§§§第一节构建湿地生态环境
黄河滚滚,东流入海。从青藏高原巴颜喀拉山到渤海湾,黄河孕育了沿线 5000余千米的华夏文明,九曲黄河,同时造就了中国温带最广阔和最完整以及最年轻的湿地,著名的黄河三角洲,这也归功于它所携带的大量泥沙。
黄河三角洲湿地中珍稀濒危鸟类众多,鸟类资源十分丰富。自然保护区属国家一级,内共有鸟类 265种。由于近几十年环境的恶化,保护区中一些珍惜水鸟也面临威胁,所以保护区中的工作人员也进行了一系列的保护活动。
朱书玉是保护区的工作人员,他和黄河三角洲湿地一起成长,在保护区工作 19年,熟悉这里的水鸟,在他的带动下,保护区的 3个管理站2005年开始了每天必做的鸟类监测工作,也正是在她们的努力之下,奠定了日后开展的鸟类生境恢复工作,而他们对东方白鹳的“安家工程”则是最为兴奋的一件事。
目前全球仅存 2500~ 3000只东方白鹳,它属于濒危物种,主要在俄罗斯东南部和我国东北地区进行繁殖。
保护区在 2003年的黄河口管理站的一根废弃电线杆上发现了东方白鹳,它们是一对筑巢繁殖的东方白鹳,这是首次。虽然这次繁殖由于人为干扰以失败告终,但至少说明它们可以在这个地区繁殖,这很让朱书玉等兴奋。2005年 3月,两对东方白鹳在电线杆上筑巢,电线杆是大汶流湿地补水区内的,而 5月,两个巢内都有了雏鸟。自此以后,到黄河三角洲繁殖的东方白鹳每年都会增加,这不能不说是一件可喜的事情。
因缺少适宜筑巢的高大乔木,所以东方白鹳将电线杆作为巢址,但问题也随之而来,这让电力部门很为难,因为电线里输送的是 10万伏的高压电,而一旦短路,工业生产等就会遭受重大的损失。
2007年,保护区架起了自行研发的招引杆,目的是为了解决这个问题,有 21根,高达 10米,而人工巢就是招引杆顶端的“井”字形铁架。2010年略施改造后,当年就有 5对东方白鹳在来到这里,并且在人工招引巢内繁殖。
对于东方白鹳的保护,引来了它们的“落户”,这也使这里赢得了“东方白鹳之乡”的美誉,这样的好成绩让这里的人感受到了喜悦。
在 2011年,他们在保护区内建了 8个总面积达 300亩的繁殖岛,模拟鸟类的自然繁殖生境,对鸟类的保护做出了贡献。
朱书玉介绍“今年夏天效果非常明显,每个岛都有近 3000只鸟,主要是鸥嘴噪鸥、普通燕鸥、黑嘴鸥、鹮嘴鹬和白额燕鸥”。而之后又有 6个繁殖岛被建立,总面积约 140亩,而现在,这些繁殖岛也都在使用当中。
人工湿地在低成本治理污水方面显示出极大的优势,具有广阔的发展前景。中国在人工湿地处理污水方面,已经从技术研究和发展阶段转向实际应用阶段。深圳洪湖人工湿地系统日处理污水 1000吨,对主要污染物的去除率达到 80%以上。目前,深圳已新建和设计了更大规模的人工湿地项目,人工湿地处理污水总能力将达到每天 4.2万吨。上海南汇污水处理厂利用天然芦苇湿地处理污水,日处理污水能力达 5万吨。云南省澄江县抚仙湖窑泥沟人工湿地,年净化污水350万吨,水质可达到地表水Ⅲ ~ Ⅳ类标准。云南省将在九大高原湖泊大力推广人工湿地技术。
人工湿地一般由人工基质和生长在其上的水生植被(如芦苇、香蒲、苦草等)组成,形成基质—植物—微生物生态系统。当污水通过该系统时,污染物质和营养物质被吸收、转化和分解,从而使水体得到净化。人工湿地是一种开放、发展、自我设计的生态系统,涉及多级食物链,形成了内部良好的物质循环和能量传递。
