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论文摘要:群力外滩湿地是哈尔滨松花江沿线重要湿地之一,对调蓄松花江江洪水、涵养水源、候鸟与湿地多样性保护等具有重要意义,随着哈尔滨经济发展,湿地保护、恢复已刻不容缓。文中在对群力外滩湿地主要生态功能、生态环境问题进行分析评价的基础上,提出了该湿地生态保护的对策。
1 引言
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。湿地具有抵御洪水、调节气候、涵养水源、净化水体、维持生物的多样性等多种生态功能。在各种类型的生态系统中,湿地生态系统的服务价值最高。
群力外滩是哈尔滨市区唯一的自然状态湿地,经过城市不断的向外扩展以及人口的增加,并受人为因素干扰,部分已被开垦为农田,湿地机能遭到严重破坏。为了促进城市健康发展、可持续发展,对该湿地的保护、恢复工作已刻不容缓。
2 国际经验比较与借鉴
2.1 德国莫海姆市湿地保护
他们以“让河流做自己的事”为理念,用更自然化的手段来达到防洪、环境改善、生态修复等多重长效作用。通过重建缓冲带、增设与河道垂直的开口、鼓励小规模泛洪、控制洪水淹没范围等手段,不仅可以培育河滨生境,逐步实现河道半自然化;而且可以减低洪水累计风险,减少洪水危害。该项目由堤防后退1.3km获得2.02km2圩田,作为泛洪用地,并在圩田内开辟了3.5 hm2林地,提升了滞洪空间的景观和休憩价值。
2.2 安姆斯湖湿地恢复计划
美国圣保罗市的PHALEN购物中心,始建于一个填平的安姆斯湖湖区上。后来,这个购物中心被废弃,圣保罗市政府决定恢复原来的安姆斯湖,重建为湿地公园。规划彻底拆除所有的人工建筑,开辟蓄水盆地和小运河通道,并在其底部填入腐殖质丰富的淤泥层,以构造接近自然状态下的土壤结构。接下来,引入活水,在水体内外栽种多种原生的沉水、浮水、挺水和旱生植物,构筑完整的湿地生态景观。
通过以上研究,可以得出结论:世界上城市湿地规划设计也逐渐从纯粹的水景规划设计过渡到对湿地系统的设计或改造,重视湿地保护和恢复,尤其重视湿地的生态系统设计。在进行湿地的规划设计时,兼顾美学与生态,把生态学引入到传统规划中,并与其有机结合,经过科学的设计,达到重建生态系统,防灾并兼顾生态良性循环和为城市生活服务的目的。
3 群力外滩生境分析
群力外滩滩地地势平坦,高程在116.00-120.00m之间,平均高程117.57m,在松33大断面处,高出20年一遇水面线(116.52m)1.05m。该滩地以耕地为主,大部分渔塘也被改为耕地。人工利用土地面积占总面积的74.31%;自然状态下的土地占总面积的25.69%。土地多为当地村民开垦种植,农田基本成片。 对其所在区域的气候条件和土壤状况进行分析,包括温度、水分状况、光照、风等因素,认为该地区现状气候和土壤条件较为优越,适宜动植物的生长,为生物多样性和景观异质性提供了基本保证。
经过分析,可知:由于湿地基本条件缺乏,现状原生湿地植物遭到较为严重的破坏。现状较大面积的田地上主要是农作物,其余植被以草甸植被为主。一些撂荒地已经开始向自然植被演替,主要为田间杂草(占植被总面积的50%以上);在比较低湿的地方分布有沼泽植被,面积占5%左右。群力外滩的夏季常见鸟类中,除大量的鹭类及常见的麻雀、家燕之外,其余鸟类遇见率均较低。
论文关键词:湿地;生态;景观;生境
论文摘要:群力外滩湿地是哈尔滨松花江沿线重要湿地之一,对调蓄松花江江洪水、涵养水源、候鸟与湿地多样性保护等具有重要意义,随着哈尔滨经济发展,湿地保护、恢复已刻不容缓。文中在对群力外滩湿地主要生态功能、生态环境问题进行分析评价的基础上,提出了该湿地生态保护的对策。
1 引言
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。湿地具有抵御洪水、调节气候、涵养水源、净化水体、维持生物的多样性等多种生态功能。在各种类型的生态系统中,湿地生态系统的服务价值最高。
