湿地生态修复技术规程范文

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湿地生态修复技术规程

篇1

1大石埠水库水质状况

通过收集整理大石埠水库近4a的水质监测资料,并按照《地表水环境质量标准》进行类别分析,按照《地表水资源质量评价技术规程》进行营养状态评价,结果表明:在近4a的50次水质监测中,Ⅱ类水15次,占评价总测次的30%,Ⅲ类水25次,占评价总测次的50%,Ⅳ类水10次,占评价总测次的20%;水库水体一直处于中营养至轻度富营养状态。自2009年起,大石埠水库曾连续出现中度富营养状态,富营养状态频次增加较为明显,水库水质富营养化程度日趋严重。

2存在问题的原因分析

(1)大石埠水库的总体水环境质量尚好,但是水体的富营养程度相对较高,已经达到了中度富营养化水平。(2)通过近几年的实地调查,大石埠水库存在网栏养殖问题,特别是在入库径流河口地段的网栏养殖。由于养殖饵料的投放,造成水库水体的内污染源较重,而这些内污染源对水生态环境的影响,无法通过具体的工程措施进行有效的修复。(3)水库上游及周边是桃林镇政府所在地及附近村庄。由于人们的日常生产及生活,使入库支流产生各类污染物,特别是在汛期,这些污染物流入水库库区,对水库的水质安全造成了一定的影响。(4)库区上游地带的大量土地被开发成为农田,并种植农作物和经济作物,由于目前农药和化肥的广泛应用,农田的面源污染给水库的水质带来隐患。(5)大石埠水库是山地形水库,水库的岸线较长,水库的形状为狭长型,由于水库的防护带有缺失现象,特别是水库靠马陵山地段缺失较多,造成水土流失现象较为严重,以致形成的径流直接入库,从而影响了水库的水体水质。(6)大石埠水库在水流力学作用下,造成了一定程度的库岸淘刷现象,有的易造成塌岸,因而影响了水库库区周围的生态环境和防洪安全。(7)由于水库上游是马陵山的丘陵地带,大量的灌木和原有的林地被附近的村民开发种植,原有的生态体系被破坏的现象较为严重。虽然近年来政府有关部门提出了调整产业结构,但是短时间内很难恢复原有的生态系统,从而也对大石埠的生态稳定带来影响。

二、大石埠水库水生态修复措施

1总体思路和具体目标

根据大石埠水库的实际情况,从发挥区域生态功能出发,充分利用水陆植物的生态作用,以植物修复、重建和优化调整为重要手段,实行水库的上游地带、淹没地带、消落区域和水下区域的有效结合,进行库区生态修复建设。通过截留和净化污染物,保护生物物种的多样性,涵养水源,防止水土流失,建设生物景观等措施,推动库区社会经济的发展,增加库区农民的经济收入,同时也兼顾库区的生态效益。具体的目标是:减少水库周围不必要的人为干扰因素,降低入库的污染物数量。依靠生态系统的自然调节能力,辅助以人工措施和工程措施,使遭到破坏的水库生态系统逐步得到恢复,并向良性循环方向发展,逐步将其建设成为优质的水源地。

2大石埠水库水生态修复的具体措施

2.1防护带修复

建设3条防护带,种植乔木、灌木和果树。即在水库西10km左右,靠马陵山山体顶部,种植耐干旱和贫瘠的马尾松等,种植长度3km;在山体的坡耕地种植苹果、板栗等果树。

2.2建设隔离带

利用土地整理开发和小流域综合治理等工程,在水库周围建设隔离带。通过工程措施的配套和乡村河塘的综合整治,以及村容村貌和村庄环境建设,特别是周边村庄生态环境的优化,为水库的生态修复起到了较大的促进作用。

2.3建造生态浮床

采用木棍和钢丝固定一块水面,其中种植芦苇和荻草等。每个浮床大约为10m×3m。建浮床地点,一是在大石埠水库西岸的小桃林村附近,建造放置10个浮床;二是在水库西岸靠彭才村附近水面建造投放10个浮床;三是在水库东岸靠关汪村附近建造投放10个生态浮床;四是在水库东岸军民翻水站附近建造投放10个生态浮床。

2.4恢复与扩建湿地

恢复原黑龙潭水库到大石埠水库的湿地,协调处理历史留下的圈圩,进一步扩大湿地面积,拟扩建湿地30hm2。

2.5生态护坡

利用生态混凝土和生态砖种植芦苇和香蒲等。具体的生态护坡地段为,库区上游靠小桃林村两岸约6km,库区西岸靠彭才村约2km,库区东岸靠关汪村及军民翻水站约2km,水库管理所至西石埠村地段和道埝翻水站约5km。

2.6河道整治

对大石埠水库的入库河道桃林河进行河道整治工作。具体措施为打捞水花生和水葫芦,对河道进行浅表清淤。整治河道的长度约3km。

三、结语

篇2

一、引言

雨水是城市中有待进一步开发的水资源之一,雨水利用具有重要的经济和生态效益。当前,解决水资源匮乏和水环境恶化问题是21 世纪全球实现人口、环境、经济和社会可持续协调发展的一个关键性问题。如何增加对雨水的控制和应用,是新时期解决水资源问题的重要研究课题。而基于微循环理念的低影响开发作为一种生态式、景观化雨水管理方法,已在发达国家中得到了广泛应用。

二、国内外城市雨水利用研究评述

早在20 世纪70 年代,国外对于雨水利用方面就已经展开研究。近二十年来,由于全球范围内发生的水资源短缺及洪涝灾害频发问题,美国、德国、日本、加拿大、丹麦、意大利等40 多个国家对雨水利用尤为重视,相继开展了雨水利用的研究与实践,雨水利用普及率也越来越高。其中德国、日本、美国等城市化程度高、经济发达的国家已将雨水利用作为解决城市水源问题的战略措施,并建立起了完整的雨水收集利用体系及相关规范制度,雨水收集利用开始向系统化、集成化和规范化发展。

(一)城市雨水利用的技术研究

从雨水利用的用途来看,雨水利用主要集中在利用雨水解决人畜生活用水、集流补灌农业生产用水、生态环境用水和城市雨洪利用以及回灌地下水等方面。目前,在城市雨洪方面微循环理念下对雨水利用的策略,主要集中在雨水综合回用、雨水渗透利用、雨水水质净化、雨洪蓄滞排放及水资源生态处理策略等几个方面。[1]6-15

1. 雨水的综合回用

城市雨水综合回用是指利用景观生态学、生态经济学原理,通过人工净化和自然净化相结合的方式,将雨水集蓄、渗透、应用与园林绿地等景观设计相结合的综合性设计,从而实现城市规划、建筑景观、园林绿地与河流水系的协调统一,实现经济效益和环境效益的统一,以及人与自然的和谐共存。这种雨水利用方式具有生态性、可持续性的特点,能够实现城市生态效益、经济效益的最大化。具体做法因其依据的城市园林绿地规模特点而不同,一般包括屋顶绿化、水景、渗透、雨水回用、收集与排放系统等。还包括集太阳能、风能利用和水景于一体的花园式生态建筑。[2] 德国最早于1970年后的环保运动中开展雨水利用,是欧洲极力主张广泛进行雨水利用的国家,也是目前世界上雨水收集利用最先进的国家之一。其主要在三个方面居世界领先地位,即生态小区雨水收集、净化、渗透和蓄存等综合利用,雨水利用的标准化、产业化利用,雨水利用的法律法规保障。日本是水资源比较缺乏的国家,因此早在20 世纪60 年代就已经开始雨水利用。东京都墨田区雨水回用工程获得了第一届国际环境自治团体协商会的环境奖,该项目是将居民屋顶雨水借助现有水落管汇入集水箱中,沉淀净化后供洗车冲厕、植物灌溉之用,并且项目是通过政府与居民合作的形式得以实施并推广。

