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關鍵詞:大石埠水庫;水生態修復;措施
中圖分類號 TV697 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2013)14-103-02
大石埠水庫位于江蘇省東海縣西部丘陵地區的高流河支流桃林河上游,距東海縣城30km,水庫設計以防洪和灌溉為主,結合水產養殖等進行綜合利用。另外,通過龍良河為東海縣的賀莊水庫、昌黎水庫、西雙湖水庫等中、小水庫提供水源,對解決東海縣西部水源問題有著重要意義。根據最近幾年的水質監測評價結果,大石埠水庫水質不穩定,局部時段出現了總磷、總氮較嚴重超標現象,水質達到了中營養――輕度富營養化程度,存在著一定的安全隱患。
保護水生態系統是水利事業的新課題,也是環境水利的重要體現。在當前“實行最嚴格水資源管理”制度的形勢下,為扼守“三條紅線”,特別是第三條紅線提出的“加強水生態系統的保護與修復”的目標任務,保證人民群眾的用水安全,改善水庫庫區的生態環境,保持良好的水質,對大石埠水庫進行水生態修復顯得極其迫切和重要。本文結合最近幾年對大石埠水庫的實地勘查,對大石埠水庫的水生態修復措施進行初步的探討。
1 應遵循的原則
在編制水生態修復方案工作中,應遵循如下原則:
1.1 改善水庫水質的原則 水庫庫區生態修復措施及工程措施實施以后,能夠有效減少入庫污染物總量,使水質得到逐步改善。
1.2 建立生物隔離帶和濕地相結合的原則 利用防護隔離帶的攔截作用,防止農田的地表徑流所攜帶的污染物進入水庫水體,防護隔離帶的植物的根系能固土護岸,減少水土流失。通過庫區及河口濕地建設,增加生物的多樣性,充分發揮濕地的自然凈化功能。通過土壤和植物的吸附、截流及交替氧化還原和微生物降解等措施,使水質逐步凈化。
1.3 結合實際的原則 在生態修復方案中,對濕地、林地和水庫庫區水生植物的選擇,既要考慮對當地氣候及地理、地型條件的適應能力,也要考慮其吸收凈化污染物的能力,還要考慮維持整體的生態平衡和注重景觀美化效果。
1.4 充分發揮經濟效益的原則 在隔離帶和濕地建設中,要充分利用本地的原有物種和經過改良后的引進物種,布局有較好經濟價值的植物,為庫區的老百姓創造經濟效益。堅持以項目維護和經費投入最小化的運作方式,努力做到經濟效益的最大化。
1.5 分步實施推進的原則 水庫的水生態修復工程量較大,生態修復項目的實施,可采取近期與遠期相結合的方法,科學規劃和制定實施方案,分期、分批實施項目。
2 大石埠水庫水環境現狀及原因分析
2.1 大石埠水庫水質狀況 通過收集整理大石埠水庫近4a的水質監測資料,并按照《地表水環境質量標準》進行類別分析,按照《地表水資源質量評價技術規程》進行營養狀態評價,結果表明:在近4a的50次水質監測中,Ⅱ類水15次,占評價總測次的30%,Ⅲ類水25次,占評價總測次的50%,Ⅳ類水10次,占評價總測次的20%;水庫水體一直處于中營養至輕度富營養狀態。自2009年起,大石埠水庫曾連續出現中度富營養狀態,富營養狀態頻次增加較為明顯,水庫水質富營養化程度日趨嚴重。
2.2 存在問題的原因分析 (1)大石埠水庫的總體水環境質量尚好,但是水體的富營養程度相對較高,已經達到了中度富營養化水平。(2)通過近幾年的實地調查,大石埠水庫存在網欄養殖問題,特別是在入庫徑流河口地段的網欄養殖。由于養殖餌料的投放,造成水庫水體的內污染源較重,而這些內污染源對水生態環境的影響,無法通過具體的工程措施進行有效的修復。(3)水庫上游及周邊是桃林鎮政府所在地及附近村莊。由于人們的日常生產及生活,使入庫支流產生各類污染物,特別是在汛期,這些污染物流入水庫庫區,對水庫的水質安全造成了一定的影響。(4)庫區上游地帶的大量土地被開發成為農田,并種植農作物和經濟作物,由于目前農藥和化肥的廣泛應用,農田的面源污染給水庫的水質帶來隱患。(5)大石埠水庫是山地形水庫,水庫的岸線較長,水庫的形狀為狹長型,由于水庫的防護帶有缺失現象,特別是水庫靠馬陵山地段缺失較多,造成水土流失現象較為嚴重,以致形成的徑流直接入庫,從而影響了水庫的水體水質。(6)大石埠水庫在水流力學作用下,造成了一定程度的庫岸淘刷現象,有的易造成塌岸,因而影響了水庫庫區周圍的生態環境和防洪安全。(7)由于水庫上游是馬陵山的丘陵地帶,大量的灌木和原有的林地被附近的村民開發種植,原有的生態體系被破壞的現象較為嚴重。雖然近年來政府有關部門提出了調整產業結構,但是短時間內很難恢復原有的生態系統,從而也對大石埠的生態穩定帶來影響。
3 大石埠水庫水生態修復措施
