生态修复治理范文

时间:2024-01-25 17:22:16

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生态修复治理

篇1

通过分析宁阳县河道治理现状及存在的问题,提出了对宁阳河道生态环境进行修复,建立健全并完善规范长效管理机制,推进生态文明建设,造福沿岸人民等相关措施。

【关键词】

河道治理;生态修复;宁阳县宁阳县境内长10km以上的河道有17条,其中长20km以上的有4条;流域面积在50km2以上的有8条,100km2以上的有3条。东部山丘区河道主要属黄河流域水系,西部平原区河道属淮河流域泗河水系。目前,随着宁阳县经济社会的快速发展,河道受到过度开发,由于对河道生态认识不到位,大量河道被人为侵占甚至被垃圾覆盖,造成水系退化,大量污水直排造成河流水质污染严重,河道生态环境退化严重,进行河道治理势在必行。

1存在的问题

1.1河道堤防老化退化严重宁阳县河道大部分河段位于山区及丘陵区,均为季节性的排洪河道,两岸堤防残缺不全,现有堤防堤身单薄、安全超高不足,河道防洪标准低,现状河道大部分河段还达不到5年一遇洪水标准。堤防建筑物设计标准相对较低,质量差,年久失修,老化退化严重,冲刷破坏、沉陷、裂缝、坍塌、损毁现象比较普遍。在洪水和人为的双重作用下,河道工程现状不容乐观,大部分已失去原设计能力,严重危及防洪安全。

1.2河道生态环境恶化河道自身淤积严重,加上大部分河道处于长期断流状态,有的河床内被侵垦种植了庄稼,有的栽满了树株,有的河床被侵占圈建成了养殖场所,有的河床垃圾成堆,几乎成了垃圾场,河床糙率增大,形成行洪障碍,导致行洪排涝能力普遍降低,危及河道行洪排涝安全,直接威胁沿河群众的生命财产安全。有的部分河段污染物排放量远远超过了受纳水体的纳污能力,水污染状况比较严重,河道生态环境遭受严重破坏。

1.3对河道生态修复治理认识不到位没有认识到河道生态治理是一个良性循环的系统工程,主要是创造一个可持续的水清岸绿、水流通畅、生物多样、人水和谐、自然和谐、相互依存、环境秀美的河道环境。

1.4资金投入不足由于缺少维修建设经费,绝大多数中小河道得不到防洪治理,一些急需维修的工程项目得不到修缮,严重影响其功能和工程效益的发挥,河道生态修复工程更是无法实施。

1.5河道生态修复规划治理滞后河流规划和前期工作滞后,几乎所有中小河道都缺少科学系统的中长期规划。特别是当前开展的中小河流治理工作,也仅仅是以防洪除涝减灾保安全为主,没能做好与河道生态修复建设的结合文章。

1.6水资源利用率不高宁阳县河道大多数为山洪季节性河道,河道比降较陡,洪水来势猛、流速快、冲刷力强,洪水历时短,汛期大量河水被白白流掉,汛后绝大多数河道都处于断流状态,河道水资源利用率普遍较低。

1.7管理养护不到位河道作为基础设施,管理涉及战线太长、面广量大,管理尤为困难。长期以来,产权不清,管理主体不明,管理体制不顺,陷入了多头管理的怪圈。由于缺少维修养护管理经费,缺少专职管理人员,河道得不到日常维护管理,河道工程长期带病运行,在洪水和人为的双重作用下,问题日益突出,生态环境日益恶化。

2生态治理对策

2.1转变治理观念,理清治理理念河道生态修复治理要“树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念”。通过水资源的合理配置和水生态系统的有效保护,积极开展水生态系统的修复工作,合理划分水功能区,严格实施分类管理与保护,维护河流水生态系统的健康,逐步实现水生态系统的良性循环。

2.2搞好河道水生态系统保护和修复专项规划请一批生态治理设计理念新、思路宽、水平高、经验多的规划设计部门对现有中小河流进行一次全面系统的规划,结合宁阳县经济社会发展和生态文明建设实际,编制具有前瞻性的、可操作性的、切实可行的水生态系统保护和修复工程规划。按照轻重缓急、先易后难、投资少、见效快、易推广的原则,逐步按规划计划分批次分年度实施。

2.3预防控制污染,保护河道水源据调查,目前,造成宁阳县河道生态环境污染的因素主要来自工业污染、农业面源污染、畜禽粪便污染、生活垃圾污染。对于这些污染,应采取相应治理措施,加强监管,减少污染。

2.4加大资金投入,多元化筹措资金通过积极对上争取,加大县政府与驻地乡镇、村的资金投入,力争早日把中小河道治理提上议事日程,通过建立比较完善的防洪除涝防灾减灾体系,防洪标准基本达到国家规定的要求;基本实现水功能区水质目标;水生态系统与环境得到有效保护。对河道管理范围内的土地,由河道管理部门为主体,通过竞标对外承包,组织承包户按规划要求营造护堤护岸林木,积极引进推广速生用材林、经济林、能源林和优质苗木,向管理要效益,用作维修养护经费储备金,作为财政资金的有益补充,走可持续发展路子。

2.5提高生物多样性重视河岸植被建设,构建河流生态走廊,治理与控制河道水土流失,在水域内,种植各种喜水、耐水植物,发展水生动物,提高水域生物净化功能和生物多样性保护等生态功能。

2.6河道生态修复治理对于河道生态修复治理,应以打造安全生态河道为龙头,发挥龙头带动示范作用,在大汶河宁阳段的工程治理过程中,积极探索工程治理与水安全、水生态、水景观、水文化、水经济结合文章。在洪水冲刷严重的险工河岸段,采取浆砌块石、混凝土等强度较高的硬质护砌方式,对于洪水冲刷较缓的平工河段,选择生根快、能快速覆盖、根系发达、抗冲刷能力强的柳树干,进行干根网、草皮等软性生态护坡、护岸方式。同时,按照“建设节点、串联景点、突出特点、形成看点”的治理思路,做好河道生态修复与景观工程的融合。

2.7提高水资源利用率应着重规划建设一批拦蓄滞洪工程,能拦则拦,能蓄则蓄,能滞则滞,对河道进行清淤疏浚后,多建一些梯级坝及生态滞留塘,特别要注意充分利用好汛期雨洪资源,用拦河坝或湖泊、塘坝等增加拦蓄水量,优化配置水资源。

篇2

关键词:生态消淤、水生生态、综合治理、修复

一、前言

随着珠三角地区人口不断增长,大量富含有机物的生活污水和部分工业废水排入河涌,导致水体含氧量大幅下降,造成了河涌普遍呈现有机污染严重的特征。且由于长期不加治理,大量的污染物沉积在河涌底部,导致河涌底泥淤积,珠三角地区河涌的淤泥厚度可达0.5~2m,平均为0.36m。底泥中的还原性物质产生大量的化学耗氧使河涌底泥形成厌氧环境,在厌氧微生物作用下逐步腐化,变黑、发臭。

目前的城市河涌整治中,注重清淤,堤岸,绿化和截污等工程,而不重视底泥和水体生物原位修复,更不重视河涌生态体系建立,这样导致城市河涌整治中边治边黑,边黑边治,不能从根本上改善河涌水质和提高水体自净能力。现正积极探索城镇河涌污染治理新路子,提高河涌整治的效果和水平。原位生态修复技术曾经在国内外许多工业污水处理厂、湖泊、池塘、湖塘、海滩等多个污染控制工程项目中得到应用,都是对水体及其淤泥进行污染物的消减处理,效果皆良好,从事实上说明了该技术运用的可行性与成熟性。

二、常规河道清淤和水生生态技术修复存在的问题

传统整治河道的手段是截污与污水处理,清淤,水生态修复,补水,堤岸景观建设等。其中,常规清淤和水生生态技术修复存在很多问题:淤泥清挖工艺落后,工程投资大,操作麻烦,清淤效率低;清淤挖上来的淤泥含水率高,数量巨大,黑臭,运输和处置难;传统的清淤方法,最重要清除的上层不稳定淤泥残留多,加上发黑的河水,污染负荷仍然很大,黑臭难解决;生态修复未找到快速修复水生食物链并且易于维护的简单方法;需要使用曝气等其它设施,管理麻烦,维持费用大;普通的投放微生物治河技术,投放液态的微生物易被河水冲走,要长期不断投放,维持费用大,一年只能消化淤泥少于10cm,不能替代清淤。

综上所述,黑臭的河道,清淤后不稳定淤泥的残留量多,就算做到完全截污,河道内的污染负荷仍然很大,单纯依靠调水、补水难以彻底消除这些污染,难以短期内消除河道黑臭。不少投入了很多资金治理过的河道,虽然有一些效果,但不能令人满意,尤其是退潮时、枯水时仍然黑臭。

河道治理重在水环境生态修复与重建,重建生态系统有很多方法,最重要的是能使水体的自净能力保持稳定,且易于控制和管理,维护费用低。所以,寻求高效而且符合上述要求的技术方法,是河道水体生态修复最大的难点,是水体修复难易的关键,也是各种治理方法和治理效果的差异所在。施放底泥净化剂消解淤泥,同时能够快速修复水生生态,真正消除黑臭,是一种更有效的河道快速治理方法,生态修复不需要15年,几个月至1年就可以做到。

