南水北调东线工程生态廊道设计.pdf
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1、DWRHE水利水电工程设计2023年第4 2 卷第3期29南水北调东线工程生态廊道设计杨振冰营宇翔殷庆元摘要合理有序的生态空间结构是生态系统可持续发展的保障,通过建设河流生态廊道,构建生态安全格局,有利于提高河流生态系统结构稳定,保护水质,提高生态系统的环境承载力,促进社会经济与生态环境的可持续发展。以南水北调东线工程沿线为研究区域,将工程利用天然河道段作为生态廊道背景,研究新建渠道周边生态廊道建设的可能性,分析河流生态廊道对维护河流生态系统健康,增强河流生境整体性及连通性的作用,提出建设沿河生态廊道措施。通过对河流生态廊道的生态作用、工作目标和技术方法进行归纳梳理和分析,总结河流生态廊道工程
2、的设计方法和工作内容,以期应用于跨区域调水工程生态廊道建设,建设生态水利工程。关键词生态廊道河流生态系统水质中图分类号X171.1文献标识码B文章编号1007-6980(2023)03-0029-04生态廊道是能量流动和物质循环的通道和载体,由一种或多种生态介质共同组成,主要包括带状山水林田湖草等。功能良好的生态廊道能有效调控地理-生态过程,具有保护生物多样性、增加生态连通性、维持生态系统结构稳定以及提升生态功能等作用。2 0 世纪6 0 年代,生物地理学家和景观生态学家先后提出廊道概念,认为廊道是连接栖息地斑块之间的细长空间线性结构,能为生物迁移提供适宜通道。之后,世界自然保护联盟在廊道概念
3、的基础上提出了生态廊道概念,并将生态廊道纳人全球保护战略。中国学者结合实际重新界定生态廊道的概念与内涵,强调了生态廊道与其他廊道的区别,生态廊道侧重其生态功能与环境效益。目前,应用领域学者对生态廊道的研究主要围绕生态廊道的生态功能和生态连通性功能,具体包括2 个方面:一是维护生物多样性,通过建设生态廊道,连接相互隔离或破碎的生境以降低不同斑块生物种群之间的地理隔离,维持种群基因多样性,减少物种灭绝率,通过研究发现,当廊道内部结构合理、食物充足时,廊道内的生物种群能顺利交流并生存繁衍;二是保护生态系统健康,通过建设生态廊道不仅能增加生态连通性,还具有生态隔离与防护、降低和缓解污染源进人河流、维护
4、河流生态系统健康等生态功能。本文主要从生态廊道建设对维护河流生态系统健康的功能方面进行研究,通过研究河流生态廊道宽度与功能特点对应关系,明确了生态廊道的隔离与防护、降低污染源进人河流、维护河流生态系统的能力。河流生态系统是以河道(人工、天然)为载体,以水为生态介质连接形成的多功能综合体。河流生态系统中的生态廊道对消减河流污染物、维持河流生态系统结构稳定和健康有重要作用。大尺度河流生态廊道具有独特的生态功能:一是连接各类生态系统,架构由绿地、湿地和防护林等构成的区域生态网络结构体系,提高生态系统稳定性,保护区域发展空间和绿色开敞空间。二是能够有效衔接人居环境和生态环境之间的联系,提升生态系统平衡
5、能力、改善生态系统功能。三是强化用地效率管控,合理限制城市建设和农田用地边界,防止关键生态空间被挤占,构建多样的生态系统类型,维持各生态系统健康稳定运行。1河流生态廊道功能以往对河流的服务功能侧重于人类社会生产发展,随着生态文明理念深人人心,对河流的服务功能逐步转变为着眼河流地貌过程、水文过程、物理和化学过程及生物过程,明确中等尺度以上河流可提供的水流通畅、运行安全、水质清洁、环境美丽等4 大服务功能(见表1)。河流生态系统是一个四维结构,在空间的纵向、横向、垂向及时间尺度上有独特结构,其结构特征可归纳为宽度、曲度、连通性和内环境4 个维度,从上述4 个维度可分别选取河流宽度、缓冲带宽度、河流
6、弯曲率、保障生态水量、河流阻隔节点、生态扩展区、污染负荷消减量及水质目标等8个指标作为评价指标,形成中观尺度生态廊道结构指标体系,进而从中观廊道结构特征扩展到宏观生态安全格局,转变单纯向河流索取的粗放式思维,DWRHE水利水电工程设计2023年第4 2 卷第3期30从河流本身功能出发,将河流结构特征与河流生态系统4 大过程相结合,形成一套生态廊道构建的理论与技术体系,为生态廊道设计和建设及河流生态保护提供支持表1生态廊道服务功能及结构要求生态廊道水生态服务功能中观尺度廊道空间结构要求所处部位水流通畅河流纵向横向连通性通过生态基流的确定和基流河槽、子槽、主槽的设水域带缓冲带纵向横向连通性计,结合
