设为首页 加入收藏
快速搜索
·返回首页 ·网站地图 ·关于我们 ·联系我们
最新资讯 精品景区 规划设计 技术产品 学术天地 学者风采 教育培训 经典案例 生态摄影 旅游博客 书刊文献
首页 >> 技术产品 >> 核心技术
  核心技术  Core Technology

试论河流生态修复规划的原则
发布人:时代天元                          浏览量:3910                          日期:2012-2-16
董哲仁
(中国水利水电科学研究院)
【摘要】 本文在论述了河流生态修复的目的、任务的基础上,提出了河流生态修复规划的五条原则,即河流生态修复与社会经济协调发展原则; 流域尺度规划原则; 增强空间异质性的景观格局原则;以生态自我修复为主,人工适度干预为辅原则;生态修复工程与资源环境管理相结合原则。
【关键词】 河流 生态修复 规划 空间异质性 景观格局 自我修复
Discussion on Principles of River Ecological Restoration Planning
Dong Zheren
(China Institute of Water resources and hydropower research, Beijing 100038)
Abstract:
The paper brings forward 5 principles of river ecological restoration planning based on discussions on objectives and targets of river ecological restoration: 1) Coordinated development between river ecological restoration and socio-economic development; 2) Using river basin as the basic unit in planning; 3) Landscape pattern of more spatial heterogeneity; 4) Giving priority to ecological self-rehabilitation with supplementing appropriate human interventions; 5) Carrying through ecological restoration works in combination with the management of resources and environment.

Key words:
river,  ecological restoration, planning, spatial heterogeneity, landscape pattern, self-rehabilitation
    河流恢复的目的是促使河流生态系统恢复到较为自然的状态,在这种状态下,河流生态系统具有可持续性,并可提高生态系统价值和生物多样性。[1] [2] 
    河流生态修复的任务是:1)水文条件的恢复。这里所说的水文条件恢复是广义的,是指适宜生物群落生长的水量、水质和水文情势以及水温、流速、水深等水文要素的恢复。2)生物栖息地的恢复。通过适度人工干预和保护措施,恢复河流廊道的生境多样性,进而改善河流生态系统的结构和功能。3) 生物物种的保护和恢复,特别是保护濒危、珍稀和特有物种,恢复乡土种。
编制河流生态修复规划的主要内容包括四部分,即现状及历史调查与分析;制定生态修复目标;提出规划对策;经济-生态效益评估。
    规划编制的技术流程包括(图1 ):1)明确规划的总体思路,包括指导思想和遵循原则,体现可持续发展观和人与自然和谐的理念。2)现状与历史的调查与分析,包括社会、经济及水资源状况、水文气象、地貌地质、河流演进历史和形态、生物物种状况和河流生态系统退化原因调查分析。3)在调研的基础上,制定河流生态修复目标。4)确定规划范围、时间与空间尺度以及总体格局。5)确定工程任务主要包括:水文条件的恢复;生物栖息地保护和修复;生物群落的恢复及保护。6)建立河流生态监测系统和河流健康评估系统。7)制定管理办法。 8)对于规划进行经济-生态效益综合评估。

