生态修复湿地
① 湿地生态恢复
从耗散结构形成和维持的条件中,我们可以看出湿地生态系统具有耗散结构性。首先,湿地生态系统是一个开放系统,系统中的植物、动物、微生物不断地与周围环境进行着物质和能量交换,且受环境因素的影响较大。其次,湿地生态系统处于远离平衡的非线性区。湿地生态系统中,生物物候形成的春生夏长,秋收冬眠,花开花落,四季循环,正是非平衡系统中的时、空有序态。湿地生态系统中的各级结构——生物的种类,自行协调,自我组织,形成一个具有自我调节功能的系统。第三,湿地生态系统具有非线性的动力学过程。湿地生态系统中,生物体与环境之间具有一种正负反馈的机制,生物种群按非线性规律——逻辑斯蒂增长曲线增长,同时湿地生态系统中的种群与种群之间,存在着竞争、共生、互生、寄生等复杂关系,使若干条逻辑斯蒂增长曲线组成复杂的图形。湿地生态系统中这种调节种群关系和种群数量以适应环境的反馈机制,使外部环境因素和内部邻接效应相互作用,使生物种群围绕着环境容量水平波动和振荡,使得湿地生态系统成为一个具有正负反馈机制的系统。这种正负反馈机制使湿地生态系统对环境具有一定的自组织能力。通过结构、功能涨落的调节,湿地生态系统不断地形成新的稳定的有序结构。
从湿地生态经济系统特性来看,湿地的确是一个可以应用耗散结构理论的领域。热力学第二定律告诉我们,一个生物总在不断地增加熵diS,当熵达到最大值时,生命便终结了。按照耗散结构理论,生物体之所以能够延续下去,因为它是耗散结构,能不断地与外界交换物质和能量——吸取负熵流deS,使其维持有序状态。从耗散结构理论的角度来恢复我国湿地生态经济系统,必须尽力引入负熵流,以减少总熵,达到维持系统的有序结构。对新恢复的湿地生态经济系统(退田还湖区),要大力采取有关增大负熵流的措施,增加原系统与外界环境的物质和能量的交换,最大限度实现物质和能量的耗散,使原湿地生态经济系统的结构破坏并产生突变,成为一种新的湿地生态系统结构,做到空间有序、时间有序和功能有序,从而获得最大的经济、生态和社会效益。
② 湿地生态修复与生态景观美化工程
一、总体目标及原则
在水系统修复的基础上,通过改善湿地植物生存环境,恢复原有湿地植被及湿地生态系统功能;优先保护和恢复对湿地具有重要价值和国家濒危、稀有的植物,提升湿地科学价值;优化湿地植被群落结构,合理规划旅游景点,实现湿地生物群落的优生、共生和三维生态景观的美化,促进生态景观、自然景观和人为景观的融合与协调,将会仙岩溶湿地建设成为以湿地生态景观、自然景观和历史文化景观为依托,以生态旅游和生态农业等绿色产业为主体,水域面积广大、湿地类型多样、生物多样性丰富、生态优良、景观优美、层次感丰富和具有较高历史文化蕴涵的综合性旅游休闲度假胜地、国家及国际重要的湿地保护区、桂林市的后花园。
为实现上述目标,生态修复应遵循以下原则:
1)保护先行、生态优先原则。按照先保护、后修复,以自然修复为主、人工干预为辅和绿色生态可持续开发的原则,在保护的基础上,优先恢复湿地生态系统的自然属性和功能。
2)统一规划,分步实施。由政府有关部门的统一领导,组织有关部门进行生态系统修复的规划和论证,保证生态系统的完整性、生态修复的系统性和可持续性。
3)在保证生态系统得到良好恢复的前提下,兼顾经济效益开发。按照以对湿地最小破坏获取最大经济价值的原则,优化产业结构,优先绿色生态产业,包括发展生态旅游和水生经济作物种植、养殖业。
4)坚持生态与景观相结合,合理布局。在恢复湿地原有植物种类、水生与湿生植被群落结构与功能的基础上,通过科学种植试验,引进或改良湿地植物品种,并通过优化植被群落结构和实施植被功能分区,同时综合考虑与湿地周边农业生态布局、景观的协调,增加湿地植被层次感和观赏性,美化生态景观。
5)科学性原则,即湿地的修复要遵循湿地生态系统自然规律,与自然和谐为原则。湿地生态系统修复要综合考虑地质、地形、水文、土壤地球化学背景条件与湿地植物的适应性,即在充分调查和综合分析、研究的基础上,根据湿地水文、地质、土壤和生态特征差异,对水生、沼生、石生植物和经济作物进行科学规划和布局,保证生态修复的成功实施。
二、湿地生态修复与生态景观美化工程方案
会仙生物生态系统修复是一项庞大的系统工程,涉及周边石山生态治理、濒危湿地植物保护与培育、湿生与水生植物修复、植物布局与群落结构优化、生态景观构建、湿地植物的经济开发等多个方面。
1.岩溶石漠化治理
作为一种特殊的湿地类型,桂林会仙岩溶湿地具有强烈的岩溶地质背景。岩溶湿地内和湿地周边的补给区为典型的岩溶地区,岩溶地貌发育。与我国其他岩溶地区类似,岩溶石漠化现象比较典型。石漠化对湿地生态环境有着较大的影响,尤其是水源涵养和水资源调节能力减弱,也影响了湿地生态景观,因此,对湿地石漠化治理有着十分重要的意义。