三、原位生态修复治理关键技术

1、关键技术简介

水环境生物修复是在可控条件下,利用微生物和水生生物生命代谢活动,修复被污染的环境或消除环境中的污染物的过程。而原位生态修复技术的核心为生态修复剂技术,即在无固定设备且完全自然的状态下,因地制宜,充分利用天然水体的自净功能,采用直接向污染河道投入高效的本源微生物菌群和微生物促进剂,激活水体中原本存在的利于水体自净的微生物,并通过它们的迅速繁殖,从而消除水体中的有机污染,同时对河道有机底泥起到一定的消化作用。具体的流程主要为:微生物驯化,微生物菌剂在河涌底泥中接种繁殖,根植河床,微生物对河道污水和底泥中的污染物进行分解去除,净化水质和减少污泥量,再通过人工培育河道生态链最终恢复水体的原生态,实现水体稳定的自净功能。生态修复剂是一种充分利用自然界生物降解原理,提高水体的生命力和自净能力,并重建其生态平衡、迅速地改善水质的技术与产品。

2、底泥净化生物修复治理黑臭河涌

针对底泥富含大量有机物和营养物质,好氧速率高,处于强还原状态的厌氧环境,投放生态修复剂的方法,进行生物修复,以控制和消除底泥污染。底泥净化剂,由增氧剂、有效微生物菌剂和生物载体组成。增氧剂在水中逐渐释放出氧,改变河道底层厌氧生态环境为好氧生态环境,激活微生物菌群,同时为有机污染物的降解提供电子受体;有效微生物菌剂是采用本土化的好氧型和兼性微生物组成的复合微生物菌剂。作为载体的多孔矿物,可为微生物菌落提供巨大的附着表面,减少微生物的流失和更好发挥微生物降解有机污染物的作用。

在底泥净化剂的作用下,能有效地对污泥和污水中的有机污染物、细菌等进行生物降解,污泥有较大幅度的减少,河水不黑不臭,没有黑色底泥上浮,淤泥层减薄,矿化度增加,从而最终净化水质。

3、治理效果

河道第一次施放底泥净化剂,10天~20天臭味消失,河道从厌氧状态转变为好氧状态,出现许多微型动物;约一个月,河道水质变清,水里的微型动物继续增多;30天~50天,水底有很多水丝蚓(俗称“红虫”,是栖息在水底污泥中的底栖动物,以污水和污泥中的有机物为食物),大量的红虫对水生食物链的修复很有好处,继而水里可看到一些小鱼,表明水质好转,水生食物链初步修复,已适宜鱼类生长;两个半月,小鱼群增多,淤泥泥面从原来的黑色开始呈现灰白色;3个月~4个月,河底淤泥削减15~20厘米,当河底淤泥中的有机物被吸收分解之后,底泥表面就是一层不被吸收分解的沙、石,底泥泥面呈现灰白色,红虫逐渐减少;4个月~6个月,河底淤泥削减25~30厘米,河道已不黑不臭,水质明显变好。

4、淤泥消解和水生生态快速修复技术的优势

4.1 这种生态修复剂具有沉淀的功能,其本身及其固着的微生物不易流失,不易被水力冲跨,即使在水流动的河或者很深的水域里,都能沉入到底部,把淤泥里的有机物吸收分解掉,并达到净水、增氧、消除恶臭等效果。只要在被污染的水体投放了生态修复剂,就可以分解去除底质的淤泥和净化水质。

4.2 施放这种生态修复剂,不用机械清淤,不必解决淤泥出路,没有散发臭气的清淤场面。由于污染情况和淤泥情况不同,根据应用实例,施放一次生态修复剂,河道的淤泥4--6个月可以减少20--30厘米。

4.3 施放生态修复剂后,不需要曝气充氧设备,不需后期管理费,同时消除臭味,促进了水生生物的食物链修复,很适合净化底质污染和水体生态修复。

4.4 用生态修复剂消解淤泥,替代了清淤,同时快速修复水生生态,是一种可以与原有河道综合治理任务对接,大大降低治理难度,提高治理效果,而且无二次污染的先进技术。

四、结论

原位生态修复技术与截污补水相结合,对河涌段进行治污处理,有效地控制河道有机污染,减少河道底部淤泥量,从根本上起到净化河涌水质,达到消除黑臭、消除河道底泥的目的。生物修复剂应用性能优异的微生物增效技术,通过提高水体的生命力和自净能力,可以替代清淤,快速消除底泥,同时快速修复水生食物链,重建水体生态系统,提高河道自净能力,改善河道感观和水质,成为治水的一种非常有效的方法。底泥生物修复剂具有沉淀的功能,其本身及其固着的微生物不易流失,有效的把淤泥里的有机物分解掉,达到净水、增氧、消除恶臭等效果,生态修复后不需任何管理费,是一种最经济净化,无二次污染的先进技术。

在我国还不能做到完全控制河道面源污染和完全截污治污的情况下,实践证明,应用生态消淤、快速修复水生态、分段截污与水生态污水处理等生物增效技术的集成,是一种疏浚、消除河道累积污染、从根本上解决河道发黑发臭的问题,是恢复河道良好生态环境的简单、实用的方法。

参考文献:

[1]《广东省环境保护战略研究》中国环境科学出版社 2007年12月

[2]罗刚;刘军;胡和平;生物修复技术在白海面黑臭河涌治理中的应用[J];环境科学与管理;2009年02期

[3]金腊华,梁志宏,万雨龙,袁杰,兰云飞;城市河涌水污染特征及治理措施[J];城市环境与城市生态;2005年05期

[4]周新民,林少礼,侯玉,郑国栋;广州城市河道水环境治理对策研究[J];广东水利水电;2004年04期

[5]饶胜;生物及生态修复技术在河道整治工程中的应用[J];节水灌溉;2007年04期

篇3

【关键词】河道治理;生态修复;河道人工湿地;生态岛

中图分类号: TV147 文献标识码: A

近年来,随着对环境资源开发利用的日益增加,大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入城市河道,使得水体的营养物质负荷量不断增加。另一方面,在城市河道周边的道路上的粉尘、油污等在降雨时同雨水一起流入河道中。由于这些人为或是非人为的原因使水体的污染富营养化日益严重。富营养化的水体治理已成为亟待解决的重大环境问题。

1.城市河道存在的问题分析

1.1淤泥淤积

城市河道由于大量的城市垃圾及泥沙流入,较容易造成淤泥淤积,而且氮磷含量较高,对水质富营养化存在危害。如果在多年未对河道进行清淤情况下,河道淤泥严重还容易造成河床抬高,干旱时河床,雨季造成河道泄洪压力。

1.2生态环境破坏,自身净化力差

城市中的河道,往往沿河两岸存在生活污染源和农业面源污染,水质较差,不能达到地表水功能区标准。并且在规划的两岸的居民区增加的情况下,生活污染源会进一步加大。由于缺乏水生植物,而且大部分为硬质驳岸,缺乏水和微生物较缓的水体,很难做到自我平衡水中的富营养物质,也很难过滤和吸收水中杂质等有害物质,造成河道自身净化能力差。

1.3水质较差,沿河小区污水排入河道

由于现有管理机构不够健全、管理手段落后,可能会造成仍有沿河小区、单位、道路、工厂灯污水排入河道。这些是造成河道污染的重要源头,即使通过再好的河道生态系统,也很难从根本上遏制排污对于河道的污染。

2.城市河道综合治理和生态修复的必要性

2.1是改善城市水污染重要组成部分

现代城市水体污染状况严重威胁流域内人类生存和发展。河道是城市中重要的生态湿地,是域内人类赖以生存和发展的宝贵自然资源。加快城市水环境综合治理,逐步恢复河道水美岸秀的自然风貌、促进河道休养生息,着力解决流域内广大人民群众最关心、最直接的问题,是坚持以人为本、构建和谐社会、实践科学发展观的具体行动,抓紧治理迫在眉睫。通过疏浚、湿地建设及水生植物工程等一系列整治措施,治理后其清澈的河水、优美的滨河道路及亲水步道将共同构成城区优美的水环境。同时实现城市的防洪安全化、岸景生态化、河水宜人化、城市家园化等功能,极大的提升城市品味。

2.2为实现水环境综合治理成效

水环境综合治理成效直接关系城市长远发展,是国家发展战略。河道流经的城市区域一般是全市经济最活跃、人气最旺盛、也最具发展潜力的区域,具有引领城市发展、加快城市核心崛起的重要作用。随着经济社会发展和人口增加,城市河道面临着更大的污染压力,区域和城市发展面临着重大环境制约,加快河道治理与保护意义重大。

2.3是实现城市可持续发展的推动力

河道是城市的名片,反映了城市的形象与品味。好的城市人居环境是投资者做出决策的重要依据之一。河道综合治理和生态修复的实施,将有力地完善城市综合功能,提高项目区域土地价值,推动城市第三产业等相关产业的发展,社会效益和经济效益显著[1]。

