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关键词:恢复生态学;生态园林;西方园林设计
中图分类号:TU986文献标识码: A
1、恢复生态学的定义及内涵
1.1 恢复生态学的定义
生态恢复是由Leppold于1935年倡导的,恢复生态学这一名称最早是Aber和Jordan两位英国学者于1985年提出的。按照美国生态恢复学会(Society forEcological Restoration)的定义,生态恢复是帮助生态整体恢复和管理的过程,生态整体包括生物多样性、生态过程和结构、区域、历史的环境以及可持续的耕作实践等的临界变异范围。
国际生态恢复协会(SERI)对生态恢复的最新定义为:帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复的过程。Dobson等将恢复分为修复(Rehabilitation)和自然过程(Natural processes)或原生演替(primary succession)两个层面,也就是恢复生态学中的自我设计与人为设计理论。自我设计理论认为只要有足够的时间,随着时间的进程,退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并会最终改变其组分。而人为设计理论认为,通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统,但恢复的类型可能是多样的。
我国植被恢复实践工作者余作岳等给恢复生态学定义为“研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的学科”。
1.2 恢复生态学的内涵
单纯从恢复生态学的定义,重在生态的恢复。根据生态系统退化的不同程度和类型,可采取不同的恢复方式,通常有恢复、重建和保护三种形式。恢复、重建也可概括为生态的修复,通常恢复生态学注重研究的是生态的修护,而忽略了保护。
研究生态系统退化的原因是非常重要的,仅仅帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复,是必须的,但是被动的。解决导致退化的根源,胜于解决表现的症状。将退化生态系统的成因、退化的生态过程及其机理等生态系统退化的原因搞清,防止或减缓生态系统的退化,未雨绸缪,防范于未然,是主动的保护。将保护与修护有机结合,保护为先,保修并举,变被动为主动才是恢复生态学更深刻的内涵。
2、生态园林的内容
伴随着人们亲近自然的兴趣的加深及对环境保护意识的增强,人们对城市美化的层次已经不仅仅是停留在美化上,而是期望城市的美化需要建立在保护生态的基础之上。因此,出现了生态园林的概念。生态园林指的是以继承和发扬园林美化为基础,综合运用现代技术和审美概念,使设计完成的园林不仅仅满足美学需要,也要满足生态需要。生态园林在城市的建设一方面有利于建立人与自然的和谐关系,一方面有利于提高城市的生态环境质量。完善的生态园林需要满足景观性原则、生态平衡原则、生态位原则以及人与自然环境的和谐原则
3、西方生态园林的发展历程
西方园林设计的早期,深受东方园林设计传统理念的影响,主要以装饰性的植物以及较单一的园林布局为设计特色。但是随着西方发达国家工业的迅速发展,环境日益恶化,迫使人们不得不探索不同的途径来保护生态环境。因此,以人与自然和谐共处的生态园林设计思想形成并融入到西方园林设计当中。在生态园林设计理念的引导下,西方园林设计逐步形成了不同的设计特色。对于西方国家而言,18世纪是一个工业革命与城市化早期形成的关键时期。在这个时期,社会学家开始思考如何避免人与自然的完全脱离,与此同时,受到我国自然山水园林设计的启发,西方的自然风景园林开始盛行。正如唐宁对西方自然风景园林设计的描述中所提到的,“在自然界中选择最美的景观片段加以取舍,去除所有不美的因素”。西方园林生态设计思想的发展史始终贯穿着景园建筑师对生态环境高度的责任意识,以及敢于运用新技术、新思想开拓改革的创新意识。因此,西方生态园林设计在恢复生态学影响之下,不断向人与自然和谐共处的理想状态靠近。
4、西方园林设计中的恢复生态学理念体现
4.1.田园城市
19世纪中后期,英国著名社会活动家基于英国城市化进程加大造成交通拥堵、生态环境恶化的现状在著作《明日,一条通向真正改革的和平道路》中提出了田园城市的设想,之后,由被英国“田园城市和城市规划协会”定义为田园城市是为健康、生活及产业而设计的城市,它的规模能足以提供丰富的社会生活,但不应超过这一程度。1903年,第一座田园城市莱奇沃思(Letchworth)在距伦敦56公里的地方建立。随后,又距伦敦西北约36公里的韦林(Welwyn)建立了第二座田园城市。田园城市是恢复生态学思想影响下,西方园林设计拉近人与自然距离的初步实践,为推动园林设计融入恢复生态的理念的发展做出了贡献,也为今后的城市规划提供了理论指导。
4.2.变废弃地为公园
上个世纪中后期,一些艺术家着力发掘自然生态的美感,开始走出画廊,走出人们共同生活的城市与乡村,走入偏远的沙漠或旷野,将艺术创作与自然景观相结合,创作出大气蓬勃的艺术作品。这个将废弃地变为创作舞台的举动激发了人们对自然生态美感的审视,纷纷投入到对自然生态的关注之中。这种大地艺术虽然对环境造成了一定的干预,但是并不影响这块地方的自然生态恢复过程,而且这块地方的生态恢复借助艺术给人们带来的冲击力赢得了人们对这块大地生态恢复的关注,会在一定时期内采取措施来帮助其恢复。大地艺术逐渐成为各种废弃地更新、恢复、再利用的有效手段之一,极大地推动了生态园林设计的研究。最典型的实例即是德国拉茨的杜伊斯堡风景公园,其原址是炼钢厂和煤矿及钢铁工业,使周边地区严重污染,于1985年废弃,而后被改造为以煤―铁工业背景为主的大型工业旅游主题公园。在该公园内,原炼钢厂、煤矿工业废弃的贮气罐、混凝土料场、仓库和厂房都被用来作为活动和娱乐场地。该公园以废弃地为背景设计了景观公园,不仅没有对该地的生态恢复造成阻碍,也使后代了解了重工业对环境的影响。
4.3.尊重植被
恢复生态学影响下的西方园林设计对植物在生态环境中的地位更加重视,这一点可以体现在三个方面。首先,留给植物空间用以其自然再生。比如,杜伊斯堡公园在设计中保留了原始野生植被,同样的设计师在其另外一个园林设计作品中也保留了大量的野生植被。利用植被的再生形成一个新的群落,来促进生态的恢复;其次,设计增加对具有吸附污染物植物的利用,即根据具体的环境条件选择适当的植物来吸附空气、污水以及土壤中的污染物;再次,在一些废弃地改造为景观公园的过程中,一般的景观植物很难长期生存,这种情况下,设计者更重视收集对环境适应能力强的植物来帮助完成园林景观的构建。
结语
园林设计的范畴不仅仅是在原有的区域上构建一片供人观赏的绿地或者公园,而是必须在整体的园林中融入生态学的有关理论,使最终建设的园林不会对建设场地的生态造成破坏,还要进一步使该地区的生态得以恢复。在生态问题成为全球关注的焦点的大背景下,西方园林设计如何更好地完成恢复生态的使命还面临着众多的挑战,但是在各方面的共同努力之下,西方的生态园林设计一定会步入一个全新的发展空间并为世界生态园林的设计提供有价值的参考。
参考文献
关键词:河流 生态修复 河道整治
中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)001-122-02
随着社会发展,城市化进程加剧,生活生产行为以及在城市化进程中对河道河流的整治,违背了自然的规律,造成了河流生态系统的功能逐渐退化。另一方面,随着人们生活水平的提高,人口数量的增加,所需求的水资源量不断增加,对水质的要求也在不断提高,河流生态修复已经变得十分必要。
1 人类活动对城市河流系统产生的干扰