基于目前湿地汇水区内石漠化与水土流失较严重的生态环境现状,拟实施以封山育林和以特色植物培育、推广种植为主体的石漠化综合治理工程。具体办法是在湿地流域范围内,通过人工诱导下的植被恢复与自然修复相结合的方式,对湿地区(含湿地外围水源补给区)实施封山育林和石漠化综合治理等措施,提高湿地周边水源地的森林覆盖率,恢复湿地及周边植被,增加森林保水、蓄水和涵养水源能力,形成“绿色生态水库”,调节水资源的季节径流过程,增加湿地枯水季节水资源量,改善生态系统环境和生物栖息环境,提高生物多样性。对湿地景点周边石山的治理,植被恢复过程中的植物种类的选择、群落结构布局,还应考虑与湿地景观、景点布局的协调和景观美学价值的开发。
鉴于会仙岩溶湿地生态环境的特殊性,岩溶石漠化的治理要采取先研究、试验,后推广的方式,以提高石漠化治理的成功率。其中,岩溶湿地及湿地周边的岩溶石山,包括狮子山(生态研究基地)、马面、督龙、九头山、凤凰山、全洞等地的岩溶石山,为石漠化生态修复的重点地区,拟在以人工诱导为主的封山育林的基础上,选择适合石山富钙、偏碱性、少水(干旱)和少土环境的特色植物(含石山名特优植物),辅以景观树种的种植和培育,恢复植被,改善生态景观。
2.湿地生态与景观的保护与修复
湿地植物群落是湿地生态系统的重要组成部分,也是湿地生态景观和生态功能的主体。会仙岩溶湿地水生植物与生态景观的保护与修复必须与水系统修复相衔接,应坚持可持续发展、绿色、生态优先的原则,以自然修复为主,突出本地植物资源优势,综合考虑湿地植被的生态功能、景观价值、经济效益和社会效益,进行统一规划,在湿地原有水生植物分布现状和湿地植物恢复技术研究与试验的基础上,通过在湿地内建立湿地保护区,对水生植物进行保护性培育、结构优化,改善湿地生态系统的结构和景观,恢复湿地生态系统功能。
(1)湿地水生植物保护与修复
初步规划在会仙岩溶湿地建立以睦洞湖、分水塘、督龙湖和清水江沿岸沼泽为核心、面积15000亩的岩溶湿地生态保护区。通过退耕还湿、退塘还湿,以及政府部门与科研机构的协力合作,对野生水稻等国家保护植物、濒危水生植物进行有效保护和培育;同时,对不同水生植物(群落)的生态功能开展系统的研究,依据湿地类型及其水土循环机制,按照湿地植物群落类型和生态功能进行分区(如设置湿地珍稀濒危植物保护区、湿地经济植物开发区、湿地植被景观区、特色生态功能试验与示范区等),合理规划湿地植物布局,实现湿地生物群落的优生、共生和三维景观的美化,恢复水生植被群落景观和湿地水生态系统,促进生态功能与生态景观美化的结合。
根据会仙岩溶湿地不同地区原有植物群落结构及其功能特征,以及湿地保护和修复的功能定位,将湿地划分为不同的功能区,不同功能区的水生植物保护与恢复的种类各有侧重(表6-1)。
表6-1 会仙岩溶湿地水生态修复功能分区及水生植物规划
湿地植物的修复以科学为依据。首先在会仙岩溶生态研究基地内建立水生生物保护与培育试验示范园,对湿地现有水生、湿生主要植物种类,如长苞香蒲(Typha angustata)、竹叶眼子菜(Potamogeton malainus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、铺地黍(Panicum repens)、芦苇(Phragmites australis)、菰(Zizania caciflora)、华克拉莎(Cladium chinense)进行保护,尤其是对珍稀、濒危湿地植物,如中华水韭、桂林普通野稻、水蕨、莼菜(移植)等,在进行重点保护的基础上,加以人工培育和栽培。
湿地植物修复应尽量培育或恢复适应性强的本地湿地优势植物种类,突出湿地植物种群的本地特色,提高湿地植物的成活率;为丰富湿地生物多样性,增加湿地水生植被景观层次和丰富度,以及为满足特定的生态功能(如污水净化、景观美化)需求,在生态安全评价的基础上,可以有选择性地引进国内外其他具有良好生态功能或景观价值、科学价值的典型湿地植物进行适应性研究与培育,即研究其生态习性、生境,开展植物的培育与生态恢复的试验,以及生物生态功能的研究,为湿地全面生态与景观修复积累经验。对引进的物种实施严格的审核和评价,防止其过度繁殖挤压本地种类的生长空间,确保湿地生态系统的健康、安全不受外来物种的破坏和威胁。
(2)湿地植物群落优化与生态景观构建
