雄安新區濕地修復建設和生態功能提升技術 龔家國 9787030764058 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《雄安新區濕地修復建設和生態功能提升技術》是國家重點研發計劃課題「雄安新區濕地修復建設和生態功能提升技術與示範」（2018YFC0506904）等研究成果的總結。針對新時期雄安新區濕地修復建設和生態功能提升存在的問題與需求，系統研究了高速城鎮化條件下雄安新區河流濕地生態修復和保護技術、淀區（湖泊）濕地生態系統修復保護技術、城區濕地系統構建和功能提升技術，提出了雄安新區濕地系統總體格局優化與配置方案，以及濕地生態需水與水量保障方案。

精彩書評
水文水資源學，生態學

目錄

目錄
前言
1國內外研究現狀1
1 1河流濕地生態修復和保護1
1 2湖泊濕地生態系統演變和修復保護3
1 3城市濕地系統構建和功能提升5
1 4濕地系統總體格局優化與配置8
2雄安新區河流濕地生態修復和保護技術與示範16
2 1河流濕地生態修復和保護目標與技術體系16
2 2河流濕地生態需水及其保障分析31
2 3河流濕地清淤-河道內濕地營造技術研究39
2 4河流濕地石籠護岸-草灌護坡技術研究40
2 5河流濕地水生群落結構重構技術研究42
2 6河流濕地生態健康評價43
3雄安新區白洋淀濕地生態系統演變和修復保護技術與示範67
3 1白洋淀濕地景觀格局與主要驅動因素分析67
3 2白洋淀群落結構調查分析78
3 3白洋淀水文過程演變分析81
3 4湖泊濕地健康生態水文節律識別與重構方法研究86
3 5淀泊水動力優化研究92
3 6白洋淀濕地植物立體化配置技術研究132
3 7淀區濕地生境優化技術研究140
3 8淀區蘆葦綜合利用模式和對策153
4雄安新區城區濕地系統構建和功能提升技術與示範176
4 1城區濕地現狀與問題176
4 2基於景觀格局分析的城區濕地生態健康評價186
4 3城區濕地水系構建及水量調控技術研究197
4 4基於典型情景的城市水系污染物轉化運移與調控研究218
4 5城區濕地水質提升技術研究222
4 6城區濕地植物配置方案及景觀設計要點226
4 7城區濕地系統構建和功能提升技術237
5雄安新區濕地系統總體格局優化與配置242
5 1雄安新區濕地景觀格局變化及驅動因素分析242
5 2河流濕地生態空間優化259
5 3淀區生態空間優化267
5 4城區生態空間優化275
5 5雄安新區濕地生態需水與水量保障方案282
6總結與展望294
參考文獻297

精彩書摘
1國內外研究現狀1國內外研究現狀
1 1河流濕地生態修復和保護
1 1 1河流濕地生態評價
河流生態系統是河流生物與環境相互作用的統一體，具有動態、開放、連續等特點（欒建國和陳文祥，2004），在水流和生物-物理-化學的相互作用下促進流域的物質循環與能量流動（Redfield et al ，1963），河流生態系統具有供水、輸沙、防洪、涵養水源等多種生態服務功能（Karr and Chu，2000）。近年來，隨著我國國民經濟的持續快速發展，在開發利用流域水資源的過程中，由於保護不夠或濫加利用，河流生態系統普遍退化嚴重（Song et al ，2018；Mao et al ，2018），水資源利用量加大、水污染加劇、河岸帶植被亂砍濫伐等現象頻發，很多河流同時面臨水質/量、結構和功能等多方面的問題（Shan et al ，2002），影響了河流的自然和社會功能，失去了河流的自身價值，危及河流健康。因此，河流生態評價引起了廣泛的研究和重視。
關於河流健康評價，澳大利亞、美國、英國、南非等許多國家相繼建立了相對成熟的調查方法與評價體系，我國也於2010年出版了《河流健康評估指標、標準與方法V1 0》，用於指導全國河流健康評價試點工作，為我國河流健康評價的研究提供了重要參考。在此基礎上，一些專家、學者針對不同流域情況開展了大量河流健康評價實證研究。韓春華（2018）基於對閘控河流健康概念與內涵的全面分析，構建了水系連通性、生態流量滿足程度、水質、富營養化指數、污水處理率等20項指標，對沙潁河典型斷面進行河流健康評價，並在河流健康評價基礎上進行了流域內需水預測與水資源優化配置。