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在項目區北京6條小型河流或河段中,2條為獨立河流,3條為較大河流的河源部分,1條為懷河的下游一小段;項目區河溝道總長103.7km,位于7條小流域內,其中北京6條小流域均屬于北部山區地表水源涵養區。項目區基本情況見表1。
二、項目生態監測及評價
《歐盟水框架指令》第八條制定了地表水、地下水和保護區的監測要求。對于地表水,明確了河流、湖泊、過渡性水域和沿海水域等各種水體生態狀況分級的質量要素和分級標準。指令要求對河流的生物、水文地貌和物理化學等三大質量要素實施監測,其中生物要素包括植物、底棲無脊椎動物和魚類;水文地貌要素包括水文狀況、河流的連續性及形態情況;物理化學要素包括水體氧化狀況、營養狀態等。本項目借鑒歐盟水框架指令的監測體系,確定示范區生物、水文地貌和物理化學三大要素的監測方法,見表2。對7個示范小流域河溝道,分要素布設了監測網點,開展2010—2013年的長期定點監測。本項目實行分要素評價,植被的評價采用植物物種數量、優勢種、入侵種和生物多樣性等綜合指標。底棲動物對水體的清潔程度具有很強的指示性,評價指標采用底棲動物數量、組成和多樣性等。植物和底棲動物多樣性均采用香農多樣性指數(Shannon-Wiener)來表征。借鑒德國的7級分類體系,從北京山區實際情況出發,以反映人類活動干擾的不同程度為主要分級原則,以人類大規?;顒右郧暗纳鷳B狀況為主要參照系,對北京山區建立了5級分類體系,具體分級標準見表3。
三、項目生態修復目標
制定了防洪、水質、生態和休閑娛樂等多個河道生態修復目標。在防洪目標的實現上,與國內多采用防洪壩等工程防護的做法不同,主要采用擴大防洪空間的做法,足夠的防洪空間是保證防洪安全的根本措施。與國內大部分河道治理項目將綠化及水面作為生態目標不同,本項目生態目標主要包括河道水文地貌等級、河道縱橫向的連續性和河道自然的生境條件。
四、河流生態修復做法
河流生態修復的技術要素主要為足夠的防洪空間、河流水文地貌、河流縱向連續性和橫向連通性、生境和生物多樣性等方面。①在生態修復的做法上體現“順應自然”的理念,按照復制自然的方法進行生態修復,這是河流生態修復的根本原則。②河流空間是實現防洪安全及河流生態的基本要素;防護標準不達標時,應擴大河流的行洪空間,盡量不采用防護壩的形式;考慮山區河(溝)道兩側山坡雨水徑流排入河道的問題,河流堤頂高程不應該高于外側地面高程。③河流要宜寬則寬、宜彎則彎,縱向上連續,橫向上連通;河堤應該蜿蜒自然,避免直線化、直墻或人工痕跡很強的岸坡形式;在河流子槽、坡腳等水流湍急的部位采用石塊或堆石防護,不應采用漿砌石的防護方式。④給河流空間,容許水流對河道的沖淤變化。⑤根據河流空間,盡可能恢復河道環境條件的多樣性,如急流、緩流、深潭和淺灘等,提高并恢復動植物生存環境,因為每種生物都有特定需要的環境條件,環境條件的多樣性為生物多樣性創造條件。⑥在河道的生態修復中,修復措施均應使用自然的修復材料,如自然石和植被等,避免使用漿砌石、磚等人工材料;因為在自然的河道中只有自然材料,沒有漿砌石、磚塊等人工材料。在植物措施配置上,重點是水土條件的修復,盡量引導植被的自然恢復,要給植物自然恢復留有時間;河道周邊地帶應保持自然,形成自然的植物過濾帶。
五、項目生態修復主要措施
在對示范區進行調查監測及限制性因素分析的基礎上,開展示范區河道生態修復可行性研究,進行生態修復措施配置,開展生態修復工程建設等。生態修復措施主要包括防洪空間拓展、垃圾清除、違章建筑物拆除、縱向連續性修復、橫向連通性修復、水文地貌修復、生態護坡和綠化等,同時還進行了岸邊道路硬化建設、打造了休憩平臺和布設了汀步等。①防洪空間拓展及生態修復。漿砌石河堤拆除,河灘農耕地退耕還水,河堤后移碼石防護,河流水文地貌重塑及休憩設施等。延慶上水溝塘壩段修復前后對比,見圖1。②縱向連續性修復。昌平花果山修復前后對比,見圖2。③橫向連續性修復。延慶上水溝修復前后對比,見圖3。④水文地貌修復。懷柔北宅水文地貌修復前后對比,見圖4。⑤生態護坡。懷柔北宅修復前后對比。
六、項目生態效益
開拓創新,首推生態毒理學五大原理
在人類幾百萬年的歷史進程中,環境對開創人類文明和進步發揮著巨大作用。大氣、水、土壤,江河、湖泊、濕地、農田、草原,都是人類得以生存的物質基礎;而森林、礦藏等資源又為人類的不斷發展提供物質,最終創造了地球上的人類文明。但是,人類在開發利用環境資源的同時,也對自己的生存環境造成了很大的破壞,產生了一系列的生態環境問題。近年來,隨著經濟和社會的迅猛發展,環境污染問題日益嚴重。
生態毒理學是環境生物學的一個分支。它研究有毒物質進入環境對組成生態系統的生物種群和生物群落所產生的生態毒理效應及其機理。環境污染問題出現后,促使傳統的毒理學從研究毒物對生物個體所產生的效應擴大到研究毒物對生物群體所產生的效應。在此基礎上,法國學者R.特呂豪特于1969年提出了生態毒理學的概念。
周啟星教授對生態毒理學理論的最大貢獻,是總結、歸納并提出了生態毒理學的五大基本原理:(一)環境毒物的劑量-效應關系原理;(二)環境毒物的結構-活性相關原理;(三)毒理作用的多層次效應原理;(四)毒理生態動力學原理;(五)環境毒物的生態適應性原理。以上五大基本原理的提出,對于深化生態毒理學研究以及在環境保護領域的多層次應用,產生了積極而廣泛的影響。
在生態毒理學領域,尤其是近年來周啟星教授等在石墨烯的健康與生態系統風險理論研究方面取得了重大突破,其研究結果被國際著名刊物《Chemical Reviews》刊出,此研究結果堪稱為國際環境界的一項重大進展。
周啟星教授通過對金屬-金屬、金屬-有機、有機-有機等污染物之間復合生態毒理效應及其微觀機理系統而深入的實驗研究,不僅闡明了復合污染生態效應與污染物之間的復雜定量關系,還創造性地提出了聯合效應廣義理論:復合污染生態效應決定于污染物暴露的濃度組合關系而非其本身的理化性質;它不僅與生物種和生態系統類型有關,還與其作用的生物部位有關;復合污染生態效應是矢量而不是標量,它不僅存在“毒性倍增”機制,還會發生“危害延時”和“危害增時”風險。在此理論指導下,他還進一步歸納出“互作態”的新概念并賦予定量化內涵與定義,并通過實驗修
正了教科書中一直沿用的“協同作用”和“拮抗作用”原有定義中不完整甚至錯誤的提法,并得到有關方面認可。
周啟星教授還首次從理論上提出未污染區也有存在超積累植物的可能性,并以沈陽未污染區40科160種農田雜草為篩選對象進行系統的室外盆栽試驗,首次發現并報道了龍葵(Solanum nigrum)、球果蔊菜(Rorippa gobosa Turcz. Thell.)和紫茉莉(Mirabilis jalapa L)為鎘超積累植物,從而證實了這一理論的正確性和方法的先進性,這在重金屬污染土壤植物修復以及生態修復理論上是一個較大的突破;在此基礎上,周啟星教授還成功地進行了污染土壤植物修復的實際應用,并對其超積累機理進行了深入研究,取得了重要進展。
在實踐上,周啟星教授以重金屬污染土壤植物修復為重點目標,兼顧農藥、石油烴和多環芳烴等有機污染土壤的修復,對鎘超積累雜草進行其技術性能的多方挖掘和強化。為了解決生物量處理這一世界性難題,周啟星教授率先開展了超積累花卉的系統篩選,首次發現紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)為鎘超積累植物。以根際圈理論為指導,較為系統地開展污染排異型雜草植物篩選研究,首次發現月見草(Oenothera biennis L.)為鎘和銅污染排異型植物。這些重要工作和重大科學發現,為形成具有我國自主知識產權的基于植物修復的生態修復技術體系和開展環境調控實踐奠定了基礎,而且對于污染生態修復這一新的學科生長點的形成與發展具有巨大的科學價值。尤其是他領銜所著的《污染土壤修復原理與方法》,作為國際上迄今為止系統論述污染土壤修復基本原理并全面介紹相關方法及其進展的學術著作,已對該領域的科研和教學產生了廣泛影響。
親力親為,為生態環保鼓與呼
