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材料與方法
1試驗材料
根據(jù)前期實地調(diào)查,選擇草地早熟禾(Poaprat-ensis)、狗牙根(Cynodondactylon)和紅三葉(Trifoli-umpratense)3種廣泛用于巖石邊坡生態(tài)修復(fù)的植物作為供試材料,以中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)苗圃基地土壤作為供試土壤。
2試驗設(shè)計
選擇籽粒飽滿的草地早熟禾、狗牙根、紅三葉種子,分別播種在直徑為20cm的塑料花盆中,栽植后進(jìn)行正常管理,待植物正常生長2個月后進(jìn)行干旱脅迫試驗。脅迫試驗采用盆栽控水法,試驗前分別對植物澆透水,第2d取樣測定作為對照(CK),此后進(jìn)行斷水處理,同時采取人工防雨措施,開始抗旱脅迫試驗。從干旱脅迫第8d起每隔4d取1次樣,并測定相應(yīng)的生理生化指標(biāo),24d后結(jié)束試驗。試驗期為夏季,當(dāng)?shù)厝掌骄鶞囟仍?2~33℃,最低溫度18℃,最高溫度37℃。
3生理指標(biāo)測定方法
本次抗旱性試驗以葉片為測試對象,測定指標(biāo)為:相對含水量、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量和葉綠素含量。其中,相對含水量采用烘干法,相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法,脯氨酸含量采用磺基水楊酸法,丙二醛含量、可溶性糖含量采用分光光度計法,葉綠素含量采用80%丙酮浸提比色法,各指標(biāo)測定均設(shè)3次重復(fù),取其均值。
4數(shù)據(jù)分析方法
4.1抗旱系數(shù)為避免不同物種間對照值的差異對試驗結(jié)果造成的影響,利用公式(1)對所測得的各項生理指標(biāo)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換,求得各生理指標(biāo)在不同時間的抗旱系數(shù)。
4.2隸屬函數(shù)值隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測定基礎(chǔ)上,對植物抗旱性進(jìn)行綜合評價的有效途徑,它克服了利用少量指標(biāo)進(jìn)行評價的不足。該方法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理,先將各指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值,然后對各物種隸屬函數(shù)值求平均值,得出綜合評價指標(biāo)值,其值越大,說明抗旱性能越強(qiáng)。計算公式為:式中:X為各物種的某一指標(biāo)抗旱系數(shù),Xmax和Xmin分別為3種植物中指標(biāo)的最大值和最小值,X(u)為植物的抗旱隸屬函數(shù)均值。如果指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān),則用式(2)計算;如果指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān),則用式(3)計算。
4.3灰色關(guān)聯(lián)分析按照灰色系統(tǒng)理論要求,將3種植物的抗旱性及6個指標(biāo)作為一個整體,即灰色系統(tǒng)。設(shè)植物抗旱隸屬函數(shù)均值為參考數(shù)列X0,相對含水量、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、葉綠素含量的抗旱系數(shù)分別作為比較數(shù)列X1,X2,X3,X4,X5,X6。利用計算機(jī)在DPS處理系統(tǒng)平臺菜單下選擇“其它關(guān)聯(lián)分析”功能項,分辨系數(shù)取常規(guī)值0.5,執(zhí)行灰色關(guān)聯(lián)分析,得出3種植物各指標(biāo)與抗旱性的關(guān)聯(lián)度與關(guān)聯(lián)序。
結(jié)果與分析
1干旱脅迫下植物生理生化特征的變化