群力外滩是哈尔滨市区唯一的自然状态湿地,经过城市不断的向外扩展以及人口的增加,并受人为因素干扰,部分已被开垦为农田,湿地机能遭到严重破坏。为了促进城市健康发展、可持续发展,对该湿地的保护、恢复工作已刻不容缓。
2 国际经验比较与借鉴
2.1 德国莫海姆市湿地保护
他们以“让河流做自己的事”为理念,用更自然化的手段来达到防洪、环境改善、生态修复等多重长效作用。通过重建缓冲带、增设与河道垂直的开口、鼓励小规模泛洪、控制洪水淹没范围等手段,不仅可以培育河滨生境,逐步实现河道半自然化;而且可以减低洪水累计风险,减少洪水危害。该项目由堤防后退1.3km获得2.02km2圩田,作为泛洪用地,并在圩田内开辟了3.5 hm2林地,提升了滞洪空间的景观和休憩价值。
2.2 安姆斯湖湿地恢复计划
美国圣保罗市的PHALEN购物中心,始建于一个填平的安姆斯湖湖区上。后来,这个购物中心被废弃,圣保罗市政府决定恢复原来的安姆斯湖,重建为湿地公园。规划彻底拆除所有的人工建筑,开辟蓄水盆地和小运河通道,并在其底部填入腐殖质丰富的淤泥层,以构造接近自然状态下的土壤结构。接下来,引入活水,在水体内外栽种多种原生的沉水、浮水、挺水和旱生植物,构筑完整的湿地生态景观。
通过以上研究,可以得出结论:世界上城市湿地规划设计也逐渐从纯粹的水景规划设计过渡到对湿地系统的设计或改造,重视湿地保护和恢复,尤其重视湿地的生态系统设计。在进行湿地的规划设计时,兼顾美学与生态,把生态学引入到传统规划中,并与其有机结合,经过科学的设计,达到重建生态系统,防灾并兼顾生态良性循环和为城市生活服务的目的。
3 群力外滩生境分析
群力外滩滩地地势平坦,高程在116.00-120.00m之间,平均高程117.57m,在松33大断面处,高出20年一遇水面线(116.52m)1.05m。该滩地以耕地为主,大部分渔塘也被改为耕地。人工利用土地面积占总面积的74.31%;自然状态下的土地占总面积的25.69%。土地多为当地村民开垦种植,农田基本成片。 对其所在区域的气候条件和土壤状况进行分析,包括温度、水分状况、光照、风等因素,认为该地区现状气候和土壤条件较为优越,适宜动植物的生长,为生物多样性和景观异质性提供了基本保证。
经过分析,可知:由于湿地基本条件缺乏,现状原生湿地植物遭到较为严重的破坏。现状较大面积的田地上主要是农作物,其余植被以草甸植被为主。一些撂荒地已经开始向自然植被演替,主要为田间杂草(占植被总面积的50%以上);在比较低湿的地方分布有沼泽植被,面积占5%左右。群力外滩的夏季常见鸟类中,除大量的鹭类及常见的麻雀、家燕之外,其余鸟类遇见率均较低。
4 群力外滩湿地生态保护
自然生态系统具有净化能力,能够在一定程度上处理尘埃、污染和废水。考虑减少风沙侵蚀、水土流失和噪音、并减少能量的消耗。规划中需要在遵循生态规律的基础上对植被进行合理的恢复。该湿地保护和利用基于以下几方面原则:①生物多样性与主导性原则;②群落配置层次性原则;③生态系统稳定性原则;④经济合理性原则;④可持续发展的原则。其生态修复的主要方法包括:重建、改良、改进、修补、更新和再植。
4.1 基质和土壤恢复
调查研究表明,群力外滩地区土壤类型以草甸土为主,由于水土流失严重,该地区的土壤基质需要恢复,运用生态学的改良、改进、更新的手法对该地区的土壤基质进行恢复,根据现状调研分析,选择若干区域土壤条件好的,进行改良,无法恢复的板结土壤通过更新的手法进行恢复,主要是从其他地方搬运一些湿地土壤来恢复该地区土壤基质。
4.2 水体环境的培育
规划中重视水体、绿化的有机结合,引入活水,将部分水体加以串联,形成整体水循环,增加土壤的含水性能,保证生态的连续性,该地区生态系统融入区域生态系统之中,为水生动物提供良好的栖息环境,为植物提供良好的生长环境,河道之间、绿脉相连,形成“河畅、水清、岸绿、景美”,形成良好的景观环境品质。
4.3 生物的修复和培育
野生动物微生物培育:湿地的植被必须体现生物多样性,不仅需要满足水生动物和其他野生动物,尤其是水涉禽的需求,而且必须在美学上具有吸引力。在保护现状生物和环境基础的同时,为了引进动物,在原来弃耕水田的基础上,规划了贫营养型和富营养型水池数个。在新建的水池中,为了动物的生息,使用了松木桩,留有弯岔、小岛等。除利用现有水渠外,还新建和扩建了一些水渠。栈桥和平台都选用了耐腐材料,为防止对水生生物的影响,一律不使用防腐剂。混凝土构筑物可能对周围的土壤、水、生物产生影响,一般都用木结构。
