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中圖分類號:X171.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)22-0301-01
1.引言
城市河流對社會、經濟發展以及生態保護具有十分重要的地位。城市生活環境具有密集性,對與人類關聯密切等特點,一旦出現城市河流水環境污染并且污染超出自然消化能力則導致城市河流區域乃至整個城市出現生態平衡損害[1]。因此,研究城市河流水環境生態修復途徑與模式,對于城市水污染治理,維護自然生態平衡,具有重要的意義。
2.傳統修復途徑存在的問題分析
傳統的城市河流水環境修復途徑一般為截污和清淤,這兩種途徑都存在著很大的局限性。因為河流為開放性系統,其受到外部相關聯環境因素的影響而無法“獨善其身”。比如,河道沿岸種植物,城市地下污水排放,沿岸雨水匯集等因素都將可能將氮、磷、碳乃至重金屬元素帶入河流之中,從而導致河流水質環境被動惡化。
針對上述問題采取截污措施仍然無法有效的解決氮元素污染難題。這是因為大氣中的氮元素仍然可以通過河流中的藻類植物進行吸收。所以,要想精確調節住氮的關聯源,對富營養化水體來說,是非常困難的。除了氮元素的關聯污染之外,磷元素也具有類似效應,磷元素與藻類互相作用以至于富磷情況下水體磷元素過量儲集而造成污染。
根據以上分析,采取傳統的截污和清淤途徑難以有效修復城市河流水環境生態。
3.城市河流水環境生態修復模式
城市河流水環境生態的修復難以簡單地通過人類活動的退縮而恢復到過去的狀態。概括來說,水環境生態的修復有四種模式可以選擇,即復育、修整、改善與再造,這四種模式的概念及特性如下:
1)復育。對現有水環境生態經過人工措施,使其各種組成、條件、功能、景致等都能恢復到未受干擾前的狀態。
2)修整。針對城市河流某個特定的生態環境擾前應具有的部分重點特征,經過人工措施,使其能重現這部分的功能、特性。
3)改善。采取人工方式改進城市河流水環境生態中某些功能,但無須考慮是否為原有的環境特性。
4)再造。又稱重構,即重新“構造”一個城市河流水環境生態,即使此環境中所包含的特性從來未出現在原區域中。
無論是復育或修整原有的水環境生態,還是改善或再造新的城市河流生態,均須考慮河流區域氣候、水紋環境特點,將生態安全作為水環境生態修復的前提,包括:一、增強對城市河流生態的調控能力,將污染負荷的變化控制在水環境生態系統可承受能力之內;二、強化、改進城市河流生態系統的自我修復能力,使水環境能夠抵御環境變化的不利影響[2]。
4.城市河流的生態修復措施
岸堤是城市水環境的基本要素,對河坡與浮石帶、灣區和等部位進行結構研究的基礎上,設計城市河流地帶的生態工程和宜居景觀。
分別針對城市河流的各段岸線采取引水沖污措施即通過清潔江河水置換河道的污染河水,從而實現生態岸堤的滯洪補枯,涵養水源、改善生境以將原污染河道中的污染物稀釋或帶入下游,在護坡上種植柳樹蘆葦等耐濕喜水性植物降低河道的污染負荷以提高河水的自凈能力。
城市河流岸堤的生態修復關鍵一點是護岸設計。針對底泥中的有機物在細菌作用下發生分解使河水變黑變臭問題,采用“設計遵從自然”的城市河流規劃的新觀念和新方法降低水中的溶解氧濃度,同時產生硫化氫、磷化氫等惡臭氣體。選用改進岸堤技術新建河堤解決常年沖刷和上游環境的惡化造成的嚴重水土流失問題。改進的岸堤采用前緣為砂質河灘,可以單一出現也可成為一組大致平行的堤出現,構建岸堤的材料可以為砂質、礫石材料、水泥材料等結合混凝制成。才去的方案充分考慮城市河道的生態、經濟和社會效益,達到生物多樣性顯著提高,重建強有效的水環境自然生態平衡。
河流進入城市中心區后,鑒于城市用地的局限,無法采用寬體式斜坡護岸技術,主要是采用立體式石砌生態護岸技術,并輔助種植耐陰植物以調節環境溫度、濕度、吸附消化有害氣體和灰塵,建設形成濱水生態空間,豐富水景景觀。
在植被選擇上,綜合搭配基本草種、樹種和花形成具有不同高度、適應四季、錯落有致的植物區。利用植物區實現氣復氧技術用于應對河道的突發污染即在適當的位置針對河水進行人工復氧,提高水體的溶解氧水平。選用沉淀劑凈化水體,恢復水體中好氧生物的活力,用活性炭吸附污染物質使水體自凈能力增強,從而改善河流的水質狀況,并配以微生物降解水中的有機物質重建提水、沉水植物群落吸附過量鹽質。
綜合采用生態清淤、底泥干化與資源化利用造島一體化技術實現城市河流生態修復,并輔以生態工程技術措施,有效滯納、吸收、轉化、降解各種污染物,改善水環境;同時遵循生態適應性原則,因地制宜配置功能植物,恢復湖濱帶自然景觀格局和生境類型,發揮濱岸濕地植被的截污去污功能,為水生動物提供適宜的棲息和繁衍場所,完善入湖河道生態系統。
5.結論
針對城市河流水環境生態修復問題,概括了四種修復模式,并進行了分析,給出河流地貌特征的修復、河岸帶的整治和重建、水文特征及生物物種的恢復途徑。所提模式在城市河流生態修復實踐中提供思路和借鑒。
參考文獻
關鍵詞:河道治理;河流生態修復;治理原則
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.244
1 河道治理存在的困難
我國非常注重對水資源的利用,并采取多種措施進行了河道整治,讓河道為城市化進程發展發揮作用。但隨著人為且不符合自然規律的干涉整治,河流生態系統遭受到樂氐鈉蘋擔即河流出現污染、干涸等問題。因此為了使河道以正常的生態特征促進我國經濟的發展,人類需要進行河流生態修復。河道屬于自然生態系統中的重要組成部分,其本身具備自我生態修復的能力,然而人們常常采用人為治理的方式,對河道自我生態修復造成影響,致使河流生物逐漸遷徙,甚至死亡。人們在對河道進行整治時,會使河流、水質、植被等都產生影響,這些都是保障河流生態環境的因素,如果其受到影響,則河流生態環境則會受到破壞。
隨著社會的發展,人們針對河道治理的措施越來越多,如采用各種技術和設施,使河流轉向、斷開、加深、拉直等,導致河道的形態被強行改變。河道形態的改變,會影響城市地下水的生態性,使城市供水出現問題。河道本身蜿蜒曲折,符合自然規律,但采用人為整治的方式,導致河道儲蓄洪水能力遭受到破壞。人們采用混凝土進行改造,致使自然水體之間不能完成互動,增加洪水發生期間洪水的破壞力,同時也會增加泄洪難度。因此在進行河道治理和改造時,要考慮河道原本的形態,滿足自然規律下河流本身的形態。
人為進行河道治理,勢必會對自然生長的植物產生影響,很多植物會因為河道改造而逐漸死亡,對自然環境產生不良影響。如果城市主張發展旅游經濟,被破壞后植物會影響城市的美感,導致其旅游經濟受到影響。而且如果不針對河流和植物進行修復,則會導致城市自然環境越來越差。
2 河道治理的原則
如今人類的生產生活對自然環境的影響越來越大,且人類為了加大水資源的利用率,而采用人為整治的方式,強行對河道進行改造,致使河道生態系統受到嚴重的破壞。因此在進行河道治理時,不能夠強行采用人為方式進行生態修復,而是需要滿足自然規律和河流原本生態系統的情況下,適當地采用人為方式進行生態修復。如通過植物改造河岸的方式,進行河道的治理。河道治理工程比較復雜,且需要耗費較大的精力和較長的時間。我國應當注重對各個國家先進治理經驗的學習,根據河道實際情況,制定詳細的治理規劃。除了考慮河道的特征外,還需要結合城市特征和發展規劃,進行河道治理規劃。在進行河道治理時,不能單單只考慮河道生態系統或城市經濟發展,應當綜合考慮所有的因素,保障各個因素的協調發展。人們之所以進行河道治理,是希望河道能夠最大化滿足人們的需求,因此在進行河流生態修復時,要考慮人類的需求。如果城市發展和生態環境出現矛盾,則需要著重考慮生態環境,避免生態環境惡化,影響城市的發展。但仍然需要注意,河道治理不僅僅是自然生態系統的一部分,也是城市規劃發展的重要組成部分。