從圖1可以看出,在干旱前12d,3種植物各指標(biāo)變化趨勢相對平緩,受干旱脅迫影響較小,12d以后,各指標(biāo)變化趨勢有所加快,說明植物受干旱影響的程度逐漸加重。在整個干旱期內(nèi),不同植物、不同指標(biāo)間又表現(xiàn)出一定差異性。其中,紅三葉的葉片相對含水量和相對電導(dǎo)率變化明顯高于草地早熟禾和狗牙根,說明其水分虧缺嚴(yán)重,細(xì)胞質(zhì)膜透性增強(qiáng);3種植物的丙二醛含量在干旱12d以后均呈顯著上升趨勢,脅迫結(jié)束時,草地早熟禾、狗牙根和紅三葉的丙二醛含量分別比對照上升了289.4%,283.1%和291.9%,說明植物器官在干旱條件下發(fā)生了膜脂過氧化作用;3種植物的可溶性糖含量在干旱前16d變化趨勢相對緩慢,之后加速上升,到第20d時達(dá)到峰值,之后緩慢下降,可能與植物在干旱20d后失水嚴(yán)重有關(guān);草地早熟禾和狗牙根的脯氨酸含量分別在干旱16d和干旱12d后才出現(xiàn)快速上升趨勢,說明其能抵抗較長時間的干旱脅迫,而紅三葉在干旱8d以后即快速上升,至第20d時出現(xiàn)最大值,是對照的57.47倍,之后呈逐漸下降趨勢,可能是植物體內(nèi)的酶因受傷害而失去活性,最終阻礙脯氨酸的合成并利用了一部分脯氨酸;隨著干旱不斷加重,植物葉綠素含量逐漸下降,光合作用受阻,其中以紅三葉葉綠素含量下降最大,狗牙根次之,草地早熟禾最小。
2植物抗旱性能綜合評價
利用隸屬函數(shù)法,對供試植物在干旱前期(1~12d)、干旱中期(13~20d)和干旱后期(21~28d)所表現(xiàn)出的抗旱性狀進(jìn)行綜合評價(表1)。其中,干旱前期、中期、后期分別以第8d和第12d、第16d和第20d、第24d和第28d各指標(biāo)測定值的平均抗旱系數(shù)為基準(zhǔn)。從表1可以看出,3種植物在不同干旱期內(nèi)抗旱性能存在一定差異。即在干旱前期和中期,狗牙根的抗旱性最好,3種植物的抗旱性能為:狗牙根>紅三葉>草地早熟禾;在后期,草地早熟禾的抗旱性能則高于狗牙根和紅三葉,3種植物的抗旱性為:草地早熟禾>狗牙根>紅三葉。
3不同生理生化指標(biāo)對干旱脅迫的敏感性分析
根據(jù)灰色系統(tǒng)理論,若某指標(biāo)與抗旱性的關(guān)聯(lián)度越大,則說明該指標(biāo)與植物抗旱性的關(guān)系越密切,對干旱脅迫的反應(yīng)越敏感。從表2可以看出,3種植物的抗旱性與各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度從大到小依次為:0.708,0.694,0.638,0.630,0.609和0.607。各指標(biāo)對植物抗旱性的影響以葉綠素含量和相對含水量最大,對干旱脅迫最為敏感,其次為脯氨酸含量和丙二醛含量。各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度均大于0.6,處于較強(qiáng)關(guān)聯(lián)水平。
結(jié)論與討論
植物的抗旱性是其適應(yīng)干旱環(huán)境的一種生理反應(yīng),是從植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化反應(yīng)到組織細(xì)胞、光合器官以及原生質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合反應(yīng)。隨著脅迫時間的增加,草地早熟禾、狗牙根、紅三葉的相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量均呈遞增趨勢,相對含水量和葉綠素含量呈遞減趨勢,但3種植物對干旱的反應(yīng)存在差異。隸屬函數(shù)分析結(jié)果表明,干旱前期和中期植物的抗旱性能為:狗牙根>紅三葉>草地早熟禾;而在干旱后期,植物的抗旱性為:草地早熟禾>狗牙根>紅三葉。即狗牙根在短期內(nèi)的抗旱性能較強(qiáng),但隨著干旱時間的增加,其耐旱抗旱能力逐漸減弱并低于草地早熟禾;紅三葉的抗旱性先是處于狗牙根和草地早熟禾之間,在干旱后期,其抗旱性能最弱;草地早熟禾盡管在干旱前期、中期的抗旱性均低于狗牙根和紅三葉,但在脅迫期結(jié)束時,與其他植物相比,草地早熟禾仍能保持一定的抗旱能力,說明其在持續(xù)干旱下具有穩(wěn)定的抗旱能力,應(yīng)在干旱、半干旱地區(qū)巖石邊坡生態(tài)修復(fù)工程中引起重視。