湿地植被培育:主要是湿地植物种类的植入和人为辅助的自然修复;保持植被的完整性和异质性(或称多样性)。适当构建一些地表较高、水位较低的生境,在这些新的生境中种植乔木、灌木等中生植物,以提高生物多样性;保持植被的连通性;建立树木廊道;草本植物物种源的本地优先原则:培育大面积的芦竹群落、低湿的香蒲、苔草等,并采用能自我维持的乡土植物,如野生结缕草、狗牙根等;适当地运用树木的快速构建原则;丰富仅存的山林季相景观,增加植物景观层次;根据生态规律配置湿生群落,尽量演替到稳定阶段群落的种类;尽量减少园林植物种类的应用,保持湿地的自然特性;大大增加树木的比例。因为树木是许多生物(特别是鸟类)的栖息地和隐蔽所。
湿地植被物种选择:要满足湿地以上提出的对植被功能的需求,植物物种选择和配置必须根据湿地建设的进程,即不同阶段,而有所侧重的变化。第一,种植的多样性可以抵消种植的失败。第二,多样化的植物群落可以更适应条件的变化和随机事件的发生(例如暴风、水淹等)。第三,植物群落的式样化可以支持野生物物种的多样化。根据湿地建设的进程,即不同阶段和不同功能需求,提出不同的阶段性的植物名录。例如,目前只是湿地修复阶段,即复绿阶段,除了本地现有的物种,基本都是草本植物,增加适合在本地生长的木本植物种类。随着时间推移,引鸟功能的增加,增加水生/野生动物,尤其是水涉禽的适生植物种类。随着时间推移,生态旅游的开展,增加景观植物物种。为此把各类适合群力外滩生长的工程物种分为四类,即:本土植物、复绿适生植物、对水生与野生动物具有价值的适生植物以及景观植物。
5 结束语
由于湿地系统在生态上具有重要的调节作用,故生态思想成为其规划的一条主线,始终贯穿其全过程,生态学的方法成为城市湿地保护不可忽视的手段,纵观城市湿地保护与开发,都是根据恢复生态学的基本原理,对自然生态系统的修复和重建,概括起来,主要体现以下几个方面的思想内容:崇尚生态、自然,让城市湿地恢复到自然状态;将自然生态系统作为湿地复合生态系统的主要组成部分;强调人工环境和自然环境相协调。规划师进行规划设计时,应充分考虑生态方面的内容,做到美学与生态兼顾,使自然与人类生活环境有良好的结合点,使人与自然达到和谐。
参考文献
[1]汪永华.基于生态恢复的城市绿地系统规划理念探讨.
[2]王祥荣.生态与环境-城市可持续发展与生态环境调控新论.南京.东南大学出版社,2000.
[3]马世骏,王如松 .社会-经济-自然复合生态系统,生态学报,1984.
论文关键词 海岛及周边海域 环境保护 可持续发展 海洋综合管理 风险预防
根据《联合国海洋法公约》,岛屿或岛是指四面环水并在涨潮时高于水面的自然形成的陆地区域。我国拥有6536个面积大于500m2的海岛,海岛总面积约80km2。海岛四周被海水包围,成因、形态和价值各不相同,但都与其周边相关海域一起形成了特殊的生态环境体系。20世纪80年代以来,我国在经济快速发展中,由于偏重海岛海域的经济开发,而忽视了对海岛海域环境的保护,造成目前海岛海域环境污染较为严重的局面。
我国作为海洋大国,近40年来,与海洋相关的法制建设已得到重视,在海洋法公约等国际法基础上,我国关于海洋的综合立法和单独立法陆续出台。一些海洋、海岛和海域环境保护立法的研究也在不断地深入,研究成果逐步为各级立法机关所采纳,海域环境保护立法处在逐步完善的过程中。
尽管如此,由于各种原因,与主要海洋国家相比,我国海域环境保护立法,尤其是在海岛海域环境保护立法上仍相对落后。值得注意的是,20世纪中叶以来,国际环境保护立法中出现了一些适应海洋发展需要的新原则和新理论,例如风险预防原则,可持续发展原则、海洋综合管理理论、环境影响评价机制以及生态修复原则等。但我国现行海洋环境保护立法中对上述原则和理论的借鉴和体现还显不足。我国需要将海岛及其周边海域作为整体,综合考虑其资源开发、环境保护和生态可持续发展等问题,建立立足国情并与世界接轨的环境保护法律框架。
