3、滨水景观的生态修复方法和技术
3.1、水体及滨水环境的生态治理与范例
创造良好的水生态环境及水边风景,与水体的自然形态、水岸、水质、水量和自然植被密切相关。景观生态学认为,水体的自然形态是自然演变的结果,人工对水体的渠道化和裁弯取直虽然有利于提高汛期的快速行洪能力,但减少了水体边缘的进退变化,改变了水流速度和状态,使原本生长在水中和水际的生物种群减少甚至消失。通过景观建设,保护和恢复水体的自然或半自然形态,对于改善水生态环境,营造水边的自然风景十分重要。1980年以来,在欧美和日本运用自然或半自然化手段治理河流水体水岸,设置缓冲带和柔性堤岸,达到防洪、环境改善和生态修复等多种长期目标,其理论与实践经验日趋丰富[12],值得人们思考与借鉴。
瑞士苏黎世州的米勒特贝尔河,1982年治理施工中,挖开于1945年被改成暗渠的河段,用生态学理念将其构筑成近于自然的形态,是一个成功的范例[7]。日本琵琶湖治理成为具有自循环功能的生态湖泊,则是在已修订的《河川法》指导下,组成“五保体系”,政府主导、全民参与,对我国太湖、洞庭湖等的生态治理极具借鉴意义。美国迄今为止规模最大的河流恢复工程——佛罗里达州中部基西米河(Kissimmee)的生态恢复工程,从20世纪70年代即开始对其渠道化工程引起生态系统的退化进行长期的观测研究与评估规划论证,按照生态系统整体恢复理念设计,对河流生态系统进行修复。工程于1984年开始试验性建设,1998年正式开工,约2010年结束。
在中国,成都府南河整治成集水利、交通、生态净化、景观绿化和文化为一体的“活水公园”,浙江黄岩永宁公园的河道生态恢复与重建,苏州金鸡湖景观综合整治工程,香港湿地公园,绍兴市镜湖新区国家城市湿地公园,以及上海世博会后滩公园水体的生物-生态修复处理等,均可视为我国城市生态可持续发展建设的楷模。
良好的水质和充盈的水量是滨水景观建设的前提条件。水体的污浊和异色异味,含有毒素和有害细菌,失去浮游生物、鱼类和鸟类,使水体难以作为景观利用的对象。造成水质污染的直接原因有工业排污、生活污水、农业污染和畜牧业污染等。治理中除采用源头截污、控制工业污水排放、修建生活污水处理设施外,还可通过引流冲污和综合调水、水体曝气复氧、底泥清淤疏浚、化学絮凝处理及生物生态修复等技术手段。其中生物生态修复技术因具有处理效果好、工程造价相对较低、不需耗能或低耗能、运行成本低廉等优点,还可与绿化环境及景观改善相结合,现已成为水体污染及富营养化治理的主要发展方向。
生物-生态修复技术是利用培养接种的微生物及培育的动植物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解作用,从而使水体得到净化,创造适宜多种生物生息繁衍的环境,重建并恢复水生生态系统。在实际工程应用中,可根据水体污染程度、水体环境现状考虑选用不同的技术组合,包括:微生物修复技术、人工湿地技术、人工浮岛技术、水生植物操控技术、生态护堤技术、曝气复氧技术、生态清淤技术、水生动物恢复和重建技术等。其中微生物修复技术是河流生物生态修复技术的核心,工程中运用植物、卵石、沙子和木炭(生物炭)一类接触性过滤材料作为载体,表面可附着生成生物膜,使大量参与污染物净化的微生物、原生动物、小型浮游动物等在此生长,达到净化水体的目的。
3.2、滨水植被保护和修复
水体及陆岸环境是生物物种最丰富的地带。水中生活着浮游生物、水底生物和水生昆虫及以它们为饵料的鱼类和两栖类动物,水岸上则有昆虫、鸟类和鼠类等小型哺乳动物。它们的存在体现了自然界的生态演替过程,其数量、种类和分布成为衡量水生态环境是否优良的标准。滨水自然植被意味着恢复和营造多种生物共存的生境,调节气温、日照、风速等环境因子,提供食物、栖息地和避难场所,具有重要的生态学意义。