图1 河流生态修复规划编制的技术流程
    河流生态修复规划所遵循的原则归纳有下列五项,分述如下:
    一、河流生态修复与社会经济协调发展原则
    要在社会-经济-自然复合生态系统中处理河流生态健康与社会经济发展之间复杂关系。这就要求流域社会经济发展与河流生态系统承载能力相协调,河流生态系统修复项目的目标和规模也要与流域或区域的经济发展水平相适应。
    1.统筹生活、生产和生态用水需求
    流域水资源的合理配置是协调社会经济需求与生态系统健康需求的重要手段,其核心内容是论证流域内生活用水、生产用水和生态用水的合理配置。因为不同流域的自然、社会、经济条件千差万别,不可能提出统一的不同目的用水定量比例。遵循的原则应该是:在满足社会经济发展需要的前提下,兼顾生态系统的健康需求。
    2.具备社会经济与生态双重功能
    河流生态修复工程项目应具备社会经济与生态双重功能而不应该是单一功能。河流应该满足特定的防洪、供水、发电、环保、旅游等社会经济功能,同时需要具备良好的生态服务功能。因此,生态修复规划应强调整体优化观点。
    3.统筹协调与相关规划的关系
    根据《中华人民共和国水法》的规定:“流域范围内的区域规划应当服从流域规划,专业规划应当服从综合规划。”河流生态修复规划属于水资源保护类的专业规划,河流生态修复规划必须服从综合规划并在综合规划的指导下编制,成为综合规划的一个有机的组成部分。河流生态修复规划也要与相关规划相协调和衔接,这些规划包括:防洪规划、水环境保护规划、城市建设规划、自然保护区规划、社会主义新农村建设规划等,都需要统筹考虑,相互衔接。
    4.河流生态修复与河流综合治理相结合 [3]
    我国水利工作的传统历来是兴利除害,综合治理。因此,河流生态修复应与防洪、河道整治、水污染控制和水环境整治、城市景观建设、旅游资源开发、新农村建设等工程相结合,使项目的资金使用效率提高,发挥“事半功倍”的作用。在一些情况下,河流生态修复规划也可以不单独形成独立的规划,而成为防洪、河道整治、环境整治、市政建设等规划的一个组成部分。
    二、 提高空间异质性的景观格局原则 
    1. 提高景观空间异质性,增强物种多样性
    这里讨论的“景观”(landscape)不同于一般意义上的风景或者通常所说的地貌概念,而是生态学意义的一种尺度,具有更丰富的内涵。生态学把生物圈划分为11个层次,依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。在景观生态学(landscape ecology)中,把景观理解为若干生态系统或土地利用模式组成的镶嵌体(mosaic)。 [4][5]。
    生态修复规划应借鉴景观格局理论。景观格局(landscape pattern)指空间结构特征包括景观组成的多样性和空间配置。景观格局是在自然力和人类活动双重作用下形成的。降雨、气温、日照、地貌和地质等自然因素形成了大尺度的原始景观格局,而人类的农牧业生产活动、砍伐森林、城市化进程、水库建设、公路铁路建设等都大幅度改变着景观格局。 
    景观的空间格局采用缀块-廊道-基底模式进行描述,这种模式为生态规划提供了一种有用的工具,借以对于不同景观进行识别、分析和改善。
    缀块(patch)是景观中的基础单元,泛指与周围环境在外貌或性质上不同,并具有一定内部均质性的空间单元。缀块可以是植物群落、湖泊、草原、农田和居民区等。
    廊道(corridor)是指景观中与相邻两边环境不同的线路或带状结构。常见的廊道包括河流、峡谷、农田中的人工渠道、运河、防护林带、道路、输电线等。其中河流廊道是陆地景观中最重要的廊道,具有生命源泉的生态学意义。
    基底 (matrix)是指景观中分布最广、连续性最大的背景结构,常见的有森林基底、草原基底、农田基底、城市用地基底等。    
    由缀块、廊道和基底这些要素构成了三维空间的景观格局。景观格局可以用景观镶嵌体进行定量地描述。如缀块的数量、大小、形状、空间位置和性质等,基底的类型、下垫面性质等,都是可以通过各种测量的方式进行定量描述。
    空间异质性(spatial heterogeneity)是指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及其复杂程度。有学者把空间异质性按照两种组分定义,即系统特征及其复杂性和变异性。系统特征包括具有生态意义的任何变量,如水文、气温、土壤养分、生物量等。异质性就是系统特征在空间和时间上的复杂性和变异性。观测和研究表明,景观格局影响生态过程,如生物多样性、种群动态、动物行为和生态系统过程等。
    换言之,提高景观空间异质性,有利于生物多样性的增强,有利于生态修复。
    2.改善流域尺度的河流景观格局配置
    河流廊道网络不是孤立存在的,它具有特定的基底(农田、森林、草地、城市等)背景,并与其它形式的廊道(林带、峡谷、道路、高压线等)一起,将不同性质和特征的缀块(湖泊、水塘、植被、居民区、开发区等)联通起来,共同形成了流域的空间景观格局。
    在流域尺度下需要研究改善全流域景观的空间格局配置,达到河流生态修复的目的。需要以缀块-廊道-基底模式的空间景观理论为基础,合理规划各种类型的缀块的数量、几何特征、性质,充分发挥河流廊道连接孤立缀块的功能。还要研究河流廊道与其它形式的廊道的协调关系,比如沿河林带、沿河公路等。运用边缘效应、临界阈值理论、渗透理论、等级理论、岛屿生物地理学理论等景观生态学理论,采取调整土地利用格局,增加景观多样性,引入新的景观缀块,建立基础性缀块,运用不同尺度的缀块的互补效应等措施,谋求提高景观格局的空间异质性。按照景观空间格局理论,合理确定规划的分区,河流的分段。同时还要根据实际需要,确定和规划自然保护区。
    我国南方地区纵横交错的河网,是景观镶嵌体中的物质流和能量流的传输网络,具有重要的生态功能。为充分发挥河流水网的联通作用,必须保持河流廊道网络的畅通。由于历史上基于防洪、取水、养殖等各种目的建设了涵闸控制工程或者对水网进行的围堵改造,导致水网不畅。应在历史调查的基础上,恢复历史上河网的连通性,同时进行必要的生态型疏浚。但是需要强调指出,跨流域疏通水网宜取极为慎重的态度。因为构建新的水网系统面临着污染转移、生物入侵和疾病蔓延(如血吸虫病)的各种风险。
    3. 在河流廊道尺度下提高景观空间异质性
    河流廊道(river corridor)是陆地生态景观中最重要的廊道,对于生态系统和人类社会都具有生命源泉的功能。河流廊道范围可以定义为河流及其两岸水陆交错区植被带,或者定义为河流及其某一洪水频率下的洪泛区的带状地区。广义的河流廊道还应包括由河流连接的湖泊、水库、池塘、湿地、河汊、蓄滞洪区以及河口地区。河流廊道是流域内各个缀块间的生态纽带,又是陆生与水生生物间的过渡带。河流廊道的基本生态功能,一是水生和部分陆生生物的基本生境;二是是鱼类和其它生物及其种子的运动和传输通道;三是起过滤和阻隔作用;四是物质与能量的源与汇。
    河流生态修复的重要标志是提高河流系统的生物群落多样性。保护和恢复生物群落多样性有两条路线可供选择,一种是加强濒危、珍稀和特有物种的保护以及其它物种的恢复;一种是通过改善景观多样性实现生物群落多样性的恢复。前者技术路线重点放在物种上,后者技术路线重点放在景观要素的配置上。通俗的解释可以讲前者是“保护凤凰”,后者是“筑巢引凤”。河流生态修复的重点是以提高景观异质性为主,对于特定区域,辅助以濒危、珍稀、特有生物保护措施。
    在河流廊道尺度下,提高景观空间异质性的途径有:在河流平面形态方面,恢复其蜿蜒性特征;尽可能外移堤防以恢复河流原有的宽度,给洪水以空间,同时在汛期保持主流与河滩、河汊、池塘和湿地的连接。在河流横断面上,恢复河流断面的多样性,在水陆交错带恢复乡土种植被。在沿水深方向恢复河床的渗透性,保持地表水与地下水的联通。通过这些景观要素的合理配置,使河流在纵、横、深三维方向都具有丰富的景观异质性,形成浅滩与深潭交错,急流与缓流相间,植被错落有致,水流消长自如的景观空间格局。
    三、流域尺度规划原则 
    广义讲,景观生态学中的所谓尺度(scale)不同于地理学中的比例尺,它是指在研究某一生态现象时所采用的空间和时间单位,同时又可以指某一生态现象或生态过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。前者是从研究者的角度定义的单位,带有很强的主观性。而后者是依据自然现象及过程的特征定义的范围和频率,是客观存在的事实。人们认识客观世界的过程,总是努力使主观认识与客观的自然现象相符合,以探索和遵循客观自然规律。所以应尽可能使研究尺度与客观景观尺度相一致。实际上,尺度问题在景观生态学中占有主要地位,而景观格局-生态过程-尺度之间的相互关系,是景观生态学的研究重点之一。
    河流生态修复规划的尺度应是流域。换言之,应该以流域为空间单位制定河流修复规划,而不是以区域或河段为单位。所谓流域,在水文学中可以定义为地面分水线包围的汇集降落在其中的雨水流至出口的区域。流域是水文学的最重要的地理单元。在流域内进行着水文循环的完整的动态过程,包括植被截留、积雪融化、地表产流、河道汇流、地表水与地下水交换、蒸散发等过程。研究表明,气候、水文等生境因子往往在大的尺度上影响空间异质性,进而影响生态过程。而在小尺度发生的往往是诸如生物捕食、竞争、植被-土壤关系等生物学现象,这些是个体行为生态学的研究对象。我们所关心的河流生态修复问题,应着眼于河流生态系统结构及功能的整体改善和恢复,应该在大的景观尺度上进行规划。那么怎样的尺度是适当的呢?考虑到河流生态系统的生态过程包括景观异质性、缀块性、植被、生物量等,这些因子与水文因子、水文过程密切相关,这些生态过程所发生、涉及的范围,与水文过程的范围往往相重合,即在流域尺度内。实际上,动植物种群又常以流域或子流域分类划分,以流域作为尺度进行河流生态修复规划更能反映生态学规律。与此相反,如果以区域或河段作河流生态修复规划,不仅忽视了河流上下游、左右岸之间的紧密关系,也忽视了以河流廊道为纽带以流域为基质的生态景观的基本特征。
    我国迄今开展的若干河流、湖泊生态修复科技示范工程,大部分以河段或湖泊的局部范围为示范区,尝试一些具体技术的开发应用。这些项目执行的结果,往往达不到预期的效果。比如在局部范围示范某些生物治污技术或在河岸、湖岸带种植植物等,这些措施在流域尺度内莫若“杯水车薪”,往往事倍功半,造成资金和人力资源的浪费。究其原因,一是项目区的空间尺度太小,二是单纯技术开发而缺乏综合措施。改进的方法恐怕需要先从流域的大尺度的水资源的合理配置着手,继而制定流域范围内的污染控制总体方案,在此基础上制定流域尺度的河流湖泊生态总体修复规划,在规划的指导下开展项目区工程示范。
    确定河流生态修复规划的时间尺度,必须考虑河流生态系统的演进过程是一个渐进的过程,形成一个较为完善的新的生态系统需要足够的时间。因此,规划中制定的时间尺度具有几种不同的类型,包括河流生态修复的时间尺度;项目实施的时间尺度;项目监测时间尺度;项目区管理时间尺度。
    地球上没有两条相同的河流,因此要因地制宜地制定规划。河流生态修复要充分尊重每一条河流的个性,包括水文、气象、地貌和生物多样性等自然属性;开发、利用、防洪的功能属性;人文、历史和休闲等社会属性,采取个性化的规划理念,寻求最佳的河流修复规划方案。
    四、以生态自我修复为主,人工适度干预为辅原则
    河流生态系统对待外来干扰的反应总是力图恢复到原来的状态,表现出一种自我恢复的功能。自我恢复的过程表现为食物网随时间的发展过程和生物群落的自适应能力。其结果是在新的条件下形成动态平衡,恢复原有系统的结构和功能某些特征。
    河流生态修复工程要充分利用生态系统自我修复功能。著名生态学家H.T.Odum 认为:“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”[6]。 依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。近年来,我国在水土保持工作中采取退田还林、封山育林等措施,充分发挥自然界自我修复功能,实践证明这些措施是十分有效的。利用自然界自我修复能力开展生态修复,也是一种经济的规划方法,其生态效益与经济投入之比要高。
    成功的河流修复经验表明,生态修复规划是一种“辅助性规划”。人的任务不是改造自然,更不是控制自然,相反,人的任务是帮助自然界恢复到更为自然的状况。可以说,人工与自然力的贡献各占一半。自设计理论的适用性取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
    要区分两类被干扰的河流生态系统。一类是未超过本身恢复力的生态系统,是可逆的。当去除人类活动造成的胁迫因子,比如采取污染控制、水文条件的改善、改造河流的人工渠道化工程等措施以后,有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另一类是被严重干扰的生态系统,它往往是不可逆的。在去除胁迫因子或称“卸荷”后,还需要辅助以人工措施创造生境条件,进而发挥自然修复功能,实现某种程度的修复。国内外已经开发的生态技术,诸如人工湿地、生物接触氧化、人工曝气、生物廊道、生物浮床、湖滨带和前置库等技术,都可以作为辅助措施采用。
    需要指出,当前我国一些城市开展的河流生态修复工程,也存在着一些偏差。比如引进大量外来名贵树木花草,或建设繁复的楼台亭阁,或沿河建设喷泉广场和戏水乐园,这些建设项目有可能加剧河流的人工渠道化,与河流生态修复的目标大相径庭。
    河流生态修复规划中要包括监测和评估的内容。一旦河流生态修复规划执行以后,便开始了在人工的适度干预下河流演进的过程。其演进的方向具有不确定性,可能向良性方向发展,可能持平,也可能继续退化。换言之,其演进的方向不一定沿着规划预定的方向,存在着某种不确定性。因此,需要对于对象河流进行跟踪式的生态监测。在监测的基础上进行评估,借以确定规划的有效性,必要时需要适应新的情况修改规划。沿着“规划-监测-评估-调整规划”这样的流程编制的规划称为“适应性规划”,在控制论中可以称这种技术路线为“负反馈调节”。
    五、生态修复工程与资源环境管理相结合原则
    技术,是实现维护河流健康目标的重要手段,但不是唯一的手段。除了技术支撑以外,河流生态修复工作还需要包括立法保障、执法监督和机制体制改革、推行水资源的一体化管理等一系列措施。
    1.河流生态修复与资源环境管理相结合 
    河流生态修复工作应与建设资源节约型和环境友好型社会建设相结合。规划中应包括节水型社会建设的措施、生态和环境管理措施以及规划实施后项目区环境维护管理措施。
    2.建立河流生态修复的多部门合作机制
    河流生态修复必然涉及到各个政府部门和诸多行业,包括发展计划、水利、环保、国土资源、林业、建设、农业、交通、科技、旅游等部门,需要跨部门的合作,建立统一规划和实施的机制,具有坚实的组织保障。在处理开发与保护、不同开发目标之间利益冲突时,需要建立解决矛盾的协调机制和评价体系。水资源的开发与生态保护应建立在共同参与的基础上。共同参与应包括政府部门、流域管理机构、规划部门和各个层次的用水户代表。建立各利益相关者的协调机制是共同参与的保障。
    3. 建立河流保护公众参与机制
    水环境治理关系到流域环境质量和人居环境,与全流域居民的切身利益息息相关。水资源的开发与保护涉及到不同的利益集团和社会公众利益,需要建立一种协商机制,在河流的开发者、保护者及社会公众之间达成河流健康标准的共识,形成一种被各方可以接受的折衷方案。需要扩大公众参与的范围和深度,保障公众的知情权、参与权和决策权。参与方式包括发布河流环境与生态状况公报,公众参加立法、决策、规划、立项等各类听证会和咨询会等。河流保护工作还应包括广泛传播促进人与自然和谐的先进理念,对于青少年进行热爱自然、亲近自然的河流生态知识的普及教育。
    (原载《中国水利》2006年第13期,总第559期)

参考文献
1.董哲仁,试论生态水利工程的设计原则,水利学报,2004年第10期
2. ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration,Urban stream Restoration,Journal of Hydraulic Engineering ASCE , July 2003, pp 491-493
3. Jenny Mant and Martin Janes, Integrated River Restoration in the UK: Past, Present ,and Future ,River Restoration , The  Netherlands , 2004
4. Farina A. 1998. Principles and Methods in Landscape Ecology. London: Chapman & Hall
5. 邬建国 景观生态学-格局、过程、尺度与等级 高等教育出版社 2004年4月
6. Odum, H. T. 1989. Ecological engineering and self-organization [D].  pp 79-101. In: W. J. Mitsch and S. E. Jorgensen, eds., Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology. Wiley, New York.
 
(来源:上海青浦水务网)
 
上一篇:声光电互动系统概述
下一篇:没有了

版权所有:北京时代天元旅游开发有限公司 公司地址:北京市朝阳区大屯路西奥中心B座12层 
电话:010-87194171  传真:010-87194171  公司邮箱:hxh9787@vip.sina.com

京ICP备12047714号       网络110报警服务


技术支持:昊天网络