一、我国海岛及周边海域的环境问题
由于海岛生态系统十分脆弱、稳定性差、易遭到损害且被认知度不足,一旦受到人为的破坏,就难以或根本不能得到恢复。目前我国海岛及其周边海域存在的主要环境问题有:第一,资源开发无序。很多无居民海岛上存在掠夺式的开采现象,采石、挖沙、挖掘珊瑚礁和贝壳堤、砍伐树木和捕捉岛鸟等,都严重干扰和破坏海岛资源。第二,海岛海域生态失衡严重。由于非法开发及陆源污染物的影响,在华东、华南的海岛周围海域赤潮频发,不顾及海岛的环境容量,超负荷接待游客,加剧了海岛及周边海域污染、干扰海岛生物的繁衍栖息和生存、造成了海岛及周边海域生物资源和生态系统失衡。第三,监管不力。海岛具有四面环水的自然特点,这也就决定其与大陆之间交通不便,经济交流不畅,国家对海岛进行法制监管存在困难。我国相当一部分海岛仍存在着炸岛、炸礁,修建实体连岛坝和海岛大面积围垦等严重改变海岛自然属性的行为。
二、我国的相关立法及存在的问题
在经济高速发展和海岛资源全面开发中,我国政府非常重视海洋和海岛开发中的可持续发展问题,逐渐加强了海洋、海岛相关立法。1992年联合国环境与发展大会通过了《21世纪议程》,中国政府作出了履行《21世纪议程》等文件的庄严承诺,于1994制定颁布了《中国21世纪议程》,提出了可持续发展的战略、对策及行动方案。我国第一部关于海岛保护与管理的综合性法律《中华人民共和国海岛保护法》(以下简称海岛保护法)于2010年3月1日开始施行,这填补了我国海岛保护法律体系的立法空白,与《中华人民共和国环境保护法》(以下简称环境保护法)、《中华人民共和国海洋环境保护法》(以下简称海洋环境保护法)一道初步建立起海岛及海洋环境保护的法律、法规体系,并在规范海洋环境保护行为中起到一定作用。但是,我国海岛及海域环境保护发展过程中还有很多方面尚未成熟,表现在立法上就会出现一些立法空白,例如,严重改变海岛自然属性的行为,海岛及周边海域自然矿产资源的勘探,鱼类资源开发及合理捕捞,旅游资源的开发等影响海岛海域环境的问题都亟需法规制度建设。
三、思考与探究
在海岛和海洋环境保护领域,我国现行的法律体系已明显不能满足海岛海域环境保护对立法的需求。在国际层面,一些理念和原则被逐渐引入国际海洋环境保护立法中。因此,应该放眼世界,针对我国海岛海域环境的现状,在我国现行相关立法的基础上,借鉴先进的立法原则和技术来改良整个海岛及海洋保护立法体系,以达到国内海岛海域环境立法与国际相关先进立法的无缝对接。
第一,在我国海岛海域环境保护立法中规定风险预防原则,以弥补法律法规制定的滞后性。风险预防原则最早产生于20世纪60年代的德国,并逐渐发展到区域海洋环境保护领域,在1984年的第二届国际北海保护会议中获得共识并被采纳,会后发表的《伦敦宣言》中,第一次系统地论述了风险预防原则。1992年《里约宣言》中的第十五项原则对风险预防作了最为权威的表达 。1990年以后生效的所有关于海洋环境保护的国际性法律文件几乎都就风险预防原则进行了规定,例如《波罗的海海域环境保护协定》及《联合国跨界与高度洄游鱼类种群公约》等。随着风险预防原则在国际及各国立法中逐步被借鉴和采纳,其适用范围也从海洋环境保护领域逐步扩展到环境法的其他领域,并日渐成为国际环境法的一项基本原则。风险预防原则是近二十几年来国际环境立法中最具创新性,最具影响力,且最重要的新兴概念和原则,现今许多国家在国内海洋环境立法中都引入风险预防原则,例如《比利时海洋保护法》、《加拿大海洋法》、《英国防止石油污染法》及《澳大利亚环境和生物多样性保护法》等。然而,在我国现行环境法、海洋环境保护法和海岛保护法中都还没有规定风险预防原则,但在2002年10月通过的《环境影响评价法》中风险预防原则已有体现,该法规定建立环境预测和评估机制,提出预防或减轻不良环境影响的对策和措施。国内法学界,尤其是在环境法学研究领域,对风险预防原则不乏探讨,经过多年研究,学者们对风险预防原则的基本内容、基本构成和内在逻辑性已经有了十分清晰的阐述和分析。也有学者提出,未来我国有必要在对海洋环境保护法修订时引入风险预防原则。但我国传统“治理已造成损害的环境污染”的环境价值理念与该原则有所冲突,因此,我国有必要制定出“以法为准,预防为主,防治结合,综合治理”的基本政策以应对不断出现的新的环境问题。
