在对湖泊生态系统调查与评价的基础上,识别湖泊的主要胁迫因子,有针对性地制定生态修复目标。对于大多数湖泊来说,生态修复的关键任务是降低来自流域外部的污染负荷,只有当污染负荷削减到预定的目标值,才能创造出控制富营养化的前提条件。在此基础上,在湖泊内采取物理、化学、生物等技术措施控制内污染源。同时,修复湖滨带,从恢复地貌、重建植被、维持生物多样性等方面入手,改善湖泊生态系统的结构和功能。
湖滨带生态修复
湖滨带是湖泊水 陆交错带,是陆生生态系统与水生生态系统间的过渡带,其范围是历史最高水位线和最低水位线之间的水位变幅区。在湖泊管理中,其范围可适当扩大,即分别向陆域方向和水域方向延伸一定距离。
湖滨带处于水陆交错带,具有多样的栖息地条件,加之水深较浅,阳光透射强,能够支持茂密的生物群落,导致湖滨带生物物种数量相对较多。湖滨带除了生长浮游植物以外,还生长着另外两种自养生物:大型水生植物和固着生物。作为初级生产者,这些生物产生了巨大的生物量。在食物网中,食植动物或牧食动物消费了大量的初级生产。初级食肉动物如浮游动物以牧食较小食植动物为生。高级食肉动物包括大中型鱼类、水禽和水生哺乳动物,它们以浮游动物为食,成为食物网的顶层。实际上,湖滨带的巨大生产力还吸引了众多陆生物种和鸟类,到湖滨带寻找丰富的食物 (见1.3.5节)。湖滨带又是湖泊的缓冲带,其水-土壤 (沉积物) 植物系统的过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等物理、化学和生物作用,具有控制、减少来自流域地表径流中的污染物的功能,成为保护湖泊水体的天然生态屏障。
在自然界与人类活动的双重作用下,湖滨带受到了不同程度的破坏,表现为生态功能下降,生物多样性下降,生态系统退化。湖滨带生态修复的主要任务,一是清除非法侵占湖滨带的建筑、设施、道路、农田、鱼塘,取缔非法挖沙生产,恢复湖滨带地貌特征。二是控源截污,截断流域污染物入湖通道,重建缓冲带结构。三是湖滨带植被恢复和重建。本节主要讨论湖滨带调查与评估方法;湖滨带生态修复总体设计原则;湖滨带生态修复技术。
1. 调查与评价
湖滨带调查与评价包括自然状况调查和人类活动干扰调查。有关水文地貌调查和污染源调查见3.1.2节;生物调查见3.1.3节。
人类活动干扰包括侵占湖滨带 (围垦、耕种、房屋设施、道路以及挖沙生产等);污水汇入 (农业、水产养殖、禽畜养殖、生活污水、垃圾、旅游等);以及生物入侵和船舶等。自然界干扰包括泥沙淤积、特大洪水、风浪、自然径流减少。这两类干扰导致水文、地貌、水质、基质、生物多样性、景观、河湖连通性以及岸坡稳定性的变化,人为与自然干扰对湖滨带的影响相关关系见表7.1-8。
开展湖滨带生态评价,需要建立湖滨带参照系统。所谓参照系统是指大规模人类活动前的湖滨带生态状况。通过历史资料分析、现场调研,掌握大规模人类活动前湖滨带的水文、地貌、水质、生物多样性等状况。对比现状与历史状况,计算出包括生境因子和生物因子在内的重要生态因子的变化率。根据各生态因子的不同变化率,可以分析变化率较高的关键生态因子。根据表7.1 8外界干扰因子与响应关系,分析不同干扰因子对关键生态因子的贡献大小,识别湖滨带退化的主要外因,从而确定湖滨带生态修复的主要目标。
2. 湖滨带生态修复原则
(1)生态功能定位与分区。生态功能定位与分区是湖滨带生态修复设计的基础。总体上,湖滨带主要生态功能包括:生物多样性保护;缓冲带功能;岸坡稳定功能;景观美学功能;经济供给功能。对于具体的大中型湖泊而言,湖滨带不同区域的主体生态功能各有侧重。在湖泊生态修复工程设计中,为突出湖滨带不同区域的修复重点,需要进行生态功能定位和分区。根据规划湖泊的历史与现状特征分析,明确湖滨带不同区域预期恢复的主体生态功能,据此划分主体生态功能分区。每个区域除一种主体功能外,还可划分多种非主体功能。在进行生态修复设计中,以主体生态功能修复为重点,同时也应兼顾其他类型的生态功能修复。
