A. 人工濕地面積設定的計算公式是什麼
AS=Q*1000/a
式中:As——人工濕地表面積(m2);
Q ——污水的設計流量(m3/d);
α ——人工濕地的水力負荷(mm/d)
B. 濕地覆蓋率
濕地覆蓋率:濕地佔整個國土面積的百分比
【濕地定義】
由於濕地和水域、陸地之間沒有明顯邊界,加上不同學科對濕地的研究重點不同,造成濕地的定義一直存在分歧。
國際濕地公約採用廣義的濕地定義,指不問其為天然或人工、常久或暫時性的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有或靜止或流動、或為淡水、半鹹水或鹹水水體,包括低潮時水深不超過六米的水域。這一定義包含狹義濕地的區域,有利於將狹義濕地及附近的水體、陸地形成一個整體,便於保護和管理。
濕地的研究活動則往往採用狹義定義。美國魚類和野生生物保護機構於1979年在「美國的濕地深水棲息地的分類」一文中,重新給濕地作定義為:「陸地和水域的交匯處,水位接近或處於地表面,或有淺層積水,至少有一至幾個以下特徵:
(1)至少周期性地以水生植物為植物優勢種;
(2)底層土主要是濕土;
(3)在每年的生長季節,底層有時被水淹沒。」定義還指湖泊與濕地以低水位時水深2米處為界,按照這個濕地定義,世界濕地可以分成二十多個類型,這個定義目前被許多國家的濕地研究者接受。
濕地的水文條件是濕地屬性的決定性因素。水的來源(如降水,地下水,潮汐,河流,湖泊等),水深,水流方式,以及淹水的持續期和頻率決定了濕地的多樣性。水對濕地土壤的發育有深刻的影響。濕地土壤通常稱為濕土或水成土(Hydric Soil)。
C. 會仙岩溶濕地水系統修復工程
一、總體目標和思路
根據水利部水資源[2005]362號文《水利部關於同意在桂林市開展水生態系統保護與修復試點工作的批復》和廣西水利廳對灕江大水系「六江四庫四湖一濕地」建設的總體思路,以及2005年以來對會仙岩溶濕地水文觀測、水文地質調查成果的分析,參照廣西水利電力勘測設計研究院於2005~2006年提出的會仙濕地修復水工程規劃和初步設計報告[1],提出會仙岩溶濕地水系統修復的總體目標是:通過生態和工程措施,提高濕地水位和恢復濕地原有水域面積,其中將濕地核心區自然水域面積從現在的約5km2擴大到約15km2,使濕地核心區睦洞湖及周邊水域的水位高程達到149.0~149.5m,湖泊水域水深從目前約0.5m增加到1m以上;並通過建立東、西兩個主要控制性水利樞紐工程,使濕地東、西兩邊的主要排泄河谷兩岸的地下水位抬升到148.0m左右,並能夠排除50年一遇的洪澇災害,有效地改善濕地水質,提升濕地的生態蓄水、保水和防洪調蓄能力,有效地改善濕地植物的生存環境,恢復濕地生態系統功能,美化濕地景觀。
會仙岩溶濕地水系統修復工程規劃應充分遵循濕地水系統分布格局與岩溶水系統演化的自然規律,根據濕地每年都有洪水淹沒的特點和不同地段地形、地質與水文地質結構條件,尤其是要充分了解濕地的岩溶封閉儲水地質體結構,採用地表、地下蓄水結合,以堵蓄(攔截洪水,提高水位)為主,補水為輔,蓄、補結合的方法,以能夠有效蓄水為目的。重點對濕地內疏乾渠道進行回填,恢復濕地原有的自然地形地貌形態,同時修建蓄水、補水工程,結合退耕(魚塘)還濕(沼澤、水域)和濕地周邊山區(補給區)封山育林、涵養水源和水土保持等措施,達到恢復或改善濕地原有水系統環境的目的。其中,前期的科學調查、勘察和論證是確保主要水系統修復工程能夠有效蓄水保水的前提。
二、濕地水資源需求分析
由於本區降雨量在時間上分布極不均勻,80%的降雨量集中分布在每年的3~8月,尤其是5~6月,加上近年來受經濟利益的驅動,對濕地的人為破壞導致濕地面積急劇減少。本次調查表明,會仙岩溶濕地自1969年以來,自然濕地(湖泊、沼澤)面積已經從超過30km2減少到目前不足13km2,濕地的地表水蓄積能力減弱,水域面積的季節性變化明顯,枯水季節湖泊水域面積已萎縮到不足4km2;此外,人類活動對濕地水的疏通、灌溉和養殖用水的急劇增加造成了濕地水位的快速下降,致使小池塘、沼澤季節性乾枯,湖濱區域枯季抬升到水面以上,給人為的圍墾、拓荒提供了客觀條件,加快了濕地被蠶食的進程。因此,實際上目前濕地水資源處於一種供需不平衡狀況,即水資源輸入不足以維持濕地現有水域面積和生態系統的需水要求,濕地處於逐年退化的現狀。
在不考慮當前濕地水資源虧損,即假定濕地當前水資源處於供需平衡狀態的前提下,按照濕地修復的總體目標,使濕地水域面積擴大到15km2,濕地地表水位平均提高按最低0.5m計算,所需要增加的水資源總量為:
會仙岩溶濕地生態系統研究
式中:Q表 為地表水資源需求總量;S為目標蓄水區的面積,即初定為15km2;Hi為新增蓄水深度。蓄水湖泊按平均提高蓄水深度0.5m計算,計算的濕地地表水資源需求為750×104m3(不含濕地內生物生態需水、土壤持水、灌溉用水和人畜飲水等);如果同時考慮將濕地水域周邊枯水季節地下水位提高到平水季節水位,即將當前枯季岩溶地下水位從目前的最低大約146.5m高程抬升到148m左右,即平均提高1.5m,達到在枯水季節能維持濕地生態系統正常的需水要求,則僅按照對會仙岩溶封閉儲水構造體中與地下蓄水密切相關的背斜岩溶封閉儲水構造體的蓄水范圍(圖2-9中的第Ⅳ類儲水構造體分布范圍,計221.32km2)計算,所需要的水資源量為:
會仙岩溶濕地生態系統研究
式中:Q地為地下蓄水工程水資源需求總量;K為地下儲水體孔隙率,根據對地表岩溶孔隙度的統計,按最低10%計算;S為地下目標蓄水區面積(大約為22132×104m2);Hi為新增蓄水深度,按1.5m計算。計算的地下蓄水水資源需求總量為3319·8×104m3。
上述兩項水資源需求總量為4069·8×104m3。
三、濕地水系統修復工程方案
根據對上述水資源需求的分析,對會仙岩溶濕地水系統進行有效的修復是十分必要的。濕地水系統修復包括生態措施和工程措施。
水系統修復的工程措施包括建設地表、地下蓄水工程,增加濕地持水與水資源調蓄能力,或實施必要的補水工程。
會仙岩溶濕地多年平均降雨量(1951~2008年)為1890.4mm,降水量豐富。但由於降水在時空上分布的不均勻,致使濕地每年洪水泛濫,成為廣西著名的內澇區。根據良豐水文站實測的20年洪水水位資料,有10年洪水淹沒至會仙岩溶濕地核心地帶的分水塘;而相思江洪水幾乎每年都會淹沒到睦洞湖乃至整個濕地。因此,每年5~6月暴雨期間會仙岩溶濕地均會發生全境內的洪澇災害,每次洪水一般持續3~5d,嚴重時延續到 7~10d。此時的地表、地下水位一致,達到150m左右。因此,在泄洪過程中,通過控制性水利樞紐工程,保持地下水位148.0m是完全可行的。對於地表水蓄水需求,以鳳凰水文站、良豐水文站在典型年份(1956年、1961年)洪水過程分析,用水文比擬法按集水面積模擬相思江睦洞河河口兩年一遇(P=50%)洪水僅3d的泄洪量即達到2728×104m3[1],大大超過濕地地表蓄水工程的水資源需求750×104m3,因此,通過修壩圍堤蓄洪基本可以滿足濕地水系統修復的需水要求。但是,如果考慮濕地水質改善、枯水季節濕地內生態需水與工農業用水需求、保持濕地水系統的良性循環,適當引水補充枯水季節濕地水資源是十分必要的。