第二,探讨将海洋综合管理理论应用于海岛海域环境保护立法之中,健全和完善我国的海域环境保护立法。海洋综合管理是政府对特定海域涉海事务进行管理的高层次形态,20世纪30年代起源于美国。《联合国海洋法公约》序言中指出,各海洋区域的种种问题都是彼此密切相关的,有必要作为一个整体来加以考虑。有学者对其可行性提出了质疑,因为海洋难以用一种单一的海洋综合管理系统来管理。我国学者最早于1997年阐述了海洋综合管理的概念、客观基础及其与行业管理的关系。海洋综合管理的“综合”是把海洋区域作为一个资源和使用者的完善系统来管理,是国家通过各级政府对海洋的空间资源环境和权益等进行的全面的统筹协调的管理活动,以在整个国家或地区建立起海洋综合管理的立法框架。此外,对海洋综合管理模式的选择应适合各个国家自身的特点,例如,中国由于历史的原因,在海岛管理中存在一些职责交叉、条块分割以及权力和义务混乱的局面,因而我国有必要调整国家海洋管理模式,建立并实行以综合管理为主,分级分部门管理相结合的管理体制。
第三,要充分考虑海岛及海域环境的可持续发展,针对我国海岛海域环境劣化的现实,开展海岛海域环境修复的立法。我国海岛保护法已提及对遭受建设工程项目破坏的海岛进行修复,但是在海岛保护法和海洋环境保护法中没有涉及海岛及海洋环境生态修复的规定。我国政府和相关部门在制定相应政策提出加强海岛生态保护与修复力度的同时,应尽早将生态修复作为保护海岛及海洋环境的重点内容进行立法,使得我国海岛海域生态可持续发展有法律的保障。当然,在海岛海域生态修复的立法过程中,必然面临着问题和挑战,一方面选择何种方式对海岛及其周边海域进行修复需要跨学科深入研究;另一方面,要保障相关法律有效施行,制定法律法规的目的还是在于并付诸实施。未来的法律要在加大整治和修复力度,推进景观保护,严格控制污染物排放,加大海岛监管力度,打击非法活动,促进海岛生态保护和可持续利用的基础上,配合行政法律规定,明确相应机关的权力和责任,切实推进海岛及其海域生态修复。
世界离不开中国,海岛海域环境保护是国际责任,割裂中国与世界的海洋环境保护制度建设的关系无疑是非理性选择。因此,我国在研究制定海岛海域环境保护法律法规时,应充分考虑国际公约的各项原则,也要借鉴美国、英国、澳大利亚、加拿大、日本、韩国等国家海岛及海洋立法的成功先例,以国际的视角,从立法到执法尽可能多的和国际环境法形成协调一致。
关键词:生态水利工程;区别;设计原则
中图分类号:TV21 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2014)08-00-01
近年来我国各地区的水利工程发展较快,取得了不少成绩,但是水利工程的建设导致了许多流域水资源分配的不均一,产生了许多生态环境问题,例如过量引用河流水资源或修建水库导致下游缺水甚至断流、水体自净能力下降等问题。水利工程引发的生态环境问题危害河流区域经济社会的可持续发展,人们开始全面的、深入的认识水利工程给人类和生态所带来的影响。生态水利工程是基于生态设计的水利工程,可以有效的减少水利工程对生态环境的影响,文章就生态水利工程设计方面的相关问题进行阐述。
一、生态水利工程与水利工程的区别
水利工程是指人类通过工程措施对水资源的再分配,水利工程的主要目的是防洪、提供水源、防治作物旱涝渍灾害等,这些作用都体现了水利工程的社会性、经济性和资源性。生态水利工程的重点在于服务生态,是现代水利工程的重要标志。生态水利工程应有明确的生态服务目标和功能,在设计阶段,将水利工程所在流域的生态系统健康作为设计的核心内容。在生态水利工程的选址、布局、施工过程等方面充分考虑经济性以及其对环境的友好性,防止在生态水利工程建设过程中产生巨大的经济成本和环境成本,实现生态保护与社会经济的双赢。
二、生态水利工程存在的问题
1.缺乏对不同区域的生态水利工程设计方法与评价标准