3.1 總體思路和具體目標 根據大石埠水庫的實際情況,從發揮區域生態功能出發,充分利用水陸植物的生態作用,以植物修復、重建和優化調整為重要手段,實行水庫的上游地帶、淹沒地帶、消落區域和水下區域的有效結合,進行庫區生態修復建設。通過截留和凈化污染物,保護生物物種的多樣性,涵養水源,防止水土流失,建設生物景觀等措施,推動庫區社會經濟的發展,增加庫區農民的經濟收入,同時也兼顧庫區的生態效益。
具體的目標是:減少水庫周圍不必要的人為干擾因素,降低入庫的污染物數量。依靠生態系統的自然調節能力,輔助以人工措施和工程措施,使遭到破壞的水庫生態系統逐步得到恢復,并向良性循環方向發展,逐步將其建設成為優質的水源地。
3.2 大石埠水庫水生態修復的具體措施
3.2.1 防護帶修復 建設3條防護帶,種植喬木、灌木和果樹。即在水庫西10km左右,靠馬陵山山體頂部,種植耐干旱和貧瘠的馬尾松等,種植長度3km;在山體的坡耕地種植蘋果、板栗等果樹。
3.2.2 建設隔離帶 利用土地整理開發和小流域綜合治理等工程,在水庫周圍建設隔離帶。通過工程措施的配套和鄉村河塘的綜合整治,以及村容村貌和村莊環境建設,特別是周邊村莊生態環境的優化,為水庫的生態修復起到了較大的促進作用。
3.2.3 建造生態浮床 采用木棍和鋼絲固定一塊水面,其中種植蘆葦和荻草等。每個浮床大約為10m×3m。建浮床地點,一是在大石埠水庫西岸的小桃林村附近,建造放置10個浮床;二是在水庫西岸靠彭才村附近水面建造投放10個浮床;三是在水庫東岸靠關汪村附近建造投放10個生態浮床;四是在水庫東岸軍民翻水站附近建造投放10個生態浮床。
3.2.4 恢復與擴建濕地 恢復原黑龍潭水庫到大石埠水庫的濕地,協調處理歷史留下的圈圩,進一步擴大濕地面積,擬擴建濕地30hm2。
3.2.5 生態護坡 利用生態混凝土和生態磚種植蘆葦和香蒲等。具體的生態護坡地段為,庫區上游靠小桃林村兩岸約6km,庫區西岸靠彭才村約2km,庫區東岸靠關汪村及軍民翻水站約2km,水庫管理所至西石埠村地段和道埝翻水站約2.5km。
3.2.6 河道整治 對大石埠水庫的入庫河道桃林河進行河道整治工作。具體措施為打撈水花生和水葫蘆,對河道進行淺表清淤。整治河道的長度約3km。
技術路線在水庫上游區域建設環庫生態濕地工程、坑塘治理及尾水工程、點源污染治理工程以削減入庫污染負荷;在示范區啟動片建設高效節水灌溉工程以降低灌溉引水量;對未治理的主干排灌溝渠進行整治。
2方案措施分析
2.1生態溝渠措施對項目區未治理的溝渠河道進行清淤、邊坡整治。其中陶樓一站出水渠為主要灌溉渠道,常水位以下采用硬化護砌,其他采用草皮護坡。在河道沿岸建設植被過濾帶。起到緩流攔污、凈化水質的作用。
2.2高效節水灌溉措施有數據證明稻田采用節水灌溉方式后,畝用水量可以減少1/2,面源污染可降低40%~80%,這說明節水灌溉對控制農業面源污染具有重要作用。工程區位于水庫以南600m,南北寬980m、東西長為1880m,面積為156.8hm2,其中作物種植面積106.7hm2。灌溉水源來自水庫。采用兩級提水方式灌溉,總干管垂直于長邊延伸至地塊中央,分干管垂直于總干管雙向布置,均埋于地下,雙向控制,支管垂直于分干管布設,并平行于作物種植方向。同時,與排水系統、道路、林帶、供電系統的規劃密切結合,因地制宜,以求管道布置盡趨合理。
2.3生態濕地措施湖濱帶是陸地和水庫之間的生態交錯帶,是健全的湖庫生態系統不可缺少的有機組成部分,也是控制入庫污染的最后一道防線。建設環庫濕地,對進行湖濱帶進行生態恢復,是恢復湖灘生境,阻止污染物進入水源地的有效方法。在水庫東坡和南坡構建環庫濕地,凈化上游農業棄水及初期雨水徑流。環庫濕地長約4000m,面積67hm2,構建生態島、深潭和淺灘,豐富濕地內水流的形態,創造跌宕起伏的水流通道,營造多樣化的濕地生境。通過水流通道空間形態的改變,增強濕地內水流自然曝氣和吸收分解水中污染物的功能。濕地內淺水區以種植蘆葦、茭白、香蒲為主;深水區種植黑藻、苦草、眼子菜等沉水植物及睡蓮、芡實等浮葉植物;濕地邊坡種植黃花鳶尾、菖蒲、千屈菜等濕生植物。
2.4坑塘治理措施在項目區選擇近期未治理的坑塘進行擴容清淤,增大庫容,改造成氧化塘,承接周邊農田棄水,經凈化后回用。擬對未治理坑塘清淤,清淤深度0.5m左右;在坑塘中種植沉水植物,以黑藻、眼子菜為主;邊坡及淺水區種植挺水植物,以蘆葦、茭白、香蒲為主;坑塘四周種植喬、灌木,以柳樹、楊樹、水杉、冬青、紅葉石楠為主。本項目整治坑塘10座,占地面積22.9hm2。
2.5水源涵養措施在園區主干路周邊及原有養殖場基地建設水源涵養林,構建起生態緩沖帶,消減徑流污染,保護水庫水源地水質。
