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生态修复管理

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生态修复管理范文第1篇

生境修复和生物资源养护的基本原理与过程

1基本原理

生境修复与生物资源养护原理的主要研究内容包括生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制,生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力与可持续、先锋群落与顶级群落的发生、发展机理与群落演替规律,不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制,生态系统退化的诊断及其评价指标体系,生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测等。对一个完整的生态系统修复工程而言,生态系统的各个组成部分都需要在原位经过自然的生态过程,因此,事实上各生态学原理均可应用于生态恢复的实践中。生态系统修复涉及的基本原理主要有限制因子原理、能量流动原理、种群密度制约及分布格局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替原理、生物入侵理论、生物多样性原理、功能群构建原理等。其中,干扰与演替原理、功能群构建原理是应用于海洋生态系统恢复中的重要原理。

2基本过程

修复行为实质上是对生态系统的一次新的干扰,很难保证所有修复行为均对目标系统的修复起到正效应。要想系统向预期方向发展,需要有科学的理论框架,制定合理的修复方案,并对方案进行可行性论证。Zedler以湿地生态系统的修复为例,将生态恢复的整个过程划分为5个不同的阶段,即目标设定—开发概念模型、恢复区域的选址优化、原地非生物环境的操控、原地生物区系的操控、生态系统维护等。

Clewell等将生态恢复的过程分为修复计划准备、生态系统健康状况评估、修复计划制定论证、修复行动实施、修复后评估和管理等5个阶段,并指出了生态修复过程中涉及的51条指导原则。

海洋生境修复和生物资源养护设施

1人工鱼礁

人工鱼礁(artificialreef)是人为放置在海底的一个或多个自然或者人工构造物,它能够改变与海洋生物资源有关的物理、生物及社会经济过程,并可改善海域生态环境,营造海洋生物栖息的良好环境,为鱼类等提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所,达到保护、增殖和提高渔获量的目的。用于建造人工鱼礁的材料种类很多,礁体材料的选择直接影响礁体的结构特征和礁区生物的增养殖效果。根据材料的来源不同,人工鱼礁使用的材料可分为天然材料、废弃材料和人造材料等3大类。礁体设计对人工鱼礁效果的发挥至关重要,主要包括礁体材料、重量、形状、几何尺寸、内部结构等因素。礁体的材料、重量、尺寸、结构复杂性、表面粗糙度等应根据规划要求与生物因素和水动力学特征相适应。根据投放的不同目的和用途,人工鱼礁可以分为增殖型鱼礁、渔获型鱼礁和游钓型鱼礁等3种。

2增殖礁及增养殖设施

根据增殖对象生物不同,人工鱼礁可分为藻礁、鲍礁、参礁等,而增殖海参、鲍等海珍品的礁体可统称为海珍品增殖礁,又称海珍礁,。由于礁体可以保护刺参、鲍等海珍品免受敌害侵扰,并可为增殖海珍品提供食物来源和遮蔽场所,因此,海珍礁广泛应用于中国的海珍品增养殖中。在我国,很多种材料被用作刺参的人工附着基或礁体,例如石块、瓦片、混凝土构件、扇贝养殖笼、编织布、塑料构件,甚至柞木枝等。

作者所在的研究团队针对近岸泥沙质海湾、离岸开放海域和静水围堰等增养殖生境的受损现状和刺参、鲍等海珍品的生态习性,发明了适用于近岸海湾的牡蛎壳海珍礁及其配套制作装置、贝类排粪物再利用装置,适用于离岸开放海域的大型藻类抗风浪沉绳式养殖设施、“海龙I型”底播式海水增养殖设施,以及适用于围堰的多层板式立体海珍礁:这些设施设备实现了对不同类别生境的有效修复和高效生态增养殖,为海洋生境修复与海水增养殖产业高效健康发展提供了装备支撑。

海洋生境修复和生物资源养护技术

1海洋生境修复与改良技术

1.1海草床修复技术

海草是单子叶草本植物,通常生长在浅海和河口水域。海草床对海域生境的修复和改良具有重要的生态作用,海草群落不仅是海洋初级生产者,具有高的生产力和固碳能力,还可起到稳定底泥沉积物、改善水体透明度及净化海水的作用;同时,海草还是许多海洋动物重要的产卵场、栖息地、隐蔽场所及直接的食物来源,在全球C、N、P循环中具有重要作用。据《世界海草地图集》显示,1993年到2003年,全世界已经有约26000km2的海草床消失,达到总数的15%。海草床的衰退引起了人们的高度关注,许多国家都开展了海草床恢复方法的研究工作。海草床的恢复主要依靠海草的种子或者构件(根状茎),主要的方法有生境恢复法、种子法和移植法。

生境恢复法投入少、代价低,但周期长。移植法恢复大叶藻海草床是较为常用的方法,主要有草皮法、草块法和根状茎法,草块法成活率高,但对原海草床有破坏作用;根状茎法节约种源,但固定困难。应用种子来实现低成本、高效率、大规模的恢复海草床也是当前研究的热点,种子法破坏小,但种子难收集、易丧失、萌发率低。

1.2牡蛎礁修复技术

牡蛎礁(oysterreef)指目前正在生长及挽近刚停止生长的、于河口洼地中的牡蛎壳堆积体。牡蛎礁在净化水体、提供栖息生境、促进渔业生产、保护生物多样性和耦合生态系统能量流动等方面均具有重要的生态功能。美国切萨皮克湾(ChesapeakeBay)由于人类活动的影响而引起了生境的退化(富营养化和大叶藻藻床的破坏)及生物资源的衰退(美洲牡蛎数量大为减少)。近年来,弗吉尼亚海洋科学研究所(VirginiaInstituteofMarineScience)的科学家实施了牡蛎礁恢复计划,对礁体生物学、群落发生和营养动态进行了系统研究,并对恢复情况进行了追踪,如Harding研究了恢复的牡蛎礁区域浮游动物群落丰度和组成的水平分布和时间变化,作为切萨皮克湾牡蛎礁恢复进展的潜在标准。该系列研究对当地牡蛎礁的成功修复起到了重要作用。牡蛎礁的修复主要通过结合防浪堤设置专用礁体以及利用牡蛎壳礁体两种方式实现。

1.3珊瑚礁修复技术

珊瑚礁(coralreef)是石珊瑚目的动物形成的一种结构,它们是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的。珊瑚礁被称作“热带海洋森林”,其生态系统具有很高的生物多样性和重要的生态功能,珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境,其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物,此外,珊瑚礁还是大洋带的鱼类的幼鱼生长地。

