河道生态护坡关键技术及其生态功能

在上海4个生态河道示范区,开展了以生态修复和河岸侵蚀控制为目标的河道生态护坡技术研究。在不同河段分别采用了土壤生物工程护坡、全系列生态护坡以及复合式生物稳定等三类生态护坡技术。护坡工程完成后,以浦东新区机场镇生态河道示范区为重点,对主要护坡工程进行持续3a（2004~2006年）的生态监测,从坡岸的结构稳定性和生态稳定性两方面对护坡工程进行生态功能研究。3a来,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。     

崇明岛河道治理中的生态护坡技术

生态护坡技术对于减弱河道生态系统中的河岸侵蚀及其水质保护至关重要。本研究以上海崇明岛瀛东村生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的生态护坡技术在河道坡岸修复中的应用及其生态效应;将自主发明的生态护坡技术应用到工程实例,并进行了连续的生态监测。结果表明,护坡工程竣工后第2年采样点河道中段(A2)与村口桥(A4)的坡岸抗剪强度均值分别为62.0和63.5kPa,远大于原始护坡A1处37kPa的抗剪强度,土壤抗剪强度有明显增加,坡岸结构稳定性增强。河水水质经过护坡植物的净化得到较好改善;沿水流方向,总氮(TN)从2.95降到1.08mg·L-1,减少了63.4%;铵态氮(NH4+-N)从2.64降到1.02mg·L-1,减少了61.4%。同时,河岸生境得到改善,生物多样性增加,生态稳定性增强。     

城市化过程对河道系统的干扰与生态修复原则和方法

城市化快速发展在带来大量工业和生活污水的同时,对自然生态系统的干扰也打破了原来生态系统的结构和平衡,由此带来的生态环境影响已经引起人们的高度重视。本文系统分析了城市化过程对河道系统的干扰类型、特征,影响河道生态系统健康的关键过程和河道系统生态修复的基本原则和发展方向。认为城市河道系统受到的干扰主要体现在结构固结化、形态规整化和功能简单化3方面;影响河道生态系统健康的关键过程可归纳为3方面:物质交换通道的阻隔、生物栖息环境的破坏和河道生态水文过程的失衡。指出河道系统的生态修复应该遵循以下6个原则:1)道法自然原则;2)功能引导原则;3)时空尺度分异原则;4)生态循环与平衡原则;5)利益相关者参与原则;6)综合效益最优原则。在此基础上,进一步分析了河道系统生态修复的时空尺度和生态修复的方法以及发展方向。     

西南纵向岭谷区河道生态需水计算方法

西南纵向岭谷区流域独特的地理地貌、气候气象、生态水文以及人文社会环境决定了河道生态需水计算的特殊性。时空尺度上的跨越性及梯度效应决定需要从时空以及频度尺度上进行河道生态需水量的界定,在进行区域生态特征分析的基础上提出了生态径流．需水系数综合计算河道生态需水量模型;基于河道生态特征、功能、结构以及社会环境与河道生态需水量间的相互关系,构建了河道生态需水评估指标体系,包含生态需水特征分析指标、需水影响要素分析指标以及需水趋势分析指标3部分,为进行河道生态需水计算提供定量计算与定性分析依据;根据河流水文情势的周期性变化,提出变异系数与生态特征指数综合设定河道生态需水等级系数的方法;考虑到水文情势的自然摆动,提出了生态径流量的频度计算方法;本文并以澜沧江为例就有关的过程进行说明。     

广州市河涌水环境原位治理生物修复技术

针对广州市河涌治理的紧迫性、复杂性以及传统治理方法的缺陷与不足,本文介绍了一种利用生物修复技术原位治理广州黑臭河涌污染的方法。该方法通过河道曝气增氧、投放微生物菌剂、底泥生物修复和设置生物巢系统等步骤和措施,控制和消除河涌外源和内源污染,净化河涌水质,提高水体自净能力,达到消除黑臭、消除河道底泥的目的。本方法无须在河道中兴建构筑物,也无须清疏河道底泥,普遍适用于截污、清淤的河涌,以及受潮汐影响流态变化复杂的河道进行原位治理,恢复水体正常生态功能,为众多的城镇黑臭河涌提供了切实可行、经济方便的治理方法。     

白洋淀湿地生态功能评价及分区

白洋淀湿地在雄安新区建设过程中具有重要生态安全保障作用。开展白洋淀湿地生态功能评价及分区研究,为生态环境治理和保护提供科学依据,是当前普遍关切和急需解决的问题之一。面向白洋淀湿地生态保护和管理的需求,在明确白洋淀自然环境特征和主要生态环境问题的基础上,结合外业调查、遥感、综合评价等方法,从水产品供给功能、水生植物供给功能、气候调节功能、生物多样性维护功能、水质改善功能5个方面评价了白洋淀湿地生态系统服务功能重要性,从水污染敏感性、湿地变化敏感性、重要自然与文化价值敏感性3个方面评价了白洋淀湿地生态系统敏感性。基于评价结果,将白洋淀湿地初步划分为7个一级生态功能区和19个二级生态功能区。在分区方法方面体现了白洋淀湿地人地关系动态特征,分区结果注重现状与历史相结合,有助于服务未来淀区生态保护规划决策实施。建议在实施白洋淀生态环境治理和保护过程中,依据白洋淀湿地生态功能分区特征,实行分区管制,制定对应的生态环境治理和保护措施。     

让自然做功的河道生态修复——以呼和浩特大黑河城区段景观概念规划为例

河道是生态敏感、脆弱而又具有显著景观价值的重要生态廊道。只有在规划设计实践中发现和顺应河流的自然形态和自然演变规律,在尊重和保护的基础上进行生态修复,才能真正走向人地和谐。本文以呼和浩特大黑河城区段为研究对象,分别在时间和空间维度上分析总结了大黑河河道形态演变的主要规律和自然诱因,并在此基础上提出了引导洪水对河道形态进行自我修复的生态修复方法。在整体生态系统修复策略上,提出了建立“四维一体”的生态系统修复模型。从林、堤、滩、水4个方面分别探讨了生态景观设计的过程,突出了河道生态功能和景观特色的结合。     

侵蚀地区植被生态动力学模型

研究侵蚀地区的植被在水力侵蚀和各种生态应力以及人类活动影响下的演变规律 ,建立了植被生态动力学模型。将作用于植被的各种生态应力分成长期、短期和瞬时应力 ,给出了它们的定量表达式 ,并且统一在植被生态动力学方程中 ;同时进一步得出了动力学耦合方程组的理论解。该模型应用于金沙江支流小江流域 ,结果较好地描述了流域的植被生态演变过程与侵蚀过程的关系 ,说明了治理强度和控制侵蚀对植被发育的重要性。     

漓江流域水陆交错带植被配置型式分类及生态特征

通过以漓江流域水陆交错带为研究对象,选取了40个样地实地调查其草本层盖度、植被类型、河岸带宽度、坡度、周边土地利用类型、位置、人为干扰度等指标,运用聚类分析的方法将漓江流域水陆交错带现有植被配置型式进行汇总分类研究,划分结果为:江心洲天然灌草型式(T1)、远郊天然林乔灌草型式(T2)、城区人工乔草型式(T3)、缓坡边滩天然草本型式(T4)、农商用地人工林乔灌草型式(T5)和城外天然乔灌草型式(T6)。通过对各种植被配置型式的生态特征分析,探讨了漓江流域现有的不同植被配置型式的退化状况及其存在的生态退化问题和原因,提出了生态恢复建议:江心洲天然灌草型式和远郊天然林乔灌草型式生态退化程度较小,宜采取保护和自然恢复的方法;城区人工乔草型式采用近自然方法治理;缓坡边滩天然草本型式适当采用引种和育植方法治理;农商用地人工林乔灌草型式生态恢复应注重生境多样性的恢复;城外天然乔灌草型式退化较为严重,采用全系列生态护坡和土壤生物工程护坡进行治理。     

河流沉积物氮循环主要微生物的生态特征

微生物驱动的氮循环过程是全球生物地球化学循环的重要组成部分,由于人类活动的影响,氮循环负荷加剧,氮素的生态平衡和微生物的功能特征也相应地受到干扰。河流生态系统是陆地与海洋联系的纽带,因人类活动过量活性氮的输入导致水体富营养化,明显影响着河流的生态功能以及河口沿岸海洋生态系统的平衡。富含微生物的沉积物对氮素的转化和去除起着至关重要的作用。本文主要介绍河流沉积物氮循环主要功能微生物,包括氨氧化细菌、氨氧化古菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落特征和生态功能,总结氮相关营养盐、溶氧和季节变化等环境因子,以及河道控制管理措施和污水处理厂扰动等条件下氮循环过程主要功能类群的生态特征和响应关系。指出还需深入全面地研究河流沉积物生态系统氮循环过程的驱动机制和微生物的贡献效率,加强城市河流沉积物微生物功能作用的研究及河道生物修复技术的开发。     

探索三峡水库生态健康之路

正三峡工程是治理和开发长江的关键骨干工程,具有防洪、发电、航运、供水等综合效益。水库形成后,原有的河流生态系统正向水库生态系统演变,新的生态系统结构和功能正处于动态发育和调整过程中。鉴于三峡水库目前发育阶段尚处于初期,系统具有较大的可塑性,按照生态学基础理论,可以通过人为引导     

喀斯特峰丛洼地石漠化治理与生态服务提升技术研究

针对峰丛洼地区域石漠化面积削减较为迅速、亟需从前期治理侧重遏制面积扩张转向生态服务提升为主的新阶段后面临的治理投入与分区较为粗放、治理技术与模式缺乏针对性、综合效益亟待提升等问题,以生态服务提升为核心目标,系统研究生态工程实施以来区域石漠化演变的关键因子、水土流失/漏失关键过程与调控、植被恢复与人工诱导提升土壤生态功能机理,突破面向生态功能优化的区域生态系统监测评估、表层岩溶水生态调蓄与高效利用、有机物资源利用与退化土壤肥力提升、耐旱型植物群落构建与规模化建植、可持续性生态衍生产业培育等关键技术,形成生态服务提升与民生改善的区域石漠化治理系统性解决方案,为石漠化治理二期工程与扶贫提供科技支撑与示范样板。     

山水林田湖草生态保护修复的系统性认知

系统治理是山水林田湖草生态保护修复的核心,然而在工程实施和评估中如何有效落实和考核山水林田湖草生态保护修复的系统性仍是目前一大难题。通过厘清系统性与整体性的逻辑关系,从山水林田湖草生态保护修复的对象、主体及其耦合联系入手,明晰系统治理是山水林田湖草生态保护修复的必然选择,进而提出关键要素控制与全要素耦合相结合的治理思路,并以云南抚仙湖项目区为例阐明系统治理在山水林田湖草生态保护修复中的实践路径。最后,依据结构-功能复杂度、要素关联紧密度及其认知,将山水林田湖草治理系统分为形态系统、级联系统、过程-响应系统、控制系统等四级递进系统,从流域内和流域外的空间视角出发,提出基于“目标-约束-成本”的山水林田湖草生态保护修复系统性评估方法,为山水林田湖草系统治理的实施与考核提供核心科学支撑。     

基于燕尾洲生态护堤模式的金华江流域防洪效应研究

气候变化背景下,洪水灾害发生频率增加,在全球范围内造成了破坏性影响。以金华江流域为研究区,以燕尾洲公园生态护堤设计模式为典型,探究不同生态护堤模式替代水泥堤防产生的流域防洪效应。研究利用SWAT模型,模拟不同设计形式和面积比例的生态护堤,在金华江流域洪水过程的流量调控、洪峰削减与水位调节3个方面所产生的效应。研究发现,随着流域范围内更多的水泥堤防被生态护堤所取代,洪水过程线变得更为平缓,年最大一日洪峰削减率最高可达63%,燕尾洲公园生态护堤模式较水泥堤防有良好的洪水削减作用。燕尾洲公园水位调控效果表明,公园生态护堤能够成功抵御模拟年份内所有场次洪水,且能够有效避免河道的硬化和白化,具有较强的推广应用价值。     

中国喀斯特生态保护与修复研究进展

喀斯特生态系统是地球表层系统的重要组成部分。我国西南喀斯特地区以高强度农业活动为主,人地矛盾尖锐、石漠化严重,是我国最大面积的连片贫困区。在国家科技计划项目等的持续支持下,我国围绕喀斯特区生态修复与石漠化治理,系统开展了喀斯特生态保护与修复基础理论、技术研发、产业示范等研究,在喀斯特生态系统退化机理、石漠化治理技术与模式、生态治理助力脱贫攻坚、喀斯特景观资源保护、喀斯特国际合作等方面取得突出进展,引领了国际喀斯特学科发展。面对当前石漠化治理过程中产生的治理成效巩固困难、缺乏可持续性等新问题,未来喀斯特生态保护与修复研究应以增强生态治理的可持续性为导向,加强生态恢复过程机理与机制研究,提升喀斯特生态系统服务、提高生态恢复质量、巩固扶贫成果,实现石漠化治理的提质与增效,为"美丽中国"战略的贯彻实施及全球喀斯特地貌分布区所属国家的生态治理提供"中国方案"。     

高速公路弃土场堆积边坡的生态防护试验

高速公路弃土场边坡的生态恢复与水土保持是公路建设环境保护的重要内容.在京珠高速公路粤境南段3号弃土场开展试验,探讨弃土场堆积边坡的生态防护技术及其应用效果.结果表明:弃土场采用香根草(Vetiveria zizaniodes)生态护坡技术,香根草在无养护措施的情况下能够快速生长形成密集草带,并具先锋植物的优势,1年后坡面植被覆盖率达100%,乡土植物种类增加到16种以上;而对照坡面植被自然恢复缓慢,仅生长少量本地杂草,植被覆盖率只有15%.香根草护坡效果显著,坡面土壤流失量比对照小区减少95.41%,边坡稳定,在一定程度上可代替浆砌片石骨架植草护坡措施.因此,高速公路弃土场边坡可大力推广应用香根草生态护坡技术.     

灌木在边坡生态防护中的作用

大型工程建设,如交通、水利、采矿、做了很多裸露边坡在自然,导致生态环境的恶化。运用生态学理论和方法,探讨生态护坡的理论体系的基础上,对生态保护的现状的分析,论述了灌木在边坡生态防护的重要性。     

广州市典型河涌生态堤岸的调查分析及改进对策

城区河涌生态堤岸具有防洪、航运、环境保护、生态服务、亲水观水、景观旅游等多功能效用。选取广州部 分典型河涌, 采用实地调查和案例研究的方法, 分析其生态堤岸类型、结构及特点, 并提出相关改进对策。目前广州 典型生态堤岸包括附着式、围栏式、点缀式、一体式、组合式等类型。其问题主要表现在堤岸生物多样性低; 美学体验与休闲服务功能弱; 生态堤岸的培育意识缺乏等方面。可通过提高生态堤岸组份的耦合水平、强化生态堤岸亲水和休闲功能、重视生态堤岸的构建与培育等措施对其进行改进, 以提高其生态服务功能、美学享受价值和生活休闲功能。     

澜沧江(云南段)河道生态需水量计算

综合分析澜沧江地理地貌、水文气象以及人类活动等现状特征,将澜沧江河道分为三区五段九大支流,并根据需水特征选取了上游旧州、中下游戛旧、下游允景洪3区作为研究区。在多年逐月实测径流量数据的基础上,通过运用生态现状的时空分析比较、数据资料的集中趋势以及离散程度分析等方法设定了河道生态需水等级系数;在通过对澜沧江径流量集中与离散程度分析的基础上,选择了频度法进行生态径流量的计算;综合河道生态需水等级系数与生态径流量进行澜沧江河道生态需水的计算,并对澜沧江汛期与非汛期河道生态需水量进行了分析计算。通过综合分析比较,结果显示澜沧江河道最小、适宜以及理想河道生态需水量分别为161·77×108m3、278·22×108m3、358·82×104m3,占澜沧江多年实测平均径流量(567·76×108m3)的28·49%、49·00%、63·20%,占澜沧江多年径流量(765×108m3)的21·15%、36·37%、46·90%。     

社会-生态网络方法研究进展

社会-生态系统是由一个或多个社会和生态子系统交互作用形成的复杂的、非线性的、动态耦合系统。理解社会与生态子系统之间的复杂交互关系对于实现有效、可持续的环境治理至关重要。社会-生态网络方法是网络理论在社会-生态交互作用研究中应用与发展的产物,在定量刻画社会-生态系统结构、分析系统动态变化、推动系统适应性治理等方面具有重大的应用潜力。系统梳理了国内外现有的社会-生态网络研究,首先从网络的类型、构建模式、分析方法3个方面介绍社会-生态网络方法,并阐述其在资源管理、社会-生态匹配、社会-生态适应性治理领域中的应用,探讨社会-生态网络方法在研究社会-生态交互作用中的优势和挑战,最后提出未来社会-生态网络研究的重点方向,即社会-生态网络的动态变化过程以及社会-生态网络结构与功能关系。研究旨在深化网络分析可用于描述人—自然关系的认识,为社会-生态系统的网络研究提供实践指导,以期促进社会-生态网络方法在我国社会-生态系统研究中的应用。