魏春鳳（2018）建立了涵蓋水文水資源、水生生物、河岸帶物理結構及社會服務功能等的評價指標體系，並利用這一綜合評價指標體系對松花江幹流2006年和2015年的河流健康狀況進行了評價。陳歆等（2019）基於拉薩河生態環境和社會經濟發展特點，構建了包含水文、水質、生物、生境、服務功能5個要素12個指標的河流健康評價指標體系，為拉薩河流域河流管理、保護工作提供參考。王炬光（2016）對夏秋兩季海河流域的底棲動物現狀進行了全面調查，並根據群落結構特徵及該流域底棲動物的耐污值，採用底棲動物完整性指數（B-IBI）對海河流域河流健康進行了評價，得到的結論是海河平原地區河流健康狀況稍好於山區，但是流域內河流的整體健康狀況不佳。王暉文（2010）根據對河北省六大河流水系的現狀分析，運用綜合指數法對河流生態健康狀況進行了合理的評價分析，總結得出六大河系生態受損的主要原因。
雄安新區在大清河流域內，鄰近白洋淀，雄安新區建設對白洋淀流域生態環境提出了更高的要求。近幾十年來，由於白洋淀流域氣候向暖干方向發展，降水和徑流呈現明顯的減少趨勢，加之上游水庫攔蓄及巨大地下水漏斗的存在，流域生態健康受損嚴重。淀是生態恢復的核心，河是生態恢復的紐帶，入淀河流生態狀況的好壞直接關係著淀區及流域的生態修復，因此研究入淀河流的生態問題、生態需水及其修復對於整個雄安新區的生態修復及功能提升具有重要意義。
1 1 2河流濕地生態修復
21世紀前的河流濕地生態修復問題，國外學者提出了「近自然河溪治理」「生態工程」的理念（Froelich，1988；Mitsch and Jrgrnsense，1989；Mitsch，2012），並進行了河流生態修復實踐，如1965年德國的Emst Bittmann在萊茵河用蘆葦和柳樹進行生態護岸實驗，可以視為*早的河流生態修復實踐。
進入21世紀，隨著城市河流生態工程技術的實踐，其理論也得到了進一步的發展。2003年，美國土木工程師協會提出有關「河流生態恢復」的相關定義；隨後Bernhardt等（2005）提出河流生態修復的範圍應包括河漫灘和流域，而不僅僅是河道本身；Palmer等（2005）認為21世紀的河流生態修復要注重通過分析數據和經驗得出未來河流生態修復需要努力的方向。其他學者對河流生態修復的研究也在不斷深入，如Jaehnig等（2011）闡述了如何評價某一項河流生態修復成功與否；Becker等（2013）認為河道修復設計應利用河流彎道建立蜿蜒彎*形態，增強河流生態系統的生境多樣性。
近幾年，Naima（2013）認為，在不斷發展的社會生態系統中，制定河流生態修複原則時，需要考慮提高應變能力和適應性。Kurth和Schirme（2014）總結了瑞士30年河流修復的措施與經驗教訓。Reich和Lake（2015）指出了極端水文事件對流動水域生態修復的影響，並提出如何減小極端水文事件的影響。
20世紀90年代，我國就開始了河流生態修復方面的研究，劉樹坤於1999年提出了「大水利」的理論框架，認為河流的開發應重視流域的綜合整治與管理，發揮水的資源功能、環境功能和生態功能。進入21世紀后，河流生態修復和保護已經引起社會各界的重視，成為學術討論的熱點問題。董哲仁（2003）提出了「生態水工學」的概念，從生態系統需求角度，分析了以水工學為基礎的治水工程的弊病。在此之後，我國對河流生態化的研究逐漸增多，眾多學者在河道景觀生態化中應用生態理念進行研究，如趙彥偉和楊志峰（2005）提出建立河流生態系統評價體系，通過量化的標準和措施對河流生態工程進行建設與評價；吳建寨等（2011）提出河流修復生態功能分區是對河流進行適應性生態修復的必要前提和基礎，可為制定生態修複目標提供科學依據。近年來，學者主要從河流生態修復的具體措施和經驗總結方面來研究，如徐菲等（2014）指出未來應制定包含河流歷史及現狀調查、修複目標制定、修復措施計劃和實施、修複評價和監測四部分完整修復過程的技術規範。李煥利等（2015）概述了人工浮床國內外研究現狀及工程應用實例，對人工浮床處理效果影響因素進行分析並展望發展前景。許珍等（2016）指出河流生態修復的關鍵在於水質的修復、生境的修復及有效的管理手段，並在此基礎上提出了相應的河流生態修復措施。在此前研究的基礎上，顧晉飴等（2019）對南方和北方城市河流生態修復中的共性技術進行了陳述，詳細分析了南北方應用的生態修復技術中，具有差異化的調水改善水環境、生態護岸、人工濕地和人工浮床4項技術的適用性及應用條件。