3.城市河道的综合治理及生态修复

3.1工程方案

3.1.1生态修复工程建设方案

对河道进行堤防优化设计。在满足防洪安全的前提下提高水质、新建湿地,优化河道驳岸,提高城市水面积率,使之与城市功能定位相匹配,提升城市品味。

3.1.2非工程措施

为保证工程防洪及排涝工程正常发挥效益,除采取必要的工程措施外,必须强调非工程措施建设,建立工程管理及调度运行的长效机制。推荐成立管理机构,依法管理。同时,根据气象及水文预报,及时合理调度水利工程。

3.2清淤及干化处理

众所周知,城市河道的污染底泥主要来自于河道周边工厂、商业设施、居民区的各种生产生活污水以及流域地表径流所携带的污染物,是巨大的污染物蓄积库。是影响河水水质的最大污染内源。本项目中,河道底泥疏挖及处理工程的目的就是为了消除污染底泥对河水污染影响。

河道水浅,堤岸基础高程较浅,为增加河流过水能力,同时为了清除河道污染底泥。而采用纯覆盖方式和分清除加覆盖隔绝又会大大降低河道水深,为此,采用“完全清除”方式进行阻断河底污染底泥对河水的污染影响。

3.3湿地及生态岛建设规划

为配合本次生态修复工程,从根本上对四里河河道进行治理,采取了多种措施来综合改善四里河水质,工程包括河道底泥清淤、四里河周围截污工程、雨水初期收集工程、多种补水措施结合实施、水生植物种植和湿地及生态岛等。

根据污染物来源,将整治工程可分为外源整治措施和内源整治措施,其中:清淤、截污、补水、雨水收集处理等是从减少外源污染进行, 通过外源污染整治措施可有效减小污染负荷的注入。针对四里河水体流速静态、自净能力低的特点,在四里河中选择合适的区域设置湿地区,通过改造水下地形,种植水生植物湿地区,是从内源措施上增强河道的自净能力[2]。

另外,新建湿地对于四里河行洪防汛也起到一定积极影响作用,通过湿地建设,原有单一过流河道可以二水分流,在行洪时可以增加河道的过水截面,使得河道的泄洪能力得到提升。而在静水状态下,湿地则可以储存更多的水体,起到涵养水源,保护生物多样性的作用。

生态岛的建设对于四里河局部的生态环境起到了极大的优化作用。首先,岛周围更多的水体与之连接,水体和土壤有更多充分的氧气、有机质的交换,为水生植物及生物提供更多生存的空间,从而提高了四里河局部的生物多样性。其次,生态岛的植物配置与现有植物的配置思路有很大的区别和提升。植物的种植范围和层次有所增加,在滨水处,由沉水、挺水和浮水植物组成立体的水生植物群落。岸上,则由水生灌木,中层乔木和大乔木组成临水湿生植物群落。

3.4水生植物及水生动物

本案沿岸带水生植被配置基本设计方案为:

①根据景观水体的设计要求,配置不同高度、不同形态、不同生态类群的水生植物。

②水生植物的种类设计,兼顾景观效果和净水效果。景观效果主要由挺水植物和浮叶植物来体现。

以耐污抗污、且具有较强的治污净化潜能的植物为主;根系发达、根茎分蘖繁殖能力强,即个体分株快;植物生长快、生物量大;选择冬季常绿的水生植物或驯化后的具有景观价值的陆生植物;满足景观空间形态的需求,综合岸线景观和湖面倒影、水面植物进行适当的景观组织。完善河道生态系统的食物链和食物网结构,在相对封闭的河道中放养一定种类和数量的浮游动物(食藻虫)、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物,提高水生生态系统的稳定性[3]。

综上所述,生态修复工程可以改善河流及沿河两岸的环境,增加沿河的绿地面积,提高河道水体自净功能,改善水质,修复河道生态体系。施工中开挖的泥土、扬尘与噪声对施工区周围环境会有一定的负面影响,但通过采取各种环保措施,可将影响降到最低限度。通过对河道水环境的综合治理,有效地保护城市的水环境,改善沿河居民的生存环境,提升片区土地开发利用价值,改善投资环境,增加税收和居民收入,为促进城市经济发展和社会稳定做出贡献。

【参考文献】

[1]包文友.城市河道景观的修复[J].知识经济, 2011,12(2):143.

篇4

关键词:河流治理;生态修复技术;应用研究

中图分类号:P343.1文献标识码:A 文章编号:

传统的河流治理,主要考虑的是河流的抗洪、排涝、航运等功能。在岸坡处理上注重抗冲刷防坍塌的措施,而对河流周边及河流本身的生态环境考虑不多, 这样会导致河流发生渠道化,从而影响河流的生态问题。于是,许多发达国家陆续开展了河流复原工程,对河流实施生态修复并且取得了较好的效果。下面笔者将结合实例对生态修复技术在河流治理中的应用作出探讨。

一、城市河道污染的成因

城市河道和湖泊是与人类生产和生活紧密相连的水环境,作为城市生态系统重要的组成部分,具有供应水源、改善环境、提供绿地、文化教育和娱乐休闲等功能,对城市的生态建设具有重要意义。但是随着城市化进程的不断加快,城市人口聚集,经济活动日趋频繁,工业废水和生活污水大量排放,垃圾的随意丢弃,使城市环境污染、水质恶化,原来清澈的河水变得又黑又臭,环境污染问题日益严重,严重制约城市的社会、经济与环境可持续发展,同时危及人民的身体健康。城市河道黑臭的污染来源主要有工业废水、生活污水垃圾等点源污染及地表径流、农业径流、大气的干沉降和湿沉降、村落集约化畜禽养殖、水产养殖、城市的水土流失以及河道底泥层等非点源汚染。由于长期处于过量纳污的状态,导致水体供氧和耗氧失衡,水体环境缺氧,使原本山好氧微生物健康降解水体污染为主导,将有机物中的氮、硫、碳分解成碑酸盐、硫酸盐及二氧化碳等的方式减弱甚至消失,从而失去净能力,而在此时厌氧微生物沾性趋强,污染物转化并产生甲烧、氨氮、硫化氧、挥发性存机酸等臭恶臭物质以及铁、猛硫化物等黑色物质,从而导致河道水体黑臭。氨氮是目前城市河道水体中的首要污染物,通常远远超出地表水V类氨氮含量的标准,在区域水环境氨氮污染严重和城市河道有机污染物沉淀、累积的现状下,氧氮的降解是城市河道污染水体治理过程中必须面对的难题。

二、生物修复技术的特点

在城市河道污染中,营养物缺乏或营养元素比例失衡是水体环境中微生物降解存机污染主要限制因素之一,向水体中投加适当比例的有机酸可以提高微生物的代谢能力,从而增强水体自净能力,对水体修复具有积极作用。虽然在污染水体生物修复中以微生物修复为主,但如果能配合水生植物,浮游生物及负类从水体整个生态系统上进行全而的生态修复,彻底打通氮素、磷素等污染物循环的各个关节,那么污染水体的修复效果将会更持续和有效。

三、生态修复技术在河流治理中的应用

3.1微生物对污染水体的净化作用

相对于水生植物而言,微生物具有培养周期短、生长繁殖迅速、适应能力强、转化效率高等特点,因此在治理河道污染水体的过程中起着不可替代的作用。微生物从以下几个方面对河道水体进行净化:微生物对水体有机污染物的去除:一方面菌体的同化作用会转化部分有机污染物为自身物质,另一方面微生物分泌的胞外酶能快速降解大分子有机物,实现对水体有机污染物的降解和去除。微生物对水体氮素的去除:通过氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的作用,实现水体中氮素的生物地球化学循环过程,并最终使水体中过量的氮素以气态的形式逸出水体。微生物对水体憐素的去除:一方面微生物的代谢作用可以降低水体中磷素浓度;另一方面某些微生物能通过同化作用,将水体中的有效磷转化为菌体自身的有机磷,通过食物链的传递作用,去除水体中的憐素。3.2微生物驱动的水体氮素循环

氮素污染是当前我国水体中的首要污染物,氮素过多会引起水体富营养化,破坏水体中的生态平衡,丧失自净能力。而氮素的其它形式,例如氨氮、亚硝酸盐氮更会威胁水生生物的生存甚至人类的健康。自然水体中的氮素,主要以氨氮和有机态氮的形式存在,也有少量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。水体中微生物可以将有机形态氮迅速分解转变成氨。在有氧的环境下,水体中的微生物将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。当水体中硝酸盐氮含量较高时,说明水体环境在需氧方面是稳定的。在大量缺氧时,确酸盐氮或亚确酸盐氮在水体微生物的作用下,发生反砲化作用,还原为氮气。空气中氮气在藻类等植物的固氮作用固定成氨,溶解于水体中。硝酸盐氮也可被水生植物直接吸收利用,形成植物蛋白质,其被水生动物食用,又转化成动物蛋白。动植物的死亡后通过微生物的分解又可以再次产生氨,在銷化细菌的作用下又氧化成稍酸盐,如此往复循环。

微生物强化修复技术是造宜于城市污染河道原位修复的、受到广泛重视和应用的治污技术,具有成本经济和应用简单,且便于与其它治污技术稱合使用的特点。其技术核心在于促进水体微生物的活性,加快水体污染物的降解和转化。日前,基于微生物强化修复的污染河道原位修复主要采用两种技术,一种是直接向水体中补充高密度发酵获得的能高效降解污染物的功能微生物,另一种是向水体补充能促进微生物生长、解毒及污染物降解的有机酸、营养物质、缓冲剂等微生物激活剂。