2. 雨水渗透利用

雨水渗透具有补充涵养地下水、缓解地面沉降、减少水涝和海水倒灌、减少地表径流、减少雨污管道负荷等优点,成为一种有前景的雨水间接利用方式。美国在雨水利用方面更侧重于雨水渗透,强调就地滞蓄渗透。在芝加哥市兴建了地下隧道蓄水系统,以解决城市防洪和雨水利用问题。其他很多城市还建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但重视工程措施,而且还通过法律法规对雨水渗透给予支持。如科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。德国在强调雨水蓄存回用的同时也注重雨水的入渗,在联邦德国,水、废水和固体废弃物协会(ATV)提出的ATV-DVWK-Arbeitsblatt 138 工作手册中对雨水入渗设施的规划、建设和运行管理进行了详细规定。并提出了地面入渗、洼地入渗、“洼地—渗沟”组合、“渗沟—渗管”组合、渗井、“洼地—渗沟—雨水”排水系统等雨水入渗设施。[3]

3. 雨水水质净化

城市的工业化、现代化建设所带来的污染物对雨水、地下水等城市淡水资源造成了愈来愈大的负面影响。另外,城市到处都是硬化的路面,地表蒸腾作用十分显著。因此,开发具有净化能力并且可以含蓄淡水资源来保证绿化植物正常生长的材料是非常必要的。同时,部分雨水通过净化去除各种污染物质,达到了饮用水的标准,可以缓解淡水资源紧缺和城市发展之间的矛盾。[4]

4. 雨洪蓄滞与排放

在国外的城市建设中,有许多关于雨洪排放的优秀建设案例,例如:罗马的地下排水管道系统建设于公元前6 世纪左右,至今2500 多年了仍然在使用;1739 年,奥地利维也纳城中心区有了排水系统,是欧洲第一座拥有完善排水设施的城市;德国最早的地下管道系统是1842 年开始修建由英国林德利设计的汉堡排水系统(图1)。

5. 水资源生态处理

(1)设置小型雨污处理装置

挪威在上世纪90 年代在社区和村镇建设了几百座小型污水处理装置来保护水资源环境,收到很好的效果。近年来,我国的小型污水处理技术发展迅速,并逐步进入实用化阶段。[5] 尤其在农村居民点设置一些小型的雨水或污水处理装置,对改善农村水环境、提高农民生活质量具有重要意义。同时,该处理方式也是推进新型城镇化建设与新农村建设的重要内容,其在实施污水治理过程中,紧密结合国家相关政策(如沼气工程实施政策和湿地保护政策等),能够充分发挥小型污水处理方式的作用。[6]

(2)人工湿地处理

随着人类对资源、环境的过度开发利用,天然湿地越来越少,因此人们提出了模拟自然湿地,由人工设计、建造和监督控制的类似沼泽地地面的人工生态系统,即人工湿地,并利用其进行水质净化和水资源的生态处理。在国外利用人工湿地技术进行点状、面状污染源治理,水质净化和营养修复,已得到充分的实践应用。例如,美国用于处理工业或农业污水的人工湿地有600 多处,其中40 多处可用作雨水水质净化。1996 年位于德国的沃尔夫斯堡即建设了占地面积约800m2、日净化水量35m3 的Einsdorf 垂直人工湿地系统和占地670m2、日净化20m3 水量的垂直流人工湿地系统。到目前为止,在国内大多人工湿地尚停留在实验使用阶段。1987 年天津市环保研究所建设了日处理1400m3 的芦苇湿地工程,是我国研究人工湿地净化水质的首例。1989 年北京环保所建成的用于处理生活污水和工业废水的北京昌平自由水面人工湿地,处理效果优于传统的二级处理工艺。1990 年国家环保总局华南环保所建设了白坭坑人工湿地,证明系统越复杂运行越稳定,其单位污水投资额和处理成本均低于传统污水处理厂。随着我国水环境污染问题的日益严峻,人工湿地处理技术的应用优势也逐渐凸显。尤其是微生物、植物和基质构成的复杂湿地生态系统,实现了对污水中有机物、氮、磷等的有效去除。同时,因其投资省、能耗低和景观效果好,以及其独特的生态修复和自适应能力,人工湿地处理技术被不断改进,并得到广泛应用。[7]

(3)稳定塘—人工湿地组合处理

在研究中,曾有学者提出将稳定塘与人工湿地结合起来设置提高系统稳定性和出水水质,以发挥两者优点的“稳定塘—人工湿地”组合系统。雷志洪等学者在净化深圳布吉河水时利用稳定塘进行前处理、利用复合垂直流型人工湿地进行深度净化的“稳定塘—人工湿地”组合处理方式。该处理方式将每天净化的1000 m3 河水作为洪湖的生态补水,运行效果良好。曹向东等学者研究了将稳定塘和人工湿地交替进行设置的多级“稳定塘—人工湿地”组合系统,该系统的各处理单元之间可以互为补充,对于污水中的氮磷较单一的稳定塘有较好的去除效率。在石家庄滹沱新区生态规划中,奥雅纳公司设计了滹沱新区“稳定塘—人工湿地”组合系统(图2)。该系统呈无规则的自由形状,由湿塘、湿地两个主要单元及进出口、调蓄区、泄洪道和堤岸等设施组成,水深设计采用0.5 ~ 0.8m。

(二)城市雨水利用的建设实践

近十年来,国内外对雨水利用开展了大量的理论研究,主要侧重于雨水综合回用、雨水渗透利用、雨水水质净化、雨水蓄滞与排放和水资源生态处理等几个方面。在此基础上进行了许多示范区建设,尤其以美国波特兰市低影响开发示范区(即美国俄勒冈州波特兰市NE Siskiyou“绿色街道”)最具代表性(图3),再者如我国深圳光明新区牛山科技公园也建设了国内第一个低影响开发示范区。示范公园建成的是光明新区牛山科技园,主要采用了植被浅沟和蓄水池两个措施(图4)。

(三)城市雨水利用的政策与法规

严重缺水的以色列早在1948 年就颁布了“排水与雨水控制法”,同时指定了长达30 年的雨水利用和“沙漠公园计划”,巧妙地通过挡水墙、蓄水池、径流农场、微集水区等建立了沙漠绿洲,实施有效的雨水利用。[1]4-6 德国1996 年对1986 年的水法进行了补充,在补充条款中强调“水可持续利用”的理念并提出了“排水量零增长”的新模式。[3] 日本从政策法规上和经济上全面支持雨水渗透利用。在1992 年实施的《第二代城市排水总体规划》中明确提出了“大型公建建设时必须设置雨水渗透设施”的要求;并明确规定了城市雨水渗透设施(如渗透池、渗透沟和渗透塘等)是总体规划的构成要素。美国各州根据自身特点因地制宜地制定了地方的雨水利用规范条例,如佐治亚州的《雨水管理手册》、北卡罗来纳州的《雨水设计手册》和弗吉尼亚州的《弗吉尼亚雨水管理模式条例》等。[8]我国虽然涉及雨水利用的法律规范编制开始较晚,主要集中在2000年以后,但增长速度却非常快,十几年时间颁布了一系列雨水利用的规范规程。如北京在2009 年颁布的《城市雨水利用工程技术规程》(DB11/T 685—2009)中明确提出了雨水利用规划及工程设计编制的要求。

(四)城市雨水利用的发展方向

1. 雨水利用的标准化、产业化

在大量雨水利用研究与示范实践的基础上,雨水利用由单一建筑、单一产品等探索阶段逐渐向雨水利用普及的标准化、产业化方向发展。如德国雨水利用已经开始进入标准化、产业化阶段,并开始向集成化、综合化方向发展,走在了世界前列。专门有一些公司从事雨水收集的技术和设备的研究和应用,已经开发出了集收集、过滤、存储、入渗、监控等多种功能为一体的设备和产品,[9] 并已经建成了大批的雨水利用实际工程。如德国的WISY 公司研制并生产的立管旋流过滤器和金属筛网,能有效地过滤净化100 ~ 300m2建筑屋面的雨水水质。德国GEP 公司与UFT 公司则是专门生产雨水过滤设备、雨水连接管道、雨水口、雨水检查井、雨水回用制单元、雨水储存罐和雨水储存填料的知名公司。

2. 雨水利用的综合化、系统化

雨水利用由单独地将雨水储存下来回用或渗透地下补充地下水等单一目标向综合解决城市水源短缺、洪涝灾害频发、地下漏斗扩大、城市热岛效应等一系列城市问题的多目标方向发展。将雨水储存回用、渗透、蓄滞利用方向与城市雨水基础设施排放功能等纳入到一个统一系统中进行综合考虑。如尾泽卓思构思的“日本综合防洪治水架构概要图”(图5)中将渗透铺装、防洪调蓄池、雨水储存、地下管道、河流整治等纳入到一个整体框架下。

