生态修复案例湿地水系生态水生态环境

项目一:环洱海湖滨缓冲带生态修复示范段设计

设计公司:北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司

项目地址:云南大理

▼项目概况

湖滨缓冲带生态修复的示范段项目位于云南省大理市下关镇洱滨村段,是整个环洱海湖滨缓冲带项目的起点区域。示范段面积为16.64公顷,设计以“基于自然的解决方案(NbS)”为理念,以生态重建、辅助再生、自然恢复、保护保育等措施将一个被农田、客栈侵占的湖滨岸线修复为一个为水体净化和生态复苏的自然湖滨岸带,为整个环洱海湖滨带的生态修复提供技术样板。

▼目的:水体净化与湖岸生态复苏

经过修复的湖滨缓冲带,是洱海的最后一道生态安全屏障,净化了上游的低污染地表水,恢复了自然栖息地,使其物种更为丰富,激活整个洱海流域的可持续循环发展模式,成为大理可持续发展的生态宝藏。

▼设计方法

重塑自然空间:长期的无序发展使得洱海湖滨带被农田、房屋所侵占,对生态环境产生一定的影响。典型自然湖滨湿地生态系统中蓝绿比以及绿地中旱地与湿地的比例失调。通过调研同纬度其他高原湖泊湿地生态系统与洱海历史生态系统特征,重塑3:7的蓝绿比以及绿地中6:4的干湿比,并在植物覆盖度、生境破碎度方面尽可能的接近未受干扰的状态。

保育原生湖滨滩地及林地,本地植物云南柳,又名滇大叶柳,生于洱海湖滨、林缘等湿润处,间或与水杉群落混交。此类群落与洱海的水位变化已形成了较好的环境响应机制,适应性强,具有较高的保护价值。此处将现状植物全部保留,且不宜引入普通垂柳等品种,避免引发对本地群落不确定性的损害。

维持健康湖泊生态体系:

设计团队对场地中植物、动物的种类、数量、分布模式、生态习性、季相特征、栖息喜好等进行了研究,通过丰富场地水系统类型,强化自然平衡和净化功能,为生物提供丰富类型的栖息地,对本地具有代表性的群落进行充分保育,对入侵物种进行清除,并谨慎引入了适宜的本地物种,以保证生态系统的多样性和完整性,从而维持健康的湖泊生态体系。

▼自然恢复河口湿地,河口湿地现状基底较好,仅河口处水流路径畅通性不足,加之上游溪流中污染物汇入,造成河口湿地出现富营养化现象。保留现状全部乔灌木群落,清除外来入侵种紫荆泽兰,人工疏通水流路径,让自然做功恢复生态系统功能。

▼ 辅助再生林下湿地,通过计算场地的处理水量,设立适宜的净化目标,采取局部重塑地形,将原有的沟渠来水引入下凹的草甸湿地和现状密林中,辅以生态砾石床与自然式表流湿地的组合净化工艺,依次脱除上游来水中SS、TN、TP和COD四项目标污染物,使设计语言为水体净化功能服务。

形成可持续的自管理体系:所有的设计及施工时序都考虑了湿地演替的自然规律,在第一年建设时通过地形重建,引入先锋植物群落,营造不同类型的生物生境来搭建生态系统基底,在接下来的两年内,先期引入的物种促使有机物自然形成,草、野花和其他植物丰富度逐渐提高,从而为动物提供多样的栖息环境。经过群落的自然演替,物种间的竞争使得生态系统趋于稳定,逐渐形成能够自我维护、抗干扰强、动态平衡的自管理生态系统。

▼ 以巢树为中心,形成3000-5000㎡的营巢林

▼ 根据鹭类的栖息偏好,营建水深0-30cm,植被覆盖度在75%的草甸湿地环境

▼ 在湿地常水位以上0.0-0.3m处摆放枯木、石块,维持湿度及温度相对稳定的微栖息地,为昆虫提供生存空间,同时为鸟类提供食物

▼增设低干扰服务系统:围绕自然的生态基底,仅在湖滨带内设置一条供骑行、步行的生态通行廊道,以降低对动植物栖息地的干扰。同时提供低干扰的基础服务设施,如生态驿站、清洁能源的观光游览车、共享单车等,满足周边村落人群及游客的基本需求。