四、把生态环境保护融进到水利建设工程的各个环节之中

注重水利工程建设的各个环节对环境的影响。首先在水利工程的设计阶段,要以和谐持续发展为理念,注意保护动植物栖息地,鱼类产卵环境以及鸟类和水禽栖息地和避难所等。在工程的建设阶段,优先考虑采用环保的技术措施,在水利工程建设阶段,尽量采用有利于植物生长、动物成长,或对动植物生长和环境影响最小的环保材料。最后在水利工程完成阶段,要建立健全水利工程环境影响监测和反馈机制,跟踪评价对环境的影响,以便及时发现不良影响并采取解决措施,最大限度的降低环境破坏程度。同时注意工程附近居民的生活状况, 如果发现不良的影响,要采取措施减少影响带来的损失,必要时加以赔偿。

在水利工程建设方面,应建立生态补偿机制,以“谁损害,谁补偿,损害谁,补偿谁” 为原则,明确补偿的主体和补偿的范围。所以,建立生态补偿机制,还原生态价值,不仅有利于减少水利工程在建设过程中对环境产生的不良影响,也促进了当地的经济发展,呼应了和谐社会理念。

五、生态修复技术的发展前景

尽管污染水体的微生物强化修复技术具有诸多的优点,但在实际应用中也面临一定的问题。而投放微生物激活剂尽管不存在太多的安全性问题,其实用性也与待处理水体环境的微生物生态关联甚深,其中含有的酶类的环境耐受力是其作用效果发挥的限制性因素。另外,对于流动性较强且污染程度较轻的水体来说,微生物强化修复技术的应用效果是比较差的。因此,微生物修复技术今后的发展趋势是:1)从原位环境中分离蹄选高效的功能微生物,并建立具有应用价值的高密度发酵工艺,以提高投加微生物降解污染物的效率并有效降低应用成本;2)从分子水平上深入研究微生物在污染水体中的环境生态行为及其与环境因子的相互作用关系,掌握微生物强化修复污染水体的过程与机理3)微生物强化修复技术与物理,化学修复方法,以及其它生物修复技术相结合,优势互补,提高污染水体修复的效果和经济效益。

结语

一条荒凉的河流,经过系统、科学的规划、设计,通过多种生态修复技术的应用,生态系统得以逐步恢复。通过城市河道生态修复技术研究、应用和推广,希望可以对的河道生态治理提供一些帮助。河流生态修复具有多学科交叉性,仅仅从景观修复的角度也不足以解决当今河流存在的各种问题。城市河流的生态环境修复和保护,需要各个行业共同关注,也在此呼吁今后对河流的开发和治理一定要在保护河流生态环境的前提下进行,避免先破坏后修复的不合理模式。

【参考文献】

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关键词:山区水库;水土流失;生态修复

中图分类号:S157.1

文献标识码:A

文章编号:1003-6997(2012)13-45-02

新疆天山北坡水土流失是各种外营力、水力、风力、重力、冻融等对地表土壤及其母质和岩屑的剥蚀、搬运和堆积过程,是环境演变的结果。新疆水土流失的主要原因是自然原因,在局部地区有叠加人类活动影响下的水土流失。

1 水土流失的成因分析

1.1 自然因素

新疆北面为阿尔泰山,南面为昆仑山,天山横亘中部,把新疆分成北疆和南疆。阿尔泰山与天山之间有准噶尔盆地,天山与昆仑山之间有塔里木盆地。新疆的地势高低悬殊,有海拔8 611 m的世界第二高峰乔戈里峰,也有低于海平面154 m的吐鲁番盆地,使冻融侵蚀、水蚀等都有可能发生。新构造运动使阿尔泰山、天山、昆仑山强烈上升,准噶尔地台和塔里木地台相对下沉。新构造运动地侵蚀提供了条件,使地层褶曲和断裂。另外,新疆的各大山系广泛分布着变质岩,易受风化而遭受侵蚀。新疆的土壤基质以第四纪疏松物质为主,为水土流失提供了物质基础。

1.2 气候因素

新疆多年平均降水量为145 mm,降水量84 %集中于山区,平原降水量很少。山区降水量多集中于5~8月,占全年降水量的50 %~70 %,降水的集中促进了水土流失的发生。降水是导致新疆山区中低山带水土流失的主要外动力因子。新疆日照时间长,积温高,温差大。日照时数2 500~3 500 h,10 ℃的积温在4 000 ℃以上,昼夜温差超过15 ℃。岩石因日照、温差的变化热胀冷缩而破裂,反复冻融而崩解,变得非常松散,形成大量的固体松散物质,为水土流失提供了物质基础。新疆多大风天气,其中阿拉山口全年>8级的大风天数为166 d,达坂城为147 d。由于地表长期处于干旱状态,盆地以河湖相沉积为主,土质结构松散,风速>5 m/s时,风吹沙土移动形成风蚀。

1.3 地质地貌因素

新疆天山北坡分布着中、新生代或岩性较差的地层物质,其岩性特征都为沉积岩,主要为陆相砂岩、粉砂岩和泥岩,岩层较弱,该区第四纪沉积物分布广、厚度大,多为未胶结的松散物质,易于风化、剥蚀,受构造运动影响,加上季节性冻融循环和风化作用,加剧了水土流失。

1.4 人为因素

随着天山北坡山区畜牧业的不断发展,草场载畜量日益加大。对于干旱少雨年份春秋两季的草场,牧草不足,植被遭到牲畜的破坏后难以恢复,特别是夏牧场,草场退化尤为严重[1]。

2 防治措施

新疆天山北坡地域辽阔,地形复杂,造成水土流失的成因、类型、强度不同,差异很大。首先,应利用“3S”技术做好新疆的水土流失普查和监测工作。因地制宜地制定水土保持措施,做好水土保持规划。其次,以流域为单位,坚持综合治理的原则。因害设防,采取统一措施,除害兴利,发挥区域优势,将防治水土流失与合理开发利用资源结合起来;抓好工程治理和非工程治理措施,使他们相辅相成、协调一致地共同发挥防护效益。再次,应加大水土流失方面的科学研究,在新疆的典型区域设水土流失观测研究站,探索新疆水土流失规律和正确的防治途径,

2.1 沟蚀治理

淤地坝是治理拟建水库以上沟壑水土流失的主要措施,淤地坝的建设可有效地防止沟谷侵蚀,由于抬高了侵蚀基准,可以防止沟底下切,沟岸扩张,减少了重力侵蚀的发展,从而控制了淤地坝上游的沟道侵蚀,同时由于淤地坝的滞洪作用,对坝下洪水也有一定的减蚀作用。山区水库建设地点往往降雨较丰,短时间的强降水带着大量的泥沙涌入河道,淤地坝可以有效地将雨水及融雪水就地拦蓄,使其渗入农地、草地或林地,减少或防止形成面径流,增加农作物、牧草以及林木可利用的土壤水分。建议在拟建库区沟壑修建淤地坝坡面工程,一般淤地坝由坝体、溢洪道、放水建筑物三个部分组成。当淤地坝洪水位超过设计高度时,就由溢洪道排出,以保证坝体的安全和坝地的正常生产。

2.2 面蚀治理

生态修复是指利用大自然的自我修复能力,在适当的人工措施辅助下,恢复生态系统原有的保持水土、调节小气候、维护生物多样性的生态功能和开发利用等经济功能。生态修复不是指将生态系统完全恢复到其原始状态,而是指通过修复使生态系统的功能不断得到恢复与完善,生态修复具有投资少、见效快的特点。生态修复不同于传统的水土保持植物措施及工程措施,传统的水土保持措施注重技术设计,而生态修复则注重于利用政策、法规、行政手段对生态修复区实行严格的管护,以减少不必要的人为干扰,使生态系统在休养生息中能得以自我恢复,政策法规的制定和管护、宣传工作的落实以及改善农业生产结构和能源结构等是一套行之有效的生态修复配套措施。

2.3 落实拟建项目区水土保持方案

拟建项目区水土保持方案应当符合流域水土保持规划,以小流域水土流失综合治理为基础,因地制宜、科学合理的配置,工程措施和生物措施综合进行,同时立足该地区自然资源优势,发展流域经济。

2.4 落实管护工作

管护是对各项政策法规的具体落实,没有具体的管护措施,政策法规只能是一纸空文。实践证明,规范的管护队伍是生态修复各项政策法规得以贯彻执行的保障。

2.5 加强宣传

生态修复的特点之一是减少人为因素对生态的干扰破坏。因此要提高生态修复效益,就必须提高全民的水土保持意识,特别是生态修复区内群众的水保生态意识。要充分利用电视、广播、报纸等媒体进行生态修复的宣传,在修复区内建立宣传牌、界碑等,同时也要利用宣传画、传单、水保法宣传材料等增强群众保护生态、保持水土的意识。

3 结语

依据新疆天山北坡水土流失的成因特征,结合本地区水土流失的形成和特点,通过科学规划,加大水土流失方面的科学研究,在新疆的典型区域设水土流失观测研究站,探索新疆水土流失规律和正确的防治途径,建立生态效益、经济效益、社会效益最佳的综合防治体系,最大化的实现经济效益与和谐生态的双赢。