三、基于微循环理念的雨水生态系统发展趋势

目前,对城市雨水的利用存在着两种截然不同的指导思想。一种是将雨水等同于“废水”“污水”,为减少对地表水系的污染应将雨水纳入到城市污水处理系统中,基于此,合流制城市污水处理系统需要同时满足真正的“污水”和雨水处理要求,因此建设大规模集中式污水处理系统也就成为必然,个别城市甚至建成了日处理能力高达100 万吨的污水处理厂,而在分流制城市,则要建设覆盖全市的独立的庞大雨水排水管网,将雨水迅速“排”走;另一种是将雨水视为“资源”,认为雨水属于城市生态系统的一个有机组成部分,基于这种理念,城市雨水基础设施建设应尽量就地进行渗透、回用,提倡“微循环”利用和非共享建设模式,如此不仅可以降低雨水输送管径并减少雨水泵站设置,而且能够提高城市抵御洪涝灾害能力。

(一)微循环理念内涵解析

“微循环”是临床医学中的一个专业词汇。美国耶鲁大学August Krogh 于1929 年出版的《The Anatomy and Physiology ofCapillaries》专著中明确提出“毛细血管是血液和组织间物质交换的器官”,虽未明确提出微循环一词,但奠定了微循环学科发展的基础。[10] 从狭义的微循环到广义微循环,其含义有所变化。首先百度百科给出“循环”的基本定义是:“以环形、回路或轨道运行;沿曲折的路线运行;特指运行一周而回到原处”,从中我们可以看出,循环强调的是“闭合环路”的概念。广义的微循环由医学扩展到其他各学科,强调“局部畅通”和“物质交换”的特征,泛指物质与周边环境不断进行的物质、能量、信息的传递活动。另一种则是由“循环+ 微小”得出的“微循环”,即小型局部的环形和回路,更强调“微小局部”和“闭合环路”两个特征。不同领域应用微循环理念实际侧重不同的特征。随着工业化文明的推进,城市发展模式暴露出一系列的问题,城市规划中许多专业领域从微循环原理的角度出发分析解决这些城市发展问题,取得了一系列有意义的成果。仇保兴提出转型期的中国应该重建城市微循环,重点强调与“宏观层面”恰好相反的十大微循环模式。[11]

(二)基于微循环理念的雨水生态系统规划理论依据

大规模的城市化建设导致了城市水文发生显著变化从而使洪涝灾害频发,以末端治理的城市传统基础设施规划方法一时难以应对。于是各个国家逐渐开始从径流源头来思考城市排水模式问题,并展开了一系列的基于径流源头治理的生态基础设施理论研究。如美国于1983 年出台了“暴雨径流最佳管理措施”(BMPs)及低冲击(LID)开发模式;英国提出了“可持续城市排水系统”(SUDS)理论;澳大利亚开发了“水敏感性城市设计”。[12] 这些理论的共同点都是希望雨水基础设施建设应体现小规模化、源头化、分散化、就近化特点,即从分散源头控制机制实现对暴雨径流的管理控制。

(三)基于微循环理念的雨水生态系统发展趋势

雨水生态系统是将雨水基础设施的排放功能、雨水回用设施的雨水利用功能、地下水补充的生态修复功能和城市防洪设施的减灾功能结合为一体的综合系统。这一系统强调将雨水作为一种系统资源通过微循环方式实现就地利用,即体现了微循环方式的小型局部环形和回路的特征。首先,通过凹式绿地、植被浅沟、雨水花园、渗滤井等渗透设施将雨水就地入渗地下补充了地下水资源,充盈的地下水可以被居民抽取用于生产、生活,避免了远距离调水,从而实现了雨水资源的第一个“微小”循环;其次,通过雨水樽、蓄水池等设施将雨水储存起来用于冲厕、洗车、灌溉、消防、景观等用途,减少了新鲜水源用量,从而实现了雨水资源的第二个“微小”循环;再者,通过池塘、湖面等较大的蓄水设施将雨水就地蓄滞成为景观水体,避免其成为雨洪被远距离排放,实现了雨水资源的第三个“微小”循环。通过这些雨水资源的微循环,能够综合解决水源短缺、水系污染、防洪减灾、生态环境、地下水补充等多种问题。

四、结语

为解决水源短缺、水系污染、防洪减灾、生态环境、地下水补充等多种问题,本文在对国内外城市雨水利用研究的基础上,基于“微循环理念”提出构建统一的“雨水生态系统”的设计思路,这一系统综合了雨水基础设施的排水功能、雨水回用设施的雨水利用功能、地下水补充的生态修复功能及城市防洪设施的减灾功能,是融合了环境、生态、可持续发展的雨水设计策略。这些理论强调雨水基础设施的“分散化”“源头处理”“非共享”“减量化”“资源化”“本地化”特征,其共同点就是雨水应“从源头开始就地分散进行资源化利用”,也就是本文所提出的基于微循环理念的雨水生态系统的主旨。与单独的雨水基础设施规划仅解决城市防洪排涝相比,雨水生态系统更强调将雨水作为一种系统资源进行循环利用的概念,能够综合解决水源短缺、水系污染、防洪减灾、生态环境恶化、地下水补充等多种城市问题。

参考文献:

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[2] 朱红霞. 城市绿地雨水利用途径研究[J]. 山东林业科技,2012(3):62-66.

[3] 郑兴,周孝德,计冰昕. 德国的雨水管理及其技术措施[J]. 中国给水排水,2005,21(2):104-106.

[4] 于慧波. 城市雨水净化蓄集材料的开发研究[D]. 沈阳:东北大学,2009.

[5] 刘霞,陈洪斌. 村镇及小区污水的生态处理技术[J]. 中国给排水,2003,19(12):32-35.

[6] 田娜,谈永锋,李一平. 农村居民点小型污水处理方式研究[J]. 中国农村水利水电,2013(2):17-20.

[7] 杨璐. 人工湿地处理技术构成要素及应用优势[J]. 中华民居(下旬刊),2013(4):137-138.

[8] 潘安君,张书函,等. 城市雨水综合利用技术研究与应用[M]. 北京:中国水利水电出版社,2010 :8-9.

[9] 胡良明, 高丹盈. 雨水综合利用理论与实践[M]. 郑州:黄河水利出版社,2009 :3-4.

[10] 田牛. 微循环概念的探讨[J]. 微循环学杂志,1994,4(1):4-6.

[11] 仇保兴. 重建城市微循环——一个即将发生的大趋势[J]. 城市发展研究,2011,18(5):1-13.

[12] 姜立晖,程小文. 低冲击开发模式解决城市雨洪[J]. 中国减灾,2010,(9):32-33.

本文由天津市高等学校人文社会科学研究一般项目资助(项目编号:20132317),课题名称:“生态与人文价值语境下天津市域绿道规划选线研究”。

篇3

【关键词】绿色建筑;节约资源;结构设计

中图分类号:TB482.2 文献标识码:A 文章编号:

概述

《绿色建筑评价标准》(GB50387-2006)[1]对绿色建筑做出了如下定义:在建筑的全寿命周期内,最大限度的节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。发展绿色建筑,应倡导城乡统筹、循环经济的理念和紧凑型城市空间的发展模式;应注重经济性;应注重地域性;应注重历史性和文化特色。绿色建筑的建设必须符合国家的法律法规与相关的标准规范,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

绿色建筑的几个主要特点包括: ①安全、健康、舒适;②高效卫生;③人、建筑、自然三者和谐共处[2]。

一、结构材料的选择确定

随着新工艺、新技术、新材料的不断更新,结构设计中要求采用高强度、高耐久性的高性能材料。比如选用高性能混凝土以及碳纤维材料[3],不仅提高材料的耐久性,同时也达到节约材料、节约自然资源、保护环境的目的。

(一)高强度建筑材料的选用

C40级混凝土与C20 级混凝土相比,前者强度是后者的2倍,但市场单价前者仅增加20%左右,从而降低施工造价成本。结构设计中高强度钢材的选用,在相同工况下可以减小结构构件的截面尺寸,这样可以提高建筑空间的利用率,提高建筑使用面积及室内楼层净高。高强建筑材料的使用,可减轻结构自重,减少地震作用,可以改变基础类型,也可减少地基基础造价。

