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邊緣效應原理有何實踐意義?
利用群落交錯區的邊緣效應增加邊緣長度和交錯區面積,提高野生動物的產量
本章重點
一、名詞解釋
群落最小面積邊緣效應生活型譜群落交錯區蓋度與相對蓋度層片
二、問答題
1、簡述群落的基本特征。
2、常見的群落成員型有哪幾類?
3、生物多樣性的主要組成有哪些。
4、物種多樣性指數有哪些,各自如何計算?
5、植物生活型類群一般有哪五種。
答:(1)高位芽植物(2)地上芽植物(3)地面芽植物(4)隱芽植物或稱地下芽植物
(5)一年生植物
6、計算群落的辛普森多樣性指數、香農——威納爾指數及均勻性指數。
思考題
一、名詞解釋
基耶爾頻度定律生活型頻度與相對頻度重要值生物多樣性
二、問答題
1、解釋物種多樣性空間變化規律的各種學說有哪些?簡要說明。
2、簡述邊緣效應原理的實踐意義?
3、如何制定生活型譜?
4、層片有哪些特征?
1、一定地段上,多物種所組成的聚群是(B)。
A.種群
B.群落
C.有機整體
D.生態系統
2、下列不是機體論觀點的是(C)
A.認為群落是自然單位,具有明確的邊界
B.它們獨立存在,可重復出現
綠色,代表自然,象征生命。當今時代,生態問題已經成為全球關注的焦點,生命離不開綠色,人類呼喚綠色。綠色空間,能給城市和建筑帶來舒適、優美、清新和充滿生趣的環境。因此,千百年來人類一直在追求著身居城市也能享受“山林之樂”的生活理想。
“田園城市”理論是1898年由英國社會活動家霍華德提出,其基本構思立足于建設城鄉結合,環境優美的新型城市,“把積極的城市生活的一切優點同鄉村的美麗和一切福利結合在一起”。“綠色城市”的理想模式,在二戰之后前蘇聯與東歐等國家的城市重建中開始大規模的付諸實踐。
從“田園城市”到“大地園林化”,這就是近百年來有關人類聚居環境綠色空間規劃思想發展的基本軌跡,與之相應,世界各國規劃師的工作領域,也逐漸從較小尺度的城鄉物質環境建設規劃,走向了宏觀尺度的區域性,“社會——經濟——生態”綜合發展規劃。大地園林化,成為人類聚居環境營造活動所共同追求的一種崇高理想。
生態綠地系統,使人居環境中發揮生態平衡功能、與人類生活密切相關的綠色空間,即規劃上常稱之為“綠地”的空間。它作為一類“人化自然”的物質空間之統稱,著重表述了人類生存與維系生態平衡的綠地之間的密切關系,同時也強調了綠地影響人居環境建設的主要是生態功能。
城市綠地特色也不是一成不變的,它的內涵會隨著時間的推移發生漸變和突變,地形地貌和具有地帶性分布特點的植物群落一起,共同筑成了典型的地域自然景觀,決定了城市綠地基礎。城市綠地根據不同城市自然生態環境,將民俗風情,傳統文化,宗教,歷史文化等融合在綠地中,營造出不同風格的城市綠地景觀,充分體現出城市的歷史文脈和精神風貌使城市更富文化品位,也是城市綠地的重要功能。
中國城市綠化從最初的黃土不露天,到見縫插綠,再到把城市綠地當作一個大系統來對待,這三部曲是一個不斷完善的過程。依據生態學的理論探尋城市綠地系統的結構、指標和效應,逐步成為中國城市綠地系統研究熱點中的熱點。
一:對城市綠地系統規劃基本定位的認識
雖然目前城市綠地系統規劃尚沒有明確的法定地位,但在國家的行政文件和相關法規條文中,以及在業內人士的認識上,它是城市總體規劃的專項規劃,它的規劃層次應定位于城市總體規劃階段,它的規劃成果應納入城市總體規劃加以落實。在這一定位之下,城市綠地的規劃、建設、管理才能真正融入中國的城市規劃體系之中得到確實可行的良性發展,從這個意義上說城市綠地系統規劃才具有實際的作用。
二:規劃定位決定了城市綠地系統規劃的工作范疇
作為城市總體規劃階段專項規劃的城市綠地系統規劃的工作特性或者說實質性內容主要應體現在三個方面:第一,城市各類綠化用地的規劃控制,既在保證用地數量的同時,形成合理的綠地布局;第二,城市主要的綠地體系的規劃,如公園綠地、防護綠地、減災避災綠地等體系的建立;第三,城市綠化特色的擬定,既結合城市自然條件和城市性質,針對不同用地的特點推薦不同的植物品種、配植方式,以形成富有本地特色的城市綠化景觀。