7、平滩流量,水深的修正,实现河道形态的优化,生态水量保障利用生态基流提供最大的生态修复效果运行安全行洪调蓄功能维持足够的行洪断面及洪水调蓄空间,满足流域规水域带维持河岸稳定划的防洪标准,保障防洪安全,合理制定河道整治方案岸线带与规划堤线布置水质清洁污染负荷满足水环境容量优化布置排污口位置,强化缓冲带过滤功能防治面岸线带水质维持和改善源污染,控制污染负荷人河量缓冲带满足河道水功能区目标要求环境美丽提供城市段休闲娱乐的空间强化既有湿地、生态敏感区的空间及功能的保护与主槽与岸线之间维持涉水生态环境重点保护对象健康维持,通过构建、恢复河岸及拓展区植被带,维持必要的水域带提高文化休闲及生境维持功能的植被带
8、宽度及合适的植被带结构,新增绿色空间岸线带缓冲带2工程概况南水北调东线工程是指从江苏扬州江都水利枢纽提水,途经江苏、山东、河北3省,向华北地区输送生产生活用水的国家级跨省界区域工程。工程利用京杭大运河以及与其平行的河道输水,连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖,并作为调蓄水库,经泵站逐级提水进人东平湖后,分水两路,一路向北穿黄河后自流到天津,另一路向东经胶东地区输水干线接引黄济青渠道向胶东地区供水。南水北调东线工程跨越长江、淮河、黄河和海河四大流域,在改善受水区用水条件,优化水资源配置,控制地下水超采,改善生态环境,补充沿线城市生活、工业和环境用水等方面创造着巨大的生态效益和社会效益。工程主要任
9、务是供水,水质状况是工程的重点关注要素,但工程线路较长,跨越不同的生态地理单元,由南向北输水过程中可能存在多种影响水质的因素,通过建设生态廊道不仅能增加生态连通性,还具有生态隔离与防护、降低和缓解污染源进人河流、维护水生生态系统健康等生态功能。此外,通过设计实施功能和结构良好的生态廊道,能够有效改善沿线景观环境,提高沿线生态系统结构稳定,降低水质维护成本,保护水质,构建生态安全格局,提高生态系统的环境承载力,促进社会经济与生态环境的可持续发展3河流生态廊道设计过程3.1河流生态廊道分析河流廊道的分析需通过收集以往生态廊道相关试验或监测数据,结合现场调研获取河流廊道的相关信息,从水文条件、地貌过
10、程、化学性质、生物性质等方面对河流廊道的状态进行全面评估,进而识别出对生态廊道建设实施效果影响的关键要素。在后续生态廊道设计过程中抓住关键要素,确保生态廊道功能效果3.2生态廊道建设目标的确定通过前期工程设计,实施河流生态廊道工程建设,后期辅以管理措施,能够改善河流生态廊道的通道功能、栖息地功能、过滤功能、屏障功能及源汇功能,并能够加强河流生态廊道的动态平衡调节能力。在建设生态廊道之前需要合理确定生态廊道建设的目标,即明确生态廊道建设要达到的功能和状态目标。生态廊道建设工程一般通过“参考生态系统”的方法确定廊道功能目标,并评估项目实施效果。“参考生态系统”的常见类型有:(1)以现有生态系统作为
11、参考,该类型适用于生态廊道建设地点靠近自然生态系统,受损较轻的生态系统;(2)对过去的生态系统进行恢复重建,通过对历史状况文件的解读,恢复以往的生态系统;(3)将现有残存的斑块作为参考,通过参考周边残存的自然植被斑块对生态系统进行修复;(4)新建生态系统,通过科学试验和论证后,在场地新建以往不存在的生态系统,新建生态系统需要较长时间的跟踪论证,防止带来新的生态系统问题。在河流廊道的生态建设中,可采用“参考河道”或新建生态系统的方法确定廊道的功能目标和设计参数。河流参考生态系统要求“参考河道”与目标河道属于同类型河道,保持自然风貌和足够的长度,生态廊道建设的可达性较好。3.3生态廊道设计要点引调
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