第11章_濕地生態(tài)工程

1、第十一章 濕地生態(tài)工程 張靖 教學(xué)目的和要求 掌握濕地定義，了解濕地主要類型，掌握濕地生 態(tài)系統(tǒng)的主要生態(tài)功能及資源價值。 熟悉中國濕地生態(tài)系統(tǒng)存在的主要生態(tài)問題，理 解產(chǎn)生這些問題的原因與途徑。 正確認(rèn)識濕地生態(tài)工程在退化濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù) 中的作用，掌握典型典型退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢 復(fù)技術(shù)與途徑。 目 錄 第一節(jié) 濕地概述 第二節(jié) 濕地生態(tài)工程設(shè)計的基本原理和主要技術(shù) 第三節(jié) 濕地生態(tài)工程設(shè)計 第四節(jié) 案例分析 第一節(jié) 濕地概述 一、濕地的定義 天然或人工、長久或暫時性沼澤地、濕原、泥 炭地或水深不超過6m的海域(中國國家林業(yè)局, 1997)。 3.全面科學(xué)的定義： 濕地是指一類在生態(tài)性質(zhì)上

2、介于水生和陸地生 態(tài)系統(tǒng)之間，由于常年或周期性的水分積聚或過度 濕潤，造成基底的嫌氣性條件，維持綠色高等水生 或濕生植物群落長期生存的土地。 特點(diǎn)： 地勢低洼、排水不暢，造成的地表長期積水或 土壤過濕 以水成土壤為主，在相當(dāng)長的時間內(nèi)基底處于 還原環(huán)境 生長著水生或濕生的高等植物群落，還原性的 環(huán)境是一種逆境 4.中國的濕地類型 我國濕地總面積為3848.55萬hm（不包括水稻田濕 地）。自然濕地3620.05hm，占國土面積的3.77。 我國濕地分類 主要濕地類型 二、濕地的功能 1.生態(tài)功能 （1）保護(hù)生物和遺傳多樣性 （2）減緩徑流和蓄洪防旱 （3）固定CO2、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候 （4）降解污

3、染物、凈化水質(zhì) （5）防浪固岸、保衛(wèi)國土安全 （1）保護(hù)生物和遺傳多樣性 不僅為水生動物、水生植物提供了生存場所，也為多 種珍稀瀕危動物，特別是水禽提供了必需的棲息、遷徙、 越冬場所。 江蘇鹽城沿海灘涂珍禽 國家級自然保護(hù)區(qū) （2）減緩徑流和蓄洪防旱 位于地勢低洼的地段，與河流相連，是天然的蓄洪區(qū)： 洪水期可蓄存洪水； 干旱季節(jié)，可將洪水期蓄積的水向下游和周邊地區(qū)排 放，防旱功能十分明顯。 泥炭層具有孔隙結(jié)構(gòu)，持水能 力強(qiáng)，能夠保持大于其本身重 量39倍或更高的蓄水量。 草本泥炭的持水量為300- 600%； 泥炭蘚泥炭的持水量2000%。 （3）固定CO2、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候 積累泥炭形成碳匯，聚

4、集大氣中的CO2 釋放CH4 沼澤土壤和水面的蒸發(fā)量，可以增加空氣濕度，增 加地區(qū)的降水量 三江源樣方三江源樣方 （4）降解污染物、凈化水質(zhì) 濕地被譽(yù)為“地球之腎” 物理過濾、生物吸收和生物化學(xué)合成與分解 （5）防浪固岸、保衛(wèi)國土安全 濕地植被的自然特性可以防止或減輕對海岸線、河口 灣和江河岸的侵蝕。 作用： （1）植物根系及植物堆積體對基地的穩(wěn)固作用； （2）削弱海浪和水流的沖力； （3）捕獲或截留沉積物。 2.社會經(jīng)濟(jì)功能 （1）重要的水源地 （2）提供豐富的動植物資源 （3）提供豐富的工業(yè)原料 （4）提供能源和水運(yùn)條件 （5）景觀與旅游 （6）教育與科研價值 三、濕地存在主要問題 1.濕