其中有兩個問題需要澄清:首先,城市綠地系統規劃不是所謂的“生態規劃”。城市綠地系統規劃的實施載體是綠地,綠地的建設的確是改善城市生態環境的重要途徑。但是,不能因為綠地具有改善生態環境的作用,就將城市綠地系統規劃引伸為城市生態規劃。在城市生態系統中,植物只是一個因子。如果我們不討論所謂“生態規劃”本身的提法是否恰當,只是暫且承認它的話,它的工作內容要遠遠超出植物和綠地的范疇。在城市綠地系統規劃中應該運用生態學的原理,從綠地系統的布局結構上、綠地的數量上、以及植物種植的原則上注重綠地生態效益的綜合發揮,以求城市綠地對城市生態環境改善作用的最大化。但這只是運用相關學科的理論發展本學科,不存在替代。
第二,城市綠地系統規劃不是“生物多樣性規劃”也無法包含“生物多樣性規劃”。生物多樣性是指“地球上所有生物體及其構成的綜合體,包括:遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性三個層次,因此,保護生物多樣性,也應在基因、物種及其生境三個水平上加以保護”(摘自《辭?!罚倪@些基本概念中我們應該已經體會到了生物多樣性的保護和城市綠地系統規劃的關系。植物是城市綠地建設的主要因子,也是生物的一種類型,但它在城市綠地系統規劃和生物多樣性規劃中都只是一個因子,不能“以點代面”。城市綠地系統規劃要將生物多樣性保護作為工作內容之一,但絕對不可能取而代之。
三:實踐與案例分析
一:廈門市(三區一縣)綠地系統規劃(1996年10月)
相關內容簡述:至1994年末,廈門市市域面積約1516km2,轄6區1縣。本規劃是除廈門本島以外4個城區的綠地系統規劃,嘗試增加了“廈門市市域綠地系統規劃構想”一節,旨在對廈門市城市綠地系統提出一些構想和建議。主要內容有:
(1)廈門市域綠地布局結構根據廈門市城市總體規劃的規劃意圖和對廈門市自然山水條件的分析,從整體上把握廈門城市綠地體系的建設,提出融山、海、城、島、林為一體的“山環城、城環灣、海環城”的布局框架。
(2)廈門市域綠化用地的規劃控制要求第一,根據各城區綠地系統規劃提出城區綠地的規劃指標,如人均公共綠地面積、綠地率等;第二,從城市生態環境改善的角度對廈門市域土地利用規劃提出建議,對城市組團隔離帶用地、郊野游覽休閑用地、水源保護用地、自然生態用地等類型的用地提出規劃設想。
二:青島經濟技術開發區綠地系統規劃(完成時間:2000年1月)
相關內容簡述:青島經濟技術開發區與青島老市區隔海相望,是青島的輔城,轄區面積217平方千米,2010年城市建設用地規模為54平方千米。
(1)規劃范圍與規劃層次:第一層次為行政轄區綠地系統規劃,用地規模為轄區范圍,重點是通過對城區大環境的宏觀控制,突出城區西北部山林景觀與東南部海濱風光的結合,達到城市山水構架的重建與完善。第二層次為城區綠地系統規劃,用地規模為54km2,重點是按城市綠地分類建立城區的綠地體系。第三層次為行政商務中心區綠地控制性規劃,用地規模為4.5km2,重點是在重點地區對城區綠地系統規劃進行深化,強調微觀層面綠地建設管理依據的建立(此階段實質上為城市綠地系統規劃下一層次的工作)。
(2)行政轄區綠地系統規劃的主要研究內容第一,土地利用規劃對綠地系統規劃的限定因素的明確;第二,自然山水骨架為綠地結構提供的基礎條件的明晰;第三,城市人工開發對綠地結構影響因素的分析;第四,景觀要素與結構的把握;第五,開發區綠地結構的構建。
(3)行政轄區綠地系統規劃的主要規劃內容第一,規劃的定位;第二,系統的構成;第三,與海洋生態系統相關的保護要求;第四,城區風景區、森林公園、農副產品加工區、旅游度假區的規劃控制要求;第五,開發區總體規劃用地范圍內綠地的規劃指標。