2.6管理措施加快農業種植結構調整,發展優質經濟作物和設施農業,加快農產品的轉化及深加工步伐,不斷延長產業鏈,提高附加值。培育園區特色產品,塑造知名品牌。加快農業種植方式調整,推廣微噴灌等高效節水技術、測土配方施肥技術等,采用標準化農業種植模式。鼓勵養殖業和種植業緊密結合。加強工程后期運行管護,建議成立示范區管委會,項目區內工程的產權歸管委會所有,由其制定管護制度,并依托農民用水者協會等組織,對示范區進行管護。
3預期效益
1)本項目建設高效節水示范農田106.7hm2,年節水約24萬m3,灌溉水利用系數提高20%以上。2)建設環庫生態濕地67hm2,整治坑塘22.9hm2,溝渠整治16.9km,植被過濾帶20hm2,拆除養殖場一處,年可消減COD179.8t,氨氮28.4t。3)通過本項目的實施,水庫水質能夠得到有效改善,滿足園區生產、生活需要。建成后項目區示范區可成為節水灌溉及現代農業園區生態環境綜合治理的典范和樣板。
4結語
關鍵詞:江湖連通;環境影響評價;引江入湖;水質影響;生物影響;環境影響
中圖分類號:X820.3文獻標識碼:A文章編號:16749944(2014)02019204
1引言
武漢市位于長江中游,江漢平原東部,長江與漢江交匯處,河流湖泊密布,圍繞長江、漢江等干、支流,形成龐大發達的河湖水網。武漢全境水域面積2217.6km2,覆蓋率為26.10%,全市湖泊193個,被稱為“百湖之市”。但是,分析武漢市水資源水環境現狀,其存在江河水污染嚴重,水質下降,湖泊富營養化嚴重等問題,不僅破壞水生生態環境,損害市容市貌,影響人們的生活質量及健康,而且已成為武漢市實施可持續發展戰略的制約因素。
近年來,政府及專家提出江湖連通的治湖思路,且部分工程已進入實施階段。世界自然基金會介紹,十多年來,江湖連通的理念已在全國50個湖泊得以實現。湖泊中生物多樣化得到了恢復,魚類品種不再單一。呂善功在《武漢市江湖連通構想初探》中指出,江湖連通是保護水生生態環境、保證水安全、建設水景觀、繁榮水文化、發展水經濟的迫切需要\[1\]。武漢市長江、漢江過境水資源豐富,以江水置換湖水是改善湖泊水質的便捷、經濟、有效的途徑。而江湖連通之后又會對湖泊及武漢的環境帶來什么影響,是一個值得研究的課題。本文主要研究江湖連通對生態環境的有利與不利影響,并對江湖連通的主要環境影響進行初步評價和對策研究。
2武漢水資源環境現狀
武漢市位于長江中游,江漢平原東部,長江與漢江交匯處,市區由隔江鼎立的武昌、漢口、漢陽三部分組成,通稱武漢三鎮。武漢市市內湖泊星羅棋布,20世紀60年代市內有大小湖泊127個,素稱“百湖之市”。根據武漢市水資源公報,2011年武漢市地表水資源量23.48億m3,水資源總量為27.24億m3,長江、漢江過境客水總量5572億m3,過境水量巨大。
隨著城市建設、經濟開發以及房地產開發(填湖建房)等,使武漢市的湖泊數量(截至2002年3月)增至192個,主要是1個大湖變成數個小湖,而湖泊面積卻大大萎縮,僅東湖在20年里就減少了1094畝。同時也導致水體自凈能力下降、水質下降、湖泊富營養化等問題,不僅破壞水生生態環境,損害市容市貌,影響人們的生活質量及健康,且已成為武漢市實施可持續發展戰略的制約因素。以漢陽區和武昌區為例,其境內各湖泊主要污染物超標項目見表1。因此,如何改善武漢地區水資源環境是當前我們要面對的重要難題。而江湖連通作為傳統治理手段,因其對技術、地域等要求較為特殊,被越來越多地用于水環境治理。3江湖連通工程介紹
武漢市歷史上江、河、港、渠與湖泊之間都是自然相通的,隨著武漢市社會經濟和城市建設的快速發展,導致水系分割,湖泊萎縮,使原本江湖通達的水系變成了死水、臟水,失去了水系固有的靈性、活性。為改變這一現狀,武漢市確立了打通湖泊水系網絡、恢復湖泊生態功能的治水思路。
江湖連通使湖泊水由死水變為活水,通過不斷引入其他水體的水,形成動態水網,提高了水體的自凈能力,使水體的污染物質得到稀釋凈化,濃度降低,從而改善水環境,增加水體含氧量,提高水體透明度,為湖泊生態修復打下基礎,營造可持續發展的生態環境。而且江湖連通是維持濕地生態系統活力的基本要素,維持水系的連通就是維護濕地“血液”的動脈暢通,使湖泊水位隨長江水位而變動,使濕地水面呈現出周期性變化,變化的水面、水位、流量、流速和水溫是濕地需要的水文要素,也是水生生態系統賴以生存的環境。
漢陽六湖連通方案見圖1。江湖連通方案構建主要考慮周邊水環境特征、水情水勢、水源水質質量、現有水利設施的分布及規模等因素。方案的組成要素包括連通形式與范圍、引水水源、目標水域、引水路線、受水區等。