5、地面積萎縮 2.生物多樣性降低 3.濕地水資源的不合理利用 4.濕地污染 5.泥沙淤積日益嚴(yán)重 6.海岸侵蝕不斷擴(kuò)展 1.濕地面積萎縮 濕地大量喪失直接導(dǎo)致淡水存蓄量減少，減少地 下水補(bǔ)充，加劇水資源危機(jī)。 洞庭湖損失庫容119億M3 鄱陽湖損失庫容80億M3 湖北省1949年以來每年平均消失5個湖泊 黑龍江三江平原濕地面積驟減，87億M3地表水隨之流失 （1）我國濕地變 化的現(xiàn)實(shí)（河湖） 萎 縮 的 洞 庭 湖 （2）生物多樣性降低 水生植物9268 魚類10050 植被類型105 （3）濕地水資源的不合理利用 無節(jié)制的農(nóng)業(yè)截水灌溉； 工業(yè)用水利用率低，單位產(chǎn)值耗水量是發(fā)達(dá)國家的 5-10倍

6、; 水利工程（長江流域46000座水壩）。 未考慮生態(tài)用水。 無生態(tài)用水灌溉無生態(tài)用水灌溉 沙雅百萬畝胡楊沙雅百萬畝胡楊 林瀕臨死亡林瀕臨死亡 （4）濕地污染 （5）泥沙淤積日益嚴(yán)重 自1949年以來，中國已建成84000座大中小型水 庫，庫容為4600億立方米，淤死1000億立方米， 直接經(jīng)濟(jì)損失200-300億元。 （6）海岸侵蝕不斷擴(kuò)展 南部海區(qū)最明顯：海浪、海風(fēng)、潮流、颶 風(fēng)、植被破壞、開采礦物、石、珊瑚礁等 紅樹林大面積破壞 珊瑚礁遭 到破壞 第二節(jié) 濕地生態(tài)工程設(shè)計的基本原理 和主要技術(shù) 1.濕地生態(tài)工程設(shè)計的基本原理 生物多樣性與島嶼原理 生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性、生

7、 態(tài)系統(tǒng)多樣性與景觀多樣性。 物種多樣性和生境面積的關(guān)系為： S=CA 式中：S物種數(shù)；A生境面積； C、A受生境類型和生物類型制約的常數(shù)。 2.濕地工程技術(shù) 濕 地 工 程 設(shè) 計 主 要 技 術(shù) 第三節(jié) 濕地生態(tài)工程設(shè)計 一、濕地的恢復(fù)與重建 1.濕地恢復(fù)與重建的目標(biāo) 濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)，以保證濕地生態(tài)系統(tǒng)的正常 演替與發(fā)展； 恢復(fù)與重建濕地植被和土壤，恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)正常的 生物循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化； 提高濕地的生物多樣性，發(fā)揮其多種生態(tài)服務(wù)功能，提 高其生產(chǎn)力； 減少或控制對濕地的污染； 恢復(fù)與重建濕地景觀，增加其美學(xué)效果。 2.濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計模式 兩種模式： 生態(tài)系統(tǒng)未超負(fù)荷的損

8、傷，干擾和壓力被解除后，恢復(fù)可 在自然過程中發(fā)生。 超負(fù)荷的不可逆退化，必須施以人力與自然力結(jié)合的生態(tài) 工程措施才能促其迅速恢復(fù)。 恢復(fù)與重建濕地模式 3.濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計策略 不同的濕地類型，恢復(fù)與重建的指標(biāo)體系及相應(yīng)策略不同 4.濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計程序 濕地恢復(fù)與重建設(shè)計程序 5.濕地恢復(fù)與重建的具體措施 （1）河流濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施 污染物總量控制：有效控制上游排污 植物修復(fù) 通過植物的生理功能，揮發(fā)、穩(wěn)定水體中的中 的重金屬污染物，或降低污染物中的重金屬毒 性，以達(dá)到清除污染、凈化水質(zhì)的技術(shù)。 （2）湖泊濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施 化學(xué)措施：向湖中加入鐵鹽或鋁鹽，將湖水中溶