以上規劃均以加強城市生態環境建設,創造良好人居環境,促進城市可持續發展為中心,確定城市“生態優先”的可持續發展戰略,努力建成總量適宜、分布合理、植物多樣、景觀優美的城市綠地系統。秉執“開敞空間優先,生態優先、因地制宜、系統整合、遠近結合、地方特色、彈性發展、可操作性“的原則,在對城市生態進行整合分析和綠地現狀調查分析的基礎上,因地制宜地、科學地制定城市綠地的發展指標,合理安排市域大環境綠化的宏觀空間布局和各類園林綠地建設,達到保護和改善城市生態環境、優化城市品質、促進社會、經濟可持續發展的目的。
結束語:
世紀之初,中國現代城市建設正處于一個非常重要的轉折時期,國家把城市化列入了國民經濟與社會發展的戰略目標,全社會都不約而同地重視環境保護和生態建設。城市綠地系統,是城市地區人居環境中維系生態平衡地自然空間和滿足居民休閑生活需要地游憩地體系,也是有較多人工活動參與培育經營地、有社會、經濟、環境效益地各類城市綠地的集合。城市綠地系統與人居環境的建設與發展之間有著密切的互動關系。為了加強城市生態環境建設,創造良好的人居環境,促進城市可持續發展,在城市總體規劃階段,必須同步進行城市綠地系統專項規劃。
摘要:本文通過引言引出進行城市綠地系統規劃的必要性,在給城市綠地系統規劃的定位下,澄清它與“生態規劃”、“生物多樣性規劃”的區別和不同。以廈門和青島的城市綠地系統規劃為例,進一步闡述了城市綠地規劃的范疇和具體內容。
關鍵字:綠色空間;生態綠地系統;城市綠地系統;生態規劃;生物多樣性
參考書目:
1李敏.城市綠地系統與人居環境規劃[M].北京:中國建筑工業出版社,2001
2徐乃雄.城市綠地與環境[M].北京:中國建材工業出版社,2002
1.與植物對礦物質離子的吸收有關的是 ( )
A.礦物質離子的濃度
B.溫度、水、氣體等環境條件
C.植物對礦物質離子的吸收能力
D.以上三個都正確
2.在競爭中的種群增長方程中,競爭系數α、β盧與K1、K2決定物種1、2的競爭結果。物種1取勝,物種2被排斥α、β與K1、K2的關系是 ( )
2015年成人高考生態學基礎模擬試題及答案(六)
3.種類組成貧乏,喬木以松、冷杉、云杉、落葉松為主的生態系統是 ( )
A.熱帶雨林
B.落葉闊葉林
C.常綠闊葉林
D.北方針葉林
4.一個生態系統必須有的生物成分是 ( )
A.植物、動物
B.生產者、分解者
C.動物、微生物
D.微生物、植物
5.可持續農業的目標是 ( )
A.促進農村綜合發展,減少多種經營
B.保證穩定持續增長的農業生產率
C.保持健康、協調的生態環境,有益于城市人民身體健康
D.合理利用、保護資源,特別是要保證土壤肥力得到快速的提高
6.現代生態學發展的主要特點之一是( ).
A.以微觀層次為主
B.向微觀和宏觀發展
C.以宏觀層次為主
D.以個體層次為主
7.植物花芽的分化和形成的過程中,起著主導作用的是 ( )
A.光照時間
B.光照強度
C.光照長度
D.光照速度.
8.黑龍江省是種植水稻緯度最北的地方,此現象是___ 對生物分布的限制作用的表現。 ( )。
A.日照強度
B.日照長度
C.常年溫度
D.有效積溫
9.種群的性別比例直接影響種群的繁殖力,兩性花植物種群的繁殖 ( )
A.應考慮性別比例問題
B.不考慮性別比例問題
C.應考慮育齡雌體數問題
D.不考慮育齡雌體數問題
10.下列選項中,不屬于種群自動調節機制的是 ( )
A.遺傳訶節
B.食物調節
C.內分泌調節
D.動物的領域性
11.早稻是不宜連作的農作物,其原因是 ( )
A.種群調節
B.競爭作用
C.抗毒作用、
D.他感作用
12.辛普森多樣性指數公式中Pi的意義是 ( )
A.群落中的物種數
B.物種i個在群落中的蓋度
C.物種i的個體數
D.物種i個體數占群落中總個體數的比例
13.從裸巖開始的旱生演替又屬于 ( )
A.快速演替
B.次生演替
C.內因性演替
D.外因性演替
14.中國植物群落分類的高級單位是 ( )
A.群叢
B.群叢組
