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中圖分類號:TU986.2文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)04009802
1引言
簡單的園林綠化不能算生態修復,但以生態學理論和生態修復技術為指導的綠化可使受損城市生態系統向著良性化的方向發展,達到最終修復城市子生態系統結構和功能的目的,因此該類園林綠化則屬于生態修復的范疇。在方案設計階段,設計師需要重點考慮生態修復的可行性,使設計出的方案在符合美學原理的前提下力爭達到生態修復的目標。
2生態修復的內涵與外延
生態修復是指利用生態系統的自我恢復能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復原貌或向良性方向發展的技術集成。其目標是實現生態系統功能的恢復和合理結構的構建,內容包括:實現生態系統的地表基底穩定性,保證生態系統的進展演替與發展;恢復植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和土壤肥力;增加生物多樣性,提高生態系統的生產力和自我維持能力;減少或控制環境污染;增加視覺和美學享受等。生態修復屬于恢復生態學應用技術的范疇,該范疇內容包括退化生態系統的修復與重建;生態系統結構與功能的優化配置與重構及其調控;物種與生物多樣性的恢復與維持;生態工程設計與實施;環境規劃與景觀生態規劃;典型退化生態系統恢復的優化等(彭少麟,2007)。涉及的相關概念如生態恢復、生態重建、生態改建、生態改良等,雖然在命名上有所區別,但都具有“恢復和發展”的內涵,即讓受到干擾或者損害的系統恢復后能實現可持續發展。
3生態修復的基本原理
園林綠化人工再建了第二自然,需要用生態恢復的理念做設計,用生態學修復的技術去實施。恢復生態學的基本原理包括限制因子原理、生態系統的結構理論、生態適宜性原理、生態位理論、群落演替理論、生物多樣性原理和斑塊-廊道-基底理論等(任海等,2001),它們對園林設計及施工具有指導作用。限制因子原理要求在設計中需要找出生態系統恢復的關鍵因子;生態系統的結構理論要求設計的物種結構能充分利用時空資源,并具備自我維持能力或降低人工維護頻度;生態適宜性原理表明多使用鄉土植物,并在充分了解植物生態學特性的前提下做種植設計;生態位理論指導植物的搭配,合理安排其在生態系統中的位置與尺度;群落演替理論表明園林綠化可縮短生態恢復時間,但對極端退化的生態系統恢復時,演替理論不適用,只具有指導意義;生物多樣性原理要求適當增大物種多樣性可使恢復的生態系統穩定性更高;斑塊-廊道-基底理論指導景觀層次的規劃,考慮在生境破碎化的場地中,合理利用空間。
4生態修復與風景園林
城市生態系統是個規模大、關系復雜的動態生態系統,它既有自然的組成要素,又有高度人工化的組成要素。城市綠地在改善環境質量、維護城市生態平衡、保持水土、美化景觀等方面起著十分重要的作用,喬灌木藤草植物合理地配置在一個群落中,形成復合層次和優美季相景觀,具有不同生態特性的植物各得其所,構成一個穩定的群落。由于城市建設造成的人工棄土、土地,改變了地表徑流,導致水土流失加劇,大量泥沙及生活垃圾淤積河道,阻塞排水管道,使水土資源遭到破壞。因此,生態修復集成技術可以在方案設計時重點考慮并在園林工程中實施,最終使得城市生態系統向良性方向發展。
4.1園林種植設計
在特定的城市生態環境條件下,應將保持水土、抗污吸塵、耐貧瘠、抗病蟲害、耐粗放管理、根系發達等作為植物選擇的標準。植物的合理配置不但可增加城市建筑藝術效果,豐富城市景觀,更能減輕暴雨沖蝕和水土流失,從而改善城市人居環境。在城市園林綠化中,應充分考慮植物的生態位特征,利用不同植物在空間、時間和營養生態位上的分異來配置植物,避免種間直接競爭,形成結構合理、種群穩定的復層群結構,以利種間互相補充,既充分利用水土資源,又能形成優美的景觀。
4.2園林工程與生態修復
在土方工程、給排水工程、水景工程、園路工程中應結合種植工程,利用園林植物的防護作用實現生態修復。
園林排水:園林綠地的排水,一般主要靠地面及明渠排水,結合道路、地形可做成淺溝式排水渠,溝內生長植物,起到減緩徑流速度及防止水流沖刷的作用。解決由地表沖蝕措施有:①從豎向設計角度考慮。種植采用鋪地植物護坡;②使用工程措施。設置谷坊和擋水石,并與植物搭配消減沖刷力(孟兆禎,2003)。
水景護坡:園林中開辟水面要求有穩定的湖岸,在水體邊緣必須建造駁岸和護坡,其中植物護坡措施包括防護林、植草和生物-工程綜合措施,通常采用深根性和淺根性樹種結合的喬灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蝕能力,減小徑流速度,增加入滲,防止面蝕和細溝侵蝕,也有助于防止塊體運動。生物-工程綜合措施,即在工程措施間隙或表面種植植被,以增強其強度,如混凝土構件間隙空格種草,與土工材料配合植草及綠色混凝土模塊等。
園路鋪裝:園路按路面材料不同分為:整體路面、塊料路面、碎料路面、簡易路面等。園路的設計在滿足造園藝術要求的前提下盡量利用原地形,以保證路基的穩定,減少土方量及水土流失量;路面應有3%~8%的縱坡和1.5%~3%的橫坡。采用生態鋪裝路面可提高水土流失防治效果,常見種類有透水瀝青、透水水泥混凝土、生態透水磚和其他特殊透水材料。新建的居住區中,使用最多的鋪裝材料是石材,占使用頻率的44%,礫石及磚的比例分別占使用頻率的18%、20%(黃玲,2009)。
5園林生態修復發展趨勢
城市的擴張與人口的激增致使城市居住環境面臨很大壓力,建設宜居城市、宜居社區勢在必行。城市園林綠化屬于植被恢復的范疇,而植被恢復又是生態修復的常用技術,因此,依據生態修復的理念和生態學的理論指導建設城市園林成為當下宜居城市環境建設的首選之路。國內外的生態修復多針對土壤修復、污染水體修復、防護邊坡綠化、小流域水土保持修復等方面的研究,針對園林綠化的生態修復技術研究、園林生態工程設計研究等相對薄弱。以生態修復的理念和基本原理指引設計方案的形成,并以修復城市生態系統要素為導向,園林施工必將成為增加園林企業技術含量的重要砝碼。未來園林生態修復技術重點發展方向有:特殊生境條件下的園林植物景觀的構建、人與自然和諧相處的功能性景觀的營造、植物景觀設計的中遠期預測與養護細則和住區小環境的尺度化營造方法等。參考文獻:
[1]黃玲.城市居住區鋪裝藝術調查與研究[J].山東林業科技,2009(4):67~69.
[2]彭少麟.恢復生態學[M].北京:氣象出版社,2007,10.
關鍵詞:城市水環境;水質污染;生態修復;綠色環保
Abstract: in the comprehensive improvement of the urban water environment and ecosystem restoration project, the construction of green ecological environmental protection city home, is the current city relieve contradiction between supply and demand of water, improve the urban residents daily life work quality level, realizing urban social economy and ecological environment sustainable and stable development the important action. On the analysis of the current water environment problems after city, with many years experience, to the city water comprehensive environment and ecological system repair technology measures on detailed analysis research.