在從事科學研究的同時,周啟星教授還積極投身到生態環境的保護中去,為生態環境保護鼓與呼。他成功組織了三屆污染生態學國際會議、五屆全國污染生態學學術研討會等學術會議;還成功地組織了“污染土壤修復與生態安全”第212次香山科學會議。此外,他還提出了“東北老工業基地環境污染形成機理與生態修復”和“環渤海地區復合污染、生態退化及其控制原理”的973項目建議,并得到了業界的廣泛認可和有關方面的批準。
關鍵詞生態環境 可持續發展 環境修復
文章編號1008-5807(2011)02-153-01
隨著地球上人口的劇增和工農業生產的迅速發展,特別是工業革命以來,人類對自然資源需求水平不斷提高,生產強度日益加大,有毒、有害廢氣物質不斷的輸入環境,遠遠超過了環境的自凈能力而導致環境污染日益嚴重。為了解決人類面臨的這個重大問題,對于大氣污染和地表水污染之力的研究已十分廣泛,許多技術已相當成熟并被廣泛應用。
對于污染土壤及地下水的之力來說,由于其具有隱蔽性、滯后性、累積性以及難治理和修復周期長等區別與大氣和地表水體污染的特點,其修復問題已成為環境科學研究日益活躍的領域,同時也是世界性難題。雖然人們已在污染土壤及地下水物理修復和化學修復領域進行了有益探索,形成了一些實用技術,但這些修復方法往往會破壞場地結構、造成二次污染,對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤甚至難以應用。為此,近年來,人們在污染環境的物理修復、化學修復甚至生物修復取得一定成功的基礎上,進一步提出了生態修復的理念,并對其概念、內涵、原理、產業化途徑等進行了理論上的探索和實踐上應用的探索,試圖以生態學的原理和方法,在污染環境的修復和治理過程中實現人與自然的和諧發展,從而達到可持續發展。
一、生物修復―生態修復的基礎
生物修復是對污染環境實施修復、之力的最為重要的技術之一,是正在發展中的技術,是生態修復的基礎。
目前被廣泛認同的生物修復定義,是指微生物催化降解有機污染物,從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控或自發進行的過程,這是狹義的定義。
除了微生物修復外,植物修復、動物修復乃至酶學修復等方式的出現,賦予了生物修復更廣泛的內涵,即生物修復是指利用細菌和真菌等微生物、蚯蚓等動物以及水生藻類、陸生植物,甚至酶及分泌物等的代謝活性降解、減輕有機污染物的毒性,改變重金屬的活性或在環境中結合態,通過改變污染物的化學或物理特性二影響其在環境中的遷移、轉化和降解速率。
目前使用最廣、最有效的生物修復技術仍是微生物修復。
二、物理與化學修復―生態修復的構成要素
從修復原理來看,物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、土、氣、熱等環境要素,根據污染物的理性性質,通過機械分離、蒸發、點解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化―還原、吸附―解吸、沉淀―溶解等物理怪和化學反應,使環境中污染物被清除或轉化為無害物質。通常,為了節省環境治理的成本,物理修復或化學修復往作為生物修復的前處理階段,近年來根式作為生態修復的構成要素。無論是環境要素或生態因子,還是工程措施,對于修復生物的生命活動來說,是非常重要的影響要素。若將它們有機的結合起來,使環境條件和生態因子在有利于生物生活的同時,也有利于污染物的去除或轉化,將極大地提高生物修復或植物修復的效率,這一點對于生態修復來說是至關重要的。
物理與化學修復措施與生物修復的結合,是生態修復必不可少的構成要素,其利用的是否直接關系到生態修復的有效性和成敗。在實際的修復過程中,把物理修復、化學修復措施更好地與生物修復結合起來,才能形成有效的生態修復技術。
三、植物修復―生態修復的基本形式
植物修復這一概念大約是1980年代前期提出來的,其最初的思想是利用超累積植物的的超量富集作用來去除污染環境中多余的重金屬。
目前,植物修復這一技術已經涵蓋了污染環境治理的各個方面,如城市樹木、草坪乃至花卉植物對大氣或室內空氣的凈化;池塘中水生植物通過對氮、磷等營養物質的利用而對富營養化水體的凈化;污染土壤及水體中無機污染物的去除及有機污染物的講解等。
在污染環境治理中,從形式上來看,似乎主要是植物在起作用,但實際上植物修復過程中,往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素(這些因素可以部分人為調控)等在共同起作用。因而,總的來說,植物修復幾乎包括了生態修復的所有機制,是生態修復的基本形式。
利用植物對重金屬如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur,多環芳徑,石油,化學農藥,有機氯溶劑如TCE,廢棄炸藥如TNT等的修復研究均有報道。
四、污染環境修復標準―生態修復評判基礎
污染環境修復標準是指唄技術和法規所確定、確立的環境清潔水平,通過生態修復或利用各種清潔技術手段,使環境中污染物的濃度降低到對人體健康和生態系統不構成威脅的、技術和法規可接受的水平。
近年來,污染環境的修復一直是熱點領域。然而,污染環境修復標準的制定遠遠落后于修復方法的研究,這就很難說清楚環境修復到什么程度才可以認為是清潔的。
在世界范圍內,污染土壤修復標準是一個較新的領域,一些發達國家也是剛剛制定玩土壤修復標準。從總體上來看,各國土壤環境質量標準的建立工作,均大大滯后于其大氣、水環境質量標準的建立工作;各國污染土壤修復標準的建立工作,又大大滯后于去土壤環境質量標準的監理工作。
我國在土壤修復效果的評價中,一直以土壤環境質量標準為依據,但是依據背景值建立的土壤質量標準并沒有給出土壤的去染污允許值,這樣對于有一定吸納污染物能力的土壤資源是一種浪費。
目前,理論和技術上可行的修復技術主要有植物修復、微生物修復、酶學修復、動物修復、化學修復、物理修復和各種聯合修復等幾大類。有些修復技術已經進入現場應用階段并取得了較好的治理效果。然而,無論是化學修復、物理修復還是植物修復、微生物修復,都存在著這樣或那樣的去點,都不能對環境污染進行根治。只有對污染環境實施生態修復,才能徹底阻斷污染物進入食物鏈,才能最大限度地防止對人體健康的損害,從而最為有效地阻止環境的可持續發展。
生態修復是在生態學原理的指導下,以生物修復為基礎,結合各種物理修復、化學修復以及工程技術措施,通過優化組合,使之達到最佳效果和最低耗費的一種綜合的修復污染環境的方法。
五、生態修復―實施與研究展望
在眼前的格局下,可持續發展不失為當代人的一種既明智又沉重的選擇。之所以如此,是因為人們已開始正視目前所處的困境。顯而易見,倒退回去,甘于守貧,不僅于環境問題的解決絲毫無補,反而加劇生態失衡;安于現狀,得過且過,只能在麻木中葬送自己。唯有通過經濟的進一步發展,寓環境治理于發展之中,才是修復生態環境,實現人類社會持續發展長治久安的最終出路。
參考文獻:
關鍵詞:生態環境可持續發展環境修復
隨著地球上人口的劇增和工農業生產的迅速發展,特別是工業革命以來,人類對自然資源需求水平不斷提高,生產強度日益加大,有毒、有害廢氣物質不斷的輸入環境,遠遠超過了環境的自凈能力而導致環境污染日益嚴重。為了解決人類面臨的這個重大問題,對于大氣污染和地表水污染之力的研究已十分廣泛,許多技術已相當成熟并被廣泛應用。
對于污染土壤及地下水的之力來說,由于其具有隱蔽性、滯后性、累積性以及難治理和修復周期長等區別與大氣和地表水體污染的特點,其修復問題已成為環境科學研究日益活躍的領域,同時也是世界性難題。雖然人們已在污染土壤及地下水物理修復和化學修復領域進行了有益探索,形成了一些實用技術,但這些修復方法往往會破壞場地結構、造成二次污染,對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤甚至難以應用。為此,近年來,人們在污染環境的物理修復、化學修復甚至生物修復取得一定成功的基礎上,進一步提出了生態修復的理念,并對其概念、內涵、原理、產業化途徑等進行了理論上的探索和實踐上應用的探索,試圖以生態學的原理和方法,在污染環境的修復和治理過程中實現人與自然的和諧發展,從而達到可持續發展。