1.蓄水保水工程
由於會仙濕地屬於岩溶地區,區域內岩溶作用強烈,尤其是地下岩溶管道密布,依據濕地優越的水文地質條件進行科學規劃,即水壩的選址應充分利用岩溶封閉儲水構造體穩定、有利的封閉界面條件,配合必要的水文地質勘察,科學選址,以保證蓄水後不滲漏、能有效儲水保水為目標。
根據濕地內岩溶封閉儲水構造體的類型、規模(級別)、分布、性質和封閉界面穩定條件,蓄水保水工程分梯級規劃和設計,各級攔河蓄水工程的范圍、建壩位置和性質等各有不同(圖6-2)。
(1)水資源綜合調蓄控制樞紐工程——地下岩溶水庫
1)目標:建成集防洪排澇(50年一遇)與調蓄水資源(主體為建設岩溶地下水庫,儲蓄洪水,提高濕地地下水位)於一體、可人為調控的綜合控制型水利樞紐(雨季開閘泄洪和旱季關閘蓄水),既能有效地泄洪和調蓄濕地水資源,科學調度灕江、洛清江洪水,又能有效儲蓄洪水,提高濕地地表、地下水位,滿足濕地修復後的生態需水要求,恢復濕地環境。
2)建設地點:會仙岩溶地下蓄水工程建設應按照岩溶地下儲水構造體的結構,參照前人研究與實踐經驗[2-6],在詳細調查、勘察的基礎下科學選址。依據會仙岩溶封閉儲水構造體結構的封閉界面條件、地形與水系統分布,將建壩地點初步選擇在濕地兩條主要地表與地下水排泄通道———良豐江與相思江穿越會仙褶皺-斷陷復合岩溶封閉儲水構造體的封閉邊圍段,即東部的良豐江穿越信都組碎屑岩(XD2)河床段(大致位於桂林—陽朔二級公路附近)和西部的上泥盆統溶江組灰岩與石炭系碎屑岩接觸界面以下的相思江河床段(大致位於大灣—鳳凰嶺之間)(圖6-3)。
圖6-2 會仙岩溶濕地水系統修復初步規劃圖
3)建設規模與主要措施:蓄水范圍即岩溶地下水庫為整個會仙褶皺-斷陷復合岩溶封閉儲水構造體,儲水體主要為中、上泥盆統灰岩。枯水季節地下蓄水水位保持在148.0m。建設措施包括以下方面:
● 建設東、西兩個泄洪和蓄水可調控型水壩。水壩的設計應充分考慮泄洪及蓄水兩方面的需求,既能在洪水高峰時快速、有效地泄洪,又能確保洪水後期能有效蓄洪,提高地下水水位和滿足濕地生態需水要求。水壩的設計應滿足水位的可控性或可調節性,即建成的節制閘保證在雨季能開閘泄洪,當洪水降低到蓄洪設計水位(海拔148.0 m)時,能關閘蓄水,使地下水庫水位控制在148.0 m。
● 拓寬和清理下遊河床,保證洪水排泄渠道暢通。在進行科學評估、論證的基礎上,對西部鳳凰峽峽谷進行拓寬或開挖排洪隧道,提高峽谷的瞬時泄洪能力。
圖6-3 會仙岩溶濕地水利工程平面剖面示意圖
但河道拓寬或開挖排洪隧道是一把雙刃劍,如果沒有強有力的管理或控制措施,就像潘多拉匣子,會使濕地快速疏干,加快濕地的退化進程,使濕地生態環境進一步惡化。因此,決策必須慎重。
(2)區域性蓄水工程——地表地下綜合蓄水
1)目標:為減少東、西水利總控制樞紐控制水位過高造成蓄水庫區被淹沒土地過多的現象,設計以會仙褶皺-斷陷復合岩溶封閉儲水構造體中次一級岩溶封閉儲水構造體為單位,通過完善其封閉邊圍條件,即依託其封閉界面(邊圍),通過人為措施,在濕地建立多個次一級區域性獨立地表、地下蓄水體系,以儲蓄洪水,擴大湖泊水域面積,提高湖泊、沼澤的地表水位(地下水位同高),形成連片的水域與規模化沼澤地,保證系統水文系統和生物生態系統的多樣性為目標。
2)建設地點:應建立在不同類型的二級岩溶封閉儲水構造體之間的分界線附近,即該儲水系統水資源輸出口附近。由於不同岩溶水文地質條件(結構)的差異,不同岩溶封閉儲水構造體之間的分界線兩側的岩溶發育、水文、水化學和土壤等均有較大的差異,通常在不同次一級水文地質單元之間存在地形梯度和較大的水力坡度,個別河段,如睦洞湖的主要出口神龍橋、古桂柳運河東段社門嶺附近等,甚至出現明顯的跌水現象。依據濕地內各二級岩溶封閉儲水構造體水文系統的獨立性和封閉界面條件、地形與水系統分布,具體建壩地點(見圖6-2)選擇在以下位置:
● 睦洞湖構造盆地儲水型岩溶封閉儲水構造體:選擇睦洞河與會仙河穿越(流出)該岩溶封閉儲水構造體的邊圍處建壩,包括神龍橋和高橋儲水壩。前者位於神龍橋上游約300 m的睦洞河(湖)出口(現建有五孔公路橋),有地表跌水;後者位於高橋村會仙河床的岩關組白雲岩段,有堤壩,地表跌水明顯。
· 東、西向斜儲水型岩溶封閉儲水構造體:包括西部臨桂二塘-羅錦向斜和東部良豐-六塘向斜岩溶封閉儲水構造體。對前者,主要為地表蓄水,建壩地點以地形條件為主。西部泄洪和蓄水可調控型水利總樞紐工程也是本二級蓄水工程的一部分,另外,選擇在四塘河與太平河匯合口以下的丘陵區,河谷狹窄處建設低壩(控制地下水位148.0m),同時在金雞村南建地表可控攔河滾水壩,將地表、地下水向北導向,將地下水位提高到170m以上(現水位約165m),控制金雞河襲奪會仙復合儲水構造體的地表、地下水資源;對於後者,東部泄洪和蓄水可調控型總水壩也是本區域蓄水工程的組成部分,另外,在三塘、社門嶺建區域性攔河滾水壩(蓄水壩),同時,在南部西嶺(溝河橋,現河床高165m)峽谷建蓄洪壩,使海拔170m以下岩溶地下水向北流入六塘向斜岩溶封閉儲水構造體。
3)建設規模與措施:蓄水工程採用以多級攔河低壩(壩高2m以下)為主,地表與地下蓄水工程相結合的思路(圖6-4)。所建壩能在洪水季節開閘泄洪,洪水過後即可關閘蓄水(設泄洪與蓄水水位可控制性水文節制閘)。
圖6-4 會仙岩溶濕地水庫建壩選址類型
為配合睦洞湖泊濕地生態景觀修復,在龍山北部(龍山與督龍村之間)開挖(拓寬)一條長約500m,寬約5~10m的渠道,促進濕地水循環,改善龍山以北的沼澤化湖泊的水質,恢復濕地生態,同時形成繞龍山的水上旅遊環線。
(3)局部地表蓄水工程
1)目標:主要指在封閉界面結構不穩定的岩溶邊緣低地儲水構造體內圍堤築堰,回填疏乾渠道,恢復原有的地形格局,形成局部地表蓄水體,蓄積地表水或保持土壤水過濕狀態,恢復退化濕地(湖泊、沼澤)生態環境。
2)建設地點:岩溶邊緣低地儲水構造體內的低窪儲水塘排水口、溝渠;集中排泄的人工水道(如清水江、古桂柳運河)。
3)建設措施:回填疏干溝渠,退耕(魚塘)還濕、保水。對集中排泄的人工水道(如清水江、古桂柳運河),主要修築壅水性土堤(地表堵水堤)。
回填濕地內開挖的所有疏干溝渠保水,廢棄取直的河道,回歸河流自然特性和濕地自然屬性,恢復濕地自然蓄水性能,結合退耕(魚塘)還濕,再建低窪沼澤地和小水塘水生環境和小生態。
疏乾渠道的形成有較長的歷史過程,需要認真評估和循環漸進,先易後難,尤其是要與退耕還濕、退塘還濕有機地結合,既要保證群眾的生活不受根本影響,也要讓生態環境得到有序恢復。因此,濕地環境知識的普及與教育意義重大。政府部門在濕地環境恢復中應著重發揮引導、綜合規劃和管理的作用,在實施過程中給予必要的補償和實施產業調整,是濕地修復的必經之路。