Keywords: urban water environment; Water pollution; Ecological restoration; Green environmental protection
中圖分類號:X324文獻標識碼:A 文章編號:
隨著城市社會經濟的進一步發展,和城市人口急劇增加,城市面臨著地下水環境性能變差和內河生態環境嚴重惡化等問題。如何加快城市水環境綜合整治及生態系統修復重建工作,改善城市水環境和生態環境性能水平,是關系到城市社會經濟可持續高效穩定發展的重要問題。因此,對城市水環境現存問題及其變化趨勢進行認真分析,研究有針對性的綜合整治措施方案,不僅有利于城市水資源的可持續高效利用,為城市經濟發展提供重要物質基礎,同時也能促進城市人與自然的和諧相處[1]。
1 城市水環境現狀分析
城市人口急劇增長和城市工業化、商業化、經濟化水平的進一步提高,推動城市向現代化方法快速建設發展。水資源短缺、水土流失嚴重、以及水環境惡化等是城市水環境綜合整治及生態修復重建的三大技術難題,同時也是制約綠色環保、生態城市家園建設的重要因素。生態環境急劇惡化、水體水質嚴重污染、以及城市內河洪澇災害逐年增加等一系列問題,也成為城市規劃建設發展必須面臨的重要問題。
1.1 供水水量不足,水環境人為破壞嚴重
城市工業化進程的進一步加快,加上城市人口的急劇增加,在日常工作生活中,對用水量需求急劇增加,這在很大程度了加劇了城市供水供需矛盾問題。另外,在城市水資源開發利用過程中,沒有結合城市供水水源、規劃年供水能力預測、規劃年需水量預測等數據信息進行綜合考慮。只是簡單根據城市供水現存問題,采取在河流上游側大量修建蓄水工程、引水工程等水利設施,這樣導致枯水期由于人為修建水工建筑物的隔阻、攔截等影響,城市河流原有的水循環被認為破壞,導致有限水資源在河流上游側就被攔截儲蓄,造成河流下游城市河道中正常生態環境用水得不到有效保障,河流水環境被嚴重破壞,進而出現臭水溝等不利問題,直接影響到城市內河生態環境的正常良性循環,不僅影響到城市美觀,同時還嚴重破壞城市河道中的水生環境,河道生態環境修復難度大大增加。城市河道中“三化”(即:河流平面形態直線化、河道斷面幾何規則化、以及河流加固護岸材料硬質化)等不利現象在城市河道中普遍存在,這樣導致城市河道中生物群落多樣性和生態系統穩定性遭受大大破壞,河道調蓄自凈能力大大虛弱。城市有些區域因經濟發展而大肆破壞河道生態系統,甚至采取填河等措施,直接影響到河道正常蓄洪以及灌溉供水等功能。
1.2 與水爭地,水體面積不斷萎縮
城市建筑行業發展和城市化建設進程的加快,與水爭地現象已成為城市水環境保護必須面臨的嚴重問題。過度無序的開發搶占有限城市水環境用地,造成水體面積不斷萎縮,給城市安全可靠用水埋下巨大水患。
1.3 城市污水亂排問題突出,水質污染相當嚴重
由于城市排污系統規劃設計不太科學合理,加上城市居民水環境保護意識不強,城市河道不僅成為城市防洪排澇的主要河道,同時也成為城市居民進行日常生產生活污水和垃圾的處理場所,導致城市內河水水質污染十分嚴重,甚至出現發黑變臭、生態環境惡變等惡性循環,不僅直接影響到城市居民用水安全水平,同時還大大增加了城市水環境綜合整治及生態系統修復保護工程的難度。城市水環境的嚴重污染和逐步惡變,導致城市內河中的水質普遍達不到城市景觀綠化用水水質相關技術標準要求,這樣大大降低了城市景觀綠化美觀水平,增大城市生態環境修復和綠色家園建設難度和成本。
2 城市水環境綜合整治技術措施
2.1 加快城市供水水利設施的建設步伐,為城市提供充足可靠水源
根據城市河流和周期區域河系情況,建設一批重點的骨干水利工程項目,減少城市水資源供需矛盾程度。同時對現有城市水利工程設施,進行全面系統的排查,結合完善的除險加固和配套改造工程,尤其要積極發展小微型水利工程建設,鞏固和提高城市現有水利工程的綜合和運行效益,有效提高水資源利用效率。
2.2 充分調動居民水環境修復保護積極性,全面開展街村河道整治工作
要加強黨員先進性教育培訓,充分調動城市居民水環境修復保護積極性,全面開展村莊河塘疏浚整治工作,以城市內部村莊河塘疏浚工作為首,全面掀起城市城中村河道疏浚整治工作,按照“溝通水系、調活水體、營造水景、改善環境”等整治工作開展思路,有效推動城市水環境整治工作中在城市居民中自發開展。
2.3 建立完善系統城市污水收集系統,逐步回復城市水環境修復能力
建設污水處理廠、重新規劃城市污水排放和雨水收集系統、加強城市防洪水利工程功能鞏固工程建設等。科學合理地利用雨水、洪水等來涵養城市地下水源,這樣不僅有效環境城市水資源供需不足問題,同時還可以增加土壤中的含水量,為水環境生態調節修復提供重要水源,并可以起到調節城市氣候環境作用。
3 城市河流生態系統修復重建措施
3.1 緩沖區生態系統修復
緩沖區是指城市河流與陸地間的交界區域。緩沖區河流具有分蓄、削減洪水等功能;同時緩沖區城市河流與河漫灘間的水文連通性能是影響城市河流物種多樣性和生態性能的重要因素。因此,在城市河流緩沖區應結合當地地質、氣象等條件,規劃種植適應的植物帶來有效控制城市河流緩沖區的水土流失,防止或降低洪水等對河道河岸沖刷,同時通過河流水生環境的自凈能力對河流中的部分污染物起到一定過濾和凈化作用,進而為鳥類、水生生物等提供棲息場所,改善城市河流緩沖區的水生環境,為城市河流的綜合整治及生態修復奠定強大的基礎。
3.2 植被恢復
植被恢復是城市河流生態系統修復工程中廣泛采用的技術之一,它是利用植被來影響城市河流中河水的流動性能,提高河岸抗沖刷強度,降低城市河道泥沙沉積程度等。同時合理規劃布置植被帶,有助于構建城市河流生態廊道,進而改善河流中的水生環境和城市局部環境性能,保護城市河流中的生物種群的多樣性,減輕洪澇災害。另外,植被修復措施可以有效改善城市河流的水體水質,進而為城市景觀綠化提供豐富的水資源供應,提供城市綠化景觀休閑場所和多種生態服務功能,而城市建設綠色環保家園提供豐富的水資源。對于城市河流生態修復的植被搭配,應遵循植物進化法,即城市河道生態修復植被應包括草類、灌木、以及喬木等多類型多樣性的植物種群,這樣即可以為城市營造出豐富的綠色環境景觀空間,同時也可以為其它生物種群提供棲息、繁殖等場所。通過植被修復,長期保障城市河道的生態水質,確保城市河流生態系統安全健康的生長發展[2]。
3.3 生物-生態修復
生物-生態修復技術是將生物自凈能力與修復重建工程有機結合起來的城市河道生態系統修復技術,其具有工程總投資較少、管理費用低、能源利用率較高、以及可持續穩定發揮治污和生態修復等功能優勢,在城市水環境綜合整治及生態修復工程領域具有較高的應用前景。生物-生態修復技術利用城市河流自然生態系統中擁有的自凈能力來凈化水體水質,主要包括:人工曝氣復氧、生物強化人工河道、生態溝渠、以及生態護岸等多種生態修復措施。
3.4 河流水生環境生態修復耦合系統
生態修復耦合系統是綜合人工濕地、微生物、以及水生生物協同凈化等性能,而通過合理的規劃設計和搭配形成的河流水環境綜合整治及生態系統修復重建系統,可以有效去除城市河道中的營養鹽和有機物,進而達到修復城市河流水生環境的目的[3]。
4 結束語
城市水環境綜合整治及生態系統修復重建規劃工程,所涉及的部門和領域眾多,亟待社會各界通力合作,確保工程高質、優質、穩定的建設發展。在城市社會經濟和生態環境“可持續穩定發展”理念的支撐下,城市水環境綜合整治及生態系統修復工作,已成為相關政府必須面臨的核心問題。在完善相應的城市污水綜合治理和生態環境修復重建技術措施和法規政策文件保障體系的基礎上,要形成“技術支撐-機制保障-系統管理”為一體的城市水環境綜合整治及生態系統修復制度措施和管理模式,促進城市水環境質量和生態系統性能持續改善,創建“人水和諧”的綠色環境城市空間氛圍。
參考文獻
[1] 廖文根,杜強,譚紅武,等.水生態修復技術應用現狀及發展趨勢[J].中國水利,2006(17):61-63.