圖1六湖連通及生態修復工程水利調度工程 大東湖水網連通治理工程是湖泊治理的一次嘗試,不同于以往截污、治污的傳統治理方式,連通工程在截污控污工程的基礎上,通過引水使水體流動以期水質污染狀況得到緩解,以清水入湖的手段來促進水生態的修復。運行后的污染稀釋作用只是一部分,更主要的目的是為三大工程中的生態修復工程打下基礎,通過引水,使水生藻類及水生動物得以生存,從長江引入的水生物種也有助于恢復湖泊的生物多樣性。
4江湖連通的主要環境影響的初步評價
4.1江湖連通對水質影響評價
通過江湖連通,可以達到調水的目的,使水質得到很大的改善,各湖泊間和江湖間水力聯系和水體流動性的增加,有利于污染物的稀釋、擴散和降解,增強湖泊自凈能力。同時,通過青山港引水閘將重建江湖生態廊道,使江湖隔絕的靜水湖泊向趨于歷史自然狀態的江湖連通水系轉變,有利于增強江湖生態聯系,重建江湖復合生態系統。武漢水網構建工程的實施有利于改善湖泊水質和生境質量,促進湖泊生態系統向良性循環方向演化。
然而,引江入湖雖然可以改善受污染湖泊的水質,但也可能會使大量的泥沙流入湖泊,導致湖泊中泥沙大量沉積,而且泥沙攜帶的有機物也會使COD值升高,甚至會引起水體富營養化,使得湖泊水質并沒有得到改善。在引水時間與引水量確定后,分析引水后可能帶入湖中的泥沙量, 在引渠沿線適當地點設置泥沙預沉池,以對所引江水中挾帶的泥沙進行預沉處理,進入東湖的沙量還可大為減少。
同時,“引江灌湖”并沒有對污染物進行處理,污染還是存在的,只不過位置變了,隨江水向下游擴散,本質上是污染的轉嫁,并不是治理,而漢口位于下游,正是武漢市人口最密集的中心地帶,生活污水和工業企業通過管道和溝渠收集和排入水體的廢水,往往含有纖維素、糖類、淀粉、蛋白質和脂肪等有機物,還含有氮、磷與硫等無機鹽類以及病原微生物等污染物,這些污染物可能通過引江入湖進入湖泊水體,進而帶來更大的危害,同時可能導致水葫蘆等入侵。
4.2江湖連通對水生物影響評價
1992年夏天,武漢某地因湖水浸入長江流域內,引起下游地區出現了大量的血吸蟲感染病例,因控制及時才未引起流行。江湖連通同樣可能帶來血吸蟲危害,因此如何安全實施江湖連通工程,值得我們好好思考。同時,引江納苗可能對大東湖的漁業養殖產生一定風險。目前大東湖的魚類以人工養殖品種為主,天然魚類種群普遍較小,鰱、鳙約占漁獲總量的97%,水網連通可能導致野生雜魚種群數量增加,與養殖魚類爭搶餌料和棲息空間,導致單位水域漁業生產力下降;另外,引江納苗可能導致兇猛肉食性魚類增加,如鱖、、、、類等,對養殖幼魚資源損害較大。
4.3江湖連通對景觀環境影響評價
景觀環境,是指由各類自然景觀資源和人文景觀資源所組成的,具有觀賞價值、人文價值和生態價值的空間關系。近幾十年來,隨著城市化程度的提高和大東湖湖泊生態系統的惡化,大東湖地區鳥類的覓食與棲息環境呈不斷下降趨勢,鳥類種類明顯減少,許多有記載的珍稀候鳥均已在該地區消失。江湖連通工程實施后有利于改善大東湖水質,重構健康湖泊生態系統,水生植被、浮游生物、底棲生物和魚類資源的種類與數量將有所增加,且有利于改善鳥類棲息、覓食環境。生態修復工程將在湖泊周邊新建濱湖濕地,景觀工程將結合連通渠道在渠道兩側新建休閑公園和防護林地,為鳥類營造更多的適宜生境和遷徙通道。
同時,江湖連通是維持濕地生態系統活力的基本要素。長江中下游湖泊濕地是在地質構造和氣候變化背景下,由長江洪枯過程交替和水沙輸移等作用下的產物,復雜的江湖關系和水系連通性創造了豐富多彩的生物棲息地及生物多樣性。歷史上,長江中下游湖泊濕地都在不同程度地與長江水系保持連通,也正是由于沿江湖泊的調節,使長江汛期留有低洼的地方蓄滯洪水,在枯季又向長江補水,保障了人們生產和生活安全,維持著兩岸濕地的地下水位,使長江沿岸洲灘和濕地生機勃勃。
與長江急流水域比較,通江湖泊保持了緩流或者靜止水體的環境,一些重要魚類(如四大家魚)需要在急流的長江中產卵,要到靜水湖泊中育肥和成長,江湖連通為許多洄游或半洄游魚類提供“三場一道”(索餌場、繁殖場、育肥場和回游通道),這種靜與動的水環境,構成了長江中下游特有的極為豐富的濕地環境和生物系統。鄱陽湖和洞庭湖都是吞吐型湖泊濕地,都具有“洪水一片,枯水一線”的特點,枯季大片灘地及淺水區是國際重要的越冬候鳥棲息地,是全球生態系統重要的環節之一。維持水系的連通就是維護濕地“血液”的動脈暢通,使湖泊水位隨長江水位而變動,使濕地水面呈現出周期性變化,變化的水面、水位、流量、流速和水溫是濕地需要的水文要素,也是水生生態系統賴以生存的環境。另一方面,江湖連通加快了換水周期,改善了水質,防止了湖泊富營養化和沼澤化,保持了湖泊的活力,延長了湖泊的壽命。