一、生物修復—生態修復的基礎
生物修復是對污染環境實施修復、之力的最為重要的技術之一,是正在發展中的技術,是生態修復的基礎。
目前被廣泛認同的生物修復定義,是指微生物催化降解有機污染物,從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控或自發進行的過程,這是狹義的定義。
除了微生物修復外,植物修復、動物修復乃至酶學修復等方式的出現,賦予了生物修復更廣泛的內涵,即生物修復是指利用細菌和真菌等微生物、蚯蚓等動物以及水生藻類、陸生植物,甚至酶及分泌物等的代謝活性降解、減輕有機污染物的毒性,改變重金屬的活性或在環境中結合態,通過改變污染物的化學或物理特性二影響其在環境中的遷移、轉化和降解速率。
目前使用最廣、最有效的生物修復技術仍是微生物修復。
二、物理與化學修復—生態修復的構成要素
從修復原理來看,物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、土、氣、熱等環境要素,根據污染物的理性性質,通過機械分離、蒸發、點解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化—還原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化學反應,使環境中污染物被清除或轉化為無害物質。通常,為了節省環境治理的成本,物理修復或化學修復往作為生物修復的前處理階段,近年來根式作為生態修復的構成要素。無論是環境要素或生態因子,還是工程措施,對于修復生物的生命活動來說,是非常重要的影響要素。若將它們有機的結合起來,使環境條件和生態因子在有利于生物生活的同時,也有利于污染物的去除或轉化,將極大地提高生物修復或植物修復的效率,這一點對于生態修復來說是至關重要的。
物理與化學修復措施與生物修復的結合,是生態修復必不可少的構成要素,其利用的是否直接關系到生態修復的有效性和成敗。在實際的修復過程中,把物理修復、化學修復措施更好地與生物修復結合起來,才能形成有效的生態修復技術。
三、植物修復—生態修復的基本形式
植物修復這一概念大約是1980年代前期提出來的,其最初的思想是利用超累積植物的的超量富集作用來去除污染環境中多余的重金屬。
目前,植物修復這一技術已經涵蓋了污染環境治理的各個方面,如城市樹木、草坪乃至花卉植物對大氣或室內空氣的凈化;池塘中水生植物通過對氮、磷等營養物質的利用而對富營養化水體的凈化;污染土壤及水體中無機污染物的去除及有機污染物的講解等。
在污染環境治理中,從形式上來看,似乎主要是植物在起作用,但實際上植物修復過程中,往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素(這些因素可以部分人為調控)等在共同起作用。因而,總的來說,植物修復幾乎包括了生態修復的所有機制,是生態修復的基本形式。
利用植物對重金屬如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur,多環芳徑,石油,化學農藥,有機氯溶劑如TCE,廢棄炸藥如TNT等的修復研究均有報道。
關鍵詞 生態修復技術;現代園林藝術;應用
中圖分類號 X171.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)14-0170-01
我國一直在研究有效解決環境資源以及水土流失問題的方法,生態修復技術實質上是一種結合實踐總結得出的有效方法。將生態修復技術應用在現代園林藝術中,可以找到其中存在的問題以并探索其原理規律,從而實現最佳的生態修復狀態。
1 生態修復技術概念
當前,我國管理園林的相關人員進行了自然的規劃以及設計,整個過程始終遵循基本的生態修復理念[1]。在構思以及規劃之后,就應用合理以及科學的生態修復技術進行設計,設計的主要內容包含以下方面:①在修復自然生態環境的同時,需要保障生態自然體系的和諧性以及穩定性;②在修復自然生態環境的過程中,需要保障生態自然體系擁有多樣化的自然物種,這樣可以維持均衡的生態體系;③需要更加合理化地規劃自然環境結構,合理地調配好存在于生態自然環境中的各種生物,可以很好地維持自然生態之前的風貌,防止發生環境衰退等問題。為了讓生態保持均衡狀態,恢復和諧的自然生態環境,就應該遵循相關的科學管理原則,樹立可持續發展的理念,更好地改善遭受破壞的生態環境,并且在恢復生態環境的基礎之上可以有效地發展以及提升自然環境。
2 生態修復技術在現代園林藝術中的應用
2.1 應用時遵循的原則
一方面,更加全面地看待生態環境問題,在規劃環境的過程中,不僅要對規劃的方法以及原理是否符合實際狀況進行考慮,還需要更加密切關注以及重視當前的設計項目,項目設計的理念需要和國家政府的理念保持一致,可以同步發展環境[2]。
另一方面,可以增加綠化的面積,將修復生態的水平提高。目前,全球氣溫正處于持續上升的狀態,這樣會促使整個水平面上升。但是植物借助光合作用能夠將空氣中的二氧化碳轉換為氧氣,因此增加綠化面積具有十分重要的作用,綠化面積的大小和生態修復的水平有緊密聯系。然而,由于我國近年來利用土地的面積越來越多,所以亟需找到有效方法擴增植被綠化的面積。與此同時,在規劃植物的過程中,管理人員可以借助空間優勢來完成這一目標,合理分布空間以及分配植物,增加綠化面積。
此外,針對不同環境狀況可以應用合理的措施,在修復生態環境時,設計者應該針對規劃的不同類型采取不同修復措施,例如:居民區、工業園區以及街道綠化等,在規劃設計街道的時候,不但需要考慮生態修復的效果,還需要考慮到城市的整體視覺效果,以此制訂更加合理的設計方案。在規劃設計工業園區時,需要針對環境污染等實際問題制定有效的解決措施。在規劃設計居民區時,就需要構建和諧氛圍以及減少環境污染。
2.2 具體的應用方法
在開展實施修復現代園林藝術之前,首先應該熟練掌握生態修復技術應用的特點,之后實施會更加符合實際要求以及更加合理,在現代園林藝術中有效應用生態修復技術的具體方法有以下幾個:①排水方面。當前很多綠化部分主要是借助排水設備以及地表排水發揮其主要的排水功能。在規劃排水設施的過程中,一般會種植大量植物,以緩解水流對地面的影響。在鋪設排水設施的時候,需要在適當的位置應用擋水工具或者種植鋪地植物,可以將水流速度減低以及更加有效地解決出現的不良問題。②水景護坡方面。實際操作過程中的方法就是在水景護坡中增加能夠靠邊岸的水面,借助護坡以及駁岸更好地保護坡面,護坡上一般選用各種性能的植物進行栽培,可以避免出現水流滲入等不良狀況。③設置道路方面。一般選用多種防護效果較好的植物混栽,這樣可以避免出現水土流失的情況[3],以更好地保護路面。
3 結語
綜上所述,在我國當前人口數量以及環境問題發生狀況增多的現狀下,解決人口增多與環境惡化的矛盾最有效的方法就是生態修復技術,運用該技術可以很好地對我國環境進行有效改善,促進我國生態環境以及資源的合理開發以及配置[4-7]。
4 參考文獻
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關鍵詞:生態水利工程設計原則
1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。
2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。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1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。
3.2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。