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【关键词】开发建设项目;水土保持;生态修复

随着我们国家近年来社会经济的快速发展,城市化进程的加快,越来越多的开发建设项目应运而生,由此引起的水土流失引起的生态环境的破坏和恶化问题变得越来越突出,治理开发建设项目水土流失已成为我们国家当前的重要任务之一。

随着经济和技术的发展,传统的水土流失治理措施已逐渐不能适应当前社会经济和生态环境建设的要求,而水土保持生态修复措施则越来越多的被推广到水土流失治理中。近年来各地实行的封山育林、建立自然保护区、水土保持示范区等也证明了水土保持生态修复措施不仅治理水土流失效果良好,而且能有效增加地表植被覆盖,修复被破坏的生态环境[ ]。

由于开发建设项目相较于其他情况造成的水土流失有较大的区别,另外水土保持生态修复措施较传统的水土保持措施也有不同的适用条件,因此水土保持生态修复措施却很少被应用到开发建设项目水土流失治理当中。本文根据开发建设项目水土流失的特点和水土保持生态修复措施的适用条件,浅要分析水土保持生态修复措施在开发建设项目水土流失治理中的应用。

1.开发建设项目水土流失特点

开发建设项目水土流失就是开发建设项目通过对项目区地表和地下组成物质的干扰,而导致的建设项目区域内水土资源的破坏[ ]。开发建设项目水土流失既有自然水土流失的特性,也有其自身的特点,如:a造成开发建设项目水土流失既有自然因素的影响,也有人为因素的影响,在相同自然条件下,越不合理的人类活动造成的水土流失越严重;b开发建设项目水土流失区域较为固定,一般为项目建设区及其影响范围;c开发建设项目水土流失具有不均衡性和突发性,往往在短期内造成大量水土流失(例如施工期);d开发建设项目水土流失的对象不仅包含自然土,也包含各种人工土(例如弃渣);e开发建设项目水土流失对水土资源的破坏范围更广,影响程度更深,影响力更大;f开发建设项目水土流失的形式往往表现为岩石、土壤、固体废弃物的混合流失。

2.水土保持生态修复的定义

水土保持生态修复定义是:在水土流失区,通过一定的人工辅助措施,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥,促进植被的持续生长和演替,保护和改善受损生态系统的功能,加快水土流失防治的步伐,建立和维系与自然条件相适应、经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统。

水土保持生态修复措施是水土保持措施的一种,其首要任务是治理水土流失,其次才是对生态环境进行修复。

3.开发建设项目水土保持生态修复的特点

3.1对自然条件有一定的要求

理论上来说,只要不是寸草不生的地方,就可以采取水土保持生态修复措施[ ]。但如果想要取得良好水土流失防治效果和生态修复效果,则需要为植被生长提供一定的水土条件,自然环境一般需要满足:年降雨量不小于300mm;土层厚度不小于10cm;区域内无严重的地质灾害,如泥石流、滑坡等。

3.2对适宜时期上有一定的要求

水土保持生态修复主要是依靠植被生长、生态恢复治理水土流失。植被生长和生态恢复是一个漫长的过程,由自然条件的不同,短则几年,长则十几年甚至几十上百年。

开发建设项目的施工期相对于生态修复周期一般较短,且施工期会持续不断的对地表进行扰动和破坏。因此,在施工期一般不适宜采用生态修复措施治理水土流失。在运行期由于主体建设工程已经完成,不会对地表进行持续扰动和破坏,因此在可恢复植被的区域,原则上来说都可以采用水土保持生态修复。

3.3对适宜部位上有一定的要求

水土保持生态修复因其周期长、投资小的特点,主要针对永久性水土流失治理。开发建设项目建设区、临时堆土(料)场、临时开挖面等部位虽然水土流失量大,但水土流失时间短,因此不宜采用水土保持生态修复措施。在弃渣场、排矸场及料场等部位,工程完工过后,需要对其进行水土流失永久性治理,因而适宜采用水土保持生态修复措施。

3.4不宜单独采用

水土保持生态修复只适宜中轻度的、水土流失潜在危险性较小的区域[ ]。开发建设项目对地表扰动和破坏较大,造成的水土流失都较为严重,水土流失造成的危害性都较大。因此,在开发建设项目水土流失治理中,应先通过综合措施快速有效的控制水土流失后,再进行水土保持生态修复。例如,在弃渣场的水土流失治理中,适宜先修建挡渣墙、截水沟等工程措施,对水土流失进行有效控制后,再进行弃渣体的生态修复。

3.5初期应进行人工辅助

开发建设项目一般都彻底破坏了工程区的自然植被和生态环境。在对其进行水土保持生态修复的初期,为了加速被破坏的生态系统的恢复,必须辅助一些必要的人工措施。例如,在对弃渣场进行水土保持生态修复的初期,应先整平弃渣体表面,进行种植土回填,为植被生长提供良好的条件,还可进行撒播草籽等快速恢复弃渣表面的植被覆盖。

3.6中后期应减少甚至撤除人为干扰

水土保持生态修复主要就是通过生态系统的自身修复机能,依靠大自然自身的力量来实现治理水土流失的。人为的过多干预,反而可能会给生态的恢复造成负面影响[ ]。生态修复的终极目标也是使生态环境恢复到最初的、未被破坏时的状态。人类对于大自然的认知能力始终是有限的,因此在水土保持生态修复的中后期,水土流失已得到初步控制后,应逐步减少甚至撤除人为干扰,让生态得到自我修复。

4.不同开发建设项目类型适宜生态修复的时段和部位

根据水土保持生态修复的适用条件,在假设自然条件都满足生态修复的前提下,对主要的开发建设项目进行了分类[ ]。根据不同的开发建设项目水土流失特点,总结出适宜进行水土保持生态修复的时期和部位。

5.结语

水土保持生态修复是一项新兴的水土保持措施,在治理水土流失的同时,有着巨大的社会效益和经济效益。但周期长、适宜性条件不广等特点,还是制约了水土保持生态修复的发展,特别是在开发建设项目水土流失治理中,没有得到广泛的推广和应用。本文根据开发建设项目水土流失的特点,结合生态修复的特点,浅要分析了开发建设项目中水土保持生态修复的适宜时期和部位,以期望水土保持生态修复措施能得到广泛的应用,愿我们的自然生态环境变得越来越美好。

参考文献

[ ] 张凌.水土保持生态建设中的生态修复[J].中国科技博览.2014(14)

[2] 宋晓强,张长印,刘洁.开发建设项目水土流失成因和特点分析[J].水土保持通报,2007,27(5):108-113

[3] 王继承.关于水土保持生态修复的看法[J].黑龙江科技信息,2014(2):197

[4] 张锋,李世泉,王宝桐.关于水土保持生态修复的几点看法[J].中国水利,2008(22):43-44

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关键词:污水河;生态修复;生态河道体系

据不完全统计,我国大约有80%的城市河道己受不同程度的污染,由此每年造成的直接经济损失就高达377亿元。据1999年全国环境状况公报可知:我国流经城市的河段普遍受到严重污染,141个国控城市河段中,就有大约63.8%的城市河段处于IV类至劣V类水质。改革开放以来,随着上游城市经济发展的不断加速,煤炭和电力等“耗水型”工程项目的快速建设,形成杂乱无序开发利用有限的水资源问题,加上污水等污染物的肆意排放,造成城市河流水能供需长期处于不平衡状态,水资源严重紧缺,导致流域内生态系统结构功能受到严重的破坏,各类服务功能急剧衰减退化。人民生活水平的不断提高,加上环境保护意识的不断加强,城市居民和政府开始越来越重视河流生态环境功能的修复与保护。由于受传统治理理念的桎梏,许多城市在多年的污水河治理中均以防洪功能为主,在对生态系统进行修复的方案措施上,缺乏统一明确的区域河段生态修复管理目标体系。本文将结合自我对河流污水治理方面多年的研究经验,依据河流生态修复相关理论技术构建河流生态河道修复目标体系,以期与其它河流污水治理生态修复相关工程进行共同探讨。

1 河流生态系统基本组成

河流生态系统的结构是由其内部的生物组分和非生物环境间,通过相互的约束作用,在时间和空间上按照一定序列和联系规则进行整合的组织形式和逻辑秩序。河流中的生态系统同其它水域生态链一样,也具有一定的营养结构、生物种群多样性、以及时间和空间位置坐标等基本特性。

2 河流生态修复技术研究

河道生态修复是指在河流现有基础上,采取相关的技术手段,对已受到污损的河道进行改造与重建,即:通过生态化工程建设,将各种生态修复技术应用到实际河流生态修复工程中,尽可能的恢复和完善河流生态系统功能结构,恢复其应该具有的服务功能和质量水平。

2.1 生态化护坡技术

生态护坡工程施工工艺流程一般为:先在河流边坡岩体上铺上铁丝网或塑料网,然后用锚钉和锚杆将网进行固定,接着用喷射机将两层不同厚度的生态基材喷射至带网状的坡面上,即:第一层厚约5~10cm,不含种子;而第二层厚约1cm,包含生态化护坡专用种子。生态化护坡是利用植被涵水固土的原理对河流开挖边坡进行岩土稳定和美化生态环境的一种新的绿色护坡技术,是集河流动力学、岩土工程力学、生态学、植物学、以及土壤肥料学等多门学科专业为一体的综合性河流生态修复技术。