4.4江湖連通對大氣環境影響評價
擴大水面的面積,對于緩解熱島效應、改善氣象環境、提高人體舒適度是很有意義的。實施六湖連通工程,形成環市水系,調節市區氣候,將分散的水域資源集中,形成環狀流動且連通的水域體系,一方面水的蒸發將帶走大量熱量,另一方面水的比熱大于混凝土的比熱,在吸收相同熱量的條件下,兩者升高的溫度不同而形成溫差,必然加大熱力環流的循環速度,而在大氣的循環過程中,環市水系又起到了二次降溫的作用,這樣就可以使城區溫度不致過高,達到降低城市“熱島效應”的效果,同時也可彰顯武漢市各城區的濱水特色。
江湖連通可以增大湖泊的面積,加速水分的蒸發,增大空氣的濕度。空氣中的粉塵可以從周圍空氣中吸收水分,增大粉塵的含水率,從而影響粉塵的其他物理性質,如增大黏附性,也使得粉塵容易降下來,降低空氣中的粉塵量,從而可以減緩霧霾現象。
5江湖連通環境影響對策
5.1水源地選擇及水質保證
水源選擇主要按照水質、水量、含沙量及供水設施、自流條件、污染轉移等等進行綜合比較。漢陽地區江湖連通方案體系按范圍及線路,可分為外連通方案和內循環方案。外連通方案主要是恢復江湖動態聯系,構筑江湖生態通廊,增強湖泊水體富氧能力,改善湖泊水質\[2\]。內循環引水是促進湖泊與連通渠的水體流動,變靜水為流水,為湖泊及連通渠的生物凈化設施運行創造條件。由于項目具有雨洪同期的特點,考慮城市防洪要求,當漢江水位高于25.21m時,停止引漢江水。考慮城市排澇要求,雨季采用邊引邊排或先排后引的方式引水,受降雨影響,豐水期連續引水的時間短,為了適應這一特征,宜采用大流量、短周期的方式,快速改善湖泊水質。同時,引江納苗的時段亦出現在豐水期,采用大流量引水將增強引江納苗的效果。
同時,引江灌湖要進行引水時間選擇及入湖沙量預測,預防泥沙大量被引入湖中,也可以防止在城區排污量較大的時間內引江入湖而導致大量污染物進入湖泊,且湖泊中的污染物也出不去,進而使湖泊富營養值升高,引發水華等現象。需要注意的是水質的富營養化是水葫蘆迅速蔓延的主要因素,要想長期有效地阻止水葫蘆的瘋長,關鍵是要凈化水質,防止水域富營養化,消除適宜其生長的環境因子。因此,治理水葫蘆要與控制工農業廢水、城市污水流入水域,控制營養物質向水系的輸入,加強地表涇流的治理等綜合措施結合起來,才能收到良好的效果。
城市湖泊水深一般較淺,容積有限,若無防沙措施,會造成湖泊淤積,加速湖泊萎縮,因此必須研究防沙技術措施,在引水渠開挖沉砂池。水網連通工程的防螺措施主要是修建沉螺池,運用沉降、攔截的原理,采取沉螺、阻螺相結合的方法,將引入的釘螺、螺卵全部阻攔在沉螺池內,阻止釘螺引入六湖。不同湖泊之間,以及同一湖泊的不同區域,其水體質量往往存在較大差異,因此,容易出現高污染負荷的水體流向低污染負荷水體的現象,必須調整水力調控的線路和方向,優化引水方式。
城市湖泊由于生活污水、工業廢水的長期污染,導致氮、磷含量極高,且存在不同程度的重金屬污染。水網連通后,由于流態的改變,可能引起湖泊底泥再懸浮,產生二次污染\[3\],所以要調整連通渠道出、入湖口門形態,減小出、入湖流速。將連通渠道出、入湖口門段設計成喇叭型,從距離渠首約100~200 m開始,逐漸加寬過水斷面,以達到減少流速、減輕口門底泥擾動的目的。
注重湖泊水域周邊陸地生態環境的保護和修復,盡可能保留湖泊的自然形態(包括其縱橫斷面),保留或恢復生物的多樣性,即保留或恢復濕地。規劃設計提高水體自凈能力的植被種植和水生動物的放養,在充分利用當地野生生物物種的同時,慎重引進可提高水體自凈能力的其它物種。應該加大對外來入侵物種的防治,盡快建立針對入侵生物的預警體系,將生物、化學、機械、人工、替代等單項技術融合起來,提高公眾對外來物種的防范意識。
5.2環境管理措施
對水質進行監測,依據《地表水和污水監測技術規范》分別進行水環境現狀監測和水污染源監測。相關部門對湖泊水質要安排專業定期的取樣檢測,主要檢測的項目有物理指標、金屬污染物、無機陰離子污染物、營養鹽及有機污染綜合指標、有機污染物、底質以及活性污泥性質檢測。定期監測可以及時發現水質的異樣,及時采取措施進行處理,以防嚴重時增大處理難度。
同時,應該結合地區截污規劃,進一步完善湖泊截污系統,控制區域內的分散點源。由于市政管網收集系統覆蓋率畢竟有限,而且配套管網的建設和完善也有一個較長的過程,這樣就會有部分地區的污水無法進入市政管網收集系統。針對這些地區產生的水污染源,采用分散型污水處理技術,解決其對環境的污染問題。對污水處理廠尾水進行深度處理和中水回用。因地制宜控制城市面源。結合本區域的綠地規劃與景觀規劃,因地制宜實施面源治理工程,削減湖泊區域面源污染負荷,有效保護六湖水體,推動大東湖水環境的逐步改善;同時削峰減峰,一定程度上緩解湖泊區域的防洪排漬問題。
