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城市湿地公园解决生态环境污染问题的探讨

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-07-02    浏览:3251

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1 湿地公园概述

湿地公园是利用自然湿地或具有典型特征的场地,以生态环境的修复以及地域化湿地景观的营建为目标,模拟自然湿地生态系统的结构、特征和生态过程进行规划与设计,形成建有物种栖息地保护、生态旅游以及科普教育等功能的湿地景观区域,是对湿地的一种保护、开发利用的合理模式。 城市湿地是一个开放的体系,除了自然生态系统,还要与城市环境相适应。建立城市湿地公园是维持城市湿地可持续发展的重要手段。

根据湿地公园的内涵和形成过程,国外对湿地公园的研究一般分为自然湿地公园和人工湿地公园两大类。一类主要是对未遭到破坏或者破坏很小的天然湿地上划分一定的范围,建设不同类型的辅助设施,开展科研教育和生态旅游,主要研宄湿地的水环境、动植物的栖息地、生物多样性以及管理和经济政策。另一类主要是对人工湿地的研宄。目前对人工湿地的研宄主要是运用生态工程的方法建设,恢复自然湿地的生态结构和基本功能,研宄方向主要集中在湿地功能的分类、污水处理和水的循环利用、城市功能完善、湿地景观设计和生态重建。

2 中国湿地公园现存问题

城市湿地公园的出现给城市带来了很大的生态效益,也为居民提供了休闲、娱乐科普教育的场所。然而,在城市化的发展进程中,城市湿地格局发生了变化。中国的城市湿地在近几年内物种数量急剧减少,生态功能恶化,湿地面积与数量大幅下降。

造成以上现象的主要原因包括以下几个方面。

2.1 水体的污染与富营养化

城市工业、农业、生活废水流入自然水体,进入城市湿地系统,对湿地的生物多样性造成严重破坏及湿地生境的恶化,抑制了湿地生态功能的发挥。生活污水和化肥流失进入水体,会导致水体富营养化,使浮游生物种类单一,引起藻类爆发性生长,从而使整个湿地生境恶化。

2.2 城市围垦开发

城市扩张导致湿地面积大量减少。湿地生境连续性被破坏。同时,人口増长造成城市用水大量増加,湿地水源供应减少,湿地退化加速。围海造田、城市建设等开发方式,导致湿地面积减少、生境破碎化程度増加。

2.3 生物入侵

外来物种入侵,导致本土物种灭绝。人为因素造成的物种入侵成为威胁湿地生物多样性及生境环境的重要因素。例如曾经作为饲料、防治重金属污染的水葫芦,如今己成为入侵物种,遍布水面, 造成水生生物大量死亡。

3 湿地公园生境设计策略

基于上述问题,可采取的湿地设计策略包括:湿地的生境设计和湿地物种恢复。湿地生境设计包括湿地水环境和基底的恢复,尊重湿地生态系统结构,恢复退化的湿地生境。湿地物种的恢复包括乡土湿地植物群落的恢复及湿地动物栖息地的构建。

3.1 湿地的生境设计

湿地生境的恢复包括基低和水环境的恢复。基底恢复主要通过工程措施,改良土壤,维护基底的稳定性;水环境恢复包括水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。

针对湿地严重的栖息地破碎化的生态恢复目标之一是将退化的生态系统恢复到被扰乱之前的状态,并尊重生态系统的结构、功能和组成。结合干预的恢复手段通常包括缓解造成栖息地退化的破坏因素以及重新建立关键的生态系统组成(陆生植物等)。例如,湿地恢复主要包括控制排水和挖掘, 种植关键的湿地植物物种。这种强调恢复组团植物要素的方式是大多数修复工程的典型手法。要成功地重建湿地生物多样性,就必须在植被修复的基础上,注重恢复生物之间的相互作用过程。

西溪湿地公园是目前国内第一个集城市湿地、文化湿地于一体的国家湿地公园。其自然地形为低洼水网平原,由于长期过度开发利用,己失去了纯自然湿地景观,除少数废弃农田自然恢复形成的湿地环境外,大部分为田间杂草群落。人工鱼塘与河流、湖泊、场地中鱼塘、湖面、河道、塘基、 渚构成次生湿地景观。

西溪湿地的生境恢复设计中,通过河道清淤、植物物种修复、驳岸生态化改造等措施,对场地的水环境、土壤、动植物资源及历史文化进行保护和恢复。尊重现状植被的形态,体现西溪特有的植物群落景观。坚持多样化、自然化和本土化的原则,选用本土植物。湿地植物群落要兼顾生物多样性和景观效果。对于基底条件较好的区域,保持其自然演替的状态;对于被破坏的区域,在西溪湿地植被现状群落的基础上,根据生态及造景要求进行合理配植。植物物种的选择,应遵循自然湿地中稳定群落的物种组成比例,以形成自维持能力好的生态系统。注重群落的优势种,抓住关键,按照自然规律配置主要植物,带动整个生态系统的恢复。

