新疆綠洲河道生態(tài)安全評(píng)價(jià)

新疆綠洲河道生態(tài)安全評(píng)價(jià)

1流域自然環(huán)境概況馬納斯河盆地位于新疆天山北坡的中部和新疆盆地區(qū)的南部。它是新疆和西北干旱地區(qū)的典型內(nèi)陸盆地?，敿{斯河流域已被開(kāi)墾為新疆最大的綠洲農(nóng)耕區(qū)和我國(guó)第四大灌溉農(nóng)業(yè)區(qū),流域自然環(huán)境特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和綠洲社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在新疆均具有典型的代表性瑪納斯河承擔(dān)著流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、防洪泄洪、生活用水等四方面的作用,同時(shí)也作為沿河景觀帶承擔(dān)著文化功能(居民休閑游憩和半干旱區(qū)濱水生態(tài)旅游、景觀美學(xué)價(jià)值等),豐富城鎮(zhèn)居民生活與精神享受,起到多重作用。因此,瑪納斯河的景觀生態(tài)恢復(fù)作為本課題的研究具有重要意義。2農(nóng)業(yè)文明突出樣本瑪納斯河發(fā)源天山,途經(jīng)雪山——綠洲——戈壁——荒漠四種地貌,該河域沿途流經(jīng)十戶窯、瑪納斯縣,以及戈壁明珠石河子市等人工綠洲。在該流域內(nèi)存在兩類人工綠洲形式,其中人工綠洲中農(nóng)耕文明的最突出樣本以十戶窯村為代表,該聚落地貌類型豐富:荒灘、濕地、溪流、農(nóng)田、村落、構(gòu)成了一幅生動(dòng)的鄉(xiāng)土畫(huà)幅;石河子市作為工業(yè)文明時(shí)期的人工綠洲突出樣本,是建立在戈壁與荒漠中的人工綠洲城市,獨(dú)具屯墾文化特色,瑪納斯河臨城東,南北逶迤而過(guò)。人為對(duì)瑪納斯河河道的過(guò)度干預(yù),雖然促進(jìn)該流域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)?；⒐I(yè)集聚、城市現(xiàn)代化,同時(shí)河道生態(tài)環(huán)境遭嚴(yán)重的破壞,戈壁中的綠洲生態(tài)極其脆弱,破壞后短時(shí)間內(nèi)很難恢復(fù),消逝的“古代樓蘭國(guó)”就是很好的例證,本研究從瑪納斯河道現(xiàn)存的問(wèn)題及影響因素方面展開(kāi)論述。2.1瑪納斯河、河江、河駁岸現(xiàn)狀自然環(huán)境質(zhì)量相對(duì)低下,生態(tài)環(huán)境差瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀問(wèn)題突出,主要從流域內(nèi)整體生態(tài)環(huán)境、河道駁岸、植被生境三個(gè)方面研究。(1)整體生態(tài)環(huán)境瑪納斯河承擔(dān)著兩岸的農(nóng)業(yè)與城市生活、生產(chǎn)用水,同時(shí)似乎也順理成章地成為熱電廠、化工廠排放的工業(yè)廢氣、廢水、生活產(chǎn)生的污水及垃圾的排放點(diǎn),瑪納斯河河道寬闊,豐水期冰川積雪融水匯入,被上游水電站、水庫(kù)截留,水量較少,河道旁分布著大量的采沙石場(chǎng),由于缺乏有效的管理,過(guò)度地采挖,導(dǎo)致主河床斷面下切嚴(yán)重、涉河建筑物威脅、駁岸植被覆蓋率低等問(wèn)題。(2)河道駁岸河道及駁岸受到河道防洪設(shè)施建設(shè)、上游水電站、沿岸采砂石場(chǎng)的嚴(yán)重影響,主河道駁岸以混凝土硬化為主、部分河段采用鋼筋石籠護(hù)坡,生態(tài)群落單一,原生的荒漠植被群已遭到嚴(yán)重破壞,景觀環(huán)境品質(zhì)相對(duì)較差。(3)植被生境隨著以瑪納斯河流域?yàn)檩S線的天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的高速發(fā)展,地下水的不斷開(kāi)采造成地下水位下降,氣候干旱、蒸發(fā)強(qiáng)烈致使流域內(nèi)土地鹽漬化,草場(chǎng)退化,只有耐鹽的植物和低矮的灌木,該流域內(nèi)的荒漠景觀因工農(nóng)業(yè)大規(guī)模的發(fā)展已經(jīng)嚴(yán)重改變,植被景觀格局被破壞。2.2瑪納斯河水環(huán)境自然因素(1)自然條件因素瑪納斯河流域位于亞歐大陸腹地,是典型的大陸性干旱氣候,受地貌與氣候影響,瑪納斯河為季向性河流,生態(tài)環(huán)境極度脆弱,自我修復(fù)能力低,加之該區(qū)域降水補(bǔ)給較少,蒸發(fā)量大,鹽分又沒(méi)有外瀉的條件,土壤極易形成鹽漬化,易形成區(qū)域性戈壁植物景觀,植物類型主要以荒漠植被為主;受初夏天山冰雪融水、雨水等因素影響,部分支流河道呈季節(jié)性濕地分布,主要水生植物為蘆葦,生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定,秋冬季節(jié),河流開(kāi)始斷流,河道植物景觀層次退化,河岸及河床部位分布以梭梭群落為主,色彩層次單一。