3 河流生態修復技術
3.1 河道形態的修復
人為進行河道修復主要是進行緩坡或低坡的改造,將已經難以發揮作用的攔河壩拆除。同時為了保障河流水體的流動性,需要建設通道,促使河流恢復生態流動的連續性。另外還可以通過建造和埋設溝壑的方式,確保水體流動性更加符合自然規律。為了使河道的泄洪能力得到提升,應當進行堤線和灘地高度的改造,使河流具有增多的流動空間。
3.2 河床斷面的修復
人們在進行河床斷面的修復時,主要是針對護岸和護坡進行改造。人們之前在進行河道改造時,會在河床上鋪設硬質材料,不利于河流生態修復,因此需要將硬質材料拆除,并結合河道實際情況采用石頭或魚巢的方式,進行河床生態修復。另外,還可以根據河道的徑流進行河道的拓寬,可以根據相應的分級方式,將河道徑流分為多個不同的等級,隨后徑流級別進行改造。針對已經暴露時間較長的河床,可以通過種植植物的方式,保障河床的生態型建設。通過種植植物進行河床的改造,還可以增加河道的美觀性,并對河流水質凈化起到作用,符合城市發展規劃和生態系統修復的要求。
3.3 河流水質的修復
生態浮床技術、河道曝氣技術、外流引水稀釋沖刷技術及底泥疏浚等都是目前水質修復的常用方法,生態浮床技術主要是利用水生植物進行河水水質的修復,即通過水生植物及其他物種的關系,提高人工生態系統的作用,以達到降低河流污染的目的。河道曝氣的主要作用是河流水質實現自我凈化的能力,即通過加速復氧過程,提高河流生物的活性。外流引水稀釋沖刷技術,主要是通過引入外流,降低河流的污染負荷,但通過外流引水的方式,會導致河流本身水質受到影響。底泥疏浚的主要作用是清除河流底部的毒害物質。在城市的發展中,工業廢水和生活廢水對水資源污染效果比較嚴重,因此在進行河流水質的修復時,還要進行各類廢水的控制,避免因為廢水過多,污染過于嚴重,而導致河流水質修復無法產生作用。
3.4 河流生態修復材料的應用
植物是最常用的河流生態修復材料,如蘆葦具有凈化水質的作用,且其對生長條件的要求不高,因此可以通過大范圍種植,促進河流生態系統的修復。另外生物相容型材料具有透氣透水等優勢,滿足多類植物的生長需求,同時其還具備吸附微生物的作用,達到水質凈化的目的,因此可以使用發材料進行河流生態修復。
4 結束語
綜上所述,隨著城市的發展,人們為了使水資源滿足生產生活需求,而對河道進行整治,導致河流生態系統受到破壞,出現水資源污染、干涸等情況,因此需要進行河流生態修復。通過上述分析可知,河流生態修復屬于復雜且耗費時間較長的工程,需要進行完善的規劃,確保河道具有生態性,并滿足人類的需求。
參考文獻:
[1]徐世輝.基于河道治理的河流生態修復的探討[J].農民致富之友,2014(18):288.
關鍵詞:河道;水系;生態修復
1 北沙河概況
北沙河為太子河的支流,其為雙源河流,兩個源頭發源于本溪市的朝仙嶺和撫順市的班貓嶺。主河道全長為117km,流域面積為1534km2。20世紀80年代初的北沙河,河水清澈,魚蝦等水生物豐富,河岸植被繁茂,沿河沒有污染排放的企業,河水沒有污染。后來,由于認識到農田土地的重要性,農民開始開荒耕種,田間地頭,5°~10°以上坡地遭受墾殖,破壞了原有生態,造成水土流失,使河水變色。再加上各種選礦廠的不規范生產,向河內排污,水生物已很少見,水質為Ⅴ類以下。
2 北沙河流域存在的問題
2.1 水質波動較大
由于近年來沈陽市加大了對沈陽市各河道流域的整治力度,各條河流的水質狀況有了明顯提高,城市段可達到Ⅲ類地表水體標準,其余水體達到或優于Ⅳ類水標準。但目前北沙河的水質隨季節以及監測地點的不同變化較大,從水體監測指標變化規律來看,遇有雨雪天氣,地面徑流會將城市或支流水體中的垃圾、污染物帶入水體,由于沒有緩沖或稀釋系統,導致河流水質瞬時波動較大。另外,當河流水體的理化條件、動力學條件、污染物濃度梯度發生變化時,沉積在河流底泥中的污染物可能在河流水體的沖刷下,隨同懸浮物質的再懸浮而重新釋放至河流水體中,并對河流水質造成一定影響,尤其是在影響河流水質的污染源得到有效控制的條件下,這種影響表現的尤為突出。
2.2 河道水生態系統脆弱
為了自身的防洪安全和經濟發展需要,多年來人們對各河道流域進行了大量的人工改造,并進行了大規模的開發利用,興建了防洪、除澇、引水、通航、灌溉、景觀綠化、挖沙等多方面的工程措施,這些工程措施在產生巨大的社會效益、經濟效益的同時,也對河流域的生態系統產生了不同程度的脅迫效應,造成淡水生態系統退化、生物群落多樣性降低、自然河流非連續化、灘地和洪泛區生態功能退化等負面影響。
2.2.1 生物多樣性喪失。河道流域的生物多樣性喪失主要是受到人類活動和自然環境改變所致。主要表現為:
環境污染造成某些水域水生生物銳減,局部河段水生生物絕跡或水體富營養化。大量施用農藥化肥,含磷洗滌劑,使某些水生生物種類滅絕。非法捕撈、挖沙,使水生物種類逐漸減少,使遺傳資源大量消失。綠化及景觀建設過程中大面積單一種植植物品種導致土著植物種群消失,引進植物品種適應性較差,生態系統脆弱,生物鏈斷裂。
2.2.2 生境多樣性破壞嚴重。由于工程措施大量在河道流域上進行應用,導致河道流域的生境多樣性破壞嚴重,自然界的河流大多數都是蜿蜒曲折的,河道也是處在不斷演變之中的,彎曲與自然裁彎取直交替發生。河流的這種蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、心灘等豐富多樣的生境,由此形成了豐富的河濱植被、河流植被,可為魚類、鳥類和兩棲動物等提供繁衍棲息的場所,但由于攔河筑壩、削坡建渠、填河挖沙等工程措施導致生境多樣性嚴重破壞,最終造成大量生物遷移或滅絕。
3 北沙河河道生態修復方案
河道水體修復技術是利用現有污水處理技術與生態技術相結合的方式,達到強化水體生態自凈能力的目的。通過我們對北沙河蘇家屯段的濕地調查,確定可在五處公路橋附近河道平緩、植被豐富、面積較大的區域開展河道修復技術的應用。
由于各地塊位置、地形、面積、水深、土壤條件、植被覆蓋等差別很大,所以在設計的過程中應因地制宜,根據不同地塊的基礎條件,盡量用最簡單的工程措施,進行濱河濕地系統的建設,主要建設系統包括穩定塘系統、功能表流濕地系統、生態護岸系統、輔助設施。
3.1 穩定塘系統
穩定塘是一種利用天然凈化能力對水體進行凈化的構筑物的總稱。其凈化過程與自然水體的自凈過程相似。通常是將土地進行適當的人工修整,建成池塘,依靠塘內生長的微生物、植物等來凈化水體。由于渾河、北沙河、金沙河周邊有許多挖沙后遺留的沙坑,有些已經改造成魚塘或閑置,可利用這些沙坑進行適當休整建成穩定塘系統,根據沙坑水深的不同,可設置不同類型的穩定塘。
3.1.1 滯留塘濕地。為使濕地系統的河水水質均勻穩定,并給整個濕地系統的魚類在冬季提供存活的空間,設計滯留塘濕地,平均水深為2.0m,采用自由表面流濕地形式。在滯留塘濕地周邊水深小于1.0m處種植挺水濕地植物菖蒲、蘆葦等。
3.1.2 生態穩定塘濕地。為使濱河濕地生態系統穩定,設計生態穩定塘,平均水深為1.2m,采用自由表面流濕地形式。在穩定塘濕地周邊水深小于0.6m處種植挺水濕地植物菖蒲、蘆葦等,在水深大于1.0m處種植浮水植物荷花、荇菜等。
3.2 功能表流人工濕地系統