(二)高性能建筑材料的选用

根据工程要求不同使用不同的高性能建材,如对于高层建筑,使用新Ⅲ级钢的比例占受力钢筋总量的比例可达到70%以上;竖向承重结构中采用C50以上的高强度混凝土占竖向承重结构混凝土总量50%以上。深入推进墙体材料革新,城市城区限制使用粘土制品,县城禁止使用实心粘土砖。

(三)建筑工程材料

大力发展预拌混凝土、预拌砂浆。引导高性能混凝土、高强钢的发展利用,到2015年末标准抗压强度60兆帕以上混凝土用量达到总用量的10%,屈服强度400兆帕以上热轧带

肋钢筋用量达到总用量的45%。现浇混凝土全部采用预拌混凝土,施工现场建筑砂浆全部采用商品砂浆。商品砂浆既控制了现场的噪音污染又使施工现场的环境有所改善,同时减少了水泥包装纸袋的使用,保护自然资源,保护生态环境。

二、结构体系的选择确定

结构对环境因素影响大小分别为木结构、钢结构、砌体结构、钢筋混凝土框架结构。

① 木结构: 只要森林自然资源能良性循环,木材是一种可再生的建筑材料。

② 钢结构: 钢材具有承载能力高,抗震性好,同时能很好的与其他建材工作的结构性能。钢结构减少CO2排放量,且钢结构的材料可再次使用,减少资源消耗。

③砌块类结构: 可利用部分工业、矿业废料制作建筑承重砌块。

④ 钢筋混凝土结构: 由于耗用的钢材与水泥较其他结构体系均多,水泥在生产过程中大量使用石灰石、粘土等不可再生资源。

但目前我国现有如抗规[4]、高规[5]、高钢规[6] 等结构设计规范,对不结构体系所适用的最大高度限值只从结构抗震角度作出了相应的规定,但从绿色建筑的角度对建筑功能、层数、高度方面,采用哪种结构体系绿色指标最好,目前国家行业规范比较缺乏。

三、节能

国务院和有关部分已先后颁布《民用建筑节能条例》、《民用建筑节能治理划定》、《民用建筑节能设计尺度(JGJ26-95)》、《夏热冬冷地区栖身建筑节能设计尺度(JGJ134-2001)》、《夏热冬暖地区栖身建筑节能设计尺度(JGJ75-2003)》、《公共建筑节能设计尺度(GB50189-2005)》等法律法规和尺度[7]。因此要实现绿色建筑的节能目标,应该从以下几个方面入手:

(一)降低能耗

①通过改善能源使用结构,有效地控制施工过程中的能耗;

②根据具体情况合理组织施工、积极推广节能新技术、新工艺。

(二)提高用能效率

①制定合理施工能耗指标,提高施工能源利用率;

②确保施工设备满负荷运转,减少无用功,禁止不合格临时设施用电,以免造成损失。

四、节地

(一)场地生态保持,保持项目所在区域自然环境

在项目设计规划时,最大限度地保持区域内原有的自然环境。充分利用尚可使用的旧建筑,合理开发利用地下空间,优先选用废弃场地进行建设,对已被污染的废弃场地进行处理达标后再进行有效的开发利用。

(二)屋顶绿化

根据项目层高确定是否适合设置绿化,建议在住区配套公建的屋顶设置屋顶花园,并保证其绿化面积为屋顶可绿化面积(屋顶面积除去设备占地面积)的50%以上。这种绿化方式具有地面绿化一样的美化环境、净化空气、降低噪音、减少环境污染、提高排蓄水功能和缓解热岛效应等作用。

(三)保证场地建设不破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田、森林和其他保护区。

五、节水

建筑的建造和运行是以消耗大量的自然资源以及造成重的环境负面影响为代价的。节水的关键措施还是“开源节流”。

(一)合理规划水资源

实施地块区域水资源调研,了解气象与市政设施情况,结合项目区位置优势与功能定位,在方案规划阶段,统筹区域资源,合理规划水资源,制定水资源利用方案,对于不同施工要求使用不同标准的水。

(二)自然水系的综合利用

通过合理规划地表水与屋面雨水径流途径,降低地表径流,采取多种渗透措施增加雨水渗透量,有效控制径流污染,进行收集且实施处理,用于住区、景观补水、绿化浇灌、洗车及道路冲洗等用途。并结合地块区域自然条件,合理统筹利用河道水,形成项目一大技术亮点。

(三)绿化节水灌溉

在绿色建筑中采用节水灌溉也是践行绿色建筑节约水资源的重要技术手段。目前普遍采用的节水绿化灌溉方式是喷灌、滴灌、滴灌等方式,在保证景观灌溉效果的同时达到节省水资源消耗的目的。根据绿色建筑评价需要,绿化灌溉范围主要为小区内公共绿化,需要其70%以上绿化面积采用喷灌的节水灌溉方式措施。

六、节材

建筑与装饰材料的“绿色化”是人类对建筑材料这一古老的领域的新要求,也是建筑材料可持续发展的必由之路。

因地制宜、就地取材,结合当地气候特点和资源禀赋,大力发展安全耐久、节能环保、施工便利的绿色建材。加快发展防火隔热性能好的建筑保温体系和材料,积极发展烧结空心制品、加气混凝土制品、多功能复合一体化墙体材料、一体化屋面、低辐射镀膜玻璃、隔热门窗、遮阳系统等建材。尽可能多地使用当地的新型环保建筑材料,就地取材,减少对资源的消耗和环境的影响。实现建材本地化,可减少运输过程的资源、能源消耗,降低环境污染。

七、结束语

绿色建筑是很多学科的集成化合作,是建筑全生命周期的配合,而并非单存简单的在建筑上个绿色而已。发展绿色建筑必须牢记树立和认真落实科学发展观,必须从建筑全寿命周期的角度,全面审视建筑活动对生态环境和住区环境的影响,采取综合措施,实现建筑业的可持续发展。

绿色建筑应坚持“可持续发展”的建筑理念。建筑从最初的规划设计到随后的施工建设、运营管理及最终的拆除,形成了一个全寿命周期。关注建筑的全寿命周期,意味着不仅在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素,而且确保施工过程中对环境的影响最低,运营管理阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害空间,拆除后又对环境危害降到最低,并使拆除材料尽可能利用。

绿色建筑应适应自然条件,保护自然环境;创建适用与健康的环境;加强资源节约与综合利用,减轻环境负荷。

参考文献

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[2]王维.人、自然、可持续发展[M].北京:北京师范大学出版社,2004

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[8]刘天用.超高层建筑空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

作者简介:

吴学辉(1982年8月)、男、工程师、硕士、合肥筑远规划建筑设计有限公司,安徽宿州。

篇4

明确水利工程生态环境效应的内涵是进行生态环境效应评价的前提,其重要性体现在评价内容的涵盖范围、评价指标的恰当选取、指标体系的建立等全过程中,关乎最终评价结果的可靠性。目前对于水利工程生态环境效应这一概念,国内外学者没有给出明确定义。从普遍意义上讲,水利工程的生态环境效应是指水利工程的兴建对生态环境系统产生了影响,受扰动的自然界在生物个体、生物群体和生态环境系统3个层面上做出的响应。一般认为,水利工程的生态环境效应是指工程建设及运行对河流生态环境系统结构和功能的各种影响;孙宗凤等把生态环境效应归纳为水利工程建成后对自然界的生态破坏和生态修复两种效应的综合结果;常本春等认为水电工程的生态环境效应分析是建立在生态基础之上的,并对人类、自然、野生动植物等受到的影响进行了综合分析,而对经济效益和社会效益不作评价,经过定性分析认为水电工程的生态负效应大于正效应。国外对于水利工程环境影响评价及效应评价没有特意做出区分,前者是指在方案实施前,预测其对环境系统可能的影响,有严格的评估规范和操作步骤;而后者则指水利工程在建设期和运行期对生态环境系统产生的重大、局部的影响,如沉积扰动、径流减少、水质恶化、水生生态系统和河岸生态系统的破坏等。把握好水利工程生态环境效应的内涵应重视以下3个方面:首先是生态环境效应的时间尺度,不能仅考虑工程建成后的生态环境效应,还要着眼于水利工程规划、设计、建造、运行的整个过程;其次是生态环境效应的空间尺度,不能局限于河流生态环境系统,还包括陆地生态环境系统、人类生活生产系统,考虑对自然界的综合结果;最后是生态环境效应的全面性,除了考虑工程建设期和运行期所产生的负面效应,也要考虑其正面效应,包括其对生态环境系统的修复作用,对人类社会的经济效益和社会效益。

