中国南北方城市河流生态修复技术差异性特征

城市河流具有防洪排涝、供水、生态、景观和文化等多重经济、社会功能,也是受人类作用影响较大的区域。目前针对中国河流生态修复工程的系统归纳与梳理,尤其针对南方和北方城市河流的地区差异性,及适应于各自区域特征的生态修复工程的系统对比和总结比较匮乏。针对这一问题,通过文献梳理和工程实践总结,对城市河流生态修复技术进行了梳理和分类,从城市河流的自然条件、污染以及普遍的治理思路上分析南方和北方城市河流具有的差异性特征。对南方和北方城市河流生态修复中的共性技术进行了陈述,详细分析了南北方应用的生态修复技术中,具有差异化的调水改善水环境、生态护岸、人工湿地和人工浮床4项技术的适用性及应用条件。最后对目前城市河流修复工作存在的问题进行了总结,并提出了相应建议。     

生态修复工程对人工湿地水质的影响研究

以生态修复工程应用于人工湿地后对水质的影响为研究对象,从2013年-2015年,对示范区水质进行了动态监测:2013年主要对湿地进行背景资料调查;2014年选取总体污染物浓度较高的两处湿地作为研究对象,通过入水、出水的水质监测结果,研究生态修复工程对水质的改善效果;2015年在示范区全面实施生态修复工程,在补水水源污染物浓度与2013年相差不大的情况下,研究示范区湿地的整体水质情况。结果表明,生态修复工程的实施对湿地水质有一定的改善作用。     

白龟湖水源保护区生态修复技术研究

白龟湖水源保护区是南水北调中线工程的调蓄湖泊,是平顶山市区重要饮用水源地.针对水源保护区生态特征及存在的主要生态问题,提出构建入库河流生态修复、上游流域水土保持、河口人工浮岛、库区水体生物链、人工湿地及生态驳岸复合水生态系统等生态修复技术,为白龟湖水源保护区生态环境保护和改善以及饮水安全保障提供重要技术支撑.通过生态修复工程的实施,可使白龟湖水源保护区水质得到有效的保护,实现城市饮用水水质稳定达标.     

河流生态修复效果评价指标体系研究

本文在归纳分析国内外河流生态修复效果评价研究现状的基础上,总结了河流生态修复效果评价各类方法的优缺点,指出生态修复效果评价指标体系的构建原则和结构层次;通过对生态修复效果评价指标体系的构建依据和方法进行分析,运用频度分析法、理论分析法并结合工程实践,依据与河流生态修复成果紧密相关的河流健康评价指标体系、河流生态修复效果评价指标体系及国内外河流生态修复技术措施进行指标筛选,构建河流生态修复效果评价指标体系,从新的视角提出了包含河流自然功能、生态环境功能和社会经济功能三个方面27项分指标的河流生态修复效果多目标综合评价指标体系;同时展望河流生态修复效果评价今后主要的研究方向,为后续河流生态修复研究工作提供有效的参考依据。     

高原湖泊退塘还湖区湿地生态修复技术应用

该文介绍了一种湖滨带退塘还湖区湿地生态修复技术方法,在对异龙湖湖滨带退塘还湖区鱼塘群地形地貌进行大规模基底修复的基础上,根据湿地植物类群历史分布状况和生境适应性,筛选了适宜异龙湖的湿地植物物种、设计了群落配置方案,并在异龙湖西岸湖滨带构建了规模约40 hm~2的由水生植物、湿生植物和陆生植物构成的复合植被结构生态湿地工程示范,实现了生物多样性保育、入湖河流水质净化和景观美化三大功能,为异龙湖600 hm~2退塘还湖区湿地生态修复提供了技术支撑。     

城郭河白腊湾段近自然河道湿地设计及冬季运行效果

针对南水北调东线南四湖流域之城郭河水体生态净化及河流生态廊道建设的需求,在城郭河白腊湾段设计并建设了近自然河道湿地水质净化工程。根据因地制宜的原则,工程整体采用了生态护岸+湿地植物配置+生物飘带的河道原位生态修复组合工艺方案。根据冬季水质监测分析结果,城郭河白腊湾河道湿地冬季出水COD、NH_3-N和TP等主要水质指标均达到了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,在支撑南四湖入湖河流城郭河与南水北调东线调水水质安全的同时,恢复了河道走廊的生态功能。     