随着社会的快速发展,城市化进程对区域的生态环境产生了巨大的影响。人类的生产生活对河道的自然形态结构、河流的水质等的影响也日益显现出来。主要表现为:(1)生活生产的污染物向水体排放;(2)由于水利工程(如:筑坝、水库、堤岸)的建设,造成了生态流量不足,河流形态表现出不连续性,部分河流甚至出现断流的情况;(3)许多水景观质量被破坏;(4)地区地表硬化,河床的材料由具有透水性能的材料变为硬质化的不透水性材料。
人类的活动使得河流生态系统的功能日渐简单化,仅仅局限在景观娱乐,排泄纳污通道方面,由于河流污染,堤岸加固,河道底部防、固化处理等,河流生态系统的水源供应,水产品养殖,水流运输,补给地下水等功能日趋衰弱。
2 国内外河流生态修复现状
河流生态修复是生态工程学的一个分支,利用综合方法,使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退化的自然功能。恢复河流系统健康,实现河流和人类的和谐发展是河流生态修复的总体目标。通过河流生态修复重建健康的水生生态系统,形成各种生物群落配比合理、结构优化的河道生态系统,并且使河流生态系统实现整体协调,自我维持、自我演替的动态平衡过程。
2.1 国外河流生态系统修复现状
20世纪40年代,德国学者最先提出了“近自然河道治理工程”的概念,接近自然,植物作为首选的工程材料,重点维护动植物及生态的相互协调作用。20世纪80年代莱茵河的生态恢复计划,投入了数百亿美元,终于在2000达到了目标,为河流生态修复提供了许多经验。20世纪90年代,河流生态修复的技术愈加成熟,英国成立了河流生态修复中心,开始在流域尺度下开展河流生态修复并且制定了河流修复指南。美国出版了《河流廊道修复》,佛罗里达州开始对密西西比河、伊利诺伊河以及凯斯密河流域进行生态修复。
2.2 国内河流生态系统修复现状
我国河流生态修复到20世纪80年代才开始被重视,起步较晚,所以处于探索阶段。我国在河流生态修复过程中也显现出一些问题,主要是偏向于水质的改善,而忽视了河流的生态系统结构以及功能的修复改善。位于浙江海宁市的辛江塘及北京市北护城河、转河等河道整治工程,采用了恢复河道自然平面形态、多样性断面,增加水栖多样性、植被护岸等手段,水质得到改善,生物多样性逐渐恢复,工程投资低,治理效果良好,为我国今后的河流生态修复提供了十分宝贵的经验。
3 河流水系生态修复的任务及原则
河流水系生态修复的任务:(1)改善水质、水文条件。包括水力学条件、水量等方面的改善,合理配置水资源,维持最小生态需水量。控制污染源头,提倡清洁排放改善水质。(2)改善河流地貌特征。恢复河流的横向连通性和纵向连续性,扩大滩地,防止河床材料硬质化。(3)稀有、濒危物种的恢复。恢复水陆交错带植被,注重河流生物栖息地的建设。
城市河道系统生态修复应遵循的原则:(1)遵循自然原则。根据河流生态系统的自我调节能力,合理利用,适当的进行人为改造,保证河流系统自然、健康发展,构建河流与人类的和谐关系。(2)功能协调原则。在河流的不同时期和不同河段有着不同的功能需求,因此主要功能要优先考虑,各项功能相互协调。(3)生态循环与平衡原则。生物多样性是维持河流生态系统平衡和健康的基础,增加河流系统的生物多样性,使河流系统的物质和能量处于良性循环。(4)景观美化原则。经过河流生态修复后,可以给人们带来美好的享受。依据景观生态学原理,增加景观异质性,保留原河道的自然属性,运用植物以及其他自然材料塑造亲水的河流景观,突显城市地方特色与文化。
4 河流生态修复技术
4.1 河道自然形态的恢复
我国河道整治主要存在的问题有:(1)河道景观植被群落缺乏,植被种类单一化;(2)河道大部分都为为混凝土或浆砌块石梯形明渠的构筑形式,此种形式导致河道硬质化现象突出,还显的十分生硬、单调。
在保证防洪安全的前提下,合理拆除阻水结构,将人造化的矩形、梯形断面修整为自然形态,根据河流生态学理念,宜宽则宽、需弯则弯,保持河道的自然平面形态的同时,满足河道的排涝泄洪以及抗旱引水需求,处理好生态保护及土地规划利用两者之间的关系。
4.2 城市河流硬质护岸生态修复
我国城市河流护岸的硬质化已经高达70%,硬质护岸由坚硬石块或者混凝土材料构成,河流被渠道化、人工化极大影响了城市的河流水质和生态景观,破坏了河流系统原有的生态平衡。
河流护岸的生态修复可采用石块、木材、植物或者其他的透水性材料代替硬质材料对河岸进行加固处理,保证河床的稳定同时防止河道的淤积,不阻碍河流中的物质与岸边物质能量交换,改善地下水补给与地表水质量,生态护岸为植物提供了生长的良好条件,能成为动植物的栖息地。
4.3 生物多样性的恢复
生物多样性是保证河流生态系统平衡及健康的基础。恢复生物多样性,首先要恢复生物的栖息地。生态学与工程学相结合,恢复河流水陆交错区的功能,建造能够适合水生动植物、两栖动物生存繁殖的河岸工程生态结构。根据所要修复目标生物的生活习性,可设置鱼道、浅滩-深塘等,还可设置丁坝、乱石堆或者河岸的覆盖物模拟水生生物喜爱的活动环境,来修复河道内的栖息地。另外,还需恢复流域内的栖息地,即恢复涉水鸟类及生活在河滨半水生动物的栖息地。所采用的方式有:(1)食物供给,通过种植鸟类等所要摄取的植物,保证了鸟类所需食物的充足供应,为鸟类生存的提供了基本保障。(2)建造巢形建筑物,通过建造人工巢箱来解决自然巢穴的缺乏问题。(3)建造林间水库,水库放水所产生的洪水效应,可以防止阔叶树木被破坏。
除恢复生物栖息地以外,还需培育物种,来达到物种多样性的目的。人工和生物调节相互结合,在防止外来物种对本地物种造成侵害的前提下,通过选育、培养、引种以及种群动态调控等生物技术,再加以保护,恢复生物多样性,增加水体自净能力,改善水体生态环境。
4.4 改善水质,防治污染
可以采用外流引水稀释冲刷、生态浮床技术、河道曝气、底泥疏浚等方法对污染水体进行处理。外流引水稀释冲刷,可在短时间减小污染负荷,影响污染物沉积率,外流的引入对原水质会产生一定影响,因此,该方法有利有弊。生态浮床技术,利用物种的共生关系,以水生植物为主体,建立高效的人工生态系统,降低河流污染负荷。河道曝气,加速了河流的复氧过程,使溶解氧浓度提高,增强好氧生物的活性,从而提高水体自净能力。底泥疏浚,可以彻底清除地步的有毒有害物质。在治理的同时,要控制生活工业废水以及农业面源污染排入河流,完善管理制度,以达到修复效果。位于江苏省北部的新沂河,水质污染严重,为净化水质利用不同级配的卵石构成廊道系统,通过重力流将水引入廊道,水流通过卵石层,水质得以净化;建立人工湿地,利用湿地的沉淀、吸附、降解等作用,对水质进行处理;利用生物滤池的原理建立的人工快速渗滤池可加快水质的净化,也都达到了不错的处理效果。
5 结语
河流与人类生存息息相关,在城市防洪泄洪方面也起着重要作用,但人类城市化建设对河流的改造,使河岸硬质化,水质及景观遭到破坏,河流生态功能退化,河流的生态修复能够,提高河流自净能力,改善水环境,因此河流的生态修复是十分有必要的。河流生态修复,应从实际功能需求出发,在修复河道的过程中不断实践、积累经验,实现环境与社会经济的和谐发展。
参考文献:
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环境的恶化,让更多的人投入到保护大自然的事业中。作为最主要的自然保护国际组织之一――大自然保护协会(TNC),60年来始终致力于保护全球具有重要生态价值的陆地和水域。
TNC认识到,企业对于环境的影响越来越大,保护环境从企业入手,与企业合作,不但能减少企业自身破坏环境的现象,还可以通过企业的影响力,向更多的人传播环境保护的重要性。
TNC到底以什么方式与企业合作?TNC的科学家们运用怎样的科学方法来恢复生态系统?企业在与TNC合作的过程中都得到了什么?近期,《新财经》记者专访了TNC中国首席代表张爽。
企业是生态系统的最大用户
《新财经》:作为全球最重要的自然保护国际组织,TNC在全球主要开展的保护工作都包括哪些方面?