基质、植物、微生物与潮湿的环境共同构成了人工湿地的基本要素,形成了湿地特有的生态系统。基质为微生物的生长提供稳定的附着表面,为湿地植物提供载体和营养物质;湿地植物除直接吸收营养物质、富集污染物外,还为根区微生物的生长、繁殖和降解污染物提供氧气,植物根系维持湿地水力传输;附着在基质和植物根系的微生物的活动降解污染物,并为植物提供氧分。
污水通过湿地时,湿地植物的截流和基质使颗粒性污染物淤积沉淀;水体中的有机物在湿地食物链中循环转移和无害化。根系好氧区自养型亚硝化菌和自养型硝化菌将水中的氨态氮转化为硝态氮,湿地厌氧区的异养型反硝化细菌将硝态氮转化为氮气而逸出水面。同时,植物自身对氮、磷等污染物的吸收和对水体的净化也发挥着重要作用。人工湿地对污水的处理是物理、化学、生物作用的结果,湿地土壤、水生植被和微生物是湿地发挥净化作用的三个主要因素。在污水流经湿地过程中,湿地土壤的吸附、过滤,植物的吸收、固化、转化、代谢及微生物的分解、利用、异化等作用互相关联,共同影响最终净化效果。
湿地建设受到可利用面积、建造成本、水体污染性质、出水水质要求及气候等因素影响。在规划建设湿地时应综合考虑上述各种影响因素,适宜遵循以下原则:设计要尽量简单;维护保养费用最小;尽量利用自然能源如太阳能、风能和水的自然流动等;以极限环境(暴雨、洪流、干旱、污染负荷等)为设计标准;与景观结合;要接近自然,避免过分工程化。
人工湿地按水流形态分为两种基本类型,即表面流湿地、潜流湿地,这两种类型可以复合使用。
1.表面流人工湿地
表面流湿地向湿地表面布水,水流呈推流式前进,整个湿地表面形成一层地表水流直至终端,完成整个净化过程。湿地纵向有坡度,底部不封底,土层不扰动,但其表面需人工平整造坡。废水引入湿地后,在流动过程中,与土壤、植物特别是植物水下根、茎部生长的生物膜接触,通过物理、化学及生物反应过程得到净化。这类湿地没有堵塞问题,可以承受较大的水力负荷。
2.潜流人工湿地
潜流人工湿地由土壤或不同类型介质和植物组成。床底有隔水层,纵向有坡度。进水端沿床宽构筑有布水沟,内置砾石。废水从布水沟引入床内,沿介质下部潜流呈水平渗透前进,从另一端出水沟流出。在水端砾石层底部设置多空集水管,可与能调节床内水位的出水管连接,以控制、调节床内水位。床体内填充沙砾石、炉渣等水力传导性能及吸附性能良好的材料,生态床上部种植常绿的水生植被,通过介质吸附和微生物的作用来强化系统的除磷脱氧效果。在人工湿地系统中,污水在湿地床的表面下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和潜流人工湿地填料的截流等作用,提高处理效果和处理能力,另一方面由于水流在地表下流动,保温性好,处理效果受气候影响较小,且不影响环境。
要因地制宜地选择场地,尽量选择有一定自然坡度或经济价值不高的荒地,同时要考虑洪水对湿地的破坏影响。选择场地时要考虑如下因素:
(1)当地的土地利用条件与土地面积。
(2)地形地貌:地面坡度不小于2%,土层厚度大于 0.3米。
(3)植物种类选择:最常用的植物有芦苇、灯心草、香蒲等。
为了更好地保护湿地,在 2004年,国务院办公厅出台相关政策,即《关于加强湿地保护管理的通知》规定,其中要求“对不具备条件划建自然保护区的,也要因地制宜,采取建立湿地保护小区、各种类型湿地公园、湿地多用途管理区或划定野生动植物栖息地等多种形式加强保护管理”。自从这个《通知》为人们所熟知之后,各地兴起了建设湿地公园的热潮,北京延庆三里河、厦门马銮湾、宁夏北月海、银川西湖等地都建设了湿地公园。另外,在香港特别行政区,政府还建立了具有国际性的湿地公园——香港米埔国际湿地公园,它为世界其他各国保护湿地的行动做出了表率。除此之外,国家积极推动湿地公园的建设,因为它不仅可以帮助湿地恢复,而且可以发展旅游业,给当地带来经济效益,正所谓实现生态效益与经济效益双赢。