[2] 劉文高,劉岳洲,張為民,等.淺議太湖流域水環境問題與水生態系統的修復[J].西南給排水,2009(3):6-8.
[3] 孫東亞,董哲仁,許明華,等.河流生態修復技術和實踐[J].水利水電技術,2006,,3(12):4.
經濟性和可行性的原則生態修復是一種時間長、見效慢的工程,在生態修復的過程中需要持續性的投入資金,才能達到生態修復的目的。因此,在干旱地區的生態修復當中必須考慮到方案措施的經濟性與可行性,所制定的修復方案應該在國家和當地政府能夠承受的資金范圍之內,超出資金范圍的或者不具有可行性的方案,根本沒有實施的意義。這就需要生態修復工程設計人員充分考慮到各項措施的成本,制定穩定的、持續的生態修復方案。
保持生態系統完整性和多樣性的原則生態系統的修復主要目的就是恢復當地生態系統的完整性和多樣性,只有這樣才能達到恢復原有生態系統的目的。以干旱地區土地資源的生態修復為例,除了要重視各種植被與水資源的恢復與保護之外,還應在方案中對土地資源的生態化開發和利用提出具體的措施,并綜合利用各種工程、生物措施,使方案能夠保持當地生態系統的獨特性和多樣性。在保護措施上應該體現出針對性和特殊性,決不能照搬所謂其它地區的成功經驗,而是應該在消化這些經驗的基礎上形成自己獨特的措施方案。
修復模式長期化的原則一個地區生態系統的恢復絕不是一朝一夕就能完成的,需要持續性的生態修復措施才能慢慢的恢復以前的生態系統。這就需要長期不懈的堅持各項生態修復措施,將生態系統保護的觀念貫徹到當地各級政府和人民群眾當中去,制定詳細的生態修復規劃,全面設計生態修復的設計、施工、運行和管理各個關節,并能長期執行下去,只有這樣才能看到生態修復的效果。
根據現有的研究資料和筆者對干旱地區生態破壞形式的認識,認為干旱地區的生態修復主要有四種模式。具體內容如下。
工礦園區生態修復模式新疆是我國資源大省,蘊含著各種豐富資源,而目前正處于各種工礦園區的開發建設,由于氣候干旱在資源開發利用過程中受到自然因素的影響很容易造成生態環境破壞。不僅如此,資源開發開采過程中受到開發形式、粗放生產等方面因素的影響,會給這些地區的生態系統造成嚴重的破壞,對于工礦資源開采引發的生態系統破壞的修復,應該采取工礦生態修復模式。在這種模式當中主要是要根據當地的土壤、地貌條件,結合水土保持和生態修復的一般要求,重點做好工礦區水土保持和保水護土工作。這些措施既可以保證生態修復的進程和效果,又可以恢復干旱地區土地的生產能力,還可以為下一步的植被恢復創造條件。目前,工礦區的生態修復技術措施主要有以下幾種。(1)非生物或環境要素的恢復技術,這種技術主要適用于工礦區土壤的恢復,包括表土轉換、土壤改良等措施。(2)生物生態修復技術,這種技術包括先鋒種種植技術、土壤種子庫引入技術等等,主要是合理配置工礦區的固氮生物、消費者和分解者。(3)生態系統的整體規劃設計修復技術,這種生態技術是綜合利用各種生態修復技術,從中找到最適合工礦區生態修復需要的措施。
[論文摘要]開展生態修復研究與實踐,應理清環境、生態、環境生態、生態恢復、生態建設、生態工程等與之相關的一些概念及科學內涵,避免概念上的混亂。我國的生態工程與國外的環境生態修復和生態恢復有較大差別,將生態學應用于農林水等生產領域,是我國生態工程研究與實踐的突出特點。流域生態修復是今后生態修復的發展方向,水土保持工程是建設項目生態修復的主體;當前亟待開展生態修復機理、生態修復潛力、生態修復指標體系等方面的研究。
在人與自然和諧相處,人口、資源和環境協調發展戰略思指導下,水利部提出了“加強封育保護,充分發揮生態自我修能力,加快水土流失防治步伐”的水土流失防治新思路。全水土保持生態修復試點啟動后,各地因地制宜,采取措施,加配套,積極開展封山禁牧、輪封輪牧,努力探索和總結生態修的技術和經驗。生態修復已為水土保持工作者所熟知,但其學涵義及有關問題尚待明確和研究。現對生態修復的若干關概念、理論及有關問題作一討論,以期達到拋磚引玉之目的。
1 生態修復相關的重要概念和理論
1.1 環境與生態
廣義上講,環境是人以外的一切事物的總和,如現代人居環境即為廣義的環境概念;狹義上講,環境是影響有機體生長、發展和生存的外界物理條件的總和。生態系統簡稱生態,是有生命的主體(包括人類)與無生命的客體的總和。研究有機生命體與無機環境關系的科學稱為生態學,研究生命體以外的無機環境的科學稱為環境學。生態修復的研究與實踐離不開環境學和生態學,而后者尤為重要。
1.2 生態環境與環境生態
生態包括環境,“生態環境”的說法是不科學和難以理解的,可以牽強地理解為與生命體最密切相關的環境。我國所謂的生態環境實際就是生態,準確地講“生態環境建設”應為“生態建設”[1]。生態修復是對生態系統的修復,故不能稱為生態環境修復。
環境雖然是無機的,但完全從無機角度理解環境是不完整的。特別是自然環境,本身是生物體或生物群體周圍的整體狀況,只有應用生態學原理研究、認識和理解環境,才能更有效地解決環境問題,這就是環境生態學。環境生態作為概念不易理解,但環境生態學無疑是科學的,他對生態修復理論和技術的形成起到了直接的推動作用。
1.3 干擾與生態演替
自然界發生的大大小小的事件,如火災、水災、泥石流、蟲害、大風、人類活動等,改變著生態系統的結構與功能,這些事件稱之為干擾。干擾可分自然干擾和人為干擾。干擾促使某一相對穩定的生態系統發生變化,舊的環境和物種破壞了,新的環境和物種又會產生,并在一定時間內維持其相對穩定。在沒有嚴重干擾的情況下,自然生態系統會定向地、有秩序地由一個階段發展到另一個階段,這稱為生態內因演替。演替的結果,最終會出現一個相當穩定的生態系統狀態,這稱為頂極穩定狀態。每一演替階段有其特定生物群落特征,頂極穩定狀態的群落稱為頂極群落。干擾常使生態系統受損并改變,稱為外因演替。生態系統正常演替總是從低級向高級發展,而干擾使演替進程發生變化,嚴重時,如人類大規模活動,則使生態系統向相反方向演替,這稱為逆序演替。生態修復就是使擾生態系統的逆序演替轉向正常演替[2]。
1.4 生態穩態與生態閾值
生態系統不是絕對平衡的,而是永恒地發生著演替,舊的平衡打破了,新的平衡就會產生,當演替到頂極狀態時,在很長時間內將處于相對穩定狀態,即穩態。生態系統動態平衡中的穩定狀態,稱為生態穩態。穩態生態有相當強的自我調控能力,在干擾作用下雖不斷地振蕩和變化,但只是量變;當干擾嚴重并超過其調控能力時,系統將發生質變、崩潰,而走向逆序演替,甚至不可逆演替。穩態生態抵抗干擾的自我調節能力的限度稱為生態閾值[2]。只有研究生態穩態和生態閾值,才能確定修復生態系統的類型、區域、難易程度、時間周期,并確定合理的修復指標。
1.5 人與自然共生理論
人與自然共生和和諧相處,是人類對“自然改造論”深刻反思后產生的新認識。人是自然生態系統的組成部分,不是其對立面,脫離生態規律的自然改造,損害了自然生態系統,必然損害人自身。人與生物、生物與生物之間存在著互利互惠的共生現象。任何形式的自然改造必須建立在人與自然共生的基礎之上。F.Vester基于共生現象的研究,總結了人類系統與生物系統之間生物控制的8條規律。據此研究,生態學家提出了以最小能量輸入和最小物質消耗以保證生態系統自我調節和恢復能力的生態設計原則。這也是生態修復規劃設計的指導思想。
2 國外的環境生態修復與生態恢復
修復的本意是對錯誤和缺陷進行糾正的作用或過程,修復最早從污染環境治理角度被定義為:借助外界作用力使某個受損的特定對象部分或全部恢復到原初狀態的過程。環境生態修復起源于環境修復,生態恢復又受環境生態修復的影響。
2.1 環境修復與環境生物修復
環境修復是對被污染的環境采取措施使污染物濃度降低到未污染前的狀態。早期的環境修復主要采用工程技術手段,以后采用物理和化學手段。1972年美國嘗試采用微生物生命代謝活動降解管線泄漏造成的汽油污染,1989年對Exxon Val-dez油輪泄油造成污染的阿拉斯加海海面進行修復(阿拉斯加研究計劃),從而出現了環境微生物修復技術,后來出現了環境植物修復技術,最終形成了環境生物修復技術。環境生物修復被定義為利用生物生命代謝活動降解被污染環境的污染物,并使之無毒化和無害化。
2.2 環境生態修復