张爽:TNC主要应对四个全球性挑战:第一,保护关键性的保护地,主要是一些重要栖息地,保障淡水系统,保护和恢复被破坏了的自然生态环境。包括恢复健康的陆地生态系统、海岸生态系统、海洋生态系统等。
作为一个全球性的环保组织,我们意识到人类对于蛋白质、实物、能源的需求日益增长,我们要想办法应对,让人类对于资源的需求不再对人类发展产生冲突。
第二,使基础建设变得更环保。我们与世界很多大型水电企业、矿业公司合作,在工程设计的前期规划阶段、执行阶段和后期阶段,使水电、能源、矿产的开发对当地物种和栖息地的影响降到最低。如果工程对环境有影响的话,我们会鼓励企业到其他地方对生态给予补偿,来抵销他们的负面行为。
同样的方法也运用在海洋生态系统中,比如在水下矿业、石油开发、渔业或水下电缆等工程中,我们会参与整套规划设计方案,帮助企业减少对环境的负面影响。
第三,保证可持续的收获。与农产品公司、渔业公司和林业公司一起做。达到可持续发展,又不会破坏自然环境的目的。
第四,创建一些机制把自然资源的经济价值更多体现出来,比如水源保护基金。在森林保护方面,评估森林固碳作用的经济价值,通过各种资金机制把自然资源的价值体现出来。
《新财经》:我们了解到,TNC的很多项目都有企业参与,为什么会选择跟企业合作?有哪些合作方式?
张爽:很多企业为了眼前的利润,破坏了生态环境。我认为,不负责任的掠夺式开发,跟偷东西、抢银行没什么区别。自己挣到钱,把污染的河流、被砍光的森林留给下一代人,让别人来买单,这实际上是把别人的钱拿到自己兜里装。
企业对于环境的影响越来越大,所以,企业应该是环境保护的重要力量。TNC与企业合作主要做四件事:第一,传统的慈善,从企业筹资,得到资金的支持。第二,与声誉好的企业合作,通过企业把保护大自然的理念传播给大众。第三,通过TNC来影响企业的运营和实践标准,让企业在经营过程中减少对环境的影响。第四,在公共政策上,在一些特别的领域寻求与企业的配合和支持,比如,在美国气候变化领域,TNC与企业合作来影响公共政策的制定。
《新财经》:现在社会上有很多声音,说NGO(不以营利为目的的非政府组织)机构跟企业合作,大多是为了傍大款,您对这种观点怎么看?
张爽:事实上,企业是社会的主导力量,企业逐渐成为生态系统中的最大用户,所以,企业对环境有最直接的、最重要的影响。
NGO跟企业一块做事,有两种办法:第一,在旁边监督企业,媒体和NGO都会起到监督企业的作用。第二,像TNC这样的机构,我们的基本原则是“非常对抗性原则”,TNC与企业之间有很多不同的意见,但能不能找到共鸣,一块做事,慢慢让企业改变,这需要很长时间。如果能找到一些共赢的机会,达成共识就会马上做。但是,一个共赢的方案需要很多年、很多专家,在一个地方研究出一套方案,否则很难实施。
但TNC不会被资金牵着走,在很多时候还会对钱说“不”。我们会非常冷静地面对每一个来找TNC的人,如果有一大笔资金找上门来,他的业务却跟生态保护没有关系,我们也不做这个事。
“三重效益”提升生态恢复质量
《新财经》:目前来看,TNC在中国启动的最大项目是什么?是与哪家企业合作的?
张爽:由欧洲最大的制药公司诺华投资1000万美元在川西南启动的造林项目,项目在2011~2014年间完成约500万株树木的种植,覆盖四川省凉山州的越西、甘洛、美姑、雷波和昭觉近4000公顷的山区土地。
诺华对于气候变化非常关注,它参与了《京都议定书》的减排承诺。诺华在智利和阿根廷都做了森林恢复和碳减排项目。
在与诺华的接触中,我跟他们讲,要做减排项目有更省事的办法,可以直接到市场上买,一吨二氧化碳的价钱在市场上从一两元到十几元,最贵的在欧洲市场卖30多欧元。
如果与TNC合作做减排项目,资金投入会很大。因为TNC做的项目有三重效益,即生物多样性的生态效益、社区效益和气候变化效益。把这些效益放在一起,我们造的林子和别人就不一样了,要求高了,成本肯定高。
但诺华表示,不去买便宜的碳减排指标,坚持做对生态、对当地和自己都有意义的减排项目。
《新财经》:在保护水资源方面,TNC采取了哪些办法与企业合作?
张爽:百事可乐和可口可乐的产品完全依赖水资源,我们与百事、可口可乐一起合作,目标是使企业极大地降低水的消耗,充分利用废水。但事实上,很多地区的水源已经出现危机,工厂所在地的地下水位在下降,干旱越来越严重,这种情况在印度和中国特别明显。
所以,TNC的科学家们正在帮助百事和可口可乐公司实现“水综合”的目标。“水综合”就是企业在自然界取了多少水,就要以不同方式把同等的水还给自然界,也就是淡水系统恢复项目。项目完成后,TNC以及第三方评估机构会对项目做出评估报告。
《新财经》:对于那些被破坏了的生态系统,TNC用什么办法来帮助恢复?