根据湿地植物生态习性或生境条件趋同或植物群落共生性,综合考虑生态景观美化,合理规划湿生、挺水、沉水与浮水植物的种类构成与空间景观布局,形成湿地植物种类多样、空间分布错落有致(分异性强)的三维湿地生物群落景观。在旅游线路(尤其是水上线路)两旁或景观点附近的湿地植物的规划时坚持水上、水下协调,沉水植物、浮水植物和挺水植物协调搭配,突出景观层次感,尤其是种植或培育颜色鲜艳、观赏性强的植物;减少游客对单一植物景观的审美疲劳。
在湿地生态景观(包括码头、旅游道路、景点等)的构建中,工程建设要与生态景观相协调,尽量采用自然岸线或采用模仿自然河岸、保持河岸“可渗透性”和自然属性的生态驳岸,使河岸与河滨水体之间的水、气交换和调节功能良好,创建有利于以湿生、水体植物为主体的岸栖生物生长环境,从而为人工营造岸边水体中的湿地水生植物群落,进而培育较完善的水体生态系统建立良好的基础。鉴于会仙岩溶湿地内大部分地区地表水、地下水位高,落差小和流速较缓,建议以自然岸线和生物有机材料生态驳岸为主,这样既有利于降低工程造价,更能保持河岸的自然形态和有利于岸栖植物的生长。具体方案如下:
1)自然岸线:对湿地沿岸适当采用置石、叠石,以减少水流对土壤的冲蚀。保持坡度自然舒缓、水流平缓、岸栖生物丰富、景观自然的属性,保持水陆生态结构和生态边际效应,使生态功能健全稳定。
2)生态驳岸:采用生物有机材料,如树桩、树枝插条、竹篱、草袋等可降解或可再生的材料辅助护坡,再通过植物生长后根系固着成岸。通过人为措施,重建或修复水陆生态结构后,岸栖生物丰富,景观较自然,形成自然岸线的景观和生态功能。岸线坡度自然,略大于土壤自然安息角,水位落差较小,水流较平缓。
对于4m以下高差、坡度70°以下、无急流水体的岸线,其生态驳岸建设也可以适当结合工程材料,如采用石材干砌、混凝土预制构件、耐水木料、金属沉箱等构筑高强度、多孔性的驳岸,基本保持自然岸线的通透性及水陆之间的水文联系,营造岸栖生物良好的生长环境;通过水陆相结合的绿化种植,达到比较自然的景观和生态功能。
按照湿地的自然地形条件,对湿地植物种类的空间分布进行优化、培育、恢复,形成陆生—湿生—水生生境、水陆交融、自然优美的带状植物群落景观结构。典型的湿地植被景观结构为由乔灌木和地被植物组成的陆生生境植物群落,过渡到岸边的浅沼湿生植物群落,到湿地水体浅水挺水植物群落,再随着水渐深而变为浮叶、沉水植物群落,直至深水区的漂浮植物群落。
会仙岩溶湿地的陆生生境多为波状起伏的峰林平原与垄岗地貌,组成峰林的湿地外围岩溶石山是岩溶湿地景观的重要组成部分,也是岩溶湿地的特色,因此,采用严格的封山育林措施,加以人工诱导,保护和培育包括名特优植(作)物在内、适合岩溶石山地区缺水少土、富钙、偏碱性环境,以灌木林为主的水源林和生态景观林;在湿地周边的丘陵垄岗,如冯家-陡门、督龙、睦洞、九头山一带,规划休闲度假观光型生态农业,即种植可自助采摘的水果、观赏性植物或花卉、农产品或经济作物,配合建设生态养殖场、垂钓区、修复历史文化古迹、建设科学文化教育基地等,为休闲度假、游客观光提供良好的服务;在地势低平、地下水位高或洪漫区,则构建适合水、陆交错环境的湿地疏林植被群落,常见的乔木如香樟、女贞、小腊、竹、榆树、乌桕、河柳、垂柳、杨柳、银芽柳、枫杨、合欢、水杉、池杉、水松、落羽杉、伞房决明、蔷薇等,林下尽量保留已有的野生植物,培育由鸭趾草、黄花菜、蝴蝶花、石菖蒲、铺地黍、柳叶箬、五节芒、芦苇、水杨梅等湿生草本地被植物,形成滨水地带植被景观,突出季节色彩和林木倒映水面的景观效果。
在沼泽与水域环境,湿生、水生植物群落以保留、培育原有的自然植物群落为主,适当加以结构优化。高位沼泽的湿生林带,土壤常处于水饱和状态,保护或培育既喜湿、亦耐干旱的禾本、莎草科植物,如灯芯草、水葱、芦苇、芦竹、银芦、香蒲、稗草、水芹菜、美人蕉、千屈菜、菖蒲、蒲公英、二月兰等;浅水环境构建以挺水植物为主的水生植物群落,包括芦苇、芦竹、华克拉莎、长苞香蒲、菖蒲、菰、水鳖、莼菜、三白草、千屈菜、水蓼、水木贼等;水较深的浅水区以挺水、浮叶及沉水植物混合植被为主,包括莲(荷花、睡莲)、萍蓬草、慈姑、泽泻、水芋、水龙、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、苦草、眼子菜、沮草、金鱼草等,其中在主题园区的睦洞湖营造一个有一定规模的荷花观赏区;深水区以沉水植物和漂浮植物群落为主,如金鱼藻、狐尾藻、黑藻、苦草、眼子菜、沮草、金鱼草、浮萍、槐叶萍、大漂、雨久花、凤眼蓝、满江红、菱等。