1.城市湿地公园的规划理念
城市湿地公园规划应以湿地的自然复兴、恢复湿地的领土特征为指导思想,以形成开敞的自然空间和湿地公园的定义与概念地带、接纳大量的动植物种类、形成新的群落生境为主要目的,同时为游人提供生机盎然的、多样性的游憩空间。因此,规划应加强整个湿地水域及其周边用地的综合治理。其重点内容在于恢复湿地的自然生态系统并促进湿地的生态系统发育,提高其生物多样性水平,实现湿地景观的自然化。规划的核心任务在于提高湿地环境中土壤与水体的质量,协调水与植物的关系。
2.城市湿地公园的规划目标
城市湿地公园规划的总目标在于减少城市发展对湿地环境的干扰和破坏、提高湿地及其周围环境的自然生产力,通过恢复湿地原有的自然能力,使其具备自我更新的能力,并使周围用地的土壤状况得到改善,为植被的恢复创造条件,从而使城市湿地更加富有生命力。同时,还应在城市的各种用地需求之间建立一种平衡,并寻求建立更好的新型共存方式,实现城市湿地环境的可持续发展,在此基础上营造新的城市公园类型,满足市民日益增长的接近自然的需求。
此外,随着湿地自然生态环境的改善,将为周边的城市、乡村、农业、旅游等行业的发展带来新的契机;自然化的城市湿地公园景观,将成为市民游憩娱乐的新热点。
3.城市湿地公园的规划方法
为了实现城市湿地公园的规划目标,必须将湿地的整治与景观规划结合起来。首先应开展深入细致的调研工作,从不同层面、不同元素着手,如地下水位、不同层次的土壤结构、不同层面的构成材料等地下状况,及其动植物在地面上形成的痕迹、动物的活动习性、景观要素的变化规律等外貌特征,达到由表及里的规划深度。规划应紧紧围绕“水”的主题,将湿地公园作为生物与能量交换的生态廊道,联系周边的绿地、林地、农田、城市、乡村等各类生态系统,共同形成新的景观整体。
因此,城市湿地公园规划要将构成湿地整个物质循环圈中的各种要素,如水体、农田、土壤、植被、动物、自然状况、生态系统等等,作为规划的基本要素,融入形成整体性的领土景观规划要求之中。尤其是湿地环境中的各种自然元素,无论其状态如何,自然的或经过人工处理的,都应作为规划中的最重要元素,以构成城市湿地公园景观类型及景观特色的框架。
4.城市湿地公园的规划措施
第一,城市湿地公园规划最重要环节之一,在于实现水的自然循环。首先,要改善湿地地表水与地下水之间的联系,使地表水与地下水能够相互补充。其次,应采取必要的措施,改善作为湿地水源河流的活力。
第二,城市湿地公园规划的另一最重要环节,是采取适当的方式形成地表水对地下水的有利补充,使湿地周围的土壤结构发生变化,土壤的孔隙度和含水量增加,从而形成多样性的土壤类型。
第三,城市湿地公园规划还应从整体的角度出发,对周边地区的排水及引水系统进行调整,确保湿地水资源的合理与高效利用。在可能的情况下,应适当开挖新的水系并采取可渗透的水底处理方式,以利于整个园区地下水位的平衡。
第四,土壤作为景观规划的要素之一,在土层剖面上是由不同材料叠加而成的。不同的土壤类型产生了不同的地表痕迹和景观类型。城市湿地公园规划必须在科学的分析与评价方法基础上,利用成熟的经验、材料和技术,发现场地自身所具有的自然演进能力。
拉鲁湿地属于芦苇泥炭沼泽,是典型的青藏高原湿地。这里气候湿润,草原丰美,十分难得。每年都会有许多的野生鸟类来到这里,另外,还会有少量国家一类保护动物黑颈鹤在此嬉戏。这里一直有“拉萨之肺”和“天然氧吧”的美称。