對於一些較大的疏干溝渠,如清水河谷、睦洞河出口,有必要建成具備節制閘的攔河蓄水壩(其作用是在洪水來臨前開閘排空蓄洪區的蓄水,洪水期接納相思江倒灌的洪水,發揮濕地作為泄洪區的作用;當洪水降低到蓄洪設計水位時,即關閘蓄水),同時,改造、加固原有的圍堤2570m,新修圍堤232m。濕地的形成經過了自然界長期的檢驗,恢復到濕地的原始狀態沒有技術風險,但如果蓄水深度加大,鑒於本岩溶邊緣低地儲水構造體存在不穩定的封閉界面(第四紀湖泊沉積、粘土等)條件,在加大的水壓下可能會造成地表蓄水體與地下水庫連通,而影響蓄水保水功能。因此,應嚴格控制,使設計蓄水位不超過原有(濕地退化前)水位。
對局部有地下水滲漏歷史(如長期不能蓄水的九頭山水庫、鳳凰山睦洞河-福山清水江堵水堤)、地質情況復雜但蓄水重要的地段,必須開展詳細的岩溶水文地質調查與勘探,科學選址,並查出水庫、堤壩滲漏的地下管道,通過人工灌漿,構築防水帷幕,確保濕地有效蓄水。
2.補水與調水工程
雖然濕地採用以堵蓄(攔截洪水)為主的蓄水工程修復方案能夠有效地攔蓄洪水,但鑒於濕地平、枯水季節補給水資源量有限,無法滿足保證濕地良好水質和水循環的要求(尤其在枯水季節),因此,實施濕地補水與調水工程是十分必要的。
補水工程的主要目的是滿足平、枯水季節濕地生態需水與工農業用水、改善枯水季節濕地水質,促進濕地水循環。濕地補水與調水工程包括流域外補水與流域內水資源調配兩大部分。
(1)青獅潭西乾渠補水工程
為流域外補水,即通過青獅潭西乾渠馬面支渠引青獅潭水庫水補給濕地,維持枯水季節濕地的生態用水和改善濕地的水循環,保持濕地水質優良。
馬面支渠現有大部分渠道年久失修或人為破壞導致沿線滲漏嚴重,已經不能有效地發揮其輸水作用,加上青獅潭水庫有效庫容有限,並同時承擔為灕江補水、為桂林市提供生活用水和灌溉的多重任務,能夠輸送到濕地的水量有限,並且馬面支渠當年設計建設時主要供附近的農田灌溉,並沒有考慮、也沒有能力為濕地補水。根據2006~2008年調查結果,目前青獅潭水庫通過馬面支渠補給濕地范圍的水大部分時間(用水高峰期)只能限量、限時補給到四塘鄉面村、峨底村一帶,即濕地的北部邊緣,用水低峰時可達會仙鎮督龍、文全一帶,但補水量十分有限,而且在農田灌溉季節還要按計劃調配供水,即隔日補水到濕地,實際年供水量不足2000×104m3,尚不能滿足周邊農田灌溉的需求,更不用說為濕地補水。因此,必須從桂林市水資源整體調控的層面,按照「六江四庫四湖一濕地」總體布局,協調、分配水資源。可通過灕江上游正在修建的小溶江水庫枯季為青獅潭補水、與斧子口水庫和川江水庫協調灕江補水,減少青獅潭為灕江的補水量,新增青獅潭西乾渠為會仙岩溶濕地的生態補水額度。此外,加強西乾渠用水管理,做好西乾渠沿線不同地段的用水計劃,利用每年11月至次年2月農閑季節渠道沿線灌溉需水量少卻正是濕地缺水季節的大好時機,科學調配、合理利用水資源。同時,對青獅潭西乾渠進行修繕、防漏,減少沿線的渠道滲漏。按照主要補水區(包括睦洞湖、分水塘和清水江流域等)最低生態需水量估算,設計增加補水流量為0.3~0.5m3/s。
(2)太平河引水工程
屬於相思江流域內調水。主要措施是,依據清水江—太平河河間地塊地勢低窪的有利地形條件,設計引太平河水為清水江濕地枯季補水,解決清水江濕地枯水季節水資源短缺和濕地逐步退化的問題。
太平河發源於臨桂縣二塘鄉境內,全長12km,是相思江主幹支流,其上游地勢低平,河流兩岸有眾多的湖泊(如大馬塘等)、沼澤和岩溶地下水補給,河流水資源量較豐富,年平均流量4.3m3/s,太平圩—龍山以南地段河床深切,河水直接匯入相思江,水資源未被充分利用;而太平河與清水江之間地勢低平,沒有明顯的地表分水嶺,雨季時太平河洪水泛濫並通過清水江與太平河中段的河間地塊中的低窪地——寺湖湧入清水江濕地,並在西官莊附近的清水江出口再次匯入相思江。但由於清水江出口處狹窄,並受相思江洪水頂托,致使桂梧高速公路以下至河口的清水江河段壅水形成面積達十餘平方千米的滯洪區。
工程設計在四塘鄉太平圩村西、大馬塘以東的太平河橋下游100m處建攔河低壩和擴充原有(經太平圩、神山東村西入寺湖)的引水渠道,在平、枯水季節引太平河水補給清水江濕地,雨季溝通泄洪通道,為太平河泄洪削峰。
太平河在設計的攔水壩處高程為150m,寺湖北部分叉入水口高程也大約為149.5m,引水渠道長1.8km,因此,設計攔水壩抬高水位2m左右,渠道坡度1.1‰,工程量小,措施是可行的。設計引水流量為0.5~1m3/s。由於設計的攔河壩下游主要為波狀壟崗地貌,耕地以旱地為主,加上引水流量小,有大馬塘濕地調節,不會對下游農業灌溉和生態環境造成不良影響。
(3)會仙河引水工程
會仙河位於濕地西部邊緣,雨季洪水暴漲,加上河道狹窄、攔河壩眾多而洪水排泄不暢,部分洪水通過地形低窪溝谷或人工修建的引水渠道匯入濕地中心(主要是睦洞湖、分水塘和蓮塘),使濕地成為會仙河的重要泄洪區。但是,在枯水季節,會仙河流量較小,並且沿河修建的眾多攔河壩攔截或抽水提灌主要用於灌溉周邊農田,為濕地補水流量有限。本工程計劃在會仙河睦洞—莫家河段原有的攔河壩、提灌站和引水渠道系統的基礎上,通過加高、加固攔河壩、維修或拓寬引水渠道,進一步加大引水量和提高引水入濕地的效率,重點是在農閑時節引水補給濕地。而在農業灌溉季節,即便因河水流量小不能有效增加對濕地水量的補給,也能提高濕地周邊農田的灌溉用水量,減少濕地周邊農業對濕地灌溉用水的需求。
由於會仙河枯水季節流量有限,本工程僅作為濕地補水的輔助工程措施。但如果能在會仙河上游(非碳酸鹽岩分布區)修建或擴建蓄水工程,提高會仙河枯水季節流量,則本工程可以發揮更大作用。
D. 濕地修復的總體布局
會仙岩溶濕地的保護與修復、開發是一個大型、綜合的生態工程。根據以上確定的濕地保護與修復的目標、原則,會仙岩溶濕地的修復應優先考慮濕地的生態價值,以保護桂林城市之「腎」為前提,在保證會仙岩溶濕地生態系統功能得到良好修復的前提下,綜合考慮歷史文化和景觀保護與修復、旅遊經濟開發、綠色產業開發等各個方面,按照實現多目標「共贏」的思路,形成「一個中心,五大工程,八個園區」的整體規劃布局(圖 6-1),即規劃建設會仙岩溶濕地管理與服務中心,實施濕地保護、水系統修復、生態修復與生態景觀美化、科學文化工程和生態旅遊開發工程,8個園區包括濕地主題園區(含睦洞湖、督龍塘沼澤、八仙湖和分水塘、馮家沼澤)、九頭山岩溶水調蓄區、清水江河流沼澤景觀區、獅子岩科學研究示範區、分水塘湖泊沼澤與古文化保護區、大馬塘水質生態凈化試驗區、督龍水產養殖試驗區、濕地周邊(渣塘底—蓮塘,秦塘—芬塘)生態經濟綜合開發區。其中,濕地保護工程和水系統修復工程是關鍵。
一、會仙岩溶濕地管理與服務中心