9、解的無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為不溶性磷酸化合物沉淀 工程措施：工程措施包括湖水的置換、湖泥的處 理和曝氣處理。 生物措施：生物措施包括去除生物和全層曝氣兩 種方法。 其他 水位操作：通過升高或降低水位抑制水中生物； 物理對策：用機(jī)械去除水中植物； 化學(xué)抑制：向湖水中散入殺菌劑、除草劑等，殺 滅或抑制某些有害生物； 生物抑制：利用非公害性水生植物的繁殖抑制有 害水生植物等。 （3）鹽堿濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施 工程措施： 現(xiàn)有排水系統(tǒng)的疏通； 排系統(tǒng)的配套； 輸水渠道的襯砌； 清淤；節(jié)水溉措施等。 生物措施： 利用樹蒸騰代替地表蒸發(fā)，降低地下水位，控制 鹽漬化的發(fā)生； 利用粗密且植入深層土中樹木的根系吸收水分

10、， 使地表水下移，控制和減少了地表鹽堿的積累； 耐鹽堿的樹木吸收了部分鹽堿，減少土壤中鹽堿 的； 發(fā)揮森林改良堿土的作用，提高土壤肥力。 農(nóng)業(yè)措施 縮小地塊，平整土地，加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，保護(hù) 好現(xiàn)有大的耕地； 精耕細(xì)作，實(shí)行科學(xué)種田； 選用優(yōu)良耐鹽堿的作物品種進(jìn)行復(fù)種、套種； 增施有機(jī)肥，提高地力； 深翻曬壟，澆水壓堿，提倡合理溉、節(jié)約用水的 一系列管水、用水制度。 （4）海岸濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施 紅樹林濕地的恢復(fù)與重建 紅樹林濕地修復(fù)與重建的主要技術(shù)是紅樹林引種 與造林。 珊瑚礁濕地的修復(fù)與重建 “用水泥板作固定基座” “用水下膠粘劑固定珊瑚枝” 移植“珊瑚礁群體” “保護(hù)或移植關(guān)鍵種”

11、 第四節(jié) 案例分析 1.西溪濕地概況 西溪濕地位于杭州城西(30145501656N， 12002191200508E），南靠北高峰等幾座群山（ 海撥434米）；西部有天目山脈，北連余塘河、京杭大運(yùn) 河,通太湖水系東連市區(qū)中心,地面標(biāo)高低于市區(qū)1.8米左右, 經(jīng)市政水利工程后與西湖、錢塘江貫通循環(huán),保證正常水位 與水質(zhì)。 2.西溪濕地工程 從野生植物資源保護(hù)、陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù) 與重建等3個方面提出西溪濕地生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)對策和措 施。 在西溪濕地水生態(tài)系統(tǒng)治理過程中，提出了采用半自然 濕地與人工濕地處理技術(shù)對分散點(diǎn)源污水進(jìn)行控制等重 要技術(shù)手段，此外，明確了改變目前的藻型生態(tài)系統(tǒng)為

12、草型生態(tài)系統(tǒng)，是西溪濕地水生態(tài)系統(tǒng)治理的根本方向。 提出了重要野生植物保護(hù)與長期監(jiān)測、重要鳥類棲息地 改造、外來入侵植物防治研究及工程、區(qū)域陸生植被格 局深化設(shè)計與改造工程、區(qū)域植被恢復(fù)和重建技術(shù)與工 程、池塘生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建工程和半自然濕地與人工 濕地構(gòu)建等重點(diǎn)工程項(xiàng)目，并進(jìn)行了可行性分析。 西溪濕地工程思路 （1）減少人為影響 采取“退屋還綠、退人還靜”辦法，做好濕地內(nèi)原住居民的外遷 和建筑拆除工作 恢復(fù)了秋雪庵、煙水漁莊等部分重點(diǎn)文化遺跡 采取“有限進(jìn)入”控制游客數(shù)量，一期工程游客人數(shù)控制為 3000人/d左右 （2）改善濕地水質(zhì) 在實(shí)施區(qū)域水源污染監(jiān)測的基礎(chǔ)上，從疏浚、截污、配水、