1.筑壩工程。筑壩是按調(diào)整水流分布,改善航行條件的需求,將石料拋筑在具有土工布護(hù)底的局部河床上的工程措施。各壩體上下游河段水文情勢將發(fā)生變化,將局部改變水的流向,使局部流場發(fā)生變化。丁壩、潛壩和梳齒壩體上、下游可能形成一些回水區(qū)或緩流區(qū),并抬升部分河段水位,增加水深。河床地形發(fā)生變化,建壩后局部河岸被壩體占用,岸邊的水生植被被損毀,對部分產(chǎn)卵魚類不利。丁壩、潛壩等會造成一些原有的產(chǎn)卵場的功能發(fā)生變化或喪失;丁壩壩體上游靠岸側(cè)水流減緩,若漂流性魚卵漂浮至此容易下沉,從而影響魚類的孵化。
2.守護(hù)工程。護(hù)岸是保護(hù)河岸,防止波浪、水流侵蝕的工程。主要作用是控制河勢,不使河床邊界發(fā)生任意變化,保持河勢穩(wěn)定在滿意的狀態(tài);抑制崩岸,防止水流淘刷和波浪沖勢河岸;防止主流頂沖河岸,尤其洪水主流頂沖的險工地段,需要修建護(hù)岸工程,有效保護(hù)堤防安全。護(hù)底是護(hù)岸的基礎(chǔ)部分,是從坡腳向外直至深槽的防護(hù)體,遏制河底的過度沖刷。護(hù)岸、護(hù)坡、邊灘和低灘守護(hù)主要改變原有岸坡結(jié)構(gòu),整治使得自然復(fù)雜的河流形態(tài)和流場朝單一化方向發(fā)展,其守護(hù)行為一般不會對河道水文情勢造成大的改變。施工會改變產(chǎn)卵基質(zhì)等棲息生境;邊灘的硬化對水生維管束植物產(chǎn)生影響,使其生物量減少,間接影響喜好在此產(chǎn)沉性卵或粘性卵魚類的繁殖發(fā)育,導(dǎo)致區(qū)域魚類資源量的下降;破壞底棲動物的主要生存場,底棲動物種類、數(shù)量下降,致使魚類減少。拋石、沉排等工序會改變局部地形,增加河床糙度,改變河床底質(zhì)結(jié)構(gòu)。
3.疏浚吹填工程。疏浚后河段水深增加,流速減緩,流量增大;施工使懸浮物濃度升高,影響浮游生物;疏浚處原有的底棲生物被損毀;對工程區(qū)域魚類有驚擾。
4.航道爆破工程。爆破工程主要導(dǎo)致河道部分地形發(fā)生變化,原有的急流環(huán)境變?yōu)榫徚?。施工中局部懸浮物濃度升高,影響浮游生物;工程炸除礁石使底棲生物被損毀,附近一定區(qū)域的底棲生物被掩埋;施工前如未采取驅(qū)魚措施,將炸死或炸傷過往魚類。
二、需重點研究的方向
1.長江江豚保護(hù)研究方向。長江江豚:種名,屬于哺乳綱、鯨目、鼠海豚科中江豚屬中的窄脊江豚的一個亞種。長江江豚是江豚生活在淡水中的唯一亞種,2013年7月被IUCN的受脅物種紅皮書列為極危物種。長江江豚僅分布于長江中下游干流及洞庭湖和鄱陽湖,目前主要分布在宜昌至上海段,其中宜昌至鄂州段江豚的密度最低。江豚為近岸型豚類,分布密度隨水深的增加而遞減。長江江豚遷移范圍較小,在彎曲河道的邊灘緩水區(qū)、分汊河道的干支流交匯水域的分離區(qū)和滯留區(qū),以及心灘的分流區(qū)之間往返遷移。長江江豚一般在春季繁殖,分娩持續(xù)時間較長,4~5月份為產(chǎn)仔盛期。江豚喜單獨活動,有時也結(jié)成2~3只的小群,主要以青鱗魚、梭魚、銀魚等魚類和蝦、烏賊等為食。①長江江豚保護(hù)策略研究。對長江江豚的歷史及現(xiàn)狀進(jìn)行資料查找和實地考察,得出長江江豚的種群分布情況、生長狀況及數(shù)量的系統(tǒng)資料及變化趨勢;研究三峽大壩蓄水對長江江豚棲息地及索餌場造成的影響;從人類活動和自然變遷的層面初步分析江豚資源減少的影響因素?;陂L江江豚現(xiàn)狀調(diào)研、社會經(jīng)濟(jì)影響和技術(shù)方法,分析棲息地保護(hù)、異地遷建保護(hù)、人工繁殖三大保護(hù)措施的利弊。提出包括水利調(diào)度、加強(qiáng)行政管理、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)等在內(nèi)的江豚總體保護(hù)策略及近期保護(hù)側(cè)重方向,根據(jù)不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)特點,分江段制定近期及遠(yuǎn)期江豚保護(hù)方案。