在闡述生態修復理論的基礎上,結合浙江省平原河流的現狀和特點,結合工程實例,提出了平原河流生態修復的三種模式:水環境治理、河流結構和景觀生態。
關鍵詞:平原河流;生態修復;浙江省
中國圖書館分類號:U617文獻識別碼:A文號:1008-701x(2010)03-0001-02。
近年來,隨著經濟社會的發展,人們對生態環境的認識和要求不斷提高,傳統水利工程的弊端逐漸被大家所認識[1- 2]。“河流生態修復”的概念和相應的工程技術正受到越來越多的關註[3]。
浙江省沿海平原水網密布,河流縱橫交錯,形成了獨特的水鄉風貌,在全省社會經濟發展中發揮了重要作用。作為國家生態省建設試點,2003年,浙江省啟動了以“水清、流暢、岸綠、景美”為總目標的“萬裏清水河”建設工程。經過多年努力,全省河流生態建設取得顯著成績,“生態”治河理念逐漸深入人心。
1平原河流特征及現狀
1.1平原河道特征
根據地域不同,河流可分為山區河流和平原河流。與山區河流相比,平原河流具有以下特點:
(1)河道密布,往往呈現“網狀”水系;
(2)河流縱坡小,流速平緩,部分河流雙向流動;
(3)大部分平原河流有通航要求;
(4)河網地區經濟發達,人口密集,汙染源多,汙染負荷重。
1.2平原河道現狀
浙江省平原地區水網密布,河流縱橫,自然條件優越。占全省12%的國土面積、30%的人口和50%的耕地,創造了全省70%的GDP,是浙江經濟最發達的地區[4]。省內主要河網有杭嘉湖(渠系)以東的平原河網、錢塘江南岸的小邵河網、甬江流域的銀鳳、銀溪、姚貝河網、椒江下遊的膠北、黃文河網、甌江、飛雲江下遊的文瑞、瑞平、南港、江南等。隨著經濟社會的不斷發展,平原河流也面臨著許多問題。
1.2.1河流汙染,水環境問題突出。
河網地區在非排水季節為封閉水域,環境容量較小。隨著生活汙水和工業廢水排放量的不斷增加,汙染物的成分越來越復雜,嚴重超過了水體的自凈能力,汙染了河流的水質,影響了人們的生活。
1.2.2侵占水域現象普遍。
水域不僅在生態系統中起著基礎性作用,也是人類對抗自然災害、實現人與自然和諧共處的重要載體。近年來,隨著經濟的發展和城市建設的加快,水侵(主要針對河流)現象較為普遍,部分河流成為死水潭和斷岸,河流生態系統嚴重退化甚至完全消失[5]。水域的侵占減少了河流的橫截面,降低了河流的庫容,增加了洪水風險。
1.2.3河道管護機制不健全。
相關部門“重建設輕管理”的發展方式沒有改變,河道維護資金不足,維護困難。此外,人們對河流的維護意識比較薄弱,沿海綠化帶人工開墾、砍伐、放牧等現象時有發生,影響了河流的生態和環境效益。
2河流生態修復理論
2.1生態恢復概念
河流是自然生態系統最重要的組成部分之壹。近100年來,人類借助現代工程技術對河流進行了大規模的人工改造,修建了大量工程設施。通過“線型化、斷面規則化、護岸材料硬化”等壹系列河道整治措施,河流生態系統出現了不同程度的退化,極大地影響了河流的自然演變規律。
生態修復是將受損生態系統的結構和功能恢復到幹擾前狀態的過程。美國土木工程師學會(ASCE)對“河流生態修復”有如下定義:“河流修復是壹種環境保護行動,其目的是將河流生態系統恢復到更加自然的狀態。在這種狀態下,河流系統具有可持續的特征,能夠提高生態系統價值和生物多樣性。”[3]
2.2生態修復的目標
河流生態系統的演變是不可逆的。但是生態系統是壹個動態的整體,生態平衡也是壹個動態的平衡。河流生態系統的退化是其失去動態平衡的結果,因此河流生態修復的目標應該是恢復其必要的功能,恢復和完善其自我調節機制,實現新的動態平衡[6]。
2.3生態恢復的原則
2.3.1區分功能,因地制宜,立足實際。
水系在社會經濟發展中發揮著重要作用,具有泄洪、排水、輸水、灌溉、航運、景觀等多種功能。不同的地區,不同的河流有不同的功能。因此,河流生態修復首先要從實際出發,在充分了解流域自然地理、社會經濟、生態環境的基礎上,建立修復模式,確立修復目標。
2.3.2統籌考慮,統籌規劃,突出重點。
河流生態修復是壹項長期而復雜的系統工程。統籌考慮上下遊、左右岸、近期和遠期以及社會經濟發展對生態環境的要求,重點修復與人民群眾密切相關的河流,加大投入,以點帶面,促進區域河流生態系統改善。
2.3.3以自我修復為主,人工幹預為輔。
河流生態修復的關鍵是減少人類活動對河流生態系統的壓力。在考慮投入產出關系的基礎上,充分利用河流生態系統的自我修復能力,實現生態環境效益最大化。
3平原河流生態修復模式
平原河流生態修復模式主要包括水環境治理、河流結構和景觀生態三個方面。
3.1水環境控制