3.3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。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時,需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度,防止生物入侵。
3.4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。有研究指出,濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。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。
3.5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。
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關鍵詞生態環境可持續發展環境修復
隨著地球上人口的劇增和工農業生產的迅速發展,特別是工業革命以來,人類對自然資源需求水平不斷提高,生產強度日益加大,有毒、有害廢氣物質不斷的輸入環境,遠遠超過了環境的自凈能力而導致環境污染日益嚴重。為了解決人類面臨的這個重大問題,對于大氣污染和地表水污染之力的研究已十分廣泛,許多技術已相當成熟并被廣泛應用。
對于污染土壤及地下水的之力來說,由于其具有隱蔽性、滯后性、累積性以及難治理和修復周期長等區別與大氣和地表水體污染的特點,其修復問題已成為環境科學研究日益活躍的領域,同時也是世界性難題。雖然人們已在污染土壤及地下水物理修復和化學修復領域進行了有益探索,形成了一些實用技術,但這些修復方法往往會破壞場地結構、造成二次污染,對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤甚至難以應用。為此,近年來,人們在污染環境的物理修復、化學修復甚至生物修復取得一定成功的基礎上,進一步提出了生態修復的理念,并對其概念、內涵、原理、產業化途徑等進行了理論上的探索和實踐上應用的探索,試圖以生態學的原理和方法,在污染環境的修復和治理過程中實現人與自然的和諧發展,從而達到可持續發展。
一、生物修復—生態修復的基礎
生物修復是對污染環境實施修復、之力的最為重要的技術之一,是正在發展中的技術,是生態修復的基礎。
目前被廣泛認同的生物修復定義,是指微生物催化降解有機污染物,從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控或自發進行的過程,這是狹義的定義。
除了微生物修復外,植物修復、動物修復乃至酶學修復等方式的出現,賦予了生物修復更廣泛的內涵,即生物修復是指利用細菌和真菌等微生物、蚯蚓等動物以及水生藻類、陸生植物,甚至酶及分泌物等的代謝活性降解、減輕有機污染物的毒性,改變重金屬的活性或在環境中結合態,通過改變污染物的化學或物理特性二影響其在環境中的遷移、轉化和降解速率。
目前使用最廣、最有效的生物修復技術仍是微生物修復。
二、物理與化學修復—生態修復的構成要素
從修復原理來看,物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、土、氣、熱等環境要素,根據污染物的理性性質,通過機械分離、蒸發、點解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化—還原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化學反應,使環境中污染物被清除或轉化為無害物質。通常,為了節省環境治理的成本,物理修復或化學修復往作為生物修復的前處理階段,近年來根式作為生態修復的構成要素。無論是環境要素或生態因子,還是工程措施,對于修復生物的生命活動來說,是非常重要的影響要素。若將它們有機的結合起來,使環境條件和生態因子在有利于生物生活的同時,也有利于污染物的去除或轉化,將極大地提高生物修復或植物修復的效率,這一點對于生態修復來說是至關重要的。
物理與化學修復措施與生物修復的結合,是生態修復必不可少的構成要素,其利用的是否直接關系到生態修復的有效性和成敗。在實際的修復過程中,把物理修復、化學修復措施更好地與生物修復結合起來,才能形成有效的生態修復技術。
三、植物修復—生態修復的基本形式
植物修復這一概念大約是1980年代前期提出來的,其最初的思想是利用超累積植物的的超量富集作用來去除污染環境中多余的重金屬。
目前,植物修復這一技術已經涵蓋了污染環境治理的各個方面,如城市樹木、草坪乃至花卉植物對大氣或室內空氣的凈化;池塘中水生植物通過對氮、磷等營養物質的利用而對富營養化水體的凈化;污染土壤及水體中無機污染物的去除及有機污染物的講解等。
在污染環境治理中,從形式上來看,似乎主要是植物在起作用,但實際上植物修復過程中,往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素(這些因素可以部分人為調控)等在共同起作用。因而,總的來說,植物修復幾乎包括了生態修復的所有機制,是生態修復的基本形式。
利用植物對重金屬如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur,多環芳徑,石油,化學農藥,有機氯溶劑如TCE,廢棄炸藥如TNT等的修復研究均有報道。
四、污染環境修復標準—生態修復評判基礎
污染環境修復標準是指唄技術和法規所確定、確立的環境清潔水平,通過生態修復或利用各種清潔技術手段,使環境中污染物的濃度降低到對人體健康和生態系統不構成威脅的、技術和法規可接受的水平。
關鍵詞:景觀規劃設計;住宅小區;景觀衰??;景觀修復
中圖分類號:TU984文獻標識碼: A
Residential quarters of the interaction of urban transport
WANG Yi-fei1, CHEN Xian2, SONG Jie3 ,WANG Jie4
(1. Yunnan Industrial and Commercial of college;2.College of Landscape and Horticulture, Yunnan Agricultural University; 3. Flower Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences , Yunnan Kunming 650201,
china; 3.Xi’an International University, Shanxi Xi’an710070, china)
Abstract: This article introduces the present situation of residential area landscape decline, characteristics and reasons, on the basis of the theory of human settlement environment capacity, to Yikang road community of Yongchang residential in Kunming city as an example for analysis, from the corresponding repair plan: Firstly, the repair of ecological carrying capacity; Then, repair capacity; Thirdly, repair the residents' psychological bearing capacity, For our country the exploration of new community development model, the renewal and transformation of residential research provides the beneficial reference.
