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[关键词]汾河流域,污染治理,环境生物修复技术,人工湿地
中图分类号:TM92.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)29-0326-01
1 引言
汾河为山西境内最大河流,也是黄河第二大支流,其由北至南贯穿大半个山西,流域面积约39471平方公里。汾河作为山西人民的母亲河,孕育了三晋大地悠久的文化,哺育了无数三晋大地的儿女。时至今日,随着工业化进程不断推进和煤炭资源的大规模开采利用,汾河两岸工厂增多,加上人们环保意识的的淡薄、有关部门监管不力以及历史因素的制约,工业化在带动山西经济大发展的同时,也给汾河造成了严重的污染。汾河污染情况以中下游地区尤为严重,个别地区河水发黑发臭,水生生物大量死亡。针对汾河流域沿岸生态环境的严重恶化,汾河水质的急剧下降,山西省委省政府提出了“千里汾河,清水复流”的口号,并以生态治理、生态恢复为基本手段。
从“生态治理”的基本理念出发,汾河治理应该以汾河流域各区段实际情况为基本出发点,分地区、时区建立相对应人工工程,以引导生态系统自动修复功能的最大限度发挥,而不是毕其功于一役的面子工程,唯此方能成功建立起良性循环、可持续的汾河治理工程。
2 流域概述
汾河为黄河第二大支流,全长713公里,流域面积约39721平方公里,北起山西神池县,一路向南,贯穿大半个山西后,于山西省万荣县汇入黄河。汾河支流众多,流域内各种水利设施星罗棋布,其中大型水库(库容量1亿立方米以上)3座,各N中小型水库、灌区、机电泵站数不胜数,具有灌溉、发电、工业和城市居民用水等多种功能。
汾河上游地区水质相对正常,但是中下游地区的污染问题以及流域内生态环境破坏问题较为突出和明显,应作为污染治理和生态修复的重点地区,通常意义的汾河中下游地区指汾河二库坝下到万荣县入河口,流经太原、晋中、吕梁、临汾、运城五市。本篇主要对山西省吕梁市文水县段实际情况提出针对性治理和修复方案。
文水县境内汾河主要指汾河主要支流之一的文峪河,古称文谷河,又名文水,据历史数据显示,其基本情况见表1。
文峪河流域内地形较为复杂,其中山区3203平方公里,平川区909平方公里,地上地下河污染情况均较为严重,本次调研也得到当地村民(邢家堡村、贯家堡村)的积极响应以及村镇领导的大力支持,当地居民都迫切希望有汾河污染情况得到积极治理和改善。
3 生态环境破坏情况简述
3.1 河水污染严重
汾河在流经太原大同等中大型城市和介休、霍州等工矿城市,每年都要接受大量的工业生活废水达3.33亿吨,占到整个山西省的48%。据2008年时山西省水环境检测中心对汾河水质的评定显示,山西省河流污染程度进一步加重污染形势十分严峻。在评价河段中,84%的河段被严重污染,河流污染主要超标项目为:氨氮、化学需氧量、石油类、溶解氧、挥发酚和生物需氧量等。总体来看汾河上游污染较轻,城市附近和各主要工业城市附近污染较重,且污染项目多、超标倍数大。汾河主要河流水质状况见表2。
3.2 水资源严重短缺
据近几年观测数据显示,汾河中下游地区水流量正在减少,甚至个别地区已经出现断流情况,从汾河流域各区间资料整体对比,汾河河段总体呈衰减演变的趋势,2001-2013年段水资源量较1956-1979水资源量减少近30%,造成这种情况的主要原因有:气候变化导致降水量减少;工业和农业生产对地下水的严重开采浪费;污水处理水平低下,中水回收规模小;中上游植遭到严重破坏,土地蓄水能力下降;煤炭资源的大量开采利用,造成汾河下垫面变化,地下水深度进一步下降。
4 环境生物修复技术的可行性探讨
4.1 环境生物修复技术概述
环境生物修复技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新型交叉学科,指直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,也指能够将环境中有害物质吸收并转化为有用物质的人工技术系统。该技术在污染治理方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点,为从跟本上解决突出环境问题创造了条件。
目前,环境生物修复技术在许多河流流域污染治理已得到应用,并初步取得了一系列成果,针对汾河流域实际污染情况,可综合利用污水生物净化技术(高效微生物固定化技术)、污染土壤生物修复技术和人工湿地技术。
4.2 污水生物净化技术
造成汾河污染的物质主要包括酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛醇等。微生物通过自身的生命活动可以解除污染物的毒害作用,并同时将之转化为有益的无毒物质。现在大多采用的是生物净化技术为固定化酶和固定化细胞技术(高效微生物固定化技术)。固定化酶技术指通过物理吸附或化学键合法和固态不溶性载体结合沉降,而微生物细胞是一个天然固定化酶反应器,该种方法可以高效处理废水中的有机污染物和无机重金属。
此技术在国外成功范例很多,近几年在国内也取得了较大进展,但应用还相对较少,可以通过在汾河各主要河段以及库区建立生物沉降池,同时发挥本省学术优势,在菌种培育方面加大投入。
4.3 污染土壤生物修复技术
由于煤炭等矿产资源的大规模开采利用,汾河许多地区土壤污染严重,已不适合植物生长并进而产生一系列恶劣后果,造成土壤污染的主要的物质为无机重金属盐离子,该物质对活性细胞具有巨大杀伤力。污染土壤的生物修复技术的主要原理为:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使之被固定或解毒,降低其移动性,与此同时增加土壤中有机物含量,激发微生物活性,由此改善土壤生态结构,这有助于土壤的固定、遏制风蚀水蚀等作用,防止水土流失。
5 结语
汾河流域存在的河流污染、水资源短缺现和生物多样性急剧下降现象十分严重,针对汾河的大规模治理已经刻不容缓,而综合考虑汾河流域实际情况,环境生态修复技术是最为行之有效的技术手段之一,其中人工湿地具有较强实用性和环境技术优势,可作为主要技术。为实现源头、干流以及各支流的全流域综合治理,应该具体到每一区段环境,合理制定相关的环境生物修复技术方案和规划,针对性落实各项修复工程举措,同时也需要各个部门和各地政府的积极配合,加大环保宣传力度,全社会共同参与,实现“千里汾河浊复清”的总体战略目标。
参考文献
[1] 蔡金丽.汾河河道生态治理思路与措施[J].水利建设与管理,2011(1):73- 74,46.