2水利工程生态环境效应的评价体系

水利工程生态环境效应是一个涉及生态、环境、社会、经济的复杂大系统,需要客观、全面地分析水利工程对当地生态环境和社会经济的影响。水利工程生态效应评价不同于工程建设前的环境影响评价,与水电工程后评估也不同,它是针对已建成的水利工程,从人居环境影响、野生动植物影响、自然规律影响、经济发展影响等4个方面进行综合分析。水利工程生态环境效应评价体系主要由评价指标体系、评价标准和评价方法构成。

2.1评价指标体系随着对水利工程生态环境效应的深入研究,国内外专家提出了一些评价指标体系、评价方法和评价模型,但对此还没有达成共识,如何确立一套合理的、科学的、具有代表性的指标体系和评价方法,是众多学者长久以来关注的热点问题。目前水利工程生态环境效应评价指标体系的构建主要有以下几种模式:a.基于传统的生态环境质量评价方法建立指标体系。采用传统的层次分析法、主成分分析法、模糊评价法、灰色关联度分析法和TOPSIS分析法等,一般指标体系分为目标层、准则层和指标层,是一种树状结构,指标体系的建立遵循系统性、代表性、独立性、动态性、客观性、定性与定量相结合等原则。b.基于压力-状态-响应模式(pressure-state-response,PSR)及改进模式建立指标体系。PSR模式的理论基础是研究人与自然的相互关系,选取指标时采用“压力-状态-响应”这一逻辑思维方式,目前许多政府和组织都认为PSR模式是运用于环境指标组织和环境现状汇报最有效的框架,其已被广泛应用于环境管理、生态安全评价及决策制定等领域。在PSR模式广泛应用的同时,国内外也出现了许多改进模式,如状态-压力-响应模式(state-pressure-response,SPR)、驱动力-状态-响应模式(drivingforce-state-response,DSR)、压力-状态-响应-潜力模式(pressure-state-response-potentialframework,PSRP)、驱动力-压力-状态-影响-响应模式(drivingforce-pressure-state-impact-response,DPSIR)和驱动力-压力-状态-响应-控制模式(drivingforce-pressure-state-response-control,DPSRC)等,基于这些模式建立的指标体系具有其独特的优点,更适合于较陌生生态环境系统的认识和管理,既能考虑各环节指标间的交互作用,又使评价过程得以分解、简化,因此也是国内外学者研究的热点。常本春等从生态角度出发借鉴PSR模式构建了水电工程生态效应评价指标体系;王兵等分别采用灰色关联度法、综合评价法和驱动力-压力-状态-影响-响应多方案综合决策支持系统(drivingforcepressurestateimpactresponse-multipledecisionsupportsystem,DPSIR-mDSS),对黄土高原丘陵区1999—2009年水土流失综合治理生态恢复环境效应进行评价,建立了水土流失综合治理生态环境效应的树状评价指标体系和基于DPSIR-mDSS模式的生态恢复环境效应评价指标体系。c.基于生态足迹法建立指标体系。Rees等于1992年提出生态足迹法,并由Wackernagel等进行完善,这是一种衡量可持续发展程度的方法,被广泛应用于区域可持续发展度量和生态经济中的多个领域;肖建红等应用生态足迹法建立了水利工程生态供给足迹模型和生态需求足迹模型,以2002年为计算基准年,从全国尺度初步计算了水利工程对河流生态系统服务功能的影响,在一定程度上给水利工程运行的可持续性提供了参考;董雅洁等应用生态足迹法,从区域尺度计算漫湾水电站生态供给足迹和生态需求足迹,研究电站对河流生态系统服务功能的影响。

2.2评价标准无论进行何种评价都需要有依据和标准,确立生态环境效应评价标准就是要建立一套衡量生态环境质量和人类活动影响程度的定量参照系,使决策者能够通过与参照系的比较确定当前状态,进而采取措施减轻或消除生态负效应,改善生态环境现状。由于评价目的不同或者采用的评价模型不同,生态环境效应评价标准的形式也就不同;另外不同区域的自然环境条件、经济发展状况、社会背景等存在差异,很难形成统一的标准进行评价,因此目前对于生态环境效应评价而言没有绝对的评价标准,要以实际情况为基础制定评价标准。综合国内外已有的研究成果,将制定生态环境效应评价标准的依据概述如下,其中有些可以直接作为水利工程生态环境效应评价标准的依据,有些则只能作为参考,因此在评价前需要明确水利工程生态环境效应评价的独特性,从而制定符合实际的评价标准。a.国际标准、国家标准、地方标准、行业规范等,如国家已的环境质量标准GB3838—2002《地表水环境质量标准》、SL395—2007《地表水资源质量评价技术规程》、GB3095—1996《环境空气质量标准》、SL190—2007《土壤侵蚀分类分级标准》等,另外行业环境评价规范、地方政府标准、河流水系保护要求、特别区域的保护要求等也是评价标淮的依据。b.研究区域的背景值和本底值,包括水利工程兴建前河流水系的连通性、年径流变化、水质达标程度、区域植被覆盖率、生物多样性指数、区域水土流失本底值等。c.类比标准,以自然条件相似的原生生态系统或以未受人类严重干扰的相似生态环境作为类比标准;以类似条件的生态因子和功能作为类比标准,如类似生境的生物多样性、植被覆盖率、水资源分配等。d.研究成果,如河流水质达标率评价标准、水土流失强度标准等。e.专家经验,即根据专家经验确定指标分级标准。

2.3评价方法由于水利工程对生态环境的影响是多方面的,单因子评价根本无法全面、准确地反映水利工程的生态环境效应,因此多采用综合评价方法。目前综合评价方法已有数十种之多,在许多学科领域都有广泛应用,王宗军等[32-33]对典型的综合评价方法进行了综述,根据各方法依据的理论及评判过程的特点,归纳起来大致可以分为以下3类。a.基于经验的综合评价方法,主要依赖评价专家的经验及其对评价对象、评价领域的通晓程度,代表性方法有专家打分法、德尔菲法。这种评价方法原理简单,适用面广,且在应用过程中的解释较为直观;但是其主观性较强,准确性得不到保证,且时间、人力、物力耗费较多。李春华等将专家打分法应用于太湖湖滨带生态系统健康评价研究中;刘芳等[35]将改进后的德尔菲打分法应用于城市生态环境基础质量研究中以确定评价因子权重。b.基于数值和统计的综合评价方法,运用数学理论和解析方法对评价系统进行严密的定量描述和计算,代表性方法有加权平均法、TOPSIS法、主成分分析法、灰色关联度分析法。这种评价方法数学逻辑性强,理论依据充分,充分利用原有数据信息,评价结果可信度高;但是对数据及其定量化要求较高,约束条件太多。Torfi等提出了一种模糊多准则决策方法(fuzzymulti-criteriadecision-makingapproach,FMCDM);陈艳萍等利用模糊优选法和TOPSIS法确定各地区水权分配比例及分配量;傅湘等[38]采用主成分分析法进行了区域水资源承载能力的综合评价。c.基于决策和智能的综合评价方法,融入人类主观判断或者模仿人脑的功能,通过模仿人类处理信息的思维能力来重现决策支持,代表性方法有层次分析法、模糊综合评价法、人工神经网络法。这种评价方法将定量与定性分析相结合,容错性较好,评价效率高,评价范围广,评价结果可信度高;但是个别方法带有主观性,有些只考虑了主要因素影响,智能评价方法的逻辑推理过程不够清晰。陈桥等将层次分析法应用于矿山生态环境定量评价研究中;Dahiya等应用模糊集理论进行地下可饮用水的理化性质决策评价;王俭等建立了基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型。