對河道地塊中面積比較大的灘地進行一定的工程措施干預,并合理配置種植多種水生植物,形成功能表流人工濕地。
3.2.1 濕地地形修整。功能表流濕地系統的營建其首要任務就是要通過工程措施平整局部地勢、削低過陡地形、規整水面形狀,改善和營造濕地植被和水鳥的生存環境,增加濕地生境的異質性和穩定性,完善河道流域的濕地生態系統結構,恢復濕地生態系統功能。具體包括陡坡整理、淺灘濕地營建、生境島營建以及小型水面規整等方式。
3.2.2 濕地植物選擇。濕地植物是濕地系統的核心,通過濕地植物的生長不但可以增加濕地植物種類和面積,同時還能綠化土地,改善區域氣候,促進生態環境的良性循環,吸引、繁衍多種濕地動植物,增加濕地系統的生物多樣性,本工程針對北方地區濕地的特點,從北方濕地植物的生長狀況,環境適應性,抗病蟲害能力以及群落配置、合理布局與景觀美學等方面選擇適宜的濕地植物種類。
3.2.3 濕地植物的配置。合理優化的物種選擇與群落配置是增強濕地系統穩定性和提高景觀效果的關鍵因素。
根據環境條件和群落特性對先鋒物種與其它本土物種的分布進行調控,配置多種、多層、高效、穩定的植物群落,形成穩定可持續利用的生態系統的目的。
首先根據適應性、本土性、可操作性的原則,可選擇選擇蘆葦、茭白、菖蒲、香蒲等作為先鋒物種。搭配多種其它濕地植物與旱生植物,另外,濕地植物種植密度的確定也是十分重要的,種植密度過低植株易受到其它物種的競爭影響正常生長,而過密容易引起營養供應不足,植株矮小,抗病蟲害能力下降。
關鍵詞:銅陵市;河流;健康度
中圖分類號:X826 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)09-0249-01
1 河流現狀概述
銅陵地處長江銅鐵礦帶上,擁有得天獨厚的自然條件,其中有色金屬產量位居全國前列。已開發的礦產地多大100多處,按其成因可分為內生與外生,工業分類可分金屬礦產、非金屬礦床。銅陵地區的金屬礦產地主要分布于山地丘陵地帶的幾個山脈中。而銅陵地區受季風氣候影響,水資源豐富,其流經水域為長江中下地段。
2 河流健康度評價系統建立
2.1 河流系統功能分類
(1)輸水功能。河流的輸水功能可接受地面及蓄水池溢出的積水,通過自然界的水循環,使河流的水量水質維持動態平衡,為動植物提供必不可少的水分。其河流沿岸的緩沖濕地也是其輸水功能正常運行的重要保證。(2)航運功能。河流的航運功能極大地方便了地區之間的物質流動,并且減輕了陸運和空運的壓力。同時,人們常常通過底泥疏浚,改變河道,修筑水壩等人工行為增強航運功能。(3)輸沙功能。輸沙功能是河流自帶的重要功能。一個完整的河流系統按不同流段的分類主要有產沙帶、輸沙帶、沉積帶。河流輸沙能力的滿足可使河流健康的發展。(4)發電功能。河流因地形與地勢的高度差形成了豐富的重力勢能,通過修筑水壩和堰可使部分勢能得到利用,使之轉化為電能。(5)供水功能。河流作為水源地的重要組成部分,使人們獲得淡水資源最方便的途徑之一。從原始的取水方式到現在的水庫、管道系統供水,跨省分跨流域的南水北調工程。這都是供水功能在河流實際功能中的體現。(6)自凈功能。河流的自凈作用是現代污水處理技術的基礎。再污染總量在河流環境容量內時,河流通過物化和生化的過程使水中的有機物得到降解從而恢復河流本來的樣子。這一過程就是河流的自凈過程。(7)生態功能。河流是水生動植物棲息之所。河流的生態功能主要體現在水中生物多樣性及各類生物對環境的適應性和抵抗力上,是維持河流生態系統中生物和周圍環境動態平衡的重要因素。(8)景觀娛樂功能。河流景觀娛樂功能是河流系統功能的重要組成部分。現在越來越多的人認為,河流的自然循環及河流生態系統的穩定也是景觀娛樂的重要組成。
2.2 河流健康度評價
本次河流評價方法使用多指標評價法。可分為以下9各指標:河流斷面形態受損程度、水深河高、發電流量、輸沙水量、供水水量、供水水質、含氧量值(Do值)、生態多樣性指數、植被覆蓋率編為A1-A9。
式中:Hb為生物多樣性指數;s為物種數;pi為物種i的個體數占總個體數的比例。
上述9項指標總分為270,以次為依據分河流的健康度為優、良、差,達到243及以上即為優,達到162及以上即為良,108以下為差。
3 河流治理建議
對于河流湖泊的生態修復,將治理措施大致分為兩類:一類是環境技術,即用水處理技術消除進入水體的N、P和有機污染物等,如截污分流和污水集中處理,這主要用于各礦區及主要工業園區的點源污染控制;另一類為生態技術,即改善生態系統和周圍的環境、減少不理的理化因素,如底泥疏浚、水生植被恢復等,其目的是控制面源污染,加強湖泊的自凈能力。另外,修復河流的生態功能分區是對河流進行適應性生態修復的必要前提和基礎,可為制定生態修復目標提供科學依據。實現對河流的功能區分類可保持河流的生態穩定性和抵抗力[2]。
將上述措施分類為主要三階段即:河流管制階段、河流物化治理階段、河流生態修復階段。河流工程控制階段:在該階段中,我們可以通過河流改道、疏浚等工程手段使河流水量不足、河床形態發生的改變得到不同程度的緩解。使河流蓄水、輸沙、供水、生態、景觀娛樂等功能得到修復。河流污染治理階段:河流污染治理階段的重要標志是河流的嚴重污染。在本階段中,我們需要通過物化的方式是河水變得示意動植物生長。河流生態修復階段:生態修復階段我們可引入當地植物,滿足河流的生物多樣性。
4 結語
在銅陵地區要加強污水管網建設,各礦廠都應配備獨立的污水處理系統,可運用活性污泥與生物膜相結合的處理方案分別去除水中的COD與重金屬,如有能力可設深度處理設備如活性炭吸附等使出水水質到達中水回用標準,做到水資源的循環利用,改善礦區的水質問題;居民生活污水應集中統一處置,達標后才能排放。而在流域內推薦使用生物堆肥技術,減少對化肥的利用,改善河流的富營養程度。
參考文獻
關鍵詞:河流治理;基本原則;修復任務;技術;重要性
0..引言
由于我國的中小型河流非常的多,而人類活動的延伸使得我國中小河流存在著退化的現象,以及山洪災害的日益加劇。而城市的形成和發展,離不開城市河流,河流就作為其重要的資源和環境的載體,而河流生態的退化,讓我國對河流的治理及其生態系統功能的完善化就顯得格外的重視了。水生態系統是一個依賴水生存的多樣群體,對維持全球物質循環和水分循環起著重要作用。隨著人們用水量的持續增加,以及人們對水生態系統日益嚴重的干擾,中國水生態系統受損嚴重。水生態系統修復即指通過一系列保護措施,最大限度減緩水生態系統的退化,將已經退化的水生態系統恢復或修復到可以接受的、能長期自我維持的、穩定的狀態水平。
1.我國中小河流治理存在的問題
(1)缺乏系統治理,防洪標準偏低;(2)洪澇災害頻繁,人員傷亡嚴重;(3)管理薄弱,河流規劃和整治的前期工作滯后;(4)未注重河流系統性作用;(5)投入不足,治理任務艱巨;(6)經濟發展與河爭地問題凸顯
2.中小河流治理規劃應遵循的基本原則
(1)遵循自然原則。根據河流生態系統的自我調節能力,合理利用,適當的進行人為改造,保證河流系統自然、健康發展,構建河流與人類的和諧關系。(2)功能協調原則。在河流的不同時期和不同河段有著不同的功能需求,因此主要功能要優先考慮,各項功能相互協調。(3)生態循環與平衡原則。生物多樣性是維持河流生態系統平衡和健康的基礎,增加河流系統的生物多樣性,使河流系統的物質和能量處于良性循環。(4)景觀美化原則。經過河流生態修復后,可以給人們帶來美好的享受。依據景觀生態學原理,增加景觀異質性,保留原河道的自然屬性,運用植物以及其他自然材料塑造親水的河流景觀,突顯城市地方特色與文化。