马仲河流域污染状况及其生态修复分析

根据马仲河流域污染状况,通过采取河道底泥治理、排污干管截流、建造人工湿地和河道护岸等一系列生态修复措施来恢复马仲河流域生态功能,并以此达到净化河流的目的。本文为北方地区中小河流及支流河的全面达标提供了可借鉴的成功经验。     

湿地自然保护区生态恢复及其绿色开发探析——以七里海湿地国家级自然保护区为例

七里海湿地是我国国家级自然保护区,世界著名三大古海岸之一。近几十年出现了严重的生态危机,本文借鉴众多湿地保护与开发经验,就七里海湿地生态恢复与绿色开发利用提出了一些可行的措施：依据自然保护区的相关法律法规对其进行切实保护与管理,通过恢复河流生态补水、翻耕苇地、禁捕鸟类等生态修复措施恢复其生态功能,进而发展湿地绿色产业、开展项目建设环评等绿色开发活动发挥其重要的生态、经济和社会价值。     

黄河流域生态系统特征及下游生态修复实践

根据黄河流域地势、地貌和气候、水文、植被等特点,将流域划分为3个生态区和10个生态亚区,在分析各生态分区特点的基础上,初步识别了黄河流域主要生态环境问题。针对黄河下游存在的频繁断流、水环境恶化、河槽淤积萎缩以及河口三角洲湿地面积萎缩等诸多生态问题,分析了黄河水量调度、调水调沙对黄河下游河道生态修复的作用,介绍了河口生态修复工程实践,并提出了黄河河流生态系统修复的方向与目标。     

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。     

基于植物多样性的北京市湿地生态质量评价

湿地植物多样性反映着湿地生态环境状况,并对维持湿地生态系统功能和服务至关重要.为掌握北京市湿地植物多样性现状并评估湿地生态质量状况,对北京市22处湿地植物多样性进行了调查,并结合遥感数据,从湿地植物的生境状况、物种多样性、群落典型性和外来种侵入度等4个方面建立指标开展评估,并分析生态环境因子和人类活动因子对湿地植物物种...     

基于水动力过程的湿地生态补水优化机制：以北京汉石桥湿地为例

湿地具有涵养水源等重要生态服务功能,但在人类活动与气候变化的多重胁迫下出现萎缩与退化,其中湿地补给水量不足是其主要生态问题之一。随着跨区域、跨流域调水工程的实施运行,生态补水目前已成为湿地修复与水资源配置的关键技术组成。因此,关注多水源补给湿地的补水路径优化,基于湿地补水水动力过程提出了生态补水方式的优化方案。2021年在潮白河流域全线通水的背景下,以北京市仅存的大型芦苇沼泽湿地——汉石桥湿地为案例区,构建了潮白河流域SWAT模型模拟径流变化规律,利用MIKE21模型模拟湿地补水水量-水动力耦合过程,比较了6种湿地补水情景的水动力变化特征。结果表明：汉石桥湿地内部水系连通受阻造成的湿地南部与北部分隔是限制生态补水效率的主要瓶颈,湿地南北区多流路同时补水,以及改造湿地水文连通结构是改善补水水动力条件,提升生态补水效应的优化方案。该研究结论可为湿地的长期管理和生态修复提供参考,有利于首都城市生态水系建设。     

滇池湿地生态恢复研究

湿地是一种特殊的土地资源和生态环境，开垦湿地和改变用途会引发一系列生态恶果。目前，滇池湿地面积大减，生态功能减弱，应抓紧时机，恢复重建滇池湿地，以维持其整体生态功能，促进整个滇池生态环境的恢复。     