3相关学科的形成和发展

传统的水利工程是通过建设水工建筑物来达到改造和控制河流的目的,满足人们生产生活的多种需求。近20年来,在大力发展水利工程的同时,人们逐渐意识到水利工程建设对生态环境的负面影响,开始注意对生态系统的保护,并在一定意义上发展了生态工程技术和建设理念。关于河川的生态工程,德国称为近自然河道治理工程,日本称为多自然型建设工法(又称生态工法),美国称为自然河道设计技术。与此同时,许多国家推进了生态工程理论的发展,并逐渐形成了一门新的学科———生态工程学,其研究范围涵盖河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等诸多方面,主旨是寻求人类社会和自然环境双方共同受益,探讨可持续生态系统的设计方法。我国水利工程生态环境效应的研究也促进了生态水工学、生态水文学、生态水力学、景观生态学等交叉学科的发展。传统的水利工程学和生态学交叉融合形成了一门新的学科———生态水利工程学,简称生态水工学,其研究对象不仅包括传统水利工程学研究的河流、湖泊等构成的水文系统,还包括具备生命特性的河流生态系统。董哲仁等对生态水工学进行了探索,认为生态水工学是水利工程学的一个新的学科分支,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。生态水文学研究水文过程与生物过程的耦合关系,研究范围包括陆地上的气候-土壤-植被之间的动态关系,河流水文情势及其变化对水生生物和河流生态系统的影响,以及流域尺度上水文过程和生态系统的相互关系。自1992年都柏林“水与环境”国际会议至今,生态水文学的内涵在不断改进和完善,其中最重要的一点在于水文要素和生物要素之间的影响和调节作用。生态水力学是研究水动力学和水生态系统动力学之间相互作用的一门新兴交叉学科,研究范围包括生态流量、鱼道、水质、富营养化与水华、洪泛区、湿地、水生态栖息地和水域生态修复等。它一方面研究水力条件的改变对水生态系统平衡及生物多样性的影响,另一方面研究水生态系统的演变对水力情势的反作用,从微观上探索水与生态系统之间的基础动力学过程。陈求稳等指出生态水力学模型已很好地应用于莱茵河下游生态栖息地评价和荷兰Veluwe湖沉水植物竞争性生长模拟等案例中。景观生态学融合了生态学、地理学、系统论和信息技术等学科的理论和方法。早在1939年德国地理学家Troll即创造了“景观生态学”一词,并把它定义为研究某一景观中生物群落之间错综复杂的因果反馈关系的学科。此后该学科经不断发展充实,目前研究的重点内容包括景观格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用、格局-过程-尺度间的关系、景观的等级结构和功能特征以及尺度推绎、景观异质性的维持和管理等。

4水利工程生态环境效应研究的发展趋势

a.评价指标体系的进一步研究。在水利工程生态环境效应评价中,指标体系的建立是关键。生态环境系统的发展变化受多种因素影响,从中选择能较好地反映系统状态、能基本反映水电开发对生态环境产生的累积和叠加影响的指标因子是一个较难把握的问题;此外定量指标的收集、计算以及定性指标的合理分析、估计也是评价过程中的一大难点。未来的研究要综合考虑这些问题,力求建立一套科学合理的、具有代表性的评价指标体系。b.统一评价标准的建立。目前水利工程生态环境效应评价还没有统一的评价标准,这里的“统一”是指广义上的统一。由于评价对象各方面条件不同,不可能用统一标准来评价,但可以建立广义上的统一评价标准,如可以根据评价对象所处地区的不同,建立分区评价标准,同一区域内的评价对象采用相同的评价标准;评价对象规模不同,建立分级评价标准,同一级别的评价对象采用相同的评价标准;还可以根据水利工程类型不同,建立相应的评价标准等。有了这样的统一评价标准,在以后的水利工程生态环境效应评价中,不再需要评价者自行建立评价标准,使得评价结果更具有科学性和可比性。c.评价方法的改进。联合运用多种综合评价方法并借鉴其他学科领域的评价方法,以弥补单个评价方法的不足,使得评价结果更准确、评价过程更简单。随着计算机技术的飞速发展,大力开发智能评价技术,把专家系统、知识工程、人工神经网络等先进的人工智能技术引入到水利工程生态环境效应评价领域中,研究开发综合评价计算机软件系统,提供友好的人机交互界面,实现问题描述可视化和智能评价过程,减少人工参与,降低综合评价的工作强度及评价成本,提高评价结果的可信度。此外遥感和地理信息系统等信息技术的应用也具有极大的前景。d.流域尺度上生态效应的研究。过去水利工程开发的生态影响评价侧重于单一工程的局部影响,较少考虑多个工程开发的综合影响和梯级开发的累积影响,从而导致流域范围内生态环境问题的频繁出现。因而加强水利工程的流域尺度生态效应研究,有助于从根本上分析、评估水利工程对流域生态环境系统结构与功能的影响,为保障流域水资源的合理而适度地开发利用提供技术支持。

5结语

篇5

[关键词]金线莲;产业现状;可持续发展;对策

[Abstract]The current status of the domestic manufacturing and sales markets of Anoectochilus roxburghii were investigated and analyzed in the study. Some problems in the A. roxburghii industry were revealed and a variety of sustainable development countermeasures were also proposed. The main problems of A. roxburghii industry are the lack of protection for wild resources, the lag in the speed of variety breeding, the insufficient research on the quality systems, the low level of industry and product innovation capability, as well as the relatively low market cognition and brand competence. Therefore, strengthening the protection for breeding resources, establishing a dynamic monitoring system, promoting the variety breeding, constructing a propagation system for improved varieties, enhancing the quality of medicinal herbs, accelerating the adjustment of product structure, upgrading the industry technology, strengthening brand competence and expanding the market, will be the effective methods to realize the sustainable development of A. roxburghii industry.

[Key words]Anoectochilus roxburghii; present status; sustainable development; countermeasures

金线莲又名金线兰、金丝草,具有清热凉血、除湿解毒等功效,用于治疗急慢性肝炎、糖尿病等症,享有“药王”的美称[1-2]。由于金线莲自然繁殖率低,对生态环境要求严格,适应性较差,加之人工过度采挖,使得野生资源锐减,《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)将其列入附录Ⅱ的保护物种,《国家重点保护野生植物名录》(第二批)将其列为二级保护植物[3-4]。20世纪80年代开始,科研工作者开展金线莲种质资源评价、种苗繁育、人工栽培技术、化学成分和药理活性研究[5-8]。特别是近年来随着组织培养和设施栽培等关键技术突破性的进展,种植规模迅速扩大,初步形成了集科研、种植、加工、销售为一体的产业链。然而,金线莲产业的快速发展也带来种质资源及生态环境破坏,品种与质量标准体系研究滞后,产品创新能力不强等制约产业可持续发展的问题。为了促进金线莲产业健康、可持续发展,本文作者通过查阅相关文献,实地考察金线莲生产企业和销售市场并结合自身研究成果,对金线莲产业现状、特点以及当前存在的问题进行全面分析,并提出促进产业可持续发展的对策建议。

1金线莲产业现状及市场分析

1.1产业规模近年来随着金线莲在医药、保健、美容及饮用品等诸多领域的广泛应用,国内外市场对金线莲需求量不断上升,市场缺口逐年加大,仅韩国、日本年均需求量在1 000 t以上,且70%依赖进口,因此金线莲产业规模不断扩大,成为我国发展较快的中药材之一。据初步统计,2014年中国内地大陆地区金线莲出苗量为6 000万瓶,约15亿株,年产金线莲鲜品2 500 t,年产值达30亿元。在产业规模不断扩大的同时,产业组织结构也处于不断优化的状态。台湾的金线莲产业起步较早,集中于台中、南投等地,主要生产单位包括企业、合作社和农场,目前市场上主要品牌包括Innorchid,介赞,Nice Green,世华,康是宝,大雪山等。中国大陆金线莲的人工栽培已从福建扩展到浙江、广东、云南、广西、江西、贵州、江苏、湖北、安徽等10余个省区(表1)。涌现出儒兰(福建)生物科技有限公司,福建金草生物集团股份有限公司,福建虎伯寮生物集团有限公司,永安市黄泥家有限责任公司,福建大地金华生物科技有限公司等一批产业龙头企业,以及儒兰、草之典、移山莲、虎伯寮、黄泥家、古月元、习礼等一批品牌。