②航道整治工程對江豚的生態(tài)補償方案研究。采用資料查找的方法調(diào)查歷史上人類活動較少時江豚的數(shù)量及活動水域,將個體江豚所需的活動水域作為江豚的原始生態(tài)足跡值,再參考人類生態(tài)足跡的計算方法,根據(jù)現(xiàn)有的江豚生活需求推算出所需的生態(tài)足跡值,并對原始值進(jìn)行修正,得出合理的生態(tài)足跡值,再計算生態(tài)赤字或生態(tài)盈余值,得出目前長江適應(yīng)江豚的生存空間。采用直接市場法、替代市場法和假想市場法等核算出江豚保護(hù)所需總費用;確定人類活動(工程建設(shè)、沿江排污、經(jīng)濟(jì)行為等)對江豚影響所占的權(quán)重,依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實地考察法等方法定量分析航道整治工程對江豚生態(tài)足跡的影響,最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費用。③航道整治工程對江豚累積影響研究。分別對航道整治工程對江豚覓食場所和遷移路徑的累積影響進(jìn)行研究。采用情景分析法,考慮生物資源自我修復(fù),通過資料和實地考察研究航道整治工程對底棲動物等生物資源量的影響。分析長江江豚的食物鏈,確定航道整治工程對江豚的累積影響。綜合考慮江豚被餓死的可能性和危險捕食給江豚帶來的擦傷、撞擊、螺旋槳誤傷等傷亡,確定航道整治工程對江豚覓食場所的累積影響。調(diào)查已建筑壩工程對江豚遷移路徑的影響,結(jié)合江豚遷移路徑要求的流速、水深等水文條件和航道整治工程的建設(shè)情況,通過環(huán)境數(shù)學(xué)模型法確定航道整治工程對江豚遷移路徑的累積影響,得出遷移路徑被壓縮的空間值。④適宜江豚生存的生態(tài)江段選取研究。根據(jù)江豚生存適宜的底質(zhì)、邊灘、流速、水溫、泥沙等水文條件,對各江段水文情勢等進(jìn)行調(diào)研,采用數(shù)學(xué)模型法初步確定若干現(xiàn)狀條件下的適宜江豚生存的生態(tài)保護(hù)江段。由于時間推移,河流環(huán)境發(fā)生變化,根據(jù)現(xiàn)有的河流水文資料,運用環(huán)境數(shù)學(xué)模型法,模擬河流水文水動力變化趨勢,分析生物資源變化情況,結(jié)合江豚適宜的生存條件,重新確立若干未來條件下適宜江豚生存條件的生態(tài)保護(hù)江段。綜合考慮江豚保護(hù)、航道整治工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、社會影響等方面,采用實地考察和對比分析等方法,優(yōu)化選取適宜江豚生存條件的最優(yōu)生態(tài)保護(hù)江段。
2“.四大家魚”保護(hù)研究方向?!八拇蠹音~”指的是青魚、草魚、鰱魚、鳙魚四類魚,是我國主要的淡水養(yǎng)殖和捕撈對象,在淡水漁業(yè)中占有很大的比重。長江是我國四大家魚的主要天然原產(chǎn)地,是寶貴的天然物種種質(zhì)資源庫?!八拇蠹音~”屬典型的產(chǎn)漂流性卵魚類,繁殖季節(jié)在每年4月下旬至7月上中旬,此時江水的平均溫度為18~27℃,產(chǎn)卵盛期水溫為21~24℃。一般認(rèn)定,“四大家魚”產(chǎn)卵期的適宜流速最小為30cm/s,最大為60cm/s。研究發(fā)現(xiàn)“四大家魚”的產(chǎn)卵環(huán)境多為河床地形、水流流態(tài)較為復(fù)雜,動能梯度和弗勞德數(shù)較小、流速梯度和能量損失較大的河段。①“四大家魚”保護(hù)策略及生態(tài)補償研究。A:“四大家魚”保護(hù)策略研究,采用資料收集、實地考察等方法,調(diào)查目前四大家魚“三場一通道”的分布情況及三峽工程蓄水對“四大家魚”產(chǎn)卵場分布區(qū)域的影響;初步分析人類活動中(工程建設(shè)、水體污染、非法捕撈等)對“四大家魚”種群變化的影響因素?!八拇蠹音~”的保護(hù)主要分為對“三場一通道”的生態(tài)保護(hù)和人工增殖放流?;凇八拇蠹音~”影響因素的初步研究,通過對生態(tài)環(huán)境、社會影響及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合分析,針對種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)及一般江段提出系統(tǒng)保護(hù)方案。