Key words: Landscape planning and design; residential quarters; Landscape decline; Landscape restoration
隨著現代主義功能城市的衰敗,住宅小區的衰敗引發了很多城市及社會問題,一個代表就是1972被爆炸拆除的普魯伊-埃戈住宅小區。歐美國家在20世紀5-60年代就開始經歷了城市的各種病態現象,通過長期的實踐與探索在社區規劃、城市社會學、人文科學及公共管理等學科領域中成果豐碩,其中以社區建設理論、社區適宜居住性理論、倡導性更新和改造論等理論為代表[1-3],從宏觀和微觀的角度在一定程度上成功的扭轉了社區的衰敗,提升了社區的活力。
國內主流社區發展模式仍舊是帶有自閉性和大尺度弊端的住宅小區,近年來衰敗以初見端倪,但隨著房地產業的快速發展卻得到了空前普及[2],因此我國住宅小區發生大規模衰敗只是一個時間問題。目前發生衰敗的住宅小區主要集中在建設時間處于20世紀80年代初期至90年代中期的住宅小區也被稱之為城市舊居住區[4-5]。國內的關注點大多仍停留在新小區的開發和建設中,期間催生了一些理論如城市更新改造論及城市空間發展論[6],但這些理論都是以城市規劃學科為背景具有較大的宏觀性,以簡單的拆遷改為主要方式忽視了小區與城市的有機系統性、地方文化特色和居民的心理感受,并不能有效的從微觀層面來應對未來住宅小區大規模的衰敗問題。本文以住宅小區景觀衰敗為研究對象,以人類聚居環境承載力理論為依據從微觀層面進行修復和活力的提升為住宅小區衰敗的扭轉創造基礎。
一、人類聚居環境承載力理論
1 人類聚居環境承載力的概念
人類聚居環境承載力理論的提出是以人類聚居環境學、景觀學及景觀承載力理論為理論基礎,面對新的問題和形勢提出的新的解決方法,并將這個新的解決方法進行系統歸納與總結形成的新理論。人類聚居環境承載力(Human Inhabitation and Settlement Environment capcity)的概念:泛指人類所聚居或居住的生存環境,包括自然環境與人工環境,對于人類的生產與活動的供給和持續的能力[6]。
2 人類聚居環境承載力理論的內涵
從人類聚居環境的研究對象來看,人類聚居環境學作為一門新的學科概念由人類聚居 (Human Inhabitaion and Settlement) 和生態環境科學 (Ecological and Environmental Sciences) 這兩大概念范疇的基礎上發展而來,所以其研究對象概括的說可以分為客體―生態環境;主體―人類的生產與活動[6]。因此人類聚居環境承載力理論具有研究尺度上的三元即宏觀、中觀及微觀層的人類聚居環境承載力;特征上的三元即時空性、動態性和自律性;
此外人類聚居環境承載力更加著重的探討和研究了環境的變化對于環境中的人的心理影響,因此人類聚居環境承載力理論內容上的三元包括生態環境承載力、功能承載力及居民心理環境承載力(見圖1)。
(1)生態環境承載力指人類所聚居或居住的生存環境對于人類生產與生活的供給與持續能力。包括環境對于激增的人口、為生產與生活所提供的資源及產生的垃圾等的供給與承受能力。
(2)功能承載力是環境滿足居民的各項生產與生活的功能的能力。
(3)居民心理環境承載力是指居民對于所居住環境變化的心理承受能力,這個承載力是一個心理量。具體細分包含三個層次:第一,初級的層次即生理容量;第二,心理容量;第三,最高級的層次即精神層次的容量[7]。這個三個層次構成了一個金字塔體系(見圖2),可知景觀設計的方法與人對景觀的感受方向恰恰相反,是以精神層次為設計出發點,進而滿足心理容量第二個層次,最后滿足生理容量這個初級層次,這樣居民的心理承載力就可以得到顯著的、持續的提高,并形成正向循環系統。
對衰敗小區運用人類聚居環境承載力理論首先從宏觀的角度系統認識衰敗小區與城市的系統關系,分析衰敗的原因,明確景觀修復的理念。其次從微觀的角度全面地分析和提出景觀衰敗的各項承載力的修復方案,保證小區景觀修復后的適宜人居性。
二、昆明市永昌小區景觀衰敗的現狀調查
永昌小區位于昆明城市的次中心區域,始建于上世紀80年代中期是昆明標準的舊居住區,由多個社區組成本文以永昌小區益康路社區為例。小區居住人員現多為外來流動人口,因政府對小區的投入較少,少有維護導致區內整體形象“臟”、“亂”、“差” 直接影響了城市的健康發展和居住環境質量,亟待改進。
1 生態環境調查
區內植物缺乏正常的養護管理而生長較差,使得區內生態環境承載力下降,加之城市日益增加的尾氣及噪音,使得區內原本下降的生態環境承載力蒙受更大的壓力,進而使得整個小區環境毫無生態可言(見圖3)。
(1)綠化植物數量少、種類單一、配置不合理、生態綜合效益較差。小區內部綠化植物有13種,喬灌木共計57棵,小區綠化率為15%。
(2)綠化植物生長情況較差。在缺失了正常的綠化養護管理下,喬木生長緩慢且直立枝、旁枝較多,雜草叢生,病蟲害較多。
2 功能設施調查
區內公共設施在建造前,就已經依據區內居民的人數、需求及服務對象的群體特征做了了規劃與設計,能夠滿足當時區內居民的使用。但隨著時代的進步居民物質與精神文化需求的不斷發展,小區內部的公共服務設施卻沒有及時更新,功能單一且簡陋導致公共服務設施承載力不足(見圖4)。
(1)公共服務設施功能單一且數量較少。區內設施功能單一不能滿足居民日漸豐富的生活需求,導致小區活力喪失、周邊交通擁堵、自行車及機動車位配置數量明顯不足、占消防通道及亂停現象嚴重、消防設施及娛樂健身設施很少。
(2)公共服務設施功能喪失。區內設施年久失修,多數已荒廢或被居民改為它用。
3 景觀形象調查
(1)景觀形象臟亂差。區內建筑破敗、道路破損嚴重、車輛亂停、植物病蟲害嚴重、雜草叢生、違規臨時搭建建筑較多、電線私自搭設現象嚴重導致區內景觀形象“臟”、“亂”、“差”。
(2)無景觀特色。小區建設年代較早,園林設計多為簡單綠化、建筑樣式及外立面也過于簡單和呆板,使得區內景觀設計毫無特色可言。
三、景觀衰敗修復思路與設計
1 景觀修復設計思路
上述分析表明,永昌小區的衰敗本質原因是作為子系統的住宅小區在自身弊端的作用下與作為母系統的城市非正向互動所引起的[2],其表現形式是由于區內各項承載力的下降和喪失所造成的,因此修復形式要以增加、改善和更新的方式進行。修復思路是從宏觀的角度進行調查、評價和規劃,打開圍墻對內部交通與公共服務設施系統進行統籌更新規劃,從微觀的角度對區內生態環境承載力、功能承載力和居民心理環境承載力方面進行全面的增加和改善以保證小區景觀承載力修復后的適宜人居性。
