河道生态修复模式研究以甘肃天水藉河为例

第25卷　第3期2008年5月 干旱区研究AR I D　Z ONE　RESE ARCHVol.25　No.3May　2008文章编号:　1001-4675(2008)03-0353-04河道生态修复模式研究———以甘肃天水藉河为例3齐安国1,　张毅川1,　胡国长2,　姚连芳1,　芦建国2(1河南科技学院园林学院,河南新乡　453003;2南京林业大学,江苏南京　210037)摘　要:干旱地区季相差异显著,河流总体流量小,河水自净能力有限,生态系统相对脆弱。

以甘肃天水藉河为例,应用水生植物群落自然净化水质的原理,采取功能分区的方法,对河道的生态修复提出具体的研究方案。

此研究方案是藉河一期改造工程的一部分。

目前,一期工程已经完工,取得了较好的生态效益和经济效益。

关键词:生态修复;植物群落;河道;藉河;天水;甘肃中图分类号:X171.1 文献标识码:A 河道是包括土地、植物、动物和水体的复杂的生态系统,具有调节径流、调蓄水量、去除水中有害物质、提供水生和陆生动物栖息地等生态功能,有着明显不同于其两侧地带土壤和植被的特征,支持着较高水平的物种多样性、种群密度和生物生产率〔1〕。

河流本身和河道的变化与其周围生态系统相一致,同时又依其周围生态系统的变化作相应调整。

河道系统的功能通常处于流量、沉积物、温度等其他因素决定的动态均衡状态。

当这些因素受到自然与人为扰动影响超过一定的范围时,这种动态均衡就可能被破坏,从而导致生态系统的调整,通常引起与社会需求的冲突。

在有些情况下,新的动态均衡最后得以形成。

但这一过程通常需要很长的时间,同时,生态系统的特征变化可能很大〔2〕。

在过去特别是近几十年,人类通过控制、改变河道系统来实现包括生活供水、工业供水、农田灌溉、水电、水运、废物处理、采矿、防洪、休闲娱乐、保护鱼类与野生动物群落等目的〔3〕。

这些因素的累积效应不但引起河道本身的巨大变化,同时也引起河道生态系统的巨大变化,包括河道水质变化、蓄水量降低、鱼类和野生动物栖息地的丧失、美学和旅游价值的损坏甚至丧失等。

随着可持续发展意识的增强,河道生态修复问题受到社会各界的普遍关注。

河道生态修复是使河道生态系统恢复到与未被破坏前近似的状态,且能够自我维持动态均衡的复杂过程〔4〕。

人类对河道生态修复始于认识到某些自然或人类的扰动破坏了生态系统的结构和功能,阻碍了生态系统恢复到原来状态。

生态系统的修复需要对河道生态系统的结构、功能以及影响生态系统结构功能的物理过程、化学过程和生物特征有充分的认识。

实施河道生态修复的第一步(也是最重要的一步)就是停止引起生态系统恶化或阻碍其自我恢复的人类扰动〔5〕。

1　案例分析1.1　案例概况天水古称“秦州”,位于甘肃省东南部。

距今已有2600多年的建城历史,是中国历史文化名城,为中华文明的重要发祥地之一,有“甘肃小江南”之称。

作为渭河一级支流的藉河流经天水城区。

据有关研究资料表明,就目前城区的排水管网而言,雨水、污水系统还没有形成分离设置〔6〕。

部分工业废水也没有经过处理排放下水道或直接排入河内。

近年来,由于持续干旱少雨,藉河水流量明显减少,经常断流,水体稀释自净能力下降,加之城区污水直接排放,使藉河水体受到严重的污染,河道生态系统极度脆弱〔7〕。

1.2　设计思想在保证其水利功能的基础上,提出复合生态系统理念,即保持河流的连续性和与城市的共生互补3收稿日期:2007-03-20;　修订日期:2007-03-27基金项目:河南省科技攻关项目(0424490012);江苏省科技攻关项目(0536530057)作者简介:齐安国(1978-),男,湖南株洲人,讲师,硕士,主要从事植物生态应用研究.E-mail:blackhorse0802@ 通讯作者:芦建国.E-mail:ljgnj@性,重点处理好河流两侧的土地利用模式,做好植物生态系统的修复工作。

统筹规划,因地制宜,构建和谐、稳定的湿地生态系统,注重与外部环境的有机联系,提高生物多样性,强化湿地的生态调节功能;建立生态、景观、旅游良性循环的湿地生态系统,提升城市品位,改善市民生活质量,促进天水城市社会经济的可持续发展。

1.3　设计原则(表1)表1　方案设计原则Tab.1　Pr i n c i ples of the sche ma ti c desi gn 原　则具体应用功能性原则依据湿地生态过程规律,恢复具有自组织、自我维持、良性循环的湿地生态系统,注重生态系统的功能,突出强调其净水作用〔8〕。

适应性原则充分考虑当地的地理位置、气候特点和目标定位等因素,因地制宜地选择植物种类,并进行科学、合理的配置。

协调性原则生态功能与景观特色相结合,塑造城市形象,提升文化内涵;考虑生态交错带特点,建设缓冲带,减少周围环境的影响。

经济性原则充分利用当地的自然资源与乡土植物,尽量减少后期的养管费用,做到事半功倍、经济可行。

1.4　设计目标水清、岸绿、环境美,达到人水和谐,精心打造城市“绿肺”,提高水环境质量与城市环境的舒适度,将藉河城区段建设成为具有完备生态功能、能体现天水特色景观风貌以及文化底蕴的生态长廊。