在水系生物生态系统重建恢复中,对作为污水净化生态功能定位的清水江-太平河沿岸河流沼泽湿地区、秦塘-芬塘河湖沼泽湿地区,在水生生物群落重建时,应选择抗污染和对水污染具有较强净化功能的植物群落,如茭白、芦苇、长苞香蒲、灯芯草、菖蒲、慈姑、凤眼蓝、满江红、喜旱莲子草、菱、水鳖、菹草、金鱼藻、黑藻等,但应以乡土植物为主,尽量避免盲目采用看似适应性强、生长繁茂且有很强水体净化功能的外来水生植物,如凤眼蓝等。另外,可适当构建生物浮岛(又称生态浮岛、生物浮床),强化对水体污染的有效净化,但因其成本高,应以试验为主。
(3)珍稀濒危植物的保护性培育与开发
会仙岩溶湿地现有的国家一、二级重点保护植物中华水韭、桂林普通野稻、水蕨等均濒临灭绝。这些濒危、重点保护植物在品种培育、生物多样性保护、基因工程等领域有着十分重要的价值,在生物学研究乃至提升湿地科学价值方面意义重大。
对这些珍稀濒危保护植物的保护重点是研究并恢复其生存环境,通过建立植物保护与修复试验区,实施保护—种植试验—推广的方式,优先保护和恢复对湿地具有重要价值的典型濒危、稀有植物,如野生稻、中华水韭。
目前,湿地植物的经济开发程度较低。已开发的湿地经济种植植物有莲、慈姑、荸荠等,但多处于无序、小规模开发阶段。需要在湿地规划与开发中建立专门的湿地经济植物种植区,推广种植,扩大规模。建议在秦塘—灌塘、莲塘、渣塘底和大马塘等地分类建立包括莲、荸荠和养殖等在内的专门的湿地经济开发区,形成规模化种植养殖。政府引导和帮助解决产品的加工、销售等环节的问题,形成种植(养殖)、加工和销售一体化的特色经济产业体系。此外,在进行科学评估、试验的基础上,适当引进包括国家一级保护植物莼菜等在内的既有科学文化保护价值又有经济、观赏价值的湿地植物。
(4)生态与自然景观的保护与开发
会仙岩溶湿地范围广、面积大,景观资源丰富、类型多样,包括风景秀丽的田园风光,水天一色的湖泊景观,水中有山、山中有洞、洞洞奇观的岩溶山水景观,以及具有悠久历史和丰富文化蕴涵的古建筑等人为景观。其中湿地内及湿地周边景色秀丽的岩溶地貌和地下岩溶景观——岩溶地下河和洞穴景观是会仙岩溶湿地与我国其他湿地的重要区别,它们与湿地的湖泊水色和田园风光交相辉映,成为我国十分罕见的山水一色、地表与地下水融合一体的特色旅游资源。
会仙岩溶湿地的岩溶地貌和洞穴景观遍布湿地内部及湿地周边。除湿地内龙头山等孤峰外,具有较大保护与开发价值的自然景观主要有狮子岩岛状峰丛及其地下河与岩溶洞穴系统、九头山-福山岩溶地貌与洞穴系统和四塘全洞典型峰丛洼地与岩溶地下洞穴系统等。
狮子岩岛状岩溶峰丛,位于会仙镇冯家村附近,由龙岩山、梯岩山、庙头山等连座石峰组成,主要景点包括小象鼻山、狮子岩、麒麟山、神潭地下河和八仙岩等。其中,八仙岩规模最大、洞内景观最优美;梯岩山出水洞前池塘湖水清澈、因其湿地植物多样性保护良好,成为会仙岩溶湿地天然的物种库,其季节性变换形成丰富多彩的景色;此外,规划建设的狮子岩岩溶湿地生态科学研究试验示范基地通过封山育林和农业科学试验、湿地植物的保护与珍稀、濒危植物的培育,形成青山绿水、花果飘香的世界,也是旅游休闲的重要资源;而神潭地下河为一全年有水的廊道式地下管道,全长约1km以上,宽几米至几十米,忽明忽暗,就像一条彩练,将神潭、八仙岩、梯岩山天坑和出水岩池塘、狮子岩岩溶湿地生态科学研究试验示范园及分水塘湿地连接在一起。狮子岩岩溶地貌和洞穴景观开发规划就是要在详细调查的基础上,将上述景点综合考虑,优先规划开发八仙岩洞穴旅游和神潭地下河水上探奇,并与下游分水塘湿地和古桂柳运河有机地结合,同时,通过在狮子岩农业科学示范园的建设,引导农民在周边建设观赏性花卉树木和果园,为游客提供自助休闲场所,从而在总体上形成一条集历史文化、自然风光和科普示范、生态休闲于一体的旅游路线。
九头山—福山位于地下水集中排泄带,不仅有众多的岩溶泉、岩溶湖泊,还有众多规模宏大的岩溶地下河和洞穴系统,其中,福山地下河和洞穴系统最具代表性。此外,以九头山、凤凰山为代表的峰林平原地貌景观秀丽,与相思江、睦洞河、清水江、九头山水草地一起,构成了一幅山环水绕、青山倒映的典型南国山水景观,是一个极具开发潜力的旅游景点。
③ 杭州长桥溪水生态修复公园是一个生态湿地公园
(1)生物群落;(2)呼吸;(3)该生态系统具有一定的自我调节能力http://..com/question/1577010785538693060.html
④ 与陆地生态系统比较,湿地生态恢复有什么特征
一、湿地生态系统的生物多样性。湿地是陆地与水体的过渡地带,它同时兼具丰富的陆生和水生动植物资源,形成了其它任何单一生态系统都无法比拟的天然基因库和独特的生物环境,特殊的土壤和气候提供了复杂且完备的动植物群落,它对于保护物种、维持生物多样性具有难以替代的生态价值。