2 修復設計方案
(1)區內生態環境承載力的修復;①清除原有帶病蟲害、生長不良、無觀賞和功效價值的綠化植物;②增加具有觀賞特性并能凈化空氣的植物15種,提高區內的綠化率至40%,主要綠化植物見表1。
表1主要綠化植物
序號 中名 學名 科屬 類型 規格
胸徑
(cm) 高度
(m) 冠幅
(m)
1 銀杏 Ginkgo biloba L. 銀杏科
銀杏屬 落葉
喬木 8~12 3~5 2~3
2 水杉 Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng 杉科
水杉屬 落葉
喬木 8~12 5~8 2~3
3 玉蘭 Magnolia denudafa Desr.ex Lamk 木蘭科
木蘭屬 落葉
喬木 5~8 2~3 1.5~2
4 香樟 Cinnamomum camphora (L.)Presl. 樟科
樟屬 常綠
喬木 12~15 3~6 3~5
5 云南樟 Cinnamomum glanduliferum (Wall.)Nees 樟科
樟屬 常綠
喬木 12~15 3~6 3~5
6 紫薇 Lagerstroemia indica L. 千屈菜科
紫薇屬 落葉
喬木 4~6 1~2 1~2
7 冬櫻花 Cerasus cerasoides var. majestica (Koehne) Ingram 薔薇科
櫻屬 落葉
喬木 8~10 2~3 2~3
8 云南
櫻花 Cerasus cerasoides D. Don var. rubea C. Ingram 薔薇科
櫻屬 落葉
喬木 6~8 2~3 2~3
9 垂絲
海棠 Malus halliana Koehne 薔薇科
蘋果屬 落葉
喬木 6~8 3~5 2~3
10 垂柳 Salix babylonica L. 楊柳科
柳屬 落葉
喬木 12~15 3~5 4~5
11 小葉榕 Ficus microcarpa L. f. 桑科
榕屬 常綠
喬木 15~20 4~6 3~5
12 四季
桂花 Osmanthus fragrans Lour. var. semperflorens 木樨科
木樨屬 常綠
喬木 12~15 4~5 3~5
13 藍花楹 Jacaranda acutifolia Humb. et Bonpl. 紫葳科
藍花楹屬 落葉
喬木 8~12 3~4 2~3
14 蒲葵 Livistona chinensis (Jacq.) R. Br. 棕櫚科
蒲葵屬 常綠
喬木 12~15 3~6 1.5~2
15 南天竹 Nandina domestica Thunb. 小檗科
南天竹屬 常綠
灌木 0.3~0.6 0.1~0.2
16 萼距花 Cuphea platycentra Lem. 千屈菜科
萼距花屬 常綠
灌木 0.2~0.3 0.1~0.2
17 葉子花 Bougainvillea spectabilis Willd. 紫茉莉科
葉子花屬 常綠
灌木 0.6~1.2 0.6~1
18 海桐 Pittosporum tobira (Thunb.) Aiton 海桐花科
海桐花屬 常綠
灌木 1~1.2 0.6~1
19 黃花槐 Sophora xanthantha C. Y. Ma 蝶形花科
槐屬 常綠
灌木 8~10 2~3 1.5~2
20 紅花
木 Loropetalum chinense (R.Br.) Oliv. var. rubrum Yieh 金縷梅科
木屬 常綠
灌木 0.3~0.6 0.3~0.6
21 桃葉
珊瑚 Aucuba chlorascens F. T. Wang 山茱萸科
桃葉珊瑚屬 常綠
灌木 0.2~0.3 0.2~0.3
22 八角
金盤 Fatsia japonica (Thunb.) Decne et Planch. 五加科
八角金盤屬 常綠
灌木 0.3~0.6 0.3~0.6
23 毛杜鵑 Rhododendron microphyton Franch. 杜鵑花科
杜鵑花屬 常綠
灌木 0.4~0.6 0.3~0.6
24 假連翹 Duranta repens L. 馬鞭草科
假連翹屬 常綠
灌木 0.3~0.6 0.3~0.6
25 腎蕨 Nephrolepis auriculata (L.) Trimen 腎蕨科
腎蕨屬 草本 0.2~0.3 0.2~0.3
26 睡蓮 Nymphaea tetragona Georgi 睡蓮科
睡蓮屬 草本
27 美人蕉 Canna indica L. 美人蕉科
美人蕉屬 多年生草本 0.6~1.2 0.3~0.6
28 麥冬 Ophiopogon japonicus (L.f.) Ker-Gawl. 百合科
沿街草屬 多年生草本 0.2~0.3 0.2~0.3
29 菖蒲 Acorus gramineus (L.) Soland 天南星科
菖蒲屬 多年生草本
30 蜘蛛蘭 Hymenocallis Littoralis (Jacq.) Salisb. 石蒜科
水鬼蕉屬 多年生草本 0.6~1 0.3~0.6
31 鳶尾 Iris tectorum Maxim. 鳶尾科
鳶尾屬 多年生草本 0.3~0.5 0.3~0.6
32 金竹 Phyllostachys sulphurea (Carr.) A. et C. Riv 竹亞科
剛竹屬 竹類 2~3 1~1.2
33 紫藤 Wisteria sinensis (Sims) Sweet 蝶形花科
紫藤屬 落葉藤本
34 炮仗花 Pyrostegia venusta (Ker) Miers 紫葳科
炮仗藤屬 藤本
(2)社區功能承載力的修復
從宏觀的角度以作為子系統的住宅小區需要向作為母系統的城市進行資源的返還作為指導理念對社區功能的承載力進行修復。①打開小區圍墻,將小區的出入口增加為6個,新建小區6米寬干路4條、4米寬支路2條,將小區內的交通承載力返還給城市,以緩解周邊永昌路、華昌路和永學巷的交通壓力,增加區內商業機會,提升社區活力;②將9號、12號、16號和20號樓拆除,改建為公共服務設施如停車場、社區籃球場、綠地,以提高子系統(小區)的功能承載力(見圖5)。
