洱海湖滨带生态修复设计原则与工程模式

以洱海湖滨带为研究对象,探讨了湖滨带生态修复的原则和设计方法.在分析洱海湖滨带生态现状的基础上,对湖滨带类型进行了分类,提出了湖滨带的修复目标和设计方法,并对全系列和半系列的湖滨带生态修复进行了物理基底、生态恢复和景观结构设计.根据湖滨带的生态环境功能和人类对湖滨带的利用,探讨了洱海湖滨带生态修复的 8 种适用模式.     

云南洱海的生态保护及可持续利用对策

由于湖区经济发展和人口压力的增加,致使洱海出现了富营养化进程加剧、湖泊水位降低、湖滨带生境恶化、生物资源过度开发等一系列的生态环境问题.2002年洱海入湖污染负荷量COD_Cr为3008t.a^-1,总磷为137.31t.a^-1,总氮为1426.35t.a^-1,其营养盐负荷总磷和总氮均已超过洱海中营养水平下的环境容量.洱海已处在一个关键的敏感的营养状态转型时期,形势十分严峻,为此提出明确洱海主导功能,注重城市化进程中的产业结构和产业布局的优化调整,建立洱海湖滨带保护区,加强旅游污染控制,适当调整洱海水资源调度运行方式,并通过污水收集与处理工程、主要入湖河流生态修复工程、生态农业建设及农村环境改善工程、湖泊生态修复工程、流域水土保持工程等措施,保护和改善洱海水环境.     

云南洱海湖滨带生态重建方案研究

按照湖滨带的环境功能和生态服务价值．将云南洱海湖滨带划分为4个功能区段，在此基础上根据洱海湖滨带现状、不同功能区的要求和生态恢复目标．提出了洱海湖滨带生态恢复适用模式和高、中、低3个目标的生态重建方案。并对3个方案的投资．环境效益与经济成本进行了必要的分析．结合洱海流域的社会经济发展水平及洱海环境综合整治方案的要求，确定了洱海湖滨带重建推荐方案。     

洱海富营养化治理科技成果寄语

国家水体污染控制与治理科技重大专项（以下简称水专项）是为实现中国经济社会又好又快发展,调整经济结构,转变经济增长方式,缓解我国能源、资源和环境的瓶颈制约,根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》设立的16个重大科技专项之一,旨在为中国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。水专项从理论创新、科技创新、体制创新、机制创新和集成创新出发,立足我国水污染控制和治理关键科技问题的解决与突破,集中力量解决主要矛盾,选择典型流域开展水污染控制与水环境保护综合示范。洱海是我国云南省第二大淡水湖泊,流域面积2 565 km2,是大理人民的母亲湖。目前洱海存在的主要问题包括:水质向富营养型发展;来自北部的农田面源和养殖污染形势严峻,北部入湖河流是其主要污染来源;水生态退化问题突出,水生植被大面积消失,藻类生物量显著增加,土著鱼类濒危或消失,外来鱼类资源增长;湖滨带及缓冲区生态系统脆弱等问题凸显。而控制北部农田面源和养殖污染、修复脆弱的湖滨带及缓冲区生态系统、防治水生态退化等是洱海富营养化治理的技术瓶颈。洱海属于富营养化初期湖泊,处于敏感转型期,是保护和治理的最佳时期。水专项以洱海作为我国富营养化初期湖泊的典型代表,通过实施以污染源头控制和污染物入湖过程控制的两重控源技术,以湖滨带生物多样性与稳定性恢复、湖泊防退化以及典型湖湾生态修复技术等构建综合治理技术路线,目的是使洱海综合示范区污染物排放量削减20％以上,使北部示范区水质保持Ⅲ类,使湖滨带及其缓冲区两重陆上污染阻断功能得到强化,示范区生态功能退化趋势得到初步遏制。中国环境科学研究院承担了水专项洱海项目湖泊水生态内负荷变化研究与防退化技术及工程示范课题,从湖泊4种初级生产力的变化、平衡与相互作用出发,针对洱海水生态退化和内负荷持续增加的问题,诠释了洱海作为富营养化初期湖泊的水环境特征,从历史变化的角度剖析了其生态系统的演变趋势,定量评价了沉水植被退化现状,估算了藻源性内负荷,研发了沉水植被防退化技术,编制了水生态防退化方案,开展了水生态防退化综合示范,对推动洱海实现由水质管理向水生态综合管理的理念转变,以及为洱海水污染防治与富营养化治理提供了技术支撑。党的十八大报告提出了我国建设生态文明的新目标,大理州政府提出了转变发展方式、以流域生态文明建设为标志的洱海富营养化防治计划。“十二五”期间,洱海的保护和治理应坚持以“让湖泊休养生息、建设绿色流域、生态文明流域”为准则,整体考虑湖泊水体、湖滨带与缓冲区,以流域空间格局优化和产业结构调整为抓手,采取综合措施加以整治。期望课题组在湖泊水污染治理理论和生态修复方面能收获更多更好的研究成果。      