3.河流水系生態修復的任務
河流水系生態修復的任務:(1)改善水質、水文條件。包括水力學條件、水量等方面的改善,合理配置水資源,維持最小生態需水量。控制污染源頭,提倡清潔排放改善水質。(2)改善河流地貌特征。恢復河流的橫向連通性和縱向連續性,擴大灘地,防止河床材料硬質化。(3)稀有、瀕危物種的恢復。恢復水陸交錯帶植被,注重河流生物棲息地的建設。
4.河流生態修復技術
(1)在保證防洪安全的前提下,合理拆除阻水結構,將人造化的矩形、梯形斷面修整為自然形態,根據河流生態學理念,宜寬則寬、需彎則彎,保持河道的自然平面形態的同時,滿足河道的排澇泄洪以及抗旱引水需求,處理好生態保護及土地規劃利用兩者之間的關系。
(2)河流護岸的生態修復可采用石塊、木材、植物或者其他的透水性材料代替硬質材料對河岸進行加固處理,保證河床的穩定同時防止河道的淤積,不阻礙河流中的物質與岸邊物質能量交換,改善地下水補給與地表水質量,生態護岸為植物提供了生長的良好條件,能成為動植物的棲息地。
(3)除恢復生物棲息地以外,還需培育物種,來達到物種多樣性的目的。人工和生物調節相互結合,在防止外來物種對本地物種造成侵害的前提下,通過選育、培養、引種以及種群動態調控等生物技術,再加以保護,恢復生物多樣性,增加水體自凈能力,改善水體生態環境。
5中小河流治理中生態修復的重要性
中小河流承載著調節局部氣候、淡水供給、為多種生物提供棲息地的作用,沿岸有活躍的物質、養分和能量流動。自然狀態下的中小河流堤岸往往物種豐富,生產力高。因此,生態河流研究的空間尺度應該是對河道具有直接影響的空間,主要包括河槽、河堤、河堤背水坡及其護堤地5~10 m(沒有堤防的河道為河口兩側外20~50 m)的范圍。天然河道系統內的水量、水質和生物三者相互聯系,相互制約,共同構成河道生態系統。自然河道堤岸是生物活動最為活躍的區域,其間植物、微生物的存在為河道生物及水質自然凈化帶來了活力。然而,不合理的河道治理工程勢必引起生物生境的破壞,長河道邊坡是由多種異質性很強的生態因子描述的生境,形成了極為豐富的流域生境多樣化條件,這種條件對于生物群落的性質、優勢種和群落密度以及微生物的作用都產生重大影響。
下面根據流域水循環過程與天然生態系統、河湖生態系統、地下水生態系統和人工生態環境建設用水的關系,本文提出了區域生態環境用水體系及分類,為生態環境用水保障提供統一的技術平臺。見圖。
生態環境用水體系及其分類圖
關鍵詞:河流生態系統 水土保持 生態修復 景觀生態
Abstract: in this paper JinShanHe huizhou small watershed water and comprehensive environmental engineering as an example, based on the river coast characteristics, analyzes the problems in the river regulation. From the landscape ecology, the application of interdisciplinary, take ecological water, the replacement, the ecological riverbank and sediment plant design and other measures to restore and protect river corridor.
Keywords: river ecological system of soil and water conservation and ecological landscape ecological restoration
中圖分類號: S157 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著社會、經濟的發展,在城市河道中,人們對回歸自然、親水、景觀與文化等越來越重視。河道整治工程中的水土保持工程已由單純對裁彎取直護岸修筑漿砌石擋墻或砼護坡、鋪設草皮,發展為應用景觀生態、水利學等多學科、以河流生態系統為中心,集防洪效應、生態效應、景觀效應和自凈效應為一體的新型水土保持工程。這里以廣東惠州市金山河小流域和水環境綜合整治工程為例,簡述多學科交叉在景觀生態規劃和水土保持方面的應用。
1項目背景
金山河位于廣東省惠州市惠城區,廣東省東南部珠江三角洲丘陵區,屬亞熱帶季風氣候區屬南亞熱帶季風氣候,土壤以紅壤、赤紅壤為主,植被類型為亞熱帶常綠闊葉林,林草覆蓋率大于80%;水土流失等級多為輕度流失,為典型的水力侵蝕區,局部存在重力侵蝕,土壤容許流失量為500t/km2?a,為廣東省水土流失重點監督區。
金山河整治河道總長度為10.09 km,其中金山河河道長6.529km,橫江瀝河道長3.414km。金山河河道坡降0.28%,橫江瀝河道坡降0.26%,總控制集雨面積20.78km2。,金山河下游河道彎曲狹窄,河床淤積嚴重,并且污水橫流,水質發黑發臭。橫江瀝位于市中心區,其下游段長1.5km全部為蓋板暗渠;上游段為矩形明渠。
2金山河沿岸特征與面臨問題
2.1河流生態系統簡述
河流生態系統是流域生態系統的一部分,沿河生態廊道是城市護城河的重要組成部分。生態廊道主要由植被、水體等生態性結構要素構成,分為宏觀和微觀兩個方面。從宏觀方面看,城鎮地區,把于河岸棲息地有關的、天然游蕩河流所需的河道所需的范圍劃為河流廊道的基本范圍。從微觀層面看,河流廊道的寬度和剖面形態,應由功能確定[1]。河流廊道的寬度要保證行洪安全和促進廊道內動植物沿海遷徙,剖面結構應包括河槽、河漫灘、河岸以及至少在一側、具有一定寬度的、連續的河流階地動植物帶。這對行洪、水土保持和提供游憩等具有重要價值。
理想城市河流生態系統包括洪泛區、濱水區、過渡區和外部區。人類社會生產、生活如工業化、修建渠道等常改變河流廊道的結構和功能,不利于河流廊道水體流動和生物遷移,也極易造成水土流失其中,河道邊坡是河流域陸地生態系統之間的過渡帶,是城市河流生態系統的重要組成部分,其在水土保持、防洪行洪、凈化水體等方面具有重要的功能[2]。對河道邊坡進行合理改造是重塑河流生態系統的重要手段。
2.2金山河整治工程面臨問題
一直以來,金山河是惠州市中心區洪水的主要下泄通道和市區工業、生活污水的受納河道。面臨問題主要有:
(1)河流基本呈直線,形態單一:河道裁彎取直,使天然河流主流、淺灘和急流相間的格局被改變。在橫斷面上,河床斷面為矩形斷面,在某種程度上往往會對生物的多樣性造成影響,而且造成現狀河道濱水景觀缺乏。
(2)河道護岸硬質化,河流污染嚴重,河流生態遭到破壞:河道護岸硬質化現象突出,造成徑流減少。河流沿線工業區和商業區排污均為雨污合流管道,集雨面積內的雨水和服務片區內未被截排的污水均由管網排入河道,河流污染嚴重,水生動植物無法生存,致使河道流域自凈能力喪失。
(3)河道親和力差:現狀河道基本上為砼或漿砌塊石矩形明渠或暗涵的形式,缺乏適用性;河面與河邊道路有一定高度差,可親水性較弱。河邊缺乏活動場所和活動平臺,人的參與性很弱。
(4)兩側綠地被占用現象嚴重,水源涵養林林相單一:部分河段植被雖豐富但種類單一,河岸植被群落缺乏。山林植被主要是以桉林、果林為主,林相單一,不利于涵養水源。2.3整治目標
防洪排澇:應用水利工程手段,對河道進行清淤疏浚、岸坡達標加固、阻水建筑物改造;截污治污,漏排口點式截污、上游總口截污、沿河線式截污;