1 2湖泊濕地生態系統演變和修復保護
1 2 1濕地景觀格局演變研究進展
景觀格局及其動態變化對濕地演化過程具有重要影響。景觀格局和生態過程在不同尺度上存在著相互作用，不同生態過程的共同作用形成了現有的景觀格局，而景觀格局又在一定程度上影響著生態過程。目前國內外學者主要採用經驗模型和數理統計模型對濕地景觀格局演變的驅動力進行定量分析（Longa et al ，2006；Bao et al ，2007）。在數據充足的情況下，經驗模型是分析景觀格局演變與其*直接驅動力的有力工具。經驗模型主要通過選取各種數學形式對過去幾十年觀測到的濕地景觀格局變化數據進行分析，在一定的時空尺度上定量表徵引起濕地景觀發生演變的驅動力。數理統計模型是以概率論為基礎，利用數學統計方法建立的模型，其中相關分析模型主要用於判定研究對象和驅動因素之間的疏密程度，主成分分析模型主要用於對驅動因素進行歸類，回歸分析模型可以用來定量分析各種驅動力對研究對象的影響程度（Veldkamp and Lambin，2001）。濕地景觀格局演變是受自然與社會經濟因素等內外部驅動力綜合作用的結果。其中，氣候、土壤、水文和自然災害等被認為是主要的自然驅動因子，人口、技術、政策及文化等被認為是主要的社會經濟驅動因子（傅伯傑等，2001）。定量分析引起濕地景觀格局發生演變的驅動力的關鍵在於如何在一個模型中*大限度地表示這些驅動力，並且能夠定量分析出各驅動力之間的相對重要性（傅伯傑等，2006）。但目前所應用的驅動力模型仍存在著簡化現實並且僅關注少數幾種驅動力的現象。
1 2 2湖泊濕地保護與修復研究進展
總結國內外湖泊濕地修復的研究成果，湖泊濕地修復技術可分為物理措施、化學措施和生物措施三大類共13種（顏雄等，2017），見表1-1。
表1-1湖泊濕地修復技術
1 3城市濕地系統構建和功能提升
1 3 1城市濕地構建和功能提升技術
高度城市化使城市原有的自然生態本底和水文特徵發生根本性的變化，繼而面臨越來越嚴重的生態環境壓力。為了維持良好的城市環境質量，建設生態基礎設施體系、構建生態安全網路格局，成為建設雄安新區需要優先解決的重點問題。作為城市生態系統的重要組成部分，城市濕地不僅為城市生態景觀和休閑科普提供重要場所，還是高韌性城市建設的關鍵載體，在調蓄和凈化水體、維持生態安全等方面發揮著不可替代的作用。
近年來，針對城市濕地的研究主要體現在城市濕地的生態功能和可持續利用、濕地景觀格局變化及城市化影響、濕地生態系統服務功能與價值評估等方面。而從城市水環境多重功能與人文生態角度出發，城市濕地功能提升技術的研究主要體現在原位生態體系重構、河道緩衝帶低影響開發（LID）及坡岸生態景觀立體建設等方面。但是，由於城市群社會與經濟結構的複雜性特徵，完整濕地生態系統所需土地的緊缺性、水系網路的無序性、水質污染物比例失調的特徵及單一技術的局限性等問題始終是城市水環境質量改善與技術發展的關鍵瓶頸。
近年來，圍繞大氣污染物乾濕沉降的研究表明，我國北方地區，特別是京津冀地區經濟高度發達、人類活動頻繁，污染物（營養鹽、重金屬、有機物）通過大氣的乾濕沉降非常顯著，已成為影響水環境質量的重要貢獻源。另外，城市區域由於自然地表被大量改造為不透水性地面，降水產流係數增大，雨水對路面污染物質的沖刷作用使得城市地表徑流成為影響城市水環境質量的第二大污染源。因此，如何實現低成本、生態化的雨水凈化，成為我國環境領域的重點關注方向。高韌性城市是基於海綿城市的理念進行設計的，旨在通過自我凈化系統使城市水環境得到生態恢復。城市濕地系統連接著城市微觀水循環與宏觀水環境，不僅承載了城市一系列的生態系統功能、管理城市暴雨徑流，還能催生和協調各種自然生態過程，充分發揮自然界對污染物的降解作用，實現雨水的回收利用，*終為城市提供更好的人居環境。在中國，濕地對地表徑流的凈化效果主要通過生態濱岸、濱水綠島的形式實現，但是由於綠色技術與材料的缺乏並未達到預期的效果。相關研究主要體現在既有工藝本土化及運行控制優化、新型藍綠模塊和材料的研發與升級、不同生態基礎設施的優化配置等方面。
工程技術梯度集成、濕地功能植物配置及生物多層次作用耦合