张爽:TNC的目标是把第一产业(农林牧渔)搞成一个可持续的经营模式,以嘉吉公司为例,这是一家全球化的跨国农业公司,主要农产品是大豆。在巴西,当地人为了种大豆,把亚马逊的热带雨林砍伐了,加剧了气候变化,破坏了物种的栖息地,也破坏了水资源的供给。
嘉吉公司与TNC的科学家和当地政府研究了一种没有负面影响的农业运作方式,在零影响的情况下,把一部分土地重新恢复到自然生态模式。TNC的科学家用卫星遥感的监测方法,把资料发给嘉吉公司,告诉他们谁烧了森林种大豆。
嘉吉承诺,只从那些没有毁林的农户手里收购大豆,或者从做了恢复自然生态的豆农手里收购大豆。毁林的农户就要面对客户的压力,面对绿色和平组织的抗议。这种方法,今后还会在全球其他地方操作。
《新财经》:在恢复生态的同时,我们应该尽量避免持续的破坏。如果企业要开发新项目,TNC有没有好的办法,尽量让企业避免对环境的破坏?
张爽:在基础设施建设环保方面,我们在南美洲的哥伦比亚与六个核心工业领域合作,包括石油和矿产企业。TNC运用生态系统的科学评估方法,帮助哥伦比亚政府认识到将要开发的地域生态物种、栖息地价值,了解当地的自然资源情况。帮助政府重新规划哪些地方可以钻井采矿,哪些地方不适合开发矿产资源。这些方法已经被哥伦比亚政府采纳,成为了国家法律的一部分。
不久前,我们与陶氏化学也合作了一个项目,TNC的科学家们指导陶氏化学把自然的价值融入到商业决策中。比如,选择新厂址的时候,要选择一个对自然环境影响小的地方,在开发新产品或商业决策时,选择一个用水更少的产品开发和生产。陶氏化学承诺在未来五年拿出1000万美元,用来开发科学保护环境的工具和方法。同时,在全球的北美、南美和亚洲地区进行试点。
企业家的影响力
《新财经》:TNC在与中国政府合作的过程中,都以什么方式在运作?
张爽:中国的保护区到2010年底有2541个,但这些保护区建立以后,发现都是投入不足,地方政府守着保护地变成了一个沉重的经济负担。还有一大批人,他们绕着这些保护地天天琢磨,怎么能在这里挖矿,或者建一个项目,经济发展的压力,使很多人在打这些保护地的主意。
我们不希望保护地变成经济发展的压力,希望更多的人去保护好这些保护地。但是,政府、企业和社会的能力都是有限的,我们跟政府合作探讨了一种新的模式,让民间力量来参与保护地。
美洲银行与我们合作探索了新的保护地模式。在四川的平武县,也就是熊猫重要栖息地的中间地带,我们做了一个保护区项目。当地政府成立了一个基金会,基金会作为保护区的主体用来融资。美洲银行投了一笔资金支持TNC在中国做这个保护区。美洲银行希望这种模式能在中国生根,由中国人自己的NGO或自己的基金会来帮助政府做这件事。
在美国,这样的事情都是由当地的基金会来做的,美国的基金会实际上就是NGO。这是一个由政府授权、政府监
督,用民间力量去调动资金,支持和管理保护地的模式。目前,这个项目还处于早期阶段,希望两三年后能把它打造成国际一流的保护区。
《新财经》:在与中国企业合作过程中,保护环境受益最大的方面体现在哪里?
张 爽:中国的民营企业如果都能加入到保护环境当中,应该是非常重要的力量。我接触比较多的像马云、马化腾等企业家,他们都是TNC的中国理事。他们的企业发展非常快,在企业社会责任方面也做得非常快。老牌资本主义企业像洛克菲勒,攒了好几十年的钱才想起来做点好事。像腾讯和阿里巴巴这些中国企业都有上亿规模的资金投入到企业基金会做公益。
开始,我和马化腾谈项目的时候,他对我们的做法有很多质疑。他说,破坏生态系统让企业赚到更多的钱,等企业有了钱以后,再拿钱去恢复生态系统。如果你们的事业是这个逻辑的话,趁早别干了,没价值。
我跟他讲的道理就是,任何生态系统都有自己恢复的能力,但并不是所有东西都能恢复,太多的文明和生态一旦消失了就再也不可逆转了,中国没办法重复美国的路子,因为中国有13亿人。
在跟企业家接触的过程中发现,一旦他们被说服了,都非常愿意做这个事情。马化腾用最直接的语言问到:Internet能为生态保护做什么?现在,我们跟腾讯合作很多事情,通过互联网把大自然反映出来, 让人们对大自然感兴趣, 然后
关键词 矿区生态系统;人为干扰;修复与重建技术
中图分类号X3文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)18-0096-02
1 人为干扰对矿区生态系统的影响
1.1 人为干扰的概念
人为干扰是区别于自然干扰的另一种主要干扰方式,是指由于人类生产、生活和其它社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响。人为干扰无论从伤害强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在危害、诱发性等方面,都常常高于自然干扰。
1.2 人为干扰的方式
对于中国矿区环境生态系统,人为干扰的主要方式是污染。主要包括:水资源的破坏和污染、废气污染、固体废物污染、噪声污染等污染。
煤矿开采矿区废水的排放使许多水域被污染,水质下降甚至丧失饮用水的价值,洗煤污水的污染程度较矿井水为重;煤矸石在露天堆放过程中,经雨水淋溶后部分物质形成地表径流进入土壤、地表水体或地下水体时,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤矿开采过程中噪声污染主要是由于各种机械设备工作时所产生的,不仅直接影响的身体健康,还会影响周围居民的工作、生活和学习。
2 矿区受损生态系统的特征
根据目前的研究成果,矿区受损生态系统的主要特征可以概括为:
1)生态系统受损伤的各种变化都始于结构的改变
矿区水土资源受到污染破坏、物种资源急剧衰减、矿区植被面积下降、植物光和作用的转换效率低,能量流动效率降低、物质循环受阻等,修复矿区生态需要借助于生态系统的外部力量才能促进矿区生态功能的转变,矿区生态治理和维持成本加大。
2)生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统的主要特征
矿区产业结构的演变通过对生态系统的破坏力和生态修复能力而影响矿区生态系统功能的发挥。开发初期,矿区生态恶化程度较低,生态系统维持成本较低,矿区生态自我修复的能力较强,对矿区生态长期影响较小;矿区形成期,矿区污染和生态环境破坏力加大,矿区生态的自我修复能力急剧下降,治理成本上升,但是矿区生态治理在可以接受的范围之内,需要加大矿区治理的力度或实行清洁化生产,以消除开采过程生态系统的破坏力。如果失去矿山生态治理的时期,矿区进入衰退期,整个矿区的恶化程度急剧上升,矿区生态修复的周期长、成本高、修复能力脆弱,对矿区持续发展的长期影响大,严重阻碍矿区社会的持续发展能力。