由于不同的生态系统存在地理的差异性,这就决定了生态水利工程具有因地制宜的特征。目前,针对生态水利工程的功能有一些理论评价方法和评价指标,但对一个具体的生态水利工程缺少可操作标准和评价方法,这与当前我国研究水利工程对生态环境影响的科学研究和相应科研成果较少有关。由于水利工程涉及工程力学的安全性与稳定性,因此我国对水利工程的结构建筑物实行了一系列的强制性标准,但是缺乏足够的技术标准规范生态服务的目标。
2.生态水利工程与原有水利工程设施难以协调运行
在一个流域内,一些新建的生态水利工程可能是在原水利工程设施上进行改造和优化设计的,如扎龙湿地补水工程、洪河国家自然保护区水资源恢复工程以及白洋淀湿地供水工程等生态水利工程,这些均是在原水利工程设施的基础上对其进行科学地配置,对区域的来水量进行重新分配或者对水的去向重新调整。生态水利工程的介入必然会影响原水利工程设施的服务对象和功能,甚至会给原水利工程的正常运行带来一定的风险。由于生态水利工程与原水利工程最为显著的差异是服务目标和功能,因此在设计和开发生态水利工程的同时,需要对原水利工程的服务目标和功能进行适当的调整,如何实现生态水利工程与原水利工程的协运行,是生态水利工程设计者应考虑的问题。
三、生态水利工程设计的原则
1.工程安全性和经济性原则
生态水利工程的设计不仅要满足人类对水资源的需求,也要保持生态系统的可持续性;生态水利工程的设计不仅要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的设施要符合工程力学和水文学的规律,以保证工程设施的安全性和稳定性;生态水利工程设施的设计不仅要充分考虑到其对洪水、冰冻、干旱等自然力荷载,也要充分考虑对河流泥沙输移、淤积以及河流侵蚀、冲刷的抵抗力,保证生态水利工程的耐久性。设计时应遵循风险最小和效益最大的基本原则,充分利用流域生态系统的自我恢复规律,争取以最小的投入获得最大产出。
2.提高河流形态的空间异质性原则
一个流域的生境空间异质性越高,意味着可以创造出更多的多样性的小生境,可以允许更多的物种共存。生态水利工程的目的是提高和恢复生物群落的多样性,我们不仅要依靠人工直接引进鱼类等其他生物物种或者种植岸边植被,生态水利工程也应该尽可能提高河流形态的异质性,为生物群落多样性的自我恢复创造条件。确定河流生态修复目标后,应该加强对河流进行生物调查、地貌历史以及现状进行评估和勘查,建立生物资源数据库和河流地貌数据库,然后从中识别出那些对生态系统的结构和功能具有重要意义的生物因子或环境因子,在此基础上对河流地貌和生物栖息地进行设计。
3.生态系统自设计和自我恢复原则
河流生态系统的自组织功能主要表现为河流生态系统的可持续性,生态水利工程与传统水利工程的很大的区别在于是否应用自组织原理。生态水利工程设计是一种辅设计或者说是一种指导性的设计,它是依靠河流生态系统自组织、自设计的功能,由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。每一项生态水利工程必须做到因地制宜,充分利用每一条河流的自然属性和价值,设计最佳的生态工程方案。在利用自设计理论的同时,也要充分利用本地物种,在引进外来物种的同时防止生物入侵。
4.景观尺度及整体性原则
从大景观尺度上开展对河流生态的修复,其效率较高,所以在设计河流生态修复的规划和管理应该从大景观尺度和保持可持续性的基础上进行。从生态系统的结构和功能出发,整体把握生态系统中各个要素之间的相互作用,提高河流生态系统的整体修复能力。河流生态系统是一个大系统,当其受到胁迫时需要对各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体的研究;河流生态系统也是一个开放的生态系统,它与周围生态系统进行能量传递和物质循环,所以说一个河流生态的修复活动不是孤立的,需要与相邻流域的生态修复活动进行协调,在设计生态水利工程时应充分考虑这些因素的影响。
参考文献:
[1]董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫[J].水利水电技术,2003(7).