二、湿地生态系统的生态脆弱性。湿地水文、土壤、气候相互作用,形成了湿地生态系统环境主要素。每一因素的改变,都或多或少地导致生态系统的变化,特别是水文,当它受到自然或人为活动干扰时,生态系统稳定性受到一定程度破坏,进而影响生物群落结构,改变湿地生态系统。
三、湿地生态系统生产力高效性。湿地生态系统同其它任何生态系统相比,初级生产力较高。湿地生态系统每年平均生产蛋白质9gm2,是陆地生态系统的3.5倍。
四、湿地生态系统效益的综合性。湿地具有综合效益,它既具有调蓄水源、调节气候、净化水质、保存物种、提供野生动物栖息地等基本生态效益,也具有为工业、农业、能源、医疗业等提供大量生产原料的经济效益,同时还有作为物种研究和教育基地、提供旅游等社会效益。
五、湿地生态系统的易变性。湿地生态系统易变性是湿地生态系统脆弱性表现的特殊形态之一,当水量减少以至干涸时,湿地生态系统演潜为陆地生态系统,当水量增加时,该系统又演化为湿地生态系统,水文决定了系统的状态。
⑤ 湿地生态恢复工程的基本原理
A、湿地生态恢复工程采用工程和生物措施相结合的方法,A正确;
B、湿地内生态恢复工程需容要建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,B正确;
C、湿地生态恢复工程主要是运用了协调与平衡原理、整体性原理,C错误;
D、湿地的恢复除利用生物工程手段外,还要依靠自然演替机制恢复其生态功能,D正确.
故选:C.
⑥ (二)河流湿地修复工程生态修复技术
根据湿地的构成和生态系统特征,湿地的生态修复可概括为:湿地生境修复、湿地生物修复和湿地生态系统结构与功能修复三个部分,相应地,湿地的生态修复技术也可以划分为三大类:
1.湿地生境修复技术
湿地生境修复的目标是通过采取各类技术措施,提高生境的异质性和稳定性。湿地生境修复包括湿地基底修复、湿地水状况修复和湿地土壤修复等。湿地的基底修复是通过采取工程措施,维护基底的稳定性,稳定湿地面积,并对湿地的地形、地貌进行改造。基底修复技术包括湿地基底改造技术、湿地及上游水土流失控制技术、清淤技术等。
湿地水状况修复包括湿地水文条件的修复和湿地水环境质量的改善。夹河湿地水文条件的修复是通过疏通水系等水利工程措施来实现;湿地水环境质量改善技术包括污水处理技术、水体富营养化控制技术等。需要强调的是,由于水文过程的连续性,必须严格控制水源河流的水质,加强夹河上游及相关支流的生态建设。土壤修复技术包括土壤污染控制技术、土壤肥力修复技术等。
2.湿地生物修复技术
该技术主要包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与组建技术、群落演替控制与修复技术等。
3.生态系统结构与功能修复技术
该技术主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。湿地生态修复技术的研究既是湿地生态修复研究中的重点,又是难点。
基于工艺经济、技术稳定、管理简便的设计原则,综合考虑生态保护与水质净化相协调、环境效益和经济效益并重、湿地建设和农村产业结构调整相统一,根据夹河的地形地貌特征,来确定湿地生态修复工程方案。在全面查清夹河湿地资源本底和环境状况的基础上,重点保护好现有湿地资源和湿地环境,局部疏浚淤积湿地,实施退耕还湿工程,修复湿地植被,加强保护设施建设,为夹河湿地的全面保护和持续发展奠定基础。
湿地生态修复工程首先是对水域实施疏浚连通工程,增加湿地水域面积,增加湿地蓄水量。其次,对水域土驳岸和混凝土护岸实施生态护坡和湿地植物栽种工程,主要为生态护坡、栽种湿地植物,形成河道滞留塘,在保证河流水质净化效果的基础上兼顾景观开发。
4.湿地建设的主要工艺方案
该方案本着既要保障河水水质安全,又要促进经济发展和社会稳定原则,在河流综合整治过程中需采取科学的治污之路,即从流域内每一条汇水河流入手,按照目标、总量、项目、投资四位一体的小流域控制思路,实施“治”、“用”、“保”并举策略,综合运用经济、法律、科技和必要的行政手段,注重发挥市场机制、宏观管理机制和公众参与机制的作用,全面推进流域内经济结构调整、城市环境基础设施建设、清洁生产、污染治理、污水资源化、生态保护和建设等各项工作,扎实推进流域污染综合治理。
所谓“治”,即污染治理。是指以循环经济理念和工业生态学为指导,综合采用结构调整、清洁生产、末端治理、环境基础设施建设、面源污染治理、清淤疏浚等全过程污染防治措施,解决流域内环境污染问题。