衡水湖湿地恢复预案空间模拟及生态风险评价

基于湿地水位、坡度和土地利用/植被覆盖数据3个湿地生境要素,依据湿地生境自然生态单元要素组合和不同湿地恢复策略,在综合考虑水禽生境适宜性和保护区发展现状及未来目标的基础上,对衡水湖国家级自然保护区湿地的生态恢复进行了多预案设计.同时,将目标保护物种纳入考虑范围,通过对湿地恢复预案的生态指数、脆弱度和生态风险值进行评估,构建了一套相对系统的湿地恢复规划与评价体系,并通过对湿地恢复预案实施前后基础设施建设和人为活动导致的生态风险进行评估,揭示了各预案下湿地生态风险在保护区内的空间分布特征.研究表明,以湿地恢复为主的预案1的高风险值区域分布范围最大,以生境改造为主的预案2的高风险值区域分布范围在3个调整方案中最小,湿地恢复与生境改造并重的方案3的高风险值区域在3个调整方案中处于中等水平.结合鸟类适宜生境及其风险分布情况,湿地恢复和生境改造并重的方案值得推荐.     

洞庭湖区湿地资源可持续利用途径研究

湿地具有特殊的生态功能和社会经济价值。洞庭湖区湿地垦殖强度大,造成了生态环境严重退化的恶果。研究表明:控制人口总量,退田还湖,建立湿地自然保护区,大力发展避洪耐涝型湿地特色产业是保护和合理利用湿地资源的有效途径,且已取得了良好的社会、经济、生态效益。由此认为,如何协调好人口、资源与环境的关系是实现湿地资源可持续利用的战略目标。     

日本琵琶湖流域生态系统的修复与重建

琵琶湖流域生态系统的修复与重建着眼于全流域及中长期目标的实现. 在《琵琶湖综合保全整备规划》基础上,滋贺县政府提出了流域生物生息空间网络化构筑的长期构想,在全流域划定了16个重要生物生息空间及10条重要河流作为生态回廊;从上游的森林建设、内湖重建、河流治理到湖滨带芦苇群落的保护等开展了一系列的流域修复工作,如针对湖滨带修复,制定了芦苇群落保护条例与规划,划定了琵琶湖湖岸及周边内湖的芦苇群落保护与恢复区域,面积达138 hm2,其中芦苇带栽植面积达15 hm2,收割等维护管理每年达30 hm2等. 琵琶湖修复与重建工程的开展使生物多样性逐渐提高,生态系统功能得到恢复. 与之相比,我国湖泊流域生态修复存在的问题主要体现在生态修复缺乏流域整体的长远规划以及在湿地修复、低污染尾水的生物处理、湖滨带修复等领域存在一定的理念差异.      

呼伦湖流域生态安全评价及时空分布格局变化趋势研究

呼伦湖是我国北方第一大湖,具有涵养水源、生物多样性维护、气候调节等重要生态功能,对于维系我国北方生态安全屏障具有重要作用.近年来,随着气候暖干化加剧,呼伦湖面临着湖体面积萎缩、芦苇湿地大面积消失、局部草原区退化严重、土地沙化面积扩大、关键种群缺失等生态安全问题.该研究围绕“水资源-水环境-水生态”三水共生目标,以“山水林田湖草沙”系统观为指导,基于遥感和GIS技术对呼伦湖流域1990—2018年的生态安全时空分布格局进行评价.结果表明:①2018年呼伦湖及其流域的生态安全指数分别为0.495和0.774,分别处于预警和良好状态.②呼伦湖流域生态安全自1990年以来分别经历了骤降期、稳定期和恢复期等3个时期,呈现“一林一草一湖”的生态安全分布格局.③2010年呼伦湖生态安全水平最低,主要分布在新开河入湖口、湖西岸大部分区域、湖中心以及湖东南方向的湾口区域;流域则在2015年的生态安全状况最差,主要位于新左旗中部、海拉尔河流域以及呼伦沟等地,尤其是沿乌尔逊河上游东侧地带表现最为突出.④影响呼伦湖流域生态安全水平的主要因素为入湖径流量、蓝藻水华面积占比和水源涵养量,而长期超载过牧、水体污染物浓缩效应以及湿地面积萎缩是限制生态安全水平进一步提升的重要因素.研究显示,呼伦湖流域生态安全与水资源状况密切相关,湖面面积维持在2 036 km2以上能保障流域较高的生态安全水平.此外,蓝藻水华面积、放牧强度与湿地面积均关系着区域生态安全,建议通过建立蓝藻水华风险防控体系、合理核定载畜量、保护与修复芦苇湿地以改善局部区域生态安全状况.      