C.植被型
D.群系組
15.生態系統中的植物群落光能利用率一般是 ( )
A.1%
B.5%
C.10%
D.20%
16.時間長、范圍廣、閉合式的循環是 ( )
A.氣相型循環
B.生物循環:
C.沉積型循環
D.地球化學循環
17.碳循環不平衡帶來的環境問題是 ( )
A.臭氧層破壞
B.酸雨
C.溫室效應
D.水體富營養化
18.使多樣性維持高水平的措施是 ( )
A.保持平靜
B.強度干擾
C.中度干擾
D.低度干擾
19.最重要的溫室氣體是二氧化碳,其對溫室效應的作用 ( )
A.100%以上
B.80%以上
C.50%以上
D.20%以上
20.下列屬于生態因子的是 ( )
A.溫度、食物、濕度、氧氣、二氧化碳等條件
B.溫度、食物、光、土壤、氧氣、二氧化碳等條件
C.溫度、濕度、氧氣、二氧化碳和其他相關生物等條件
D.溫度、濕度、食物、空氣和其他相關生物等條件
二、填空題:21~40小題,每小題2分。共40分。把答案填在題中的橫線上。
21.既能按氣相型循環,又能按沉積型循環的元素是___ 。
22.一般來講,土壤的質地可分為沙土、黏土和___ 三大類。
23.當水分不足時,往往會引起動物___ 。
24.兩個或多個群落或生態系統之間的過渡區域叫 ___ 。
25.群落演替的先決條件是___ 。
26.碳循環失調的環境問題是 ___ 。
27.而容積較小,臨時性,與外界物質交換活躍的庫稱為___ 。
28.生態學研究的每一個高層次對象,都具有其下級層次對象所不具有的某些___ 。29.在未被生物占領過的區域,從沒有種子或孢子體的狀態的原生裸地或水體開始的演替,叫___。
30.一些物種的種群密度有一個下限要求,如果低于臨界下限,該生物種就不能正常生活,甚至不能生存,這就是___ 。
31.種群的數量隨時問的變化而上下擺動的情況稱為___ 。
32.在生物機體內部自發性和自運性的時間節律,這種內源節律不是精確的24h,因此稱為9___ 。
33.能夠被植物葉綠素吸收利用的太陽輻射稱___ 。
34.旱生植物在形態結構上的特征,一方面表現為增加水分攝取;另一方面表現為 。
35.次生演替過程中若群落被進一步破壞叫群落退化或___ 。
36.全球生態學又叫 ___ 。
37.水生植物區別于陸生植物之處,一是通氣組織發達;二是機械組織___ 。
38.群落演替最后達到和環境緊密協調的穩定群落叫 ___ 。
39.根據物質循環的路徑不同,生物地球化學循環可分為___ 和沉積型循環兩種類型。40.生物群落是指在一定時間內居住在一定空間范圍內的___ 的集合。
三、判斷題:41~50小題,每小題2分,共20分。判斷下列各題的正誤。正確的在題后的括號內劃“√”,錯誤的劃“×”。
41.土壤及時滿足植物對水、肥、氣、熱要求的能力,稱為土壤肥力。 ( )
42.根據植物的可見結構成分的不同而劃分的類群,就是植物的生態型。 ( )
43.特有種屬于群落成員。 ( )
44.陽光被大氣層的氣體所吸收。因此,由于地理位置的不同,輻射的能量也有差異。( )
45.生物群落是生物種內許多個體組成的群體。 ( )
46.群落內部的環境變化是由群落本身的生命活動造成的,與外界環境條件的改變沒有直 接的關系。 ( )
47.地形因子對生物的作用主要是直接作用。 ( )
48.生態系統的生產力是指某個種群或生態系統所生產出的有機物的數量、重量或能量。( )
49.原生演替的是森林。 ( )
50.生態農業是運用生態學原理和系統科學的方法,把現代科技成果與傳統農業技術精華結合起來而建章的具有高功能、高效益的農業系統。因此,生態農業可以根本解決地球日益增長的人口與糧食短缺的問題。 ( )
四、簡答題:51~53個小題.每小題10分。共30分。
51.什么是植物的溫周期現象?簡述晝夜變量與植物干物質積累的關系.
52.什么是種間競爭?簡述種問競爭的特點和類型。
53.生物群落有哪些基本特征?