为了使拉鲁湿地得到保护,近些年来,自治区和拉萨市环境保护部门对一些侵占湿地和破坏生态的行为进行了多次整治,同时对湿地的保护力度不断加大,这也取得了很明显的效果。
拉鲁湿地美景
拔最高的保护区,据有关负责人介绍说,它是国内面积最大的城市内陆天然湿地,同时还是一个宝贵的湿地生物基因库。相对于高原城市拉萨而言,它对于调节气候和补充氧气都有很大的作用,另外,它还可以涵养水源和蓄水防洪,能够平衡地下水和吸收二氧化碳,这些作用都是无可替代的。
拉萨市在 2004年制定了《拉萨拉鲁湿地自然保护区总体规划》,这对于拉鲁湿地自然保护区的保护管理建设都有很大的作用。1999年成立了拉鲁湿地管理站。2008年,拉鲁湿地原有的管理站升格为保护区管理局,它的主要任务是负责 12.2平方千米的保护区,另外湿地重要水源“三渠一河”的保护管理恢复等日常工作也归它管理,这片湿地的“三渠一河”全长约 42千米。
国家自 2000年以后,先后投入项目资金实施拉鲁湿地一、二期建设工程,兴建了一批工程,主要有拉鲁湿地补给水源北干渠和中干渠以及南干渠,为泥沙对拉鲁湿地的威胁而治理了流沙河,并进行了保护管理设施建设。还对湿地保护安排专项资金建设,据统计,2000年以来,国家在这些项目上投入超过 1.5亿元的资金,用力甚多。
由于管理的合理性以及领导们的重视,保护区管理部门解决了许多困难,加大了对拉鲁湿地的管理力度。如今,拉鲁湿地水域面积大大增加,而湿地的水位也有了明显上升,动植物种群数量也在不断地增长,这真可谓收效巨大。
湿地保护管理部门成立后,湿地面积得到有效控制,而一些人为破坏活动也得到了治理,这使得人类侵占湿地的现象有很大的减少。2007年湿地为在低洼区域堵截来水,开始修建节水工程,以便提升水位,这样使湿地东部和北部缺水的问题也可以得到有效缓解。
湿地得到了保护,动植物种群数量得以增长。通过各种保护措施,湿地芦苇的覆盖面积及单株平均高度也得到了增长,芦苇丛的长势喜人,已恢复到之前的 1.5米以上,湿地草甸也得到一定程度的恢复。
§§§第二节补“肾”回忆录
湿地生态补水是水生态恢复的关键措施。中国政府通过水工程或设施进行水资源再分配,实施了一系列湿地生态补水行动。例如:
新疆塔里木河下游长达 300多千米的河道频繁断流,尾闾台特玛湖长年干涸,由此造成大面积柽柳、胡杨林死亡,沙漠化愈演愈烈。为了拯救塔里木河,2000年至 2004年,国家投资 300多亿元人民币用于该流域的生态建设,先后 6次从博斯腾湖向塔里木河下游应急输水,从而结束了塔里木河下游河道断流近 30年的历史,沿河水质明显改善,河道两岸植被得以恢复,地下水位普遍回升,台特玛湖形成 28平方千米的湖面,干涸多年的尾闾再现清波。
下面介绍对于湿地是如何补水的。
第一,要先确定湿地自然水文过程。
湿地变化是湿地动态的一个显著特征。要了解湿地演化特征,只有对湿地进行长时间序列的分析。湿地生态补水要建立在对历史径流的大量模拟基础上。群落结构和生态系统功能受到水位波动的严重影响。生物多样性和生物地球化学过程同湿地水文周期和水化学特征有着很大的关系。如淹水频率和淹水的周期,补水时间、水量大小以及地表水与地下水相互关系,另外,补水的化学性质,如 pH值和营养物以及盐度和污染物等,它们对湿地生物多样性和生物地球化学过程可能都有影响。计算湿地生态需水量与补水量,是湿地水文生态过程分析基础上的一个重要环节。通过分析,确定扎龙湿地适宜生态环境需水量为 5.71×10 8立方米,多年平均补水量为 0.75×10 8立方米,而干旱年补水量约 1.33×10 8立方米,最大年补水量为 3.0×10 8立方米。而干旱年份核心区最小生态环境需水量是2.88×108立方米,到了极端干旱年份,最小生态环境需水量是 3.21×10 8立方米,这都是经过分析得出的结果。