具体恢复措施主要包括:

1)污染源的处理

生活污水及鱼塘废水是主要污染源。通过迁移人口、退耕还林还草、周边外源性污水做截流处理。为湿地公园的景观打造创造良好的基础。

2)地形改造,建立缓坡,营造多样的湿地环境

西溪湿地大多数堤岸较陡,环境相对单一,不利于植被的固着和动物的栖息。将部分陡峭堤岸改造成缓坡,増加水路过渡带宽度,允许不同植被带的植物群落过渡,为丰富的湿地植物群落提供可能,进而为湿地动物提供栖息、繁殖的场所。

3)水塘改造

浅水池塘比深水池塘更合适野生的生物栖息,将原有的深水塘改造成不同深度的浅塘。在湿地植物景观规划中,保留和营造典型的湿地特征地域,以营造种类丰的湿地植被群落,増加湿地生物多样性和景观多样性。

4)保留枯木

枯木除了作为景观要素外,也是湿地鸟类的停歇处。从生态上来说,死去的树木可以为生物提供栖息地,有利于野生动物的繁衍。

5)模仿自然湿地植物群落的生态结构

西溪湿地属于亚热带湿地,分为草本湿地、水域植被,包括高草湿地型、低草湿地型、浅水湿地型。营建时遵循相似地域湿地群落的物种组成和比例进行配植。初期设计较多的物种在演替后,群落中生物多样性丰富,生态结构更加稳定。

西溪湿地的生境恢复是国内一个典型的成功案例。在营造过程中,注重在区域水文、土壤、生物资源调查的基础上,营造适合湿地植物生长的多样化的环境。在植物群落的生态结构上,从群落整体出发,强调对群落中关键物种的保留,在引入外来物种时须谨慎考虑,避免入侵物种的扩张。湿地生态系统的恢复重建最有效的途径是顺应生态系统的演变规律,进行适当的人工干预,营建顶级群落,可使湿地生态系统尽快达到稳定状态,这对城市湿地公园生境的恢复重建有很好的指导作用。

大诺特里乡村花园(Great Notley Garden Village,south-east England, UK)坐落于英格兰东南的 Braintree附近,这里曾经是农田。Great Notley Garden Village人工湿地设计提供了一种利用植物处理地表径流污染的生态方法。它是由乡村公共置业(Countryside Properties)设计的,包括一个乡村公园和一个观赏池塘,湿地和周边的树林和草地为野生动物提供了栖息地同时成为了一个当地居民休 闲娱乐的中心区域。对湿地和旁边的休闲池塘的设计旨在修复生态系统以及作为一个平衡池塘来储 存地表径流,并以一定的流速排入市政排水系统。

为了将渗透量降到最低,芦苇种植床由不透水的砾石粘土构成,设计小于等于1%的排水坡度以帮助水排入种植床。从进水口排入的水流经过两个沉淀沟,使固体悬浮物沉淀。

在150 mm厚的土层种植宽叶香蒲、水葱、黄菖蒲。表层土为原有的农耕土壤,有足够的养料供植物初始阶段生长。三角形的砾石区(构成了超过湿地面积三分之一的表面区域)从进水口下的沉淀沟开始种植了10000株芦苇,湿地的剩余部分在六个出水口前交替种植香蒲属、鸢尾属、薦草属植物。

水流会到达流水系统表面的土壤层。由于土壤的渗透系数比砾石低,表面径流将会成为这片种满宽叶香蒲和水葱的湿地的主要水源。最终径流会通过六个出水管进入休闲池塘,随后会通过一个狭窄的排水口进入河道。第一年投入使用后,调查数据显示改湿地可有效过滤地表径流中的重金属如:镉、铜、铅、锌等。为了保持湿地过滤重金属的能力,须每年对沉淀池进行清淤。

大诺特里乡村花园是修复湿地生境并利用湿地植物处理地表污染径流的经典案例。利用原有耕地土壤作为生境植物恢复的基底,利用地表径流为水生植物提供水源,建立具有净化作用的可持续湿地生态系统。

3.2 湿地的物种恢复

3.2.1 湿地植物景观修复及设计 湿地植物可以改善水质,为湿地生物供氧;同时增加湿地公园景观 层次。湿地植物主要有五大类型:沼生植物、挺水植物、漂浮植物、沉水植物、耐水湿乔灌木。湿地公园的设计中,应尽量增加生物多样性,提高生态系统的复杂度,组成稳定的湿地生态系统。