此中心集濕地管理與旅遊開發服務於一體。為了減少對濕地原始生態的破壞與環境污染,建設地點選擇在臨桂縣會仙鎮,建設集住宿、餐飲、娛樂、購物為一體的旅遊休閑服務體系。建立由廣西及桂林市林業、水利和農業、旅遊部門聯合組建的管理機構,按照對濕地生態環境容量的評價,實施對濕地的保護與建設、水資源管理和調度、濕地生物資源保護與開發、旅遊開發與服務及科學文化研究等職能。
二、五大建設工程
1.濕地保護工程
指對岩溶濕地進行有效的保護和管理,使現存濕地避免遭受人類活動的進一步破壞。目前,會仙岩溶濕地現存面積進一步縮小,現存水域面積不足5km2,現存面積較大的連片濕地(湖泊、沼澤)有睦洞湖、八仙湖、神龍沼、馮家沼、分水塘、寺湖、蓮塘、渣塘底、九頭山水草地和清水河沿岸沼澤等。這些濕地也在不斷遭受蠶食,面積逐步變小,趨於消失,對其進行有效的保護意義重大。濕地保護的具體措施包括:
· 制定合理的濕地保護法規或條例、辦法,嚴禁毀濕開荒墾殖或開挖(圍)魚塘、放牧或亂砍濫伐、破壞濕地植被、污染濕地的行為;加強濕地保護的宣傳、普及教育,提高國民素質和對濕地保護的意識,增強對濕地保護的自覺性和責任心。
● 建立會仙岩溶濕地自然保護區。根據會仙岩溶濕地現狀,分別劃分出近期和中長期的保護區范圍,圈定保護區邊界。近期的保護區范圍應包括睦洞湖、分水塘、八仙湖、寺湖、九頭山水草地和清水河沿岸沼澤和馮家沼等;中長期保護區范圍應結合退耕(塘)還濕,逐步擴大到蓮塘、渣塘底、督龍塘、神龍沼、秦塘-芬塘河湖沼澤等。
圖6-1 會仙岩溶濕地核心區生態修復與開發規劃圖
● 逐步實施退耕(包括耕地、魚塘和養殖場)還濕。首先完成睦洞湖、分水塘、督龍塘和九頭山、清水河沿岸的退耕(魚塘和養殖場)還濕工作,恢復濕地自然水域,並落實相應的補償措施或建立相關的保障機制,在擴大保護區范圍的同時,確保保護區群眾利益。
● 對濕地核心區或關鍵地段,逐步實施異地安置,或通過技術培訓引導當地群眾進入技術、勞動密集型產業、服務行業或提供濕地開發中的相關服務崗位等措施,進行分流,減少工業、農業生產對濕地的破壞,為濕地生態修復提供良好的環境。
2.濕地水系統修復工程
濕地水系統修復工程是濕地生態系統修復的前提和重要保障。針對會仙岩溶濕地水資源短缺,尤其是每年9月到次年2月的嚴重季節性缺水導致湖泊水面萎縮、沼澤枯竭、河水斷流並造成生物多樣性受到嚴重威脅的現實,將會仙岩溶濕地水系統修復工程規劃為保水蓄水和補水兩大部分。前者擬通過在濕地內分地段建設梯級攔洪壩(包括建立中—大型調蓄型水利工程)或回填開挖溝渠,恢復原有地形地貌,配合退耕(魚塘)還濕,攔洪蓄水,增加濕地枯水季節的水資源保有量,提高地表與地下水位;後者設計修復已有的西乾渠馬面支渠引清獅潭水補給濕地和新建(改建)渠道引太平河水給濕地補水以提高濕地水位,擴大濕地水域面積,改善濕地地表水循環。
3.濕地生態修復與生態景觀美化工程
濕地生態修復擬通過改善濕地植物生存環境,恢復現有濕地植被的群落結構,擴大主要植物分布面積,並按照稀缺性、優先性原則,建立植物修復試驗區,通過保護—種植試驗—推廣的方式,優先保護和恢復對濕地具有重要價值的典型瀕危、稀有植物,如野生稻、中華水韭等國家一、二級保護植物;設置濕地植物的功能分區(如濕地植物保護區、濕地經濟植物開發區、濕地植被景觀區、特色生態功能試驗與示範區等);合理規劃濕地植物布局,實現濕地生物群落的優生、共生和三維景觀的美化,促進生態功能與生態景觀美化的結合及生態景觀建設與歷史文化景觀的融合、協調。
4.科學文化工程
在會仙岩溶濕地核心區馮家村附近建立濕地生態保護與修復科學研究與試驗示範基地,開展濕地的長期科學觀測、濕地生態環境及瀕危動植物資源的保護和濕地生態修復關鍵技術與模式研究,為會仙岩溶濕地修復提供技術支撐。同時,建立濕地科學研究實驗與培訓大樓,普及濕地知識、生態保護與文化知識,傳授農業種植知識等,將基地建設成為聯合國教科文組織國際岩溶研究中心及國內外大專院校的國際學術交流、國際岩溶技術培訓、研究生培養和科學普及的基地,推動會仙岩溶濕地盡快納入國家、世界重要濕地名錄。
基地建設完成後,形成的瀕危植物保護園、岩溶地區特色植物園、果園和岩溶洞穴還可作為旅遊觀光、休閑度假的景點。
5.生態旅遊開發工程
包括旅遊基礎設施的建設、文化古跡的修復與旅遊景點開發等。
(1)旅遊基礎設施的建設
旅遊基礎設施與園林的建設應按照濕地總體規劃框架實施,以不破壞自然生態為原則。為使濕地免受人為破壞和污染水質,濕地旅遊綜合服務設施(包括賓館、飯店和娛樂場所)應規劃建設在濕地邊緣的會仙鎮政府所在地,集中建設集住宿、餐飲、娛樂、購物為一體的旅遊休閑服務體系,以便同時帶動周邊經濟發展和調整農村產業結構。此外,重點建設連通規劃中各旅遊景點的環睦洞湖旅遊公路,新建分水塘、毛家、西官莊和龍山旅遊碼頭,在龍王廟舊址建設龍山山頂觀光亭等。
(2)文化古跡保護、修復與旅遊開發
濕地歷史文化古跡修復是在對濕地內文化古跡的全面、詳細調查,制訂統一規劃和開展詳細設計的基礎上,實施全方位的保護,並有選擇性地在重點地段對被損毀的重點文化古跡進行修復和開發。文化古跡的旅遊開發要重點挖掘其豐富的民俗風情和歷史內涵、深厚的文化底蘊,提升景點的科學文化價值。重點修復以下具有重要歷史、文化和旅遊開發價值的歷史文化古跡:
古桂柳運河(相思埭):重點修復分水塘—睦洞湖古運河段(包括清淤、維修破損渠道,恢復該古運河段的橋梁、陡門),恢復分水塘蓄洪保水與調蓄能力,修復或再建作為古桂柳運河(相思埭)指揮調度中心的龍王廟和總陡、東陡、西陡,恢復其作為古運河的水資源調度功能,使分水塘、睦洞湖、督龍塘和八仙湖成為連接一體的濕地主題公園。通過恢復古運河局部航道、再現古運河文化,建成連接四大湖、塘和獅子嶺地下河、濕地科研基地,集濕地生態、古文化旅遊觀光於一體的濕地主題公園水上旅遊環線。
龍頭山古廟:重建位於睦洞湖湖區中心的龍頭山山頂的古廟宇和觀景台、登山台階、道路、泊位等,為遊客登山瞭望濕地全景提供良好的環境;恢復龍頭山植被(包括種植景觀林),並通過詳細的地質歷史研究與考察,增加濕地形成環境的地質旅遊景點。
名人故居:對位於臨桂四塘鄉的陳家大院(陳宏謀、陳繼昌故居)、陳家祠堂以及白崇禧故居實施保護性修復,恢復這些文化遺跡的原貌,挖掘其深厚的傳統文化內涵、民族文化遺產,爭取將其盡快列入廣西壯族自治區和國家文物保護名單,同時,美化周邊環境,為生態文化旅遊創造良好的文化氛圍。
總之,會仙岩溶濕地的保護、開發要在對濕地旅遊資源綜合評價和規劃的基礎上,以水系統修復為主線,以濕地生態功能的恢復和改善為主要目標,實現生態、經濟、社會的協調和可持續開發。濕地的開發以生態產業為主導,以濕地的自然風光和以古桂柳運河文化古跡的開發為主線,充分挖掘後者的歷史文化蘊涵和注重濕地湖色山光、田園風光與岩溶景觀(地表、地下)的有機結合,使濕地成為山青、水秀、空氣清新的岩溶濕地生態園區,以此帶動濕地及周邊的生態旅遊觀光和休閑、度假、科學普及與科學研究工作。