【关键词】水利工程;生态堤防
1生态堤防的概况
1.1生态堤防的概念界定
生态堤防从某种意义上来讲,堤防的设计和堤防的建设是非常重要的,这些非常遵守自然规律,生态堤防不光可以维持河流生态系统平衡,堤防还可以与河流本身的状况结合,使得河流本身的生态系统要求得到重点关照。结合当地的条件,建设天然的“河滨水土循环”的人工水坝。
1.2生态堤防在如今的情况
河流堤防的作用仅限于在传统防治项目的建设和设计中使用河流水资源和防洪。人们不了解生态堤坝。因此,尽管在当地项目建设中,往往会有非常好的经济收益,但严重的生态问题和生态环境恶化也是以此为代价的。多年来,许许多多的新概念正在被专家们提出,比如对于生态环境保护、可持续发展以及科学发展等,现今时代的主题就是生态环境保护和绿色,因此,在河流的管理中,以及河道堤防的建设和设计中,治理正逐步走向一体化、生态化的方向,形成了环境保护以及河流利用的工作方式。
1.3生态堤防建设的重要性
在河岸原来所拥有的生态是非常平衡的,但是建立了岸坡和提防以后,平衡就被破坏掉了。斜坡的防治和建设使得河两岸的动物与植物没有了原来的生存地区。在原始的设计里面,因为经济方面的需要,比如航运,防洪,水供应和其他要求,在设置路堤时,设计者通常使堤岸线靠近堤岸顶部,从而形成堤岸坡度和护栏。斜面或竖立非常规则。许许多多地区被占用,河流的生物链甚至原始的植被都被破坏,在这些地区生活的物种没有了栖息地。堤防的建造会对河流的自然外观有所改变,这将直接导致河流的生态环境被破坏掉。通常来讲,对于堤防的设计的时候,有的时候就需把河流进行截弯取直,进一步的来建设丁坝,洪水的排放得以加快,同时还可以降低防治工程建设成本。其结果是施工成本虽然减少了,但它影响了河里的生物和河里的水源,破坏了河流的生态平衡。
2建设堤防的意义
传统水利工程有很大的弊端,首先在建设的过程时,没有注意到可持续发展的重要。它只满足了人们短期对于社会的要求。所以,隐藏着巨大的问题在工程建设中。从长远来看,最后的影响就会导致水资源的枯竭。因此,对于生态水利工程的规划,讨论和研究具有深远的现实意义。总结生态水利工程的技术方法:为新项目提供可持续发展,为减轻河流生态系统压力提供技术方法,为人工改造河流生态系统恢复规划设计、污水系统生态恢复和水利工程生态调整提供河流健康评价的原则和方法。
3建设堤防的原则
水利工程满足人们的各种需求是在以可持续发展为前提,生态水利工程是一个综合的系统工程。同时,将生态学和水利工程的原则合理的添加到生态水项目之中。使得生态水利工程在此基础上可以更加符合工程力学以及水文学的要求,使工程工艺更加稳定以及更加的安全。
3.1生态系统的自我修复原则
生态系统在一定程度上有着能够自我调节与组织的功能,生态系统自我恢复的功能就是把生态系统的这两个特点进行联立,向着有序的方向进行发展。生态系统如果可以达到可持续发展,那么对于生态系统自组织来讲,其将成为一个重要组成部分。从根本上反映出来了物种间的自然选择在这里,根据物种的特点,选择合适的环境和能量条件,然后在选择后去生存和繁殖。生态系统结构的形成,是因为有恰当的物种影响,生态系统也在慢慢地修复自身。生态水利工程要随时符合生态系统的两大特点,以其为基础。在人为的保护与调整的影响下,生态系统也可以慢慢地复原,并且正在慢慢地向着好的方向去发展。
3.2水利工程生态堤防的构建
(1)防洪工程计划的原则。生态水项目是一个复杂而系统的项目,需要考虑各种好处,例如经济和环境效益,以及人类需求和自然环境的效益。在建设生态水利工程的时候,必须权衡各方利益,评估项目的环境和经济效益,实现可持续的发展。传统的河流管理项目忽视了周边生态环境与周边生态环境的关系,它没有利用河流的自组织能力和自我调节能力来修复河流本身。在规划防洪工程时,应充分考虑周围生态环境和河流的组合来进行规划和分析。除常规评估和监测外,还必须调查和研究相关范围内的生态系统,了解它们之间的相互关系,并根据它们的特点制定科学合理的建设和更新计划。(2)堤型的种类繁多。堤防类型与堤防的完美结合造就了生物多样性和河流多样性。在河流条件的影响下,生物将选择不同的形成方法。安排生态堤防时,应尽可能保留原始河湖的自然形态,不破坏生态本来的样貌,曲折分散的状态需要得到保留,这样就可以减小对于生物物种和整个生态系统的破坏和影响。在处理保护距离的问题的时候,有一个原则需要遵循,那就是能宽就宽的原则,土地的开发利用以及防洪与生态系统的联系需要得到一个非常好的处理,对于河流的自我恢复的能力,在施工前需要考虑到位,生物物种的生存以及繁殖也应当在考虑的范围之内,在这种情况下,人与自然才可以持续地发展下去。进行堤防类型选择的过程中,对于生态系统的保护和恢复的结合就显得非常有必要了,项目的安全性需要保证,结合当地的条件,合理的使用当地的原材料,为植物的生长环境提供良好的条件,河流之间的连通也要得到保持。(3)河岸的防护。水陆边界带的河岸保护结构是控制生态系统河流管理的主要因素。陆地边界区是一个非常关键的位置。对于水生生物以及生活在陆地上的生物来讲,这里是它们彼此的迁徙的区域。这个地区也在影响对于动物们的饲养,避难和繁殖。因此,人文景观和自然景观建立联系是很有必要的。只有这样人与自然的可持续发展就会得以实现。为确保项目的安全,以及可以保护河边保护的多样性形成并保护生态景观。尽量避免在河边保护结构上施加坚硬的不透水材料,利用天然材料和柔性混凝土结构促进生物生长和繁殖。(4)周围景观的建设。在处理水域时应保留河流和湖泊的自然价值,这样做的目的是防止过人工建设超标。如果四周的环境得到了建设的加强,那么人与自然的和谐环境就可以更好地发展下去。(5)工程的施工与管理。如果在进行施工的时候,遇到生物体正在发育的时期,就应当避开,对与自然界的生物保护需要加强,并恢复它们原有的栖息地。如果遇见一些稀少生物,甚至即将要消失的生物,建设生态水利工程的过程中,这个时候,更科学有效的保护方案就显得尤为重要了。将可持续发展放在第一位,以此来改变环境,合理地进行排水,植物周围的生长环境也需要改进。施工过程中对于环境的影响需要尽可能地减小。关注环境,水利工程的优良特点需要表达出来。对于一个项目的前期和后期,相关的保护以及管理工作需要加强。有关工程数据的收集要处理好,工程管理方面需要加强。不断实践积累经验,为今后的项目发展带来可利用价值。
