崇明前卫村沟渠生态修复示范工程研究

摘要

在注重人与自然和谐相处的今天,河道生态问题倍受关注。随着人们对居住环境和生态环境需求的提高,近年来围绕着城乡地区河道生态修复工程技术、水体生态系统复育、生态护坡技术等生态修复措施与技术进行了大量研究,河道整治中的河道护坡技术也由原来的纯工程性措施逐步向生态河道护坡技术发展。然而,作为一种湿地生态系统和水生廊道系统,农村地区村镇沟渠的生态环境效应未能引起足够的重视,有关方面的研究也较少。目前,农村地区修建的沟渠还是主要作为排水和灌溉的渠道。 崇明作为长江口大型的冲积海岛,密集的河网水系是崇明岛五大特色生态景观之一,在整个岛的生态建设中发挥着独特的作用。随着上海地区城市化过程的加速,崇明河网水系出现了水体环境污染、生态功能退化、生物迁移廊道及栖息环境受损等一系列问题。这种现象在崇明前卫村表现得尤为突出,给区域内居民生活环境以及水环境质量带来日趋严重的问题。为此,在充分借鉴国内外河网沟渠重建成功经验的基础上,结合崇明前卫村的气候、水文、生态等具体条件,对前卫村的生态沟渠建设示范工程进行了研究,旨在为崇明生态岛建设乃至其他地区的生态沟渠建设起到示范作用,以期为农村地区村镇沟渠的生态重建提供科学的方法和合理的技术。 本研究在前卫村中心区休闲岛原有沟渠生态状况调查研究的基础上,针对存在的具体问题,对环岛一周约600m的沟渠进行综合改造和修建。采用近自然生态理念,通过建立由陆地到水体的生态型雨水排水系统,对分散的点源和面源污染进行拦截,净化,实现“外源”汇集、净化水质,景观观赏的多重功能。沟渠坡岸采取土壤生物工程为主的生物护坡技术,稳定边坡；在疏通沟渠的基础上,因地制宜地改造沟渠系统,合理布置氧化塘和沸石处理系统,以净化和改善水质。 为评估示范工程效果,工程结束后通过地表径流模拟实验及坡岸土壤参数、生物多样性、沟渠水体总氮和总磷含量等指标对该示范工程进行了评估。结果表明：与对照相比,使用灌丛垫技术修复后的坡岸土壤剪切力、紧实度和土壤湿度显著提高(P<0.05),坡岸植被延缓径流和去除悬浮物效果显著(P<0.05);使用柴笼技术修复后坡岸的土壤剪切力和悬浮物去除率显著提高(P<0.05),但对土壤湿度、紧实度和雨水径流的延滞作用不太明显。示范工程实施后,沟渠内水质得到明显改善,总氮和总磷含量显著下降(P<0.05),沟渠坡岸的生境质量和景观效果得到改善,生物多样性明显增加。坡岸植被稳定边坡效应的研究结果表明植被冠层对雨水有一定的缓冲截流效应。同时使用了生物护坡的坡岸土壤有机质和水稳性团聚体(r>0.25mm)含量得到明显提高(P<0.05),并且两者存在显著的相关关系。示范工程表明,土壤生物工程是一项极具生命力的坡岸生态修复技术,将该方法和其他生态修复技术集成具有简单易行、效果明显的特点,同时可以稳定坡岸、改善沟渠的栖息地质量以及修复大城市郊区村镇沟渠的生态环境。崇明前卫村沟渠生态修复示范工程在保持沟渠发挥储水和排水的功能的基础上,遵循人与自然和谐共处的基本原则,充分利用农村现有的自然环境,兼顾沟渠治理、水质净化、生境恢复和景观建设的有机协调,使修复后的沟渠达到了“水清、岸绿、景美、畅游”的水生态建设目标。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外河网水系重建的研究概况

1.3河流生态修复

1.4本项研究的内容、意义及技术路线

1.5拟解决的关键问题及可能的创新点

第二章工程设计与研究方法

2.1研究区域概况

2.1.1崇明前卫村的自然概况

2.1.2研究区域生态环境状况

2.2沟渠容积设计

2.2.1前卫村地区降雨分析

2.2.2地表径流

2.2.3生态沟渠容积设计

2.3生态修复工程设计思路

2.3.1设计遵循的原则

2.3.2工程规划指导思想

2.3.3生态修复工程总体设计

2.4植物材料选择

2.5工程采用的生态修复技术及其特点

2.5.1生态护坡技术

2.5.2氧化塘

2.5.3沸石处理系统

第三章工程评价与分析

3.1评估与测定方法

3.2坡岸植被的稳定作用

3.3栖息地生境质量的改善

3.4沟渠水体质量的改善

第四章坡岸植物固坡效应机理研究

4.1影响土壤抗侵蚀能力的因素

4.2植被冠层截留效应研究

4.2.1研究方法

4.2.2结果及讨论

4.3植物根系的固坡作用

4.3.1研究方法

4.3.2实验结果及讨论

第五章结语

5.1主要结论

5.2研究展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致谢