滨水景观建设中植被的保护和恢复是生态修复的重要内容,除上述生态功能外,还兼具预防、减轻因工程建设、暴雨洪峰、地质灾害等造成的水土流失、坡面坍塌等一系列破坏的功能。水边和水中原生植物在地理、土壤、地形和水环境等生态条件下形成其植物种群结构。从植被保护的角度应首先保护乡土树种,恢复受损的植被;其次按生态习性选择外来树种,将其融入当地的自然生态植被体系。植被保护既要保护原生植物种群,也要通过人工植被优化植物种群结构。植被恢复除选择地带性树种外,还应综合考虑种植条件、生长环境、自然生态体系、整体景观等因素,以提高滨水环境的异质性,创造多样性的生物生境。
为保护当地的物种和稳定生态体系,应对植物谱系进行调查,了解水中、水际、河滩、堤防内外生长的植物种类、环境特点,并注意植物物种间的相互关系。以此作为自然环境质量评价的因素,也为进一步的植被计划和措施提供依据。种植规划应从当地环境特点出发,按生态习性选择树种。应尽量保持和维护地方原有的乡土树种和草本植物,适应乡土地带环境,形成地方风景特色。在河滩地保护多年生水生植物和草本植物,滨水地带扩大栽植低矮的灌木丛和草地,为昆虫、鸟类和小动物提供食物;在堤岸边缘种植乔灌草混合林带,形成阴影,防止水温过高而产生水华;植物根系还可起到净化缓冲的作用,截留泥沙,净化水体,减轻农药化肥残留的污染[13]。
3.3、滨水工程构筑的生态技术
水体及滨水工程构筑,包括堤防、护岸、堰闸、丁坝等是实现水利工程功能的重要手段,并形成了滨水工程景观的特色。在工程建设过程中,不可避免地会对水体、水域及周边土地产生冲击。确定科学合理的开发目标、规模和强度,选择合适的项目、基址,把对环境的影响减少到最低,是滨水工程构筑的重要原则。滨水工程构筑应首先满足防洪安全的百年大计,在此前提下,兼顾灌溉、调水、除渍等各种功能。近年来,国内外对水利工程构筑的生态化途径做了多方面的探讨[14-15]。
滨水工程构筑应从工程安全、生态修复与景观和谐几方面出发,综合考虑以下方面:①工程立项的功能用途必须经过严格论证,既符合水资源规划和水利开发性质目标,又适合水土资源保护和环境特性。②按照工程规划和保护规划中的要求确定项目选址和开发强度,严格控制规模、密度和容积率,不得超过水域和土地的承载力。③根据防洪要求和标准,选择拟自然的生态修复方法,营造有利于水域和滨水地带生态恢复的物理环境。④从不同工程安全要求出发,可按生物材料施工方法、混合材料施工法和刚性材料施工法(木材、石材和混凝土)的顺序选择材料和施工方法。⑤工程项目的外观形象力求自然化,与地方自然风景相融洽,确保自然景观和人工景观的和谐、完整和连续性。因工程建设对环境及植被造成的损害应在工程完工后立即予以恢复和补偿。
4讨论
滨水景观建设的多元化目标涉及多领域、多专业,包括水资源规划、水利工程、风景旅游、景观规划设计、建筑设计、历史遗迹保护、生态环境保护和修复、绿化造林等,具有多重复合的跨学科特征。不同的专业领域致力于解决不同层面的问题,现代水利工程开发在水资源合理规划利用的基础上,确保工程项目的效率和安全,也关注生态水工技术的研究和推广;而现代景观规划在强调滨水环境游憩利用的同时,提出滨水生态保护和修复的具体思路和技术。不同学科的相互协作,取长补短,十分必要。从资源环境保护和可持续发展的角度讲,生态化方向和途径的滨水景观建设是一种必然的理性选择。这不仅需要相关学科理论观念的交融,也需要在实践过程中的相互配合。在具体的滨水景观建设中,更需要从组织机构和运行机制上给予保障。滨水环境的生态修复是一个长期复杂的任务,期待着从不同专业视野提出各种不同的方法技术,反复试验,积累经验,积极推进。
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