同時,對現(xiàn)有人工增殖放流站進(jìn)行考察,研究存在問題并提出解決措施。B:“四大家魚”生態(tài)補償方案研究,采用直接市場法、替代市場法、假想市場法等對“四大家魚”生態(tài)補償費用進(jìn)行核算;通過人類活動對“四大家魚”主要影響因素的定性分析,依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實地考察法等定量研究出航道整治工程在人類活動中對“四大家魚”影響所占的權(quán)重;最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費用。②航道整治工程對“四大家魚”的累積影響研究,分別對航道整治工程對江豚覓食場所和遷移路徑的累積影響進(jìn)行研究。由于“四大家魚”主要以底棲生物和浮游生物為食,采用情景分析法,在考慮生物資源自我修復(fù)的情況下,通過資料查找和實地考察研究守護(hù)工程、疏浚吹填工程、航道爆破工程等對底棲動物和浮游動物等生物資源量的影響,確定航道整治工程對“四大家魚”索餌場的累積影響。通過資料查找和實地考察對三峽大壩蓄水后“四大家魚”產(chǎn)卵場分布情況進(jìn)行調(diào)研,分析已建的嘉魚至燕子窩段航道整治工程、羅湖州水道整治工程等對“四大家魚”產(chǎn)卵場的影響。根據(jù)“四大家魚”產(chǎn)卵場所需水文環(huán)境(底質(zhì)、流量、水溫、泥沙等)及相關(guān)整治工程的建設(shè)情況,采用環(huán)境數(shù)學(xué)模型法確定航道整治工程對“四大家魚”產(chǎn)卵場的累積影響,分析航道整治工程建設(shè)的閾值。
3.中華鱘保護(hù)研究方向。白鱀豚屬哺乳綱、鯨目、白鰭豚,國家Ⅰ級保護(hù)動物,是世界上現(xiàn)存的4種淡水豚數(shù)量最少的物種。歷史上從宜昌到長江入??谠?jīng)廣泛分布。受人類活動的影響,其種群數(shù)量和分布區(qū)域逐漸縮小。上世紀(jì)90年代,白暨豚在洞庭湖與鄱陽湖湖區(qū)絕跡,在長江分布范圍的上限移至葛洲壩下游170km處的荊州附近,其下限縮減到南京附近。2000年至2004年的幾次觀測中,其主要聚集在銅陵段、鄱陽湖段和洪湖段3個區(qū)域。白暨豚目前現(xiàn)存數(shù)量很難估計,但一般認(rèn)為已經(jīng)功能性絕滅。①中華鱘保護(hù)策略研究。采用資料查找和實地考察等方法,調(diào)查中華鱘的歷史及現(xiàn)狀,得出中華鱘的種群分布、數(shù)量及生長狀況的系統(tǒng)資料和變化趨勢;研究三峽蓄水、葛洲壩下游河勢調(diào)整,導(dǎo)致中華鱘棲息地、生殖洄游及產(chǎn)卵場的變化;從人類活動和自然變遷等層面,分析中華鱘資源減少的影響因素。基于中華鱘的現(xiàn)狀調(diào)研、社會經(jīng)濟(jì)影響和技術(shù)方法,綜合分析建立自然保護(hù)區(qū)、研究人工繁殖及放生技術(shù)、探索野生中華鱘卵孵化、苗種培育及自然繁殖技術(shù)等保護(hù)措施的利弊,提出包括水利調(diào)度、行政管理、生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)等在內(nèi)的中華鱘總體保護(hù)策略。研究保護(hù)產(chǎn)卵場和自然繁殖活動、降低孵化后死亡率的可行措施,在結(jié)合生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)特點的基礎(chǔ)上,制定貼合中華鱘近期及遠(yuǎn)期的保護(hù)方案。②航道整治工程對中華鱘的生態(tài)補償方案研究。采用直接市場法、替代市場法和假想市場法等對中華鱘生態(tài)補償費用進(jìn)行核算;通過對中華鱘影響因素的定性分析結(jié)果,依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實地考察法等定量分析航道整治工程對中華鱘的影響,確定其在所有人類活動中對中華鱘影響所占的權(quán)重,最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費用。
