文瀛湖古称“文莺湖”,是黄土高原少见的天然湖泊,占地6.7km2,距离大同古城约5km,自古便是文人骚客寻求大自然给予心灵寄托的所在,在现今的规划中则是大同市未来城市可持续发展的重要动力。大同市过去重工业为主的发展模式,为这个城市带来了不好的名声——它是2007年世界银行报告中世界二十大污染城市之一。文瀛湖公园的建设正面挑战了这个环境问题。文瀛湖全新的湖岸景观,将成为御东新区开发的核心,以及新城区投资建设的触媒。大同的城市乌托邦花园将被重新诠释与塑造,不仅这个过去受当地人们喜爱的名胜地景会再次受到欢迎,其也将为御东新区吸引新的投资与地产项目(图1)。大同市在城市再造的推动中,选择文瀛湖作为服务于御东新区乃至于大同市最重要的城市公园之魂,与当年的纽约公园似乎有异曲同工之处。公园在建立之后,成功地为曼哈顿打造出一块都市中的净土,也由于它所给予城市的环境与价值,带动提升了周边居住区的价值。至此,纽约人在平时,不用半日时光,即可在市中心享受到没有外界扰动,如乌托邦般的生活与风景。由往即今,我们如何面对同样发生在大同的挑战?文瀛湖是大同市过去的乌托邦花园,但在工业开发与城市化的影响下,水资源快速消失。文瀛湖在21世纪初期已经干涸,更严重的是,其周边的生态体系也随之近乎消逝,过去的乌托邦花园已不复存在。然而与纽约公园不同的是,文瀛湖是过去远离于城市的乌托邦花园,而随着工业发展与城市扩张,日渐衰退的文瀛湖将与城市比邻而居,我们应如何诠释这个城市乌托邦花园?
2设计策略
大同与邻近地区,在7—9世纪这段时间面临小冰河期,气候温润潮湿,造就了大同的文化鼎盛时期。然而随着气候条件改变,生态环境也逐渐改变,大同逐步转变为极端干燥的地区,仅有少数地方仍保留湿地形态的生态体系,如大同浑源县的神溪湿地,大同城南的十里河湿地与御河的文瀛湖等。在20世纪70年代,为了保证文瀛湖的水量,这个天然湖泊的周边修筑了一圈堤坝。但短短数十年的时间,在快速的城市化与工业化的需求下,超抽地下水的情况让文瀛湖的水资源在21世纪初已然殆尽;更严重的是,文瀛湖与其周边的生态体系近乎消失(图2)。调黄河水补注太行山北水系的计划解决了第一个难题。在有水源的状况下,文瀛湖生态系统的有了保证。经过基地周边的调研与过去文史资料的比照,以及现在气候水文条件的研究,我们在植栽的选择上,尽可能创造出与大同现在景观相容的林地、浅滩、洼地等生态体系。湖区景观的大环境以不同层次的地形与植栽为基底,在设计上另外侧重了水、展厅、边缘、延伸、保护等几个策略(图3)。
2.1水文瀛湖的堤坝较周边原地形高了1~3m,而周边的市政道路又较原地形要高上1~3m,形成了一个堤坝同路高、当中有洼地的情形。在当地条件有限与规划中需要土方就地平衡的情况下,地形的设计受到相当大的。如何解决在湖滨公园中活动,却看不到湖水的困境,便成了设计中的一个主要议题。我们的做法是将洼地转化为大小不同的景观池和雨水花园,解决了数个问题。1)景观池与雨水花园可调节雨水排洪,并形成蓄水池,增加蓄水容量(图4)。由黄河调节导入的水利网络,固定排放进入文瀛湖及周边水体,维持水质健康。2)增加的水体也扩大了水禽活动的范围,有助于生态体系稳定。3)原本阻挡视觉的堤坝,在这样的做法下变成让人行走在湖中的堤路,视觉上湖面变得更为广阔,也增加了在湖滨行走的多样性与趣味性。
2.2展厅这一系列的景观池、雨水花园和周边的绿地,除了雨洪管理的功能外,也形成了雕塑花园的展厅(图5)。在规划之初我们就已经定位,将临近主入口广场与城市道路连接的各个节点,作为雕塑公园的区域。在植栽的布局上,也布置出展厅的概念。艺术家受邀在此进行艺术创作,将湖岸边人的活动节点转化为大同市与众不同的焦点。城市家具与景观小品的陈列方式也让民众尽可能有机会亲近艺术,与雕塑品对话(图6)。
2.3边缘由一系列的广场、滨水步道(图7)与双层游廊(图8)所组成的“边缘”是城市与湖(和自然)之间的缓冲地带。双层游廊,以当代动感的设计造型呈现,与地形和水景相互交错,切换着观湖的视野,时而包被,时而开阔。