2.2 河道景观规划建设

河道景观规划建设也是河流生态修复的一项重要技术,主要涉及到河道现有平面和断面两个基础条件。天然的河流中既有凹岸也有凸岸、既有浅滩也有沙洲,不同的河流“微地形“既可以为河流中各种生物生存栖息提供适宜的生境,又可可以减低河水流速、蓄洪涵水、消弱洪水的破坏力等。在对河道生态修复平面景观规划建设时,应尽量保持河道现有的自然弯曲,不应为了进行景观设计而进一步破损河道的生态系统。在进行河道断面景观规划建设时,应在结合艺术功能时,收放有致,不必强求平行等宽,同时要设计出一个能够常年保证有水的水道,且能够应付不同水位、流量等特性的复式断面结构。

2.3 水质生态修复技术

污染受损的水资源水质条件很差的主要原因是水体受污染后缺氧导致河流生态环境功能降低所致。利用相应的机械设备,人工向水体中充入清洁空气或氧气,以加速水体内部复氧过程,从而提高水体的溶解氧水平,通过逐步恢复和增强河流生态环境中好氧微生物的自身活力,加快对水体中有机污染物的降解速度,从而有效改善受污损水体的水质性能,进而恢复河流水体中生态系统综合性能水平。底泥疏浚是污染河流治理过程中最为常用的技术,同时也是一种见效迅速的方法措施。底泥疏实际上就是将河流底部的污染物从水域生态环境中清除出去,不仅可以削减底泥对上覆水体生物的重复污害率,同时可以解决河流底部内源释放造成河流生态受到二次污染。

3 污水河生态河道体系

3.1生态河道构建的基本原则和目标

在突出河流生态功能体系内部整体协调能力的前提下,通过各河段功能的相互补偿调节,实现对河流生态体系的大范围治理;按防洪与生态景观优美、农作物经济利益等功能进行可利用水资源协调分配,遵循可持续发展与前瞻性的建设目标。污损河流河道生态功能修复体系是在河流现有的生态环境结构的基础上,以指导河流生态修复为总体目标。

3.2 生态河道构建体系

本文所构筑的生态河道体系是基于污损河流现有生态环境调查与搜集流域相关水环境资料的基础上,利用先进RS与GIS技术平台,对污损河流进行系统的生态环境现状评价分析,以明确污损河流中流域生态系统的空间结构分布;然后进行各项生态功能评价分析,以期获得水生环境中所存在的生态问题现状和发展趋势,以确定污损河流生态系统中存在的生态敏感区域及分项生态功能重要性的空间特异性能;最后根据污损河流的分布情况,对河道进行分区治理,并提出时间上的不同河段生态修复调控最终指标。

4 结束语

建立生态河道构建体系是污水河流规范化、科学化治理工作的必要措施,是污水河流河道整治理论、技术、以及具体生态修复规划设计工程实践科学合理衔接的重要技术保障。污水河流在进行生态河道整治过程中,其具体方案的制定及具体相应技术措施的采取,应结合河流实际情况因地因时因类制宜,在空间和时间等结构上形成污损河流各河段生态修复的基本方向与综合调控指标,保障河流污水治理工作高效稳定、节能经济的开展。

参考文献

[1] 崔爽,周启星.生态修复研究评述[J].草业科学,2008,25(1):87-9.

[2] 陈兴茹.城市河流生态修复浅议[J].中国水利水电科学研究院学报,2006,4(3):226-231.

[3] 赵彦伟,杨志峰.城市河流生态系统修复当议[Jl.水利保持通报,2006,26(1):89-93.

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[关键词]生态修复;农业生态;水土保持;生态建设

[作者简介]冷传明(1970―),男,河南焦作人,焦作师范高等专科学校地理讲师。(河南焦作454001)

我国是一个农业大国。土地长期耕作造成了比较严重的农业生态问题。工业“三废”排放量不断增加,化肥、农产、农膜的大量使用,导致农业生态环境恶化。搞好农业生态建设是我们面临的重要课题。

一、生态修复及理论基础

1.生态修复的涵义

生态修复是一个宏观的概念,它是应用生态系统自组织和自调节能力对生态本身进行修复。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[1]。

2.农业生态环境演变的规律是生态修复必须遵循的自然规律

生态修复的理论基础是农业生态环境发展的自然规律。自然生态环境是包括生物体与环境(气候,水,土等)自然因素组成的一个互相依存与制约、相对稳定的有自组织功能的大系统,该系统具有恢复到接近于原自然生态状况的自我修复功能。建设性的农业生态环境,应根据当地的自然条件,否则,往往事与愿违,不仅达不到目的,反而会带来新的问题。由于人们对自然规律认识的局限性与偏差,在我国农业生态建设中,就有很多这样的教训。[2]

3.人与自然和谐共处的理念是搞好农业生态修复的保障

人与自然和谐相处,是人类面对自然灾害深刻反思后产生的新认识。人是自然生态系统的组成部分。违背生态规律的自然改造,不仅损害了自然生态系统还会造成自然灾害。因此,任何形式的自然改造都必须建立在人与自然和谐共处的基础上。要从人口、资源、资源协调发展,人与自然和谐共处的观点出发,开展生态修复,加快水土流失综合治理的步伐,建立良好的水土保持生态系统。要在实践中不断拓展水土保持综合治理的内涵,保持社会经济可持续发展,丰富水土保持生态建设的理论。

4.农业生态修复的实践方法

农业生态修复是依靠大自然的力量,充分发挥生态系统的自我修复能力,实现水土保持目的的措施。其技术方法概括起来主要是有“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。

“封”既是“封山禁牧,舍饲养蓄”。要真正做到“封得住、有效果、不反复”,还需要因地制宜、因时施策。“退”即是“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。如果措施得当,退耕后农民还可增加经济收入。“造”即是“造林”。坡度大于15°的荒山荒坡、退耕地,以营造水土保持林、薪碳林和用材林为主,强加管护抚育,形成乔、灌、草多层次防护体系,有选择的发展经果林。通过推广节柴灶,沼气池等措施,彻底解决群众的燃料问题,可有效的保护植被。“建”即是“建设一亩高标准农田”。农民在退耕二亩坡地后,在山坡下或沟谷地建设一亩高标准基本农田。

搞好农业生态修复,必须注重水土保持的综合性。水土保持综合治理是生态修复的根本措施,是改善农业生产条件和生态系统的基础。调整结构、生态移民是生态修复的保障措施。农业和农村产业结构调整是我国农业发展过程中的一次深刻变革。要想使生态修复持续发展,就必须将生态修复与调整产业结构、调整能源结构和生态移民相结合,这样才能使广大农牧民增产增收,植被得到恢复和保护,地区经济得到发展[3]。生态修复作为一项水土保持新举措,需在实践中不断摸索、不断创新,总结新经验、新方法,丰富和发展其理论与实践。

二、生态修复在农业生态建设中的优化作用

1.增加了农民的生态意识,提高了人们对生态修复的认识水平

各地在水土保持生态修复上不断提高认识,积极探索生态修复的技术与方法。在政府的大力宣传和积极引导下,大多数农牧民逐渐接受了这一新的理念,认为生态自我修复是一项让土地休养生息的好办法,是人类实现持续发展的正确选择,参与封禁治理的积极性很高。2000年和2003年国务院先后下发的关于进行农村税费改革试点工作的通知,要求组织农村群众投工,必须严格执行村内“一事一议”投劳制度,凡是群众不愿意投劳的不得强迫。这方面云南省在“长治”工程建设中取得了很好的效果,提高了农民投资的积极性,90%以上的群众愿意投劳开展国家水土保持重点工程建设,为做好新时期水土保持生态修复工作奠定了基础。

2.实施生态修复在农业生态建设中产生了显著的效果

(1)植被覆盖率大幅度提高

据调查,各地在实施水土保持生态修复措施之后植被覆盖率迅速增加。陕西省吴旗县封禁4年,林草覆盖率提高了31个百分点,福建省永泰县封育治理后,植物种类增加了近3成,森林覆盖率由2.3%提高到43.3%内蒙古娥托克前旗、乌审旗、毛乌素沙地的植被覆盖率由10%提高到40%~50%。。1995年,广东省在全国第一个实现了绿化达标,植被覆盖率普遍提高30%~50%。江西省兴国县曾是一片“红色沙漠”,如今坚持了封禁治理,突出了预防保护措施,收到了明显效果,目前全县林草覆盖率达74%。过去河床以年均4~6cm的速度在淤积提高,如今以5~7cm的速度在降低。减轻了洪水灾害,改善了农业生产条件和生态环境,促进了经济和社会全面发展。生态修复之所以带来如此巨大的变化,是因为封育保护解除了生态系统所承受的超负荷压力,系统自我组织和调控作用增强,区域林草植被种类和数量必然增多,水土流失程度自然减轻[4]。