以下重點對濕地水系統修復工程、濕地生態修復與生態景觀美化工程和科學文化工程進行討論。
E. 地表生態系統生態環境效益評估方法
6.2.1 地表生態系統總效益評估方法
6.2.1.1 地表生態系統總生態環境效益評估程序
根據前面的研究,地表生態系統總生態環境效益評估程序可用圖6.1表示:
圖6.1 生態系統服務價值評估程序
Fig.6.1 Ecosystem service value evaluation proceres
6.2.1.2 地表生態系統總效益分類與分析
本研究主要針對河南受水區的水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統進行生態環境影響效益評估。其中,水土保持林生態系統的生態環境效益主要包括土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境等;城市綠地生態系統的生態環境效益主要包括土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境、水源涵養、調節小氣候和殺菌等方面;濕地生態系統的生態環境效益主要包括水資源調節、水質凈化、大氣調節等方面。
6.2.1.3 地表生態系統生態環境總效益評估方法
根據已有研究,提出南水北調中線一期工程對受水區帶來的生態環境效益及其價值計算公式。本研究區生態環境影響效益總價值可用式(6.1)表示:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B為區域生態環境影響效益總價值;Bij代表第i類典型生態系統第j項生態環境效益價值;Dij代表第i類典型生態系統第j項生態環境效益的單位價值;Ai代表第i類典型生態系統的面積;Cij為單位面積第i類典型生態系統每年產生的第j種生態環境效益的能力;Sij為在利用市場價值法或非市場價值法等計算第i類典型生態系統產生的第j種生態環境效益時,採用的替代價格或成本。式(6.1)是總體思路,具體到每種生態系統服務價值的計算時,因生態系統服務本身的特點,本書選取了多種具體計算方法。
地表生態系統主要針對受水區的水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統進行生態環境影響效益評估。將水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統生態環境效益分別表示為B1、B2、B3,則有如下公式:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
總的來說,生態環境效益物質量的評估方法比較一致,物質量評價方法在後面具體介紹;生態環境效益價值量的評估方法比較靈活,且結果具有可加、可比性。受水區生態環境效益的貨幣價值一律通過物價指數換算摺合為按 2005年價格標准價計算的價值。「5.1.6」中,對生態系統服務價值評估的方法作了介紹,本書根據這些方法的適用性結合研究區內生態系統特點,提出了對應的價值量評價方法。價值量評價方法主要運用了影子價格法、影子工程法、機會成本法和費用分析法,具體的價值量評價方法如下:
(1)影子價格法
如「5.1.6」所述,經濟學家利用替代市場技術,先尋找「環境商品」的替代市場,再以市場上與其相同的產品價格來估算該「環境商品」的價值,這種相同產品的價格被稱為「環境商品」的「影子價格」。影子價格法的數學表達式為:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:V為生態系統某項服務的價值;Q為該項服務的量;SP為該項服務的影子價格。
例如,評價水土保持林提供氧氣的經濟價值時,先計算出水土保持林每年提供氧氣的總量並假設這些氧氣可用於市場交換,再以氧氣的市場價格作為「影子價格」,計算出水土保持林提供氧氣的經濟價值。碳稅法是將生態系統每年固定CO2的量乘以碳稅的影子價格,從而得出生態系統固定CO2價值的一種方法,也屬於影子價格法。另外,本研究在計算凈化空氣效益時也採用本方法進行評估。
(2)機會成本法
機會成本指的是在其他條件相同時,把一定的資源用於生產某種產品時所放棄生產另一種產品的價值,或利用一定的資源獲得某種收入時所放棄的另一種收入。本研究在林地或綠地固持土壤效益中採用了機會成本法。
(3)費用分析法
用恢復或防護一種資源不受污染所需的費用來作為環境資源破壞帶來的最低經濟損失,即恢復費用法和防護費用法。
本書運用了費用分析法中的恢復費用法來評估林地或綠地保持土壤肥力的能力。林地破壞的直接後果之一就是隨著水土流失,損失了土壤中的養分。為了恢復流失掉的土壤養分,可以通過施用化肥的辦法進行補償,則所施用的化肥的數量乘以化肥的市場價格之積,就可以作為林地或綠地保持土壤肥力的價值。
(4)影子工程法
又稱替代工程法,是恢復費用法的一種特殊形式。影子工程法是在生態系統遭受破壞後人工建造一個工程來代替原來的生態系統服務功能,用建造新工程的費用來估計環境污染或生態破壞所造成的經濟損失的一種方法。其數學表達式為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:V為生態系統某項服務的價值;G為替代工程的造價;Xi為替代工程中i項目的建設費用。
當生態系統生態效益的價值難以直接估算時,可藉助於能夠提供類似功能的替代工程或影子工程的費用,來替代該環境的生態價值。如綠地具有涵養水源的功能,這種生態系統服務功能很難直接進行價值量化。於是,可以尋找一個影子工程,如修建一座能儲存與綠地涵養水源量同樣水量的水庫,則修建此水庫的費用就是該綠地涵養水源的生態服務價值。另外,在綠地防止泥沙滯留和淤積的效益時也運用了此方法。
地表生態系統生態環境效益具體評估方法如下:
6.2.2 水土保持林生態環境效益評估方法
根據國家林業局頒布的《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T 1721—2008),森林生態系統服務功能主要包括森林在涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養物質、凈化大氣環境、森林防護、生物多樣性保護和森林遊憩等方面提供的生態服務功能;森林生態系統服務功能評估即對森林服務功能開展的實物量與價值量的評估。