关键词:生态;水利工程;设计问题;设计原则
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
1 生态水利工程
水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支———生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。
2 生态水利工程设计所面临的问题
2.1 缺乏基于不同区域的生态水利工程设计方法与评价标准。生态水利工程对服务目标具有特定性和地域性。由于生态系统存在地理区域的差异,因此决定了具体的生态水利工程也具有因地制宜的特征。当前,对生态水利工程的功能有一些理论评价指标和评价方法。但对于一个具体的生态水利工程实践缺少可操作性的评价方法与标准。这与当前水利工程对生态影响的科学研究工作开展得较少和相应科研成果积累较少有关。水利工程由于涉及工程力学的稳定性与安全性,因此国家对水利工程结构建筑物执行了一系列的强制性标准,但缺少足够的技术标准来规范工程的生态服务目标。
2.2 生态水利工程设计的目标和标准难以确定。生态水利工程的基本任务之一是维护和保证生态系统的健康,以实现人类和生态系统的和谐。为了完成这样的任务,在生态水利工程设计的实践中,必须事先确定明确的设计目标和维护生态健康的标准,提出生态水利工程要达到的定量化的指标,但是,目前生态保护和恢复的目标大多还是定性描述,缺乏定性的目标和标准,无法设定量化的目标和标准,因此导致设计的目标和标准仍旧模糊不清或不明确,也无法判断工程能否实现设计的预期目的。
2.3 生态水利工程设计缺少生态水文测验资料。如果不能从水文测验站的观测资料去分析水文过程对生态过程的正负影响机理,就很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的设计理论、方法与技术参数。当前,我国水文测验工作相对落后,水文测验站还不能适应当前生态水利工程设计对资料的需求。目前有关生态水文站方面的设计与布局在我国还未正式开展,国内也少有报道。
2.4 生态水利工程设计技术人才匮乏、高水平的设计不易。实现生态水利工程是水利工程和生态学的有机结合,需要生态水利工程的设计人员不仅具备水利工程设计的知识和经验,还要具备生态保护和生态恢复学的理论和知识。以往的人才培养目标和方向,使两者分属于不同的学科与专业,具有两方面综合知识和设计能力技术人才匮乏,加之生态水利工程的实践活动的经验缺乏,可以参考与借鉴的设计项目有限,难以保证生态水利工程的设计水平和质量。
3 生态水利工程的基本设计原则
3.1 工程安全性和经济性原则。生态水利工程是一种综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求,也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2 生态系统自设计、自我恢复原则。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也便是说某些与生态系统友好的物种,可以经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与过去水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最后可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不一样,生态工程设计是一种“指导性”的设计,大概说是帮设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。
3.3 坚持与环境工程设计进行有机结合。生态水利工程的设计应当充分吸收环境科学与工程的理论与技术,实现水量与水质同步科学配置的目的。当前尤其是应与水污染防治工程进行有机结合,由于水利工程作用的水量一般较大且具有明显的季节性变化,使生态水利工程的设计与实施存在较大的挑战与阻力。如黑龙江省扎龙湿地补水工程,虽然实现了连续几年的补水,但由于水质不符合湿地水质要求,导致湿地水域中底栖生物明显减少,部分物种消失,一些迁徙水禽不在此处停留。为了减少早田排水挟带泥沙或污染物进入下游湖泊或天然湿地,可以在进入湖泊或湿地的过渡带设计生态处理沟渠或氧化塘。而水田排水沟渠可以在植物生长季节充分蓄水,利用人工沟渠湿地对有机污染物质进行降解。在缺水地区种植水稻,特别是在开采地下水种植水稻的地区,应当进行以水量高效利用与水质净化为目的的生态水利工程设计。而这种设计思路来源于水污染的自然稳定塘处理理论与工艺。