第二,确定湿地生态补水方式。
持续进行补水:模拟平水期河流对湿地补给过程,这也是维持湿地发育的基本方法。扎龙湿地现在几乎完全受控于人类活动的制约,主要是因为建成东升水库和 301国道。湿地恢复工程和恢复方法实施后,能够缓解扎龙目前始终出现的缺水矛盾,这也可以使持续供水的态势和正常的水文周期得到恢复。采用持续性补水可以根据嫩江的水文活动规律和其他补水水源地的实际情况而进行。
模拟洪水进行补水:分析暴雨与洪水的关系以及洪水发生频率。在多年降水数据统计分析基础上,模拟自然洪水频率与强度对湿地补水。洪水的特点是具有流量大,流速快,而且破坏力大,灾害性强,然而上述缺点和危害对于湿地却有可能成为优点。在洪水的作用下,湿地可以获得大量的水,这样可以减少在水体流动过程中的蒸发和其他损失,还会把大量的物质带给湿地,为湿地提供丰富的营养成分,这对于湿地中的鱼类和其他动植物的生长和发育都有很大的作用。洪水还可以减弱微地貌阻水作用。1998年的“松嫩洪水”后期,扎龙地区的芦苇长势很好,尤其是到了洪水后的第二年,湿地面积还得到了扩大。
分段式补水:扎龙湿地近些年来植被破坏严重,火灾也很频繁,在这些因素的综合作用下,湿地地区地表蓄水能力不断降低。湿地中很难长时间保持大量的水,特别是火灾过后,大量的水分都将会蒸发损失。这就使得扎龙湿地内部某些地区湿润,而某些地区反而干旱,造成干湿反差强烈。所以,由湿地上游到湿地下游,要根据周边水源的实际情况,不断采用分段式补水的方式,对于缺水的地方进行补水,切不要无端浪费。
第三就是湿地补水时间。
根据河流对湿地正常补给的特征,对湿地进行持续的补水,恢复河流 -湿地天然水力联系。在每 35年进行一次模拟洪水补水,当然,要在库容条件允许的情况下。
比如在扎龙湿地,由于植被和地形的影响,从开始补水到水量漫延扎龙保护区的全境需要近 3个多月的时间。而东北地区气候特点决定了,一定要避开鸟类的繁殖季节,还要避开农业用水的高峰期,补水时间的合适性很重要。秋季一般水库的蓄水量充盈,这时开始补水,结束后开始进入冬季,补充的水分就会都保存在湿地中。来年春天,补充的水分随着融化过程稳定补给湿地,这样湿地也就有了充足的水源。
然后就是建立补水长效机制,主要有以下三点:
1.建立有偿补水机制
建立有偿补水机制,首先要保证湿地生态用水水资源量,这也是扎龙湿地长效补水的重要保证。应形成多渠道、多层次、多元化的投入机制,以中央和地方财政投入为主体,向社会募集资金,保保证它的顺利实施。
2.保障生态用水 ,加强对水资源管理建设
坚持水资源的统一规划和配置以及调度,依法管水、依法治水,对生活和生产以及生态用水统筹安排,合理配置水资源,强化节水的措施,以便提高水资源的利用效率,保障这里的生态环境用水量。
3.建立生态补偿机制
由于湿地补水可能会损害到农民的某些利益,截留水源的相关利益单位也会在一定程度有所损失,因此要做好生态补偿的工作。
4.确定湿地水权
大气降水和嫩江、乌裕尔河以及双阳河是扎龙地区水源的主要补给来源。200多年以来,嫩江发生过 30多次大洪水,这也形成了向湿地补水的自然机制。而近些年,嫩江洪水已经再无法进入扎龙,这是由于堤防的兴建。而且,乌裕尔河上游也截留了部分湿地的水,因为修建的 60多座各类型水利设施,因此湿地也在不断退化。要实现水资源保护和生态系统修复就要不断地做出努力,要尽可能采用退水还湿地、退耕还林和疏导洪水以及留蓄滞洪区等生态手段,这样才能使湿地生态水权得到保证。