13、生物治理4方面入手，改善西溪濕地水體環(huán)境和水體質(zhì)量。 （3）保護(hù)動植物多樣性 以恢復(fù)和重建已損的濕地生態(tài)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)合理的濕地食物鏈 為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動植物生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn) 定性。 （3）保護(hù)動植物多樣性（續(xù)） 加強(qiáng)地形整理，采用傳統(tǒng)的原生態(tài)駁坎方式，進(jìn)行 淤泥護(hù)坡、插柳固堤、捻泥清淤 整理坍塌塘堤，對383個魚鱗塘實(shí)行了保護(hù)，嘗試營 造大水面、淺灘、沼澤和水草地 優(yōu)化植被配置充分尊重原有地 形、地貌、植被，采用大量的 鄉(xiāng)土樹種或草本進(jìn)行植被恢復(fù) 目前濕地內(nèi)已有維管束植物 85科182屬221種、浮游植物7 門，6個植被型組，桑、竹 、柳、樟、槐、蓮、桅子在 濕地內(nèi)種植歷史較長，尤

14、以 蘆葦、荻、柿、梅最具規(guī)模 和特色，保留下來的老柿樹 在一期工程內(nèi)就有2802棵。 （3）保護(hù)動植物多樣性（續(xù)） 火火 柿柿 映映 波波 設(shè)置水禽棲息地在保護(hù)好現(xiàn)有的大塊濕地、林地和 草地等自然場所的基礎(chǔ)上，在農(nóng)田、養(yǎng)殖場及樹林、 院落、花園、綠地上設(shè)置人工鳥巢等設(shè)施，吸引鳥 類的棲息，再現(xiàn)群鳥歡飛景觀。 前濕地內(nèi)已有白鷺、雀鷹、白額雁 、斑嘴鴨、針尾雨燕等濕地鳥類、 平原鳥類、山地鳥類、農(nóng)田鳥類和 城郊鳥類12目26科89種，占杭州所 有鳥類總數(shù)的近50%。 （3）保護(hù)動植物多樣性（續(xù)） （4）保護(hù)民俗風(fēng)情 通過組織開展西溪風(fēng)情調(diào)研 和系列活動，收集了民間家 具和農(nóng)具900余單件，較好 地

15、展示不同歷史時期的古建 、民居風(fēng)格和民情風(fēng)俗，合 理安排漁事、養(yǎng)蠶等農(nóng)事活 動，保護(hù)好當(dāng)?shù)鼐用耖L期生 活勞作而形成的農(nóng)耕文化、 鄉(xiāng)土田園文化，最大程度地 展示民俗風(fēng)情的生態(tài)形態(tài)， 如河渠行舟、網(wǎng)魚、社戲和 龍舟競渡等。 總規(guī)劃面積10.08平方公里（實(shí)施面積11.5平方 公里），由西溪濕地綜合保護(hù)一期、二期、三期 3大區(qū)塊組成，計劃總投資87.6億元。 4.經(jīng)濟(jì)和社會效益 2005年，西溪濕地被命名為全國首個國家濕地公園，國 家林業(yè)局同意杭州市正式開展?jié)竦毓珗@的保護(hù)和管理。 對于全面加強(qiáng)西溪濕地生物多樣性保護(hù)，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)特點(diǎn)和基本功能，實(shí)現(xiàn)濕地資源的可持續(xù)發(fā)展，有 著十分重要的意義。 著名導(dǎo)演馮小剛執(zhí)導(dǎo)的賀歲電影非誠勿擾1就是在西 溪濕國家地質(zhì)公園取景的。因?yàn)殡娪暗幕馃嵘嫌?，西?濕地風(fēng)景也瞬間家喻戶曉，有效的推動了當(dāng)?shù)芈糜蔚陌l(fā) 展和經(jīng)濟(jì)的騰飛，成為用電影推介景區(qū)和城市的著名案 例。 思考題 1簡述我國的濕地概念和主要的濕地類型。 2試論述濕地生態(tài)系統(tǒng)最基本的生態(tài)功能。