由于全球气候变暖、自然灾害、海水消耗、过度捕捞、海水污染等原因,导致珊瑚礁的衰退现象严重。世界珊瑚礁现状调查显示,全世界19%的珊瑚礁已经消失,15%的珊瑚礁在10~20年内将有消失的危险,20%的珊瑚礁在20~40年内将面临消失。珊瑚礁生态修复的主要方法包括有性生殖法(sexualreproduction)、珊瑚移植法(transplantation)、底质改良法等。有性生殖法是通过自然产卵产生的珊瑚幼虫来培育珊瑚幼体,再将幼体进行移植;珊瑚移植是把珊瑚整体或者部分移植到退化区域,以改善退化区的生物多样性,这是过去几十年来修复珊瑚礁的主要手段;底质改良是通过稳固底质或在底质中增加化学物质,以吸引珊瑚幼虫的附着和珊瑚的生长。

1.4人工鱼礁构建技术

人工鱼礁水动力学特征研究可以为人工鱼礁的选址和设计的优化提供科学依据。了解人工鱼礁水动力学性能需要首先研究人工鱼礁受水流作用时受力的情况和人工鱼礁内部及其周围流场的实际分布情况,其研究方法主要有理论分析、模型实验和数值模拟等。黑木敏郎与中村充在回流水槽中,观察和测定了圆筒形、四角形鱼礁模型周围水流的变化。Fujihara等运用数值计算法对设置鱼礁后的定常层流水域的流场变化进行研究,得到了鱼礁流场的上升流范围及分布特点。国外学者的研究表明:在鱼礁的阻流作用下,鱼礁下游的流场根据紊动程度可分为3个区域:紊流区、过渡区和未受扰动区。通透性礁体和非通透性礁体所产生的紊流区长度比和高度比均不同,通透性礁体的高度比小于1,长度比小于4,而非通透性礁体的高度比一般要大于1而略小于2,而长度比小于14。

合理的选址是人工鱼礁规划设计的基础。人工鱼礁投放区域的选择是否合理关系到其功能能否正常发挥,投放区域不当会造成人力与财力的损失,并有可能对生态环境造成破坏。李文涛等认为人工鱼礁的选址涉及地质科学、海洋科学、气象科学、生物科学、社会学等多个学科,需要考虑海洋物理环境、生物环境和社会等多种因素,其中国家的海洋功能区划以及海底底质类型、水深、水流等因素在人工鱼礁的选址中是必须首先考虑的;王飞等根据水深、底质类型、地形坡度、生物密度、平均流速、离岸距离等影响人工鱼礁选址的因素,并根据各影响因子的重要性程度确定其权重,建立了舟山海域人工鱼礁选址的多因子综合评价模式。

Tian对台湾省老鼠屿沿岸海区的五个预选礁区进行了综合性的选址研究,研究内容包括了海底地形、地貌、底质特性以及海况,调查中使用了回声测深仪、旁扫声纳、重力岩心提取器、地质测试仪、GPS、ADCP(多普勒流速剖面仪)和ROV(水下机器人)等先进的仪器设备。

2海洋生物资源养护技术

2.1人工增殖放流技术

增殖放流是恢复渔业资源、优化水生生物群落结构、提高渔业生产力的有效手段,其形式是通过向天然水域投放鱼、虾、蟹、贝类等各类渔业生物的苗种来达到恢复或增加渔业资源种群数量和资源量的一种方法。19世纪中期,美国、加拿大对红点鲑进行了移植孵化实验,后来又将一种溯河性鲱鱼从北美大西洋沿岸移植到太平洋沿岸,并形成了有价值的自然种群。挪威、英国、丹麦和芬兰也先后进行了鳕鱼和鲆鲽类的资源增殖工作。日本于20世纪60年代提出“栽培渔业”概念,并在濑户内海进行了对虾、真鲷、梭子蟹和盘鲍的放流增殖工作,至2002年,日本放流水产苗种已达83种。

长距离洄游的大麻哈鱼类是目前世界上规模最大、最有成效的增殖种类,前苏联、日本、美国和加拿大等国先后进行了大麻哈鱼的增殖放流,放流数量每年高达30余亿尾,回捕率高达20%。目前世界上有94个国家开展了增殖放流工作,其中64个国家开展了海洋增殖放流工作。

我国近海渔业资源放流工作起步较晚,自20世纪70年代中后期开展对虾增殖放流以来,已经开展了海蜇、三疣梭子蟹、金乌贼、曼氏无针乌贼、梭鱼、真鲷、黑鲷、大黄鱼、牙鲆、黄盖鲽、六线鱼、许氏平鲉等游泳生物以及虾夷扇贝、魁蚶、海参以及盘鲍等底栖生物增殖放流工作,其中中国对虾的增殖和移植、海蜇的增殖、虾夷扇贝的底播移植等工作已初具生产规模和显著的经济效益;但在增殖放流过程中,存在管理体制不够健全、资金投入相对不足、科学研究相对薄弱,缺乏规范的增殖放流技术规程等问题。农业部下发了《全国水生生物增殖放流总体规划(2011—2015年)》,规范和细化了各海域增殖放流任务,提出了渤、黄、东海及南海具体适宜增殖放流的种类,对45种经济物种的适宜放流海域进行了规划。

2.2多营养层次综合增养殖技术

多营养级的综合养殖模式(integratedmulti-trophicaquaculture,IMTA)是近年提出的一种健康、可持续发展的海水养殖理念。对于资源稳定、守恒的系统,营养物质的再循环是生态系统中的一个重要过程,由不同营养级生物,如投饵类动物、滤食性贝类、大型藻类和沉积食性动物等组成的综合养殖系统中,系统中一些生物排泄到水体中的废物成为另一些生物的营养物质来源。因此,这种方式能充分利用输入到养殖系统中的营养物质和能量,可以把营养损耗及潜在的经济损耗降到最低,从而使系统具有较高的容纳量和经济产出。近年来,作者所在的研究团队针对浅海筏式、底播和岛屿的不同特点和增养殖对象的生态特征,研发了筏式贝-藻-参综合养殖、藻-鲍-参生态底播增养殖和离岸岛屿生态增养殖等多营养层次的综合增养殖新技术。

3海洋牧场建设技术

海洋牧场(oceanranching)是一个新型的增养殖渔业系统,即在某一海域内,建设适应水产资源生态的人工生息场,采用增殖放流和移植放流的方法,将生物种苗经过中间育成或人工驯化后放流入海,利用海洋自然生产力和微量投饵育成,并采用先进的鱼群控制技术和环境监控技术对其进行科学管理,使其资源量持续增长,有计划且高效率地进行渔获。建设海洋牧场需要一整套系统化的渔业设施和管理体制,如人造上升流、人工种苗孵化、自动投饵机、气泡幕、超声波控制器、环境监测站、水下监视系统、资源管理系统等。海洋牧场的构想最早是由日本在1971年提出。

1978~1987年,日本开始在全国范围内全面推进“栽培渔业”计划,并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。韩国于1994~1996年进行了海洋牧场建设的可行性研究,并于1998年开始实施“海洋牧场计划”,该计划试图通过海洋水产资源补充,形成牧场,通过牧场的利用和管理,实现海洋渔业资源的可持续增长和利用极大化。美国于1968年提出建造海洋牧场计划,1972年付诸实施,1974年在加利福尼亚建立起海洋牧场,利用自然苗床,培育大型藻类,效益显著。我国在20世纪80年代曾提出开发建设海洋牧场的设想,90年代又有学者对南海水域发展海洋牧场提出建议,并对南海水域进行了多项综合和专项调查,为开发建设海洋牧场提供了背景资料和技术储备。目前中国海洋牧场的开发还仅限于投放人工渔礁和人工放流,并且由于规模较小,形成的鱼礁渔场对沿岸渔业的影响甚微。

海洋生境修复和生物资源养护的监测与评价

1海洋生境修复和生物资源养护系统的监测

生态系统的监测是海洋生境修复和生物资源养护计划的重要组成部分,监测信息的收集是决定恢复生态系统管理方式的重要环节,通过监测可以确定修复工程是否向既定目标发展。因此,制定监测实施标准和规程对于复杂的监测活动十分必要,如美国的加利福尼亚区域海带修复计划中制定了海带恢复和监测规程,规程为参与潜水的志愿者列出了详细注意事项,以保证监测的一致性和精确性;全球海草监测计划(SeagrassNet)也制定了有关海草恢复的监测规程、野外取样和数据处理的注意事项、科学监测手册等。

监测主要分修复前监测和修复的长期监测。通过修复前监测,可以了解生境和生物资源的受损程度,确定现存生态系统的特点,并有助于确定恢复的目标和恢复方式。修复的长期监测是自修复计划正式实施以后对修复的全过程进行的监测,通过长期的系统监测可以对比修复系统与自然系统的特点,便于准确确定退化生态系统修复的生态变动过程及变动方向。

2海洋生境修复和生物资源养护效果的评价

在复杂的环境条件作用下,恢复的目标和效果可能会偏离既定的恢复轨道,因此,对海洋生境修复和生物资源养护效果进行评价是十分必要的。当前对恢复和自然生态系统及其功能参数特征的变异性了解还不够深入,因此,海洋生境修复和生物资源养护效果的评价方法与技术手段也相对复杂。生态修复效果评价的主要方法有直接对比法(directcomparison)、属性分析法(attributeanalysis)和轨道分析法(trajectoryanalysis)。评价生态修复效果应用最广泛的方法是直接对比法,即对比恢复的和自然的生态系统的结构与功能参数,包括生物和非生物环境参数;属性分析法是将恢复的生态系统的属性转化为定量和半定量的数据,以确定生态系统中各属性要素的恢复程度;轨道分析法是一种正处于研究过程中但比较有应用前景的方法,该方法通过定期收集恢复数据并绘制成趋势图,以确定恢复的趋势是否沿预定的恢复轨道进行。

恢复的生态系统的评价标准较为复杂。从生态学角度,恢复的生态系统应包含充足的生物和非生物资源,其能够在没有外界协助的情况下维持自身结构和功能的持续正常运转,且具备能够应对正常环境压力和干扰的抗性。国内外在采用系统模型评价修复效果方面的研究取得了一定进展。Madon等提出了用于规划湿地恢复的生物能量学模型(bioenergeticsmodels),该模型可以用于评估不同环境条件下鱼类的生长情况,华盛顿大学的研究人员利用该模型评估了河口湿地系统恢复过程中鲑鱼幼鱼的生长情况。Pickering等运用成本效果分析(CEA)、成本效益分析(CBA)和条件价值评估(CVM)等方法从生态学角度评价了人工鱼礁修复近海生态系统的潜力。

Pitcher等采用生态系统空间模拟技术(ECOSP-ACE)预测了香港禁捕保护区内人工鱼礁的资源和渔业的效益。

海洋生境修复和生物资源养护的综合管理

海洋生境修复和生物资源养护的管理是海域管理的重要组成部分,涉及对海洋生态系统的全面了解以及对生境修复和生物资源养护的监测与研究。海洋生境修复和生物资源养护的管理应该从规划开始,一直持续到修复效果达到预定目标。管理的目标是保障修复行动和修复效果的有效性。近年来,基于生态系统的管理(ecosystem-basedanagement,EBM)理念得到充分重视与发展。基于生态系统的管理是一种较为先进的资源环境管理方式,其核心内容是维护生态系统的健康和可持续,该理念强调从海洋生态系统整体出发制定渔业管理决策,并运用多学科知识,加强各部门合作,实现资源开发与生态保护相协调。适应性管理(adaptivemanagement)是海洋生境修复和资源养护中强调的另一种管理模式,该模式承认恢复计划指定过程中无法预测某些不确定发生的事件,管理的目标是解决实施过程中出现的这些不确定事件。该模式涉及附加恢复计划的实施,恢复系统中部分区域的实验研究、不同环境条件下的并行研究计划实施、评估整个过程有效性的实施等。适应性管理的模式广泛应用于海洋生境修复和生物资源养护实践中。

海洋生境修复和生物资源养护研究展望

海洋生境的退化与生物资源的衰退引起了国内外的高度重视,在典型生境的修复、关键物种的保护、修复效果的监测与评价、修复的综合管理等方面取得了较为显著的成效,对缓解海洋生态环境的持续恶化与生物资源的持续衰退起到了重要作用;但在生境修复与生物资源养护原理、生态高效型设施设备、生境修复与生物资源养护新技术、监测评价与管理模型、标准和规范等方面开展的研究与实践工作相对较少,也是制约海洋生境与生物资源持续利用的关键因素,这也必将成为未来研究工作的重点和热点。

1生境修复和生物资源养护原理

生境修复与生物资源养护原理是开展生态系统恢复计划的依据。不同环境条件下的演替规律、功能群结构与功能、不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制、生态系统退化的诊断及其评价指标体系依然是未来研究工作的重点。

2生态高效型生境修复和生物资源养护设施设备

生态高效型设施设备的研发是生境修复与生物资源养护工作的基础。该领域未来工作的热点将主要集中在生态高效型人工鱼礁、藻礁与海珍品增殖礁的研发,资源与环境远程监测设施设备的研制,水下摄像与测量仪器的研制等方面。

3环境友好型生境修复和生物资源养护新技术

生境修复与生物资源养护技术是实现预期修复效果的核心。未来研究的重点将集中在生境修复与生物资源养护关键物种的筛选与功能群构建技术、碳汇渔业新技术、海洋牧场构建技术、智能型远程监测与预警预报技术等方面。

4海洋生境修复和生物资源养护监测、评价与管理模型

监测、评价与管理是修复行动有效实施的关键。未来研究工作的重点将集中在监测、评价与管理的智能一体化系统,监测、评价与管理的动态模型等方面。

生态修复管理范文第2篇

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。

生态修复管理范文第3篇

1基本情况

按照《自治区“十二五”生态移民总体规划》和《原州区“十二五”生态移民规划》,“十二五”期间,原州区共计划实施生态移民15204户61948人,其中县内搬迁移民5983户24377人,县外搬迁移民9221户37571人。移民涉及11个乡镇,109个行政村,412个自然村。收回土地80.4万亩,累计完成林业工程32.26万亩,其中人工造林25.5万亩,封山育林7.1万亩。占规划总面积31.5万亩的103%,完成草地恢复15.8万亩,其中人工种草7万亩,补播改良8.8万亩,占规划面积的76%。截至目前,除因政策性移民户滞留生态移民迁出区外,生态移民迁出区修复工程基本完成,生态移民迁出区生态修复工作取得了良好成效:一是严格按照《宁夏回族自治区生态移民土地权属处置实施办法》精神,在移民搬迁入住的同时,收回移民迁出区所有土地归国家所有,将废弃宅院、公共场所等区域拆除平整,用于造林绿化,解决了移民户两边跑,“撤吊庄”情况的出现;二是出台了原州区生态移民户树木补偿政策,迁出乡镇加强对移民迁出区旧院落四旁原有树木的统一管护,杜绝了移民群众突击砍伐、破坏等现象的发生;三是保留移民迁出区原有的学校房屋及配套的动力通电线路、水窖等基础设施,为后续生态恢复管护提供保障。四是出台了《原州区移民迁出区和部分集体林地划归国有林场管理实施方案》,明确将移民迁出区80.4万亩土地与林场毗邻的全部划归国有林场,由国有林场进行恢复管理和经营;五是对距离国有林场较远且集中连片面积较大的移民迁出区通过成立林场或林木管护站进行管理和经营,形成了林业全面接管,林场全面管理,职工全面派驻的工作管理格局。

2存在的问题

虽然原州区在生态移民迁出区农用地恢复和生态治理工作中做了大量工作,也取得了一定成绩,但同时存在一些困难和问题。一是生态移民迁出区存在搬迁不彻底现象,导致生态恢复不能整流域集中连片治理,个别村组因生态与劳务移民插花搬迁,无法进行统一拆除平整和生态恢复。二是341户单人单户因政策原因和一户多家因历史原因,仍然滞留在生态恢复区内,生产生活条件不便,给生态移民迁出区造成很多管理难题。三是自发移民户没有整体考虑到移民搬迁规划,造成撂荒土地不能收回,废弃院落不能平整,并出现自发移民户重新落户现象。四是原州区成立的5个林场没有机构编制,人员都是各林场抽调人员,造成原州森林资源管护力量薄弱。五是造林经费严重不足。目前依靠国家造林补助资金仅能满足低价格小苗,对于整地、造林人工费用很难满足,病虫害防治和后期管理经费短缺,严重制约着造林质量的提高。六是管护经费少,交通工具、管护物资等严重不足,森林资源管护难度逐步显现。

3思考建议

生态修复管理范文第4篇

【关键词】城市水系;生态修复;研究进展

中图分类号: S891 文献标识码: A

城市水系是人类文明的发源地,是城市发展和赖以生存的不可缺乏的要素,随着工业文明的发展和城市快速的膨胀,人类的活动阻碍了城市水系生态系统的正常运转,造成水环境污染,生态退化,生物多样性急剧下降,生态问题日益突出,威胁到了经济社会的正常发展以及人民群众的健康安全。对城市水系进行生态修复已经刻不容缓。

1 城市水系现状问题及成因分析

1)城市自然水系的整体性遭到破坏,自然形态遭到人为活动的侵蚀,水系水网遭到人为的切割,水系的连续性遭到破坏,导致其生态系统变得脆弱易被破坏。

2)自然水系被人为的裁弯取直,人工开凿的水系直线化,减少了水系的流域面积和蓄水量,减少了生物的生存空间,同时也加快了水流的速度,易形成水患。

3)人为的对河道断面的规则式、单一式的改造,减少了生物生存空间的多样性。

4)河床和驳岸的硬质化改造,切断了生物交流的通道,破坏了生物生存的空间,导致水系的自净能力下降、物种多样性下降。

5)生活污水与工业污水没有经过处理直接排放严重污染了水资源,造成水生生物的死亡和逃离,威胁人类的健康安全。

6)城市快速发展中缺乏对水系生态系统重要性的认识,导致大量河道荒废萎缩,历史河道被填埋,河道蓝线被侵占,导致城市水系应具有的生态价值、经济价值、社会价值、人文价值、景观价值无法体现。

2 城市水系生态修复的目标、原则和方法

2.1 城市水系生态修复的目标

城市水系生态修复的目标是使水系生态系统恢复到未被破坏前的平衡状态,形成各种生物群落配比合理、结构优化、功能强大、系统稳定的水系生态系统,在满足水系生态性要求的同时,要充分挖掘水系的历史人文价值,发挥水系具有的经济社会价值,创造丰富的滨水景观,满足周边居民的功能需求。

2.2 城市水系生态修复的原则

水系生态修复的原则包括:水系修复与社会经济协调发展原则;社会经济效益与生态效益相结合的原则;增强空间异质性的景观格局原则;流域尺度规划原则;分河段细化原则;生态系统自设计、自我恢复原则;提高水系连通性原则;主功能优先原则;多功能协调原则;分时段考虑原则;负反馈调节设计原则;生态工程与资源环境管理相结合原则;景观美化原则等[1,2 ]

2.3 城市水系生态修复的方法

2.3.1制定城市规划与法律规范保护和恢复城市水系

城市规划划分蓝线保护范围,制定法律规范保护蓝线,对于已经被填埋的对城市水系具有重要价值的历史河道,有条件进行恢复改造。规划中要注重城市水系的整体性保护,连通性的恢复,增加水系的自净能力,蓄水能力。

2.3.2对污染源的控制治理

对城市进行雨污分流处理,确保工业污水与生活污水经过污水处理合格排放,严惩违法排污行为。为城市河流建设污染缓冲带[ 3] 。由于城市水系与乡村的水系存在着天然的联系,所以对污染源的控制要延伸到乡村,严惩乡村违法污染企业,对村民生活垃圾集中回收处理。

2.3.3城市水系自然地貌学特征的恢复

对自然水系形态与地貌进行保护与恢复,除特殊情况,禁止对水系裁弯取直,改变其自然形态。同时要保护水系蓝线范围内的自然地形地貌,保护恢复水系河岸多样性空间,增加水系河道断面的多样性,使水系内形成一系列自然的边滩、浅滩与深潭,增强空间的异质性,为不同物种的生存提供多样性的栖息场所。

2.3.4城市水系驳岸河床生态化改造

对水系现有硬质化不透水的驳岸与河床进行生态化改造,采用最新的生态设计理念与方法,禁止再建硬质化不透水驳岸。遵循水系生态系统物质循环的规律,

使水体、土壤与生物环境相互交流, 恢复河流自净功能。

2.3.5对城市水系水文循环的恢复

城市化的发展改变了水系原来的水文循环过程,导致水系不能按照自然规律运动,破坏了城市水系的生态循环,因此要把握城市水系水文循环的规律,调节恢复其自然运行的过程。

2.3.6城市水系水质污染的治理

综合利用物理方法、化学方法、生物方法对水体污染进行治理,恢复天然健康的水质。

2.3.7城市水系生物多样性的恢复

生物物种多样性的恢复主要包括保护濒危、珍稀、特有生物物种,恢复河湖水库水陆交错带植被以及水生生物资源,恢复具有本土特色的生物资源,以恢复水生生态系统的功能,形成稳定的生态系统结构。

2.3.8城市水系生态修复的综合价值的体现。

城市水系是城市生态系统重要的组成部分,同时也是一个复合功能的综合体。其不仅要体现自然属性所具有的生态价值,还要挖掘所具有的历史人文价值,结合开发保护发挥其具有的直接经济价值与社会价值,合理的规划设计体现其自然的景观价值,创造更多满足人与自然亲密接触的空间,体现人与自然的统一。

4 研究展望

(1) 城市水系生态修复并不意味着使城市水系恢复到完全自然的状态,而是要结合城市水系的功能和特点,考虑多方面的需求,达到一个适宜的状态。同时需要对这种适宜状态下的各项指标进行研究,并且针对不同的水系类型,形成一个相应的评价体系,以此指导水系的生态修复工作。

(2)城市水系生态修复与信息化数字化技术的结合,运用新技术对水系水位、水质量、生物生存状态等进行信息收集,并且根据收集到的信息进行及时反馈处理,维护水系生态系统的正常运转。

(3)城市水系生态修复要以人为本,创造更多人与自然接触的空间,不仅要考虑到自然的因素,也要考虑到人的需求,但是要尽量减少人的活动对水系生态系统的干扰。

(4)城市水系生态修复要体现其复合价值,不能仅仅着眼于生态价值,可以结合城市水系的个性特征进行保护开发。

(5)城市水系生态修复与城市规划政策法规的协同,保护恢复水系的整体性、连接性,保护恢复水系的自然形态与地形地貌特征。

(6)不断研究运用新的技术手段进行生态保护与修复。

(7)城市水系生态修复与城市雨洪管理相结合,研究当洪水来临时,通过城市水系对洪水形成缓冲,如何控制水系缓冲区的宽度和其容量;研究雨水下渗,雨水的组织与收集和城市水系如何联系等。

5小结

目前我国城市水系存在着大量的生态问题,这也是城市化工业化带来的负面影响,这些问题严重制约了城市的可持续发展,现今生态文明建设上升到一个新的高度,人们的生态意识不断增强,人们在发展中开始反思这些出现的问题,并且认识到城市水系生态保护和修复的必要性和紧迫性,相信通过不断的努力和探索,城市水系将会重现昔日的美丽。

参考文献

[1] 倪晋仁,刘元元.论河流生态修复[J].水力学报,2006,37(9):1029-1043.

生态修复管理范文第5篇

关键词:水生植物;人工湿地公园;生态修复

中图分类号:X52 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150932024

1 人工湿地景观水体的污染及治理概述

1.1 人工湿地景观水体的污染现状和原因

人工湿地景观水体是指对天然的水体进行改造,或者是完全人工施工的封闭或者半封闭的水体,景观水体的主要功能是观赏、娱乐以及美化环境。例如,重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园、重庆涪江国家湿地公园等。

旅游区、风景名胜区、城市公园、私人庭院、校园、高档小区以及各类厂矿企业等为人工湿地景观水体存在的主要地方,这些人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,部分景观水体更是污染了周围的环境,给周边的游客、居民带来了负面影响,对周边的生态环境造成了污染。根据我国相关统计数据得知,我国有超过90%的公园水体受到了不同程度的污染,水体脏乱发黑、发臭,水体富营养化严重。目前城市公园中的水体水质的调查结果都显示,水质存在富营养化的特征,且水体中的磷盐和氮盐含量较高。我国湖泊中的水体水质富营养化程度不断加深,大多数的湖泊水质都为四类、劣四类甚至是劣五类。湖泊通过清淤、换水等方法缓解水质,但即使是处理过后的水体,水质仍然属于富营养化。

人工湿地景观水体不仅要具备景观的特质,还要具备调节生态环境的功能,但是受到整体环境、人为因素等原因的影响,水质不断恶化。目前,水体污染的原因主要包括3个方面:人工湿地景观水体大多为封闭或者半封闭的状态,水体流动缓慢,甚至有的是静止的水体。水体的面积较小,自身的净化能力较弱,需要人工处理。即使部分面积较大的景观水体,如重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园等,由于这些湖泊是浅水性湖泊,湖底容易沉积各类污染物,治理的难度较大;人工湿地景观水体作为人工建造或者是人工改造的水体,水体的形状、驳岸、岸边的坡度以及池底的形式在设计中会存在各种问题,影响了景观水体的蓄水能力和流动能力,导致水体的流动缓慢、甚至呈现出死水的问题;人工湿地景观水体周边人类的活动频繁,因此外在污染源较多,人为因素给水体带来了污染,例如,生活垃圾、污水以及工业污水等,都是破坏水体生态平衡的重要因素。

1.2 人工湿地景观水体污染治理方法

人工湿地景观水体的污染治理要研究水体受污染的程度以及造成污染的原因,从而针对性的进行治理修复,实现治理的最优化。目前,全球对景观水体的治理和修复方法主要分为3种,分别是物理修复、化学修复以及生物-生态修复,以上3种修复方法都涉及多种技术手段,同时各有优劣。

另外,根据景观水体需要修复位置的不同,水体的修复方法包括原位修复技术和异位修复技术,而人工湿地景观水体的修复大多采用异位修复技术。不管是采取何种修复方法,都存在一定的弊端。因此,在治理修复人工湿地景观水体时,要充分调研水体的污染源以及污染的程度,结合多种修复手段,结合人工湿地景观水体的景观和生态功能,制定出短期和长期的治理修复目标,对设计的修复方案进行优化和调整。同时,人工湿地景观水体的治理要注重提高水体自身的净化能力,从而促进水体的生态平衡,保持持续性的稳定状态。

2 种植水生植物对水体水质的影响

2.1 吸收水体中的污染物

水体中的水生植物能够直接吸收并且利用污水中的各类营养物质,污水中的有机氮被微生物分解并转化,无机氮是水生植物生长中重要的营养物质,植物吸收无机氮后,合成蛋白质、有机氮,而收割水生植物可将有机氮、无机氮从人工湿地水体中除去。污水中的无机磷也是水生植物生长中的营养物质,植物吸收、同化无机磷,转化成植物的有机成分,最终可通过收割植物除去无机磷。生根的植物除去砂土中的氮磷物质,浮水植物能够去除水中的营养物质。大型挺水植物的茎和叶、浮水植物能够过滤沉淀砂石和有机微粒。

2.2 微生物的降解作用

微生物能够将人工湿地景观水体中的有机物质转化成营养物质,而人工湿地水体中的微生物的种类和数量非常庞大。由于人工湿地景观水体中的植物根系形成了网络状,植物根系周围形成了厌氧、缺氧和好氧三种环境,不同类型的微生物能够分别进行吸附和代谢的工作,从而更好的分解水中的营养物质,促进人工湿地景观水体形成良好的污水处理系统。

2.3 吸附、沉降作用

人工湿地景观水体中的植物还能够吸附有毒有害物质,包括重金属等,且沉水植物的吸附和沉降能力高于漂浮植物和挺水植物,植物的不同部位的吸附沉降能力也具有较大的差别。景观水体中的植物能够较好的吸收、吸附污染物,水体的净化能力得到提高。另外,水生植物能够通过生化作用分解消除水底的沉降污染物,利用光合作用分解污染物,而植物的根系部位为微生物提供降解环境,促进污染物的排除。

2.4 对藻类生长的抑制作用

水生植物与浮游藻类之间进行光照、营养物质以及生长空间的竞争,减缓浮游藻类的生长。浮叶植物以及漂浮植物遮挡了浮游藻类生长需要的光照,同时有些水生植物能够分泌出导致浮游藻类死亡的物质,最终减少水体中的浮游藻类,促进水体的净化功能。

2.5 水生植物景观设计

人工湿地景观具备观赏和生态两种功能,水生植物的设计也要考虑到观赏和生态两种功能,因此要进行合理的设计。在设计水生植物时,要充分结合湖床的形状设计,根据水位由浅到深的原则,分别种植挺水植物、浮叶植物以及沉水植物和漂浮植物。例如,种植荷花时,要做好控制管理,防止荷花蔓延,要留出一定的空间种植睡莲等,保证空间的层次化。在景观水体的边沿要种植挺水植物,美化湖岸的线条。沉水植物种植时需要设置围栏,防止占据太大空间,同时要注意收割,既能够保持植物的生长,保证美观,同时提升景观水体的生态平衡。

2.6 人工湿地对水体生态的影响

人工湿地能够净化水质且调节生态,我国各地的气候条件千差万别,部分地区干燥雨少,湖中常常出现水少的现象,不利于水生植物的生长以及当地生态环境的平衡,人工湿地能够改善并且缓解水平衡。建造人工湿地系统,能够在冬季少水的情况下,为公园供水提供保障,促进水体生态环境的平衡。

2.7 水体生态的多样性变化

由于我国对生态环境的重视,目前我国大多数的人工湿地景观水体都基本保持平衡状态,以往的脏乱得到了改善,一年四季不仅水质好,同时水生植物的存在,更具备了观赏的价值,且鱼虾等水生动物也有了更好的生存环境,部分湖中还出现了底栖生物,形成了完整的生态系统。水生植物提升了水质,形成了良好的生态环境,而好的生态环境则孕育了水生植物和动物,促进了生态环境的可持续发展。

3 应用水生植物进行生态修复时需注意的问题

3.1 季节性明显

水生植物修复景观水体时体现了较强的季节性特征,夏季修复效果最佳,冬季修复较差。主要是由于冬季品种较少,冬季植物对水体的污染净化效果较差,观赏价值也次于夏季。在种植水生植物时,要充分考虑到冬季和夏季的区别,可结合常绿植物或者是耐水湿能力的常绿品种,保持冬季的水体修复功能。

3.2 综合考虑各种因素,确保生态修复效果

使用水生植物修复人工湿地景观水体时,要根据景观水体的污染程度、污染源以及当地水生植物的生长特点、气候、水纹和岸边植物设计水生植物。不同的水生植物具有对不同污染物的吸收能力,不同植物之间也存在相生相克,因此要综合考虑不同植物之间的合理搭配,形成生态与观赏兼具的植物景观系统。

3.3 加强养护管理,谨防二次污染

水生植物多数能够大面积繁衍,一旦疏于养护管理,会出现疯长、蔓延的情况,例如水芹菜、水花生、野茭白等都会对水体造成不同程度的侵害。因此,必须要对水生植物进行定期收割、处理,冬季可以对部分水生植物进行剪除,防止蚊蝇的泛滥以及水体发黑发臭等。

4 水生植物生态修复技术的应用实例

4.1 重庆市彩云湖国家湿地公园概况

重庆市重庆彩云湖国家湿地公园占地107hm2,位于科技城中心,具有生态保护、防洪减灾、休闲娱乐、科普教育以及园林景观等多重功能。该人工湿地公园的重要风格为立体湿地,溪流、梯田以及池塘的搭配突出了彩云湖的立体特点。而梯田不仅具有田园风光特点,同时还起到了清水、净化的作用。湿地公园的净水系统包括塘床生态系统、厌氧沉淀池以及水生植物生态圈等。出于生态和观赏的需要,桃花溪、彩云湖和梯田形成了完整的生态圈,水生植物沉淀、吸附、分解水体中的污染物,改善水质,保持生态的平衡。

4.2 湿地公园中水生植物的种类组成

彩云湖国家湿地公园中的水生植物主要有6种,分别属于5科,包括3种漂浮类水生植物、1种浮水类水生植物和2种沉水类水生植物。选择的水生植物以香蒲、芦苇、水菖蒲、荷花、睡莲等常见植物为主。这些常见植物既能够较好的生长,适应当地的环境气候,同时由于人们熟知这些植物,具备较好的观赏价值。

4.3 湿地公园植物床中水生植物的生态功能

彩云湖国家湿地公园种的水生植物主要芦苇、伞草以及香蒲、荷花、茭白等植物。芦苇拥有较强的输氧能力,茭白能够吸收氮磷等物质。两者的结合能够较好的处理污染物。同时,芦苇还能够分解水中的污染物,处理好富营养化的水体,克制浮游藻类的生长。荷花、睡莲等植物则能够较好的分解、除去氮磷物质,还能够净化水质,使水更为清澈。香蒲能够净化富营养水体,去除水中的重金属污染物。伞草的根系发达,管理较为容易,具有较好的观赏价值。该湿地公园种植多品种的植物,既能够起到净化水质的作用,同时还能够达到观赏的目的。

5 结语

人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,对周边的生态环境造成了污染。湿地景观水体处理种,水生植物的成本较低,后期的养护管理也相对容易,同时水生植物能够达到保持水体生态长期稳定的目的。在水生植物设计中,要充分结合湿地景观的气候、形状、具体地理环境等,综合性的考虑,实现生态与观赏功能一体化。人工湿地景观水生植物种植后,要定期维护管理,避免水生植物的疯长、肆虐,保持水体生态环境的可持续发展。

参考文献

[1] 元颖,王娟.水生植物在园林植物中的应用[J].中国高新技术企业,2010(15)

[2] 陈丽娟.园林景观中水生植物的应用[J].价值工程,2010(12)

生态修复管理范文第6篇

论文摘要:阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。

1水利工程对河流生态系统的影响

在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。

2生态水利工程

从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,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。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。

3生态水利工程的规划设计原则

3.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

3.2提高河流形态的空间异质性原则

一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。

3.3生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。

将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。

3.4景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。

3.5反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。

参考文献:

[1]董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫[J].水利水电技术,2003,(7):1~5.

[2]董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报,2003,(1):1~6.

[3]董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性[J].水利学报,2003,(11):1~7.

[4]MitschW.J.,JorgensenSE..EcologicalEngineeringandEcosystemRestoration[M].PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.,Hoboken,NewJersey,2004:134~137.

[5]董哲仁.荷兰围垦区生态重建的启示[J].中国水利,2003,(11A):45~47.

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[7]GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater-shed[J].Bioscience,1990,40:588~600.

生态修复管理范文第7篇

概况地讲,被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即:由动物、植物和微生物组成的生命系统,这是生态系统的主体。广义的水文系统,包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有就是工程设施系统,这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境,是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态,水库调度运行又改变了原有的水文规律,造成河流生态系统的生境变化,其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降,使生态系统退化。

对于水利工程对河流生态系统的胁迫,应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科,以建设水工建筑物为手段,目的是改造和控制河流,以满足人们防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到,传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时,却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而河流生态系统的功能退化,也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学的新的学科分支-生态水利工程学(Eco-HydraulicEngineering)。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,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【2】【3】。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。

生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)以及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程,左侧表示人类活动对扰的河流生态系统的修复过程。

这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则,笔者试归纳为以下五项内容。

1.工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一种综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求,也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

2.提高河流形态的空间异质性原则

有关生物群落研究的大量资料表明,生物群落多样性与非生物环境的空间异质性(spacialheterogeneity)存在正相关关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下,由一定生物种类组成,与环境之间相互影响、相互作用,具有一定结构和特定功能的生物集合体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上,生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。

非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统的某种程度的退化。

河流生态系统生境的主要特点是:水-陆两相和水-气两相的联系紧密性;上中下游的生境异质性;河流纵向的蜿蜒性;河流横断面形状的多样性;河床材料的透水性等。水-陆两相和水-气两相的紧密关系,形成了较为开放的生境条件;上中下游的生境异质性,造就了丰富的流域生境多样化条件;河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间;河流的横断面形状多样性,表现为深潭与浅滩交错;河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性,造就了丰富的生境多样性,形成了丰富的河流生物群落多样性。所以说,提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。

由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及侵蚀状况等,建立河流地貌数据库。河流生物调查,包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量,建立生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。

关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。需要强调的是,在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。

3.生态系统自设计、自我恢复原则

有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代,以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能,是自然生态系统的重要特征。

生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象,也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下,生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处,只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的,而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。

生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢?&nbspH.T.Odum认为:“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”(1989)【5】。Mitsch认为:“所谓自组织也就是自设计”(2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半【7】。

我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处,老子主张:“人法地,地法天,天法道,道法自然”。反映了一种崇尚自然,遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面,提倡“工不曰人而曰天,务全其自然之势”(《管氏地理指蒙》),“虽由人作,宛自天开”(《园冶》),都提倡一种效法自然,依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为,系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想,体现了促进与抑制,成长与腐朽,合成与异化之间的平衡与转化,这些正是现代生态学的哲学基础。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的,这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。

要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统,是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后,有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另一类是被严重干扰的生态系统,它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后,还需要辅助以人工措施创造生境条件,再靠发挥自然修复功能,有可能使生态系统实现某种程度的修复。这就意味着,运用生态系统自设计、自我恢复原则,并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。

4.景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。

所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

这里说的“景观”(landscape)是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题,O’Neill,认为:“生态学不可能建立在单一的时空尺度上,它应该适应所有尺度的调查研究。”(1986)【8】。按照这种观点,尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次,依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握?景观尺度包括空间尺度和时间尺度。

为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统,流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题,显然是把复杂系统简单割裂开了。

其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化,也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。

再者,要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散,生境边界也随之发生动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为,对于给定需要修复的物种,考虑的范围应是这个物种的分布区【9】。举例来说,为便于理解,可以借用“流域”这个概念,比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界,应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展,还应该包括所谓“临时生境”,指在自然界对于物种产生胁迫的时期,成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物,那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络图。另外,还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调,

最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理,以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。

需要说明的是,对于规划、评估、监测这些不同的任务,工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟类,经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线,监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”(Rivercorridor)泛指河流及其两岸与生物栖息地相关的土地,也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施,一般在关键的重点河段内进行。

5.反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中,恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的,可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程,在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化,这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间,生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后,一种理想的可能是:监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值,表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是,监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间,形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。

生态修复管理范文第8篇

1.生态可持续发展世界环境与发展委员会在著名的布朗特兰报告中《我们共同的未来》里最早提出了关于可持续发展的问题,并将可持续发展定义为既满足当代人发展的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。可持续发展主要表达代际公平与同代公平伦理,即要在同代公平伦理下实现经济、社会和生态三个系统的持续发展,又要满足代际公平伦理下的三个子系统(包含经济、社会和生态三个子系统)的持续发展(表2)。生态文明也称环境文明、绿色文明,指人们在改造世界的同时,不断克服改造过程中的负面应,积极改善和优化人与自然、人与人的关系,建设有序的生态运行机制和良好的生态环境所取得的物质、精神及制度方面的成果的总和。生态文明在可持续发展方面起着至关重要的作用,它是一种全方位、多维度生态发展方式,包括绿色发展、循环发展及低碳发展。

2.生态产业生态产业是指以生态经济原理和知识经济规律为依据并组织发展起来的,是一种基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型、进化型产业。生态生产体系是指与三种产业相关联的生态农业、生态观光旅游业、生态工业和生态商业。可以通过两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合,使物质、能量能多级利用、高效产出,资源环境能系统开发、持续利用。生态产业的组合与设计原则主要包含横向耦合、纵向耦合、区域耦合、柔性结构、功能导向、软硬结合、自我调节、增加就业、人类生态和信息网络(图1)。党的十报告中指出,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针,着力推进绿色发展、循环发展和低碳发展。其中,绿色发展包含节约资源、环境友好、舒适宜居三个方面。循环发展是一种新的经济发展模式(图2)主要从提高能源利用效率、开发利用可再生能源及引导消费者行为等方面推进低碳发展。

二、北京园博会的生态修复利用分析

(一)园博园的生态修复实践

北京园博园以绿色、节能、环保、生态技术为理念,其建设不仅处处体现着科技的力量,而且体现出全方位的生态文明发展——绿色发展、循环发展和低碳发展。园区在景观、建筑和市政设施建设上广泛采用了新材料、新科技创新节能成果,如风机沙透水砖、节水浇灌、垂直绿化、地源热泵系统、高承载植草地坪、木塑平台、雨水花园、节水浇灌技术、屋顶绿化、园区雨水利用系统和太阳能光伏发电系统等;同时运用了大型乔木移植技术提高成活率,利用露骨料透水混凝土新型建筑工程技术。这些生态工程技术都体现了生态优先、以人为本、绿色循环、永续利用的园林建设理念,体现了科学与生态的有机结合的价值所在,具有重要的生态科普价值(表3)。因此,利用生态修复原理对垃圾填埋场进行生态修复,极大地改变了当地的生态环境,同时利用高科技进行能源的循环利用,以实现节约能源的目的。锦绣谷及永定河成功的生态修复的成果,体现了绿色发展、循环发展及低碳发展的全方位、多维度的生态发展方式,进而实现了经济效益、社会效益和生态效益的目标,同时充分体现了生态可持续发展、社会可持续发展及经济可持续发展的三个子系统之间的相关关联关系。

(二)锦绣谷的生态修复

20世纪70、80年代,永定河老河道由于挖砂形成了一个大砂坑,后来逐渐演变为占地面积140公顷左右的建筑垃圾填埋场,且前后有2000多名拾荒者聚集在此,逐渐搭起了2万多平方米的临时建筑。园博园建筑垃圾填埋面积陆地面积52.4%,地基难以处理,垃圾最大填埋深度达到30米。万花锦绣谷原位于永定河河滩地,至园博会筹建时仍留有一个面积约为10公顷的河滩地,其建筑垃圾填埋深度约有20米。如何对其进行修复?园博会秉持尊重自然、保护环境的理念,并通过生态修复原理和技术,把垃圾场变成了绿地,废弃地变成了园林,具有很好的示范性和推广价值(表4)。园博会(锦绣谷)是永定河生态修复的一部分,它通过对生态修复原理的解剖,让游客了解生态系统作用和价值,明白保护生态环境的重要意义。园博会可以通过开展科普旅游来将其成功的景观生态修复案例弘扬下去。由表4可以看出,园博会可以开通生态科普旅游和技术科普旅游,不仅让游客了解各种植物的品种、特色以及栽培技术,也让游客了解生态的绿色发展、循环发展及低碳展。实际上,开展生态科普旅游的形式,不仅仅是对园博园内的众多植物的相关知识进行普及,也是对园博会锦绣谷的生态修复原理的普及。大众在观赏园博园内美丽风景的同时,要明白这片壮阔景观是如何化腐朽为神奇的,并在此基础上引申到生态发展和生态文明的发展。

三、总结

(一)基于生态修复的可持续发展

1.生态修复与可持续发展的关系生态发展是一个广泛的概念,从生态作为经济运行内生变量的角度看,生态发展是指投入要素的“生态资本”存量的增长与质量的提高。生态资本存量的增长是指生态系统中生物多样性的保存与增值。生物多样性包含动物、植物、微生物等各物种以及它们所组成的生态体系和生态过程。生态资本质量的优化是指生态系统保证人类生活素质能力的提高。为实现流域的可持续发展,作为可持续发展系统的一部分——生态可持续发展,在区域可持续发展的复合系统内,以人与自然的协调关系为出发点,必须支撑和适应相应的经济可持续发展和社会可持续发展。生态环境是决定人类生活质量的最主要方面,但在人类过度干扰下,大量的生态环境遭到破坏。而生态恢复就是指停止人类对生态系统的过度干扰,利用生态本身的自适应、自组织和自调控能力,并遵循生态系统演替规律从而实现其回复功能的过程。要摆脱这种不利的生态环境,必须从根本上改变人与自然的关系,必须增强生态发展与经济、社会的可持续发展之间的关系。科学管理生态环境,把经济发展与环境保护协调统一,充分发挥生态系统的自维护功能,借助大自然自身的能力对退化的生态系统进行修复。

2.生态大发展与生态文明理念的弘扬生态发展是经济可持续发展的基础,生态发展与生态文明的理念就是要认识自然、亲近自然及环保、循环利用、低碳发展、绿色发展的理念。园博会内不仅具有包罗万象的奇花异草,还具有高科技的应用,更具有生态修复原理等生物技术知识。因此,这里蕴含着丰富的生态科普知识,可以通过开展科普教育与传播,将生态发展与生态文明的理念弘扬下去。

3.加强经济的辐射作用选择在废弃地上建设园博园,具有重大的生态修复示范意义,这也是历届园博会的一个创举。永定河畔的璀璨明珠永定河绿色生态发展带,辐射丰台、石景山、门头沟等区县,是首都“西部生态发展带”的重要组成部分。经过3年建设,永定河畔的园博园,如今已成为京城西南部的璀璨明珠,将会发挥其辐射作用,带动经济的发展。

(二)生态修复在大地园林中的体现

生态修复在大地园林的建设中起着重要的作用,大地园林正积极地应用生态修复技术改善人类居环境和生态环境。近年来,生态修复技术在河流和修理废弃垃圾填埋场等方面取得很大的进展。目前常见的生态修复类型:工业废弃地、垃圾填埋场和受损淡水水域的恢复重建。日本和韩国在河流和废弃垃圾填埋场的生态修复设计方面有一些典型的案例。

1.日本案例日本江户川支流坂川的古崎净化场,是采用生物-生态方法对河道大水体进行修复的典型工程,它利用卵石接触氧化法对水体进行净化。

2.韩国案例韩国首尔市兰芝岛世界杯公园就是采用一系列生态修复技术对严重污染的垃圾场兰芝岛垃圾山进行综合整治,如自然修复、植物修复、生物修复、客土重填和土壤安定化工程等。生态修复技术在这些项目中,已经不再是简单的利用沉淀、过滤、曝气和单一的植物进行修复,更多的是在园林设计中与环境工程的生态修复技术相结合并进行综合整治。

3.欧美国家案例欧美很多国家,通过生态修复公园的废弃地改造的方式,将废弃地改造为充满活力的城市生态公园。德国对废弃地改造时就充分考虑休闲功能的建设,或作为公园或作为运动场地、露宿营地等。