(2)保土减沙效益明显

20世纪80年代中期至90年代中期,正是我国水土保持工作全面加强的时期,水土保持综合治理在局部地区特别是水蚀区成效是显著的。截至2001年底,全国累计水土流失综合治理面积81.5万km2,水土保持设施每年拦蓄泥沙15亿t,增加蓄水能力250亿m3,减少黄河泥沙3亿t。与第一次遥感调查成果进行初步比较表明,不仅水土流失总面积减少,而且保土减沙效益也有显著的提高。如“三北”地区的防林面积由1113万km2(1997年)增加到3873.5万km2,防林区提高农作物产量10%,提高牧草产量20%以上,土壤侵蚀模数可降至500t/km2.a。

(3)蓄水保水、分洪抗旱能力增强

农业生态系统的蓄水保水功能是由地上植被和土壤共同作用而实现的。实验证明[5],在有林地区,日降雨量30mm无出水;日降雨量55~100mm才见细水流出。年降雨量1200mm时,有林地区水分损失量仅50mm,而相同环境条件的无林地区可达到600mm,一亩林地比无林地至少能多蓄水20m3。生态系统的蓄水保水能力主要体现在雨季能蓄水、分洪,在旱季则能抗御干旱。水土保持生态修复措施能大面积增加植被,恢复生态系统的功能,同时也增加了下垫面的蓄水保水的能力。据黄河水利委员会研究[3],黄土高原现有水土保持工程年减少入黄径流10亿m3,规划中的黄土高原淤地坝建设工程每年将减少入黄水资源量40~50亿m3,单就确保黄河不断流来说,它是不利的影响,但从满足整个流域经济社会发展的需要来分析,它所减少的这部分水量是水土保持工程区经济社会发展、人民生产生活和生态建设所必需的,因此是功而不是过。

(4)改善了农业地区的小气候

在有林地区,日间约有35%~75%的太阳辐射被林冠拦截吸收,20%~25%被树冠叶面反射回大气中,仅有5%~40%射入林中。绿色植物中森林能防风,植物蒸腾可保持空气的湿度,林木可以调节温度,从而可以改变局部地区小气候。如江西省修水县河桥沟小流域在实施生态修复工程进行封禁后,山变绿了,水变清了,植物群落良性发展,许多动物重归故里。四川省巴中市坚持十年封山禁牧、禁坎禁伐,林草茂盛,山清水秀,人居环境十分优美。在连续3年遭受罕见大旱的情况下,封育保护仍然发挥了很大的作用,草原生态恶化的势头得到了有效遏制,部分地方再现了绿草如茵、风吹草低、蓝天碧野的秀美景色[5]。

(5)生态修复在治水保土的同时,也促进了农村地方经济的发展

实施生态修复过程中,各地采取了一系列配套的对策和措施,改善了农业生产条件,调整了农村经济结构,发展了乡村工业和旅游业,显著地促进了地方经济的发展。生态修复使我国农业由广种薄收、粗放经营向精耕细作、集约经营转变。陕西省吴旗县在实施生态修复后,大力发展集约高效农,培育草、羊、杏三项优势主导产业,积极兴办绿色企业,与实施前相比,国内生产总值、粮食总产量、财政收入、农民人均纯收入四项主要经济指标均翻了一番多。生态修复使我国的畜牧业由满山遍野到处放牧、超载放牧向以水定草、以草定蓄、围栏封育、修牧轮牧、舍饲半舍饲转变。

三、在农村实施农业生态修复应注意的事项

1.加强宣传,提高认识

农业生态修复突出以自然的力量治理水土流失,改善生态环境,实现经济社会可持续发展。然而,人们习惯于“人定胜天”的思维方式,对人与自然和谐相处的理念缺乏足够理解与认识。因此,要加大宣传力度,引导水土流失区广大干部群众,正确理解并处理人工治理与生态自我修复的关系,突出以牺牲生态为代价换取暂时经济增长所造成的严重人为水土流失的典型事例的宣传教育,从人口、资源、环境协调发展,人与自然和谐共处,建立良好的水土保持生态系统和保持社会经济可持续发展,全面建设小康社会等高度出发,帮助群众充分认识搞好生态修复的重大意义,提高群众的生态环保意识。

2.加强生态修复技术的研究与创新

生态修复措施要在技术上科学、经济上可行,就需加强生态修复技术的研究,不断地创新生态修复的技术方法,丰富生态修复的理论,提高生态修复的科技含量。要开展生态修复专题研究,其中机理研究是生态修复研究的核心。生态修复的机理研究的内容包括:研究不同地区的水土流失及生态环境退化的原因、生态系统压力形成与解除的措施、生态系统压力解除后的恢复机制、生态环境可修复程度以及自身演化规律。为最终阐明生态修复的原理,创建我国生态修复的科学体系,奠定良好的理论基础。另外,还要对相关技术在生态修复中的应用加以研究,如“3S”技术在生态修复中的应用等。

3.生态修复需因地制宜

生态自我修复主要是依靠大自然自身的力量来实现的。实施这一工程必须因地制宜。我们要把影响植物生长的限制性因子――水,作为生态恢复的主导因子,要把年降水量、土壤类型、人口密度、社会经济状况的因子作为确定不同区域的生态修复潜力的依据,不同水土流失区生态修复潜力不同,在我国南方,由于水热条件较好,植物资源丰富,生物多样性复杂,植被恢复很快。在北方,由于水热条件差,植物种类较少,植被较难恢复。当年降水量和干燥度达到大多数植物难以生长的数值时,即为生态恢复的极限,也就是说,依靠自然的力量已经难以恢复,必须依靠人工措施来恢复或重建。

四、结语

农业生态修复工作的关键是实施封禁保护措施;其目的是恢复,保护植被,加快水土流失综合防治进度,突破口是退耕还林、以粮代赈;依靠的是大自然的自我修复能力和人与自然和谐共处的理念与行动。在生态修复工作中要特别重视水土保持综合治理,解决好群众生产生活问题。工作的根本目的是保障广大人民群众的利益,为经济和社会的可持续发展打下坚实的基础。

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[关键词]水土保持 生态修复 退化生态系统 技术方法

中图分类号:F911 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0197-01

前言

水土流失是我国的头号环境问题。 据全国第二次遥感普查数据显示,我国有水土流失面积 356 万 km2,占国土面积的 37 %, 目前风蚀沙化面积每年仍以 2460万 km2的速度在扩大,此外,每年因生产建设还将造成 1 万 km2新的水土流失面积,因此,我国水土保持工作任务繁重。据分析,若依靠现有国力和传统治理措施, 将全国水土流失面积初步治理一遍,需要近半个世纪时间,而且需要数千亿元资金。水利部提出了“加强封育保护,充分发挥生态自我修复能力,加快水土流失防治步伐”的水土流失防治新思路, 这是水土保持生态建设领域的一次重大战略调整。

1.水土保持生态修复的概念

水利部生态修复规划给出的定义是:水土保持生态修复是指在水土流失区,通过一定的人工辅助措施,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥,促进植被的持续生长和演替,保护和改善受损生态系统的功能,加快水土流失防治的步伐,建立和维系与自然条件相适应、经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统。

学者和研究人员从不同的角度对水土保持生态修复的概念进行了探讨,杨爱民等认为水土保持生态修复有广义和狭义之分。其中,广义水土保持生态修复是指在特定的土壤侵蚀地区,通过解除生态系统所受的超负荷压力,根据生态学原理,依靠生态系统本身的自组织和自调控能力,使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态;而狭义水土保持生态修复是指在特定的土壤侵蚀地区,通过解除生态系统所受的超负荷压力,根据生态学原理,依靠生态系统本身的自组织和自调控能力,或辅以外界人工调控能力,使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。这里对狭义水土保持生态修复的理解和水利部生态修复规划的定义是基本一致的。

2.水土保持生态修复的特点

传统的小流域治理主要是修梯田、筑拦砂坝、种树种草,合理配置林地、草地、牧场和农田,建立农林牧结合的生产体系,提高水土流失治理效益的行为。生态修复则是针对整个生态系统的,其突破了小流域综合治理保水、保土和保肥(主要指氮、磷、钾)的目标,把对构成生态系统的若干重要元素的治理扩大到对生态系统的全面保护、修复乃至重建。水土保持生态修复的主要做法概括起来是:封山禁牧或轮封轮牧,实行舍饲养畜;退耕还林(草), 25b以上斜坡坚决实施退耕;部分水土流失特别严重地区可实行生态移民,促进地方生态环境恢复;封、管、治、调相结合,即对封育区加强管理,部分地块辅以适当的水土保持工程治理,调整产业结构使封育区人民的生活不受影响并有所提高。

2.1 封育保护是水土保持生态修复的主要手段

水土保持生态修复主要是通过解除生态系统超负荷的压力,依靠自然的再生和调控能力,促进植被的恢复和水土流失治理,因此封山禁牧、舍饲养畜,停止人为干扰是它的重要手段之一,禁封是它的核心。大量的实践表明,通过禁封治理,林草覆盖率可以得到提高,土壤侵蚀模数明显降低,水土流失能得到有效遏制,当地的生态环境可以显著改善。