除此之外,還應控制局部內源污染。沙湖和北湖等湖泊水體及沙湖港、羅家港等港渠由于受到城市污水的長期污染。湖(渠)底淤積嚴重,底泥污染積重難返。通過實施清淤工程,有效控制內源污染,為湖泊港渠生態修復創造條件。
最后要實施水網生態修復。在點源截污、面源控制的基礎上,結合水網連通和引江濟湖,通過人為模仿自然生態系統,并根據湖泊水體的自凈能力加以改造和強化,使得該地區的水生態系統具有物種多、流通強、環境好、景觀美、功能強等特點。
6結語
通過一系列的環境影響分析發現,漢陽湖泊治理不僅可以改善地區環境,而且可以根據其治理效果,使其它富營養化湖泊治理時借鑒其經驗,從而總結此類湖泊治理的科學合理的方案。更重要的是,通過治理手段的優化,既節省成本又能產生經濟效益,讓污染物成為再生資源,使湖泊治理成為產業。最后,做好科學規劃,合理布局,把引江灌湖的弊端降到最小程度,盡可能地利用湖泊自凈修復功能是一種更加經濟有效的方法。
參考文獻:
[1] 東湖環境質量評價研究協作組.東湖環境質量評價[J].華中師范大學學報,1980(專輯).
[關鍵詞] 濕地;城市濕地公園;濕地景觀設計;南寧相思湖濕地公園
[基金項目] 文章系廣西研究生教育創新計劃資助項目“廣西設計創意研發及人才培養”,項目小組成員:何璐。項目編號:YCSW2013094。
【中圖分類號】 TU98 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-4244(2014)07-015-2
一、序言
隨著世界經濟的發展、人口的增加,城市建設活動與自然資源的矛盾日益凸顯。濕地也不斷受到人類活動的侵蝕、破壞。2004年,住房和城鄉建設部開始建立城市濕地公園,并頒布相關管理辦法和設計導則。根據國內外目前濕地保護和管理的趨勢,兼有物種極其棲息地保護、生態旅游和生態環境教育功能的濕地景觀區域都可以稱之為“濕地公園”。
二、濕地與城市濕地公園
濕地,顧名思義為有水潮濕的土地,“水”與“土”均是構成濕地的重要因子。狹義的定義把濕地看做是陸地生態系統與水生生態系統的過渡地帶,強調濕地生物、土壤和水文的彼此作用。廣義的定義,即濕地“指天然或人造、永久或暫時之死水或流水、淡水、微咸或咸水沼澤地、泥炭地或水域,包括低潮時水深不超過6m的海水區。廣義的濕地定義有利于建立流域聯系,以阻止或控制流域的不同地段人為地破壞濕地,有利于將陸地上所有水體和周邊土地,以及受沿海潮沙影響的地帶都被劃入濕地的范疇,便于統一制定濕地保護、恢復、利用等措施。
濕地是景觀美學的重要的組成部分,景觀是從一個地方或整個地區觀看到的內容的總和。同樣的,城市濕地是城市景觀的重要內容,它為視野提供了多樣性,成為視線的焦點,具有十分珍貴的自然生態特點,減輕了單純混凝土環境對居民的壓抑感。城市濕地景觀的營造,將大大提高現有城市綠地的生物多樣性,豐富城市景觀。
三、案例分析――南寧市相思湖濕地公園設計
(一)項目概況
目前,中國城鄉生態環境整體仍然在不斷地惡化,我們也正在遭受城市生態環境安全等問題的威脅。中國正在處于傳統農業景觀向現代農業景觀轉變的過程,針對農田生態系統、濕地生態系統、森林生態系統、池塘生態系統,進行生態修復,建立相對完善和生態系統內部友好的島嶼獨立生態,因此,迫切需要尋求一條能夠合理地解決生態環境安全問題的可行之路。基地坐落于南寧新城規劃區域內,與邕江相接,具有親水性和舒適性,基地內部的濕地生態系統處于水陸交界的生態脆弱帶,易受自然及人為活動的干擾,生態平衡極易受到破壞。南寧相思湖濕地公園生態修復與景觀規劃設計方案體現了生態可持續成為中國當下面對自然生境管理及利用的主要目標。
(二)設計理念及目標
這是一個環境再生、城市再生的獨特項目,設計師試圖為城市營造一個優質價值的生態核,其中包括高質量的生態基礎設施,在解決基本生境優化的前提下使得相思湖景觀價值得以進一步地提升。同時為生活在城市的人們提供一處郊野悠閑休憩地。規劃扎根于對現場詳實的分析,提出了以“水”為修復的核心,以地域性的“茶”、“農”為文化的先鋒載體,以“仙”為設計意境的定位,尤其是巧妙地將香港濕地公園的設計概念引入本方案的設計中,以創造出令人脫胎換骨的身心體驗。在景觀生態學基本原理的指導下,對生態進行修復,健全生態系統,改善景觀生態過程,對景觀各個要素進行重組規劃,協調個要素之間的關系,構建合理的景觀安全格局,謀求其可持續性,同時追求物鏡、情境、意境的審美意趣,對人為破壞的已有的生態生境進行修復與再生。尊重生態過程的景觀生態規劃才能真正為我們進行生態修復提供切實的方法和策略。