從微觀的角度以綠色公共設施引導居民積極健康的生活方式為指導理念對社區功能的承載力進行修復。①更新并增加原有功能設施的量如殘破的道路系統、健身設施、車庫、園林小品、園桌、座椅、廊架、垃圾桶等;②健康慢跑道、自行車道、步行林蔭道各2.1公里、社區籃球場1個、機動車停車位40個、健身設施場地370平米、殘疾人專用設施等;③新建商業辦公綜合體,將居住、商業、辦公多功能高度混合,提升居民的生活、工作的便利性和社區的活力。上述可直接提高區內的公共設施的量和服務功能,也可以間接的提高區內居民的健康水平和生活質量 (見圖6)。
(3)社區居民心理承載力的修復
在精神層次:①充分發揮街道辦事處精神文明建設的優勢和特點,以開展和參與社區活動的形式來強化社區文化特色,提高居民的身份感和歸屬感;②在規劃上留出開敞空間,并通過對建筑出入口的有意安排增加居民相遇、交流、活動的次數以增進了解[13-14]。
在心理層次:①道路系統易曲不易直;②對過境交通進行限速為20公里/小時,并禁止鳴笛以減少過境交通的干擾,保證靜穩性[15-16];③建筑外立面的改造上選擇粗糙、而有厚重感和質感的仿石漆,并輔以常春藤來增加其材質感給人一種平穩、厚重和悠閑的感覺。
在生理層次:①植物的搭配形式、種植形式,如喬灌草的復層搭配、立體綠化等以增加區內的空間流暢感、豐富區內的空間層次;②通過對植物造型、花色、花期、香氣的合理配植強化區內的季象變化和景觀特色,以提高小區的可觀賞性。
四、結語
目前國內住宅小區景觀衰敗是由其自身弊端所引起的子―母系統的非正向互動的結果,表現為小區內部各項承載力的下降和喪失。本文運用人類聚居環境承載力理論對小區內的各項承載力的修復做了一些探索式的研究,但這還遠遠不能很好的應對將來國內住宅小區的大規模衰敗,因此應該從理念上徹底摒棄住宅小區這種落后的社區發展模式,花大力氣盡快探索出一種能與城市進行正向互動的新型社區發展模式,為創建有中國特色的、宜人的新型人類聚居環境而努力。
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關鍵詞:土壤環境學;土地資源管理;教學內容改革
作者簡介:趙中秋(1975-),女,河南周口人,中國地質大學(北京)土地科學技術學院,副教授;曹銀貴(1982-),男,湖南常德人,中國地質大學(北京)土地科學技術學院,講師。(北京 100083)
基金項目:本文系教育部高等學校土地資源管理專業國家級特色專業建設項目(項目編號:TS11214)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)26-0079-03
中國地質大學(北京)土地資源管理專業經過多年的摸索和改革創新,培養目標定位為以土地資源的合理利用與管理為目標,以“3S”技術與工程技術為手段,以土地資源的開發利用、整理復墾、保護管理為研究核心,理論與實踐教學相結合,培養具備管理學、經濟學及資源學的基本理論,掌握土地管理方面的基本知識,具有計算機、測繪等基本技能,能在國土、城建、房地產以及相關領域從事土地管理、土地估價、土地規劃、房地產經營開發等工作的中高級專門人才。[1]該專業分別于2008 年、2009年被評為北京市和國家級特色專業建設點。專業依托學校地學、工程技術和信息技術的學科優勢,強化了具有明顯工程特色的“土地整理復墾與生態修復”、“土地資源評價與利用規劃”、“土地集約利用技術與工程”的學生能力的培養。[2] 2009 年,學校為落實《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》和《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》文件精神,啟動新一輪本科培養方案的修訂工作。土地資源管理專業以此為契機,從優化課程設置、加強教材建設、突出實踐教學等方面進一步完善課程體系,建立了“通識基礎課 + 學科基礎課 + 專業基礎課 + 專業主干課 + 實踐必修課 +公共選修課”循序漸進式課程和實踐教學體系。專業基礎課增加了土壤環境學、土地生態學、土壤地理學等環境科學、生態學背景的課程。
土壤環境學是一門環境科學與土壤科學之間的邊緣交叉學科,是在20世紀60年代隨著環境科學的興起逐漸發展起來的,著重于研究土壤污染的發生與防治,包括污染物的形成、遷移轉化規律、污染治理和土壤修復方法等等,以及土壤環境質量現狀評價等方面,是環境科學和環境工程專業的一門重要的專業基礎課程。[3,4]中國地質大學(北京)(以下簡稱“我?!保╅_設該課程的授課對象是土地資源管理專業大學二年級學生,筆者在教學實踐中發現,現有的土壤環境學教材知識結構對土地資源管理專業并不太適用,為使“土壤環境學”符合土地資源管理專業的需要,更好地滿足土地資源管理人才培養的知識結構需求,必須對現有“土壤環境學”課程教學內容體系進行調整和優化。
一、“土壤環境學”教學特點
1.內容多
現有“土壤環境學”內容體系主要由三大部分組成:土壤基礎知識、土壤污染、土壤污染防治與修復。第一部分包括土壤的形成、組成、結構、性質(物理、化學性質),是學習后面內容的理論基礎知識,對沒有土壤學背景的學生來說,這部分課時量需要較大;第二部分土壤污染包括土壤環境背景值、土壤環境容量、土壤污染的主要污染來源與分類、特點、土壤污染動力學過程(遷移轉化規律)、土壤污染監測與評價等內容;第三部分土壤污染的防治與修復包括土壤污染修復概述、土壤重金屬污染修復技術、有機污染修復技術、放射性污染修復技術及其案例分析等內容。從以上內容可以看出,教學內容非常多,而該課程安排學時量為32學時。
2.知識面窄
從上一節“土壤環境學”主要教學內容可以看出,整個內容體系除了前面的基礎理論知識部分外,其他內容主要涉及土壤污染的發生、遷移轉化、防治與修復等,也就是說土壤污染與修復是該課程的主題內容。從土壤環境學的環境科學發展背景來看這一知識結構體系是不難理解的,土壤環境學是隨著環境科學興起而發展起來的,并作為環境科學的一門分支學科,成為環境科學專業的專業基礎課程。[3,4]因此,目前大多數的土壤環境學教材主要是面向環境科學專業并以上述內容為主體知識結構。除了土壤學基礎理論知識外,教學更側重于講授土壤污染的發生和防治,包括污染物的形成、遷移轉化規律、污染治理和土壤修復方法等。[4]