1.2产业特点金线莲产业具有跨三次产业、跨不同要素密集度产业的特点,其中种植业是基础,加工业是核心,流通业是连接种植业和加工业的桥梁。只有保证金线莲产业链的种植业(一产)、加工业(二产)、流通业(三产)等环节的有效联动,才能加速其产业发展。金线莲种植业是产业链的基础环节,即持续、稳定地以种植或生物工程方式生产种苗和药材。金线莲种苗繁育主要有种子无菌培养、离体快繁、人工种子以及生物反应器扩繁等几种形式,种苗的工厂化生产有效的解决了种植单位对种苗的需求[9-12]。金线莲种苗繁育需要无菌操作室、灭菌设备、接种设备、温控设备等,具有投入高,技术要求高等特点。金线莲人工栽培包括设施栽培、林下仿野生栽培、盆栽等模式[13-14]。设施栽培是指通过创造人工可控制的环境条件,使金线莲能够正常生长发育,摆脱了环境对生产的不利影响,有效地保证了生产的稳定性,可分为玻璃温室大棚栽培、连栋钢管大棚栽培、简易大棚栽培和单筐套袋式栽培等4种类型。林下仿野生栽培是指以林地资源为依托,利用林木枝叶适当的遮荫效果,形成有利于金线莲生长环境,不与粮食争良田,不与林木争林地,充分利用空间,有效的解决了中药材生产的土地问题,可分为林下地栽、林下搭架栽培和林下悬挂栽培3种类型。金线莲具有极高的观赏价值,可以单独进行盆栽,也可与兰草等其他盆栽苗木镶嵌搭配,作为高档盆栽已进入宾馆、写字楼和家庭,日渐受到消费者的青睐,可分为盆景式栽培和提篮式栽培2种类型。金线莲不同栽培模式在单位生产成本和单位面积产量方面存在一定的差异,简易大棚栽培、林下仿野生栽培、提篮式栽培单位生产成本相对较低,林下仿野生栽培和盆景式栽培单位面积产量相对较低。但不同栽培模式均具有技术要求高、产出效益高、生产风险高的特点(表2)。金线莲产品加工涉及到原料前处理,药效物质提取工艺优化,制剂研究,剂型开发,安全评价,中试生产开发等许多环节,机械化和自动化程度比较高,需要在资金和技术方面有较高投入的特点。金线莲流通业是媒介生产和消费的中间环节,种植业和加工业的产出都必须通过中药流通业才能被消费和使用。金线莲目前的流通渠道包括中药材批发企业、零售企业、经纪人、医疗机构、专卖店、网店、基地直销等,需要在劳动力和资金方面有较高投入的特点。

1.3市场分析金线莲是我国传统名贵中药材,其药效在多部传统文献均有记载,《全国中草药汇编》记载“金线莲味甘,性平,具有清热凉血、除湿解毒的功效,用于肺结核咯血,糖尿病,肾炎,膀胱炎,重症肌无力,风湿性及类风湿性关节炎,毒蛇咬伤等症”;《浙南本草新编》载“其味淡,性微温,祛风湿,舒筋络,用于治疗风湿性关节炎”;《福建药物志》云“金线莲具有清热凉血、祛风利湿之功效,主治咯血、支气管炎、肾炎、膀胱炎、糖尿病、乳糜尿、血尿、风湿性关节炎、小儿急惊风、毒蛇咬伤等”。现代研究表明,金线莲中含有多糖、黄酮、有机酸、甾体化合物、生物碱、多种微量元素等化学成分,具有增强免疫、抗肝损伤、降血糖、抗氧化等药理活性。笔者对2012年1月―2015年8月金线莲百度搜索指数和淘宝搜索指数进行分析。百度搜索指数和淘宝搜索指数是以网民的搜索量为数据基础,以关键词为统计对象,分析并计算出各个关键词搜索频次的加权和,在一定程度上可以反映消费者的市场关注度。金线莲百度搜索指数随年份呈上升趋势,福建、广东、浙江、广西、上海等金线莲主要消费地区,近年来对金线莲的市场关注度逐年上升,福建省对金线莲的关注程度高于其他省市区。目前国内很多金线莲生产单位是由原先铁皮石斛生产企业转型而来,2013年由于铁皮石斛市场产能过剩导致价格下滑、效益下降,因此可以发现2013年4―5月份金线莲百度搜索指数上升较快。金线莲淘宝搜索指数也随年份呈上升趋势,春节、中秋等传统节假日上升较快(图1)。

2金线莲产业发展面临的主要问题

2.1野生资源保护和品种选育进程滞后金线莲为阴生植物,生境独特,对小气候环境要求十分严格,野外主要分布于常绿阔叶林的沟边、石壁以及土质松散的潮湿地带[15]。由于金线莲处于群落的最低层,植株矮小,根系分布浅,因此对群落中各个生态资源的利用率很低,竞争能力差,处于被支配地位。金线莲种子极为细小,由未成熟的椭圆形胚及种皮细胞构成,只有在真菌共生情况下,才能促进种子萌发[16]。由于其种子形态的特殊性和对真菌的依赖性,发芽率很低,而仅靠分蘖繁殖则繁殖倍数不高,自然更新能力较差。人为的毁林开荒,造成植被破坏、森林面积减少,金线莲赖以生存的生境受到破坏。此外由于国内外市场需求量不断上升,药农受利益驱使无节制地、掠夺性地采挖金线莲,致使野生资源急剧减少。近年来,金线莲人工栽培面积迅速扩大,由于种源大多来自于野生资源,不同种源的金线莲其株高、地径、叶长、叶宽、植株叶面积、叶片鲜重、叶片数、高径比、植株鲜重等形态学性状以及多糖、黄酮等化学成分均存在差异,以致产量与内在质量不稳定,严重影响了药材的质量[17-19]。经过人工选择,目前虽然形成尖叶红杆金线莲、尖叶绿杆金线莲、圆叶红杆金线莲等3个主要栽培类型,但是缺乏遗传育种学各项遗传参数、生长发育规律、活性成分积累与栽培因素的关系等基础数据的积累,相较于农作物,无论是育种手段、育种方法还是育种进程都远远落后。

2.2质量标准体系研究薄弱金线莲产品质量标准缺失,市场上产品质量参差不齐,存在以次充好、售假掺假的现象,常见的伪品有斑叶兰、血叶兰。此外部分不法商家甚至将组培瓶苗直接投放市场,造成销售市场混乱。大多凭眼看、口尝、鼻闻和手摸等感官经验,判断金线莲真伪优劣,缺乏严格的量化质量控制和检测指标[20]。目前颁布的福建省地方标准《金线莲培育技术规程》(DB35/T 1254-2012),贵州省地方标准《金线莲规范化生产技术规程》(DB52/T 919-2014),均未涉及金线莲的质量评定标准。《地理标志产品 永安金线莲》(DB35/T 1388-2013)仅从株高、整齐度、根数、叶片数、叶形、叶色等感官性状以及多糖、黄酮含量等理化指标作为评定标准。金线莲鲜品要求植株硬挺,茎节明显,株高6 cm以上,根2~3条,叶5~6片,叶为卵椭圆形,互生具柄,尾尖,叶表面墨绿色或红褐色有光泽,叶脉金黄清晰,脉络相连,背面呈淡紫色,多糖≥6.0%,黄酮≥0.6%;金线莲干品要求茎节明显,叶片卷曲皱缩,脉络清晰,有特殊气味,7~10株/g,多糖≥6.0%,黄酮≥0.6%,水分≤12%。《福建省中药材标准》也仅从性状、叶横切面特征、粉末特征进行了规定,金线莲干燥全草缠结成团,深褐色,展开后完整的植株4~24 cm,茎细,0.5~1 mm,具纵皱纹,断面棕褐色,叶互生,呈卵形,长2~5 cm,宽1~3 cm,先端急尖,叶脉为橙红色,叶柄短,基部呈鞘状,气微香,味淡微甘,而未对浸出物含量、微生物指标、农药残留量、重金属限量等作出规定。