1、植物分泌毒素抵抗微生物入侵稱為()
A.他毒作用
B.他感作用
C.抗毒作用
D.抑制作用
2、下列有關種群的爆發的說法正確的是()
A.種群的爆發指某一種群在一短暫時期內發生一般性增殖
B.種群的爆發指某一種群在一短暫時期內發生爆發性增殖
C.種群的爆發指某一種群在很長時期內發生一般性增殖
D.種群的爆發指某一種群在很長時期內發生爆發性增殖
3、有發達的根系,葉面積很小,葉片化成刺狀、針狀或鱗片狀,且氣孔下陷,這種植物是()
A.少漿植物
B.多漿植物
C.濕生植物
D.中生植物
4、由于種群內個體間競爭而產生的種群分布是()
A.均勻分布
B.隨機分布
C.成群分布
D.內分布
5、生物之間為爭奪有限的營養、空間和其他共同需要而發生斗爭,這種關系稱為()
A.競爭
B.共生
C.互惠
D.中性
6、如果一個區域受保衛,不允許其他動物(通常是同種動物)的進入,那么這個區域稱為()
A.領域
B.家域
C.地域
D.界域
7、下列不屬于生態農業范圍的是()
A.發展農村沼氣
B.實行秸稈還田
C.利用風能
D.現代化耕作
8、駱駝的血液里含有一種特別的蛋白可以保持血液的水分,這是動物對環境的濕度的一種()
A.體型構造的適應
B.行為的適應
C.生理的適應
D.遺傳的適應
9、原始森林遭到破壞后,到再次形成森林的過程為()
A.原生演替
B.次生演替
C.水生演替
D.旱生演替
10、與K對策生物相比,r對策生物一般()
A.出生率低、壽命較短
B.出生率低、壽命長
C.出生率高、壽命較短
D.出生率高、壽命長
11、 下列生態因子中,對生物起間接作用的是()
A.溫度
B.雨水
C.坡向
D.光照
12、 在五大社會問題里,核心問題是()
A.人口
B.資源
C.糧食
D.能源
13、 遺傳多樣性是發生在()
A.分子水平
B.原子水平
C.離子水平
D.物質水平
14、 甲、乙群落各有l00個個體,其中甲中90個屬于種A,10個屬于種B,而乙中種A、種B各占一半,甲、乙群落均勻度的比較結果為()
A.甲高
B.乙高
C.一樣
D.無法比較
15、 下列有關沙土類土壤的敘述不正確的是()
A.土壤中以粗沙和細沙為主
B.土壤黏性大
C.土壤孔隙多
D.土壤通氣透水性好
16、 下列哪種方式是生物為適應低溫環境而采取的措施()
A.夏眠
B.穴居
C.遷移
D.晝伏夜出
17、 在單向風的影響下,樹木對風適應的明顯特征是()
A.矮化
B.頂冠
C.根不發達
D.旗冠
18、 水稻和陸稻屬于下列哪種生態型()
A.氣候
B.土壤
C.生物
D.相同的
19、 高溫對動物的有害影響是()
A.破壞酶的活性,使蛋白質變性
B.破壞酶的活性,使蛋白質不變性
C.增加酶的活性,使蛋白質變性
D.增加酶的活性,使蛋白質不變性
20、 下列土壤分類中不屬于同一類的是()
A.燥紅土
B.黑鈣土
C.灰化土
D.紅色石灰土
二、填空題:共20個小題,每題2分,共40分。
21、 地球淡水的重要來源是______。
22、 在種群的進化與適應過程中,兩種最基本的生態對策是r對策和______。
23、 生態系統的核心組成部分是______。
24、 北方針葉林分布在北半球高緯地區,它的分布區域屬______。
25、 種的多樣性具有兩重含義,即種的豐富度和______。
26、 生態學中,把由個體、家庭或其他社群單位所占據的,并積極保衛不讓同種其他成員侵入的空間稱為______。
27、 環境按性質可分為自然環境、______和社會環境。
28、 農田防護林帶,按其外部形態和內部特征可分為不透風結構林帶、______和通風結構林帶三種結構類型。
29、 種群較長期地維持在幾乎同一水平上,稱為______。
30、 人工輔助能可分為______和工業輔助能。
31、 在大氣上空的______能吸收過濾掉紫外線輻射中的波段,保護地面生物免受紫外線傷害。
32、一些有毒物質在沿食物鏈傳遞的過程中,其濃度逐級升高,這種現象稱為生物______。
33、 凡未受人類干擾或扶持,在一定空間和時間范圍內,依靠生物和環境本身的自我調節能力來維持相對穩定的生態系統,是______。
34、 減少二氧化碳排放的途徑主要有兩條:改進能源結構和提高______。
35、 元素和化合物沿著特定的途徑從環境到生物體,再從生物體到環境,不斷地進行著反復循環變化的過程叫______。
36、 在個體水平上,生態系統的穩態機制主要通過生理的和______變化去適應環境的變化。
37、 是指生態系統中一定空間內的生物在一定時間內所生產的有機物質積累的速率。
38、 地方性風主要包括海陸風、山谷風和______。
39、種群在某種特定環境下實際出生率又稱為______,它是隨環境條件變化而變化的。
40、 生物地球化學循環包括地質大循環和______兩方面。
三、判斷題:每小題2分,共20分。
41、 為了避免病蟲害的發生,我們應該徹底消滅害蟲種群。()
42、 海洋是生產力和生物量的生態系統類型。()
43、 原始森林遭到破壞后,形成森林的過程為原生演替。()
44、 人類掠奪式的開發造成生態環境破壞是生物滅絕和瀕危的主要原因。()
45、 生物群落是植物、動物、微生物有序協調統一的群體。()
46、 種群內成員間的競爭常導致均勻分布。()
47、 “赤潮”是由氮磷引起的水體富營養化所致的。()
48、 附生植物與被附生植物之間是一種典型的寄生關系。()
49、 浮游生物增長形成“赤潮”的種群動態是不規則波動。()
50、全球生態學的研究對象是全球陸地和全球海洋。()
四、簡答題:共3個小題,每小題10分,共30分。
51、簡述有關群落演替頂極學說中,單元頂極論和多元頂極論有何異同點。
52、 若按演替進程時間的長短劃分,演替可分為哪幾類?