1)生物多样性保护区。具备下列条件的区域,可以划为生物多样性保护功能 区:①湖滨坡度较缓、变幅带较宽的区域;②湖滨地形变化丰富、湖湾发育度高的区域;③水鸟、鱼类、两栖和爬行动物类比较丰富的区域。根据保护的对象,生物多样性保护区可进一步细化为:湖泊鱼类栖息地、湖泊底栖动物栖息地、水鸟栖息地、两栖和爬行动物栖息地、小型哺乳动物栖息地等保护区域;湖滨生境复杂的区域也可以单独划定。
2)缓冲带功能区。湖滨带通过过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等物理、化学和生物作用改善水质以及控制、降低流域污染物进入湖泊敞水区。同时,湖滨带也可通过营养竞争、化感作用等抑制湖泊水华藻类,改善湖体水质。富营养化严重的湖泊以及水华暴发风险较高的区域,可划定为缓冲带功能区。
3)岸坡稳定功能区。湖滨带植被具有降低风浪冲刷,固岸、消浪的功能,能够降低风浪对湖岸的侵蚀,提高岸坡稳定性。凡湖滨带坡度较陡、风浪、地质、船舶等综合因素导致岸坡侵蚀潜在风险较高的区域;由于岸坡地貌、风浪、地质等原因,局部岸坡有滑坡、崩岸发生的区域,划为护岸功能区。
4)景观美学功能区。湖泊特有优美的自然景观和时空变化性,使其具有高度的美学价值,体现了湖泊的文化、科学、教育、休闲的重要生态服务功能。依据历史和现状分析,可适当划分景观美学功能区。应严格控制景观美学功能区的范围,其面积一般不超过湖滨区域的10%。可适当布置少量亲水构筑物和观鸟平台,但是要尽量减少其他建筑物和娱乐休闲设施,以维持湖滨带的自然景观。
5)植物资源利用区。湖滨带内植物资源利用价值高、且生长旺盛的区域,可划定为植物资源利用区。应严格控制植物资源利用区的面积,以维持湖泊的自然功能。
(2)生态修复目标和任务。湖滨带修复是湖泊生态修复工程的组成部分,湖滨带生态修复设计原则服从湖泊修复的总体原则,见7.1.1节。湖滨带生态修复设计应从湖泊整体修复出发,按照自然化原则,以人类大规模活动干扰前的状态为参照系统,恢复湖滨带的生态功能。
针对湖滨带退化现状,生态修复的主要任务包括:
1)加强岸线管理。湖泊岸线是一种生态保护红线 (见6.5.2节)。依法划定岸线,确权划界,制定管理办法,建立管理机构,严格执法,清除湖滨带内各类非法建筑物和道路、退田还湖,退渔还湖,取缔非法采砂活动。
2)湖滨带地貌形态恢复。针对湖滨带被侵占的现状,对照参照系统的湖滨带地形地貌,制定湖滨带地貌设计方案。湖泊地形地貌参数见3.1.2节表3.1 7。就湖滨带而言,要特别关注岸线发育系数DL、水下坡度S、吹程Lw以及湖滨带宽度。岸线发育系数DL定义为岸线长度与相同面积的圆形周长之比,DL值越高则表示岸线不规则程度越高,意味着湖湾多,湖滨带开阔,能减轻风扰动,适于水禽和鱼类的湿地数量多。水下坡度S是指湖泊横断面边坡比,用度数或百分数表示。水下坡度S 影响湖滨带宽度、沉积物稳定性、大型植物生长条件以及水禽、鱼类和底栖动物的适宜性条件。吹程Lw,定义为风力能够扰动的距离。取湖泊最大长度L';或等于 (L'+W )/2,式中L'为湖泊最大长度,W为湖泊最大宽度。
3)缓冲带加强措施。采取物理方法,用截污沟、截污管道或箱涵等措施截污,截断流域污染物入湖通道,成为缓冲带的外缘防线。
4)湖滨带植被重建。根据历史与现状分析,重建湖滨带植被。优先选用乡土种,乔灌草相结合,提高植物物种多样性,形成完善的缓冲带结构。
5)水土保持,固岸护坡,维持岸坡稳定性。对于陡边坡和已经发生滑坡、崩岸的地段,进行岸坡稳定性计算和复核,布置护坡和挡土墙结构。同时,采用生态型护坡结构,以创造栖息地条件。
6)自然景观营造。在景观美学功能区营造自然景观,创造人们亲水环境,使湖泊成为休闲、运动、科学、教育的公共空间,充分发挥湖泊的美学和文化功能。
(3)湖滨带生态修复指标。湖滨带生态修复目标定量化,需建立湖滨带生态修复的指标体系。表7.1-9是建议的指标体系,具体指标可以根据项目特点制定。表7.1-9共分6类修复目标,下分24项具体指标,指标按照现状值和规划目标值两栏填写。目标值的确定原则是从现状出发,参考参照系统的历史状况,根据湖滨带主体功能定位和相关技术规范确定。
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