20世紀60年代,美國生態學家H.T.Odum提出生態工程概念,受此啟發,歐洲一些國家嘗試應用研究,并形成所謂“生態工程工藝技術”,實際屬于清潔生產的范疇。隨著生態學與環境生態學的發展,90年代美、德等國家提出通過生態系統自組織和自調節能力來修復污染環境的概念,并通過選擇特殊植物和微生物,人工輔助建造生態系統來降解污染物,這一技術被稱為環境生態修復技術。由于生態系統的復雜性,該技術至今還不成熟,國外的環境生態修復也只是對輕度污染陸地的環境修復,最典型的事例就是通過濕地自調節能力防治污染。這與我國的生態自我修復有很大差別。
2.3 生態恢復
關鍵詞:生態水利工程設計原則
一、 水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用,同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性,使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面,似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
二、 生態水利工程
從學科發展角度看,現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學,水利工程規劃設計主要對象是水文系統,往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法,促進水利工程學與生態學的交叉融合,用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論,形成水利工程學新的學科分支-生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程,則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產(生態產業)及環境立法和資源管理一起,成為河流生態建設的主要手段之一。
縱觀人類社會對水的開發利用大致經歷過五個階段:
(一)以防洪建設為主的階段
人類社會要求發展首先要確保自己的安全,特別是人類開始在水域周邊定居之后就必須進行防洪建設。一般是堤防、城墻、城區排水系統等,并且隨著社會經濟水平的提高,不斷提高防洪建設水平。
(二)以供水建設為主的階段
人類社會防洪安全得到一定保障之后,經濟就會發展。經濟發展到一定程度之后,水的供需矛盾就日益突出,這時各種引水、配水等供水系統的建設成為水利建設的主要內容,經濟越發展,要求供水能力和保障率越高。
(三)以水資源保護為主的階段
伴隨社會經濟的發展,供水量越高,排污量增加,水域的污染將造成重大社會問題。因而水資源保護、改善水域水質等水環境建設將成為水利建設的主要內容。
(四)以景觀建設為主的階段
在水質問題基本解決之后,隨著人類生活水平的不斷提高,旅游事業的發展,人們會對水域周邊的景觀提出較高的要求。因此,以水域空間管理,為人們提供良好的休息娛樂空間為主要內容的水利建設將首先在城市周邊地區得到發展。
(五)以生態修復為主的階段
隨著人們對保護生物多樣性意識的增強,人們重新審視自然水域在生態環境中的作用,要求恢復水系自然生態功能的呼聲越來越高。水域不僅要清潔、美觀,而且要求水域生機盎然。即回歸自然、修復水域的生態系統成為目前發達國家水系管理的主要內容。
綜上所述,在社會經濟的不同發展階段,水利建設所表現的相應內容也有所不同。改革開放以來,由于經濟發展十分迅速,而前一時期由于水利建設投資不足,問題積累較多,在現階段表現的發展階段性不十分清楚。在防洪方面城市防洪標準較高,大江大河可防中、小洪水;在供水能力方面北方缺水嚴重,江河斷流,但地下水開采能力較強,造成地下水嚴重超采;水域污染已十分嚴重,流經城市的水系普遍呈嚴重污染,重大污染事故時有發生;在一些大城市水系已開始景觀建設,但水質普遍較差;水系的生態修復問題尚沒有引起足夠重視。
現在人們對水利建設的要求應當是全方位的,可以預計在21世紀的前半段,人們將會要求恢復碧水藍天、山川秀美,要求水系恢復良好的資源功能、環境功能和生態功能。而我國水利現代化要求我們進行大水利建設,在盡可能短的時間內完成水利五階段的跨越。
三、生態水利工程的規劃設計原則
(一)工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求,也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理,也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時,必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動態地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析,應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握,生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選,更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外,充分利用河流生態系統自我恢復規律,是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
(二)提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高,就意味著創造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環境變得單調,生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化,造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動,特別是大規模治河工程的建設,造成自然河流的渠道化及河流非連續化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種,生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性,使其符合自然河流的地貌學原理,為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后,就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估,建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統(GIS)是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上,確定環境因子與生物因子的相關關系,必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括:調查單個生物因子的基本需求,評估各種生物因子的相互關系和制約條件,對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中,識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子,在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
(三)生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇,也就是說某些與生態系統友好的物種,能夠經受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時,生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計,建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同,生態工程設計是一種“指導性”的設計,或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結構,從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明,人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時,要求工程師必須放棄控制自然界的動機,樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富,實現人與自然的和諧。需要強調的是,地球上沒有兩條相同的河流,每一條河流的特點都是各不相同的。因此,每一項生態水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值,尋求最佳的生態工程方案。
