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1、城市景观水生态修复方法研究进展与发展趋势第24卷第2期2008年6月金陵科技学院JOURNALOFJINLINGINSTITUTEOFTECHNOLOGYVO1.24.NO.2Jun.,2008城市景观水生态修复方法研究进展与发展趋势孙丽娟,费寿娥2,曹绪峰.(1.金陵科技学院园艺学院,江苏南京210038;2.吴江汾湖经济开发区规划建设局,江苏吴江215211;3.南京万荣园林实业有限公司,江苏南京210009)摘要:城市景观水在维持城市的生态环境中占有重要地位.但由于经济利益的驱动,使人们赖以生存的水环境发生了恶化.随着人们生态意识的觉醒,针对水环境治理产生了许多修复方法.城市中景观水生态
2、修复应具有降解污染,提高水环境质量,生态,环保,经济等特点.国内外景观水生态修复方法主要有物理法,化学法,生物/生态法.生物修复法是城市景观水建设与发展的目标.关键词:城市;景观水;退化水生态系统;生态设计;生态修复中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1672755X(2008)O2007704ResearchandDevelopingTrendoftheUrbanLandscapeWaterEcologicalRestorationSUNLijuan,FEIShoue,CAOXufeng(1.JinlingInstituteofTechnology,Nanjing210038,Chin
3、a;2.WujiangFenhuPlanningandConstructionBureauofEconomicDevelopmentZone,Wujiang215211,China;3.NanjingWanrongGardenIndustryLimitedCompany,Nanjing210009,China)Abstract:Urbanlandscapewaterplaysanimportantroleinthemaintenanceoftheecologicalenvironmentinthecity.However,becauseofeconomybenefit,thewaterenvi
4、ronmenthasbeendeterioratedonwhichpeoplerelyforexisting.WithpeopleecologyconsciousnessSawakening,manyrestorablemethodshavebeenproducedinviewofthewaterenvironmentgovernance.Themethodsshoulddegeneratepollution,improvewaterqualityoftheenvironment,ecology,environmental,economicandothercharacteristics.The
5、domesticandforeignlandscapewaterecologyrestorablemethodsmainlyhavethephysicallaw,thechemicallawandthebiologicalecologylaw.Thebiologicalrestorablelawisagoaloftheurbanlandscapewaterconstructionanddevelopment.Keywords:urban;landscapewater;degeneratedwaterecosystem;ecologicaldesign;ecologyrestorat;on水是生
6、命之源,人类古代文明与水密不可分,许多着名城市都是依水而建,如:尼罗河,幼法拉底河,底格里斯河和我国的黄河两岸都出现了历史上最早的城市.究其原因,这与水的运输作用,景观作用和生态作用是联系在一起的.具有景观作用的水都称为景观水,景观水同绿化一样,都是一种景观.从来源上说,水景可分为两类,即借景和造景,前者是在规划设计中创造更多,更好的景观朝向,将天然的水景借过来;而后者则是指人工造出水景.借景型的以观水为主,而造景型的则以亲水收稿日期:20080330;修回日期:20080606作者简介:孙丽娟(1973一),女,山东潍坊人,讲师,硕士,研究方向:园林规划设计.78金陵科技学院第24卷为主.景
7、观水包括静水,动水,跌水,喷水等形式,景观水应为流动水循环使用,并根据需要设置循环水净化装置和水生植物生化系统,无水质恶化现象.随着生活水平的提高,现在人们日益关注小区,园林,城镇中以水景为主题的建设:水是否是清水?水景的水是否是已经治理过的?将来治理成什么样子?都成为人们关注的话题.1当前城市景观水生态状况当前,社会经济活动加速发展,城市化进程飞速前进,人类在建设自己家园的时候,由于过度地开发和建设,人们赖以生存的环境发生了一系列变化:蓝蓝的天空不再依旧,曾经清澈的小溪变成了污水沟;曾经宽阔的河面越变越窄,没有了鱼儿的嬉戏和鸟儿的踪影;许多新建的居住区内的水景漂亮美观,却不实用,水体的水质不