关键词:梁王河;小流域;水污染治理;清水产流机制
中图分类号: TV 文献标识码: A
1梁王河小流域基本情况概述
抚仙湖是我国最大的深水型淡水湖泊,湖容量约206.2亿m3,占云南省九大高原湖泊总蓄水量的72.8%,至今仍保持着地表水Ⅰ类水质标准,极其珍贵。梁王河是抚仙湖流域最长的河流,全长21.2km,河道平均宽约5m,流域总面积90.4km2。平均年流量占抚仙湖103条入湖河流的17.8%,其流域产生的大量污染负荷成为抚仙湖北部水体的重要污染源。
1.1梁王河水环境现状
多年来梁王河入湖口处水质多为劣V类,主要超标因子为TN,某些年份TP也超过湖库Ⅴ类水质标准,COD和NH3-N基本不超标,可满足水环境区划Ⅲ类水质要求,因此本工程的主要削减目标是削减梁王河流域内产生的TN、TP。水质情况可见表1.1-1
表1.1 1 梁王河入湖口水质单位:(mg/L)
时间 CODMn CODCr TN TP 氨氮 BOD5 水质类别
2012年8月 ― 12 4.42 0.063 0.047 ― 劣Ⅴ类
2011年10月 2.64 ― 3.41 0.271 0.337 0.65 劣Ⅴ类
2009年7月 5.50 ― 3.98 0.114 0.165 ― 劣Ⅴ类
2008年1月 6.65 ― 4.39 0.05 ― ― 劣Ⅴ类
注:数据来自玉溪市环境监测站。
为了解梁王河水质现状,本设计对梁王河进行了沿程水质监测。
2012年2月布设了10个监测点进行采样分析,其中3个监测点设在沟渠:
图1.1 22012年2月梁王河流域水质变化图
表 1.1 22012年2月梁王河流域水质监测数据表单位:(mg/L)
水样编号 采样点位置 TP NH3-N TN CODMn 水质类别
4 毛家营处梁王河水 0.177 0.072 4.022 2.72 劣Ⅴ
5 师家村处梁王河水 0.494 0.641 7.145 3.12 劣Ⅴ
6 梁王河与西龙潭出水交汇后 0.025 0.017 1.467 1.20 Ⅳ
7 梁王河水库 0.021 0.105 0.400 3.36 Ⅱ
8 西大河水库 0.064 0.357 0.388 3.92 Ⅱ
9 万家营处梁王河水 0.234 1.096 1.824 7.60 Ⅴ
10 师家村水汇入后 0.235 0.192 2.841 3.36 劣Ⅴ
注:数据来自玉溪市环境监测站。
以上可以看出:梁王河水库及西大河水库出水水质较好,为Ⅱ类水质;沿程受纳了沿途的农业回灌水、农村生活污水等污染,水质下降,至师家村段由于村落,农业大棚、农田影响,水质变为劣V类,严重污染,其TN达7.1mg/L,TP达0.5 mg/L;直至入抚仙湖梁王河水质一直处于Ⅴ类水平。
TN为梁王河主要超标指标,沿途汇入的村落污染及农田面源污染物影响梁王河入湖水质,是梁王河坝区的主要污染源。
图 1.1 22012年2月梁王河TN沿程变化趋势图
1.2梁王河流域主要环境问题
(1)梁王河入抚仙湖水质为劣Ⅴ类,主要污染因子为TN
(2)沿途污染物产排量大,污染源急待系统控制
梁王河流域污染负荷产生量大,每年产生COD4854.38吨,TN419.77吨,TP59.44吨,氨氮106.26吨,产生的污染物量占抚仙湖全流域污染物产生量的14%【1】,是抚仙湖北部各小流域污染物产生量最大的流域。梁王河流域每年入湖污染物量约占抚仙湖全流域(不含降雨降尘和磷矿石)的16%,约是山冲河小流域的2倍。
(3)面源污染净化系统工程不完善,治理范围和力度有待加强
TN污染物来源以农田面源为主,占梁王河流域入湖污染物量的44%,其次依次为生活污水污染和牲畜粪便,分别占35%、13%。
(4)流域污染物主要通过梁王河入湖,河道沟渠化,生态功能丧失
梁王河为抚仙湖流域最长的河流,其年径流量仅次于东大河,梁王河流域入湖污染物中56%通过梁王河入湖,梁王河成为流域污染物输移的主要通道,但是历史上,由于灌溉、防洪的水利需求,梁王河河道被裁弯取直,用毛块石支帮,以混凝土浇底,基本完全硬质化。这些改造措施虽有利于防洪、灌溉,却完全破坏了河道原有的自然生态系统,河流自净功能基本丧失。
(5)上游产流区水库水质较差,山区水土流失严重
梁王河产流区的水土流失污染是上游产流区主要污染源,流域内轻度、中度水土流失面积占流域上游清水产流区面积的52%。
梁王河流域上游有3个水库,其中梁王河水库出水达地表水Ⅲ―Ⅳ类标准,西大河水库和虎山河水库由于以往长期养鱼,水质较差,退鱼还库后,库内蓄积的大量污染物仍是污染隐患。
(6)湖滨区人为干扰严重,缓冲带生态功能缺失
梁王河流域湖滨区仅1028亩,却居住着2223人,分布有农田400亩,是流域人口最密集的区域,由于人类生产生活产生的大量生活污水、农田面源污染,大量污染物直接排入抚仙湖,对抚仙湖水质产生严重影响,湖滨区成为一个重要污染源。梁王河湖滨区亟需去除人为干扰,重建生态系统,修复缓冲带【2】生态功能。
2梁王河流域分区
设计根据清水产流机制的分区原则,结合梁王河流域地形、地貌及污染源分布情况等,对梁王河流域清水产流机制各片区的划分如下:
(1)清水产流区【3】
该区指梁王河等水系上游山区,即包括梁王河水库汇水区、西大河水库汇水区、虎山河水库汇水区和上游塘坝汇水区,此区面积约72.1km2,属《云南省抚仙湖保护条例》划分的梁王河流域二级保护区上游山区。
(2)清水养护区
该区指从上游水库到澄川公路的坝子地区,涉及澄川路以北的32个自然村,总面积17.6km2,属《云南省抚仙湖保护条例》划分的梁王河流域二级保护区的中游、下游坝区。
(3)湖滨缓冲区
湖滨缓冲区指澄川路以下,西起大河口村,东至镇海营村,南邻抚仙湖面积约0.7km2的湖滨范围。该区包括《云南省抚仙湖保护条例》划分的梁王河流域全部一级保护区和部分二级保护区。
图 2.1 1梁王河流域分区图
3 治理思路
设计以抚仙湖流域污染治理相关规划与文件为指导,针对抚仙湖湖泊特征、梁王河流域清水产流区的主要环境问题,在综合分析流域的清水产流机制遭到破坏原因的基础上,根据流域内的水系特点,以实现污染负荷削减为核心目标,以“系统控源―低污染水系统净化―产业结构调整―流域环境管理”为总体思路,采取“集中治理、分散治理、管理维护”相结合的治理方式,在清水产流区、污染物净化与清水养护区和湖滨缓冲区三大区域实施一系列工程措施,并结合流域已实施的相关工程,使各类污染得到系统的控制和有效的治理,促进整个清水产流机制的修复和健康运行,进而维持健康的湖泊生态环境,为抚仙湖的保护作出贡献。
图3.1 1 总体思路图
(1)流域系统控源
①清水产流区控源:重点对西大河水库、虎山河水库的水库养殖污染和水库内源污染,以及梁王河水库上游山区5个村落及周边的农田面源污染进行治理。
②污染物净化与清水养护区控源:此区是梁王河流域系统控源的重点区域,重点对清水养护区内32个村落污染和农田面源污染进行治理,并对牲畜粪便污染源进行控制,以及全流域建设完善固体废弃物收集处理系统。
③湖滨缓冲区控源:重点实施缓冲带内种植业结构调整工程,种植低污染绿色经济植物,降低缓冲带农业面源污染。
(2)低污染水系统净化
污染物净化与清水养护区:本区是流域低污染水截留净化的重点,主要在梁王河两侧构建低污染水处理系统,采用河滨下凹式绿地【4】、河滨缓冲带、人工湿地、生态水塘、生态砾石床【5】等工艺处理低污染水。各处理单元和系统之间通过沟渠等实现水系连通,并与缓冲带构建和已实施工程共同作用,形成梁王河流域的低污染水的系统拦截处理体系。
湖滨缓冲区低污染水系统净化重点是对湖滨缓冲带的建设,通过对湖滨缓冲区修复生态功能,截留净化漫流入湖的低污染水。