(四)景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行,而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發,掌握生態系統各個要素間的交互作用,提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題,也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃?首先,水域生態系統是一個大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起,形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分,形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時,需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次,必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點,這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者,河流生態系統是一個開放的系統,與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環,一條河流的生態修復活動不可能是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后,河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。因此對于河流生態修復項目要有長期準備,同時進行長期的監測和管理。
(五)反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程,河流修復工程需要時間。從長時間尺度看,自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高,同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看,生態系統的演替,即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間,期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構,力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后,就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展,可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的,在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外,人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法,而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計―執行(包括管理)―監測―評估―調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中,監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中,提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商,以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合,提高設計的科學性。
關鍵詞:水環境;生物;生態;修復技術;工程實踐
本文研究了浮游動物+水生植物相結合的技術手段修復城市黑臭河道的情況。在浮游動物方面,主要是進行生物操縱控藻除濁,投加食藻蟲(屬于濾食性枝角類浮游動物)作為啟動因子,引導水體生態修復綜合技術,降低藻類密度,提高水體透明度,為水下沉水植被生態修復創造條件。在水生植物方面,采用水生植物塘技術,以沉水植物種植為主,吸收氮、磷營養物質,降級富營養化程度;同時結合水體增氧技術,點綴部分生態島。最后,逐步引入挺水和浮葉植物、浮游動物、魚蝦螺貝類和有益微生物群,通過優化營養結構,構建功能完善的生態系統,鞏固和維持生態修復后續河道自凈效果。
杭州后橫港河位于杭州市拱墅區,為京杭大運河支流之一,長約1300m,河道寬度10~22m,水深1~1.8m,水域面積約20900m2。河道治理前水體富營養化。根據水質分析數據和工程前期現場調查,治理前水體有機污染較重,透明度僅30~50cm,溶解氧低,氮磷含量較高。河道沿岸主要有三處排污口,時有生活污水、廢水排入河道。該河道共分兩期實施生態治理,均采用了浮游動物+水生植物修復技術,修復后部分水質指標已經達到國家IV類和II類水質標準,水質改善效果顯著。
1修復技術與實施
本文主要研究橫港河生態修復二期工程,二期工程全長約730m,水域面積約14500 m2。工程分生態修復與養護兩個階段,其中生態修復施工期2個月,養護期2年。工程實施內容為:
1.1排水及安裝復氧曝氣管。將水位降到20-30cm,投入食藻蟲,消除導致水體富營養化的藍綠藻,同時活化水體及底泥。然后,整段河道進行曝氣管道安裝,為初期實施輔復氧曝氣作準備。
1.2種植沉水植物并逐步恢復水位。河床種植沉水植物約14000m2,包括金魚藻、伊樂藻、輪葉黑藻、紅線草、小黃草、四季常綠改良苦草,根據加水速度與河水深度選擇插秧法、配重拋秧法等。
1.3布置排污口預處理等設施,并種植挺水植物和放養動物。安裝排污口預處理設施,種植聚草。制作和安裝浮島,種植挺水植物常綠鳶尾、千屈菜、旱傘草等。
1.4接種食藻蟲。沉水植被種植完成后,接種食藻蟲,接種量為20g/m2。共投放接種食藻蟲4次,消除水體中的藍綠藻和懸浮物等。
1.5放養水生動物。待生態系統穩定后,逐步在水體中放入螺貝和魚蝦等高等水生動物,食藻蟲和水生植被可以被高級水生動物吃掉,通過食物鏈把水體中的氮、磷營養物質轉移出,降低富營養化程度。
1.6在工程養護階段,及時補種水生動植物,做好水面保潔、水草及時收割、水質跟蹤監測以及有關突況應對等,確保水質穩定。
2河道水質監測成果及評價
2.1監測斷面
本工程共設立三個水質監測斷面。以河道西端土壩為起點,選定的三個監測斷面分別為0+100m、0+500m和0+900m處。
2.2水質跟蹤監測
本工程施工前,監測河道水質背景值,指標包括:溶解氧(DO)、氨氮(NH3+-N)、高錳酸鹽指數(CODMn)、總磷(TP)、透明度(SD)。
2.3水體修復前水質分析
根據河道水體修復前水質監測結果,對照《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)分析,后橫港河道生態修復河段水體治理前0+100和0+500兩個斷面水質總體為劣Ⅴ類,水體渾濁,透明度較低,主要水質指標氨氮、總磷嚴重超標,水質總體呈現為嚴重富營養化狀態。其中0+900斷面在已修復的一期工程內,水質指標除氨氮偏高外,其他指標總體較好,基本在國家Ⅲ類水質以上。
2.4水體修復后水質總體分析