▼总平面图

结论

本项目的设计通过连接当地政府、多领域专家、当地居民等多方利益参与者,充分讨论场地问题,通过基于自然的解决方案,将湖滨缓冲带恢复到天然状态,湖滩、湿地等栖息空间“失而复得”,不仅削减入湖污染负荷,也提升了洱海“颜值”,同时唤起人们对生态环境的珍惜与爱护,逐步形成了健康良好的社会-经济-自然复合生态系统。

项目建成一年后,湿地的出水水质指标稳定,湖滨带的植物群落更为丰富,在此栖息的鸟类物种种类及规模都在扩大,作为水陆交错带的栖息地,其更丰富的物种多度,补偿了人进湖退造成的自然滩地的损失。基于自然的解决方案在这里由理念向实践迈出了重要的一步,湖滨带由“人进湖退”的侵占模式转变为“人退湖进”的人湖共生模式。

项目二:西川生态修复景观设计案

设计公司:翰祥景观

项目地址:河南郑州

一、设计源起

西川原名“西干渠”,全段31公里,北起黄河南岸,往南最终流入郑州牟山湿地公园,是一条农田灌溉渠道,区域总体规划,负责进行改造设计的“西川”,位于郑州市中牟县大孟镇,信王节制闸至逐鹿营之间,总长约2.1公里。这段改造段被定义为中牟县水系改造的示范段落,它的建成将为区域性水系改造,尤其是灌溉渠道改造,提供指引方向。

▼项目区位图

▼郑州国际文化创意产业园分区水系规划(2015-2030年),西干渠全段都被定义为景观水系,需要承担城市观景与滨水休闲功能

二、场地现状

大孟镇属北温带大陆性季风气候,冷暖适中、四季分明,春季干旱少雨,夏季炎热多雨,秋季晴朗日照长,冬季寒冷少雪。全年平均气温14.2℃,平均降雨量616 毫米。境内有大小河流124条,分属于黄河和淮河两大水系。西干渠属黄河水系,水源为黄河灌溉引水, 水量较少;渠道宽度约6米,深度约1.5米,基底为全硬质混凝土结构以提升灌溉效能。

改造段周边农田已大部分荒废,地势平坦,水体表面漂浮大量的农业生活垃圾、枯枝杂草等。渠道基本不具备水生态系统,自身净化能力较弱,水体总体呈富营养化趋势。

三、设计策略:从“西干渠”到“西川”

设计之初对西干渠上中下游水质进行了取样分析,水质报告显示,渠道内水质问题主要是有机物污染和氮磷等营养物质含量较高,会引起藻类迅速繁殖,造成水体持续恶化,失去自净功能。水体的污染治理与生态系统重建也因此成为项目的最大挑战。基于设计目标与项目现况,我们制定了如下设计策略,分步解决西干渠的各项问题:

1.进行污染源研究,从源头了解并解决水质污染问题,构建生态水系统,让水体具备自身净化能力

2.同步构建西干渠延边生态环境,创造蓝绿带过渡空间与湿地空间,丰富区域性动植物物种,让整体生态循环体系形成闭环,实现永续发展目标

3.在此基础上,重建河岸空间功能,利用设计引导居民使用,让居住生活与河道生态系统和谐共处,最终实现设计愿景

四、污染源研究

一、渠道内部污染源

1)上游来水污染

渠道上游水流已经带来较多农业、建筑及生活垃圾,含枯枝树叶、塑料制品、农业废弃物等,这些垃圾沿途与渠中水草和藻类形成絮状物,加剧水体富营养化和藻类爆发。

2)漂浮物污染

渠道内的漂浮污染物,包括树枝落叶、腐烂水生植物和生活垃圾等,它们互相作用共同形成了类似腐殖质的产物,一方面会影响渠道水面景观,另一方面也会增加渠道内有机物的含量,同时增加水体污染负荷,导致水质不断恶化。