從土地資源管理專業人才培養角度來看,當前的“土壤環境學”教學內容顯然知識面太窄。此外,隨著環境科學向著重視生態環境研究方向發展的趨勢,土壤環境學研究的內容也在不斷豐富與擴展,土壤生態環境與生態保護研究也同樣受到重視,并獲得重要進展,例如土壤環境退化研究,包括土壤沙化、水土流失、鹽漬化、酸化以及土地的非農業侵占等。土壤環境學應成為融合土壤環境學基礎理論,土壤污染與防治,土壤生態環境保護,環境質量評價、規劃和管理為一體的較為完善的學科體系。[5]曲向榮[5]對土壤環境學內容體系試圖做了些調整嘗試,將土壤污染與修復的內容進行了適當壓縮,增加了一章關于土壤生態保護與土壤退化防治(包括沙化、水土流失、鹽漬化、酸化等)的內容。
3.實踐性強
“試驗實踐”是“土壤環境學”的重要教學目標之一,學生在掌握土壤環境學基礎理論的同時,還必須動手進行實驗操作,如土壤及其植物樣品的野外采集及制樣,土壤理化性質室內分析試驗,土壤中常見污染物的調查、分析及污染評價,土壤修復技術操作觀摩等。其教學不能僅僅是傳授基礎土壤學知識,更重要的是培養學生利用土壤環境學知識與方法來發現和解決治理土壤環境問題。因此,土壤環境學是一門實踐性很強的學科。
二、“土壤環境學”教學內容體系重構
“土壤環境學”是針對環境科學專業的一門專業基礎課程,目前主要的教材有陳懷滿主編的《環境土壤學》,王紅旗主編的《土壤環境學》(研究生用),張輝主編的《土壤環境學》,曲向榮主編的《土壤環境學》。這些教材均是針對環境科學專業而編寫的本科或研究生使用教材,多是以土壤污染與防治為主題內容。雖然曲向榮主編的《土壤環境學》對教材內容體系試圖做了些調整嘗試,將土壤污染與修復的內容進行了適當壓縮,增加了一章關于土壤生態保護與土壤退化防治(包括沙化、水土流失、鹽漬化、酸化等)內容,土壤沙化、水土流失、鹽漬化、酸化等諸多土壤環境問題僅僅是點到即止,篇幅較少。而在土地資源管理專業體系中土壤環境學的主要教學任務是使學生了解和掌握各種土壤環境問題的形成原因或退化機理及其調控與治理方法。為了使其能夠更好地滿足土地資源管理專業人才培養的需求,本文在土壤環境學教學實踐的基礎上,根據土地資源管理專業的知識結構需求以及該課程與其他課程之間的內容聯系,對其內容體系進行了重新組織與優化。主要內容由土壤學基礎理論知識、土壤環境退化與防治、土壤環境評價與管理三大部分組成,具體見圖1。
1.土壤學基礎理論知識
本部分包括土壤的形成與發育、土壤的組成、性質,是學習后面章節的基礎和前提。按照“系統結構組成決定系統性質,系統性質決定其功能發揮”的邏輯思路,該部分內容對于學生學習和掌握后面章節的內容至關重要。而本專業學生先修課程里有關土壤學基礎知識方面的課程很少,因此,在32個總學時中,分配1/4左右的學時數講授該部分。其中“土壤的形成與發育”部分在土壤地理學中有詳細介紹,為避免知識重復并節約課時將本部分內容刪掉。土壤組成包括土壤礦物質、土壤有機質、土壤生物、土壤水、熱、空氣,其中土壤礦物質、有機質與土壤性質及后面要講的土壤退化過程有著緊密的聯系,需作為重點來講;土壤生物部分壓縮,主要講授與土壤性質關系密切的土壤微生物部分,并與土壤有機質合并為一章;土壤水、熱、空氣一章內容進行壓縮和簡化,保留與土壤退化過程關系較緊密的主要內容。土壤的物理化學性質(物理性質:容重、孔隙度、質地等;化學性質:酸堿性質、膠體化學性質、氧化還原性質等)都與土壤退化過程有著密切的聯系,需詳細介紹。經過如此調整,可以使學生更好地掌握和理解各種土壤環境問題的形成過程或退化原理及治理措施。
2.土壤環境退化與防治
這部分內容將重點擴充。主要講授目前存在的主要土壤環境問題的形成原因或機理及其治理方法。包括土壤污染與修復、土壤沙化與治理、水土流失與治理、土壤鹽漬化與治理、土壤酸化與治理,每部分設置一個案例。該部分打破了傳統的土壤環境學只介紹“土壤污染”這一種土壤退化形式及其治理方法,把土壤污染內容壓縮,補充了其他幾種土壤退化形式,大大拓寬了知識面,更有利于土地綜合整治對學生專業基礎知識結構的需求。該部分是該課程主體教學內容,安排總學時的1/2左右進行講授。
3.土壤環境評價與管理
本部分包括土壤環境現狀調查、土壤環境質量現狀評價、土壤環境質量預測、土壤環境影響評價、土壤環境生態風險評價以及土壤環境管理。土壤環境現狀與預測評價依據評價側重點的不同,可分為側重土壤環境污染的土壤污染評價和側重于土壤生態變化的土壤生態評價以及對土壤環境特性和外部條件、土壤污染和生態在內的系統全面的綜合評價。[5]通過該部分學習,使學生了解和掌握土壤環境評價的內容與方法,了解和掌握土壤環境管理的主要手段與措施。
三、實踐教學設計
土壤環境學是一門實踐性很強的學科,實踐教學是土壤環境學授課內容的重要組成部分。為了加強土壤環境學實踐教學環節,在總學時只有32個學時的情況下,本課程教學大綱設置了8個學時的實踐教學學時。為了充分利用有限的實踐學時,本文對實踐教學部分進行了重新設計。土壤樣品的野外采集與保存是大多數“土壤環境學”實踐的必有環節,由于本課程授課對象學習的“土壤地理學”中安排了土樣采集這一環節,本課程的實踐教學部分直接去掉了這一環節。在這有限的8個學時內,對土壤環境學的核心實踐內容進行實習教學,土壤污染的調查、評價及修復,即讓學生利用課堂所學理論知識對土壤中常見污染物進行調查、污染評價并根據具體情況提出合適的修復或治理對策,由學生自由選題,自行設計方案,進行綜合性和探究性試驗,通過試驗掌握土壤中常見污染物的調查、評價方法,了解土壤污染物存在形態及其影響因素,進一步理解和掌握土壤污染修復技術及其原理,實現理論和實踐相結合,提高學生實際解決問題的能力。
四、小結
當前土地退化問題日益嚴重,生態功能減弱或喪失,加強土地綜合整治研究工作是解決土地退化問題,恢復土地各種生態功能的重要手段。土壤退化是土地退化中最重要、最基礎、具有生態連鎖效應的退化現象,因此,土壤環境的治理與修復是土地整治的關鍵與前提。土地資源管理專業人才培養過程中,加強土壤環境退化過程或機理及其防治的專業理論及實踐教育具有重要意義。土壤環境學是中國地質大學(北京)土地資源管理專業針對本科二年級學生而設的一門專業基礎課,其教學任務是通過土壤學基礎知識以及土壤環境問題的形成及防治理論知識的傳授,培養學生利用這些理論知識與方法來發現和解決土壤環境問題,為土地綜合整治與管理奠定專業技能基礎,從而全面提高土地資源管理專業學生的綜合素質與綜合能力。
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