本研究中的水土保持林是指南水北調中線一期工程實施過程中,為保護環境在乾渠沿線實施的水土保持措施中增加的水土保持林。由於南水北調中線一期工程的水土保持林是線性分布在供水線路兩側,沿線長度較長,但並未形成大片林地,涵養水源作用對於線形的防護林來說並不突出,故不考慮其涵養水源的效益。另外,根據研究目的,本研究探討的僅是南水北調中線一期工程實施後,對河南受水區帶來的生態環境方面的效益,故不考慮其積累營養物質、森林防護、生物多樣性保護和森林遊憩等方面的功能。經分析,本研究僅探討水土保持林的土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境三方面的生態環境效益,其評估指標如圖6.2所示。評估即對水土保持林生態系統的實物量與價值量進行評估,評估方法和單位價值量參考《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T 1721—2008),不足部分結合國內相關區域研究成果進行補充。
圖6.2 水土保持林生態環境效益評估指標體系
Fig.6.2 Index system of ecological environment benefit evaluation of soil and water conservation forest
水土保持林生態環境效益(B1)主要包括土壤保持(B11)、固碳釋氧(B12)、凈化大氣環境(B13),用公式可表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
具體評估方法如下:
6.2.2.1 土壤保持效益
水土保持林土壤保持效益(B11)主要包括固持土壤效益、保肥效益及防止泥沙滯留和淤積效益,評估方法如下:
(1)固持土壤效益
A.固持土壤實物量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B11實為林分年固土量,t/a;A1為水土保持林面積,hm2;C11為單位面積林地每年防止土壤侵蝕的能力,取值為11.11t/hm2。
B.固持土壤價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B11價為固持土壤效益值,萬元/a;ρ為土壤容重,取1.39t/m3;B11實為林分年固土量,t/a;根據土壤侵蝕量和土壤耕作層的平均厚度來推算土地面積減少面積。以我國耕作土壤的平均厚度h=0.5m作為林地的土層厚度,則可計算出每年可能保持的土壤面積S,hm2。根據調查,我國林業生產的平均收益取S11=263.58元 /hm2/a,對林地採用其生產的機會成本,即可估算林地固持土壤的經濟價值。
(2)保肥效益
A.減少養分流失量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
B.保肥效益價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
(3)防止泥沙滯留和淤積的效益
A.防止滯留和淤積的泥沙量
據統計,全國土壤侵蝕流失的泥沙有24%淤積於水庫、河湖,則水土保持林防止滯留和淤積的泥沙量可用式(6.10)表示:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
B.防止泥沙滯留和淤積的價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
6.2.2.2 固碳釋氧效益
固碳釋氧效益(B12)指水土保持林固定CO2和供給O2的經濟價值。
(1)固碳釋氧實物量
根據植物光合作用方程式,植物形成1t干物質需要1.63t CO2,放出1.2t O2。據測定,中國北方森林的CO2吸收率為l12=13.6t/hm2。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B12實為固碳釋氧實物量,t/a;A1為增加的水土保持林面積,hm2。
(2)固碳釋氧價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B12價為固碳釋氧效益值,萬元/a;S12為固碳價格,採用瑞典碳稅率,即S12=1200元/t;
6.2.2.3 凈化大氣環境效益
(1)吸收污染物和滯塵效益(
吸收污染物和滯塵效益主要包括吸收有害氣體SO2的效益(B131)、吸收氟化物的效益(B132)、吸收氮氧化物的效益(B133)和吸收粉塵的效益(B134)。
A.吸收污染物和滯塵的實物量(
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B13實′為吸收污染物和滯塵的實物量,kg/a;A1為增加的水土保持林面積,hm2;C131為單位面積林地吸收SO2 的能力,據《中國生物多樣性經濟價值評估》中的數據,闊葉林吸收SO2平均值為88.65kg/hm2,針葉林吸收SO2 平均值為215.60 kg/hm2,本書取其較小值88.65 kg/hm2;C132為單位面積林地吸收氟化物的能力,據北京市環境保護科學研究所測定,闊葉林和常綠樹吸收氟化物平均值分別為4.65kg/hm2、0.50 kg/hm2,本書取其較小值0.50 kg/hm2;C133為單位面積林地吸收氮氧化物的能力,據測定,當氮氧化物的發生量為1067000t時,森林的吸收量為6.0 kg/hm2;C134 為單位面積林地吸收粉塵的能力,據《中國生物多樣性經濟價值評估》中的數據,針葉林的滯塵能力為33.2t/hm2,闊葉林的滯塵能力為10.11t/hm2,本書取其較小值10.11t/hm2。
B.吸收污染物和滯塵的價值量(
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
(2)降低噪音效益(
目前對森林生態系統降低雜訊價值的估算方法是以造林成本的15%計,本研究也以此作為估算減弱雜訊效益的標准。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
6.2.3 城市綠地生態環境效益評估方法
城市綠地生態系統的生態環境效益(B2)主要包括土壤保持(B21)、固碳釋氧(B22)、凈化大氣環境效益(B23)、水源涵養(B24)、調節小氣候(B25)、殺菌(B26)等方面。前3種生態環境效益評估方法與水土保持林生態系統類似,下面僅介紹後3種生態環境效益評估方法。
(1)水源涵養效益(B24)
A.水源涵養實物量
涵養水源的物質量可以由受水區城市綠地面積和單位林地的水源涵養能力得出:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B24實為受水區城市綠地生態系統水源涵養量,m3/a;Ai為引江水可保育的某一城市的綠地面積,hm2;C24為單位面積城市綠地每年的水源涵養能力,據調查可以取值為1105m3/hm2。
B.水源涵養價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B24價為受水區城市綠地生態系統水源涵養效益值,萬元/a;S24為影子工程成本,採用目前的單位庫容造價,根據 1993~1999年《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價為 2.17 元/t,計算當年價格指數為 2.816,則單位庫容造價為6.11 元/t。