4.護(hù)坡、護(hù)底工程研究方向①各生態(tài)護(hù)坡材料的比選及適應(yīng)性研究。生態(tài)護(hù)坡工程建設(shè)必須考慮邊坡的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性,并考慮選取植物的生態(tài)性、形態(tài)性、地域性,原則上生態(tài)護(hù)坡的植被要求抗逆性強(qiáng)、生長迅速、自繁能力強(qiáng)、適應(yīng)粗放管理,日后管理簡單。國內(nèi)外新型的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)有液壓噴播植草護(hù)坡、土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡、石籠(雷諾墊)護(hù)坡、加筋纖維毯護(hù)坡、香草根技術(shù)護(hù)坡等,調(diào)研這些生態(tài)護(hù)坡技術(shù)對氣候、土質(zhì)、地形、水位、流速等外界環(huán)境要求,分析各自的優(yōu)缺點及適用范圍。采用室內(nèi)實驗的研究方法,構(gòu)建物理模型,利用水槽概化模型模擬出各段航道運營情況,探究不同水流條件下各類生態(tài)護(hù)坡的適應(yīng)性(抗沖刷能力、抗風(fēng)浪能力、消落帶消能能力、生態(tài)修復(fù)特性等),并在典型航道進(jìn)行試驗以驗證結(jié)論。綜合社會經(jīng)濟(jì)因素分析各航道整治工程所適合的生態(tài)護(hù)坡的可行性,計算具有各特殊性能要求的生態(tài)護(hù)坡工程施工、維護(hù)的費用,遴選出符合社會經(jīng)濟(jì)性的生態(tài)護(hù)坡工程類型。②護(hù)底工程結(jié)構(gòu)及生態(tài)修復(fù)特性研究,護(hù)底工程生態(tài)化建設(shè)不僅對工程的安全性具有要求,其生態(tài)化改造也十分重要。護(hù)底結(jié)構(gòu)既要盡量減少對水流的干擾,以降低護(hù)底結(jié)構(gòu)外緣的沖刷,又要確保護(hù)底結(jié)構(gòu)外緣的沖刷應(yīng)遠(yuǎn)離穩(wěn)定區(qū)以保證建筑物安全。其排體既要具有良好的穩(wěn)定性、排水性、保沙性,又要適合微生物附著以及具有生物保護(hù)功能(例如防止江豚的危險捕食等)。通過室內(nèi)試驗(受力試驗等),采用科學(xué)方法考察各生態(tài)護(hù)底軟體排的完整性、搭接處安全性、排邊穩(wěn)定性以及護(hù)底的防護(hù)效果,以研究軟體排構(gòu)造及布局的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上,調(diào)研長江航道整治工程中已實施的護(hù)底工程技術(shù),包括其磨損程度和各護(hù)底工程的生態(tài)修復(fù)效果(淤積、底棲生物、周邊生境等),綜合分析各護(hù)底工程的優(yōu)缺點及適用范圍。綜合穩(wěn)定性和生態(tài)性,優(yōu)化護(hù)底工程軟體排的構(gòu)造及布局。
三、結(jié)論與建議
1.長江航運的發(fā)展和航道的建設(shè)在取得巨大的社會、經(jīng)濟(jì)效益的同時,對長江航道的生態(tài)環(huán)境也帶來了一定程度的不利影響,但目前其影響范圍和程度均未有明確的定義。
論文關(guān)鍵詞:生態(tài)河道;生態(tài)系統(tǒng);歷史文化保護(hù)型河道;浙江省
浙江省瀕臨東海,水網(wǎng)密布,河道總長度為6萬多km。獨特的浙江水鄉(xiāng)風(fēng)貌為全省的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但是,由于傳統(tǒng)河道建設(shè)主要側(cè)重于考慮工程的安全和人類需求,較少考慮河道建設(shè)對生態(tài)系統(tǒng)的影響,河道生態(tài)環(huán)境問題仍比較嚴(yán)重,河道環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀仍不容樂觀。筆者綜合應(yīng)用環(huán)境科學(xué)、生態(tài)水工學(xué)、美學(xué)等相關(guān)理論,試圖研究出一套科學(xué)、合理的生態(tài)河道的構(gòu)建體系,以指導(dǎo)浙江省歷史文化型河道建設(shè),改善城市的生態(tài)環(huán)境,傳承河道水文化。