8、稳定,时而藻类泛滥,时而水发黑发臭,蚊蝇滋生,并且整个水景常有人造的痕迹.这是由于水体的生态结构不合理,使得水体自净力差,水质不断恶化.这一现象无论是城市原有的水体还是新建成的水景都普遍存在,因此,修复和建设生态型景观水体,使城市景观水可持续发展是我们面临的重要问题.2城市景观水生态修复的理论2.1生态设计设计是有意识地塑造物质,能量和过程,来满足预想的需要或欲望,设计是通过物质能流及土地使用来联系自然与文化的纽带.SimVanderRyn和StuartCown(1996)对生态设计的定义为:任何与生态过程相协调,尽量使其对环境的破坏影响达到最小的设计形式都称为生态设计,这种协调意味着尊重物种
9、多样性,减少对资源的剥夺,保持营养和水循环,维持植物生境和动物栖息地的质量,以有助于改善人居环境及生态系统的健康l13.俞孔坚等认为生态设计不是某个职业或学科所特有的,它是一种与自然相作用和相协物的考虑.生态设计为人们提供了一个统一的框架,帮助人们重新审视对景观,城市,建筑的设计以及人们的日常生活方式和行为.与自然合作的生态设计就要尊重和维护其多样性.多类型的复合生境是生态设计的基本条件,在城市景观水生态设计中,挖掘和发挥原有生境生态潜力,利用以土和水为主的自然环境异质性,构建多样的生境类型或创造全新的动植物环境,以保障城市景观水的生态性及可持续性.2.2景观水生态修复天然水体在受到一定程度的
10、污染后,由于自然界物理,化学及生物等过程的作用,会使污染的水得到净化.生物净化在水体自净中起相当重要的作用,在自然水体的自净过程中,除了藻类,微型动物,植物,微生物缺一不可l3l.通过生物降解有机污染而净化环境的过程称之为生物生态修复.但是水体对污染物负载能力是有一定限度的,如果污染物超过了生态系统的负载能力,生物净化作用就会遭到破坏,生态系统也就失去了原来的平衡状态,生物修复技术就是在这种历史背景下被开发,并在2O世纪90年代得到迅速发展的一项污染治理工程技术l4_5J.这种技术在城市景观水域建设中逐渐得到应用并取得明显成效.2.3城市景观水生态修复的优点生态修复概念的提出,同时得出了该方法
11、具有以下优点:1)能有效地将不可溶性的水体底部的有机物降解为可溶性的有机物;2)分解水中含氮有机物,最终能使氨态氮和硝态氮大大减少,提高水生生物的成活率;3)能抑制蓝藻及其它耗氧强的菌类与藻类的生长与繁殖,增加水中的溶氧量;4)工程造价较低,不需耗能或低耗能;5)不向水体投放药剂,不会形成二次污染;6)用生态方设计水景,有利降低建设和养护管理成本,并易创造出人与自然相融合的优美环境l6J.这种优点也是指导城市景观水建设和发展的方向.3城市景观水生态系统修复方法冤城市退化水生态系统修复方法种类繁多.水质恶化是水体生态系统退化的主要原因之一,因此城市退化水生态系统修复方法中包括了一些污染水体的净化
12、方法.从原理上,主要包括物理法,化学法和生物修复方法3大类.各种方法的研究都已得到应用.3.1物理修复方法3.1.1人工增氧有机污染严重的水体由于有机物分解耗氧,水体会变成缺氧或者无氧状态而导致水质恶化,自净能力下降.此时向水体进行人工曝气充氧,增强水体自净能力.人工增氧在英国的泰第2期孙丽娟,等:城市景观水生态修复方法研究进展与发展趋势79晤士河,北京的清河,上海的绥宁河都曾采用一9I.3.1.2底泥疏浚长期严重污染的水体其底泥可能沉积有大量污染物,在一定条件下这些污染物会从底泥中释放出来,因此底泥是天然水体的一个重要内污染源.疏浚水体底泥,可以将底泥中的污染物移出水体生态系统-1.如南京的
13、玄武湖公园,莫愁湖公园都曾采用.3.1.3引水冲污/换水稀释引水冲污和换水稀释是目前在许多园林水景中常用的种净化技术,对于污染严重且水流缓慢的河流都可采用.这种技术可以将大量污染物在较短时间内输送出去,减少了污染物总量及其浓度;使水体从缺氧状态变为好氧状态,提高了水体自净能11J,但是比较浪费水.3.2化学修复方法3.2.1化学除藻化学除藻是利用化学除藻剂CuSO,西玛三嗪等控制藻类生长的一种快速有效方法,在治理湖泊富营养化中已有应用,也可作为严重富营养化水体的应急除藻措施-1.32.2絮凝沉淀絮凝沉淀技术是向水体投加铝盐,铁盐,钙盐等药剂,使之与水体中溶解态磷形成不溶性固体转移到底泥中.有研
14、究认为:天然水体底泥中铁磷和钙磷较铝磷更不易从底泥中溶出,因此应尽量使用铁盐,钙盐来沉淀磷lI引.3.2.3重金属的化学固定水体底泥中的重金属在一定条件下会以离子态或某种结合态进入水体,如果能将重金属结合在底泥中,抑制重金属的释放,可降低其对河流生态系统的影响.该方法在重金属污染严重的水体中可以应用.3.3生物修复方法33.1微生物强化方法(投菌法)水体中污染物的降解主要依靠微生物的降解作用,当水体污染严重而又缺乏有效微生物作用时,投加微生物以促进有机污染物降解,这种方法称为微生物强化方法5一.3.3.2植物净化方法水体植物净化技术主要有浮床植物方法,该方法的核心是将植物种植到水面上,利用植物