(2)調節小氣候效益(B25)
城市植被改善小氣候效應最明顯表現在降溫和增濕兩方面。綜合國內外研究情況,綠化能使局地氣溫降低3~5℃,最大可降低12℃,增加相對濕度3%~12%,最大可增加33%。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B25為調節小氣候效益值,萬元/a;Ai 為引江水可保育的某一城市的綠地面積,hm2;CS25為城市綠地生態系統每年調節氣溫的影子價格,取78019元/hm2。
(3)殺菌效益(B26)
殺菌效益的評估方法採用《北京市森林資源價值》一書中的估算方法,即北京市森林資源殺菌效益占總環境效益的1%。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
6.2.4 濕地生態環境效益評估方法
濕地生態系統的生態環境效益主要包括水資源調節、水質凈化、大氣調節等功能。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B3為濕地生態系統效益值,萬元/a;A3為北調水可保育的濕地面積,hm2;CS3 為濕地每年能產生的公益價值。根據Costanza的研究並結合國內關於濕地生態服務功能的研究成果,同時考慮到研究區濕地生態系統的具體特徵,CS3 為122715.5元/hm2,這里以此作為研究區濕地生態系統的單位價值。
F. 濕地面積hm2
1.B 2.C
G. (二)河流濕地修復工程生態修復技術
根據濕地的構成和生態系統特徵,濕地的生態修復可概括為:濕地生境修復、濕地生物修復和濕地生態系統結構與功能修復三個部分,相應地,濕地的生態修復技術也可以劃分為三大類:
1.濕地生境修復技術
濕地生境修復的目標是通過採取各類技術措施,提高生境的異質性和穩定性。濕地生境修復包括濕地基底修復、濕地水狀況修復和濕地土壤修復等。濕地的基底修復是通過採取工程措施,維護基底的穩定性,穩定濕地面積,並對濕地的地形、地貌進行改造。基底修復技術包括濕地基底改造技術、濕地及上游水土流失控制技術、清淤技術等。
濕地水狀況修復包括濕地水文條件的修復和濕地水環境質量的改善。夾河濕地水文條件的修復是通過疏通水系等水利工程措施來實現;濕地水環境質量改善技術包括污水處理技術、水體富營養化控制技術等。需要強調的是,由於水文過程的連續性,必須嚴格控制水源河流的水質,加強夾河上游及相關支流的生態建設。土壤修復技術包括土壤污染控制技術、土壤肥力修復技術等。
2.濕地生物修復技術
該技術主要包括物種選育和培植技術、物種引入技術、物種保護技術、種群動態調控技術、種群行為控制技術、群落結構優化配置與組建技術、群落演替控制與修復技術等。
3.生態系統結構與功能修復技術
該技術主要包括生態系統總體設計技術、生態系統構建與集成技術等。濕地生態修復技術的研究既是濕地生態修復研究中的重點,又是難點。
基於工藝經濟、技術穩定、管理簡便的設計原則,綜合考慮生態保護與水質凈化相協調、環境效益和經濟效益並重、濕地建設和農村產業結構調整相統一,根據夾河的地形地貌特徵,來確定濕地生態修復工程方案。在全面查清夾河濕地資源本底和環境狀況的基礎上,重點保護好現有濕地資源和濕地環境,局部疏浚淤積濕地,實施退耕還濕工程,修復濕地植被,加強保護設施建設,為夾河濕地的全面保護和持續發展奠定基礎。
濕地生態修復工程首先是對水域實施疏浚連通工程,增加濕地水域面積,增加濕地蓄水量。其次,對水域土駁岸和混凝土護岸實施生態護坡和濕地植物栽種工程,主要為生態護坡、栽種濕地植物,形成河道滯留塘,在保證河流水質凈化效果的基礎上兼顧景觀開發。
4.濕地建設的主要工藝方案
該方案本著既要保障河水水質安全,又要促進經濟發展和社會穩定原則,在河流綜合整治過程中需採取科學的治污之路,即從流域內每一條匯水河流入手,按照目標、總量、項目、投資四位一體的小流域控制思路,實施「治」、「用」、「保」並舉策略,綜合運用經濟、法律、科技和必要的行政手段,注重發揮市場機制、宏觀管理機制和公眾參與機制的作用,全面推進流域內經濟結構調整、城市環境基礎設施建設、清潔生產、污染治理、污水資源化、生態保護和建設等各項工作,扎實推進流域污染綜合治理。
所謂「治」,即污染治理。是指以循環經濟理念和工業生態學為指導,綜合採用結構調整、清潔生產、末端治理、環境基礎設施建設、面源污染治理、清淤疏浚等全過程污染防治措施,解決流域內環境污染問題。
所謂「用」,即行政轄區內水資源的充分循環。是以節水為基礎,因地制宜,分類指導,充分利用閑置荒地及廢棄河道,建設中水調蓄設施,合理規劃污水回用工程,最大限度地實行水資源的流域內循環,減少污水排放量。
所謂「保」,即流域生態修復與功能強化。是在污染治理和污水資源化的基礎上,採用濕地建設、水土保持、小流域開發治理、自然保護區建設等生態修復、重建技術,對流域的生態恢復過程進行強化,使之向提高自凈能力、改善水質與生態環境、恢復自身應有生態功能的有利方向盡快轉變。
從治理技術的內在屬性和特點上來講,污染河流的凈化技術一般分為物理/化學技術和生物/生態技術。
物理/化學技術是目前在城市河道治理中比較常用的應急技術,主要有河道曝氣、底泥疏浚、引水沖污和投加化學葯劑等。物理/化學技術短期效果好,但是費用高,只能處理小型河流或者景觀價值較高的河流,對環境有一定的副作用,生態效果不理想,難以長期應用。
生物/生態技術目前主要有生物過濾、人工濕地、滯留塘、多自然河道和植物浮床等。
(1)生物過濾技術
生物過濾技術屬於污染河流的強化治理技術,特別適合於嚴重污染河流支流的水質凈化。生物過濾技術結合了生物膜的降解特性和填料的過濾作用,既具有生物膜處理技術的處理效率和抗沖擊負荷較高的特點,又具有過濾技術的穩定性(對不同種類及大小的污染物,在不同環境條件下都具有一定的去除能力),技術的適用性和持續性比較強;生物過濾技術還可以通過對運行條件的調整,實現多種污染物去除功能(如脫氮除磷等)。
(2)強化人工濕地技術
濕地是陸地和水體之間的過渡地帶,具有獨特的生態結構和功能,是自然環境中自凈能力很強的區域之一。人工濕地可以利用天然或人工構築水池或溝槽,在底面鋪設防滲層,並充填一定深度的土壤和填料組成填料床,表面種植一些生長快速的耐水植物(如蘆葦、香蒲等),形成一個含多種基質和生物的獨特生態環境。因而人工濕地是一種良好的污染河水的生態凈化技術。
根據水流方式,人工濕地可以分為潛流(SSF)和表面流(FWS)兩種。其凈化機理主要有:①過濾和沉降;②吸附和離子交換;③污染物的降解;④植物對營養物質的吸收;⑤對病原體的滅活。