3)底泥污染

渠道内厌氧污泥以及腐殖质的不断形成与沉积,使水体污染物浓度增加,底泥微生物降解有机污染物过程会消耗水中的溶解氧,同时底泥悬浮过程中吸附的污染物还会向水体扩散、释放,成为二次污染,这些影响让水体溶解氧持续减少、形成黑水、臭水,造成了水体富营养化的恶性循环。

▼改造前河道现状:上游来水、渠道漂浮物及底泥污染为其内部污染原因

二、渠道外部污染源

1)生活污水

生活污水呈现有机物和氮磷浓度高的特点,其中黑水(包括粪尿和厕所冲洗水)和灰水(包括洗浴、洗衣和厨房废水)在水质和水量上也有很大差异,部分生活污水还含有重金属和有毒有害物质,水质波动较大,进入渠道后增加水体自净功能负荷,易引起渠道水体富营养化,是渠道重要外部污染源。

2)生活垃圾

渠道周边村民的生活垃圾,餐饮固体垃圾以及建筑施工过程中的废弃物等会不同程度的排入到渠道中污染水体;垃圾堆放过程中产生的大量酸性和碱性有机污染物,包括部分重金属溶解,会经由雨水冲入渠道污染水体。

3)面源性污染

农业生产活动中施用的化肥、农药和营养盐元素等未经作物利用的,以及道路、绿化产生的地表径流污水等,这些污染物在降水、灌溉或排放过程中,通过地表径流、排水和地下淋溶等形式,进入水体而形成面源污染。它们将危害到水体的自然生态功能,使地表水富营养化及地下水的硝酸盐含量超标,影响水资源的可持续利用。

▼改造前河道现状:生活污水、生活垃圾及面源性污染为其外部污染原因

五、生态水净化系统

基于污染源研究成果,我们发现在西干渠改造段中,无法解决上流水源的生活污水、面源性污染等问题,改造段的水体生态净化措施尤为重要。因此,改造的第一个工作重点,落在水质净化系统设计上,我们希望建立足够生态的净化系统,帮助河流建立并逐步提高自身净化能力,构建健康的自净循环,尽可能减少人工干预,实现永续目的。

▼西川的生态水净化系统

▼经过生态净化的西川水清澈洁净,达国家三类水标准

▼改造示意

▼改造前

▼改造后

▼驳岸生态工法

▼驳岸完成效果

六、构建河川生态系统

增加植物多样性是加强生态系统稳定的关键因素,我们希望通过植物的多维度设计助力生态修复。通过现地踏勘,研究分析本土食源植物品种,提供生物觅食的可能性,我们最终罗列出垂柳、枫杨、水杉、乌桕、国槐、构树、雪松等骨干树种,灌木选用细叶芒、狼尾草、水生鸢尾、千屈菜、矮蒲苇等耐水湿多年生植物,同时搭配挺水植物、浮水植物,利用多种类植物创造多样性的植生环境。

▼河心岛种植耐冲刷沉水植物,驳岸边缘种植耐冲刷、深根系挺水植物和湿生植物

▼已完成的西川拥有乔木品种165种,灌木品种102种,水生植物20种

▼依据动物食性与偏好设计多样的栖息场所

▼分步骤培养消费动物,最终架构出健康可持续的生态体系

▼在今年夏季,甚至发现了国家保护野生动物“黑水鸡”在此安家

七、定义河岸功能空间

我们把河滨步道视为一个相对独立的系统,通过自身形态的变化,增强人与水的联系和接触。透过加宽河面(原来6米拓展到10-15米)、缩短水底深度(原来2米缩短到0.8米)的概念创造安全的滨水空间。多样的水文地貌,带来尺度各不相同的河道感受,增添游览趣味。建构居民的生活休憩和社交舞台,创造出生活记忆点,借此提高居民对于环境保护的责任心。

▼西川水文及地貌分布

▼剖面1-1 林荫步道夹岸河道空间

▼林荫步道夹岸的河道空间

▼剖面2-2 连接生活平台的河道空间

▼连接生活平台的河道空间

▼西川活动动线分析

▼综合考量步道、桥梁与游船动线,构建出丰富的游逛体验

▼西川活动空间分析

▼河滨步道做为独立系统,以各种不同方式与西川发生联系

▼航拍实景

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THE END
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