15、的生长从污染水体中吸收利用大量污染物(主要是氮,磷等营养元素)-1J,从而净化水体.该方法在目前许多园林水体中都有应用,一方面可起到一定的水体净化作用,同时丰富水面景观.3.3.3生物过滤方法(渗流生物膜技术)河流中水生植物,沙石和沉积物表面通常生长有一层对有机污染物有降解净化作用的生物膜,主要由藻类,细菌,原生动物等组成,称为周丛生物.为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床12.渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同,除了生物降解有机物外,还可能产生物理吸附,沉降,过滤等作用,去除悬浮物和氮,磷,重金属等I1.渗流生物膜净化床技术
16、在日本江户川1支流扳川和京都市,韩国的良才Jff和泰国的河水净化中都有研究和应用,取得了较好的效果.3.3.4多自然型河流构建技术德国,瑞士在20世纪80年代末提出亲近自然河流概念和自然型护岸技术;日本在20世纪90年代初展开了创造多自然型河川计划,这些构建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复,恢复提高河流的自净能力20J.多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分.1)多自然型河流的生物部分.自然型河流构建技术中应用的生物主要是水生植物和水生动物.利用水生植物净化河水的原理是利用水生植物如:芦苇,水花生,菖蒲等吸收水中的氮,磷,有些水生植物如凤眼莲,满江红等能较高浓度富集重金属离
17、子,芦苇则能抑制藻类生长.此外,水生植物还能通过减缓水流流速促进颗粒物的沉降,利用植物净化水体与自然条件下植物发挥净化河水的作用有不同之处,它必须考虑其中的不足之处.首先大部分水生植物在冬季枯萎死亡,净化能力下降,对此,已有使植物在冬季继续生长的研究报道H;其次植物收获后有处理处置的问题,处置不当,会造成二次污染,目前已有经济利用植物净化水体的报道.生物操纵法则是利用水生动物治理水体污染,尤其是富营养化水体.经典生物操纵法的治理对策是:放养食鱼性鱼类控制捕食浮游动物的鱼类,以促进浮游动物种群的增长,然后借助浮游动物遏制藻类,使藻类的叶绿素含量和初级生产力显着降低.2)多自然型河流的物理结构多自
18、然型河流的物理结构包括多自然型河道物理结构和生态护岸(河堤)物理结构.多自然型河道物理结构建设的思路是还河流以空间,构造复80金陵科技学院第24卷杂多变的河床,河滩结构;富于变化的河流物理环境有利于形成复杂的河流动植物群落,保持河流水生生物多样性.杨荟提出河床要有弯曲变化的自然流路,要有浅滩,深潭,且要多孔质化,以便水流形成不同的流速带【22j.目前,生态护岸常采用蛇笼护岸,土工材料固土种植基,植被型生态混凝土等几种结构.它们共同的特点是采用有较强结构强度的材料包覆部分或者全部裸露的河堤或者河岸,这些材料通常做成网状或者格栅状,其间填充有可供植物生长的介质,介质上种植植物,利用材料和植物根系的
19、共同作用固化河堤或者河岸的泥土.生态护岸在达到一定强度河岸防护的基础上,有利于实现河水与河岸的物质交换,有助于实现完整的河流生态系统,削减河流面源污染输入量.4结语随着人们生态意识的提高,城市景观水的设计和修复也以生态效益为前提,因此城市景观水生态系统修复的选择以安全性,环保性,经济性,实用性,系统性为原则.与其它修复方法相比,生物修复方法具有显着的优越性.生物修复方法遵循水体生态系统的自然规律来治理污染水体,在增强水体自身的净化能力,治理水体污染的同时有助于水体生态的修复,因此它是将来城市景观水体水质净化与生态修复的首选方法.在以后的城市景观水建设过程中应通过生物修复方法的选择达到:1)少投
20、入,少人为管理控制,达到更经济的目标;2)能持续发挥和强化水体污染净化作用;3)副作用小,对自然界没有危害或者危害很小;4)以生态设计为基础,努力实现人性化的亲水景观建设.值得指出的是,生物修复方法的处理效果直接受季节和气候条件的影响.对于适用于不同地区和气候条件下的生物修复方法的设计,长期运行效果和管理措施,我国目前的实践经验还不多.但发展多自然型河流生物修复方法构建技术是景观规划师面临的重要问题.它可以从设计上减轻景观水的水生态退化问题,从而实现城市景观水的可持续发展,形成良好的景观效果.参考文献:1麦克哈格.设计结合自然M.菏经纬,译.北京:中国建筑工业出版杜,19922俞孔坚.景观,文
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