2.3产业层次低,产品创新能力不强目前金线莲产业仍处于产业链低端,以农业种植和原料初级加工为主,产品科技含量不高、附加值低。由于金线莲还未进入国家卫计委新食品原料(原新资源食品)目录,还不能作为食品原料,严重制约着产业规模化发展。金线莲各生产企业普遍规模较小,即使产业中的龙头企业规模也不大,人才、资金、资源有限,难以开展新产品研发,主要以鲜品、干品、保健茶为主,产品雷同,集约化程度低,产品创新能力不强。大陆市场上只有复方金线莲胶囊、复方金线莲口服液、金线莲喷雾剂等产品,而台湾已经金线莲开发成各种层次和系列的产品,如台湾金线莲实业有限公司的金线莲优饮料,庭茂农业生技股份有限公司的金线莲老梅醋饮、金线莲黑木耳露饮料,世宝有机农场金线莲酿造醋,米乐有限公司的宝苷台湾金线莲微丸胶囊,有容农业生物技术有限公司的沛优素胶囊,世华生物科技股份有限公司的台湾金线莲胶囊等。虽然国家高技术研究发展计划(863)资助“促肝细胞再生金线莲胶囊保健品的研究与开发”等项目研发,但目前市场上缺少保健功能针对性强,保健功能因子明确,效果显着,得到广大消费者认可的以金线莲为主要成分的深加工产品[21]。

2.4市场认知度不高,品牌竞争力弱近年来随着组织培养和设施栽培等关键技术突破性的进展,金线莲种植规模迅速扩大,初步形成了集科研、种植、加工、销售为一体的产业链。但是金线莲主要销售市场集中于福建、广东、浙江、广西、上海等地,其他地区的消费者对金线莲的认知度不高。虽然2013年CCTV新闻联播《养林护林让林农不砍树也致富》,2014年CCTV4中华医药《中华神草之金线莲》,远方的家百山百川行《寻找珍稀植物金线莲》,CCTV7每日农经《一根小草创收20亿元》以及2015年CCTV7每日农经《金枝玉叶金线莲巧开发》等栏目的播出对金线莲产业的宣传起了很大的推动作用,但相较于人参、冬虫夏草、枸杞、铁皮石斛等产业,宣传力度还远远不够。金线莲具有增强免疫、抗肝损伤、降血糖、抗氧化等药理活性,主要功能为提高机体免疫力,保肝护肝、糖尿病辅助治疗等,金线莲不能“包治百病”,更不是“长生不老药”,但是目前存在部分商家夸大宣传,误导消费者的现象。近年来金线莲生产企业逐步意识到品牌建设的重要性,也创建了儒兰、草之典、移山莲、虎伯寮、黄泥家、古月元、习礼等一批品牌,但是品牌建设总体力度不够。品牌数量过多,特点不鲜明,影响力小,知名度低,尚未形成全国性的知名品牌,另外虽然建立“移山莲”、“武平金线莲”等区域公用品牌,但是品牌管理松散,没有把品牌优势转化为市场优势。

3金线莲产业可持续发展对策

3.1加强种质资源保护,构建动态监测体系种质资源是提高中药材质量的关键和源头,金线莲种质资源保护应坚持就地保护、迁地保护与离体保护相结合,自然更新与人工培育相结合的原则。结合第四次全国中药资源普查试点工作,在金线莲野生资源分布的戴云山、武夷山、虎伯寮、梁野山、乌岩岭等国家级自然保护区开展就地保护,通过改善生存环境、促进自然更新、就地繁育等手段增加种群数量,使其保持群落平衡。有条件的地方适时建立种质资源圃,加强迁地保护工作,通过引种驯化,不仅保护了种质资源,而且为保护生物学的基础研究、居群扩繁、回归引种以及生境修复提供材料。推进离体保护工作,建立种质资源库和基因库,对金线莲种子、器官、组织、细胞或原生质体等进行保存。在保护的基础上,对金线莲种质资源状态进行系统的测定、观察、记载、分析和评价,构建动态监测体系,揭示种质资源变动过程中各种因素的关系和变化的内在规律,展现种质资源演变轨迹和变化趋势,为合理管理和利用种质资源提供决策依据。

3.2推动优良品种选育进展,建立健全良种繁育制度优良的品种是药材质量稳定的基础,是中药材规范化生产的保证[22]。由于科技力量、资金保障、基地建设等因素制约,长期以来金线莲品种选育处于自发自主,自生自灭的状态。应加强金线莲种质资源的经济性状和生物学性状鉴定和评价,筛选出在品质、产量、抗性等方面具有优良特性的种质,为新品种选育提供基础材料。采取以“选”为主,以“育”为辅,“选”、“育”结合的策略,通过常规系统选育、杂交育种、诱变育种、分子辅助育种等手段培育出优质、高产、高抗的金线莲优良品种。经过人工选育的品种,应在药材生产地区建立良种繁育基地,参照《中华人民共和国农作物种子检验规程》,建立金线莲种子种苗质量分级标准,逐步实现品种布局区域化、种子种苗生产专业化、加工机械化和质量标准化,以县为单位组织统一供种的“四化一供”目标。

3.3加强质量标准体系研究,切实提高药材品质完善金线莲质量评价体系,从源头上控制和提高药材的质量,使金线莲栽培、加工等各环节都有相应的标准可循,为金线莲产品的深度开发提供基础。加强金线莲规范化栽培技术集成创新与应用,提升金线莲标准化栽培水平,包括栽培基质、移栽方法、肥水管理、病虫害防治以及采收等。《地理标志产品永安金线莲》(DB35/T 1388-2013)将多糖和黄酮含量作为金线莲质量控制指标,但金线莲许多近似种均含有多糖和黄酮等成分,仅用这2个指标来评价金线莲有一定的局限性。运用现代的科技手段开展金线莲药效物质基础及作用机制研究,研究除多糖和黄酮以外的其他活性物质,寻找能较好评价金线莲品质的指标性成分。在评价金线莲活性成分的同时,应对药材中有毒、有害成分进行有效的控制,加快农药及重金属检测系列标准的研究与制定,保证用药的安全有效。在条件成熟的情况下,将金线莲地方药材标准上升为国家药材标准。

3.4加快产品结构调整,促进产业技术升级金线莲还未进入国家卫计委新食品原料目录,这是目前制约产业发展的最大障碍。2013年国家卫计委对金线莲拟批准为新食品原料进行公示,但最终未予批准, 还不能作为食品原料。政府相关职能部门应该组织科研院所、大专院校以及龙头企业进行联合攻关,争取尽快将金线莲纳入新食品原料名单,解决政策。目前金线莲产品以鲜品、干品、保健茶为主,鲜品不便于存放,干品和保健茶价格高,三者均存在服用不方便,有效成分溶出少等缺点。应加大研发投入,加快产品结构调整,改变现有产品科技含量低、档次低、附加值低等问题。针对西医西药缺乏确切疗效的疑难病、慢性疾病以及由不良的生活习惯所造成的亚健康综合症,结合金线莲增强机体免疫力,保肝护肝、糖尿病辅助治疗等功效,开发1~2个疗效确切,安全可靠的药品或保健品,从而提升产品附加值,推动产业技术升级。

3.5提升品牌竞争力,拓展销售市场品牌是产品品质和价值的体现,加强对金线莲知名品牌创建活动的引导和支持,鼓励企业争创中国驰名商标,以品牌为纽带实现资金、技术、人才等生产要素重新整合,实现资源的优化配置。利用微信、微博、电视、报纸等宣传渠道,以及农博会、展销会、招商会、学术交流会等平台,对品牌进行宣传推介。通过网络旗舰店、实体专卖店等形式,传播品牌理念,树立品牌形象,扩大品牌的影响力及国内外的知名度和美誉度。运用现代营销手段,将品牌优势转化为市场优势,不断拓展国内市场以及韩国、日本、新加坡、马来西亚等国际市场,力争通过10年时间的努力,打造销售收入上亿元的品牌10个,销售收入上10亿元的品牌5~6个。

[致谢]戴云山国家级自然保护区、武夷山国家级自然保护区、西双版纳国家级自然保护区、乌岩岭国家级自然保护区、永安市林业局、金华市农科院、广西药用植物园、广西农科院花卉研究所、新加坡国立植物园、台湾埔里大雪山农场、漳州锦鸿生态农业有限公司、南靖金汉堂金线莲经营部、福建本草农业科技有限公司、泉州叶之典生物科技有限公司、明溪金草种业有限公司、漳州市溢绿农业开发有限公司、厦门加晟生物科技有限公司、金华市荆龙生物科技有限公司、台州华源兰草生物科技有限公司、温州金稻草生物科技有限公司等单位,以及陈增桂、陈浙勇、林敏水、林宙、邱加永、郑天赐、汤祺鑫、高建成、蓝国生、王莹、吴梅、马巧群、袁宏燕等同志在金线莲产业调研过程中给予的指导和帮助。

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