3)关键组分和过程的状态决定着生态系统的回复进程
一个具有自我维持能力的生态系统才是真正健康的生命系统,生态系统的关键物种(如建群种、优势种、关键的传粉动物、顶级食肉动物等)和关键生态过程,在受损伤的的生态系统中还是否存在,对于受损伤的生态系统的恢复进程至关重要。在矿区生态修复的过程中,要注重生物种类、数量、生物量的增加,更要注重物种间的竞争和协同关系,才能更充分地利用系统自身的潜能,促进矿区生态系统的恢复进程。
3 探索人为干扰下的生态演替规律
矿区生态系统是人类生态系统经过漫长的发展时期才产生的,在人为干扰下矿区生态系统先后存在3种不同的类型:
1)原始型矿区生态系统
人类社会早期矿区生态系统,社会生产力水平低,矿业开发利用程度很低,对自然生态系统的压力不大,生态与矿业开发的矛盾没有显现。
2)掠夺型矿区生态系统
19 世纪开始社会生产力有了飞速提高,对矿产的需求量不断扩大。人们仅仅为了追求经济发展而进行掠夺式的开发,环境污染严重,矿区环境生态系统严重破坏。
3)协调型矿区生态系统
这种矿区生态系统类型以生态与经济协调和可持续发展的理论作指导,必将成为普通存在的先进矿区生态系统类型。矿产资源的综合利用率高, 矿区灾害很少发生, 矿区生态系统处于健康状态。
4矿区生态系统修复和重建技术
矿区生态修复的综合技术主要包括监测、预测及风险评估技术,管理技术,规划设计 技术,工程修复技术,化学与生物修复技术。
4.1 监测、预测及风险评估技术
主要是对矿区生态环境损害进行动态监测与预测,揭示损害的程度、范围、机理和规律及风险,为矿区生态环境治理技术的选择和有关法规与技术标准的制定提供依据。
4.2 管理技术
主要是对受损矿山生态环境进行科学的管理、宏观过程管理以及矿山整个生命周期的环境修复管理。
4.3 规划设计技术
矿区生态环境规划设计技术包括传统规划法和计算机辅助规划法。在详尽调查、监测的基础上,运用先进的规划技术和手段对矿区生态进行详细的规划。
4.4 工程修复技术
包括回复生态系统的各种工程措施。应根据不同的破坏特征、不同的自然条件采取不同的技术措施,主要包括生态破坏的工程修复技术和环境污染的工程(物理)修复技术。
4.5 化学与生物修复技术
指提高和改善重建系统生产力和环境安全的各种化学和生物措施,其中生物工程(含植物修复)、生态工程、化学修复和土壤改良技术等是十分重要的。
4.6 采煤沉陷区生态修复技术
采煤沉陷是我国两大面广的矿区生态问题,其主要的修复技术主要包括疏排法、挖深垫浅法、充填复垦法、直接利用法、修整法、生态工程复垦法等方法。将土地复垦技术和生态工程技术结合起来,综合运用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程学的理论,运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理,结合系统工程方法对破坏土地所涉及的多层次利用的工艺技术。
5 结论
本文主要阐述了在人为干扰下生态系统的变化,特别是对中国矿区生态系统的研究,提出矿区生态修复和重建技术,在开发矿产能源的同时,走经济与生态环境的可持续发展之路。
参考文献
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[3] 萧笃宁主编.景观生态学.理论、方法及应用[M]. 北京:中国林业出版社,1991.
煤炭开采后形成的煤矿废弃地对生态环境的平衡造成了严重的影响,而且也严重影响城市的发展。所以,对煤矿废弃地的再利用和生态环境的改善是必须要重视的。文章对煤矿废弃地景观设计的理念、理论基础和设计策略进行了探讨。
关键词:
煤矿废弃地;景观设计;设计策略
1绪论
在我国有一些煤炭资源丰富的地区,由于长时间以来进行过度开采,而且采矿管理松懈,不仅会破坏土地资源,而且还会破坏地区生态平衡。过度开采煤炭资源,会形成大量的煤矿废弃地,煤矿废弃地内的植被会退化,进而造成水土流失,会造成泥石流等各种灾害。还有,一旦煤矿废弃地塌陷,这些土地就几乎报废,会浪费大量的土地资源。所以,对煤矿废弃地的再利用和生态环境的改善是必须要重视的。随着景观设计学等多个学科的建设和发展,景观工作者开始参与到煤矿废弃地的生态修复和景观设计中,同时也带来了利用煤矿废弃地的新方法。在国外,煤矿废弃地景观设计工作开始较早,对于不同情况的煤矿废弃地,结合自己的理念和方法,对生态环境进行改善。我国从上世纪五十年代开始出现煤矿废弃地改造项目,也取得了一定的进展,但是还没有形成比较系统的理论体系,还需要进一步的探索。
2煤矿废弃地概述
失去了原有功能的土地称被废弃地,废弃地从功能上讲已经毫无价值,但是景观设计者却能从中获得灵感。废弃地主要有三类,包括矿业废弃地、城市工业废弃地和垃圾处理场地。煤矿废弃地是由煤矿开采而形成的,是矿业废弃地的一种。煤矿主要有露天开采和地下开采两种开采模式,露天开采会在根本上对生态系统造成破坏,煤矿开采设备、洗煤场地、煤矸石等都会对地表植被等造成破坏。地下开采形成的煤矿废弃地对地表生态系统造成的影响比较小,但是很容易出现塌陷和地质灾害。以自然规律为指导,通过人工方法恢复天然的生态系统叫做生态恢复,生态恢复能够重新创造、引导和加速自然演化过程。生态系统的恢复过程就是将群落进行组装,并且试验生态系统的工作方式,也是对自然群落的再造过程。人类不能够将被破坏的天然系统进行恢复,但是可以将基本的动植物放到被破坏的区域,采取基本的改善措施,让其自动实现生态恢复。生态恢复停止人为干扰破碎的生态系统,使其通过自身的调节能力和组织能力向有序的方向发展,也可以加入一些人工辅助手段,有针对性地采取措施,使生态系统得到恢复。
3煤矿废弃地景观设计的理论基础
景观体现了某一地区的人文、经济社会以及自然条件等方面的特征,是自然因素的综合体。景观具有系统性、符号性和时间性。景观设计价值体现在:⑴使废弃地重新具备了功能,能够在一定程度上缓解土地资源紧张的问题;⑵具有美学价值;⑶具有文化教育价值。煤矿废弃地景观设计的理论基础主要有:⑴恢复生态学理论,主要研究生态系统退化的原因以及恢复重建技术的科学,其目标是通过重建生态系统将其恢复到受到干扰前的自然状况;⑵景观生态学理论,通过运用地理学中的景观理论和生物学中的生态理论,对生态系统景观结构、功能和动态变化以及它们之间相互作用的机制进行观察研究,达到保护和合理利用景观的目的;⑶园林美学理论,注意将园林美学理论运用到煤矿废弃地的景观设计中,而且要符合地域文化和历史背景;⑷生态演替理论,遵循自然界的客观规律;(5)园林景观规划设计理论,运用园林艺术和工程技术手段进行景观的创造,建成自然环境;(6)旅游发展规划设计理论,主要是考虑到实际的经济价值;(7)可持续发展理论,实现在经济价值、社会文明等方面的可持续发展。
4煤矿废弃地景观设计策略
4.1树立煤矿废弃地景观设计新价值观
(1)树立美学价值观,把握历史文化内涵,树立新的自然美;(2)树立生态价值观,以恢复煤矿废弃地生态环境为主要目标,充分尊重场地的景观特征,减少对场地的干扰,建立良好的生态环境体系;(3)树立合理的经济社会价值观,煤矿废弃地是具有经济价值的,可以从文化的角度或者是生态循环方面对煤矿废弃地进行改造;(4)树立矿业的历史文化价值观,重视并凝练煤矿废弃地的历史文化信息,保留建筑和构建物。
4.2煤矿废弃地景观设计原则
(1)废弃地景观的生态性原则,尽量使用可再生材料,充分利用遗留的建筑物,结合美学思想涉及景观,顺应场地情况,合理利用资源;(2)煤矿废弃地景观的历史文脉原则,尊重自然和人文特性;(3)煤矿废弃地景观要素整体性原则,注意各要素之间的联系和共同协调;(4)煤矿废弃地景观的艺术性原则,传承自然美,注重各要素的尺度感,体现景观设计的特色和人文特性。
4.3煤矿废弃地景观设计元素
在进行煤矿废弃地景观设计时,有以下几个设计元素:(1)地形地貌,主要有塌陷沼泽地、积水塌陷地和矸石山;(2)植物景观,尽量种植当地树种,而且还要注重近期和远期的效果结合和植物群落的营造;(3)景观小品,其具有独立性,用途分明。
4.4煤矿废弃地景观设计要进行改善
煤矿废弃地景观设计要进行以下几个方面的改善:(1)水环境的改善,利用植被净化处理水源,形成丰富的景观效果;(2)土壤环境改良,恢复煤矿废弃地的土壤结构;(3)场地挡土墙设计,要进行合适的类型选择;(4)植被修复,降解土壤中的污染物;(5)合理利用工程材料。
5总结
虽然煤矿废弃地景观设计已经取得很多成果,但是依然有很多不足之处,今后的煤矿废弃地景观设计可以从园林思想、结合城镇发展、搭建公众平台等方面进行。本文通过对煤矿废弃地和相关理论进行分析,提出几方面关于煤矿废弃地景观设计的策略,希望能够提供一些参考作用。
【参考书目】
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神东矿区主要生态修复技术包括,①人工辅助修复技术研究。在黄土硬梁区,以封育自然恢复为主,结合种植苜蓿、沙打旺等。在植被长势较弱的沉陷区补设沙障、撒播草籽,、稳定沙面,保持植被覆盖率。流动沙丘以人工治理为主,结合封育;半流动沙丘以封育为主,结合人工补种,促进油蒿群落的发育;②封育修复技术研究。在原有植被较好的沉陷区采用封育修复技术,利用生态系统自我调节、自我修复能力使其自然恢复[4]。在矿区植被恢复和建设中运用机械方式固定沙地,快速建成植被,形成植被演替的基础;同时人工撒播籽蒿与油蒿,人工调控植被演替方向,加快演替速度,使地表在开采前尽快形成油蒿群落;③沉陷区生态功能优化技术研究。通过因地制宜,提高乡土植物植被覆盖率,增强生物多样性,发展生态产业,研发沙棘造林技术,建立沙棘林基地,发展沙棘食品与保健品产业。研发沙柳造林技术,建立沙柳林基地,发展沙柳造纸、建材产业,发挥生态效益和经济效益功能。
2抗逆生态系统技术研究
神东矿区抗逆生态系统技术研究克服逆性环境因子的负影响,使生态工程建设顺利开展。①抚育管护技术研究。林木抚育管护是巩固生态建设后期成果的关键技术。完善的抚育管护技术,使矿区林木保存率通常保持90%以上,并且长势良好,主要包括日灼诊断与防治技术、快速培肥、覆膜抗旱造林等;②平衡培肥技术研究。树木施肥与农作物不同,树木氮肥的施用量应在每株500g以上。对比肥料种类及施肥方法,采用施有机肥成本小而肥效长。施肥措施与当年的气候条件相结合,更能提高肥效,对树木的正常生长更有保证;③生态防火技术研究。神东矿区越冬时间长,气候干旱,降水量少,林木在休眠期大量枯枝落叶极易引发林草火灾。通过设置阔叶林防火隔离带、开设清除林草防火带与生土防火带等技术措施,有效防止林火蔓延,在生态林防火建设中合理设计林带设置与树种、布局、林分结构的配比关系;④病虫害生物防治技术研究。通过对测报对象长期系统观察,结合林木病虫害的生长发育状况和气候条件等因素加以综合分析,掌握林木病虫害的发生发展规律,正确地推测林木病虫害发生的可能性和未来发展的趋势,并做出及时预报和防治措施。
3生态功能圈建设技术
采用理论研究与实践相结合的技术路线,提出荒漠区“大范围生态环境防治,控制采矿沉陷造成的局部沙化”的主动型生态环境防治模式,形成荒漠化大型矿区生态环境综合防治技术体系和三大生态功能圈,1985年建矿至今生态功能圈实施情况统计见表1。中心美化圈建设技术:中心美化圈治理面积2km2。设计规划中始终贯彻“以人为本”的宗旨,突出“人、健康、环保”三大主题,营造出一幅宁静、舒适、幽雅、柔美的“天人合一”的现代花园式矿区。①生活区景观构建。重点构建具有一定文化品位的人文景观,创造优美的生产生活空间,其景观风格必须精致、实用,特别要重视和谐、清幽景观空间的打造,打造成全国首批矿山绿色社区;②生产区园林化建设。搞好生产区的绿化建设,不仅能提升厂容,吸收有害气体,改善环境条件而且能为职工创造一个舒适健康的生产环境,可有效地提高劳动效率。同时也可反映出企业的文明程度。周边常绿圈建设技术:营造“两山一湾”周边常绿林,关键选择适宜本功能圈的植物种类、种植方法、水保整地措施,并在重点区域进行科学特殊处理,治理面积达到5km2,主要采取,①水土保持整地技术。即鱼鳞坑与水平沟整地措施,使径流量减少74.1%,土壤流失量减少83.7%;②针叶树与灌木混置造林技术。林木混置选用根系较浅、对土壤具有明显改良作用的乡土树种,如樟子松、油松、桧柏、侧柏、榆树、沙棘、杨柴、柠条等,进行优化配置,实施管网灌溉;③小流域综合治理技术。采取工程和生物措施相结合,沿乌兰木伦河各分支沟渠进行治理,沟口筑坝拦洪,沟沿植树,坡面修挖水平沟、鱼鳞坑、坑内植树种草。防护圈建设技术:以植物措施为主,机械措施为辅,运用多方式、多速度、大范围人工降雨、飞机播草与人工种植相结合,对占矿区大面积的风沙区进行采前、采中、采后控制性治理,治理面积达到50km2,其集成技术包括,①流动沙丘治理技术。先铺设沙柳、沙蒿沙障,规格为5m×2.5m,沙障条长60cm,埋深1/2,为疏透结构。垂直于主害风方向作为主障,副障垂直于主障,控制侧向风的干忧与危害。再在沙障中进行撒播草籽、栽植树种以适生的沙蒿、杨柴、花棒、紫穗槐、沙柳等灌木为主;②半固定沙丘植被恢复技术。主要采取人工促进天然植物恢复的措施,形成稳定的群落结构的植物种配置,在不设沙障的情况下保证人工植被成活率。对面积较大的裸地进行人工补植,以加快植被恢复的速度,树种以柠条、沙柳等到乡土树种为主,形成人工植被与天然植被相结合的防护体系;③道路沙丘防治技术。采取因地制宜、因害防治、草灌乔结合、机械与生物措施相结合的方法,构筑沙害防治体系。路基两侧先设固沙带,再设阴沙带,再向外设封育带。固沙带设格状沙障,沙障中栽植乔灌木;阻沙带设高立式带状沙障,带间种植乔灌木;封育带以自然恢复为主。
4结语
结实际际,针对沙坑治理工程的生态补偿设计进行了论述。
关键词:
沙坑治理;生态补偿;设计
1概述
人们在不断追求经济快速发展的同时,对环境的索取也不断加大,当超过环境所能承受的极限以外,往往对环境造成了不可逆的破坏,使原有的生态系统完全退化。近年来,随着人们的环境意识和生态意识的逐渐加强,恢复和改造被破坏的生态环境这一工作得到大量的实施。相对于常规设计而言,有意识地考虑使设计过程和结果对自然环境的破坏和影响尽可能减少的设计方式或设计措施,称为生态补偿设计[1]。
2项目概况
呼和浩特市职业学院新校区位于呼和浩特市赛罕区巴彦镇后罗家营村北高职园区内,校园占地面积100hm2。在对校园的景观设计中,我们在现场发现有一处采沙留下的大沙坑,开口面积约110000m2,最深处高差在14米左右,四周都是的沙石坡面,结构疏松,有少量的杂草生长,现状条件极差。
3设计方法
针对沙坑的现状特点,直接进行景观设计明显不符合实际。我们经过多次的方案讨论后,认为首要的任务是修复沙坑的生态环境,在沙坑有了一定的生态功能后,再进行相应的景观改造,使其最终成为一个结构和功能相对稳定的生态系统。这样,我们将生态学的内容引入景观设计中来,通过人工干预自然生态的恢复过程,指导具体的工程实践。
3.1设计原则
第一,投资和生态平衡。在具体的施工过程中,我们讲求投资成本和生态手段保持平衡,如果单方面强调某一项,结果很可能与自然规律不符。对于生态恢复过程的时间性,不能一味强调资金的高投入所带来的短时间完成恢复;对于生态本身的自我恢复性,也不能因为过度的依赖生态自然恢复所造成的长时间过程。最好的结果是以较低的投资成本换来生态效益的逐步提升,二者之间形成一种合理的平衡。第二,强调对场地多样性特征与功能的尊重。成熟稳定的自然环境具有多样性的特征及复杂的功能,这也是生态补偿设计在景观设计中要达到的最终结果。第三,强调对场地中的物质及能量的循环利用,减少资源消耗。通过设计因地制宜地改造利用各类要素,使之重新参与生态系统的生产与循环,达到“资源再利用”,从而降低资源消耗,减少成本[2]。第四,强调场地的可持续发展的过程,尊重自然选择。尊重和利用自然规律,通过采用乡土物种,恢复植被群落与演替,改善土壤质量等手段,减少对环境的负干扰,以提高自然生态系统的生产力和稳定性,并使之获得良性的发展进程[2]。
3.2生态因子修复措施
生态补偿设计的重要内容之一就是首先要建立起完整的生态系统,恢复大沙坑的生态系统就是要把之前被破坏的生态因子进行修复。
3.2.1土壤因子修复。
土壤因子为植物的生长提供场所,因此,首先要进行土方因子的修复。大沙坑内除了边坡尚有少量土壤覆盖,其余大部分地方都是的沙石,土壤因子的修复只能通过外运解决。但这样大的面积填土修整,显然需要大量土方,这样直接增加的资金成本。好在现场周边正在进行建筑施工,开挖基坑所堆置的大量土方给我们节约成本提供了便利。其次,在大沙坑内利用原有地形条件进行设计,也是我们减少成本的合理措施。
3.2.2水分因子修复。
水分因子是恢复生态环境所必须的重要因子,对改善沙坑的组织结构、植物的生长都起到决定性作用。然而,大面积的水体补充给今后的运行成本带来较大负担。但令人欣喜的是,学院南侧建有一座污水处理厂,进过水处理后排出的中水可以用作大沙坑的景观与灌溉。
3.2.3植物因子修复。
有了土壤和水分两个关键因子的修复,在大沙坑内进行植物因子修复便有了可能。在先期的植物因子构建中,我们尽量选取适合本地,抗性好的树种进行种植。通过乔、灌、地被的合理搭配,在一定的人工管理下进行快速的植物群落构建,以求尽快达到较为稳定的生态系统。
3.3主要工程技术措施
运用生态学理论进行的设计,使大沙坑的景观治理有了科学性、合理性,这是我们为后期的景观打造奠定了较为坚实的基础。在具体的施工过程中,我们任然以尊重自然、生态环境的可持续、材料的节约为目的,使整个治理过程变成一个绿色工程。
3.3.1湖底的处理。
在对大沙坑的设计中,我们设计了较大面积的水体,这样做的目的是对周边的生态恢复起到加快的作用,使水体周围的立地条件得到快速的修复。但如果单纯遵循自然环境,势必要对水体进行不断的补充,才能维持大面积的水体平衡;若为了防止水体流失,将湖底做成硬质不透水结构,阻断了地下水的补给,又将使得原本刚刚建立起来的脆弱的人工生态环境难以维持。经过认真的讨论,最后决定采取胶泥打底,铺设土工布的柔性湖底方案。这样既不完全阻止水体下渗,又能防止水体快速流失,二者取得一个较为合理的平衡。
3.3.2驳岸的处理。
大沙坑中最丰富的资源就是卵石、沙石料。对驳岸的处理主要是就地取材,节约成本。利用卵石砌筑驳岸,使驳岸赋有较为自然效果,与沙坑的地质风貌相融合。
3.3.3边坡的处理。
表面有一层较为松散的土层是砂坑边坡的主要特点,如遇降雨,地表径流所汇集的雨水会连同表土一同流失,难以形成稳定的土体结构。如何将表面的松散土层稳定,是边坡处理的主要难点工作。经过讨论,通过种植大面积的速生植物,利用植物体本身发达的根系特点,将土地稳定形成一个整体,是一套行之有效地生态补偿方法。最终,我们在现场种植了几十万株紫穗槐,通过豆科植物发达的根系及根瘤菌的固氮功能,即增强了边坡土体结构的稳定,又通过固氮作用提升了土壤肥力,为其他树木的生长提供了养分,利于形成稳定的群落结构。在坡度较大的边坡,坡脚人采用卵石护坡。
3.3.4道路的处理。