與修復前水質相比,實施生態修復1個月后橫港河道水體水質有明顯提高,各項水質指標顯示:0+100米監測斷面為劣Ⅴ類水,0+500米監測斷面為Ⅴ類水;修復完成2個月后,0+100和0+500兩個斷面水體水質主要富營養指標基本達到Ⅲ~Ⅳ類水質標準,透明度達1.5m,水體基本清澈見底,水質凈化效果十分顯著;而修復4個月后監測數據表明,DO、透明度顯著增加,氨氮、總磷及高錳酸鉀指數迅速下降,根據《地表水環境質量標準》(GB-3838-2002),此時期水體水質已達到Ⅱ—Ⅲ標準。而斷面0+900在一期已修復水體內,水質指標總體保持穩定,基本維持在國家地表水Ⅲ類水標準以上。
3結論與建議
通過對各項主要水質指標的跟蹤監測分析表明,后橫港河道二期通過浮游動物+水生植物技術進行生態修復,已形成一個穩定的具有較強生態自凈能力的水生態系統,氮、磷等富營養化物質大大去除,河道水質得到顯著改善,水體清澈見底,修復水體水質基本達到了國家地表水Ⅲ類水標準,達到了預期的修復目標。綜合分析本工程的關鍵點、難點及各種突發狀況的處理,提出如下結論與建議:
3.1合理搭配水生動植物及微生物,構建完整的水生態系統
生態系統都有能量流動、物質循環、信息傳遞及自我調節的功能。城市河道作為城市生態系統的一個子系統,由包括浮游動物在內的水生動物、包括沉水植物和挺水植物等在內的水生植物以及微生物等組成,生物群落與周圍環境構成一個整體,要維持良好的生態平衡和自凈能力。
3.2確保食藻蟲存活并發揮引導作用,保證沉水植被的有效覆蓋率
若食藻蟲無法在工程修復水域大量存活,未能在短期內快速提高水體透明度,將會嚴重影響沉水植物所受光照強度。沉水植物未能正常進行光合作用,將不能有效生長改善水體,甚至死亡腐爛而污染水體。
3.3加強水生植物的捕獲與管理,防止帶來二次污染
水生植物死亡之后,腐爛分解會釋放大量的有機物和營養鹽,使河水顏色加深,有時還伴隨藻類和原生動物的瘋長,因缺氧導致魚蝦死亡、水質惡化。因此,必須定期對水面漂浮物和水下水生植物收獲利用,減輕二次污染,減少生物質沉積。
3.4加大沿河截污納管力度,保障河道生態修復成果
要重視河流保護的階段性,即“先治污,后生態”的理念。西方國家從20世紀60-70年代開始高強度治污,等到污染基本得到控制以后,到80年代開始河流生態修復試點。因此,要加大沿河生活和工業污水截污納管力度,大大減少排入河道水體的污染物量。否則僅對重污染的水體采用生態修復治理的效果會大打折扣,甚至會勞而無功。
3.5定期開展水質監測和巡查,建立河道生態修復穩定長效管理
河道生態修復是一個動態、長期的修復過程,后期水體的維護和日常管理非常重要。城市河道水質會受到降雨量、廢污水排入、突發狀況等方面影響,除了日常的水質保潔外,要定期進行水體水質監測工作,以便隨時調控水生植物生長,優化水動植物結構和數量,對水體進行增氧,保持水體生態穩定平衡。
參考文獻
1.劉延愷.城市水環境與生態建設[M].中國水利水電出版社.2009.9
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3.劉小梅.現代城市河道生態修復方法與實踐[J].山西水利科技.2010年第4期
關鍵詞:水土;保持;生態;修復
中圖分類號:S157文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
“生態修復” 立足于當前治理區域廣袤、水土流失面積大、治理任務繁重、農村生產力水平低下、資金投入不足的現實,著眼于植被的迅速恢復和水土流失的有效遏制。堅持自然修復和人工治理相結合,生物措施、工程措施和耕作措施相結合,擺正了生態建設中當前與長遠、局部與整體、自然力與人力的關系,是對我們幾十年來治荒治水、改善生態觀念的一次重大突破,具有重要的現實意義。
二、水土保持生態修復存在的問題
1、思想意識淡薄
專業知識缺乏過度放牧、亂伐亂棄及無規劃開發建設等違法行為十分嚴重,諸多活動中產生的水土流失所造成河庫淤積、生態系統退化、面源污染等危害,對人類的身心健康、社會經濟發展及生態環境建設均造成嚴重的影響。應加強全國各級領導和群眾對水土流失危害性的認識,提高水土保持生態建設在生態文明中的地位。加強執法力度,整頓執法隊伍。執法人員自身應具備一定的專業知識,做到知識進取與執法為人一體化。
2、植被嚴重退化,水土流失加劇
據調查,上世紀中期之前,黃河源區仍然是草長鶯飛、牛肥羊壯的福地,植被覆蓋率高,長勢好,品種多。進入改革開發后,隨著牧區經濟的迅速發展,過度的放牧及對草場養護知識的缺乏,使草場超負荷放牧和對牧場周邊農田過度開發,導致不合理的資源利用,使草原植被覆蓋率下降,草原生產力降低,草原生態環境惡化。改革開放窗口深圳,在城市文化水平提高和經濟高速發展的同時,瘋狂的土地擴張和開發建設對生態環境所造成的壓力是前所未有的,水土流失和自然景觀的破壞也是空前的。
3、土壤貧瘠,營養流失過度
經濟快速發展的21世紀,過度土地開發及基建工程的不文明施工,導致嚴重的水土流失。工程建設將擾動原地貌、損壞土地和植被,土石方的開挖及其他建設活動,勢必會引起地表植被損壞,使裸地在雨水沖刷下引起水土流失,從而帶走土壤表層中的營養元素,破壞土壤的理化性質,影響植被的生長。同時若對原有的耕植土不加以合理堆放及采取相應臨時防護等措施,勢必會導致耕植土的流失,流失過程中帶走大量養分,從而使土壤肥力降低,影響綠化效果。如崩崗侵蝕(水土流失特殊形式)則會使地形破碎,土層喪失,土壤養分流失,良地變成難以利用的侵蝕劣地。據調查,南方某縣崩崗侵蝕區年均流失量在85000t/km,平均每年流失土層lcm左右。崩崗形成后,土壤表土流失,碎屑層地表,地薄缺肥,溫高缺水,土壤肥力極差,土壤有機質大量減少,且植被難以恢復,治理難度大。經過強烈水土流失,土壤有機質含量僅有0.3 左右, 造林種草成活率低, 生長緩慢。土壤有機質的大量流失,土壤滿足不了植物生長需要,造成植物生長緩慢,影響綠化景觀及農作物收成。地瘠民貧,給居民生活、生產帶來難以估計的損失和危害。
三、水土保持生態修復的原則
1、以生態學為主導的原則
恢復生態學的理論和原理是水土保持生態修復的基礎依據,水土保持生態修復必須以生態學作為主導,遵循生態學的規律和原則。生物與生態因子間的相互關系,生態系統的組成以及結構,生態系統的演替規律,物種的共生、互惠、競爭、對抗關系等,都必須在充分理解和掌握的基礎上去正確和全面應用,即依靠自然之力恢復自然。
2、流域整體修復的原則
由于水土保持生態修復是在小流域綜合治理中融人生態恢復的理論和技術,通過提高生態系統的自我恢復能力來加快水土流失治理步伐,因此在小流域治理中的生態修復,就要以流域為單元,整體設計和考慮水土保持生態修復的布局。同時,流域作為一個獨立的生態單元和系統,它的上下游有著非常密切的聯系,只有以流域為單元進行規劃設計,才能使生態修復取得更好的效果。
3、因地制宜原則
我國幅員遼闊,自然條件千差萬別,降雨量、水土流失強度、林草覆蓋率、人口以及社會經濟條件等都有相當大的不同,生態修復的適宜程度和適宜方法也自然不同,不能將某一地方的成功實例,機械、教條地應用在另一個地方。應該根據當地的自然條件和具體情況,認真分析和研究植被恢復的特點,選擇適應當地自然條件的生態修復技術和方法。
4、生態修復措施和工程措施相結合的原則
水土保持生態修復不是一項萬能的措施,不能完全替代傳統、成功的水土保持措施,比如坡改梯工程、坡面水系工程、經果林建設工程等等,成熟的水土保持工程技術在水土流失治理中仍然具有十分重要的作用。水土保持生態修復是水土流失治理的新技術、新手段,是對傳統治理方式的補充和完善,在規劃和設計生態修復規劃時,應該堅持生態修復措施和工程措施相結合的原則,采取生態修復手段和工程手段相結合的方式,以達到最快、最佳的治理效果。
5、生態修復措施和非工程措施相結合的原則
水土保持生態修復措施需要相應的政策保障和公眾的支持。封禁措施、退耕還林、生態移民和產業結構調整等措施的實施,一方面需要當地公眾的積極支持和參與,這就要求加強對公眾的宣傳和教育,以此來保障修復措施的落實;另一方面,采取這些措施也需要一系列政策和機制來保證,比如封的居民生活如何保證、產業結構調整如何進行、生態移民的權益如何保障、退耕還林的農民土地如何補償等,均應依靠相應的非工程措施的配合,可以說這些措施應該被認為是生態修復的一部分。
6、經濟可行性原則