(2)工農(nóng)業(yè)、城市建設(shè)因素由于該流域內(nèi)人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,為了滿足城鎮(zhèn)建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活需要,瑪納斯河流上游修筑水庫(kù)、水電站,瑪納斯河流域引水率高達(dá)94%,超出了中國(guó)60%～70%的河道引水率標(biāo)準(zhǔn),過(guò)度引水利用,使維持河道生物生活,保證河流凈化能力和維系植物生活必用水比例下降綜上分析瑪納斯河生態(tài)環(huán)境存在以下問(wèn)題:河流流域內(nèi)水資源配置不合理,過(guò)度引水,水土流失嚴(yán)重;沿河岸產(chǎn)業(yè)缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的科學(xué)規(guī)劃,工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局不科學(xué);人為活動(dòng)過(guò)度等問(wèn)題。人們對(duì)生態(tài)環(huán)境沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí),上游水庫(kù)管控問(wèn)題,導(dǎo)致下游季向性斷流,河道植物覆蓋率及群落類型及數(shù)量銳減、動(dòng)物棲息地破壞嚴(yán)重,干旱區(qū)河流流域生態(tài)景觀的地域性特征缺失,生態(tài)安全遭到嚴(yán)重的威脅,基于以上因素,本研究試圖利用景觀生態(tài)學(xué)方法,提出瑪納斯河河道生態(tài)恢復(fù)策略整體原則(圖2)。3水資源優(yōu)化的總體思路瑪納斯河河道的景觀生態(tài)恢復(fù),以生態(tài)恢復(fù)為主要目標(biāo)、結(jié)合景觀設(shè)施的建設(shè),運(yùn)用以生態(tài)工程建設(shè)與生物修復(fù)的辦法,可從宏觀、中觀、微觀三個(gè)層面表述。宏觀層面:基于水資源的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在滿足基本的生產(chǎn)、生活用水前提下,調(diào)整水資源的合理配置,優(yōu)化流域內(nèi)水資源在各產(chǎn)業(yè)之間的分配比例,調(diào)整流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局,實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。中觀層面:加強(qiáng)點(diǎn)源、面源和內(nèi)源污染的綜合治理,把安全飲用水保障作為水污染防治的重點(diǎn),從末端治理為主向源頭控制為主的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移3.1馬納斯河生態(tài)恢復(fù)原則(1)水電廠、石英砂沙廠等水利部門(mén)、環(huán)境保護(hù)相關(guān)機(jī)構(gòu)要根據(jù)所制定的河道保護(hù)制度對(duì)已經(jīng)建成的但嚴(yán)重危害河道生態(tài)安全、防洪安全的水電廠、采石沙廠予以整改、關(guān)閉等。對(duì)擠占生態(tài)及泄洪通道的耕地恢復(fù)通道原狀。與此同時(shí),還要建立起科學(xué)的河道采沙規(guī)劃,取締關(guān)閉無(wú)證采石、采沙場(chǎng),建立完善動(dòng)態(tài)巡查報(bào)告和舉報(bào)制度,發(fā)動(dòng)群眾對(duì)無(wú)證非法違法采石、采沙行為進(jìn)行舉報(bào),并保證其能夠真正地落實(shí)下去,為恢復(fù)河道生態(tài)恢復(fù)提供基礎(chǔ)支持。(2)污水處理廠,合理地布局入河排污口,制定清污分流措施,在企業(yè)防治水污染,為了防治廢污水進(jìn)入河道,應(yīng)在污染嚴(yán)重的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)建立污水處理廠,合理地布局入河排污口,制定一系列規(guī)范的清污分流措施。(3)加強(qiáng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)宣傳,提高民眾的保護(hù)意識(shí)強(qiáng)化多部門(mén)協(xié)作管理的模式,加強(qiáng)對(duì)瑪納斯河河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳,提高民眾的保護(hù)意識(shí),在恢復(fù)瑪納斯河流域基本生態(tài)功能的同時(shí),協(xié)調(diào)好人與自然的關(guān)系,提高人們對(duì)生活環(huán)境的品味。