异龙湖退塘还湖区基底修复技术工程应用研究

20世纪70年代异龙湖实施了围湖造田运动,在湖滨带形成大量农田和连片的鱼塘群,鱼塘群垂直堤坝对湖滨带进行了强烈的切割,破坏了湖泊水体生态系统和陆地生态系统的连续性,使湖滨带原有的天然滩地大量消失,浅水区滩地生境条件急剧恶化,水生植被结构的连续性不复存在,鱼类栖息、索饵、产卵地丧失,湖滨生态系统遭到破坏,自净能力下降,加上鱼塘排污,严重阻碍了异龙湖湖滨带生态修复和水质改善。该文介绍一种全新的湖滨带退塘还湖区挖塘堆岛基底修复工程技术方法,通过对湖滨带39.33 hm2鱼塘群区域进行塘库系统构建、堆岛、滩地、坡地等地形地貌多样性改造基底修复工程示范,为湖滨带生态系统修复创造良好的生境条件,湖滨湿地示范工程区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。     

滇池受损湖滨带堤岸处置及基底修复工程技术研究

1970年滇池实施了规模浩大的围海造田工程,使滇池湿地面积减少约23.8 km2,使湖滨带原有的天然湿地大量消失,水生动植物栖息地不复存在,1980-1990年间,滇池环湖修建防浪堤113 km,使湖滨带生境条件进一步急剧恶化,彻底切断了湖泊水体生态系统和陆地生态系统的连续性,消落带消失,湖滨带湿生、挺水和沉水等大型水生植物难以生存,湖泊生态系统遭到重创,对湖泊生态系统带来极其不利的负面影响,文章重点分析了滇池湖滨陡岸带防浪堤处置及基底修复对湖滨带生态修复的重要作用及技术研究,为受损湖泊湖滨带生态修复创造良好的生境条件提供借鉴。     

洱海湖滨带大型水生植物现状及其变化趋势分析

对洱海湖滨带的大型水生植物的种类及分布情况进行了调查。共计发现大型水生植物32种。水生植物在洱海湖滨带均有不同程度的分布,主要分布在南部、西部以及个别湖湾。洱海水生植物优势物种为微齿眼子菜、苦草和金鱼藻;根据大型水生植物物种优势度和群落组成特征,可分为11个群落类型。2015年4月洱海湖滨带大型水生植物分布面积约为1241. 86hm2,占湖泊总面积的5. 17%;资源现存量约为1. 76万t·FW,平均生物量为7352. 5 g/m2·FW。与历史文献记载相比,洱海湖滨带水生植被的分布面积继续减少。     

论湖滨带的结构与生态功能

湖滨带作为陆地和湖泊之间的过渡带,是健康湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分,属于生态交错带的一种. 明晰湖滨带的结构与生态功能对湖滨带及湖泊的水环境改善与生态修复十分重要. 随着水环境因子的梯度变化,湖滨带的空间结构在横向、纵向和轴向分布上都表现出明显的圈层结构特点. 横向结构由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成;纵向结构由空气、水体、底泥构成;轴向结构则是不同岸段湖滨带的景观变化和层次结构,体现整个湖滨带的全貌和湖滨带类型的组合. 湖滨带的时间结构体现在湖滨带生物及其生境条件随着时间推移的演化规律上,并在“时-空结构”中和人的积极存在紧密联系在一起. 影响时间结构的因素包括生物节律、气候因子、水动力等. 湖滨带在生态环境方面的功能可归纳为6项:污染物截留与净化、捕集和抑制藻类、提高湖滨带的生物多样性、提供野生动植物栖息地、控制沉积和侵蚀、调蓄洪水.      

滇池湖滨带湿生乔木湿地构建技术研究

采用以草本植物为主构建的湖滨湿地存在的主要问题是挺水植物繁殖速度快,生物量大,如每年不及时对死亡植株进行收割,会加快湖泊淤积速度,对湖泊水体造成二次污染;大面积湿地挺水植物的管护和收割,势必造成湿地管理强度和费用大幅提高。针对上述问题,文章重点介绍了在滇池草海湖滨带中以湿生乔木植物代替草本挺水植物的湖滨湿地构建技术现场试验研究成果,在湖滨带基底修复的基础上,选择垂柳、滇杨、中山杉、水杉、池杉和竹子等湿生植物开展现场试验,研究结果推荐适应能力较强、成活率较高和景观效果好的垂柳、中山杉为滇池湖滨带湿生乔木湿地构建的主要树种,为受损湖泊湖滨带生态修复提供借鉴。     

湖泊陡岸带生态建设基底修复工程技术

文章介绍最新开发的湖滨陡坎沿岸水域基底修复技术,主要采用人工方法在需要进行大型水生植物群落恢复的湖滨陡坎沿岸的水域实施基底修复工程措施,在目标水域边界构筑水下围埝,采用绞吸式挖泥船将疏浚的湖泥按设计高程要求吹填至基底修复工程区内,形成缓坡浅滩,改善湖泊沿岸带自然条件,为湖泊沿岸带生态修复创造良好的生境条件。文章对该技术方案、工程效果进行了介绍,并将本技术与同类技术特点进行对比分析和探讨。     

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.      