(3)产业结构调整与流域环境管理
梁王河流域产业结构调整重点进行农业结构调整,促进其种植业和畜牧业产业结构转型,促进流域生态经济发展模式。同时结合抚仙湖全流域环境监管及综合管理措施,实施梁王河流域环境管理机构建设与运行机制建设,加强流域环境管理。
4技术路线
在现场调查研究和收集资料的基础上,开展梁王河流域污染物产生量及入湖量估算。在此基础上,进行清水产流机制破坏的源解析,对陆生生态系统退化、清水产流机制破坏的原因进行分析,确定梁王河流域水污染治理的目标,针对梁王河流域水系环境特征,遵循清水产流机制修复的理念,编制梁王河小流域主要河流水污染治理与清水产流机制修复工程设计。技术路线图见图4.1-1。
图4.1 1 技术路线图
5工程布局
空间布局围绕清水产流区、污染物净化与清水养护区以及湖滨缓冲区3大主体工程、1项管理与监测方案对梁王河流域进行污染治理与清水产流机制修复。三区污染控制主体工程布置及管理方案详见下图:
图5.1 1 工程总平面布置图
6投资及效益分析
6.1 投资估算
本项目为云南省玉溪市梁王河小流域水污染治理与清水产流机制修复工程,工程概算投资额为22777.37万元。建设地点为抚仙湖北部梁王河流域。
6.2 效益分析
6.2.1经济效益
本工程的经济效益达2870万元/年,主要为间接的经济效益,体现在以下几个方面。
(1)水资源经济价值
水资源是一种十分重要、有限的自然资源,本工程通过水资源机会成本分析来计算工程实施产生的水资源经济价值。水资源的机会成本为由于水资源受到污染,不能发挥其资源特性用途时所牺牲的效益或造成的损失。计算办法参照珠江流域水资源保护局的刘晨和伍丽萍【6】提出的模式进行计算:F=RQ(W入-W允)k本项目Q取值为0.20亿m3/a,则每年减少水资源污染的经济损失为:F=RQ(W入-W允)k=2600万元
(2)居民医疗与生活保障收益
本工程实施后,流域内污水得到收集处理,垃圾及时清运,大大改善了周围居民生活卫生条件,增强了居民的身体健康,减少了周围居民的医疗卫生支出人每年10元,以及周围居民在因病无法劳动期间的收入损失每人每年10元。流域总人口约为2.6万人。本工程实施后的医疗与生活保障收益约为52万元/年。
(3)拉动旅游业的经济价值
根据《抚仙湖-星云湖流域产业结构调整规划》,2007年抚仙湖流域旅游总收入达到8.2亿元,今后旅游业将是抚仙湖流域重点发展的产业,到2027年,旅游业产值将达到65.6亿元。按其增加的经济效益占抚仙湖流域旅游产业现产值的2‰计算,达138万元/年。
(4)生态价值的经济效益
生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。我们在此对生态价值进行量化,根据森林、湿地、耕地的覆盖度,引入生态价值修正系数,采用Costanza等人【7】提出的各生态系统类型的单位公倾面积生态价值,乘以修正系数k,得到分类生态群落的单位生态价值。再根据项目实施前后的生态价值的增加得出整个项目增加的生态价值。
经过计算,工程实施前耕地的生态系统价值为1500$/a,工程实施后建成湿地的生态系统价值为14万/a;本项目所增加的生态价值总计80万人民币/年。
6.2.2社会效益
(1)增加就业机会,提高农民经济收入
本工程的实施分别在工程建设期和工程运营管理期增加了当地农民就业机会。估计在工程建设期每年增加就业机会在4000个,而工程运行维护管理阶段,估计所需就业人数在100人左右,另外生态环境的改善促进旅游服务业的发展,可进一步增加地区居民就业机会,提高农民经济收入。
(2)提高了人们环境保护意识
工程建设和实施以及产生的工程效果,起到非常直观有效的环境保护宣传作用,使当地居民和外来游客能够深刻认识环境保护的重要性,及生态环境改善与自身生活状况的密切联系,大大提高居民环境保护意识。
(3)提高了公共健康水平
自然生态环境改善、农村废水收集处理系统建设、人畜粪便和垃圾的有序收集等,一方面净化了区域水体和空气,同时消除了蚊蝇等疾病传播媒质的滋生环境,减少疾病发病率,提高了公共健康水平,对区域居民身体健康和社会稳定有很大作用。
(4)促进流域生态经济可持续发展
本工程实施后梁王河流域范围内的的生态环境得到恢复,产业结构得到优化调整,促进了旅游业发展,为区域生态经济转型奠定了基础,促进了流域社会经济的可持续发展。
6.2.3生态环境效益
(1)削减流域污染物负荷
根据流域污染源计算结果可知,梁王河流域每年产生污染物量CODCr4854.38t/a、TN419.77t、TP59.29t、NH3-N106.26t/a,入湖量CODCr650.63t/a、TN117.33t、TP14.44t、NH3-N34.48t/a,梁王河流域污染量巨大,不容忽视。
流域十二五污染物目标削减量为COD 5.5t/a,TN 71.25 t/a,TP 5.86 t/a,NH3-N 2.95t/a,通过本工程的实施,针对源头和径流过程产生的污染采取工程和非工程措施治理,有效削减了污染负荷。工程实施后,每年可削减污染物CODCr322.82t/a、TN71.78t/a、TP8.10t/a、NH3-N13.269t/a。主要污染物CODCr、TN、TP、NH3-N的入湖削减量大于目标入湖削减量,本工程的实施对于维持抚仙湖Ⅰ类水质,保护抚仙湖水环境有着非常重要的作用。
(2)改善河流水质,满足规划要求
梁王河为抚仙湖流域最长的入湖河流,其流域年入湖水量非常大,占抚仙湖103条入湖河流的17.3%,目前梁王河水质常年处于V类、劣V类的水平,大量污染物由河流输送入湖,进而对抚仙湖水质也造成严重影响。通过本工程的实施,可大量削减流域污染物产生量和入湖量,改善梁王河水质。
(3)有效控制与治理水土流失
据2007年卫星遥感资料,梁王河流域内现有中度、轻度水土流失面积为36.53km2,占流域总面积的40%,水土流失急需治理和控制。通过本工程的实施,尤其是通过一系列封山育林、水源涵养林建设等措施,共减少水土流失面积20.95km2,占梁王河流域面积23%。使梁王河流域的水土流失问题得到有效控制,减少入湖泥沙量,增加流域森林植被覆盖率,提高流域的水土保持能力。
(4)修复和完善生态系统
通过本工程的实施,产流区涵养林得到修复与保护,将逐步形成连片的河滨缓冲带及具有一定规模的坝塘低污染水净化体系,从而恢复流域清水产流机制和生态功能,提高生态系统的稳定性和自我更新、自我修复能力,不断增加生物多样性,使得梁王河流域生态系统逐步得到修复和完善。
(5)大大改善流域环境卫生和生态景观
本工程实施后村落污水横流、生活垃圾、人畜粪便随处堆放的现象不见了,村落环境卫生状况得到很大的改善。另外在湖滨缓冲带生态修复中部分采用景观物种,也很大程度的改善了流域的生态景观。
7结论
梁王河小流域水污染治理与清水产流机制修复工程范围涉及高西村委会、华光村委会、梁王村委会、龙街村委会、万海村委会、小西村委会、忠窑村委会、左所村委会8个村委会的39个自然村,90.4km2。总投资为22777.37万元,工程内容包括清水产流区水源涵养综合整治工程、污染物净化与清水养护区控制治河工程、湖滨缓冲区污染控制及生态修复工程、工程运行管理及环境监测方案,
共实施12项子工程,全面削减梁王河流域污染物量,提高地表水水质,修复流域清水产流机制。流域十二五污染物目标削减量为COD 5.5t/a,TN 71.25 t/a,TP 5.86 t/a,NH3-N 2.95t/a, 工程实施后实际可达削减量为COD 322.83t/a,TN 71.78 t/a,TP 8.10 t/a,NH3-N 13.269 t/a,远超目标削减量。通过工程措施和管理措施的实施,可实现经济效益2870万元/年,增加社会就业量,提高民众环境保护意识和公共健康水平,改善流域生态环境,梁王河入抚仙湖水质可达地表水Ⅲ类标准。