2.4延伸由湖岸边延伸出来的,是一系列的亲水木平台、上岛的桥与大眺台(图10)。这一系列设计为人们提供了贴近自然的机会(图11),以及观看自然的最佳地点。大眺台顺着主入口的地形,金属三角的工业造型向堤岸外出挑近30m,直达离水面12m高的地方(图12)。城市与自然交接的概念在这个点上挑到了极限,视野直接面对着对岸的绿意盎然与水鸟生态;向南北眺望是天连水,往回望则是城市的天际线,为游客提供了独一无二的空间体验。
2.5保护东侧湖岸中有一个面积超过10hm2的“鸟岛”。文瀛湖过去一直是西伯利亚候鸟南北迁移时的一个重要栖息地。这个岛完全是为鸟的栖息而建造,除了定期维护以外,一般时间人类不能上岛,完全将这个区域留给鸟类栖息(图13)。鸟岛周边则是一系列的浅水区与滩地,增加水禽的活动面。整个区域也与南北侧文瀛湖以外的绿色廊道连接,形成一个南北连贯的生态走廊,直达北界的马铺山森林公园,及南缘的御河南十里河湿地。这也界定了大同市在未来发展上的东侧边缘,缓冲了城市在这个方向的扩张。
3结语
海岛生态修复的模式研究
根据国内外海岛修复研究情况可将海岛生态修复分为三种模式。
(1)重新设计模式。海岛生态系统已经遭到严重破坏、退化或完全改变而无法挽回,无法进行生态完整性恢复,因为最初的物种可能已经完全消失或大量消失,无法再恢复到最初的状态。目前这类海岛最典型的是位于南太平洋的复活节岛,该岛曾经覆盖茂密的森林,但现在土壤贫瘠,大部分覆盖的是稀疏的草原。曾经覆盖原始地方性灌木和树林的地方,植物已经消失。同样,所有本土的脊椎动物也已经消失。除此之外有学者研究认为外来生物入侵和其他威胁的组合造成的影响,甚至可能导致岛屿生态系统崩溃。现在不能确定本土原有的棕榈树和无脊椎动物以及其他灭绝物种的数据,但是无论灭绝和入侵的数量如何,这个海岛已经不可能恢复,这里存在一个新的生态演替过程。这种类型的海岛原生生态已经丢失,原生物种大多已经灭绝,很难也几乎不能找到合适的原生物种对海岛实施恢复,但是可以根据现在海岛的具体情况采取措施对海岛进行重新的绿化、修复和美化生态工程。这里的重新绿化是用植被更多地考虑到美学和工程应用价值,而不是特别注重恢复生态完整性。
(2)恢复模式。海岛生态系统的原始性维持在较高水平,原生物种保持较好,只有很少部分的灭绝,海岛生态系统的完整性可以修复到较高的水平。此类海岛较典型的包括位于塞舍尔群岛的科西涅岛,该岛的大部分仍然保持原始的旷野,虽然它不是位于远离城市的荒地或是完全未受污染的海域,但还是比较偏远,大多数的物种、生态过程和动物行为维持在人类干扰前的状态。岛上可能只有1~3个巨型海龟物种灭绝,但这是无法确定的。现在为了恢复原来的生态活动,已经引进亚达伯拉的15种巨型海龟等。除此之外还有一些海岛也特别适合恢复,并且已经取得了一些显著的成果,尤其是在新西兰。该类型海岛由于保持较好的生态完整性,几乎没有过多的破坏,可以实现以生物为中心的较高水平的修复,但是也无法恢复到最原始的水平,因为可能有些入侵物种长期存在后,融入原来生态系统中使之成为不能缺少的物种,如果进行移除反而会影响生态系统的正常运行。。
(3)自我修复模式。海岛虽然受到各种因素的影响,现在表现出轻微破坏状态,但是没有超过海岛生态系统本身的承受范围,具有较好的生态完整性,能过通过生态系统的自我更新修复作用可以得到恢复,无须采取措施协助其恢复。目前存在较多此类海岛,它较少受到人类活动及自然灾害的影响或处于较偏远的海域,生态状况处于较良好的状态,即使有轻微破坏也不会对其生态系统造成影响。
海岛生态修复的技术研究