洱海流域湖泊生态系统健康综合评价与比较

基于2009年5月对洱海及其流域内的海西海、茨碧湖和西湖3个小型湖泊的水环境和浮游生物的调查,采用生态系统健康指数(EHI)和营养状态指数(TSI)法对其生态系统健康状态进行定量综合评价.结果表明:洱海流域湖泊整体处于富营养状态,健康状态较差;各湖泊健康状态存在空间差异:海西海和茨碧湖生态系统健康状态为中等,西湖和洱海健康状态为较差;而洱海湖泊内健康状态同样存在空间差异,北部和中部深水区较其他区域健康状态好.2种评价方法比较表明:洱海流域湖泊属于营养盐和生物量基本上呈正相关的响应型生态系统,生态系统健康指数(EHI)适用于洱海流域的生态系统健康评价.此外,整理分析洱海浮游生物历史数据,同样采用EHI法评价得出近20年来洱海生态系统健康状态呈逐渐恶化趋势,尤其1997年健康状态最差.     

2010年洱海全湖磷负荷时空分布特征

为探讨不同来源磷负荷对洱海水体富营养化的贡献,研究了洱海入湖河流、干湿沉降和沉积物内源释放等来源磷负荷的时空变化特征. 结果表明:2010年洱海磷负荷的主要来源是入湖河流,其所带来的磷负荷占总入湖负荷的33%. 入湖河流磷负荷与洱海水体富营养化指数呈显著正相关,并且季节性变化明显,10月是高峰期入湖河流磷负荷区域差异较大,北部3条河流是主要来源,其中以弥苴河入湖磷负荷最大,占入湖河流磷负荷总量的52%. 沉积物磷扩散通量由北向南呈下降趋势,最高值在湖心区,11月最大. 干湿沉降入湖磷负荷季节性变化明显,干沉降占干湿沉降入湖磷负荷总量的47%. 外源入湖磷负荷控制,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,以坝区农业污染控制为重点,同时应加强湖泊水体生态修复控制沉积物内源磷释放.      

星云湖湖滨带生态恢复措施探讨

阐述了星云湖湖滨带生态恢复的意义,分析了星云湖湖滨带主要环境问题,探讨了星云湖湖滨带生态恢复的措施。     

云南洱海沉积物--水界面铁、锰的分布和迁移特征

洱海是一永久性含氧湖泊。对洱海沉积物中铁、锰的分布特征进行了分析，说明洱海沉积物中铁的循环比锰微弱的多，铁氧化物的还原作用受到了溶解氧和锰氧化物的双重控制。输入沉积物中的铁大部分都保存于沉积物中。锰氧化物的还原虽然也受到溶解氧的制约，但其还原作用仍很激烈，所以锰对环境的敏感程度比铁高，沉积物中的铁具有环境记录意义，而锰不具有环境记录意义。     

洱海沉水植物残体风浪输移量及其时空分布

为研究洱海沉水植物残体风浪输移特征,掌握由此而引起的N、P变动情况,通过为期1a的野外定点调查,研究了风浪对洱海湖滨带沉水植物作用引起的植物残体向滨岸的输移特征,估算了沉水植物残体带出的N、P质量. 结果表明:①洱海湖滨带有残体输出的沉水植物总计10种,分别为菹草(Potamogeton crispus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、轮藻(Eichhornia crassipes)、穿叶眼子菜(P. perfoliatus)、扭叶眼子菜(P. intortifolius)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(P. malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及微齿眼子菜(P. maackianus);②沉水植物残体风浪输移量存在明显的时序变化,在4次采样中,2009年12月(冬季)风浪输移量最高;③微齿眼子菜和苦草的风浪输移量最大,植物残体风浪输移量主要受沉水植物的分布和生物量的影响;④单位岸线沉水植物残体风浪输移总量在空间上表现为西部(1.91t/km)>北部(1.73t/km)>南部(1.61t/km)>东部(0.86t/km);⑤洱海湖滨带沉水植物残体风浪输移总量约为2.27×103t/a(以鲜质量计),由此可输出的TN为5.64t,TP为0.85t.      

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.