【1】玉溪市抚仙湖管理局.抚仙湖流域水污染综合防治规划(2011-2015年).2011年10月;
【2】玉溪市抚仙湖管理局.抚仙湖生态环境保护试点实施方案.2011年9月;
【3】金相灿,胡小贞.湖泊流域清水产流机制修复方法及其修复策略【X】.北京:中国环境科学,2010, 30(3):374-379
【4】张炜,车伍.图解法用于雨水渗透下凹式绿地的设计【C】.北京:中国给水排水,2008,24(20):35-39
【5】朱宝玉,刘洋,林武.生态砾石床在低污染水体治理中的应用研究【A】.安徽:安徽农业科学,2012,40(11):6746-6750
关键词:乌溪江流域;现状;特征;发展条件;措施
中图分类号:X522文献标识码:A文章编号:1674-9944(2013)10-0066-02
1引言
遂昌县乌溪江流域地处县域中部和西南部,包括湖山、金竹、王村口、焦滩等12个乡镇的部分区域,流域面积1510km2,占全县的64%;乌溪江流域地处上游地区,担负着乌溪江水库水源保护和水源涵养两大生态功能。乌溪江流域又是欠发达的革命老区,由于交通相对闭塞、经济基础薄弱以及森林限伐、水源保护等因素的制约,贫困现象较为突出,居民脱贫致富的要求极为迫切,面临着“维护生态、共保环境”与“发展经济、改善民生”的双重压力。亟待通过编制和实施生态保护与发展规划,指导流域生态空间布局、生态环境建设和生态经济开发,进而实现流域可持续发展,为遂昌建设生态文明,谋求跨越发展,打造“长三角休闲旅游名城”提供有力支撑。
2乌溪江流域发展现状
2.1钱塘江水系的源头区域
乌溪江古称东溪,为衢江一级支流,发源于浙、闽交界处仙霞岭山脉的大福罗山,自龙泉流入遂昌,县域境内有洋溪源、周公源和湖山源,均汇流入湖南镇水库,属钱塘江水系。乌溪江流域地处水系上游,是衢州市乃至钱塘江流域下游重要的生产生活用水来源,在全省绿色生态屏障建设中占有重要地位。根据钱塘江水环境容量研究成果,钱塘江水系在75%水文保证率下,遂昌境内环境容量COD为5914t/年,氨氮为411t/年,目前遂昌相应污染物现状排放量均低于环境容量。水环境监测表明,全年平均为Ⅱ类水,水质状况良好。
2.2经济社会发展的后发区域
乌溪江流域多高山深谷,人口密度较低,交通极为不便,经济发展迟滞,属全县后发地区。工业经济薄弱,仅有矿产加工、食品生产等零星产业,该区域是遂昌茶叶、高山蔬菜、食用菌、水干果和竹炭粗加工产品的主产区,依托温泉、水库风光和历史遗迹的休闲旅游已有所起步。受制于产业基础薄弱、水资源保护约束和林业限伐等因素,流域居民经济来源比较单一,生活较为贫困。近年来,通过实施“下山脱贫”、“乌溪江库区异地脱贫”、“强村固基”等工程,村级集体经济培育取得初步成效,居民生活继续改善,但相对遂昌东部区域仍处较低水平。
2.3待开发资源较为丰富的潜力区域
(1)旅游资源。不但拥有九龙山自然保护区、湖山森林公园、周公源“小三峡”、焦滩龙门瀑布等秀丽自然风光,而且保存了王村口革命遗址、独山明代一条街等宝贵人文景观。流域现有两处温泉,是浙江省目前发现的出水量最大的温泉。
(2)土地资源。拥有若干离城镇及交通干线较近的低丘缓坡区,开发条件好,用地成本低,是发展生态经济的宝贵空间。
(3)森林资源。乌溪江流域拥有较为丰富的森林资源,林地面积13万hm2,约占流域总面积的89%;流域森林覆盖率达84.2%,九龙山国家级自然保护区和遂昌国家级森林公园位于境内。
(4)矿产资源。湖山素有“萤石之乡”美誉,是浙江省四大萤石开发基地之一,累计探明资源储量约1200万t,现保有资源储量约400万t。
(5)生物资源。流域内的九龙山自然保护区,生态保存完好,珍稀生物富集,是浙江省的生物基因宝库。流域共有种子植物1000多种,包括南方红豆杉、香果树、白豆杉等国家一、二级保护植物10多种,森林中栖息着110多种鸟类和野生动物,包括国家一、二级保护动物金钱豹、黄腹角雉、穿山甲和黑麂等。水库内有鱼类38种,包括娃娃鱼、鲥鱼、长臂银鱼、鳜鱼等国家保护的珍稀鱼类。
3有利条件分析
3.1生态环境价值不断提升
随着工业化、信息化、城市化、市场化、国际化的快速推进时期,全社会对高品质生态环境的需求快速增长,生态环境优势将日益成为推进区域快速发展的重要依托。随着交通条件的加速完善,将大大缩短遂昌与长三角主要城市的时空距离,为生态休闲旅游、生态农业等发展提供了广阔机遇。乌溪江流域层峦叠嶂、植被良好、人口稀少,拥有原生态的环境和人文资源,面对长三角城市消费的升级趋势,恰恰具有针对其市场需求的供给条件,休闲度假、原生态农产品等将成为吸引长三角高端需求的潜力产品。
3.2生态建设力度不断加大
为确保乌溪江水质完全达标、保护好下游饮用水源,遂昌不断加大生态建设力度。沿江沿溪污染源基本得到整治,先后关闭工业企业2家,分类治理萤石矿开采等,严格禁止有污染企业进入。流域内森林限伐基本得到落实,每年减少林木采伐量约6.57万m3。生态能源推广取得进展,及时开展了以沼气建设和综合利用为主的畜禽养殖污水治理工作。
3.3休闲名城建设不断推进
进入新世纪新阶段,遂昌县委、县政府从长三角发展大局和区域分工的战略高度,作出了建设“长三角休闲旅游名城”的重大决策。县委、县政府提出,要高度重视湖山区块产业培育和旅游开发,以湖光山色的自然景观为依托,以温泉、休闲、运动、观光等为特色,将休闲度假、体育运动、峡谷观光、生态农业等有机融合,高起点、高标准谋划好湖山旅游整体规划,加大招商引资力度,适时启动项目建设,努力把湖山区块建设成为以温泉养生度假为核心主题的休闲度假天堂。
4制约因素分析
4.1现行传统发展方式亟待转变
乌溪江流域生态环境相对脆弱,传统发展模式已对其造成一定影响。流域土质以红黄壤丘陵山地为主,土壤表层一般为非稳性粘状构造,加之分布有大片毛竹林和板栗林,高强度农业开发中的松土除草极易造成水土流失,导致水源涵养能力不足。前期萤石矿开采造成的生态环境破坏尚未及时得以补救与恢复,特别是矿山开采时遗弃的废土、废渣,成为诱发地质灾害的隐患。
4.2基础设施建设亟待推进
乌溪江流域地处高山深谷,基础设施建设总体滞后于县域平均水平,对当地生态经济发展和居民生活水平提高形成较大制约。道路交通仍处较落后状态,道路等级偏低,线型较差,大部分为四级、准四级公路,极易受雨雪天气影响;乡镇客运站标准低,设施简陋,难以适应生态旅游发展要求。环保设施建设滞后,乡镇污水处理设施、垃圾集中处理场地等尚未普及;湖南镇电站水库发电水位年季变化较大,消落深度高达40m,因此湖山库区水位很不稳定,枯水期下送水体水质保障问题突出,壅水净化工程项目亟待建设。
4.3保护生态与改善民生的难题亟待破解
长期以来,乌溪江流域居民为了达到水源涵养要求,产业开发受到诸多限制,生活水平难以快速提高,为下游用水安全做出了牺牲。近年来,通过启动异地脱贫工程,采取有土安置、无土安置、分散安置等多种形式,已异地安置库区群众690户6000人,相应减轻了流域生态压力。然而,随着资源保护力度的加大和节能减排约束的加强,传统发展模式的空间日益缩小。当地干部群众对发展生态经济,实现脱贫致富的呼声极为热烈,亟待通过创新发展模式和发展路径加以解决。5加强生态建设的措施
5.1水质水环境整治