53、簡述謝爾福德(Shelford)耐性定律及生物耐性的主要特點。
關鍵詞城市河道;生態化治理;設計方法
過去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,護岸硬化、渠化現象嚴重,加上兩岸居民生活污水、垃圾的排入,導致很多河道變成臭水溝,水生物無法生存,生態系統遭到極大破壞。在日益嚴峻的環境危機中,城市的建設者們開始尋找一條有效的生態化解決方案,以解決鋼筋混凝土叢林中人與自然隔絕的現象,創造一個水清岸綠、蟲叫蛙鳴、人與自然和諧生存的水岸環境[1]。
生態恢復是一個系統工程,河道的生態化治理措施應該是多方面、全方位的,而這些措施圍繞的核心就是如何進行生態系統的恢復,這就對設計者提出了新的挑戰[2]。每一個設計元素都應該為生態恢復創造有利條件,從而形成生態化河道,即通過人工物化,使治理后的河道能夠貼近自然原生態,體現人與自然和諧共處,逐步形成草木豐茂、生物多樣、自然野趣、水質改善、物種種群相互依存,并能達到有自我凈化、自我修復能力的水利工程[3]。所以,設計者應該多利用自然的抗干擾、自我修復能力來處理人與自然的關系,而不是大量采用人工結構和形式來取代自然,這是生態設計與傳統設計方法的區別。
1河道線型設計
河道線型設計即河道總體平面的設計。由于城市用地緊缺,河道濱水地帶不斷被侵占,水面越來越少,河寬越修越窄,但是為了泄洪的需要,要保證過水斷面,只好將河道取直、河床挖深,這樣對駁坎的強度要求就逐步提高,建設費用逐漸加大,而生態功能逐漸衰退,河道基本成為泄洪渠道,這與可持續發展的戰略相悖。而生態化治理需要退地還河,恢復濱水地帶,拆除原先視覺單調、生硬、熱島效應明顯的渠道護岸,盡量恢復河道的天然形態,宜彎則彎,寬窄結合,避免線型直線化。
自然蜿蜒的河道和濱水地帶為各種生物創造了適宜的生境,是生命多樣性的景觀基礎。河灣、凹岸處可以為生物提供繁殖的場所,洪峰來臨時還可以將其作為避難場所,為生物的生命的繁衍增加濕地、河灣、淺灘、深潭、沙洲等半自然化的人工形態,既增添了自然美感,又可以利用河流形態的多樣性來改善生境的多樣性,從而改善生物群落的多樣性。相對于直線化的渠道,自然曲折的河岸設計更能夠提高水中含氧量,增加曝氣量,因此也更有利于改善生物的生存環境。
從工程的角度看,自然曲折的河道線型能夠緩解洪峰,削減流水能量,控制流速,所以也減少了流水對下游護岸的沖刷,對沿線護岸起到保護作用。退地還河、濱水地帶的恢復,使得城市建設設計人員在河道斷面的設計上留有選擇的余地,不需要采用高強度的結構形式對河濱建筑進行保護。順應河勢,因河制宜,無疑在工程經濟性方面也是較為有利的。
2河道斷面設計
河道斷面的選擇除了要考慮河道的主導功能、土地利用情況之外,還應結合河岸生態景觀,體現親水性,盡量為水陸生態系統的連續性創造條件。
傳統的矩形斷面河道既要滿足枯水期蓄水的要求,又要滿足洪水期泄洪的要求,往往采用高駁坎的形式,這樣就導致水生態系統與陸地生態系統隔離,兩棲動物無法躍上高駁坎,生物群落的繁殖受到人為的阻隔。梯形斷面的河道在斷面形式上解決了水陸生態系統的連續性問題,但是親水性較差,陡坡斷面對于生物的生長仍有一定的阻礙,而且不利于景觀的布置,而緩坡斷面又受到建設用地的限制。復式斷面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形斷面,在常水位以上部分可以設置緩坡或者二級護岸,在枯水期流量小的時候,水流歸主河道,洪水期流量大,允許洪水漫灘,過水斷面陡然變大,所以復式斷面既解決了常水位時親水性的要求,又滿足了洪水位時泄洪的要求,為濱水區的景觀設計提供了空間,而且由于降低了駁坎護岸高度,結構抗力減小,護岸結構不需要采用漿砌塊石、混凝土等剛性結構,可以采取一些低強度的柔性護岸形式。人類活動較少的區域,在滿足河道功能的前提下,應減少人工治理的痕跡,盡量保持天然河道面貌,使原有的生態系統不被破壞。所以在河道斷面的選擇上,應盡可能保持天然河道斷面,在保持天然河道斷面有困難時,按復式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序進行選擇。