水環境治理是以汙水處理為重點的水汙染控制,主要目的是達到水質化學指標的標準。主要內容包括以下幾個方面:①以小流域治理和雨汙分流為重點,加強汙水排放收集處理設施建設。調整產業結構,逐步形成工業項目聚集區,嚴格控制集中汙水處理廠服務區外各單位汙水排放。普及農村生產生活汙水簡易處理方法,從根本上減少汙水入河排放;②控制農業面源汙染。農業非點源汙染是由農業廢棄物處理不力和過度使用化肥造成的。控制農業面源汙染的首要任務是發展綠色農業,控制化肥用量,提倡有機肥或有機復合肥,提高化肥利用率,減少化肥中硝酸鹽隨雨水流失,避免汙染河流水質;③進行河道清淤。有計劃地實施河道清淤、清障、拓寬等工程,改善河道的槽蓄和水動力條件,增強河道自凈能力;④建立科學合理的調水機制。通過科學合理的調水,提高水環境容量,從而維持或發揮河流的自凈能力,實現水資源可持續利用的目標,滿足經濟、社會和生態環境的需要。
3.2河流結構
河流生態修復工程的設計首先要符合水文學和工程力學原理,以保證工程的安全性、穩定性和耐久性。平原河網水位變化較小,常見的河流斷面形式主要有U形斷面、梯形斷面、矩形(豎向)斷面和復式斷面。生態護坡中常用的措施有植物措施、幹砌石、石砌護坡、松木樁、三維土工布墊、生態混凝土預制球(塊)等。
(1)幹砌石和基石。幹砌石和堆石具有壹定的抗沖刷能力,同時屬於多孔結構,可以增加水生動物的生存空間,減少船浪的沖刷,有利於堤防保護和生態環境的改善。
(2)松動的木樁。松木富含松節油,具有良好的防腐能力。素有“水上千年杉,水下永松”之稱。松樁護岸具有工期短、抗沖刷能力強、經濟可行、生態景觀效果顯著等優點,在省內河道生態建設中得到廣泛應用。
(3)生態混凝土預制球(塊)。生態混凝土是壹種環境友好型材料,具有孔隙率大、透水性強、抗變形能力好的特點。有利於河岸的穩定、水生動植物的生長發育和水質的改善,可廣泛應用於水汙染控制、河流生態修復等領域。
(4)植物措施。植物措施保持河岸綠色,給人以美的享受,具有固土護坡、美化環境、凈化水質的作用。根據科學實驗,河岸邊坡的植物應采用喬、灌、草相結合的方式,以保持河流和河岸的生態穩定,創造良好的景觀。
3.3景觀生態學
對於位於城鎮等人口密集區周邊的河流,在綠化河岸、設置道路時,要綜合考慮和體現河道安全、親水、景觀等功能,使生態修復工程與河道兩岸景觀融為壹體,與地域文化、歷史、環境相協調,提升城鎮品位,營造和諧的人居環境。
4個工程案例
4.1項目概述
獲鹿金港生態河道工程位於桐鄉市屠甸鎮萬興村。該河屬於平原河流,主要功能是排洪和灌溉。工程涉及生態修復,河道長2公裏。
4.2生態修復設計方案
河岸坡度平緩,土層深厚,穩定性好。護岸形式采用簡單的植物措施護坡。植物配置以喬、灌、草相結合,選擇具有固土、護坡、保持水土、緩沖過濾、凈化水質、抗沖刷能力強、觀賞價值好的植物種類。
從坡腳到堤頂依次種植壹系列護坡植物,包括沈水植物(金魚藻、狐尾藻、黑藻等。)、漂浮植物(荷花、睡蓮等。)、挺水植物(水蠟、水蔥、菖蒲等。)、濕生和中生植物(水杉、海濱木槿、垂柳、迎春、雲南黃心等)。),在其中形成多層,沈水植物和挺水植物能有效減少波浪對岸邊水位波動範圍的沖刷和侵蝕;在坡面正常水位以上種植耐濕性強、水土保持作用重要的草本植物,以獲得較好的生態效益和景觀效果。
4.3工程特征
該項目在不影響岸坡安全和耐久性的前提下,以“保護和創造良好的人居環境和自然景觀”為目標,將傳統的人工河道恢復為多種近自然河流,恢復了生態系統,達到了項目的預期目標。
5結論
隨著經濟社會的不斷發展,人們對生態環境也提出了更高的要求。河流尤其是平原地區河流的生態修復是大勢所趨,未來需要在以下五個方面進行進壹步研究:
(1)平原河流生態修復應與水汙染控制措施緊密結合,從註重改善水質逐步延伸到修復河流生態系統;
(2)河流生態修復不僅僅以水利工程為指導,還需要充分考慮與景觀、植物學、美學等學科的結合;
(3)豐富河流生態修復的技術手段,引入3S技術,為科學有效的管理和決策提供技術支持;
(4)建立合理的監測和評價指標體系,衡量生態修復的效果和影響;
(5)改革創新河道管理體制,充分給予公眾參與河道管理的機會,形成政府主導、居民參與的社會化管理模式。
參考資料:
【1】韓玉玲,嶽春雷,葉竹高。河道生態建設-植物措施應用技術[M].北京:中國水利水電出版社,2009。
蔡建國,舒美英,馬進,等.浙江平原河道植物的調查與應用[J].遼寧工程技術大學學報:自然科學版,2008(1):133-136。
董哲人,孫冬雅。生態水利工程原理與技術[M]。北京:中國水利水電出版社,2007。
[4]浙江省水利廳。浙江省河流簡明手冊[M]。Xi:Xi地圖出版社,1999。
[5],陳,,,等.農村河流生態管理模式研究[J].中國農村水利水電,2009 (10): 55- 56。
北京大學環境工程學院中國21世紀議程管理中心。城市河流生態修復手冊[M]。北京:社會科學文獻出版社,2008。
作者簡介:唐金鼎(1977-),男,工程師,本科學歷,主要從事水利規劃工作。