虽然国内外海岛生态修复采取各种不同的技术,但目前为止没有形成一套完整的技术体系,根据国内外专家的研究情况,目前海岛生态修复技术主要以生物技术与工程技术为主,也有学者开始注意到工程与生物相结合的景观修复技术。其中主要包括物种引入与恢复技术、种群动态技术、群落演替控制与恢复技术、物种选育与繁殖技术、土壤肥力恢复技术、水土流失控制与恢复技术、水体污染控制技术、节水与保水技术、生态评价与规划技术、生态系统组装与集成技术等。在生物技术方面国内外的研究已经达到一定水平,其中物种引入与恢复技术运用较多,除此之外还综合运用到种群动态、群落演替控制与恢复、物种选育与繁殖、土壤肥力恢复等技术。
海岛陆域生态系统的修复中最重要的问题是恢复和维持退化海岛的水分循环与平衡过程,其中最常用的手段是恢复海岛植被。虽然海岛单位面积的植物群落种类明显少于,但海岛植被的恢复仍可参考其群落演替过程。我国学者主要研究了广东的南澳岛和厦门的猴屿等。通过研究南澳岛植物群落演替过程,指出该海岛的修复主要运用植被恢复、群落演替控制与恢复等技术。对厦门猴屿进行修复时采用植被恢复技术。此外澳门离岛的生态环境破坏非常严重,也采用了植被恢复、物种选育与繁殖等技术,使得海岛得到很好的修复。
国外对生物技术研究较早,广泛采取多种技术方法以物种引入与恢复技术为主,如在对夏威夷群岛进行修复时,通过引入原生的乡土物种使得海岛生物得到一定的恢复;科西涅岛通过引入原始物种生态得到了很好的修复;新西兰的SantaCatalina岛通过引入山羊以控制杂草;用犹大山羊技术控制野生山羊以恢复科西涅岛的生态系统;研究引入的野牛对圣卡塔利娜岛原生植物恢复的影响,指出要控制恢复过程中的非本土动植物需采取的措施。工程技术方面主要采用水土流失控制与恢复、水体污染控制、节水与保水、生态评价与规划、生态系统组装与集成等技术。国内研究相对较少,以厦门猴屿和澳门离岛等为主。厦门猴屿码头北面受破坏严重,采取浆砌石挡墙的水土流失控制与恢复技术,防治水土流失。
澳门离岛植被生态恢复过程中采取挖掘沟槽蓄水的节水与保水技术措施,以解决季节性缺水对修复进程的影响。国外学者在工程技术研究方面相对较深入,如科拉马拉岛的修复工程,采用黄麻土工布固定岸坡的水土流失控制与恢复技术,以防治表土侵蚀和种子冲刷。
鲁滨逊克鲁索岛通过试验建立围栏防止放牧牛对森林的破坏,采取了生态评价与规划等技术。科西涅岛生态修复不同阶段采用了相应的工程技术,主要有生态评价与规划、生态系统组装与集成等,如第二阶段建立园艺区隔离非原生的家养植物,第三阶段对外来建设的工厂实施搬迁等。此外,部分海岛还采取了工程与生态相结合的技术以及景观修复技术,如厦门猴屿由于处在景观节点,在研究恢复植被生态系统的同时,采取将绿化恢复与景观建设相结合的景观设计技术方式。国外学者还对GIS、遥感等技术在海岛生态修复方面的应用进行了研究,如在严重侵蚀的科拉马拉岛(孟加拉湾),利用GIS技术结合卫星遥感图像分析冲淤过程,并运用生物工程技术相结合采取措施修复海岛,提出了具体的修复措施。
海岛生态修复研究趋势
海岛生态修复研究虽然已取得一定进展,但目前仍处于基础性研究阶段,尚未总结出适合海岛修复的一般性理论,对海岛生态修复模式研究不够深入,修复的技术方法以及实践应用尚不成熟。
(1)海岛生态修复研究仍以理论研究为基础,通过借鉴先进成功的生态修复经验及理论,总结适合海岛生态修复的一般性理论,为海岛生态修复研究及实践提供理论指导。
(2)海岛生态修复研究的重点之一在于对海岛生态修复模式的深入研究,系统分析海岛生态修复模式,以便更精确指导不同地域、不同类型海岛的生态修复过程。
(3)研究高效的海岛生态修复技术,总结指导生态修复的技术方法用以指导修复物种的选择及合理搭配等,以生物修复技术为核心结合工程修复、景观修复等技术,为海岛生态修复提供强有力的技术支撑,将是海岛生态修复研究的另一个重点。
关键词:山体,恢复生态学理论,生态护坡,生态修复
1 前言
传统的治理方法主要注重于边坡的稳定和安全,以工程措施为主,有的虽也考虑了植物措施,但是没有系统地、综合地以恢复生态学理论为基础进行全面整体规划。传统方法如浆砌石护坡、三合土灰浆抹面护坡、喷射混凝土等工程护坡方式不能恢复自然植被,且存在施工成本高等弊端,不仅缺乏对资源的保护和可持续利用,而且大面积的砌石和混凝土对生态环境和生态景观不仅没有改善,反而影响了自然环境的物质能量流通,形成了一种视觉垃圾。
我们把岩土工程技术和生物技术有机地结合在一起,立足于既保证山体的稳定性、安全性,又逐步建立起一个健康、稳定、可持续的生态系统,遵循恢复生态学基本原理,研究山体的生态修复新模式。以边坡、水土流失严重、土壤贫乏等为特征。
2 物种方面的处理
将植被恢复至“原生态”,以石岩山废弃石英矿的边坡生态环境治理为例,通过植物配置来做到项目与周围环境相协调。选择生长迅速,根系发达,固土效果显著的品种。后期的景观就需要靠植物的配置来推进可持续发展,同时植物配置的选择又反作用于边坡的稳定性,植物遮盖的坡面,可以抵御暴风雨的溅蚀和面蚀。植物的深根深入坡体内部,一定程度上起到锚固坡体的作用,起到了弥补工程地质手段不足的作用。
;边坡坡度大;坡面自然生态条件恶劣。
山体对植被生长影响最大的就是土壤贫瘠和缺乏水分。;②根系发达,能够固持土壤,涵养水分;③生命力强,管理简单;④生长迅速,分枝稠密;⑤树冠浓密,落叶丰富,易于分解。
(1)乡土化和地带性原则
(2)物种多样性原则
(3)根系发达原则
(4)遵照生态位原理
(5)具有较好的改良土壤能力和互利共生原则
3 边坡生态复绿的设计要点
生态复绿设计的主旨是建立见效快、持续效果好,最大限度地达到近自然的原生态植被状态,实现边坡可持续生态保护,提升自然景观。
(1)营建目标植物群落
以草本为先导,以灌木为主导,通过马道、挡墙后缘种植和局部筑坑种植,最终形成乔、灌、草复层混交植物稳定群落。
坚持“原始野生植物是真正主人”的原则,以乡土植物为主,实现植被可持续性。在植被调查的基础上选择抗性强、景观表现好、繁殖容易的植物,这样能和周围环境融合一起,使边坡人工痕迹降到最低程度,为后期少养护和免养护、节省成本打好基础。
(2)调节草本、灌木之间的竞争
草本生长过旺会影响灌木出苗、成苗和建成。但先期需要草本快速成坪以“削弱溅蚀、控制径流、保护基质”。因此要减少草本、增加灌木用量,后期控制肥水,做好草本刈割等措施以抑草助木。
(3)植物组合及搭配模式
将草灌生长时空分隔,错开其竞争时段,选择不同生长特性的灌草组合模式,如慢生型草本+速生灌木+慢生灌木混播,实现多种植物良好共生。常绿植物:落叶植物=4∶6;木本与草本喷播种子重量比为1∶1,在种子搭配上加入适量木本花卉和草本花卉。在生态功能中凸显景观效果,随着时间延续,形成疏林―草地―灌木―山花的自然生态景观
4 植物品种选择
栽植灌木――连翘、山杏、山桃、扶芳藤、金银花、紫穗槐;
栽植小乔木――臭椿、刺槐;
栽植针叶树――油松、侧柏;
栽植地被花卉――鸢尾、大花萱草、马蔺、大花秋葵、福禄考;
播种草种草花――二月蓝、波斯菊、羊茅、紫花苜蓿、沙打旺;
5 边坡植物选择的原则
边坡植物的选择要根据边坡的特殊的立地条件,以水土保持学、生态学、草坪学、岩土力学等为指导依据,根据树木的生物学、生态学特性,结合当地气候、土壤条件加以选择。遵循适地适植物的原则,合理配置,才能很好的恢复边坡的植被。
(1)选择适合于当地气候条件的植物。选择适合于当地生长的植物是关键环节。在选择绿化材料时首要考虑的是气温。最高气温决定植物是否能安全越夏,而最低气温决定能否安全越冬。因此,在北方应选择冷季型植物,如高羊茅、多年生黑麦草等都是适宜的草种。而在南方应选择暖季型植物,如狗牙根、假俭草等都是适宜的草种。
(2)选择根系发达、分生能力强的植物:植物根系的好坏直接关系到固土能力。选择具有根状茎的植物,如狗牙根。
(3)选择抗性强、耐瘠薄的植物:边坡土壤一般较为贫瘠,因此,应选择较耐瘠薄的植物。同时由于养护强度低,还要求植物具有较好的抗病性。在温带和寒带,可选用草地早熟禾、黑麦草;在半干旱地区可选择野牛草、冰草。
采用混播技术:一种草往往不能满足各方面的要求,单一植被易退化,且难以恢复。而多种植物混合可以增加群体的生物多样性和稳定性,因此可将不同的草种按一定的比例混合起来,使其在不同的阶段发挥作用。
6 结论
山体的生态修复是一个系统、综合、复杂的过程。结合山体的生态修复特点,深入分析目前山体生态修复中的不足,并以恢复生态学理论为基础,提出了山体生态恢复的规划设计方法以及要遵循的原则,以岩质边坡和废渣堆积体的生态修复为主要设计对象,提出了综合应用植被混凝土生态防护技术和防冲刷基材(PEB)生态护坡技术的山体生态修复模式。
参考文献:
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关键词:水土保持;生态修复;分析
中图分类号:S157文献标识码:A 文章编号:
。在水土保持生态修复的过程中,应有机地结合不同地区的实际情况合理选用不同的生态修复治理方案,地方有关部门也应该加强监督和执法力度,同时应尽可能低发动广大人民都参与其,共建美好家园、和谐社会。
1 生态修复的涵义
水土保持生态修复是指在水土流失地区,通过、管理和一定的人工促进措施,消除不合理的人为干扰,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥,促进植被的生长发育和发展演替,保护和改善受损生态系统的结构、景观和功能,加快水土流失防治步伐,建立和维系与自然条件相适应、与经济社会可持续发展相协调、相对稳定并良性发展的生态系统。通过生态修复,可加快水土流失防治速度,防止沙尘暴、土地沙化、草原退化、河床淤积等水土流失危害,降低水土流失程度,遏制生态恶化的趋势,实现生态系统良性循环,为国家生态安全提供保障。
它是应用生态系统自身组织和自身调节能力对环境或生态本身进行修复。为了加速已被破坏生态系统的恢复,还可以辅以人工措施以加快生态系统恢复的步伐。生态修复是按照可持续发展的战略思想,切实遵循自然生态经济规律,充分利用当地的水、土、光、热、生物等自然资源,依靠大自然的循环再生能力和人为干涉快速恢复植被,控制水土流失,实现人与自然和谐相处。
2 生态修复在水土保持工作中的措施及方法
生态修复主要包括“封”、“退”、“造”、“建”、“综合治理”、“结构调整、生态移民”、“突出小流域治理,以小促大”等技术方法。“封”是“封山禁牧、舍饲养畜”,“退”是“退耕还林还草、以粮代赈”,大量事实表明,坡耕地是水土流失的主要产沙区,坡度在25°以上的坡地必须退耕。“造”是“造林”。坡度大于15°的荒山荒坡、退耕地,以营造水土保持林、薪炭林和用材林为主,加强管护抚育,形成乔、灌、草多层次防护体系,有选择的发展经果林。并通过推广节柴灶,沼气池等措施,彻底解决群众的燃料问题,有效地保护植被。“建”是“建设0.07hm2高标准农田”,在退耕0.13hm2坡地后,在山坡下或沟谷地建设0.07hm2高标准基本农田。
在水土保持工作中,应遵循因地制宜的原则,针对不同的区域进行专门的分区研究,根据不同地区的不同情况,研究适合区域的具体措施。不同的类型区建立不同的评价指标体系,如根据各种气候类型区、地貌类型区、土地利用类型区,建立生态修复评价指标体系,结合实际对不同类型区的水土保持的相关指标进行分析,确保建立符合实际的评价指标体系,并在实际监测过程中尽量运用现代化技术,确保评价管理科学化。
在东北黑土区,应以小流域综合治理为主,采用坡式梯田、水保林、经济林、谷坊等工程措施和植物措施,控制水土流失的发生;同时对采石场、采砂场、煤矿等扰动原地貌的企业和单位加强管理,切实制定复植、复垦等方案,保证在项目完工后,被破坏的植被予以恢复。
对于小流域水土流失治理来说,传统的对策是修筑拦河大坝、广种植被,建造梯田等来时土地利用与生产体系协调化,这在一定程度上能对水土流失起到遏制作用,却由于其可利用的范围局限性而得不到广泛推广。。
2.1 生态系统自身修复
针对生态系统受破坏程度比较轻微的区域,可适当地更换其地表使用结构,譬如退耕还林还草、禁止放牧、迁移原住人口,让生态系统恢复到不受或者尽可能轻微地受到人为因素的影响,最大限度地发挥生态系统的自身修复能力来改善水土流失的状况。
2.2 生态系统自身修复和人工修复
该方法主要针对生态系统受破坏程度比较严重的区域,在该区域内往往地表植被已被大面积破坏而导致自然的生态系统不能承载高负荷的外界压力,此时就需要人工向该区域种植一些生命力和再生能力较强的植物,通过这种方式逐渐改善该地区内的生态系统成分组成,慢慢增强该地区生态系统的自身修复能力。
2.3 人工强化生态系统修复能力
。
3 水土保持生态修复的措施
3.1 普及国策宣传,强化环保观念
在此方面应加强水土保持方面国策的宣传力度,普及该方面的基本常识,让人识到不合理的开发利用自然资源造成的水土流失造成的严重后果,使人民自发地退耕还林还草,圈养畜牧,实现人与自然真正的和谐相处;也可以通过生态修复示范点的建立让人民更轻易地了解到生态系统对环境保护的重要性;还应该在学校范围内普及水土保持和生态系统常识,是人民从小形成环保意识;最后还应该大力发动各种媒体进行水土保持知识的宣传,如发放环保手册、公益广告等。
3.2 坚持防先于治,加强执法力度
。另一方面,还应该加强执法力度,加强对乱砍乱伐、过度放牧、采土取沙、毁林开荒等不法行径的监管和惩罚,强化人民的法制观念和意识。
3.3 制定修复计划,因地制宜治理
众所周知我国幅员辽阔,各地地貌也不尽相同,因而不同地域的水土流失的状况也差异较大,所以在水土流失治理过程总理应因地制宜,结合各地域特点定制切实可行的生态系统修复计划,划定治理区域、统计治理面积、确定修复方案,预算修复成本和年限,按照轻重缓急的原则分区、分时治理。水土流失发生的种类不同,采取的举措和实施方案也应当与之对应不同,可根据水土保持和生态学原理,充分发挥生态环境建设治理措施的优势,先规划铺设草本植物,结合低等灌木和根系较发达的乔木的种植。总而言之,让不同植物协调搭配,使其充分发挥各自的优势,建立多样化、多层次的生态系统机构,才能最大限度地获得生态效益、经济效益和社会效益。
3.4 建立生态试点,发展修复技术
近些年来,虽然我国针对生态修复的理论技术进行了一系列的研究和探索,但终究没有形成完整成熟的水土保持生态修复理论体系,在以往的科学研究中,我国专家往往过于看重植被对生态系统的影响而忽略了自然界物质能量循环的规律,忽略了对土层中微生物作用的研究,因此水土保持生态修复技术上存在很大的发展空间和科研潜力,因此我国可以多处建立生态系统试点,一方面可以有效地改善试点水土流失的现况,另一方面也可以通过对试点的研究评价总结经验,进一步完善我国的水土保持生态修复理论体系,进一步促进我国的自然经济和社会的可持续发展。
4 结束语
随着人口的急剧增长、社会经济的迅速发展,工业化和城市化进程的不断推进,对自然资源掠夺性开发,导致环境污染、森林破坏、土地荒漠化、水土流失、能源危机、生物多样性降低、淡水资源匮乏、自然灾害频发。各种环境问题严重影响人们的生产、生活和生态系统安全。因此,如何合理整治、恢复、保护生态环境,无疑成了目前亟待解决的问题。
参考文献:
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矿区的工业园建设
生态工业园是依据清洁生产要求、循环经济理念和生态学原理,通过物流或能流传递等方式,把不同工厂的原料或能源,模拟成自然系统,在产业系统中建立“生产者消费者分解者”的循环途径和食物链网,以形成一个相互依存、相互共生的生态系统,最大限度的利用资源和减少对环境的负面影响,最终达到工业可持续发展的目标,实现经济发展和环境保护的“双赢”。
生态工业园建设的理论依据生态工业园规划建设是一个系统的工程,所涉领域十分广泛,可持续发展理论、清洁生产理论、循环经济理论、工业生态学理论都与其有着密切的关系。
生态工业园建设的具体建设方法生态工业园规划建设的实施途径有2种,分别是“由上而下”的建设方法和“由下而上”的建设方法。“由上而下”的建设方法适用于能够相互形成生态链的企业群,最适宜“核心企业”模式的生态工业园建设。园区建设者在选出1个或2个“关键”企业后,根据特定的资源流动选取其“卫星企业”,而这些“卫星企业”可以利用这些废物进行产品生产,从而构成生态产业链。。园区的企业中直接利益相关者起到核心作用,首先要分析他们的责任与利益所在,估计他们的相关性和权重,然后形成EIP设计的方针,最终的计划将由反复的规划、平衡过程产生。总之,生态工业园为经济高效地解决矿山难题开辟了新的思路和新的途径,是矿山尾矿综合治理的一种新兴方法。它克服了尾矿利用在选矿厂单一企业层面的局限性,从更深的层次系统消化和利用矿山生产排放的尾矿,并将其资源化,是一种积极、主动地方法。
矿区与农田保护
矿区的开发与农田保护的矛盾首先,我国的煤粮复合区(同时属于粮食主产区以及煤炭主产区)范围广大,这些广袤的煤粮复合区既要承担大量输出粮食的责任,又要承担大量提供煤炭资源的责任,使得煤粮复合区的矛盾日益尖锐。如何在正常开采煤炭资源的同时不影响粮食产出是一个亟待解决的问题。如果任由煤炭资源自由开采,则不能保障18亿亩耕地的要求以及国土资源局16亿亩基本农田的硬性要求。。其次,煤炭资源的开采会直接或间接的对基本农田造成破坏。其分为三类,分别是露天开采造成的破坏、井工开采造成的破坏以及开采废弃物造成的破坏。
关键词:生态 水利工程 设计原则
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,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。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程,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、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。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提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(gis)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3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,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够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,生态工程设计与传统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,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。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。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相
互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
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