(三)規劃內容
1.植物景觀規劃。南寧相思湖濕地公園其獨特的環境條件和植物特性構成了濕地特有的自然景觀,保留了原有大片的野生植物群落,使游客能夠親身體驗濕地自然環境和濕地生物多樣性特點。鄉土植物占主導地位,這樣不僅可以盡可能地模擬自然生境,而且能夠將維護成本和水資源的消耗降到最少。相思湖濕地公園內部的植物配置時遵循物種多樣化、再現自然的原則,體現陸生-濕生-水生生態系統的漸變特點,植物生態型從陸生的喬灌草-濕地植物或挺水植物-浮葉沉水植物等。根據花卉的不同特性,選取恰當的綠化方式,盡可能創造更多的綠色空間,將現存的蘆葦等植物予以保留,規劃將濕地地形調整為自然曲線形,并實施鳥類、禽類生物的放養計劃,恢復其生機勃勃的景象。在植物景觀規劃中對這一理念進行了較為詳細的設計,增加種群及群落類型,創造郊野、島嶼自然環境,成為標志性的城市濕地公園,突顯農耕生態,形成低成本的養護體系,突顯植物生境的療養價值,把具有地域性文化的茶、刺繡融入到植物景觀設計中們塑造獨特審美特色的山地、水域植物風貌,烘托“仙”的意向。
2.駁岸設計。池岸處理以自然生態駁岸為主,充分考慮因水位變化而帶來的景觀效果變化的問題,園內充分考慮枯水期與豐水期的水源補充調節問題,模擬自然濕地中地表低溫偶爾積水、季節性積水、常年性積水等不同的水位形態,創造不同的自然水位。長時間的養殖對相思湖水體造成了污染,景觀修復部分以山地地形為基礎,丘陵回填區過度均勻,大面積的洼地及池塘進行了濕地改造,在陸地邊界形成一條完整的凈化緩沖帶。地形坡度的調整與改善,凸顯坡腳輪廓,重塑空間形態,增加了觀賞面。相思湖范圍內湖潮防洪的親水性設計,在保持防洪安全格局的前提下增加了可以提供適當親水的緩沖地帶。
3.園路設施規劃。園內建筑、設施等多為木質干欄建筑形式為主,具有與環境協調的色彩及形體輪廓,具有鄉土特色。園內觀鳥屋利用自然光和雙層天窗來盡可能地利用自然通風,使游客感覺舒適。原有的步道系統采茶種植道和人工防護堤步道給予其旅游價值,加強了自發式合理性的游覽道線。木棧道引導人們跨過湖泊,達到以木質觀鳥屋、浮橋和自然教育途徑為景觀特征的更加接近真是大自然環境的“地區”。戶外照明裝置僅限于入口廣場和建筑入口坡道,在濕地公園的大部分區域沒有照明設備以減少對野生生物的干擾和降低能源消耗。材料的再利用,包括混凝土碎石料、花崗巖廢料、棄置的蠔殼等都被巧妙地運用在公園景觀設計中。
4.水系規劃。濕地公園以水景作為全園的核心景觀,通過將邕江水的引入,形成水系并進行地形的處理,在景觀空間上形成或開敞、或幽閉,形式不同的水體景觀。并在水與島、水與陸地之間架設形式各異的木橋,形成全園的景觀骨架。目前,基地內部水庫退化嚴重,水庫大部分已經淤死,殘存少量的池塘和濕生植物群落,另外,由于城市雨洪水攜帶污染物,長期積累后對濕地土壤產生污染,對庫塘人工濕地生態系統形成較為嚴重的危害。在總體規劃中欲借用相思湖優美的濕地和田園風光打造具有與周邊開發的現代化現代化相思湖新城特色的“南方水城”,創建獨屬于南寧北部城區的園林城市。基地內部改造前無地表收集利用途徑,以景觀規劃彌補園內原本缺乏資源的情況,例如雨水利用作為雨水花園設計,泄洪通道被設計為雨水排放至相思湖的過濾綠化通道。通過水系統的設計,原來被上游污染源和城市生活污水污染的河水,經過多種凈化過程,重新流入邕江,使得來自于生態緩解區淡水湖的水,通過循環又回到湖中,從而僅在晚上使用,以降低蒸發和消耗,并能保證不與游客發生沖突。
四、結語
現今,我國的城市化發展速度在逐步加快的過程中,與此同時,我們要在尊重自然的前提下,更有效地利用科學的方法去設計自然。城市濕地公園建設的目標在于:通過保護和恢復濕地水土資源、營造鳥類棲息地,公園能夠持續地為人類服務。城市濕地公園的建設需要多學科協調,風景園林師應作為領導者、組織者帶領團隊完成建設任務,并在設計中注意生態學的科學性和風景園林的藝術性并重。當前城市濕地保護、恢復的人物婆在眉睫,但是城市濕地公園作為“有效保護、合理利用”城市濕地的手段,其建設觀念上普遍存在著“重裝飾、輕整治”的思想,風景園林師不能在這種大環境下隨波逐流,而要基于職業道德,做“整治領土景觀的醫師”,“急事慢做”,引導建設走向合理有序的良性發展的軌道。
參考文獻:
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關鍵詞:人工濕地;環境保護;設計