生態修復:內河上游建水庫自流、外江上游河口建泵站倒灌,改善水循環,加快水體置換;通過分析河道生境,完善綠地系統,建立特色、安全、穩定的水環境,強化“山與水”、“城與湖”、“景與人”的生態文化意境,結合河道流經路徑,合理布局種植設計,營造生境斑塊,完善物種多樣,使之成為自然之河、生態之河。
景觀美化:沿河多景點串聯,打造“兩河四岸八景”的景觀格局,完善運動、演藝、市民休閑等場所空間,為居民提供宜人的濱水活動空間。
3設計對策與景觀構成
針對上述問題,結合本案例為改建工程,本案例嘗試對河道分段設計,逐步恢復河流生態系統。
(1)滿足生態需水量,兼具防洪排澇功能:通過截排初雨治理面源污染以提高水質保證率,為流域生態環境的改善和生態安全基礎;遠期在流域周邊實現雨污分流后作為初雨截流系統治理面源污染。
從縱向上修復河流蜿蜒性,利用生態水庫從上游補水、設立泵站抽水向支流以下河道補水。水庫為以生態補水為目的,汛期下蓄水同時適當應用洪水調度使用河道行洪,枯水期補水。
(2)河道疏浚及底泥置換:鑒于原有河道底質已遭受嚴重污染,除了清淤外,應對部分河道底質進行無污染置換,本次設計擬對金山河局部河道作底泥置換。底泥置換時應用生態混凝土,其縫隙還能為水中動物提供營造洞穴的條件,改善水中動物的生存環境,凈化水質,同時避免河道硬底化。施工期在河道中設置施工圍堰,并對岸坡進行鋪草皮綠化,此外還應設置臨時截排水、沉砂措施、臨時覆蓋等水保措施。
(3)生態河岸:在護岸設計時,設計形式多樣,高低錯落的親水平臺,建立配套設施,為人們提供休憩空間。減少采用路面及地面硬化、漿砌石擋墻、鋼筋混凝土擋墻、鉆孔灌注樁以及砼護坡工程措施來減少水土流失,盡量采用植物措施來防止水土流失。
人工自然型河岸:金山河上游段已有居民區,左岸保留現狀,擋墻立面做景觀化處理。右岸在常水位高程處布置寬約2.8m的人行步道,人行步道以下分別為生態混凝土擋墻和素混凝土擋墻,再向右作1:2放坡后采取草皮護坡,并對布置景觀節點。
自然型河岸:種植植被,左岸現狀擋墻僅作景觀化處理,左、右岸在常水位以上1米高程處布置寬約2.4m的人行步道,人行步道以下分別為生態混凝土擋墻,生態混凝土砌塊箱體內在填充碎石,常水位以下種植蘆葦、菖蒲等水生植物,常水位以上種植濕生植物;人行道以上再向右側做1:2放坡后采取草皮護坡和小灌木,恢復河流緩沖帶。
(3)濱水植物帶建設與恢復:選用植物使遵循生態多樣性原則,選用嶺南鄉土樹種形成復層的生態綠廊,注重植物季相變化,共同構建金山河嶄新面貌。并對河岸欄桿進行設計改造,護坡增加生態石籠垂直綠化。
喬木選用了小葉欖仁、秋楓、黃槐、鳳凰木、紅花羊蹄甲、尖葉杜英等,灌木選用了黃金香柳、美麗針葵、金邊萬年麻、洋金鳳、狗牙花、紅花夾竹桃等,地被選擇了大葉龍船花、梔子花、蜘蛛蘭、鴨腳木等,水生、濕生植物選用菖蒲、蘆葦、千屈菜等。
植物措施的實施,可以增加河道旁的植被覆蓋率,減少面,同時喬灌草的結合,可以多層次的攔截降雨、降低雨水的擊濺侵蝕、分散水流的沖刷力,從而減少水土流失。
4結論與建議
綜上所述:城市河流是城市風景線的重要組合部分,重建河流生態系統是河道整治的分析和解決的基本思路[3]。在實際應用中,使用生態補水、生態護坡的方法代替傳統水土保持中的硬化措施,利用植物措施修復河流緩沖帶,保證了水土保持和生態系統的連續性,有助于河流景觀系統的恢復與保持。
[1]俞孔堅,李迪華,劉海龍等,“反規劃”途徑[M].中國建筑工業出版社.2005.24~25.
[2]李海東,林杰,張金池等,生態護坡技術在河道邊坡水土保持中的應用[J].南京林業大學學報(自然科學版)2008,32(1):119-123.
關鍵詞:水質;生態;工程設計;自然處理;人工處理
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
中圖分類號: Q494文獻標識碼:A文章編號:
1.概述
長期城市化與工業化對河流生態系統健康狀況造成了嚴重影響,河流生態系統修復逐漸引起人們的重視。調查顯示,我國90%以上城市河流受到不同程度污染,生態功能喪失現象嚴重[1]。近幾年來,國內許多專家學者對河流水生態治理與修復進行了深入研究,蘇冬艷等人(2008年)對河流治理與修復技術進行了綜述[2],劉輝等(2009年)提出了利用水生態修復技術治理治理杭州河道水生態系統的對策和建議。
以水的自我調節為基礎,遵從“道法自然”的自然依據,按照物質在自然界遷移、轉化、流動與循環的規律,在少量人類輔助功能的幫助下,充分利用自然生態系統,與地方自然條件、社會條件和經濟條件相結合,使之相互聯系成一個有機系統,促進良性循環,同步增加與兼收經濟、生態和社會效益。
城市河道水生態環境問題及治理現狀
2.1城市河道水生態環境存在的問題
2.1.1城市河道渠化破壞河道生態系統
天然的河流、湖泊、池塘是自然變遷和構造運動的產物,但隨著社會的發展,人類的開發活動,尤其是隨著城市人口密集,開發建設強度大,對河道裁彎取直,修建水庫和其他水利設施,以及開辟人工河道等,河道水生態系統自然屬性遭受破壞,呈現出人工化、渠道化與規則化,水文流態受水利設施控制,且受到現澆混凝土、預制混凝土塊體或漿砌石結構的護坡影響,隔斷了地下水與土壤的聯系,導致水生態系統結構單一,恢復和緩沖能力減弱。
2.1.2城市河道水體污染嚴重
部分工業廢水及大部分生活污水未加處理直接排入河道,致使部分區域的河流浮萍藻類生物的迅速生長,水體甚至呈現紅褐色,墨綠色,水體富營養化現象嚴重。另外由于人類保護水生態環境意識較薄弱,隨手向河內丟棄垃圾等,導致部分河段水面雜物漂浮、蚊蠅孳生。據統計,中國80%的城市河流受到不同程度的污染,許多流經城市段的江河水質都劣于Ⅲ類水,河中生物基本絕跡,河流的生態功能惡化[3]。
2.1.3城市河道淤積嚴重
受到不恰當的城市開發的影響,使許多河流的河道變窄,河網被分割,城市建設中廢物傾倒使河床越來越高,并且政府有關部門不重視河道清淤工作,沒有定期對河道進行清淤,致使部分河道淤積嚴重,不但影響了河道水質,也嚴重影響了河流本身所具有的泄洪功能,加劇了城市洪澇災害發生的頻率和程度。
2.2城市河道水生態環境治理中存在的問題
通過對全國各地河道整治資料進行查閱發現,當前大部分城市的河道水質治理方面存在以下幾個主要問題:利用水生態修復技術治理城市河道水生態系統的重要性依然沒有引起相關部門的足夠的重視,現如今河道的主要整治措施還是截污納管、生活污水處理和底泥疏浚;一些地方雖然在整治方案中都強調了生態治水的重要性,但在具體技術上缺乏相應的實施方案和操作措施;在利用生態技術修復河道水生態的認識上存在較大的偏差,許多設計者對于河流的生態修復純粹是從景觀美學的角度出發,沒有考慮河道的基本情況及其功能定位。
2.3城市河道水生態環境的一般修復方法
水生態修復是一項理論復雜、因素眾多、操作困難的工作,既要因地制宜,又要符合科學,更要講究實效。按照水生態系統的理論,結合全國河道、湖泊水生態系統修復情況的分析,修復水生態系統的主要處理技術可以分為:物理技術、化學技術以及生物技術。具體處理方法及其相應的特點見下表(表1):
表1環境修復技術及其特點
3.工程實例
3.1上海師范大學奉賢校區河域概況
由于上海師范大學奉賢校區校內所有水域均流通,故以中心河的水質數據為樣本進行分析,從而對全校水質進行估計。
(1)中心河及其排水口現狀
圖1為中心河的衛星圖,從西面起第一座橋設為橋①(玉蘭前),第二座橋(三教前)設為橋②,東面起第一座橋為橋③。相關數據如下(表2):
圖1中心河的衛星圖