1現(xiàn)狀分析
抽取浙江省文化歷史保護(hù)型河道進(jìn)行調(diào)研,其中包括杭州余杭塘河、古新河、沿山河、古蕩新河;嘉興杭州塘、平湖塘、蘇州塘、長水塘、老環(huán)城河、九里溪;寧波西塘河;溫州溫瑞塘河、石坦河;以及衢州、臺州、麗水等22條河道,了解河道水域面積、水系分布、水生態(tài)狀況、人文水景觀資源、駁岸情況。
通過調(diào)查與分析,目前問題主要表現(xiàn)為:(1)人文水景觀資源雖然豐富,但沒有得到有效保護(hù)和充分的開發(fā)利用。以水文化為主要特征的具有重要歷史文化價值城鎮(zhèn)大多時過境遷。如衢州的鹿溪渠,嘉興的杭州塘,臺州的始豐溪等,未形成一個完整的保護(hù)體系,缺乏對重要的歷史文化資源加以整合利用。(2)河道水域生物群落單一,缺乏生物多樣性。按照《歐盟水框架指令》河流生態(tài)要素的標(biāo)準(zhǔn)“對以上河道進(jìn)行生態(tài)評估,評優(yōu)河道只有2條。(3)景觀工程方面,傳統(tǒng)方式造價高。在隨機(jī)調(diào)查的22條河道中,有19條河道在規(guī)劃、設(shè)計和施工中所用的材料為現(xiàn)澆混凝土、漿砌或干砌石塊、拋石等硬質(zhì)不透水材料,施工及養(yǎng)護(hù)成本較高。(4)缺少生態(tài)河道建設(shè)的相關(guān)規(guī)范。加強(qiáng)河道生態(tài)建設(shè),制定一個在河道建設(shè)中加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)的技術(shù)規(guī)范是十分重要和必要的,規(guī)范應(yīng)涉及面廣泛、內(nèi)容全面,符合科學(xué)性、操作性、經(jīng)濟(jì)性要求,并且滿足工程建設(shè)的地方標(biāo)準(zhǔn)。
2構(gòu)建生態(tài)河道管理體系的措施
2.1保護(hù)性措施
由于城市發(fā)展、旅游開發(fā)等,大量河道被侵占,河渠硬化,其完整性和真實性不斷遭到破壞。作為文化遺產(chǎn)的城鎮(zhèn)河道不僅僅包括古城鎮(zhèn)、古街巷、古建筑等物質(zhì)文化遺產(chǎn),也應(yīng)該包括歷史上因河道發(fā)展而形成的船閘、河埠頭、橋梁、堰等水利設(shè)施。對于這些已有的歷史人文景觀,應(yīng)作為古代水文化的載體,通過綜合整治加以維護(hù)與保護(hù)。
在設(shè)計時要注重對傳統(tǒng)村莊人文景觀和自然風(fēng)貌的保護(hù),考慮具有場所特征的自然因素,根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況,盡量使用當(dāng)?shù)夭牧虾臀锓N,體現(xiàn)河道治理的地方特色。如美國圣安東尼奧河改造注重歷史文化資源的保護(hù),將國家歷史公園中的四個歷史街區(qū)相互聯(lián)系起來。在南段德埃斯帕達(dá)水壩附近,修復(fù)北美最古老的水渠,作為文化和教育場所。對于南部河段的4處建于18世紀(jì)的教會遺址,規(guī)劃將教會遺址現(xiàn)有的道路系統(tǒng)與濱河步行道相連接,以避免局部過分突出。
2.2生物措施
在滿足工程安全的前提下,利用生物措施,通過生態(tài)工程與生態(tài)恢復(fù)方法,可以控制水土流失和土壤侵蝕,促進(jìn)整個河道生態(tài)系統(tǒng)的完善。主要措施有:(1)構(gòu)建河道上中下游生境異質(zhì)性。河流上中下游由多種異質(zhì)性很強(qiáng)的生態(tài)因子描述的生境,形成了極為豐富的流域生境多樣化條件,這種條件對于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢種和群落密度以及微生物的作用都產(chǎn)生重大影響。(2)營造水陸交錯帶的生物棲息地。在河道治理規(guī)劃中,構(gòu)建深潭和淺灘,營造多樣性水域棲息地環(huán)境,使之具有不同的水深、流場和流速,適于不同生物發(fā)育和生長需求。(3)構(gòu)建生態(tài)駁岸時,要考慮生物棲息地的要求,采用自然材質(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu),或者采用新的結(jié)構(gòu)型式,如石籠、魚巢磚、生態(tài)磚等。岸坡砌護(hù)盡可能采用透氣透水透孔的天然材料,使得植物生長,為魚類、兩棲類、昆蟲、浮游生物和微生物等的棲息提供從水域到陸地的連續(xù)空間。