认真实施《浙江省乌溪江环境保护若干规定》,加强对断面水质的环境监测工作,制定水污染应急处理预案,确保出境水质达到水功能区要求。积极筹划壅水净化工程建设,稳定湖山库区枯水期水体自净库容,保障下送水体质量。加大水污染综合治理力度,进一步加强污水处理设施建设,继续抓好乌溪江流域治理工程和生态农业示范工程、标准江堤和河口治理工程;加强河道综合整治,搞好渠系配套,减轻洪涝灾害;保护基本农田,改造中低产田,大力发展生态农业,有效治理农业面源污染。
5.2水土保持
按照钱塘江源头地区水土保持工程建设要求,重点整治乌溪江水库上游地区水土流失,提高区内植被覆盖率和水源涵养能力,减轻下游河道和水库淤积,改善水生态环境。实施生态修复,通过营造水保林、经济林,退耕还林,生态移民等,切实改善流域水土保持能力。严格保护森林生态系统和珍稀野生生物栖息地,以自然为主恢复退化的森林植被或生态系统,科学治理水土流失,积极防治地质灾害。建立严格保护区域,停止一切导致生态功能继续退化的开发活动和污染环境的建设项目。
5.3林地保护
全力抓好生态公益林等重点生态工程建设,全面落实国家级和省级生态公益林的管护人员和管护责任,认真实施林分改造工程,做好树种结构调整和补植套种工作,全面提高林分质量和生态功能等级。切实做好绿化造林工作,抓好迹地更新、城区山体景观林、生物防火林带、阔叶林改造、自然保护区等工程建设,逐步形成良好的生态体系。以天然林保护、生物多样性保护和水源林建设为重点,骨干生态林工程为主体,制定和实施乌溪江流域植被恢复方案。着眼于构建生态网络,改善森林结构,大力发展公益林,打造以山体森林为主体、道路景观林与河道(库区)防护林为绿色连接线的生态林网体系,提升森林生态功能。
5.5矿山环境恢复
结合萤石矿资源开发利用、矿山日常监督管理、矿山关、停、转、迁等,积极开展废弃矿山生态修复治理工作。对限采区实行矿山收缩,禁止白马山森林公园矿区的开采活动。对乌溪江库区周边莹石矿废渣堆放加强监管,制定矿山环境应急预案,防止突发生态环境事故。对已关闭矿山造成的退化土地分阶段进行修复,正在开采的矿山应做到边开采、边修复。进行生态环境修复时,如修复成建筑用地,必须达到地基沉降量的限制标准;如修复成草地,植被覆盖率也应达到相应要求,生态环境修复类型要与矿区周边土地利用方式及景观相协调。
参考文献:
关键词:水质;生态;工程设计;自然处理;人工处理
Abstract: The relationship between human and ecological environment more attention, this paper mainly to the Fengxian campus of the Shanghai Normal University campus water as an example, through investigating the status quo of the water quality, sediment, aquatic organisms, riparian, ecological environment, so as to reduce the school in the water replacement cost, save cost and get better campus environment. The method can also be applied to other regional water improvement project.
Key words: water quality; ecology; engineering design; natural treatment; artificial processing
中图分类号: Q494文献标识码:A文章编号:
1.概述
长期城市化与工业化对河流生态系统健康状况造成了严重影响,河流生态系统修复逐渐引起人们的重视。调查显示,我国90%以上城市河流受到不同程度污染,生态功能丧失现象严重[1]。近几年来,国内许多专家学者对河流水生态治理与修复进行了深入研究,苏冬艳等人(2008年)对河流治理与修复技术进行了综述[2],刘辉等(2009年)提出了利用水生态修复技术治理治理杭州河道水生态系统的对策和建议。
以水的自我调节为基础,遵从“道法自然”的自然依据,按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律,在少量人类辅助功能的帮助下,充分利用自然生态系统,与地方自然条件、社会条件和经济条件相结合,使之相互联系成一个有机系统,促进良性循环,同步增加与兼收经济、生态和社会效益。
城市河道水生态环境问题及治理现状
2.1城市河道水生态环境存在的问题
2.1.1城市河道渠化破坏河道生态系统
天然的河流、湖泊、池塘是自然变迁和构造运动的产物,但随着社会的发展,人类的开发活动,尤其是随着城市人口密集,开发建设强度大,对河道裁弯取直,修建水库和其他水利设施,以及开辟人工河道等,河道水生态系统自然属性遭受破坏,呈现出人工化、渠道化与规则化,水文流态受水利设施控制,且受到现浇混凝土、预制混凝土块体或浆砌石结构的护坡影响,隔断了地下水与土壤的联系,导致水生态系统结构单一,恢复和缓冲能力减弱。
2.1.2城市河道水体污染严重
部分工业废水及大部分生活污水未加处理直接排入河道,致使部分区域的河流浮萍藻类生物的迅速生长,水体甚至呈现红褐色,墨绿色,水体富营养化现象严重。另外由于人类保护水生态环境意识较薄弱,随手向河内丢弃垃圾等,导致部分河段水面杂物漂浮、蚊蝇孳生。据统计,中国80%的城市河流受到不同程度的污染,许多流经城市段的江河水质都劣于Ⅲ类水,河中生物基本绝迹,河流的生态功能恶化[3]。
2.1.3城市河道淤积严重
受到不恰当的城市开发的影响,使许多河流的河道变窄,河网被分割,城市建设中废物倾倒使河床越来越高,并且政府有关部门不重视河道清淤工作,没有定期对河道进行清淤,致使部分河道淤积严重,不但影响了河道水质,也严重影响了河流本身所具有的泄洪功能,加剧了城市洪涝灾害发生的频率和程度。
2.2城市河道水生态环境治理中存在的问题
通过对全国各地河道整治资料进行查阅发现,当前大部分城市的河道水质治理方面存在以下几个主要问题:利用水生态修复技术治理城市河道水生态系统的重要性依然没有引起相关部门的足够的重视,现如今河道的主要整治措施还是截污纳管、生活污水处理和底泥疏浚;一些地方虽然在整治方案中都强调了生态治水的重要性,但在具体技术上缺乏相应的实施方案和操作措施;在利用生态技术修复河道水生态的认识上存在较大的偏差,许多设计者对于河流的生态修复纯粹是从景观美学的角度出发,没有考虑河道的基本情况及其功能定位。
2.3城市河道水生态环境的一般修复方法
水生态修复是一项理论复杂、因素众多、操作困难的工作,既要因地制宜,又要符合科学,更要讲究实效。按照水生态系统的理论,结合全国河道、湖泊水生态系统修复情况的分析,修复水生态系统的主要处理技术可以分为:物理技术、化学技术以及生物技术。具体处理方法及其相应的特点见下表(表1):
表1环境修复技术及其特点
3.工程实例
3.1上海师范大学奉贤校区河域概况
由于上海师范大学奉贤校区校内所有水域均流通,故以中心河的水质数据为样本进行分析,从而对全校水质进行估计。
(1)中心河及其排水口现状
图1为中心河的卫星图,从西面起第一座桥设为桥①(玉兰前),第二座桥(三教前)设为桥②,东面起第一座桥为桥③。相关数据如下(表2):
图1中心河的卫星图
表2中心河现状相关数据
根据实地调查,大中型排水口个数及分布如图所示,小型排水口分布如下:
桥①以西,北岸有小型排水口7个,南岸有小型排水口6个。桥①―桥②,北岸有小型排水口16个;南岸无小型排水口。桥②―桥③,北岸有小型排水口14个,5个小型排水口。桥③以东,北岸有小型排水口13个;南岸有小型排水口10个。
(2)中心河水域生态环境现状
2012年7月对中心河进行了实地考察,对其水域生态环境现状的初步了解如下:
桥①至桥③的区域,湖水基本清澈,能见度较高,有鱼、虾等水生生物。桥③以东,湖水稍有浑浊,东墙周围湖水能见度低,总体流动性较小,湖水泛绿,河岸边缘及角落有浮游类植物。桥①以西区域水质情况较差。湖水呈青绿色,部分区域有轻微乳白色,湖水能见度河岸边缘大型排水口处有浮沫以及少量的上层浮油,大部分区域水质混浊,能见度低,水生生物稀少。中心河河岸由水泥石块砌筑,水域底部淤泥较厚。综上,预估中心河富营养化情况比较严重。
3.2水环境试验与监测
在2011年10月起对四个河段(为方便起见,在下文,桥①以西命名为#1,桥①―桥②命名为#2,桥②―桥③命名为#3,桥③以东命名为#4)进行为期1年的采样。因分析水域生态环境现状得出本河段富营养化情况严重,故拟测试pH、水温、DO、COD、BOD5、NH3-N,6项指标来评估富营养化情况,并对未来形成治理方案提供依据。测定方法如下[4][5]:
表3 水环境测定方法
(1)关于中心河水温T的监测值分析
从图2中可看出中心湖的水温分布均匀,4个监测点只有较小偏差,同时最高水温为#2处的28.5℃,7月; 且1月份水温均低于5℃,与上海市的气温变化同步。由于缺少近十年的当月平均水温,无法对其级别定位,仅从一年的数据观察看,水温指标满足IV类水标准要求。
(2)关于中心河pH值监测值的分析
从图3中看出PH值的变化范围为6.31~7.54,其中5月至10月呈弱碱性, 11月至4月显弱酸性,其PH值最大值出现在7月和最高水温相对应。中心河的酸碱度基本满足景观娱乐用水水质标准,但1月份测得的酸碱度超过了标准。河水的PH值是河水及其水域各种自然因素综合作用的结果。在流动河水中,氢离子的浓度并不取决于水分子的离解,而主要取决于河水中各种负离子,例如碳酸根、碳酸氢根、二氧化碳的对比关系。在富营养化水体中,随着富营养化的发展,由于藻类光合作用消耗水中的二氧化碳,致使水中氢离子减少而导致PH值升高,呈现PH值随藻类生长而显著增高趋势[6] 。
图2 中心河水温T监测值 图3中心河PH值监测值
(3)关于中心河溶解氧DO监测值的分析
从图4中可知,中心河水体中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于标准外,#1处溶氧量值从5月至8月间亦低于标准值,此处根据实际调查确是存在严重的富营养化以及严重的污水排放情况。洁净水体中的溶解氧一般接近饱和,如果水体受到有机物质和还原性物质污染时,溶解氧会低于饱和值,尤其当藻类在水面形成遮光阻气层时,影响大气氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻,会使低层溶解氧大幅度降低,甚至趋于零值。此时将会导致厌氧微生物繁殖、水质恶化。
(4)中心河生化需氧量监测值的分析
从图5中可看出中心河生化需氧量的变化范围是23mg/L~47mg/L, 明显高于IV类水体的生化需氧量标准值。生化需氧量越高,表示水中需氧有机污染物越多。
图4中心河溶解氧DO监测值 图5中心河生化需氧量监测值
(5)中心河化学需氧量监测值的分析
如图6中所示,中心河重铬酸钾指数较高,变化范围为62mg/L~110mg/L,最大值出现在6月的#1处。重铬酸钾指数是表征水体中可被高锰酸钾氧化的物质,主要是有机物的含量。是一项重要的水质参数。在富营养化水体中由于浮游植物强烈的光合作用生成了大量的有机体,使水体的化学耗氧量明显增高。5月至7月间,中心河的重铬酸钾指数足以体现。
(7)中心河氮氨含量监测值的分析
如图7所示,中心河氮氮浓度都较高。最大偏差为1.96mg/L。最大值出现在6月,最小值出现在11月。氮氨浓度较高时必然会导致水域的富营养化。中心湖氮氨变化范围为1.85~4.97mg/L。达到标准值仅为#3处的1,2,11,12月数据以及#2处的1月数据。且#1处的数据均高于其它监测点的数据,可见#1处的富营养化最为严重。
可见对中心湖进行整治规划势在必行也刻不容缓。
图6中心河化学需氧量监测值图7中心河氨氮含量监测值
3.3水生态环境修复
中心河是贯穿上师大奉贤校区,与新农河和月亮湖等其他水域连通,因此它不仅和其他水体一起调节了局部气候,同时也具有一定的欣赏价值。但是由于疏于管理,导致目前中心湖富营养化程度严重,生物多样性遭到破坏,因此有必要对该河流进行治理,并需要通过多种方法的结合,已到达彻底修复河道水生态系统的目的。
3.3.1处理河流底部沉积物
富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库,在一定条件下可不断释放磷,这称为内部负荷。当外部负荷减少后, 内部负荷可补偿,使富营养化现象继续存在[7]。底泥疏浚与覆盖技术是河流污染治理中普遍采用的措施之一,可以较大程度的消减底泥对上覆水体的污染贡献率,进而解决内源释放而造成的二次污染问题,并为后续的生物技术介入创造出良好的生态条件。通过挖泥疏浚可以直接去除底泥中的营养盐含量,减轻内部负荷对湖泊的影响[8]。
3.3.2水生动物修复技术
水体中的藻类除受营养物质的控制外,也受到浮游动物和鱼类的控制。因此,可以通过放养浮游动物和鱼类来达到改善区域性水水质的目的。常用于摄食藻类的鱼类有螺蛳、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼等。根据调查,蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食;螺蛳主要摄食固着藻类,同时分泌促絮凝物质,使湖水中悬浮物质絮凝;滤食性鱼类,如鲢鱼、鳙鱼等可以有效去除水体中的绿藻类物质。我国的谢平、刘健康等(1999年)提出旨在控制蓝藻水华的非经典生物操纵法[9]可供参考。
3.3.3河道补水
可通过增加水利设施并加以调控,引入上游或者附近水源,加快水流速度等。既补充河道水量,又可以冲刷稀释污染水域,置换死水区的河水,使河流由厌氧状态变为好氧,在短时期内降低水体的污染负荷,改善水生动物、水生植物的生存环境,提高河流的自净能力,改善水环境质量[8]。
通过上述三种方法的结合使用,中心河水质有了明显的改善。
4.结论与建议
相较于化学修复法的易造成二次污染和物理修复法的治标不治本,生物生态修复法具有工程造价相对较低,不需耗能或低耗能,运行成本低廉,处理效果好且不会形成二次污染的特点。近年来这种技术发展很快,在国外已经达到工程实用化的程度,并且积累了系列观测数据。通过对上海师范大学奉贤校区中心河水质监测与相应的修复处理,可以得出以下结论及建议。
交疏挖底泥处理法,水生动物修复和河道补水法更具有可持续发展性,不仅可以节约财力,更可以全面改善生态环境,利用自然自我修复和净化的能力改善水质。
富营养化湖泊中的底部沉积物是一个营养库,单独采用水生动物修复或河道补水法,很难在短期内有效改变河道水质,所以定期清理河流底部沉积物是必须的。
在水域内放置生态浮床,并放养摄食藻类的鱼类等,以构成生物链。以达到在修复水质的同时增加河域的观赏性的目的。
加强点源和面源污染治理,通过加强截污纳管建设,加快城镇污水收集管网工程建设,从而从源头上根治水生态污染状况。
参考文献
[1]曾勇,赵彦伟,杨志峰,等.北京北环水系生态修复方案优选[J],生态学杂志,2008,28(8),
1450-1454.