盡管水土保持生態修復具有費省效宏的優點,但在規劃和設計中仍然要堅持經濟可行性原則。既要考慮修復措施的投入符合當前的經濟發展水平,使資金的投入有可靠的保證,又要分析封禁、退耕還林等水土保持生態修復手段對當地經濟發展的影響,在條件允許的地區可以實行嚴格的封禁,在條件不允許的地區可以從經濟可行的原則出發,采取保護和利用相結合的方式,做到發展和保護的雙贏。
四、水土保持生態修復的方法
對于小流域水土流失治理來說,傳統的對策是修筑攔河大壩、廣種植被、建造梯田等實現土地利用與生產體系協調化,這在一定程度上能對水土流失起到遏制作用,卻由于其可利用的范圍局限性而得不到廣泛推廣。而新興的水土保持生態修復方法則彌補了這一缺陷,共有以下幾點。
1、生態系統自身修復
針對生態系統受破壞程度比較輕微的區域,可適當地更換其地表使用結構,譬如退耕還林還草、禁止放牧、遷移原住人口,讓生態系統恢復到不受或者盡可能輕微地受到人為因素的影響,最大限度地發揮生態系統的自身修復能力來改善水土流失的狀況。
2、生態系統自身修復和人工修復
該方法主要針對生態系統受破壞程度比較嚴重的區域,在該區域內往往地表植被已被大面積破壞而導致自然的生態系統不能承載高負荷的外界壓力,此時就需要人工向該區域種植一些生命力和再生能力較強的植物,通過這種方式逐漸改善該地區內的生態系統成分組成,慢慢增強該地區生態系統的自身修復能力。
3、 人工強化生態系統修復能力
該方法主要用于可能會發生水土流失地區的防治,其主體思想也是通過人工措施鞏固加強生態系統的穩固性,加強系統中食物鏈之間的聯系,加強物質和能量的利用、分解和循環,實施的途徑包括植樹造林、飼養家畜、發展沼氣等。
五 結束語
生態修復是一項系統工程,不能單純地就保護而保護,就管護而管護,也不能只看其眼前的效果如何,更要看其生態修復的內在依存關系和長遠發展的可持續性。要統籌人與自然和諧發展,只有滿足當地人民群眾生存發展的基本要求,才能實現生態修復的良好效果。
參考文獻:
關鍵詞: 水土保持 生態修復 特點 原則
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
前言
我國水土流失面廣量大, 根據全國第二次土壤侵蝕遙感調查, 現有水土流失面積356萬km2, 占國土面積的37%。水土流失引發了一系列生態和環境問題, 已經成為我國的頭號環境問題, 因此水土保持生態建設是我國必須長期堅持的基本國策,也是一項艱巨的任務。當前的突出問題是治理速度慢, 目前全國累計治理水土流失面積不到90萬km2, 僅占水土流失總面積的1 /4, 尚有200多萬km2 需要治理。20 世紀末我國將生態恢復的理論引入到水土保持生態建設之中, 依靠自然的力量, 進行了大面積植被恢復的嘗試, 取得了良好的效果。水土保持生態修復作為新時期治理水土流失的新理念, 已經成為加快水土流失治理速度的有效手段。
一、生態修復與水土保持生態修復特點
1、生態修復定義
生態修復已廣泛應用到環境、水利、林業、農業等諸多領域, 統一生態修復概念的界定是十分必要的, 這須遵循以下原則:
(1)應統一“生態” 的內涵。生態可以說是生態系統的簡稱, 是指人類種群周圍空間中直接或間接影響人類生存、生活和發展的各種自然因素的總體, 亦稱自然環境系統, 包括陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、地殼的穩定性等無機組分和動物、植物、微生物等有機組分。
(2)應與國際上相應概念的內涵保持相似性。為了加強與發達國家的科技合作與交流, 我國所界定的生態修復的內涵應與國際接軌。
(3)應具有通用性。所界定的概念應適用于環境、水利、林業、農業等不同領域, 不應因研究領域不同而產生歧義。基于以上原則, 可以把生態修復概念界定為: 在特定的區域、流域內, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或依靠生態系統本身的自組織和自調控能力與人工調控能力的復合作用, 使部分或完全受損的生態系統恢復到相對健康的狀態。
2、水土保持生態修復特點
水土保持生態修復一詞是2000 年以后在我國出現的, 并且逐漸被人們廣泛認識。該名詞是獨具中國特色的概念, 國外并沒有這樣的提法。水土保持生態修復一詞的出現標志著中國治理水土流失的理念有了重大突破。水土保持生態修復是具有普遍意義的生態修復的一種類型, 但也具有其獨特的特征, 即水土保持生態修復概念的界定應符合中國的土壤侵蝕面積廣、強度大, 經濟落后, 人口眾多等國情。據此, 對水土保持生態修復作如下界定:
水土保持生態修復有廣義和狹義之分。廣義水土保持生態修復是指, 在特定的土壤侵蝕地區, 通過解除生態系統所承受的超負荷壓力, 根據生態學原理, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或依靠生態系統本身的自組織和自調控能力與人工調控能力的復合作用, 使部分或完全受損的生態系統恢復到相對健康的狀態; 狹義水土保持生態修復是指, 在特定的土壤侵蝕地區, 通過解除生態系統所承受的超負荷壓力, 根據生態學原理, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或輔以人工調控能力的作用, 使部分受損的生態系統恢復到相對健康的狀態。廣義水土保持生態修復和狹義水土保持生態修復的區別在于前者不強調恢復作用力的主次, 并且恢復的生態系統既可以是部分受損的, 也可以是完全受損的; 而后者則強調必須以生態系統本身的自組織和自調控能力為主, 以人工調控能力為輔, 恢復的生態系統只能是部分受損的。目前, 通常所說的水土保持生態修復指的是狹義的概念。
二、水土保持生態修復的原則
1、以生態學為主導的原則
恢復生態學的理論和原理是水土保持生態修復的基礎依據, 水土保持生態修復必須以生態學作為主導, 遵循生態學的規律和原則。生物與生態因子間的相互關系, 生態系統的組成以及結構, 生態系統的演替規律,物種的共生、互惠、競爭、對抗關系等, 都必須在充分理解和掌握的基礎上去正確和全面應用, 即依靠自然之力恢復自然。
2、流域整體修復的原則
由于水土保持生態修復是在小流域綜合治理中融入生態恢復的理論和技術, 通過提高生態系統的自我恢復能力來加快水土流失治理步伐, 因此在小流域治理中的生態修復, 就要以流域為單元, 整體設計和考慮水土保持生態修復的布局。同時, 流域作為一個獨立的生態單元和系統, 它的上下游有著非常密切的聯系, 只有以流域為單元進行規劃設計, 才能使生態修復取得更好的效果。
3、因地制宜原則
我國幅員遼闊, 自然條件千差萬別, 降雨量、水土流失強度、林草覆蓋率、人口以及社會經濟條件等都有相當大的不同, 生態修復的適宜程度和適宜方法也自然不同, 不能將某一地方的成功實例, 機械、教條地應用在另一個地方。應該根據當地的自然條件和具體情況, 認真分析和研究植被恢復的特點, 選擇適應當地自然條件的生態修復技術和方法。
4、生態修復措施和工程措施相結合的原則
水土保持生態修復不是一項萬能的措施, 不能完全替代傳統、成功的水土保持措施, 比如坡改梯工程、坡面水系工程、經果林建設工程等等, 成熟的水土保持工程技術在水土流失治理中仍然具有十分重要的作用。水土保持生態修復是水土流失治理的新技術、新手段, 是對傳統治理方式的補充和完善, 在規劃和設計生態修復規劃時, 應該堅持生態修復措施和工程措施相結合的原則,采取生態修復手段和工程手段相結合的方式, 以達到最快、最佳的治理效果。
5、生態修復措施和非工程措施相結合的原則
水土保持生態修復措施需要相應的政策保障和公眾的支持。封禁措施、退耕還林、生態移民和產業結構調整等措施的實施, 一方面需要當地公眾的積極支持和參與, 這就要求加強對公眾的宣傳和教育, 以此來保障修復措施的落實; 另一方面, 采取這些措施也需要一系列政策和機制來保證, 比如封的居民生活如何保證、產業結構調整如何進行、生態移民的權益如何保障、退耕還林的農民土地如何補償等, 均應依靠相應的非工程措施的配合, 可以說這些措施應該被認為是生態修復的一部分。
6、經濟可行性原則
盡管水土保持生態修復具有費省效宏的優點, 但在規劃和設計中仍然要堅持經濟可行性原則。既要考慮修復措施的投入符合當前的經濟發展水平, 使資金的投入有可靠的保證, 又要分析封禁、退耕還林等水土保持生態修復手段對當地經濟發展的影響, 在條件允許的地區可以實行嚴格的封禁, 在條件不允許的地區可以從經濟可行的原則出發,采取保護和利用相結合的方式, 做到發展和保護的雙贏。
結束語
總之,隨著自然環境與人類發展矛盾的日益突出,我們必須掌握自然規律,一方面要本著可持續發展的原則,著眼于長遠利益,最大程度地協調矛盾,另一方面要加強對環境問題的整治,還我們一個干凈的地球,不能任期惡化。水土保持工作是我國解決水土流失問題的最重要的舉措,我們必須長期地堅持落實。
參考文獻
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[2] 趙廣琦,崔心紅,張群,朱義.河岸帶植被重建的生態修復技術及應用[J]. 水土保持研究. 2010(01)
關鍵詞:水土保持;生態修復;特點;原則
中圖分類號:S157 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
生態環境的日益退化已成為當前我國所面臨的重要問題之一,其中生態環境的退化所導致的一個特征就是引起水土流失。因此,實施水土保持生態修復是當前我國生態建設工作的重點。
1、實施生態修復的合理性
從某種意義上來說生態修復是一個相對宏觀的概念,它是在以人工措施輔助的條件下應用生態系統自我組織和自我調節能力來對被破壞的生態系統進行修復或者加速已被破壞生態系統的恢復的一種理念,輔以人工是為了加快生態系統恢復的步伐。科學研究表明,自然植被有著自身演替規律可以自己完成自身的更新并具有強烈再生能力,可以自己恢復。這就要求我們實施生態修復遵循自然生態本身所具備的自然規律,靠其循環再生能力恢復植被,從而來治理水土流失,使其朝著人與自然和諧相處的方向發展。
我國幅員遼闊,水土流失面積巨大,情況復雜,在當前社會經濟狀態下,水土流失問題已刻不容緩。研究表明完全依靠傳統的水土保持措施很難有效控制水土流失,而且傳統的水土保持措施存在很多弊端,已不能適應新時期生態環境建設的要求。近年來我國各地實行的封山育林、建立自然保護區、水土保持示范區等措施,已經驗證了生態修復在增加地表覆蓋、控制水土流失方面起到了的良好效果。有專家研究表明生態修復能夠提高土壤肥力和水保工程效益,如通過自我修復形成的林分單位面積活立木蓄積量比同齡人工林林分平均增加5立方米,質量也遠遠勝于人工林,而且森林土壤肥力及土壤涵養水分養分的能力會大大提高。因此在水土保持措施采取生態修復,可用較少的投入得到較大的成績,在較短的時間內恢復植被,較好的減少或控制水土流失。
2、水土保持生態修復的特點
2.1水土保持生態修復的主要手段需重視封育保護
水土保持生態修復是通過降低乃至解除生態系統超負荷的壓力,從而依靠自然的再生以及調控能力促進植被的恢復以及水土流失的治理。因此,在水土保持生態修復中,采取封山禁牧,停止人為干擾是其主要的手段之一,而封禁是其核心。在大量的實踐證明中可以看出,采取封禁治理,能夠在很大程度上提高林草的覆蓋率,土壤侵蝕模數明顯降低,從而使水土流失問題得到有效的治理,很好的改善了當地的生態環境。
2.2水土保持生態修復適宜程度和難度將有很大的差別
水土保持生態修復適宜地區的選擇是有條件的,不同地區的適宜程度和生態修復的難度差異很大。其主要表現在以下幾點:(1)對于人口密度以及土地承載力小的地方越適宜生態修復的開展;(2)地區的降水量需保持最少在300mm以上;(3)為了能夠更好地保障耐旱、耐貧瘠草、灌的生長,區域內的土層厚度應超過10cm;(4)即使區域水土流失嚴重,但并非是寸草不生;(5)區域內的林草覆蓋率需大于10%;(6)人均基本農田需大于0.03hm²;(7)區域內無嚴重的地質災害,如泥石流、滑坡等等。理論上講,水土保持生態修復只要是對土地沒有高效高產要求以及不是寸草不生的情況下都可以實施,但是其修復的適宜程度和難度將有很大的差別。
2.3水土保持生態修復離不開人工及政策措施的輔助
依靠封禁并非是水土保持生態修復的唯一途徑,其生態修復離不開人工以及政策措施的輔助。其一,可采取人工育林育草的措施加快封的生物量生長,例如:因地制宜地補植補種、防治病蟲害等。同時,保證生態用水等措施也是非常重要的。其二,有必要采取相應的管理措施,只有將封的管理工作做好,才能夠更好地保障居民的生產生活,同時也能夠更好地促進封水土保持生態修復取得一定的成效。
2.4水土保持生態修復周期比較長
由于植被的生長需要一定的時間,相比較于工程措施而言,生態修復的周期較長,其效益往往需要3-5年之后才將慢慢體現。例如:經果林在3-5年就能夠大見成效;坡改梯及小型水保工程當年就能見到成效。同時,植被恢復的速度與當地的自然條件有著緊密的聯系,自然條件差的條件下,植被恢復的速度自然變慢。由此可見,水土保持生態修復的成效相對來說較為緩慢,其功能的完善與發揮所花費的時間要更長。
3、水土保持生態修復的原則
3.1生態學為主導的原則
水土保持生態修復的基礎依據是生態學的理論及原理,進行水土保持生態修復時,需要堅持生態學為主導,遵循生態學的規律以及原則。只有在充分理解和掌握了生態學的理論和原則的基礎上,才能更好地處理生物與生態因子間的相互關系,了解生態系統的組成以及結構,掌握生態系統的演替規律,理解物種的共生、互惠、競爭、對抗關系等,從而更好地依靠自然之力來恢復自然。
3.2流域整體修復的原則
因為水土保持生態修復屬于小流域綜合治理中對生態修復理論以及技術的應用,以提升生態系統自我修復能力來加快水土流失的治理步伐。因此,對小流域治理中的生態修復,需要以流域為單位,從整體設計上保持生態修復的布局。與此同時,由于流域與上游以及下游之間有著緊密的聯系,為了使生態修復效果更佳,將流域作為一個單元進行規劃設計是一個必要的措施。
3.3因地制宜原則
我國是一個領土面積廣闊的國家,不同的地區自然條件差別較大,在降水量、水土流失強度、林草覆蓋率、人口以及社會經濟條件等都有著很大的差別。因此,生態修復的措施上也有著一定的區別。由此可見,在一個地區的成功實例,并非完全適宜另一個地區,機械、教條的應用甚至無法達到治理的效果。在進行水土保持生態修復工作中,需要根據當地的實際情況,通過認真分析研究植被恢復的特點,從而選擇出適宜的生態修復技術及方法,促進生態修復工作的順利開展。
3.4生態修復措施和工程措施相結合的原則
水土保持生態修復措施并不能夠將傳統的以及成功的水土保持措施完全替代,一些比較成功的水土保持工程措施在治理水土流失方面發揮著極其重要的作用,例如:坡面水系工程、經果林建設工程。水土保持生態修復作為治理水土流失的新技術以及新手段,是傳統水土流失質量的進一步完善,在生態修復規劃以及設計中,需要將生態修復措施和工程措施相結合,從而使水土保持工作得到最佳的發揮。
3.5生態修復措施和非工程措施相結合的原則
政策保障以及公眾支持是水土保持生態修復工作順利開展的必要前提。有效的開展封禁措施、退耕還林、生態移民以及產業結構調整工作,就需要政策保障以及公眾支持。著重從兩個方面出發:其一,加強對公眾的宣傳和教育,使之得到當地公眾的支持以及參與,從而更好地落實修復措施;其二,這些措施的采取需要一系列的政策和機制來保證,例如:封居民的生活保證、產業結構調整的進行、生態移民權益的保障以及退耕還林后農民土地的補償等等,這些都需要有相應的非工程措施與之配合,而這些措施是生態修復工作的重要組成。
3.6經濟可行性原則
雖然水土保持生態修復具有省錢且效果顯著的優點,但是這并不意味著在進行水土保持生態修復規劃設計中不考慮經濟可行性的原則。所謂的經濟可行性原則,是在水土保持生態修復工作中的投入既要符合當前經濟發展水平,使資金的投入有可靠的保證,又要分析封禁、退耕還林等水土保持生態修復手段對當地經濟發展的影響,對于一些條件允許的地區可以實行嚴格的封禁,若條件不允許則應該從經濟可行性原則出發,將采用與利用相結合,從而保證既能夠做到經濟的發展,又能夠很好的保護對生態環境。
結束語
總之,水土保持生態修復作為生態修復工作中的一個重要組成部分,是當前生態修復工作的重點。通過依靠生態系統本身的組織和調控或與人工調控能力的復合作用,使部分或完全受損的生態系統恢復到相對健康的狀態。以促進植被恢復,保持水土,改善生態環境,實現自然生態系統的良性循環。
參考文獻