湿地公园植物配植应结合生态和美学,从空间和时间两个维度进行合理搭配,以保证其净化功能和景观效果。

3.2.2 空间維度植物配植(1)水平尺度植物配植结合自然群落结构,从水体向水岸植物群落依次为: 沉水植物-浮水植物-漂浮植物-挺水植物-湿生植物-陆生植物。

沿水岸方向的植物群落分布以片层的形式出现,水生植物群落结构较简单,统一片层内,相同的水深条件下,选用1〜2种植物,否则会一起种间竞争影响观赏效果。(2)垂直尺度植物配植水生植物垂直分化不明显,不同类型的植物对水深有相应的要求。湿生植物:0〜10 cm,挺水植物:5〜 50 cm,浮水植物:20〜50 cm,沉水植物:20〜200 cm。根据水深层次进行植物组合的搭配。

3.2.3 时间維度植物配植合理进行季相搭配,做到尽量延长观赏期。北方的湿地公园选择耐寒性强、 根系发达的湿地植物,芦苇、香蒲等,以保证冬季的湿地净化功能和景观效果。灌木柳等湿生灌木 也是很好的冬季植物。

3.2.4 湿地动物保护与恢复湿地动物是湿地生物多样性的关键要素。动物处于生态链的较高层,需 要良好的生境来承载。湿地动物主要包括:湿地底栖类、湿地两栖类、湿地鱼类、湿地鸟类。湿地 动物群落的保护与恢复关键是栖息地,

鸟类是湿地中最活跃的动物,多样化的湿地景观才能够吸引鸟类栖息。鸟类栖息地生境主要包括:深水区、浅水区等。深水区适合游禽活动,浅水区栽植水生植物吸引涉禽繁殖。同时要保证湿地水质,通过水闸阻隔外界污染源。

其他湿地动物可以通过植物群落的打造,逐渐形成稳定的生态系统,供其栖息繁殖。

伦敦湿地中心(WWT London Wetland Center)位于伦敦市区西南部泰晤士河沿岸巴恩斯,占地约 4.4x105m2。

20世纪80年代末,随着环伦敦的供水蓄水工程的出现,维多利亚水库面临废弃:水库由4个混凝土蓄水池构成,面积达56.6 hm2。在野禽及湿地基金会(The Wildfowl & Wetlands Trust)、泰晤士水务公司、伯克利地产的共同努力下,原废弃场地变成了一个复杂多样的湿地栖息地,包括一个环境教育中心和展示中心,吸引着每年250000国内外的游客来参观学习湿地保护的相关知识。

这些维多利亚水库曾经是越冬野禽的重要栖息地,在1974年被定义为特殊科学价值地点。凤头潜鸭和琵嘴鸭全国数量最多,其他种类如红头潜鸭和水鸭也达到一定数量。这个场地是英国斑头秋沙鸭主要的越冬地。由于过渡捕鱼及其他人类活动,越冬鸟类从20世纪70年代中期开始数量下降。

伦敦湿地中心在废弃水库的基址上,进行湿地生境的修复重建:根据生境特征和水文特点,伦敦湿地中心分为6个区域(图2),其中包括3个开放水域:蓄水泻湖、主湖、保护性泻湖,和3个单元:芦苇沼泽、季节性淹没草原和泥滩。设计的关键是精确的控制各个单元的水位,每个单元相对独立。提高原有混凝土細,保留水库原有水位,在每个单元构建泥墙、操作杆,使各栖息单元水位得以控制,不受季节水位变化的影响。

有约30 hm2的场地用于为众多湿地野生动物提供栖息场所,包括特别是特色物种以及依靠泰晤士河谷迁徙的珍稀物种。

伦敦湿地公园在处理人与湿地野生动物的关系上是城市湿地公园设计的典范。为了保证游客近距离的观测野生动物同时又不惊扰动物的生活,不破坏保护区的生态环境。公园梳理了人流活动,将公园进行合理分区规划。

伦敦湿地中心通过对人和水的统筹协调,将废弃水库变成了城市中心的湿地公园,很好的平衡了人类活动与自然环境。在为野生动物提供不受打扰的栖息地同时,为游客提供了近距离接触湿地的机会。

4 结语

城市湿地为城市景观的社会、生态、经济带来多重效益。城市湿地水资源管理的概念同样适用于城市其他水环境。这样的生态体系更具有灵活性,适合应对城市的各种挑战。绿色基础设施可以 与生态、社会、文化功能结合在一起,从而支持城市的可持续与弹性发展。城市湿地设计是综合的设计,它需要兼顾生态保护、工程、景观设计等多学科交融,来修复湿地环境、生物多样性及创造城市中宜人的绿色开发空间。

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