3.2馬納斯河生態(tài)恢復(fù)策略(1)降低游園活動(dòng)對(duì)瑪納斯河生態(tài)的影響,并增加其水的成分和人工減少人群對(duì)瑪納斯河水源生態(tài)的干擾,建立水源生態(tài)恢復(fù)三重凈化系統(tǒng)(圖5):第一重凈化,河流沿岸濕地緩沖帶及生態(tài)浮島,降低游園活動(dòng)對(duì)瑪納斯河生態(tài)的影響;第二重凈化,運(yùn)用魚(yú)塘形成的濕地水體凈化不僅形成完整的生態(tài)水系統(tǒng),為園區(qū)生態(tài)水系統(tǒng)提供干凈的水源,還是自然分洪蓄洪體系的重要補(bǔ)充空間;第三是瑪納斯河水體凈化的天然過(guò)濾系統(tǒng)。河床斷面為卵石與泥沙交織層的透水結(jié)構(gòu),河水在流經(jīng)后,完成一定量的礫石及泥沙的停滯,河床成為水質(zhì)過(guò)濾層。(2)流:河道駁岸休閑游憩空間根據(jù)瑪納斯河道階梯狀多層次地勢(shì)特征,在景觀生態(tài)恢復(fù)區(qū),采用垂直交通設(shè)計(jì)策略,實(shí)行區(qū)域交通分流:機(jī)動(dòng)車道主要為部分區(qū)域管理使用,分布在河道駁岸的第一階梯段;二級(jí)道路修建休閑游憩步道,分布在第二階梯段,減少對(duì)生態(tài)恢復(fù)區(qū)人為干預(yù);第三層級(jí)為親水體驗(yàn)道路,采用自然式分段布局,當(dāng)夏季上游泄洪期,三級(jí)道路實(shí)行時(shí)段限制管理,有利于斑塊狀濕地自身生態(tài)修復(fù),恢復(fù)河道場(chǎng)地生態(tài)肌理。(3)季向性生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)景觀營(yíng)造優(yōu)化河道生態(tài)空間格局,保持河岸的基本生態(tài)結(jié)構(gòu)的前提下,營(yíng)造動(dòng)植物的生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)。根據(jù)駁岸的階梯狀層級(jí)特性,垂直式生態(tài)空間格局分為生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、生態(tài)駁岸養(yǎng)護(hù)區(qū)、親水觀光區(qū)、水生植被恢復(fù)區(qū)(圖3)。局部擴(kuò)展水面,恢復(fù)河流自然的形態(tài),依照河流基本形態(tài),在自然環(huán)境下河道泄洪所形成的島、灘、灣、塘可作為季向性的生態(tài)修復(fù)區(qū);在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分地考慮河流豐水期的生態(tài)涵養(yǎng)的濕地建設(shè)和泄洪通道設(shè)計(jì),泄洪及雨水自然回流到河道中,并形成自然的淺水區(qū)和深水區(qū);在季向性生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),引入水生植物,優(yōu)化水源環(huán)境系統(tǒng);植物營(yíng)造方面倡導(dǎo)鄉(xiāng)野之美和低碳景觀的理念,利用適宜干旱區(qū)河道低維護(hù)、高成效的鄉(xiāng)土植物為主沿河道垂直式植被景觀生態(tài)修復(fù),在河道內(nèi)外建立多個(gè)層級(jí)的植被景觀帶,河道豐水區(qū),種植濕生、兩棲類草本植物和耐旱耐鹽堿的草本植物,形成一個(gè)有機(jī)的植物生態(tài)系統(tǒng),河岸景觀區(qū)由特色植物修復(fù)區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)景觀區(qū)構(gòu)成(圖4)。流域內(nèi)生長(zhǎng)著早生沙生植物,以梭梭、紅柳、沙拐棗為主,特色植物修復(fù)區(qū)以耐旱耐鹽堿的鄉(xiāng)土植物為主,形成良好的戈壁荒漠植物景觀,在生態(tài)農(nóng)業(yè)景觀區(qū)主要以生態(tài)防護(hù)育林為主,實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,選擇的鄉(xiāng)土植物應(yīng)該具有耐干旱、耐干旱、痔薄、鹽堿、抗風(fēng)蝕、抗沙埋特性,種植模式以喬木、灌木、地被結(jié)合為主,體現(xiàn)新疆特色鄉(xiāng)土植物的混合種植優(yōu)勢(shì)。(4)景觀界面類型根據(jù)瑪納斯河岸與河床的階梯變化,設(shè)計(jì)適應(yīng)季向性河道景觀的生態(tài)駁岸,在植物種類選擇上,以鄉(xiāng)土植被為主,鄉(xiāng)土植被適應(yīng)能力強(qiáng),種植與維護(hù)成本低,生態(tài)效益高,景觀地域特征突出。例如在斜面駁岸處選取耐干旱、根系發(fā)達(dá)多年生灌木,如紅柳、梭梭、寬刺薔薇等;河灘與三級(jí)駁岸過(guò)渡區(qū),以混合式駁岸設(shè)計(jì)為主,植物選擇上以濕地高草類植物為主,如蘆葦、千屈菜、紫穗槐、鳶尾等,營(yíng)造生態(tài)、自然的濕地景觀效果(圖5)?，敿{斯河流域生長(zhǎng)著耐鹽的植物和低矮的灌木,有蘆葦、怪柳、白刺、豬毛菜等,這些植物可以通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的自我組織、自我修復(fù)、自我穩(wěn)定的功能,使該流域生態(tài)得以恢復(fù)生態(tài)工程措施瑪