然而在河道治理的過程中,也應該避免斷面的單一化。不同的過水斷面能使水流速度產生變化,增加曝氣作用,從而加大水體中的含氧量。多樣化的河道斷面有利于產生多樣化的生態景觀,進而形成多樣化的生物群落。例如在淺灘的生境中,光熱條件優越,適于形成濕地,以供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中,魚類和各類軟體動物豐富,它們是肉食性候鳥的食物來源,鳥糞和魚類肥土又能促進水生植物生長,水生植物又是植食鳥類的食物,從而形成了有利于鳥類生長的食物鏈。深潭的生境中,由于水溫、陽光輻射、食物和含氧量隨水深變化,所以容易形成水生物群落的分層現象。
3河道護岸形式
傳統的河道護岸在材質方面大多數采用混凝土及漿砌塊石等硬質材料,整個護岸形成一個封閉的體系,猶如給河道穿上了一層盔甲,但只考慮了河道的安全性,卻忽視了對河流環境和生態系統及其他動植物與微生物生存環境的影響;不僅阻礙了水生態循環系統,連動植物、微生物的整體生物鏈都被阻斷;地下水與河水也不能及時的溝通,水循環過程被隔斷,河道變成了只進不出的封閉水體,從而有悖于城市的生態化建設。
在建設生態河道的過程中,河道護岸是否符合生態的要求,是否能夠提供動植物生長繁殖的場所,是否具有自我修復能力,是設計者應該著重考慮的事情。生態護岸應該是通過使用植物或植物與土工材料的結合,具備一定的結構強度,能減輕坡面及坡腳的不穩定性和侵蝕,同時能夠實現多種生物的共生與繁殖、具有自我修復能力、具有凈化功能、可自由呼吸的水工結構。
目前很多設計者提出了一些有效的護岸設計方法,如土工格柵邊坡加固技術、干砌護坡技術、利用植物根系加固邊坡的技術、滲水混凝土技術、石籠、生態袋、生態砌塊等[4]。這些結構的共同點:一是具有較大的孔隙率,護岸上能夠生長植物,可以為生物提供棲息場所,并且可以借助植物的作用來增加堤岸結構的穩定性;二是地下水與河水能夠自由溝通,能夠實現物質、養分、能量的交流,促進水汽的循環;三是造價較低,不需要長期的維護管理,具有自我修復的能力;四是護岸材料柔性化,適應曲折的河岸線型。但是生態護岸也有一些局限性,選用的材料及建造方法不同,堤岸的防護能力相差很大,所以要根據不同的坡面形式,選擇不同的結構形式。坡面較緩的河段,可以選擇生態砌塊、土工格柵等柔性結構,而坡面較陡的河段,可以選擇干砌塊石、石籠、滲水混凝土等半柔性的結構;生態護岸建造初期強度普遍較低,需要有一定時間的養護,以便植物的生長,否則會影響到以后防護作用的發揮;施工有一定的季節限制,常限于植物休眠的季節。
俗話說“蝦有蝦徑、蟹有蟹路”,各種生物都有自身獨特的生活習性,而不同的生態護岸結構形式能夠滿足不同的生物生長繁殖需求,例如石材類護岸可以提供螺螄、螃蟹等生物的寄居攀附,自然邊坡及土工格柵護岸可以提供泥鰍等軟體動物生長,淺灘地段適宜浮游生物的繁殖,深潭區域適宜魚類活動,所以在駁岸形式上,要根據地形地貌、原始的植被綠化情況,選擇多種護岸形式,為各種生物創造適宜的生長環境,體現生命多樣性的設計構思,這樣既可以保持豐富多樣的河岸形式,延續原始的水際邊緣效應,又給各種生物提供了生長的環境、遷徙的走廊,容易形成完整的生物群落。
4植物配置設計