表面流濕地類似於天然沼澤濕地,污水在人工濕地床體的表層流動,水位較淺,一般在0.1~0.6m左右。這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點。缺點是佔地面積大,水力負荷低,去污能力有限,受氣候影響較大,夏季會孽生蚊蠅、散發臭味。除了改善水質外,表面流人工濕地還給人們提供美學價值和為水生野生動植物提供棲息地的功能。表面流人工濕地常用於湖泊、河流的水質凈化與生態修復。
在潛流濕地系統中,污水在濕地床體內部流動,可以充分利用基質層表面生長的生物膜、豐富的植物根系及基質截留等作用,有效延長水力停留時間,提高濕地系統的處理效果和處理能力,同時由於水流在土壤層以下流動,故具有保溫性較好,處理效果受氣候影響小、衛生條件較好等優點,是目前研究和應用較多的一種濕地系統。相對於表面流濕地,潛流型人工濕地存在易阻塞、管理復雜,投資較高及環境友好型較差等缺點。
在具體的應用中,可以通過選擇不同的基質(土壤和填料),根據實際情況種植不同的植物,利用系統中不同基質、植物、微生物和動物形成的獨特生態環境,對污染河水進行凈化。
(3)滯留塘技術
滯留塘技術在國外的應用和研究最早出現於20世紀60年代,並逐漸受到重視。在美國、加拿大、日本等國已大規模應用於控制暴雨徑流污染和污染河流的自凈能力強化,並形成了成熟的應用技術,獲得了大量的設計、運行和管理經驗和參數。在國內也有很多類似的河道穩定塘應用,河流滯留塘技術通過直接在河床上建堰攔水,可以延長河水在單位距離上的停留時間,促進顆粒污染物的自然沉降,提高河水的透明度;可以利用河灘、河岸以及塘內的植物吸收和微生物吸附降解作用,降解河水中的有機污染物,削減氮磷等誘發水體富營養化的物質;可以利用攔水堰上的跌水,加強河水自然復氧,最終提高單位距離上的河流自凈能力。河流滯留塘技術相對易於實施,管理簡單,比較適合於河灘寬闊的小型河流的污染治理和修復。
(4)多自然型河道技術
「多自然型生態河道」即指「多種動植物及微生物可以共存、繁殖的河道」。構建多自然型的生態河道主要通過河道環境條件的天然模擬和強化,在再生河道生物群落的同時,創造良好的生態環境與自然景觀。
天然河道是一個復雜的生態系統,由不同的生物群落所組成。河道物理結構廣義上可分為:水體的河床部分(水生生物區)、河灘部分(水交換區,兩棲區)和受水影響的河岸區。構建多自然型的生態河道,即從這三個層次上通過環境條件的天然模擬和強化,營造適於各種生物棲息繁衍的環境條件,再生各種生物群落,恢復和強化河道的自凈能力,重建河道良好的生態系統。
(5)植物浮島技術
生物浮島技術是利用生態工程學原理,在受污染河道,用木頭、泡沫等輕質材料搭建浮島,以浮島作為載體,在水面上種植植物,構成微生物、昆蟲、魚類、鳥類、植物等自然生物棲息地,形成生物鏈來幫助水體恢復,降解水體的COD、氮、磷的含量,主要適用於富營養化及有機污染的河流。除此之外,還具有為生物提供生息空間,改善景觀以及消波護岸的功能。生物浮島依據浮島植物是否和水接觸分為乾式浮島和濕式浮島兩種。
植物浮島技術的核心是將植物種植於水體水面上,利用植物的生長從污染水體中吸收大量污染物質(主要為氮、磷等營養物質),並通過收獲植物體的方法將其搬離水體。還可以在植物根部放置軟性填料,進一步促進植物生長,去除水中污染物質。
生態浮島可就地處理河流,工程量小,投資省;處理效果好,自然景觀和諧;實現資源持續利用;使用壽命長,維護簡單;避免重復污染,重復治理,實現一次投資長期受益。2002年6~11月和2003年5~10月在北京永引渠羅道庄橋上游設置了5000m2的生物浮島,所植物種為美人蕉、旱傘草,取得了較好的水質修復效果,同時營造出美好的景觀效果。但是植物浮島技術費用較高,且適用性有所限制。
(6)生態護坡技術
河道走廊的生態修復延伸到水環境綜合整治中,生態護坡以保護和創造生物良好的生存環境和自然景觀為前提,在再生生物群落的同時,建設具有設定抗洪強度的河流護堤工程,能夠提高水系功能和改善水的質量,把受人類嚴重干擾和破壞的河道修復成為水體與土壤、水體與生物相互涵養,適合生物生長的近自然狀態的河道。因而,生態護坡技術在水環境綜合整治中逐步得到了應用和發展。
(7)其他
包括投加生物制劑和生物操縱法等,主要是通過在人工條件下強化微生物對污染物質的降解能力,來達到凈化水質的目的。
生物/生態技術的主要優點:
1)基建、運行費用低,管理方便,經濟可行。生物/生態技術可以利用太陽能作為污染凈化系統的能源,通過微生物和動植物的自然生長來降解、吸收、轉移河水中的污染物,較少需要輸入人工的能源和物質。其次,微生物和動植物在一定條件下都能按照一定規律自行生長繁殖,發揮水質凈化作用,較少需要人為管理以維持凈化系統的運行。
2)副作用小,對環境沒有危害或者危害很小。生物/生態技術利用自然界原有的或者經過略微改造的生物,而非人工物質來凈化河水,環境相容性好,不存在對環境的二次污染。穩定的河水生物/生態凈化系統其內部的物質轉換和能量流動處於平衡狀態,各種生物之間相互依存,相互制約,不容易對外界環境造成沖擊。
3)能自我調整,適應環境的變化。微生物有很強的變異能力,植物也具有一定的自我調節能力,因此當河水的污染物發生改變時,生物/生態技術在一定程度上仍舊能夠發揮水質凈化作用,同一種技術對不同類型的河流水質污染有較好的適用性。
4)可與親水景觀建設相結合,外在表現形式自然親切,更富人性化。生物/生態技術利用天然的生物,而非人工的化學物質或機械等來凈化河水,能較為容易地與原有自然環境相融合。
由於具有以上優勢,生物/生態技術在污染河流治理中得到越來越多重視和實際應用。目前實施人工濕地和滯留塘技術對受損河道進行生態修復和水質凈化已逐漸推廣起來。
人工濕地水質凈化工程的建設,是流域「治、用、保」綜合治理思路的關鍵環節之一,也是凈化流域內污染物的最後一道屏障。人工濕地水質凈化工程建設的成敗,直接關繫到能否實現流域水質的目標。
H. 人工濕地規模按人均多少算
人工濕地是一種低負荷的系統,
我國北方0.2~0.5 m3/m2.d,南方0.4~0.8 m3/m2.d。
用水量,
城市裡一般在0.1~0.15m3/日,
農村生活水用量一般0.05~0.08/日,平均0.06m3
北方地區取小數,南方取大數。
根據這個你就可以實際情況計算。
I. 濕地面積88×104 km2怎麼理解,是88個面積超過104km2的濕地嗎
88和104分別表示。這塊濕地面積的長和寬的km數所以濕地的面積應該是。9152km2
滿意就採納吧。
J. 某濕地公園面積很大,怎樣知道它的面積S呢測繪人員採用一種「稱地圖,算面積」的轉換測算方法.(地圖
(1)硬紙板的厚度和質量必須均勻;
(2)從硬紙板上剪下樣品,用天平稱出其質量;
(3)再剪一個形狀規則的樣品,為了便於測量面積;
(4)設硬紙板的密度為ρ,厚度為h,則「地圖」的密度:
ρ=
M圖 |
s圖h |
m樣 |
hs樣 |
M圖 |
m樣 |
M圖 |
m樣 |
M圖 |
m樣 |