隨著巢湖市與合肥市區域經濟的快速發展,環巢湖城鎮群正在迅速形成。特別是是毗鄰巢湖的合肥濱湖新區的規劃建設,對巢湖城鎮產業與旅游發展影響深遠。但是在經濟持續快速發展、城市化進程加快及居民收入水平提高的同時,也產生了環境承載的超負荷運轉狀態,同時由于管理措施不到位,農村生活污水和養殖污染物大量排入河道,農業面源污染量大,造成濕地局部污染嚴重,水土流失加劇,破壞了濕地景觀和生物多樣性,造成濕地生態系統的破壞,導致濕地功能的不健全,破壞了濕地生態系統的良性循環,濕地生態修復工程迫在眉睫。
1 工程概況
花塘河位于巢湖北岸,位于巢湖市忠廟街道和黃麓鎮之間,花塘河是忠廟街道和黃麓鎮行政區劃分解線。花塘河是一條的農業灌溉及行洪河道,干流總長約6.66km,流域集水面積約44km2,汛期行洪流量約70m?/s。花塘河流域北部山脈較多,屬于典型的扇形流域,南部較平坦,河網、水塘密布,水流流向復雜。2007年,巢湖流域耕地面積約48萬ha,化肥施用量29萬t(折純),種植業總氮、總磷流失量分別為10352t和601t。根據巢湖流域種植業總氮、總磷流失率,花塘河流域面積約44km?,初步估算花塘河流域種植業年總氮、總磷流失量分別約為76t和4.4t,花塘河入河污染量不可小視,因此恢復花塘河河口濕地建設勢在必行。
2 環境工藝設計
2.1 設計處理規模
2.1.1 處理水來源
本次花塘河河口生態濕地工程處理水來自花塘河河水和一座新建污水處理廠尾水。其中一期工程將結合占地情況先對花塘河河水進行深度處理,二期繼續對污水處理廠尾水進行深度處理。
2.2.2 花塘河河水水量
(1)河道暴雨流量估算
由于花塘河的流量無實測值,因此按照暴雨強度公式進行推算。綜合徑流系數取0.4(郊區一般取0.3-0.6),暴雨重現期取1年,設計暴雨強度取43.11L/(s. ha)。
雨水量按下列公式計算:
Q= Ψ× q × F
其中:Q―雨水流量(L/s)
Ψ―綜合徑流系數,取 0.4,
q ―設計暴雨強度(L/s ? ha)
F―匯水面積(ha)
由于花塘河無暴雨強度公式,而該區區位接近合肥,故借鑒合肥市暴雨強度公式,即:
3600×(1 +0.76lgP)
q = ──────────────(L/s ? ha)
(t + 14)× 0.84
式中:P ―設計重現期,取 1 年,
t ―降雨歷時(min),按t=t1+m?t2計算,
t1―地面集水時間(min),視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定,一般采用5~15min;確定后為常數,本工程中取15min。
m―折減系數,暗管折減系數m=2,明渠折減系數m=1.2,在陡坡地區,暗管折減系數m=1.2~2;管渠確定后為常數。本工程中m取1.5。
t2―管渠內雨水流行時間(min)。
根據統計,花塘河流域匯水面積44km?,雨水在河道里流行時間取110min。計算降雨歷時為180min,估算得出花塘河暴雨洪峰流量為76m?/s。
(2)枯水流量和平水流量的推求
考慮到小河流徑流資料的短缺,需要參考參證站的相關水文資料,為了估算該河流的枯水流量和平水流量,選取花塘河臨近區域1952年到2009年的日雨量資料,通過P-III型頻率曲線適線的方法,取變差系數CV與偏態系數CS為CV=2.5CS,得到的適配曲線如圖1所示,適配情況良好。
圖1 花塘河年徑流量頻率曲線
根據轉換關系得到的枯水流量和平水流量為枯水年流量:
Q90%=KP×Qp= 0.21×12865346= 2701723 m?/y
平水年流量:
Q50%=KP×Qp= 0.53× 12865346= 6818633 m?/y
根據上面估算的花塘河來水流量,工程設計進水量為800m?/h,日處理量為19200m?,年處理水量為7008000m?>河道平水年流量6818633 m?。
2.2.3 污水處理廠尾水量
按照《居巢區中廟北部片區控制性詳細規劃》中規劃要求,在中廟地區規劃建設一座污水處理廠,規模為1.2萬t/d(合500m?/h),污水處理廠出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)規定的一級A排水標準。該部分污水深度處理納入人工濕地建設二期工程中,人工濕地建設暫不考慮二期工程需求。
2.4 設計進出水水質
(1)設計進水水質
根據花塘河河口水質取樣檢測結果,工程設計進水水質指標如表1所示。
(2)工程出水水質
按照《巢湖流域水污染防治“十二五”規劃》目標要求,本工程設計目標出水水質達到地表水Ⅲ類標準(GB3838-2002),主要指標如表2所示
2.5 工藝流程
依據可行性研究報告,經與建設方討論、溝通,確定采用水平潛流人工濕地與表流人工濕地濕地串聯的工藝方案,前處理工藝采用穩定塘工藝。具體工藝如圖2所示: