雨水回收利用生态工程及其应用——以中国科学院研究生院怀柔新校区为例

为了节约北京市的水资源,减少雨水中所携带的污染物排放对环境造成的污染,结合中国科学院研究生院怀柔新校区即将建设的实际工程,对怀柔区的自然环境特征进行了调查,并根据现有校园规划设计方案,对园区内水量平衡进行计算,在最大化收集雨水和剩余中水的基础上,得出为保持园区内水量平衡,每月所需补充或外排的水量。同时,基于水量平衡表所得出的园区内水量较为丰富的结果,采用了自然回收净化、部分间接利用的雨水回收利用生态工程,并提出雨水回收利用流程的方案:针对校园内不同汇水面上的雨水质量不同的特点,分别对它们设计了不同的回收方法,使之最终汇入园区内的景观水系。景观水体中的水通过景观水处理装置进行循环处理,保证水的质量。灌溉绿化及清洗道路可直接抽取景观水使用。应用雨水回收生态工程取得了很好的生态效益与社会效益,既节约了水资源,又可以补充地下水源,防洪减排,还能减少雨水所携带的污染物对环境的破坏。     

大气污染经雨水对植物花粉活性影响的初步分析

花粉是高等开花植物的重要雄性生殖结构,花粉活力的高低对植物的繁衍具有重要意义。环境因子与花粉的正常发育密切相关。为探究大气污染是否会通过降水对植物花粉的活性产生影响,收集了上海大学及其周边的植物花粉,并选取不同季节收集的城市雨水对植物花粉进行处理;利用亚历山大染色实验及花粉萌发实验对比观察实验结果,分析不同来源的雨水对花粉活性影响的程度,结合上海市空气质量相关数据初步验证大气污染对花粉活性的影响。     

黄土高原雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下山地果园土壤水分时空变异特征

水资源短缺是影响黄土高原雨养农业发展的关键性因素,雨水资源开发是缓解该地区水资源短缺的有效措施.本研究利用管式 TDR 系统监测21年红富士老果园0～300 cm土层土壤含水率变化,分析了雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下黄土高原旱作山地果园土壤水分时空分布特征.结果表明: RWCI系统能够显著增加果园土壤含水率,特别是40～80 cm土层(土壤含水率低值区)土壤含水率,在该区域,不同设计深度(40、60和80 cm)RWCI处理(RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀)年均土壤含水率分别较鱼鳞坑(CK)处理提高75.3%、85.4%和62.4%,分别较裸露坡地(BS)处理提高39.2%、47.2%和29.1%.RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀处理土壤水分入渗最大深度分别为80、120和180 cm,显著深于CK处理(60 cm),其中土壤水分变化幅度最大的土层分别主要发生在0～60、0～100和0～120 cm.在果树整个生育期内,RWCI处理土壤平均含水率(0～300 cm)以RWCI₈₀处理最大,其次是RWCI₄₀和RWCI₆₀处理.总体来看,RWCI系统是黄土高原实现雨水资源化和农业高效用水的有效措施.     

城市雨水资源化及其生态环境效应

城市化发展,城市地表水严重污染、地下水超量开采,开发利用城市雨水资源势在必行。雨水是一种最根本、最直接、最经济的水资源。可通过建造雨水贮留设施、就地下渗、回灌、屋面雨水拦裁、蓄集、绿化工程等多种途径实现雨水资源化。充分开发利用雨水资源不仅可以解决城市水资源危机,而且还会带来诸如：涵养地下水、缓解和恢复地面沉降、调节气候、净化空气、强化城市绿化、改善城市环境、改变城市排水系统、防治雨洪灾害等一系列生态环境效应。     

石灰岩地区连片出露石丛生境植物水分来源的季节性差异

以桂西北石灰岩地区连片出露石丛生境次生林群落为研究对象, 运用稳定性氢氧同位素技术结合IsoSource模型, 分析了5种典型植物(半落叶乔木粉苹婆(Sterculia euosma)、落叶乔木菜豆树(Radermachera sinica)、常绿灌木鹅掌柴(Schefflera octophylla)以及落叶灌木红背山麻杆(Alchornea trewioides)和紫弹树(Celtis biondii))水分来源的季节性差异。结果表明: 雨季, 除鹅掌柴同时利用部分前期雨水外, 其余4种植物均主要利用最近15天内的雨水(利用比例的平均值之和均超过80%)。旱季, 5种植物均主要利用最近一次雨水与前期雨水(一个月前)的混合(利用比例的平均值之和均超过80%), 其中乔木和常绿灌木对前期雨水的利用比例更高(利用比例的平均值均超过50%)。植被良好的石灰岩连片出露石丛生境中, 植物主要以不同时期的雨水为主要水源, 这可能与石灰岩发育的裂隙及其储水能力有关。储存在裂隙中的雨水通过植物蒸腾的方式返回大气, 这一良好的水文循环过程应得到充分的保护。     

西庄河山地流域水资源供需动态初步研究

水资源的合理有效利用是我国西部生态环境建设中的关键问题。位于怒江流域的西庄河是典型山地小流域 ,山地流域内常常是潜在的水资源十分丰富 ,但现实的水资源却严重缺乏 ,流域内许多村社都面临农业灌溉用水和人畜饮水紧缺的问题。以西庄河流域为例 ,通过定量监测研究山地流域水资源的时空变化规律 ,并通过供需现状参与式评估探讨山地流域的水资源的可持续利用和保护。     

贵州水资源安全问题初探

随着社会经济的发展,丰水地区水资源的安全问题亦将影响到水资源的可持续利用,进而关系到国民经济的可持续发展。本文以贵州省为例,从水资源的水量安全、水质安全和水生态安全出发．在深入研究区域水资源概况和开发利用现状的基础上,初步探讨了贵州省的工程性缺水、水资源浪费、制度障碍等水资源安全问题。     

中国植物园掠影——特色植物园

沈阳植物园该园以收集、展示东北、西北、华北及内蒙古地区植物资源为主,建有风格各异的植物专类园20余个。位于沈阳东郊,沈抚铁路横贯其中。园内新颖奇特的娱乐桥,独具特色的儿童乐园,惊险刺激的攀岩,令人流连忘返。     

黑河流域水资源承载能力分析

黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要.随着西部大开发战略的逐步实施,西北干旱内陆河地区水资源的支撑作用将显得愈来愈重要.因此分析黑河流域水资源现状条件下对区域经济、社会发展的承载能力,显得极为重要.根据黑河流域具体情况,结合流域经济社会发展特点、生态环境状况,以遏制并逐步改善流域生态环境为基本前提,以流域水资源承载能力为约束.首先利用水资源承载压力指数计算了现状条件下黑河流域水资源承载压力度,得出目前黑河流域水资源承载能力属于超负荷承载.水资源将成为制约黑河流域社会经济发展和保证生态平衡的重要因素.当前必须立足于当地的水资源条件,按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态用水,才能实现流域经济社会和生态环境的协调和可持续发展.然后针对超载现状,对黑河流域规划水平年（2010年）水资源承载能力作进一步的分析评价,根据相关预测资料设计了3种可能情景,利用流域评价的发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,从水资源开发利用方式、社会发展方式、经济发展模式、生态恢复程度等方面分析水资源承载能力,并计算其水资源承载压力度,同时结合水资源的可持续发展建立流域可持续发展评价指标体系,进行方案组合和各种发展模式的水资源优化配置.满足流域水资源支撑经济社会可持续发展判据的方案的承载能力指标即为该方案下的水资源可持续承载能力指标. 通过对黑河流域现状及规划水平年的水资源承载能力及可持续发展度分析评价,利用水资源可持续发展战略分析,选取出了最优发展模式,为流域的可持续发展提供了基本依据.通过寻求情景方案中水资源承载能力和可持续发展度的最佳组合,实现了经济、社会与生态的可持续发展目标.结果表明：通过努力,谋求经济和社会与水资源承载能力协调发展是有可能实现的.     

拟自然水景的水均衡分析及水量设计研究

低影响设计和开发（LID）雨水资源,有助于水资源的保护和水景减量设计,形成具有自我调节能力的水景海绵体。将水均衡法运用于水景参数化设计中,构建拟自然水景水量平衡方程式,探寻汇水区雨水汇水量最佳值,进而为水景水量设计提供参考。由水均衡法核心思想质量守恒原理,即区域总输入水量等于总输出水量,提出拟自然水景水均衡分析方法,并以习水箐山森林公园主入口景观区为例,探讨水均衡分析在水景参数化设计中的应用。     

环境污水处理中微生物技术的实施探析

水资源利用的紧迫性和水资源污染导致的恶性事件,使污水处理引起整个社会的重点关注。常规污水处理方法的处理质量和效率均不理想,还可能产生二次污染,在后续研究中微生物技术在环境污水处理中逐渐表现出优势,因此,研究者开始尝试将微生物技术应用到环境污水处理工作中。因此,文章针对我国水污染处理现状及技术进行简单阐述,分析微生物技术在环境污水处理中发挥的作用,并探讨微生物技术在环境污水处理中的具体应用,以期为相关工作提供理论支持。     

旱区农业雨水资源利用与生态系统可持续性:2013干旱农业和生态系统可持续性国际会议综述

随着全球气候变化的日益凸显,旱区农业和生态系统可持续性发展越来越受到世界各国政府和生态学家的关注。本文综述了2013年10月14—18日在兰州大学举行的干旱农业和生态系统可持续性国际会议全部28场学术报告,围绕"旱区雨水资源高效利用与生态系统可持续管理"的主题,分别从干旱农业面临的机遇和挑战、雨水资源高效利用、旱区生物多样性保护、生态信息系统构建、生态系统可持续管理和加强发展中国家之间的国际合作等几个方面进行了总结。文章最后围绕生态系统圈层管理理论,总结了最近几年在旱区农业水资源利用和生态系统管理方面的最新进展,构建了生态保育和农业生产之间的耦合关系图,为气候变化下旱区粮食安全、农户生计改善、生态系统可持续管理和社会经济协调发展提供理论依据。     

管网雨水补给河道用水的人工湿地水质净化流程研究

中国北方部分地区水资源短缺,河道干涸,但夏季雨水资源潜力丰富。虽径流受到一定污染,但较于生活污水和工业废水,其污染程度更低,成分更简单。雨水通过低运行成本的人工湿地净化系统,可以实现较好的净化效果,满足河道景观需求和生态补水。城市管网雨水承载能力过重的城市边缘区,建设更新过程中进行雨污分流制度,更适于采用人工水质净化的方式将城市雨水管网中的雨水进行就近消纳,减轻城市雨水管网压力,并利用表面负荷率（ALR）来确定并校核人工湿地面积。在综合现在人工水质净化主流程预处理单元、人工湿地单元和消毒存储单元3个环节的基础上,以低运营成本、低管理成本、最优净水量为指向,引入物联网技术智能管控系统,行程具有能控制各级出水水质监测、多级管控、净水生态功能与游览景观功能相结合等多重优点的人工水质净化全流程,达到符合河道水质标准的净化效果。该流程为缓解北方城镇河道缺水现状、解决城市雨洪问题提供新思路。     

工业水足迹评价与应用

大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水环境问题最重要的原因之一。对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。以发展和完善工业生产过程的水资源综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处理等环节。其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输3个方面收集数据、处理并核算。最后,从产品、企业、行业和区域4个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。     

基于生态认知的校园雨水花园设计

生态认知视角下的校园雨水花园设计旨在探讨生态语境下校园景观的教育作用。环境教育中的无意识教育方式是通过环境的感染力潜移默化影响受育者,无意识教育方式为受育者提供的开放性、自主性和互动性的教育途径更能深刻影响受育者的认知。基于生态认知的校园雨水花园设计以无意识环境教育思想为指导,运用生态显露设计,以可视化雨水路径刻画雨水生态特征,以满足花园功能、技术和艺术要求且实现可视化雨水路径的空间设计与艺术品质,创造雨水花园的张力场效应和感染力,如空间秩序、材质对比、色彩运用以及空间的愉悦体验等,以促进生态的无意识教育     

北方半干旱集雨补灌旱作区节水农业发展模式

内蒙古准格尔旗集雨补灌旱作节水农业示范区地处黄土高原北部砒砂岩区,是我国水土流失最严重地区之一,集雨补灌是缓解当地干旱缺水的唯一途径.目前该区很多地方雨水收集利用缺乏整体研究,工程规划和生产布局有一定盲目性.在分析准格尔旗示范区生态、经济、社会等条件的基础上,总结出以集雨补灌为中心的旱作增产技术体系,确定了集雨高效种植型、集雨生态畜牧型和庭院集雨经济型3种模式,提出了示范区雨水综合利用需水量标准,并对3种模式在示范区运行3年来的经济、社会和生态效果进行了评价.     

气候地砖——针对未来城市的可扩展气候适应系统落成典礼

一个名为“气候地砖”的创新气候适应项目如今在赫姆德斯给特22号咖啡馆前的人行道上进行了试点。“气候地砖”是一个适用于未来城市的新型可扩展气候适应系统。它为我们熟知的人行道装备了一系列附加功能,其处理水的方式不仅限于单纯的技术性方法,同时也注重了水作为一种宝贵的资源的特性。“气候地砖”通过一个简单的过程收集与管理来自屋顶和人行道的雨水,并确保水流向如种植池和蓄水池等正确的位置,为现有的城市重新引入自然水循环。这个系统可以收集并疏导由于气候变化而产生的预计额外30%的雨水,以免现有的排水基础设施过载。     

山地生态水文过程与降水资源调控研究进展

生态水文学是一个可定义和发展的学科, 是在不同时空尺度和一系列环境条件下探讨生态水文过程。山地的生态格局和水文过程对下游景观有重大的影响。针对山区干旱缺水、水生态退化以及水灾害等一系列生态问题, 从林草地水文生态效应角度, 探讨山地生态水文过程的研究进展, 山地降水资源调控技术措施和山地生态水文过程与降水资源调控的相关关系。结果表明: 植被生态需水量的计算方法包括面积定额法、潜水蒸发法、植物蒸散发量法、水量平衡法、生物量法、基于遥感技术的计算法等, 各种方面在不同区域的适用性不同; 生态水文模型有SWAT模型、SWIN模型、EcoHAT模型等, 不同的模型应用领域不一; 降水资源的高效利用措施包括降水资源的就地利用—入渗水利用, 如坡改梯工程、集水造林种草工程以及适时深耕技术等; 降水资源的叠加利用—径流水利用, 如淤地坝工程和坡面集水造林种草工程等; 以及降水资源的间接利用—蒸发水利用三个方面, 如黑色覆盖技术、砾石覆盖技术和土壤覆盖技术等。以河北太行山区为例, 分析得出造林坡地的径流系数明显低于裸岩坡地。山地水旱灾害形成机制与水资源调控利用技术的研究、坡地与流域的降雨径流关系研究等方面应是未来山地生态水文过程的研究重点。     

闲置鱼塘演变为雨水花园的景观再造——第十二届中国(南宁)国际园林博览会“芦草叠塘”景区设计

以南宁园博园“芦草叠塘”景区设计为例,探讨如何利用场地中闲置的坑塘景观,将其改造为与园博会功能相适应且具有未来弹性发展空间的景观,为类似项目的开发设计提供参考与借鉴。以低影响的生态理念,消纳雨水、过滤江水并融入人的活动,将水的表现形式作为主线贯穿景观设计始终,营造具有艺术氛围的雨水花园。景区成为园博盛会最受欢迎的景区之一,设计很好地平衡了会时展览与会后发展的关系,为打造生态可持续园博会提出新思路。     

不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响

玉米是吉林省西部的主要农作物,水是玉米生产的主要制约因素.如何有效利用有限的水资源,保证玉米高产是亟需解决的问题.通过大田试验,探讨不同播种时间对吉林省西部玉米生产过程中绿水消耗量及其来源的影响,以提高雨水的利用率.3a大田试验的研究结果表明,无论是降水较充足的2005年,还是一般干旱的2006年和极端干旱的2007年,玉米生产需水量中均以绿水消耗量为主,占98％以上.玉米生产的绿水足迹中,2005年以有效降水足迹为主,2006年、2007年以土壤水足迹为主.前3个播期的玉米绿水足迹中有效降水量所占比例,2005年分别为80.4％、87.6％和89.1％,2006年分别为41.3％、43.3％和46.6％,2007年分别为34.2％、35.5％和36.5％.适当晚播使玉米生长季中有相对较多的降水量,气温亦较高,雨热匹配较好,利于玉米生长,而且绿水足迹中有效降水量所占比重也较大.因此,适当晚播有利于提高雨养农业区雨水的利用率,保护土壤水平衡,促进农业的可持续发展.