[2]苏冬艳,崔俊华,晁聪,等. 污染河流治理与修复技术现状及展望[J],河北工程大学学报(自然科学版),2008,25(4),56-60.
[3]杨士弘.城镇生态环境学[M],北京:科学出版社,2003,103-133.
[4]《水和废水监测分析方法》第三版,中国环境科学出版社,1989.
[5]《环境影响评价技术导则―地面水环境》(HJ/T2.3)对中心河采用《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002)中规定的IV类水标准.
[6]张勇.城市浅水景观湖水质模型研究[D],太原理工大学硕士研究生学位论文,2006.5.
[7]张镇,刘桂民. 当前我国湖泊富营养化治理的进展及思考[J],工业安全与环保,2007,33(10),
50-52.
关键词:城市水系景观;生态学;生态策略;宝坻环城水系
【文章编号】1627-6868(2017)03-0072-03
1.城市水景观的系统性
1.1系统学理论
现代系统学理论最早是由美籍奥地利生物学家L.冯.贝塔朗菲(L.von.Bertanffy)于20世纪40年代提出,其核心思想为系统的整体观。系统是具有一定结构和功能的有机整体,内部组成的各个部分和要素相互联系。基本理论认为:一是研究对象和处理系统作为整体考虑内部各要素之间的关系;二是研究内部子系统之间的相互联系和制约外部环境之间的有机联系。研究方向由单向上升到多线性与非线性,从事物结构上升到结构、形式、功能和演化的综合发生和发展等综合方面研究,多质量、多层次、多系统关系进行研究,具有整体性、层次性、结构性、环境相关性。
1.2城市水景观体系是复合生态系统
水系是城市重要的生态基础设施之一,水景观系统作为人工与自然相结合的复合生态系统,具有改善城市生态环境,优化城市景观视觉形象,提供居民游憩活动,恢复人们身心健康,促进社区交往,提升土地开发价值,增加城市生物多样性等多种功能[1]。
由于水系功能不同,与其相对的水景观体系中各要素组成、结构和形态也各有差异。因此,城市水景观体系具有多样性,复杂性的特c。城市水景观体系作为一个整体,链接各组成部分综合考虑,根据区域水系模式与格局,合理定位城市水系与流域水系统的关系。河流、湖泊、湿地、地下水、人工运河与其他地下水等组成的城市水系,相互之间紧密相连,共同构成一个城市水景观的有机链接体系。
1.3城市水景观体系的空间运用
城乡一体化背景下,城市水景观体系利用开放空间理论打破区域尺度,化繁为整、以线带面,增加城市与城市,城市与乡村的联通与合作,提升城市活力。城市建成区建筑密度和人口密度相对较高,应对城市景观河道特点、城市用地规划、绿色管制理论、城市开放空间综合考虑。自然治河理念为先导,满足市民文化娱乐、游憩休闲需求,营造生态亲水景观,增加滨水开放空间。
1.4城市水景观规划的系统性思考
目前我国已有一些城市制定的城市水系规划只立足于城市规划区范围之内,没有从系统论的角度出发分析,突破地域范围去思考水系的完整性,从全局把握水系与绿地的生态结合问题。
2.景观生态学对水系的影响
2.1水景观体系描述方法
广义水系包括水景观组成单元的类型、数目、空间分布和配置。景观空间单元在生态学中由斑块、廊道和基质组成,仍然适用于城市水景观空间单元。河流廊道对于周边环境的景观要素而言是一种特殊的廊道形式,相互交错的空间形成形态各异的网络结构,进而影响区域景观的生态效应,廊道交叉的部分是廊道的节点,生态流通内部节点通常具有中继站的功能。
水景观中的斑块不同于周边环境的外貌或性质,其空间单元具有一定内部均质性,如城市湖泊、水库、水塘、植物群落或居住区等。基质则是指水景观中分布最广、连续性最大的背景结构。
在水景观体系研究中,对不同规模的水系景观格与生态过程之间关系分析,定性定量描述斑块数量、大小、形状、空间位置以及廊道结构与功能,进行生态性与敏感性评价,并通过人为适度干预促进周边生态系统良性发展。
2.2城市水生态修复
城市水系生态修复应从时间与空间考虑。一方面河流的自我修复时间需要一个较长的时间段见效,另一方面城市水系修复应从整体规划定制出发,优化配置水资源,环境治理、防洪、供水等各方面通盘考虑。水质、水量与水生态是城市水系三大关键要素,基本控制了城市水系整体生态、生产功能发挥[2]。
城市水系生态修复以恢复河流各项功能指标和各项健康功能为目标。一般来说,河流生态修复工程措施可以归纳为以下三类 :水文恢复措施、地貌多样性修复措施以及栖息地恢复措施[3]。水文恢复措施一般包含调整水利工程、合理取水模式,取水运行调度方案等。地貌多样性修复措施包含河岸带修复、岸线断面多样性修复、河流缓冲区修复、生态型岸坡防护等。
2.3 城市水系格局的优化调整
河流水系主要承担的功能与需求的转换使得水系空间组织与城市空间结构间的空间关系呈现动态化特征,其范围内的水系空间与其他城市用地空间进行不同层次优化组织,水景观要素重组伴随城市空间结构演变来适应不断变化的城市发展需求。
伴随着生态方法在水系规划中的引入,缓解城市非线性公共绿地占地面积大、成本高的矛盾,拓展了线性城市开放空间,缓解了人们户外游憩需求的持续增长,同时将零散的城市水系进行系统连接的趋势成为未来发展方向。水系合理化沟通,在保证水资源有效分配下,有利于发展生态化水系结构。
3.宝坻环城水系联通项目研究
3.1宝坻城区现状水系分布
宝坻区位于天津市北部,东及东南与河北省玉田县、天津市宁河县相邻;南及西南与宁河、武清接壤;西及西北与河北省香河、三河相连;北及东北与天津市蓟县、河北省玉田县隔河相望。宝坻区总面积1450平方公里,南北长65公里,东西宽24公里。[4]水系规划重点研究“两环”水系联通解决补水问题,并与外环水体衔接,构筑宝坻城区景观生态水网,强调水网、水环境的改善和城市品质的提升。
3.2“两环”水网格局
宝坻城区水系分布为内外双环,内部水系位于宝坻城区内部,串联城市内部公园,设计在保证居民使用需求的基础上赋予更多的文化内涵,形成有灵魂的城市绿地。
内环水系共涉及7条水系,包含革命渠、百里河、窝头河、西护城河、幸福渠、团结渠、宝九路北沟,总长度23.61公里,构建城市“景观环”与“活力环”。
