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城市景观水体生态系统恢复及构建要点浅析

2024年03月15日

 

  城市景观水体主要包括人工湖、池塘、流经城区的河流以及护城河等。城市景观水体对城市整体景观的营造及局部小气候的形成均有良好的改善效果。

  水生态系统恢复与构建技术已被广泛应用于城市生活污水处理、农村生活污水处理、公园住宅区景观水体处理和城市生态河道建设等方面。该技术不仅有利于改善水环境,增强城市水生态系统活力,同时还有助于保护城市水环境和生物多样性。本期首先介绍景观水体特点与水生态修复的目标。

  一、水体特点

  由于城市景观水体本身的局限性和设计上的欠缺,城市景观水体往往会由于水质的不断恶化形成适得其反的景观效果。城市景观水体具有以下特点:

  1、水体封闭或半封闭

  城市景观水体大部分为人工开挖或是在原有水池的基础上改造完成的,水体建成后与周边水系往往很难形成自然连接,部分城市景观水体需要人工抽水才能完成补水。

  2、水域面积较小

  城市景观水体一般建设在城市建成区的中心地带,受用地规模的限制,城市景观水体很难有大的水域面积。

  3、污染物“易进难出”

  城市景观水体一般建设地势较低,且周边多为居民区,人口密度大,受降雨等其他因素的影响,周边地表的面源污染物很容易汇集到城市景观水体中。而由于城市景观水体与周边水系的连接较少,致其产生的污染物难以排出。

  4、生态系统脆弱,水质净化能力差

 

  因为城市景观水体在设计过程中的主要功能是营造景观效果,从而导致城市水景内部有很多人为改造痕迹,严重威胁到水体内水生态系统的形成和完善,从根本上降低了水体的自净能力。

  二、目标分析

  一个完整的水体生态系统应包含种类和数量恰当的生产者、消费者和分解者,包括水生植物、鱼、虾、贝类等水生动物以及种类和数量众多的微生物。

  城市景观水体的生态修复应侧重于资源结构和功能的恢复,构建一个健全的生态系统,从而使生态系统具有一定的稳定性和持续性。通过现代生态技术手段修复形成一个稳定、健康的水生态系统须具有以下特征:

  1、水质净化

城市景观水体的生态系统修复后应实现水体的自净能力总体提升的效果,不仅能有效控制水体自身内源污染的释放,还能大幅减少外部污染的冲击,维持整个水体的水环境质量。

  2、生物多样性

城市景观水生态的植物群落应该是由乔、灌、草配置而成,植物搭配应符合当地特色并接近自然群落;动物群落应包括鸟类、鱼类、两栖类、底栖动物和浮游动物,动物种类应能支撑整个食物链的良性循环,整个生态系统应具有较高的生物多样性特征。

  3、稳定性

城市景观水体构建的生态系统各组成要素之间有高效协调的关系,遵循生态系统的能量流动和物质循环规律,能维持动态平衡,生态系统健康、稳定。有较强的自我恢复和自我维持能力。

  4、养护管理

城市景观水体生态系统依赖于生态系统内部的能量流动、物质循环规律以及自然演替,发挥自然过程的潜力,充分利用生态系统自身的更新能力,实现外源资源投入的减量化、再利用和再生性,不必人工投入大量的水、能量、杀虫剂和化肥等维护。

  三、构建要点分析

  1、水底地形塑造

  水底地形塑造是水体生态修复的基础,水底地形塑造应充分考虑项目所在地主要动植物对其生境的要求,营造适合水生生物的自然生态模拟环境,促进生态系统良好循环。

  下表列举了常见水生动植物对其生境的具体要求,由表可知各种水生动植物对其适宜水深的范围要求比较狭窄,且水深在整个类群的适宜跨度较大。城市景观水体往往面积有限且水位固定,在实际施工中,为减少施工难度和工作量,池体的底部地形一般都比较平坦或者近似为圆弧形,其建设后的最终水体深度很难保证各类生物对其生境的要求。因此设计构造不同深度的生境是生态系统构建的第一步。

常见水生动植物生境需求表

  2、水生植物生态系统构建

  作为城市景观水体生态系统构建的核心技术,水生植物生态系统的初步形成是水体生态系统构建的一个重要过程。

  水生植物系统的构建一般包括沉水植物、挺水植物及浮叶植物。各种植物在整个系统中的作用不尽相同,研究表明沉水植物可以大量吸收水体中的氮、磷等营养物质,同时通过光合作用可以快速提高水体中的溶解氧浓度。

  此外,由于沉水植物的枝叶具有较大的比表面积,能有效地吸附和促沉水体的悬浮物,从而提高水体的透明度。挺水植物可以通过其庞大的根系从湖底底泥中吸收营养元素改善沉积物的氧化还原条件,同时为涉禽等鸟类提供更好的生境。浮叶植物的叶子一般浮在水面进行光合作用,生长过程中对于水体的透明度较低,常作为水生植物系统构建的先锋物种。三种水生植物在水体水质净化、控制藻类过量繁殖以及防止水体富营养化的过程中都起到了举足轻重的作用。

  因此不同水生植物品种之间的搭配比例以及播种顺序,会直接影响城市景观水体生态系统能否成功创建并稳定运行。在实际项目的生态系统构建的规划与设计中应根据环境条件和水生植物自身条件进行品种的选择和比例搭配,在时间和空间上进行科学布置,充分发挥水生植物品种间的互补搭配,对光照、营养和空间分别形成竞争优势,最终使整个生态系统高效运转。

  3、水生动物生态系统构建

  水生动物生态系统的构建是维持水体生态系统稳定的关键。在景观水体中放养一定种类和数量的浮游动物(食藻虫)、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物可以构建一条或多条食物链。而食物链相互交联形成一种网状形态的食物网,食物网越复杂,生态系统就会越稳定。

  水生动物的放养应充分考虑水生动物物种的配置结构,科学合理地设计水生动物的放养模式(包括种类、数量、雌雄比、个体大小、食性、生活习性、放养季节以及放养顺序)。鱼类应优选滤食性和杂食性类,适当放养少量肉食性鱼类,其最适宜的放养时间为当年的11月至次年的5月底。放养的底栖动物能摄食底栖藻类,通过放养一定数量的虾类以摄食由岸边落叶、水中水草、水中动物粪便和实体等形成的有机碎屑,从而有效地净化水质,提高水体透明度。

  4、水体微生物生态系统构建

  水中微生物具有体积小、比表面积大、繁殖能力强的特点,可以通过自身的新陈代谢对水体中污染物进行转化和消解,是水生态平衡的重要环节。在水生植物和水生动物的生长活动过程中,水体中会自然产生稳定的微生物种群,使水体自净能力得到强化。

  城市景观水体生态系统恢复的核心是对水体中水生植物生态系统的构建,其优势在于适应性强,具有可持续性、稳定性、零能耗的特点。水生态系统构建的过程中还需重点考虑水底地形的改造及重塑,同时有根据地恢复水体中的动物和微生物生态系统。在水生态系统稳定修复后,不仅可以确保水体的自净能力,降低水体内源及外源污染,地区的生物多样性也将有所改善。

  在实际景观水体生态系统的构建中需要根据地区自然环境特点,分析其具体地形特征、水系特点以及生物资源特点。在施工过程中遵循尊重自然、顺应自然、保护自然的原则。分阶段和分系统地对景观水体的生态系统进行修复。

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