1.5　具体设计将藉河城区段分为3个部分:1.5.1　上游生态过滤区　此区段位于藉河城区段橡胶坝前上游区域,该段可分为4个二级区域(图1)。

图1　上游生态过滤区200m标准段平面图Fig.1　Planar graph of the2002m standard secti on in the ecol ogical filtering area at the upper reaches A区:水环境相对稳定,有一定深度的水域,由于其紧邻1#生态绿地与河堤,在考虑生态功能的同时,兼顾其景观性。

植物配置为河堤坡上种植的鸢尾、德国鸢尾、萱草、鱼腥草、芦竹和沿阶草等,减少水土流失。

浅水中种植水葱、小香蒲、睡莲、荷花、荇菜、萍逢草和白睡莲等〔9〕。

同时,可放养少量鱼类和水藻。

B区:河内沙洲湿地,沙洲高度不超过1#生态绿地的高度,沙洲高处种植柽柳、紫穗槐等一些耐水湿的灌木和草类,低处及浅水区选择花菖蒲、黄菖蒲、水葱、香蒲、荇菜、萍逢草、芦苇、千屈菜、长苞香蒲、花蔺等混植、丛植或片植;离堤岸较近的水体中种植睡莲、荷花、荇菜、萍逢草、白睡莲等〔9〕,增加景观效果;沙洲间静水区少量种植浮萍、茨藻和放养少量藻类及鱼类。

C区:主河道湿地、小型沙洲及其周围浅水区,选择花菖蒲、黄菖蒲、水葱、香蒲、荇菜、萍逢草、芦苇、千屈菜、长苞香蒲、花蔺等混植、丛植或片植〔9〕。

考虑到防洪需要,水生植物种植密度应稀植与密植相结合,生态作用与防洪要求相结合。

D区:生态护坡区,在离顺坝4～5m处的土质河堤坡上部平缓处,沿顺坝方向行植水杉到顺坝1/3处,堤坝坡面种植鸢尾、德国鸢尾、萱草、鱼腥草、芦竹、沿阶草及柽柳、紫穗槐等一些耐水湿的灌木等护坡。

同时,也突出景观,使生态功能与景观效果相结合。

通过此段河道设计,尽量使水流线路曲折流速减慢,延长河水流经此段的时间,使水体与生物体之间得到充分接触,从而达到净水目的。

河内沙洲的高度不超过1#生态绿地,从而使其在洪水较大时不影响防洪。

剖面效果如图2。

1.5.2　中游生态景观区　位于藉河城区段橡胶坝区域,由于此段的水位线变化较大,在设计时进行了分区规划(图3)。

在水位较浅的3#和6#橡胶坝之间,主要使水质得到净化,在考虑生态治理的同时,也兼顾了景观效果。

在浅水区A类等高线(水面下0.6m以上)与河岸之间种植水葱、小香蒲、睡莲、荇菜、萍逢草、白睡莲、千屈菜、花蔺等。

A类等高线与B类等高线之间(水面下0.6～1.4m)种植荷花、荇菜、萍逢草;深水区种植少量荇菜、萍逢草、浮萍等。

同时,可放养少量鱼类和水藻。

人工岛上可种植水杉、垂柳、水松,林下栽植鸢尾、德国鸢尾、萱草等,开阔处种植大花美人蕉,岛周围坡岸种植灌草护坡,以灌木为主,减少湖水冲刷。

453 干　旱　区　研　究 25卷图2　上游生态过滤区200m 标准段剖面图Fig .2　Pr ofile of the 2002m standard secti on in the ecol ogical filtering area at the upperreaches图3　中游生态景观区200m 标准段平面图Fig .3　Planar graph of the 2002m standard secti on in theecol ogical filtering area at the m iddle reaches1#和3#橡胶坝之间为深水区,采用生态净水,物理、化学及人工机械净化相结合的水处理方法,达到净水目的。

剖面效果如图4。

此段水体相对较为封闭,且水深,生态系统较为脆弱,易受周围环境的影响,采用的净水措施主要有以下几种:(1)加强管理,强化保护措施,禁止生活污水、工业污水的排放,避免水体富营养化。

(2)适量放养食藻、食水草及食水体底层有机腐殖物质的鱼类,如鲢鱼、鲤鱼、泥鳅、黄鳝、虾等。

(3)当水藻、水草大爆发,威胁其他生物生存,破坏生态系统平衡时,应用人工或机械的方法加以清除。

(4)当河道底部淤积较多底泥时,应进行人工清淤,恢复土壤自身的生态治理功能。

(5)设置曝气装置,增加水体的含氧量,促进有益细菌及其他微生物的活动,增强其对污染物的吸附、氧化、分解和还原作用。

(6)及时清除大型水生植物残体,使湿地生态系统能量与物质的输入和输出达到平衡〔10〕。

图4　中游生态景观区200m 标准段剖面图Fig .4　Pr ofile of the 2002m standard secti on in the ecol ogical filtering area at the m iddle reaches(7)在水体中增加对人畜环境没有影响、不会对水体产生二次污染、不影响水生生物生存的化学净水剂,如ET -CaR 净水剂。

1.5.3　下游生态净水区　设计模式和上游生态过滤区基本相同,但在设计河内湿地的沙洲时,高度不同于过滤区。

2#生态绿地较高,平均高出河床1.5m ,与湿地水面高差较大,但其坡面设置应平缓,易于水生植物的生长。

同时,在污水排放口设置曝气池,增加水体的含氧量。

2　小结此模式是藉河一期改造工程的一部分。

在进行此方案的同时,对城市工业、生活废水的治理,尤其是河流废水源头的治理应同步进行,这样藉河的生态修复才能达到最佳的效果。

目前,藉河(天水市段)的整治和修复工作一期工程已经完工,取得了较好的生态效益和经济效益。

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