植物根系可固著土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有機質含量,既改善土壤的結構與性能,增加抗侵蝕能力和抗沖刷能力,起到固土護岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生態環境。而且隨著時間的推移,植物不斷生長,這些作用將會不斷加強。
植物枝葉可截留雨水,過濾地表徑流,水邊植物的枝葉能抵消波浪的能量,從而起到保護堤岸、凈化水質、涵養水源的作用。豐富的植物群落,也為動物、水生物提卵場與棲息地[5]。
植物還具有凈化水質的作用,污水中的氮磷等物質被植物吸收,能夠轉化為生長所需要的營養成分,變廢為寶,從而實現“污”“水”分離,降低河道富營養化水平。研究人員對生態化治理的河道進行監測發現,NH4+、TP、CODMn和SD指標都明顯降低,水體質量得到顯著提高[6]。
根據生長條件的不同,河道植物分為常水位以下的水生植物、河坡植物、河灘植物和洪水位以上的河堤植物。在選擇植物的時候,不僅要達到豐富多彩的景觀效果,層次感分明,給人以賞心悅目的視覺享受,而且要具有良好的生態效果,根據水位和功能的不同,選擇適宜該水位生長的植物,并達到一定的功能。在常水位線以下且水流平緩的地方,應多種植生態美觀的水生植物,其功能主要是凈化水質,為水生動物提供棲食和活動場所,美化水面,根據河道特點選擇合適的沉水植物、浮水植物、挺水植物,并按其生態習性科學地配置,實行混合種植和塊狀種植相結合;常水位至洪水位的區域是河道水土保持的重點,其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用,河坡部分以濕生植物為主,河灘部分選擇能耐短時間水淹的植物,河道植物的配置應考慮群落化,物種間應生態位互補,上下有層次,左右相連接,根系深淺相錯落,以多年生草本和灌木為主體,在不影響行洪排澇的前提下,可種植少量喬木樹種。洪水位以上是河道水土保持植物綠化的亮點,是河道景觀營造的主要區段,群落的構建應選擇以當地能自然形成片林景觀的樹種為主,物種應豐富多彩、類型多樣,可適當增加常綠植物比例,以彌補洪水位以下植物群落景觀在冬季蕭條的缺陷。這樣,水生植物與河邊的灌喬木呼應配合,就形成了有層次的植物生態景觀。
在植物種類的選擇上,要盡量選擇適宜本地區氣候環境的物種,同時不造成外來物種入侵,植物生長后構成的景觀層要分明。水際邊緣地帶要選擇抗逆性好、管理粗放、植物根系發達、固土能力強的植物,比如香根草、百喜草等。人工污染較嚴重的河段或者郊區無污水管網的河段,要選擇環保效果好,能有效地消除氮磷、油污、有毒化學物質的植物種類,以達到生態治河的目的,比如伊樂藻、苦草、狐尾藻、金魚藻、浮萍、美人蕉等。有關研究表明,沉水植物比浮水、挺水植物更能有效去除污染物。有種植槽或濕地的地方,可以根據水生植物適應水深的情況,配置多種水生植物,重構水生植物、魚類、鳥類、兩棲類、昆蟲類動物的良好棲息場所,比如蘆葦、荷花等。
綜上所述,生態河道的設計需要各方面因素的配合,設計者要拓寬思路,結合生態學、工程學、水利學的知識,相互補充,才能形成一套有效的設計方法。
河道的生態化治理是一個可持續發展的系統工程,要通過設計、施工、養護等一系列措施模擬一個生物生長的適宜環境,為各類水生、陸生和兩棲類動物、植物以及微生物提供棲息、繁衍和避難的場所,并且,除采取工程和植被措施外,還必須有選擇的放養水生動物及微生物,恢復生物的多樣性,重建生物系統的生態鏈。
5參考文獻
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[2] 韓玉玲,嚴齊斌,應聰慧,等.應用植物措施建設生態河道的認識和思考[J].中國水利,2006(20):9-12.
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