2.2 水土保持生态修复适宜地区的选择是有条件的,不同

地区的适宜程度和生态修复的难度差异很大。这些条件主要表现在:人口密度,人口越少,土地承载力越小越适宜;年降雨量,一般认为年降雨量至少要在300 mm以上;土层厚度最好不少10 cm,能够保障耐旱、耐贫瘠草、灌的生长;水土流失虽然严重,但还不至于寸草不生;林草覆盖度应大于10%;人均基本农田应多于0. 03 hm2;没有严重的滑坡、崩塌和泥石流发生等等。理论上讲凡是对土地没有高效高产要求、不是寸草不生的区域均可实施水土保持生态修复,但修复的适宜程度和难度将有很大的差别。

2.3 水土保持生态修复周期比较长

植被的生长需要一定的时间,相对于工程措施,生态修复需要较长的时间,它的效益一般要在3~5年后才会缓慢发挥出来。它不像坡改梯和小型水保工程那样,当年实施,当年就见效;也不像经果林那样, 3~5年即可大见成效。当地的自然条件不同,植被恢复的速度会有所不同,一般来说水土保持生态修复成功是缓慢的,完善功能的发挥则需要更长的时间。

3.水土保持生态修复的类型及相关技术

3.1 自然退化生态系统修复技术

根据不同自然因素导致的生态退化,应因地制宜的治理。例如盐碱地可采取以稻治碱、种碱茅、植柽柳、挖沟排涝、施用化学制剂等方法。通过围栏封育,浅翻、深松、挖沟。水资源较好的地方,还可以修建水利工程、引地表水或打井进行节水灌溉。实行全年或季节性禁牧、舍饲或半舍饲等配套措施,形成有利恢复植被的综合环境,划分若干区块进行修复。

3.2 过度垦殖、樵采生态系统修复技术

可实行坡地生态脆弱带退耕还林(灌、草)与修筑梯田相结合的技术。按照国家退耕还林(草)有关政策方针,25°以上的坡耕地一律严格退耕发展生态林草;严格限制开垦农田,封山育林育草,保护生态植被,15°以下的坡地,按照近村、近水、近路的原则,实施坡改梯,进行水土保持耕作,保证人均基本农田,以此确保粮食安全与提高水土保持安全意识。可采取少施化肥,增施农家肥料;种植绿肥植物,增加固氮作物品种;实行轮作、套作,间种、混种相结合的种植方法。减少化学防治,增加生物防治对退化耕地进行生态修复。

对于因樵采导致退化的林地、草地等生态系统的生态修复,可实行封山育林,封禁时间的长短因生态系统类型、受损程度、气候等因素的不同而不同,一般来说,乔木林为 8 年以上、灌木林 5年以上、草地生态系统为 3 年以上。在封禁的基础上,补种树种、草种,同时改变薪柴能源利用方式与生活能源结构。在农户家庭中大力推广节柴灶,提高能源利用率。

对不同的经济发展地区, 可依照自然资源程度和技术程度,鼓励发展沼气、太阳能、风能、地热能等新能源,推广“以沼代薪”“以电代薪”“以气代薪”等新技术。

3.3 沿河生态修复技术

生态修复手段最重要的是减轻或解除导致河流生态系统退化的驱动力,让河流休养生息,可人为的创造河流形态多样性,通过恢复河流纵向连续性和横向连通性,尽可能多的保持河流弯曲度。构建主河槽和护堤地在内的复合断面形态,设置必要的马道,有条件的地方,可实行季节性河道。在需要护岸的地段,宜采用鱼巢、生态混凝土等岸坡防护结构,充分利用乱石、木桩、芦苇、柳树、水葱等天然材料与植物护坡。在避免河流岸坡的硬质化的同时,使河流生态环境恢复多样性,还有助于增加水生植物群落和生物群落的种类。可在河流两岸种植生物隔离带,既防治了面源污染,又为河流水生生物增加了营养源。通过工程结构使河流的生态系统冲击最小化,争取对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小,为动物栖息及植物生长创造多样性的生活空间。

3.4 经济林过度开发生态修复技术

通过建立立体开发、循环利用经济的方式。实行粮果、林果的立体间套种植,利用山地自然坡度进行开发。实行土地轮作化来提高土地利用率、产出率和物质转化率。模拟生态系统中的食物链结构,建立循环经济型模式, 实行物质和能量的良性循环和多级利用。利用产业链间组合效应,走种、养、加一条龙,贸、工、农一体化的发展路子, 探索建立水土保持型生态村、生态沟、生态小流域建设模式。

参考文献

[1] 闫丽娟.天时、地利、人和促进水土保持生态修复[N].中国水利报,2004-09-25.

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关键词:城市河道;生态修复;河道治理

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.090

河流是城市建设的依托,河道生态环境建设与城市生态环境的发展息息相关。但是,近年来,随着城市建设的高速发展,城市建设用地填湖平壑,压缩着河道的用地空间,造成城市河道行洪能力、污染物容纳量等明显下降。同时,大量的工业、生活污水等排入河流中,导致河流水环境严重污染,水质恶化,给城市的生产生活带来严重影响。在城市建设过程中,人类大量修筑的是诸如混凝土、砌石等硬质护岸河床,这些硬质河岸严重破坏了河流生态系统,使得生物多样性明显丧失,削弱了河道生态的自然修复功能。因此,以生态修复为基础的河道治理是目前城市滨水区建设的发展方向。

1 城市河道治理原则

首先,城市河道的治理必须符合生态优先原则,只有完善丰富了河道的生态完整性,才能提高河道自身的净化能力。城市河道的治理是一项长期的工程,需要分阶段详细规划。第二,城市河道的建设关系着城市整体生态环境建设,所以河道治理必须与城市总体发展规划相结合。

2 城市河道生态治理方法

河道污染生态治理要求从区域生态资源出发,结合各生态要素间的相互关系,将人类活动对河道系统的破坏降到最低。在城市河道治理中,一定要加强生态修复工程建设。具体有以下几点建议:

(1)充分利用河流地形优势,加强湿地建设。湿地是最符合生态修复的水环境修复技术,河流水量大、污染物浓度小,适合利用湿地的生物修复法。这种方法成本低、运营简单。充分利用浅滩、缓坡等河道自然条件,选择合适的河段,设置橡胶坝、滚水坝、滤水坝等壅水设施,在开阔区域建设河道滞留塘,滞留塘内人工布设水草,对河道两侧的滩地进行整治,在不同水深处种植不同喜好的植物。植物配置主要遵循以下原则:因地制宜,选择生长能力强、根系发达以及耐性强的植物,同时考虑其经济价值与美观价值。通过对植物带的优化,构建出物种多样性S富、水质净化能力强、景观效果美观的河道走廊湿地生态系统,保障河流水质达标出境。

(2)软化河岸。河岸是水陆交接地带,生态边缘效应显著,河岸的生态建设对河道生态系统尤为重要。我国大多数城市河道是以干砌石、浆砌石、混凝土等为材料建造的硬质化河岸,这种硬质化河岸严重破坏了自然河流生态系统。因此,河道治理需要在现代治河理念的指引下开展护岸改造工作。采用新型先进技术,以雷诺护垫、格宾垫、格宾石笼等生态格网或者生态混凝土为材料,建造新型软化河岸,增大驳岸表面的粗糙度,形成水流的多流速变化,为水生动物提供栖息、避难、繁衍的场所,为植物提供适宜生长的环境,同时达到净化水体的作用,在保证护坡具有安全性和耐久性的同时兼顾工程的环境效应和生态效应。

(3)加强枯水期河道清污清淤治理。我国降水量是随着季节的变化而发生变化的,尤其是北方地区,河道径流量受季节的影响颇为明显。枯水季节降水量骤减,同时受冰冻影响,水流缓慢,受河道底泥二次污染,使得河水污染更为严重。因此,利用枯水期对河道进行清污清淤至关重要。城市河道生态清淤,应以控污减排、封闭排污口为基础,选择合理的清淤范围和深度。同时,采用环保型清淤方法和设备,尽量采用抽干清淤,应减少回淤和尽量不搅混水为原则,同时加强排泥场管理,加强施工质量的监督管理,并及时对所清淤泥进行无害化处理,防止二次污染。

(4)恢复河道沿线原生植物群落。植被是河流生态系统中的重要一员,植被破坏会直接导致城市河道生态系统的破坏。因此,在治理河道时应加快恢复原生植物群落,为水生动物提供栖息地。同时河道植物群落也能起到保持水土和净化水质的作用,促进河道生态系统的完善。根据植物分布,可将河道沿线由进及远分为三个不同的区域,即喜水植物带、混生低草带以及非喜水植物带。其中,喜水植物带植物种类较少,但生长茂盛;混生低草带植物种类丰富,但是相互牵制,都不能获得竞争优势;非喜水植物带植物种类下降,生物量逐渐增加。因此,在选择种植植物时,必须要考虑植被的垂直和平面配置,河道类型等内容,指导生态护岸植被的科学配置。

(5)丰富河道水流形式,采用复合式河道断面,优化河道断面的流速分布。河道内部建设浮岛、潜坝等,这种河床基底的差异以及水深的分化会提供多样性的河流形态,在局部增加水流形式,使得水体自身更具有灵活性,为水生生物提供更多可供栖息的场所。同时水流形式变化会大幅增加河水含氧量,在水中及水陆交界处创造多样化的生存环境,从而促进水生生物生长。

3 结语