大沙坑内的道路系统,完全依据地形构建,在铺装材料的选择上,我们尽量避免使用石材,石材的使用主要是为了修饰作用。利用沙坑内的卵石和透水砖铺筑生态路面及水系走廊成为园路的基本特色。
结束语
在对自然环境破坏严重的地方进行景观设计,从生态学的角度出发,使设计方案尽量遵循自然规律是今后景观设计的发展方向。因地制宜,可持续发展就是要求我们在设计和施工过程中,注重生态环境的稳定性、可持续性和物种的多样性、复杂性。经过近5年的生态恢复和景观打造,之前的废弃沙坑面貌已焕然一新,生态系统得到了修复,如今的大沙坑正逐渐形成一个环境优美的公园绿地景观,为广大师生及游人提供绿色服务。作者希望通过本文的论述,为今后类似的工程实践能够提供一些经验。
作者:李强 范谷君 单位:呼和浩特市满都海公园管理处 呼和浩特市北郊公园管理处
参考文献
相关资料显示:被誉为厦门市“城市绿肺”的湖是个咸水泻湖,曾经一身污秽,恶臭补鼻。为了显著改善湖及周边的环境质量,市政府下了很大力气,实施了以“截污处理,搞活水体,清淤筑岸,美化环境”等工程技术为主线、历时20余年的综合治理,已基本控制了污染的发展,使湖区的生态平衡逐渐恢复。但是,由于对海洋生态系统复杂性的认识不足,缺乏恰当的生态技术配套,湖水富营养化和黑臭问题依然严峻,虽尝试过很多技术,但效果都不理想。黄凌风教授与湖管理中心合作经过五年多的潜心研究,提出了海水生态浮床技术设想,又在科技部的支持下通过三年多的攻关,取得了令人欣喜的成绩。通过课题组自主研发、国内首创的海水生态浮床技术应用,湖示范区水质得到了明显改善,氮、磷营养盐分别降低了20-40%,COD、BOD降低了10-20%,叶绿素下降了30-40%,悬浮颗粒物浓度下降了90%以上,良好的水质吸引大量的海鸟驻足、栖息和觅食,在湖区形成了自然、和谐的生态景观。
黄凌风教授作为一名海洋生态学专家,长期从事海洋生态学与恢复生态学的教学和科研工作。他在研究近海生态系统结构与功能及微食物环的贡献,探索海岸泻湖与海洋浅水湿地的环境与生态修复技术方面取得了一系列创新成果,主抓的《海洋生态学》也是福建省的高校精品课程。最近,这项海水生态浮床技术的研究与示范成果更是引起了业内的高度重视。在中国科协副主席唐启升院士的推荐下,11月中旬中国工程院第109场工程科技论坛“碳汇渔业与渔业低碳技术”组委会特地邀请黄凌风教授来京出席论坛并做报告,探究生态浮床技术在海水高效低碳渔业中的应用前景。
生态浮床技术
生态浮床技术是一项经济、高效、对环境友好、生物安全性高的水域生态修复技术。生态浮床技术以前叫人工浮岛技术,最早用于水面造景和生物多样性保护,后来发现可以吸收金属与富营养化物质,就演变成一种环境的修复技术。该技术可以结合经济作物无土栽培技术,达到水质净化和农业生产双重目标,已在国内外淡水领域普遍应用和推广,取得了良好成效。但以往受制于修复植物的耐盐性和浮床载体的耐腐蚀和耐污损能力,在咸水环境的应用一直没法有效展开。
黄凌风课题组联合中科院植物所等单位,实现良好的学科交叉,培育、选育了海马齿、盐角草等6种耐全海水的修复植物,研究了修复植物的耐盐与修复机理,研制了3类5款耐海水的生态浮床,实施500亩水域的海水生态浮床技术示范,实现了关键技术的突破。
黄凌风教授告诉《中国科技财富》:其核心原理是将陆生植物移植到漂浮的水面浮床上,利用植物根系吸收、吸附和降解水中的污染物质,从而降低水中污染负荷,改善水质,使水体稳定下来,让生态系统得以发挥自身的调节功能;最终达到改善水质,恢复生态的目的。
在风浪较小的地方,比如内湾、咸水河道、城市中心泻湖等水体,特别是对悬浮物很高、水动力很弱、污染特别严重的地方,生态浮床技术具有不可比拟的优势。厦门的湖,最大的问题就在于水动力不足,带入的悬浮物很多,富营养化严重,浮游植物过量生长。在主要污染物负荷得到有效控制的前提下,海水生态浮床技术是使海洋环境及生态系统得以恢复的辅助手段。黄凌风课题组抓住问题的核心,用生态浮床技术降低悬浮物的浓度,通过克生作用,15%的覆盖率将湖赤潮发生率降低了50%以上。
生态浮床还能够与大型海藻配套使用,实现良好的互补效应。通过生态浮床技术,把悬浮物过滤沉淀掉,使大型海藻光合作用得到保证,充分发挥其吸收净化等方面的能力。此外,该技术还能抑制赤潮藻类的大起大落,使浮游植物数量保持在合理的水平内,从而让环境趋于稳定。
理念方向的对错对一项科研成果的水平起到重要作用。有别于其他淡水处理技术的是黄凌风团队通过使生态系统稳定下来,再调动其自我调节与恢复能力来达到治理的效果。只要在上游区域设置一定面积的浮床,就能对整个河道流域起到很好的调节作用。
前景广阔意义大
有专家坦言:海水生态浮床技术的成功研发,是海洋环境生态修复技术自主创新的重要突破。对满足我国高污染海水环境生态治理的迫切需要,提升我国海洋生态保护和修复技术研究水平和国际竞争力具有重要意义。
我国沿海城市的很多水体污染是比较严重的,特别是有些城市泻湖、感潮河道,咸潮入侵现象很严重。而以往的淡水技术又处理不了这些问题,迫切需要有相当性价比的适用技术。黄凌风上次来北京参加863海洋技术领域中期工作会议时,天津市科技局就对海水生态浮床技术表现出出浓厚的兴趣。
黄凌风一再表示:应用技术的研究过程中,一定要加强对机制、机理的基础性研究,保障理论支撑才能更好的拓展未来。他们在海水生态浮床技术的各种修复机理的研究方面不落于淡水生态技术。
针对咸水环境中污损生物附着严重的问题,课题组主要采取了两种策略,一是采用对环境友好的化学防污涂料,另一方面是采用物理防污的方法,使污损生物难以附着生长,或者采用特种材料,使之附着到一定重量后主动脱落。针对营养盐过剩的富营养环境,采用种植经济作物的方法,以变废为宝,体现经济效益。在与养殖业结合方面,他们认为需要兼顾经济价值与生态效益,实现技术集成意义重大,他们将在这方面持续开拓。
生态浮床技术在受污染海域的生态修复和耐盐经济作物生产中应用前景广阔。在海水低碳农业中,尤其是与海水养殖业相结合,将为海水养殖环境的改善和滩涂种植业向海上拓展提供了新思路。此外,由于进行了技术集成,成本只相当于目前淡水景观水体所用浮床的一半,而且还能抗风浪,具有明显的技术优势,今后完全可以延伸到淡水生态环境的治理。
在黄凌风教授的组织管理下,课题组合作关系很和谐,参研单位一再表示希望在十二五期间能持续合作下去,尽量在提高生态浮床性能和降低成本方面有进一步的突破,使成果能得以很好的应用。黄凌风告诉记者:这是一种辅助配套技术,可以与多种水治理技术搭配使用。目前该研究的框架性体系已基本建立,今后将推动细节的完善。