外环水系位于宝坻城区内部,设计突出自然生态,形成比较自然野趣的水系绿地景观,外环水系共涉及百里河、西河务排干引渠、西河务排干、护城河排干、鲍丘河、蓟潮引渠、大套排干、潮白新河左截渗沟、潮白新河引渠、窝头河、朝霞渠等11条水系,总长度40.76公里。构建水系“生态环”。
3.3 宝坻城市水系设计理念
3.3.1规划主题定位
“以历史文化为髓,以水为脉,以生态为核心”。规划以历史为髓,充分挖掘宝坻历史文化,依托现有水系与地形,结合规划以及景观空间格局和意境的营造,呈现形态各异的水体景观。或为溪、或为湖、或为塘,贯穿整个宝坻地区以及各个功能区域,形成B续贯通的景观水系系统。
3.3.2规划理念的转型
(1)过渡与渐变。城市公园的建设与发展,要依托公园周边的地块性质以及城市的历史文化背景。突出文化公园的特点去规划不同主题风格的城市公园,协调城市文化以及公园定位之间的关系,达成城市与公园协调发展的概念。
(2)生态与可持续性。结合水系资源的现状加以综合利用,理解并且尊重土地水系的自然资源现状,结合对环境水系的分析进行整体规划设计,以确保公园开发建设的可持续性,提出相关生态环境保护以及雨水收集措施,积极采用生态技术,使公园在维持生态性的前提下进行设计,综合多方面的生态性因素,做到公园规划的可持续发展。
(3)整合与多赢。设计生态河道连结四个主题公园和整个地区,规划生态水系环绕城区,将绿色资源与河道、景观、建筑、人文、生态等各子系统进行整合,建设完整的绿色水系建设,通过生态构架的建设和生态环境的改善,创造生态价值、经济价值和社会价值的共赢,同时提升周边土地价值。
(4)景观多样性。以景观资源为基础,以市场为导向,合理利用区内各类人群的需求,考察人们的市场需求,有针对性的去规划不同性质的公园,使得公园在不同的区域有着不同的性质,能满足不同地域人们的生活需求,做到有轻有重,各区域在分布的不同区域创造出不同的景观以及,吸引不同的人群参与到规划区域中去,体验不同的生态区域,有利于公园的充分利用以及周边场地的发展。
(5)链接与可达性。河道的设计能够使未来开发的项目有效地串联和构建在一起。四个公园体系通过一条贯通的水系连接各个项目,构建完善的交通系统,并可以通过游船在整个河道中感受各个景点。
3.4宝坻环城水系景观的生态策略
3.4.1优化区域生态廊道体系
生态廊道是指在城市生态环境中呈线状或带状布局的,能够沟通和连接空间布局上较为孤立和分散的生态景观单位的景观生态系统空间类型。在河流两侧进行保护和控制,保留出足够的绿地空间形成线性绿带,联结区域内的大型绿色开放空间,既限制了城市无休止的蔓延,又将乡野景观引入城市,丰富沿线环境,提升城市景观生态质量。
水系定位以历史为髓,充分挖掘宝坻历史文化,依托现有水系与地形,结合规划以及景观空间格局和意境的营造,呈现形态各异的水体景观,或为溪,或为湖、或为塘,贯穿整个宝坻城区以及各个功能区域,形成连续贯通的景观水系系统。两环水系进行连通有4条,总长度7.78公里,形成水系网络:原革命渠以西平移改线3.35公里,形成南北贯通的河流廊道;西侧打通“百里河”至“朝霞湖”连接渠1.5公里与原有城市绿地进行衔接;打通“窝头河”钰华街闸节点与“百里河”南段至环城南路节点连接渠1.0公里;打通“百里河”至“百里河南段”连接渠1.4公里。
3.4.2绿地斑块的水系公园建设,维护区域尺度下的雨洪管理
自然降水在地面通过植物截留与土壤渗透,沿着坡面形成地形自然径流,多余水分也会在地面洼地储积会导致河水漫过河岸形成积水。所以区域尺度下的湖泊、沿河湿地提供滞洪、蓄洪功能,延长自然径流在流域内的滞留时间,增加土地的含水量,区域内径流变得平缓,满足地下水与河川得到正常补给,从宏观上实现流域绿地、湖泊与河网水系的协同作用,从何实现流域尺度下的雨洪管理。依托现有斑块生态现状,建设水系公园,优化流域水系与绿地关系。
水系公园建设重点为四处:
桃花坞公园,占地200亩,定义为文化历史休闲公园。桃花坞公园建成后以生态文化游为主,重点打造以桃花坞公园、广济寺为中心的旅游景点,并沿西护城河、西护城河引渠和百里河辐射成为服务大众的休闲景观区,以提升城市的文化品位和综合竞争力,并带动周边地块的地产开发,增加经济效益。
朝霞公园,占地面积300亩,定义为生态运动游憩公园。朝霞公园以生态涵养功能为主,建成后为市民提供良好的生态休闲与科普教育环境。
革命渠公园,占地500亩,定义为城市生活主题公园。革命渠公园打造生态涵养为主的生态休闲区,建成后为市民提供良好休闲活动与生态环境,成为宝坻城区的生态屏障。
都市滨水公园,占地150亩,定义为主题商圈市民公园。都市滨水公园以城市商业中心为依托,以百里河南段为辐射区域的公共性都市滨水景观区,可以提升市民的公共生活品质,树立宝坻的滨水都市形象。
3.4.3生态驳岸的运用
生态堤岸亲水自然,通过分台、缓坡、挑台、自然的方式改造堤岸[5],缓和水、堤、城的生硬关系,增强亲水性。生态驳岸采用自然材料形成可渗透的界面,充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节,滨水区植被与堤内植被通过生态驳岸连成一体,提高水体自净能力与涵蓄作用。
4.结语
本研究建立在水域空间景观格局与水系生态网络恢复的基础上,建构河流水系,沿河绿带及生态用地相结合的生态网络。“方圆筑城,绿水连景”,通过水系廊道,将城市公园、绿地等纳入绿色网络,使水系廊道围绕、贯穿宝坻城区,形成承载城市生态环境、展示城市文脉的风景线。
参考文献
[1]黄静.城市水景观体系规划研究[D].南京林业大学,2013.
[2]刘晓星.城市水系生态修复初探[J].北京园林,2013,(01):10-14.
[3]赵彦伟,曾勇,杨志峰,刘静玲.面向健康的城市水系生态修复方案优选方法[J]. 生态学杂志,2008,(07):1244-1248.
[4]刘欣,杨建敏,宋晓然,吴争妍.“十二五”期间天津市宝坻区建设用地变化时空特征及形成机制分析[J]. 城市,2012,(07):31-33.