所谓“用”,即行政辖区内水资源的充分循环。是以节水为基础,因地制宜,分类指导,充分利用闲置荒地及废弃河道,建设中水调蓄设施,合理规划污水回用工程,最大限度地实行水资源的流域内循环,减少污水排放量。
所谓“保”,即流域生态修复与功能强化。是在污染治理和污水资源化的基础上,采用湿地建设、水土保持、小流域开发治理、自然保护区建设等生态修复、重建技术,对流域的生态恢复过程进行强化,使之向提高自净能力、改善水质与生态环境、恢复自身应有生态功能的有利方向尽快转变。
从治理技术的内在属性和特点上来讲,污染河流的净化技术一般分为物理/化学技术和生物/生态技术。
物理/化学技术是目前在城市河道治理中比较常用的应急技术,主要有河道曝气、底泥疏浚、引水冲污和投加化学药剂等。物理/化学技术短期效果好,但是费用高,只能处理小型河流或者景观价值较高的河流,对环境有一定的副作用,生态效果不理想,难以长期应用。
生物/生态技术目前主要有生物过滤、人工湿地、滞留塘、多自然河道和植物浮床等。
(1)生物过滤技术
生物过滤技术属于污染河流的强化治理技术,特别适合于严重污染河流支流的水质净化。生物过滤技术结合了生物膜的降解特性和填料的过滤作用,既具有生物膜处理技术的处理效率和抗冲击负荷较高的特点,又具有过滤技术的稳定性(对不同种类及大小的污染物,在不同环境条件下都具有一定的去除能力),技术的适用性和持续性比较强;生物过滤技术还可以通过对运行条件的调整,实现多种污染物去除功能(如脱氮除磷等)。
(2)强化人工湿地技术
湿地是陆地和水体之间的过渡地带,具有独特的生态结构和功能,是自然环境中自净能力很强的区域之一。人工湿地可以利用天然或人工构筑水池或沟槽,在底面铺设防渗层,并充填一定深度的土壤和填料组成填料床,表面种植一些生长快速的耐水植物(如芦苇、香蒲等),形成一个含多种基质和生物的独特生态环境。因而人工湿地是一种良好的污染河水的生态净化技术。
根据水流方式,人工湿地可以分为潜流(SSF)和表面流(FWS)两种。其净化机理主要有:①过滤和沉降;②吸附和离子交换;③污染物的降解;④植物对营养物质的吸收;⑤对病原体的灭活。
表面流湿地类似于天然沼泽湿地,污水在人工湿地床体的表层流动,水位较浅,一般在0.1~0.6m左右。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。缺点是占地面积大,水力负荷低,去污能力有限,受气候影响较大,夏季会孽生蚊蝇、散发臭味。除了改善水质外,表面流人工湿地还给人们提供美学价值和为水生野生动植物提供栖息地的功能。表面流人工湿地常用于湖泊、河流的水质净化与生态修复。
在潜流湿地系统中,污水在湿地床体内部流动,可以充分利用基质层表面生长的生物膜、丰富的植物根系及基质截留等作用,有效延长水力停留时间,提高湿地系统的处理效果和处理能力,同时由于水流在土壤层以下流动,故具有保温性较好,处理效果受气候影响小、卫生条件较好等优点,是目前研究和应用较多的一种湿地系统。相对于表面流湿地,潜流型人工湿地存在易阻塞、管理复杂,投资较高及环境友好型较差等缺点。
在具体的应用中,可以通过选择不同的基质(土壤和填料),根据实际情况种植不同的植物,利用系统中不同基质、植物、微生物和动物形成的独特生态环境,对污染河水进行净化。
(3)滞留塘技术
滞留塘技术在国外的应用和研究最早出现于20世纪60年代,并逐渐受到重视。在美国、加拿大、日本等国已大规模应用于控制暴雨径流污染和污染河流的自净能力强化,并形成了成熟的应用技术,获得了大量的设计、运行和管理经验和参数。在国内也有很多类似的河道稳定塘应用,河流滞留塘技术通过直接在河床上建堰拦水,可以延长河水在单位距离上的停留时间,促进颗粒污染物的自然沉降,提高河水的透明度;可以利用河滩、河岸以及塘内的植物吸收和微生物吸附降解作用,降解河水中的有机污染物,削减氮磷等诱发水体富营养化的物质;可以利用拦水堰上的跌水,加强河水自然复氧,最终提高单位距离上的河流自净能力。河流滞留塘技术相对易于实施,管理简单,比较适合于河滩宽阔的小型河流的污染治理和修复。
(4)多自然型河道技术
“多自然型生态河道”即指“多种动植物及微生物可以共存、繁殖的河道”。构建多自然型的生态河道主要通过河道环境条件的天然模拟和强化,在再生河道生物群落的同时,创造良好的生态环境与自然景观。
天然河道是一个复杂的生态系统,由不同的生物群落所组成。河道物理结构广义上可分为:水体的河床部分(水生生物区)、河滩部分(水交换区,两栖区)和受水影响的河岸区。构建多自然型的生态河道,即从这三个层次上通过环境条件的天然模拟和强化,营造适于各种生物栖息繁衍的环境条件,再生各种生物群落,恢复和强化河道的自净能力,重建河道良好的生态系统。