表2中心河現狀相關數據
根據實地調查,大中型排水口個數及分布如圖所示,小型排水口分布如下:
橋①以西,北岸有小型排水口7個,南岸有小型排水口6個。橋①―橋②,北岸有小型排水口16個;南岸無小型排水口。橋②―橋③,北岸有小型排水口14個,5個小型排水口。橋③以東,北岸有小型排水口13個;南岸有小型排水口10個。
(2)中心河水域生態環境現狀
2012年7月對中心河進行了實地考察,對其水域生態環境現狀的初步了解如下:
橋①至橋③的區域,湖水基本清澈,能見度較高,有魚、蝦等水生生物。橋③以東,湖水稍有渾濁,東墻周圍湖水能見度低,總體流動性較小,湖水泛綠,河岸邊緣及角落有浮游類植物。橋①以西區域水質情況較差。湖水呈青綠色,部分區域有輕微乳白色,湖水能見度河岸邊緣大型排水口處有浮沫以及少量的上層浮油,大部分區域水質混濁,能見度低,水生生物稀少。中心河河岸由水泥石塊砌筑,水域底部淤泥較厚。綜上,預估中心河富營養化情況比較嚴重。
3.2水環境試驗與監測
在2011年10月起對四個河段(為方便起見,在下文,橋①以西命名為#1,橋①―橋②命名為#2,橋②―橋③命名為#3,橋③以東命名為#4)進行為期1年的采樣。因分析水域生態環境現狀得出本河段富營養化情況嚴重,故擬測試pH、水溫、DO、COD、BOD5、NH3-N,6項指標來評估富營養化情況,并對未來形成治理方案提供依據。測定方法如下[4][5]:
表3 水環境測定方法
(1)關于中心河水溫T的監測值分析
從圖2中可看出中心湖的水溫分布均勻,4個監測點只有較小偏差,同時最高水溫為#2處的28.5℃,7月; 且1月份水溫均低于5℃,與上海市的氣溫變化同步。由于缺少近十年的當月平均水溫,無法對其級別定位,僅從一年的數據觀察看,水溫指標滿足IV類水標準要求。
(2)關于中心河pH值監測值的分析
從圖3中看出PH值的變化范圍為6.31~7.54,其中5月至10月呈弱堿性, 11月至4月顯弱酸性,其PH值最大值出現在7月和最高水溫相對應。中心河的酸堿度基本滿足景觀娛樂用水水質標準,但1月份測得的酸堿度超過了標準。河水的PH值是河水及其水域各種自然因素綜合作用的結果。在流動河水中,氫離子的濃度并不取決于水分子的離解,而主要取決于河水中各種負離子,例如碳酸根、碳酸氫根、二氧化碳的對比關系。在富營養化水體中,隨著富營養化的發展,由于藻類光合作用消耗水中的二氧化碳,致使水中氫離子減少而導致PH值升高,呈現PH值隨藻類生長而顯著增高趨勢[6] 。
圖2 中心河水溫T監測值 圖3中心河PH值監測值
(3)關于中心河溶解氧DO監測值的分析
從圖4中可知,中心河水體中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于標準外,#1處溶氧量值從5月至8月間亦低于標準值,此處根據實際調查確是存在嚴重的富營養化以及嚴重的污水排放情況。潔凈水體中的溶解氧一般接近飽和,如果水體受到有機物質和還原性物質污染時,溶解氧會低于飽和值,尤其當藻類在水面形成遮光阻氣層時,影響大氣氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻,會使低層溶解氧大幅度降低,甚至趨于零值。此時將會導致厭氧微生物繁殖、水質惡化。
(4)中心河生化需氧量監測值的分析
從圖5中可看出中心河生化需氧量的變化范圍是23mg/L~47mg/L, 明顯高于IV類水體的生化需氧量標準值。生化需氧量越高,表示水中需氧有機污染物越多。
圖4中心河溶解氧DO監測值 圖5中心河生化需氧量監測值
(5)中心河化學需氧量監測值的分析
如圖6中所示,中心河重鉻酸鉀指數較高,變化范圍為62mg/L~110mg/L,最大值出現在6月的#1處。重鉻酸鉀指數是表征水體中可被高錳酸鉀氧化的物質,主要是有機物的含量。是一項重要的水質參數。在富營養化水體中由于浮游植物強烈的光合作用生成了大量的有機體,使水體的化學耗氧量明顯增高。5月至7月間,中心河的重鉻酸鉀指數足以體現。
(7)中心河氮氨含量監測值的分析
如圖7所示,中心河氮氮濃度都較高。最大偏差為1.96mg/L。最大值出現在6月,最小值出現在11月。氮氨濃度較高時必然會導致水域的富營養化。中心湖氮氨變化范圍為1.85~4.97mg/L。達到標準值僅為#3處的1,2,11,12月數據以及#2處的1月數據。且#1處的數據均高于其它監測點的數據,可見#1處的富營養化最為嚴重。
可見對中心湖進行整治規劃勢在必行也刻不容緩。
圖6中心河化學需氧量監測值圖7中心河氨氮含量監測值
3.3水生態環境修復
中心河是貫穿上師大奉賢校區,與新農河和月亮湖等其他水域連通,因此它不僅和其他水體一起調節了局部氣候,同時也具有一定的欣賞價值。但是由于疏于管理,導致目前中心湖富營養化程度嚴重,生物多樣性遭到破壞,因此有必要對該河流進行治理,并需要通過多種方法的結合,已到達徹底修復河道水生態系統的目的。
3.3.1處理河流底部沉積物
富營養化湖泊中的底部沉積物常是一個營養庫,在一定條件下可不斷釋放磷,這稱為內部負荷。當外部負荷減少后, 內部負荷可補償,使富營養化現象繼續存在[7]。底泥疏浚與覆蓋技術是河流污染治理中普遍采用的措施之一,可以較大程度的消減底泥對上覆水體的污染貢獻率,進而解決內源釋放而造成的二次污染問題,并為后續的生物技術介入創造出良好的生態條件。通過挖泥疏浚可以直接去除底泥中的營養鹽含量,減輕內部負荷對湖泊的影響[8]。
3.3.2水生動物修復技術
水體中的藻類除受營養物質的控制外,也受到浮游動物和魚類的控制。因此,可以通過放養浮游動物和魚類來達到改善區域性水水質的目的。常用于攝食藻類的魚類有螺螄、鰱魚、鳙魚、鯽魚等。根據調查,蚌類可以將水中懸浮的藻類及有機碎屑濾食;螺螄主要攝食固著藻類,同時分泌促絮凝物質,使湖水中懸浮物質絮凝;濾食性魚類,如鰱魚、鳙魚等可以有效去除水體中的綠藻類物質。我國的謝平、劉健康等(1999年)提出旨在控制藍藻水華的非經典生物操縱法[9]可供參考。
3.3.3河道補水
可通過增加水利設施并加以調控,引入上游或者附近水源,加快水流速度等。既補充河道水量,又可以沖刷稀釋污染水域,置換死水區的河水,使河流由厭氧狀態變為好氧,在短時期內降低水體的污染負荷,改善水生動物、水生植物的生存環境,提高河流的自凈能力,改善水環境質量[8]。
通過上述三種方法的結合使用,中心河水質有了明顯的改善。
4.結論與建議
相較于化學修復法的易造成二次污染和物理修復法的治標不治本,生物生態修復法具有工程造價相對較低,不需耗能或低耗能,運行成本低廉,處理效果好且不會形成二次污染的特點。近年來這種技術發展很快,在國外已經達到工程實用化的程度,并且積累了系列觀測數據。通過對上海師范大學奉賢校區中心河水質監測與相應的修復處理,可以得出以下結論及建議。
交疏挖底泥處理法,水生動物修復和河道補水法更具有可持續發展性,不僅可以節約財力,更可以全面改善生態環境,利用自然自我修復和凈化的能力改善水質。
富營養化湖泊中的底部沉積物是一個營養庫,單獨采用水生動物修復或河道補水法,很難在短期內有效改變河道水質,所以定期清理河流底部沉積物是必須的。
在水域內放置生態浮床,并放養攝食藻類的魚類等,以構成生物鏈。以達到在修復水質的同時增加河域的觀賞性的目的。
加強點源和面源污染治理,通過加強截污納管建設,加快城鎮污水收集管網工程建設,從而從源頭上根治水生態污染狀況。
參考文獻
[1]曾勇,趙彥偉,楊志峰,等.北京北環水系生態修復方案優選[J],生態學雜志,2008,28(8),
1450-1454.
[2]蘇冬艷,崔俊華,晁聰,等. 污染河流治理與修復技術現狀及展望[J],河北工程大學學報(自然科學版),2008,25(4),56-60.
[3]楊士弘.城鎮生態環境學[M],北京:科學出版社,2003,103-133.
[4]《水和廢水監測分析方法》第三版,中國環境科學出版社,1989.
[5]《環境影響評價技術導則―地面水環境》(HJ/T2.3)對中心河采用《地表水環境質量標準》 (GB3838-2002)中規定的IV類水標準.
[6]張勇.城市淺水景觀湖水質模型研究[D],太原理工大學碩士研究生學位論文,2006.5.
[7]張鎮,劉桂民. 當前我國湖泊富營養化治理的進展及思考[J],工業安全與環保,2007,33(10),
50-52.
【關鍵詞】水電站;生態環境;補償措施
前言
為了滿足水力發電、供水、防洪和灌溉的需要,通常選擇在河流的上中游地區布置和修建水利水電工程設施。然而,這些工程必然會改變河流原始的水文過程,進而影響河流生態系統的自然過程。目前我國處于經濟高速增長期,為支持社會經濟的發展,研究表明在未來20年中,為滿足電力供應的要求,仍然需要建設水電站。
大壩建設對生態環境的影響受到空前的關注,全世界大多數的國家都在比以往任何時候更加認真地考證、研究、推遲,甚至在某種極端情況下中止或放棄新的水電開發方案。規劃、設計、建設水電站時,不僅要注意其經濟效益,也必須注意其對環境的影響,特別是不利的影響,采取相應的措施進行補償力爭減小這種不利影響。
1.水電站建設的環境影響
1.1物理影響
河流因建水電站中筑壩成庫后,上下游水文狀態將發生變化。如果水庫不具有較大的徑流調節性能,則變化只表現為上游有一壅水段;如果水庫具有季、年或多年調節性能,則上游水位將有很大的變化幅度,這就會造成一片淹沒、浸沒區,居民要遷移,下游河流水位以及地下水位都可能下降,甚至帶來干旱。
上游水庫水深加大,流速降低,河流帶入水庫的泥沙會淤積下來,逐漸減少水庫庫容,這實際上最終決定水庫的壽命。據美、印等國130做水庫的調查,每年淤積損失的庫容約在2%~14.33%范圍內。水庫的“沉沙池”作用,使過壩調節下放的水流成為“清水”,沖刷能力加大,從而會使下游河床刷深,也可能影響到河池變化乃至河岸穩定。經水庫再下泄的水,水質一般會有改善,但隨著庫區不同的條件,也可能受某些鹽分污染。深水庫底孔下放的水,水溫會較原天然狀態有所變化。
1.2生態影響
水電站對生態影響問題涉及范圍很廣,例如,較天然河流大大增加了的水庫面積與容積可以養魚,對漁業有利,但壩對原河魚的回游成為障礙,任何過魚設施也難以維持原狀,某些魚類品種因此消失;水庫調蓄的水量增加了農作物灌溉的機會,但水溫可能不如原來情況更適合作物的生長;釘螺、瘧蚊等傳播疾病的媒介物可能得到新的較有利的繁殖條件,從而增加血吸蟲病、瘧疾等地傳染危險性。此外,庫水化學成分改變、營養物質濃集導致水的異味或缺氧等,也會對生物帶來不利影響。
2.水電站建設的環境生態影響補償
水電站的有些功能或許可以找到其它替代方案,但其總體效應是很難替代的。至于其建設對環境影響的負面問題,是可以通過一些補償措施來努力解決的。我國水電站建設中,存在著重視發電經濟效益,忽視河流生態建設問題。從技術層面上看,建有水壩的河流的生態建設,主要是通過生態補償來減輕或緩解河流生態系統的退化。河流生態補償實際上是一種河流生態恢復行動。河流生態修復的任務有三類:水文條件的改善;河流生物棲息地建設;瀕危或特殊物種恢復。
2.1水電站建設的補償措施
(1)水電工程方案選擇時,優先選用對河流生態系統負面影響較小的方案,比如將高壩方案與低壩群組水電站方案進行比較,盡管前者經濟效益指標占優勢,但是如果兼顧生態影響,全面權衡利弊就有可能選擇后者。如果要在干流與支流上筑壩進行比選,綜合分析的結果可能是選擇支流筑壩方案。
(2)在大壩設計中,要在充分研究洄游魚類習性的基礎上設計合理的魚道,為洄游魚類的繁衍創造條件;大壩泄水孔口布置要充分考慮水庫的溫度分層現象,在水庫泄水時為魚類生存提供適宜的水溫。
(3)水電站是有壽命的,到其服務年限后,存在著拆除問題,以實現水能資源的可持續利用。在設計時應該提前為其拆除或替代方案留有余地。生物棲息地建設包括水庫庫區的水土保持以及地質災害的防治等,為生態重建創造條件。大壩下游的棲息地建設重點是改善與恢復河流地貌特征的多樣性,為恢復生物群落多樣性創造條件。
(4)大壩壩址位置選擇應避免可能造成的國家自然保護區或著名自然遺產和文化遺產被淹沒。文物古跡作為中華民族的寶貴財富,對歷史研究具有重要意義,對古代科學技術的研究具有重要價值。因此,在水利工程的建設中對重要的古跡要進行防護、遷移、仿制并進行錄像保存。
2.2新興學科研究補償措施
人們對于環境問題越來越重視,認識水平越來越高,現在已經有了一門新的學科――環境水利工程學,它是研究運用水利工程學和環境水利學原理和方法規劃設計工程措施以保護和改善環境的學科。
保護和改善生態環境方面,研究設計過魚的建筑物、用于人孵育場和人工產卵場的建筑物、為改善水生物生境的蓄水或排水工程、入海河口排沙防淤工程、改善壩下低溫的建筑物;改善魚類回游和河口環境,防止壩下溶解氧過飽和。
防治水污染方面,修建閘壩等工程,增加環境用水,保證環境要求的水位和流量,提高河流自凈能力;建設氧化塘處理工程系統,土地處理工程系統,設計調節水庫、污水庫、截流工程、增設曝氣設備,開挖引水沖污水道等工程;修建多功能的水量調節工程,增加枯水流量,研究設計水體增氧的建筑物。
改善景觀方面,應用水利美學原理設計形式優美的與景觀相協調的水工建筑物;研究設計水利工程,防治疾病發生和流行以及防治病蟲害。
結語
水電站建設運行對環境的影響是廣泛而深遠,在水電站建設的同時要十分注意水電站工程作為新生的環境組成與其它各環境組成的協調和平衡問題,使它們成為一個更為和諧的水資源系統。充分重視對河流生態的保護與修復,進一步探索最佳的河流生態保護修復對策,實現水利水電建設與環境保護的科學協調發展。
無論是物理影響還是生態影響,無疑都會轉移為人類本身的影響。同時要注意,水庫蓄水后還可能出現一些規劃設計階段較難預見的影響。例如庫岸由于水的滲入,原本穩定的邊坡可能失穩坍滑。因此修建水電站,必須充分考慮其對環境的影響及相應的補償措施,精心研究,慎重對待。
參考文獻
[1] 汪恕誠.論大壩與生態.[J].水力發電,2004.4(4):1-14.