天目湖流域湿地对氮磷输出影响研究

选择太湖地区天目湖饮用水源地的平桥河流域与中田河流域,综合利用遥感、GIS技术和野外水质监测、实验室分析等方法,对流域湿地与河流水质关系进行研究.结果表明:①平桥河流域与中田河流域湿地数量多,斑块密度分别为7.5个.km-2与7.1个.km-2.平桥流域湿地上下游分布广泛,多位于距离河流500 m范围之外,中田河流域湿地则相对集中于下游河段500 m范围内.②湿地对流域氮磷营养盐输出具有显著的截留效果.中田流域湿地对氮具有较强的截留效果,氮素浓度自上游至下游降低明显,而对磷的截留效果表现不明显.从季节响应来看,中田流域湿地在春季和冬季表现出TN和DTN浓度与流域湿地面积百分比明显的负相关关系,平桥流域湿地则在秋季对氮输出具有显著影响,表明湿地对氮磷的截留功效具有强烈的季节效应.③合理恢复一定数量的湿地面积,特别是增加河道附近湿地面积和数量,对河流水质具有改善作用.但氮磷营养盐在流域内的输移过程复杂,湿地的面积、位置、密度、生态系统结构等因素以及流域空间尺度、地形坡度、采样时间间隔及其它土地利用类型等因素都对物质输移过程产生影响,相关理论与实践研究有待于深入展开.     

黄河三角洲湿地淡水恢复区重金属分布特征及潜在风险

为评估黄河三角洲国家级自然保护区湿地淡水恢复工程的重金属生态恢复效果,对研究区表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg)进行监测,并开展了空间分布特征分析、生态风险评估和溯源分析。结果表明：恢复区表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu和Pb的平均含量分别为10.22,0.17,40.78,17.75,18.12 mg/kg, Hg未检出。恢复区重金属的RI值<60,呈低生态风险;Cd的E_r值为30～60,是主要的潜在生态风险因子。各类恢复湿地生境潜在风险差异显著,其中南部藨草区风险最低,北部生态岛最高。与未恢复区相比,恢复区内重金属含量的空间差异性及聚集效应减弱,且生态风险明显降低,表明恢复工程实施后,湿地水文功能的提升有助于降低重金属的生态风险。此外,沉积物中As、Cd、Cr、Cu和Pb具有高度同源性,其潜在来源主要是油田开采及工农业活动排放污染物。该研究结果可为黄河三角洲生态修复及重金属风险防控提供参考。     

Environmental flows and its evaluation of restoration effect based on LEDESS model in Yellow River Delta wetlands

Due to freshwater supplement scarcity and heavy human activities, the fresh water wetland ecosystem in Yellow River Delta is facing disintegrated deterioration, and it is seriously affecting the health of the Yellow River ecosystem. This paper identifies the restoration objectives of wetland aiming to protect ecological and economic values and development as well as the water resources of the Yellow River. The hydraulic and groundwater coupling model and Landscape Ecological Decision and Evaluation Support System (LEDESS) of the Yellow River Delta were established to calculate environmental flows of degraded wetlands. LEDESS is a computer-based model developed and used to assess and evaluate the effects of land-use changes on nature. In this study, LEDESS is used to assess and evaluate the ecological effects and the restoration possibilities considering several environmental flows’ supplement scenarios. This included the changes of suitable habitat conditions and its ecological carrying capacities for indicator species, e.g., Red-crowned crane (Grus japonensis), Oriental stork (Ciconia boyciana), and Saunder’s gull (Larus relictus), and changing of ecological patterns. The results showed that replenishing fresh water to wetlands is one of the effective adaptive measures to mitigate wetland degradation and improve its habitat quality and carrying capacities. This study indicated that landscape ecology approach is not only considered as a good way to solve complex problems in ecosystem management but also can be used to decide on the environmental flows and assess its ecological effects in large-scale wetland rehabilitation. This integrated method could make environmental flows estimated and assessment more rational than the results of hydrologic methods. It could assist decision makers to “see” the ecological effects after water supplementing and so alleviate the contradictions between environmental flows and production water demands, and can facilitate the implementation of environmental flows in most countries with water resources shortage.