水资源管理应进一步加强
世界上暖温带保存最广阔和最完善以及最年轻的湿地生态系统就是黄河三角洲湿地,它位于山东省东北部的渤海之滨。20世纪 90年代,黄河三角洲湿地退化最严重,那时,湿地还仅仅是一片荒凉的盐碱地。
黄河入海河道平均每 10年左右就有一次较大的改道,主要按照淤积、延伸、抬高、摆动等,这为当地的石油开采和农业以及航运等工作带来了不稳定因素。东营市在 20世纪 80年代对黄河河道实施了“截支强干”为主的治理工程,把黄河支流堵截起来,这样就迫使河水回到主干道上去。
“截支强干”工程斩断了湿地的淡水补给源,再加之海水倒灌和地下水位高以及降水量小于蒸发量等因素,最终导致湿地退化成盐碱地。
如今的黄河三角洲黑脸琵鹭
此后,保护区就开始多方筹资,制订方案。保护区在 2003年的春季,首次对 5万亩盐碱地进行了生态补水试验,在堤坝上做了几个放水闸,那些堤坝就是当初用来“截支强干”的,这样就把黄河水引来浇灌盐碱地。
保护区管理局有关人士介绍说,这个工程是春天施的工,效果当时就很明显了。保护区内的鸟类明显增加,如以前见到几只丹顶鹤,那年有上百只;白枕鹤以前每年 20只左右,那年增加到 600只。那年还出现了保护区以前没有的白鹤和黑脸琵鹭,鸭子之类的小水禽也不断增加。
保护区用同样的办法在 2005年,把已修复的 5万亩湿地外围再次恢复10万亩;东营市还在 2010年,投入500余万元,对这 5万亩湿地实施了生态调水工程。
目前,保护区以内的 30万亩退化的湿地,已完成生态恢复,这也使湿地退化得到了有效遏制。
黄河三角洲在水的滋润下光彩重现,近 300种鸟类来此越冬、繁殖以及栖息,正因此,黄三角湿地被评为中国最美六大湿地之一,成为人们关注的焦点。
龙凤湿地自然保护区也是有名的湿地保护区,它地处中纬度地带,属温带大陆性季风气候区,四季分明,而它的温差也很大。年平均气温是 4.5℃,但最高气温可达 39.8℃,而极端最低气温会降到 -39.2℃。无霜期大概有 149天,一年也有 176天的结冰期。年平均降水量为 435毫米。保护区内泡沼相间,地势低洼平坦,自然坡降极小,小于千分之一。草甸土和沼泽土是其土壤的主要组成成分,而沼泽土又是它的主要土壤类型,分布面积很广,约占自然保护区总面积的 80%。但由于近年环境变化所产生的影响,龙凤湿地也不得不面对缺水的问题。
龙凤湿地开始在 2013年 5月 1日进行应急补水。通过新挖开的 8.3千米补水河道,目前注入湿地的水量已经达到了 6000万立方米水,其中一部分是来自红旗水库的嫩江水,大概占到了1/6,有 1000万立方米之多;有关部门经过多方协调和科学调度,也从湿地上游的王花泡滞洪区进行无偿引水,引水量可喜,达到了 5000万立方米。
龙凤湿地原来是 3000万立方米的库容,而陆续注入的这 6000万立方米水,一部分用于冲洗湿地,而另一部分则注入清洗后的湿地。卧龙闸位于湿地的出水口处,可以发现水不再是换水初期的黄褐色,已经变清了。以前,未靠近这个闸口,就可以闻到刺鼻的味道,如今这些异味也已经不存在了。据当地水务部门检测,湿地水体中的 COD已由换水初期的 563毫克 /升减至 75毫克 /升,数量值减少了如此之多,不能不说作用明显。
当从龙凤湿地跨线桥上望去,会看到湿地澈地水,而清洗过后的龙凤湿地显得更加美丽,更加清新。
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