關鍵詞:河流 水生態治理 保護 橡膠壩
中圖分類號:Q178.1
我省北部包括承德、張家口、唐山、秦皇島、保定市山區,總面積98027.4km2,境內有潘家口、大黑汀、陡河、官廳、密云、友誼、云州、王快、西大洋等大型水庫,是北京、天津、唐山市的主要水源地。目前存在的主要問題,一是部分河流水土流失嚴重,河道淤積,生態狀況惡化;二是人為造成污染,且有加重趨勢;三是對生物治河缺乏應有的認識,且經驗不足。因此,在我省北部河流水生態治理與保護很有必要。
1 河流水生態治理理論
1.景觀生態學理論,包括景觀結構和功能原理、生物多樣性原理、物種的流動原理、營養再分配原理、景觀變化原理;
2.河流生態恢復理論,包括限制因子原理、生態系統的結構理論、生態適應性原則、生態位理論、生物群落演替理論、生物多樣性原理。
3.生態學基本原理,包括生態系統演替理論、干擾控制理論、食物鏈理論等。
4.生態工程理論。
2 河流水生態治理與保護技術
主要在承德市武烈河、張家口市清水河、保定市大清河開展河道生態整治工作,其次在潮白河、瀑河、洋河流域,。其它流域也做了類似工作。
一般分為三個區,即上游源頭區、中游水保生態修復區、下游景觀美化區。上游有風蝕或水蝕,主要任務是控制和減小土壤侵蝕,涵養水源,保護下游的安全。治理措施包括封禁治理、圍欄、栽植水土保持林、種草等。中游有水蝕,土壤侵蝕日趨嚴重,土壤肥力逐年下降,難于利用。主要任務是整治河道,保護行洪安全;治理措施包括修建水平梯田或隔坡梯田,減小土壤侵蝕;加快經濟林、攔沙壩、護樹護地壩建設。下游有水蝕,河流多,森林覆蓋率中等,土層較厚、開發較早,人口密集,主要任務是建設生物護河壩,加強橡膠壩建設,再造美麗景觀,利用和保護好濕地,控制土壤侵蝕。
2.2 運用生態位理論,合理選擇混交樹種
在承德縣和圍場南部進行了混交林調查得知:在影響樹林生長諸因子中,以土壤含水量最為重要。在調查樹林的諸指標時,以生長高度的變化最為敏感,故以樹林的高度作為當地樹林生態位的特征值。在5個樹種中樺樹生長最快,其次是刺槐,再次是栓皮櫟、落葉松,最慢是側柏。由于后面的樹種生長速度快于前面的樹種,要使各樹種錯開生態位,避免樹種高度之間的直接競爭,做到針葉樹與闊葉樹立體結合[1][2]。設計了3種造林模式:(1)落葉松×栓皮櫟混交林,帶狀混交,株行距2.0×2.0m,帶距30-50m,每公頃2500株(各1250株);(2)側柏×落葉松混交林,株行距1.5×1.5m, 帶狀混交, 帶距20-30m,每公頃4444株(各2222株);(3)刺槐×樺樹混交林,株行距2.0×2.0m,帶狀混交,帶距30-50m,每公頃共栽植2500株(各1250株)。
2.3 河流水生態修復
2.3.1 增加河流過水斷面,給洪水以出路
隨著城市安全水準的提高,城市土地的利用也在發生變化,發生洪災的概率也在增加。土地利用和提高防洪水平的相互作用,已使城市主要河道沿岸的自然景觀受到很大影響。應重視“堵疏結合、蓄泄并重”的治水理念,應該給河流以空間,給洪水以出路。
2.3.2 建設生態河堤
自20世紀90年代以來,采用混凝土施工、襯砌河床而忽略自然環境的城市水系治理方法,已被各國普遍否定,建設生態河堤已成為國際大趨勢。生態河堤是融現代水利工程學、環境科學、生物科學、生態學、美學等學科為一體的水利工程。把河堤由過去的混凝土人工建筑改造成為水體和土體、水體和植物或生物相互涵養,適合生物生長的仿自然狀態的護坡。
2.3.3 建設良好的城市河流景觀與濱水環境
城市河流景觀設計應有新的設計理念,注重景觀與生態的結合,體現人與自然的和諧共處。還其優美、宜人、充滿生機的原貌,創造適應現代城市生活的城市濱水空間形象,結合結合城市景觀規劃,以水造景,把水景觀融入城市景觀設計,為此設計了生態鉛絲籠河堤。
2.4 橡膠壩建設及調峰補水
橡膠壩是用高強合成纖維織物做受力骨架,內外涂敷合成橡膠作粘結保護層,加工成膠布,按要求的尺寸,錨固在基礎底板上,用水或氣的壓力充脹起來,形成擋水壩。不需要擋水時,泄空壩內的水或氣,恢復原有河渠的過流斷面。承德市建設了14座橡膠壩,在張家口市建設了31座橡膠壩,為城市旅游增加了新的景觀,形成了全國最大的橡膠壩群。
橡膠壩采取了深淺槽設計,即淺槽橡膠壩在布設在河岸邊,底板高程比中跨高0.8m, 中間為深槽橡膠壩,底板比鄰跨底板低0.8m,泄流方便,便于排洪和排沙,保持了河底河卵石的原貌,落淤少,解決了多泥沙河流的落淤問題。橡膠壩進出節閥用計算機控制,壩內壓力小時自動打開節門充水,壓力達到后自動關閉了門,實現了自動化管理。
河道區自然環境優美,形成以河道橡膠壩為主的生態旅游景觀。野鴨、白額雁等數量眾多,是湖區的主要生物景觀。湖景區有大量淡水魚類,構成了濕地野生動物景觀。但由于干旱等原因,濕地水面迅速減小時就要實施補水措施,滿足生態的要求。
2.5 河流原狀保護
設置緩沖帶。緩沖帶是指河道與陸地的交界區域,設計的緩沖帶強調河岸區在農田與河道之間所起的緩沖作用。設計的緩沖帶寬度>5m,材料分為土壤、石塊和土石混合體。
設置植物帶。河流兩岸留出緩沖帶,在其上可重新生長植物或重新種植,促使植物群落的形成和減少侵蝕泥沙進入河道,為魚類和鳥類提供活動和繁育的場所,同時起到美化環境、綠化河道、固定河岸的作用。
3 推廣應用與效益