(5)植物浮岛技术
生物浮岛技术是利用生态工程学原理,在受污染河道,用木头、泡沫等轻质材料搭建浮岛,以浮岛作为载体,在水面上种植植物,构成微生物、昆虫、鱼类、鸟类、植物等自然生物栖息地,形成生物链来帮助水体恢复,降解水体的COD、氮、磷的含量,主要适用于富营养化及有机污染的河流。除此之外,还具有为生物提供生息空间,改善景观以及消波护岸的功能。生物浮岛依据浮岛植物是否和水接触分为干式浮岛和湿式浮岛两种。
植物浮岛技术的核心是将植物种植于水体水面上,利用植物的生长从污染水体中吸收大量污染物质(主要为氮、磷等营养物质),并通过收获植物体的方法将其搬离水体。还可以在植物根部放置软性填料,进一步促进植物生长,去除水中污染物质。
生态浮岛可就地处理河流,工程量小,投资省;处理效果好,自然景观和谐;实现资源持续利用;使用寿命长,维护简单;避免重复污染,重复治理,实现一次投资长期受益。2002年6~11月和2003年5~10月在北京永引渠罗道庄桥上游设置了5000m2的生物浮岛,所植物种为美人蕉、旱伞草,取得了较好的水质修复效果,同时营造出美好的景观效果。但是植物浮岛技术费用较高,且适用性有所限制。
(6)生态护坡技术
河道走廊的生态修复延伸到水环境综合整治中,生态护坡以保护和创造生物良好的生存环境和自然景观为前提,在再生生物群落的同时,建设具有设定抗洪强度的河流护堤工程,能够提高水系功能和改善水的质量,把受人类严重干扰和破坏的河道修复成为水体与土壤、水体与生物相互涵养,适合生物生长的近自然状态的河道。因而,生态护坡技术在水环境综合整治中逐步得到了应用和发展。
(7)其他
包括投加生物制剂和生物操纵法等,主要是通过在人工条件下强化微生物对污染物质的降解能力,来达到净化水质的目的。
生物/生态技术的主要优点:
1)基建、运行费用低,管理方便,经济可行。生物/生态技术可以利用太阳能作为污染净化系统的能源,通过微生物和动植物的自然生长来降解、吸收、转移河水中的污染物,较少需要输入人工的能源和物质。其次,微生物和动植物在一定条件下都能按照一定规律自行生长繁殖,发挥水质净化作用,较少需要人为管理以维持净化系统的运行。
2)副作用小,对环境没有危害或者危害很小。生物/生态技术利用自然界原有的或者经过略微改造的生物,而非人工物质来净化河水,环境相容性好,不存在对环境的二次污染。稳定的河水生物/生态净化系统其内部的物质转换和能量流动处于平衡状态,各种生物之间相互依存,相互制约,不容易对外界环境造成冲击。
3)能自我调整,适应环境的变化。微生物有很强的变异能力,植物也具有一定的自我调节能力,因此当河水的污染物发生改变时,生物/生态技术在一定程度上仍旧能够发挥水质净化作用,同一种技术对不同类型的河流水质污染有较好的适用性。
4)可与亲水景观建设相结合,外在表现形式自然亲切,更富人性化。生物/生态技术利用天然的生物,而非人工的化学物质或机械等来净化河水,能较为容易地与原有自然环境相融合。
由于具有以上优势,生物/生态技术在污染河流治理中得到越来越多重视和实际应用。目前实施人工湿地和滞留塘技术对受损河道进行生态修复和水质净化已逐渐推广起来。
人工湿地水质净化工程的建设,是流域“治、用、保”综合治理思路的关键环节之一,也是净化流域内污染物的最后一道屏障。人工湿地水质净化工程建设的成败,直接关系到能否实现流域水质的目标。
⑦ 生态修复与人工湿地有什么区别与联系 是人工湿地属于生态修复吗生态修复还包括什么
人工湿地仅仅抄是生态修复的一种,生态修复以生物修复为基础,强调生态学原理在污染土壤和地下水以及地表水修复中的应用,是物理-生物修复、 化学-生物修复、 微生物-植物修复等各种修复技术的综合.水体自净、生物修复、人工湿地都是生态修复
⑧ 人工湿地的作用,包括生态修复作用和自然调节作用具体说来有哪些
一是加强水资源的调配与管理,确定全国、流域和省区水资源配置方案及水资源宏观控制指标体系和水量分配指标。在重要湿地区和重要河流流域开展水资源调配与管理工程,适当增加关键区域生态用水比例,逐步恢复原有的湿地生境。二是开展湿地恢复和综合整治工程,包括在生物多样性丰富的低产农田区实施生态恢复工程,在退化和被改造的滩涂区实施恢复与重建工程,在土地沙漠化趋势严重的湿地区实施工程退牧育林还草、封沙育林育草、休牧(轮牧)育林育草工程,对已退化沼泽草地进行改良,恢复天然植被和水禽栖息地,在沿海退化红树林地区进行红树林生态恢复工程的试验示范等。