2.3低成本景觀工程性措施
提倡“低成本”景觀規(guī)劃設(shè)計,研究如何權(quán)衡短期投資和長期收益,如何不以犧牲形式美感、功能使用、自然生態(tài)為代價。在設(shè)計時盡量避免使用高耗能、高污染的鋼筋、水泥等硬體傳統(tǒng)材料,采用透水性好,施工養(yǎng)護(hù)成本低的材料(包括植被、土壤、磚石等)。在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的前提下,改善河道的生態(tài)條件。
2.4制定生態(tài)河道建設(shè)的相關(guān)規(guī)范
對于歷史文化型河道,地方要加強(qiáng)立法,各地都應(yīng)該結(jié)合自身實際情況,制定切實可行的有效措施,將歷史文化名城、名鎮(zhèn)、名村的保護(hù)工作真正落到實處,以建立新型長效的生態(tài)河道管理體系。
3整治案例
3.1項目概況
浙江省江山市廿八都鎮(zhèn),位于浙、閩、贛三省交界處,處于仙霞嶺腹地,由潯里、楓溪、花橋三個自然村構(gòu)成。廿八都鎮(zhèn)歷史上是軍事要沖,是商貿(mào)集鎮(zhèn),留有豐富的古建筑和多彩的傳統(tǒng)文化,具有重要價值。穿鎮(zhèn)而過的廿八都溪在境內(nèi)流程10km,流域面積73km,承擔(dān)沿河地區(qū)雨水排放以及地下水補充的功能(現(xiàn)狀圖見圖l~3)。
3.2生態(tài)河道規(guī)劃
組景序列是體現(xiàn)中國傳統(tǒng)景觀欣賞與表達(dá)模式的重要文化形式。本案延續(xù)“楓溪八景”這一文脈,借鑒傳統(tǒng)中國畫長卷做法,根據(jù)現(xiàn)狀把楓溪沿河景觀分成6部分:山光潭、珠波橋、百花澗、青溪坊、秋霞圃、楓影灘。分別以山、路、水、村居、田園、植物景觀為名,構(gòu)成全景山水長卷式的山水村居田園畫卷,突出楓溪之美。具體措施如下:
3.2.1保護(hù)性措施廿八都古建筑種類多、數(shù)量大,其風(fēng)格融浙、皖、閩、贛干一體,形成鮮明的地方特色。如楓溪村的水安亭橋,原為木結(jié)構(gòu)跨橋,清康熙五年毀于洪水,同治三年建成石拱橋,橋上原有亭閣18問,現(xiàn)尚存14間,為縣級重點保護(hù)文物;潯里村的清文昌閣,也是保留下來的重要古亭閣。除此之外,還有楓溪橋、河埠頭等古建筑物,在楓溪河水道設(shè)計中都應(yīng)給予保護(hù),現(xiàn)對傳統(tǒng)村莊人文景觀和自然風(fēng)貌特色。另外,從依存古鎮(zhèn)空問構(gòu)成來分析,楓溪如腰帶,其急緩開合的動態(tài)恰和古鎮(zhèn)人文景觀耦合,構(gòu)成古鎮(zhèn)景觀意象(規(guī)劃圖見圖4~6)。
3.2.2景觀工程與生物措施結(jié)合(1)構(gòu)建上中下游的生境異質(zhì)性,上游有潭,主靜,文昌閣高聳潭西。下游為灘,主動,關(guān)帝廟動峙灘頭。中間兩彎是村落居處,緩急適中。由此,營造出水陸交錯帶的生物棲息地,豐富水域生物多樣性。(2)在中游清溪坊兩灣處,保護(hù)當(dāng)?shù)貤l石砌石駁岸,加砌水下種植池,種植水生植物。在岸坡防護(hù)工程上,選用具有良好反濾和墊層結(jié)構(gòu)的條石塊石和當(dāng)?shù)刈匀徊馁|(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu),為植物生長及魚類、兩棲類動物和昆蟲的棲息與繁殖創(chuàng)造條件。(3)在下游楓影灘處,利用具有透水性能的卵石、礫石等構(gòu)成河床材料,為生物提供棲息地。
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