1、物质生产功能
湿地具有强大的物质生产功能,它蕴藏着丰富的动植物资源。七里海沼泽湿地是天津沿海地区的重要饵料基地和初级生产力来源。据初步调查,七里海在20世纪70年代以前,水生、湿生植物群落100多种,其中具有生态价值的约40种。哺乳动物约10种,鱼蟹类30余种。芦苇作 为七里海湿地最典型的植物,苇地面积达7186公顷,具有很高的经济价值和生态价值,不仅是重要的造纸工业原料,又是农业、盐业、渔业、养殖业、编织业的重要生产资料,还能起到防风抗洪、改善环境、改良土壤、净化水质、防治污染、调节生态平衡的作用。另外,七里海可利用水面达10000亩,年产河蟹2000吨,是著名的七里海河蟹的产地。
2、大气组分调节功能
湿地内丰富的植物群落,能够吸收大量的二氧化碳气体,并放出氧气,湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组分。但同时也必须注意到,湿地生境也会排放出甲烷、氨气等温室气体。 沼泽有很大的生物生产效能,植物在有机质形成过程中,不断吸收CO2和其他气体,特别是一些有害的气体。沼泽地上的氧气则很少消耗于死亡植物残体的分解。沼泽还能吸收空气中粉尘及携带的各种菌,从而起到净化空气的作用。另外,沼泽堆积物具有很大的吸附能力,污水或含重金属的工业废水,通过沼泽能吸附金属离子和有害成分。
3、水分调节功能
湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用,是蓄水防洪的天然“海绵”,在时空上可分配不均的降水,通过湿地的吞吐调节,避免水旱灾害。七里海湿地是天津滨海平原重要的蓄滞洪区,安全蓄洪深度3.5-4m。
沼泽湿地具有湿润气候、净化环境的功能,是生态系统的重要组成部分。其大部分发育在负地貌类型中,长期积水,生长了茂密的植物,其下根茎交织,残体堆积。潜育沼泽一般也有几十厘米的草根层。草根层疏松多孔,具有很强的持水能力,它能保持大于本身绝对干重3~15 倍的水量。不仅能储蓄大量水分,还能通过植物蒸腾和水分蒸发,把水分源源不断地送回大气中,从而增加了空气湿度,调节降水,在水的自然循环中起着良好的作用。据实验研究,一公顷的沼泽在生长季节可蒸发掉7415吨水分,可见其调节气候的巨大功能。
4、净化功能
沼泽湿地象天然的过滤器,它有助于减缓水流的速度,当含有毒物和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀和排除。一些湿地植物能有效地吸收水中的有毒物质,净化水质。
沼泽湿地能够分解、净化环境物,起到“排毒”、“解毒”的功能,因此被人们喻为“自然之肾”。假如没有了湿地,好比一个人被割去了肾脏。
如氮、磷、钾及其他一些有机物质,通过复杂的物理、化学变化被生物体贮存起来,或者通过生物的转移(如收割植物、捕鱼等)等途径,永久的脱离湿地,参与更大范围的循环。
沼泽湿地中有相当一部分的水生植物包括挺水性、浮水性和沉水性的植物,具有很强的清除毒物的能力,是毒物的克星。据测定,在湿地植物组织内富集的重金属浓度比周围水中的浓度高出10万倍以上。正因为如此,人们常常利用湿地植物的这一生态功能来净化污染物中的病 毒,有效的清除了污水中的“毒素”,达到净化水质的目的。
例如,水葫莲、香蒲和芦苇等被广泛地用来处理污水,用来吸收污水中浓度很高的重金属 镉、铜、锌等。在美国的佛罗里达州,有人作了如下试验,将废水排入河流之前,先让它流经 一片柏树沼泽地(湿地中的一种),经过测定发现,大约有98%的氮和97%的磷被净化排除了, 湿地惊人的清除污染物的能力由此可见一斑。在印度的卡尔库塔市,城内设有一座污水处理场,所有生活污水都排入东郊的人工湿地,其污水处理费用相当低,成为世界性的典范。
5、提供动物栖息地功能
湿地复杂多样的植物群落,为野生动物尤其是一些珍稀或濒危野生动物提供了良好的栖息地,是鸟类、两栖类动物的繁殖、栖息、迁徙、越冬的场所。
沼泽湿地特殊的自然环境虽有利于一些植物的生长,却不是哺乳动物种群的理想家园,只是鸟类能在这里获得特殊的享受。因为水草丛生的沼泽环境,为各种鸟类提供了丰富的食物来源和营巢、避敌的良好条件。
在湿地内常年栖息和出没的鸟类有天鹅、白鹳、鹈鹕、大雁、白鹭、苍鹰、浮鸥、银鸥、 燕鸥、苇莺、掠鸟等约200种。而且该湿地是西伯利亚和东北地区鸟类南迁越冬的中途站。
6、调节局部小气候
湿地水分通过蒸发成为水蒸汽,然后又以降水的形式降到周围地区,保持当地的湿度和降雨量,使宁河县成为天津市气候较为湿润的地区之一。