乡村景观水生态环境的保护与修复

乡村景观水生态环境的保护与修复

一、上海淀山湖的发展意义随着城市化进程的加快，许多环境问题越来越突出。农村生态环境的恢复是必须尽快解决的问题之一。党的十八大报告中明确提出将生态文明建设放在突出地位的要求,美丽乡村建设成为我国经济社会的发展目标,全国各地相应地开展了相关研究和实践探索。上海市在城镇化发展过程中显得尤为迫切,青浦区淀山湖是上海重要的水源地和水文化的源头,是青浦区极具地域特色的水乡文化载体。同时,淀山湖区域对青浦区农田、乡村、城镇环境一体化建设和相融性发展具有积极作用。因此,上海青浦区淀山湖区域的乡村景观生态保护与修复及低影响开发途径的研究对淀山湖区域水生态环境、水产业、水景观、水休闲、水文的整体化、可持续发展链条的形成具有重要价值,也可为上海市海绵城市和美丽乡村建设奠定基础。二、研究区域概况通过地理信息系统、空间分析技术及实地踏勘,收集、调查乡村景观环境的空间布局现状、水岸带景观现状、土地利用现状、环境生态特征、自然和人文特色、植被特征、农林产业特征等,并通过景观视觉敏感性和生态敏感性分析,对乡村景观的生态环境条件现状进行综合评价,构建综合评价指标体系,为景观生态空间布局及低影响开发措施的体系规划提供可参考的依据。上海市青浦区淀山湖位于太湖流域的苏沪边界,是上海市最大的天然淡水湖泊,具有调节径流、供水、灌溉、航运、养殖、旅游等多种功能,是太湖流域洪涝下泄的主要通道和重要的水资源蓄积涵养地和黄浦江上游重要的水源保护区,也是苏申外港线和赵龙线重要的航道交汇点和上海重要的国家级水利风景区。本研究的对象为淀山湖(上海管辖区)环湖滨水岸带(0.5~3km)范围,面积约为32.69km据《青浦县志》记载,淀山湖古时曾为陆地,秦汉时沉陷为湖。湖中原有淀山,湖名即源于此。据《吴郡图经》记载:“淀湖周,凡二百里,茫然一壑,不知孰为马腾湖孰为谷湖也。”可见当时湖境宽阔,一望无际,气势雄伟,俊俏诡奇,谁也无法估量湖的体积和规模。南宋后,因在湖畔围田,湖面渐小,淀山已在湖东2km经生态学和群落学调查可知,研究区域用地类型主要包括村落、住宅、商服、工业、道路、绿地、河道、林地、园地、耕地和养殖塘共11个二级类型。其中,耕地分布在西岸,面积约为587.37hm1.水景观综合功能以淀山湖为例的平原感潮河网地区,河道的主要功能是行洪和蓄排水,以及水资源配置调度、水环境保护、航运、水景观休闲与游憩等综合功能。研究区域的现状河道总面积约为378.85hm2.上海市淀山湖水环境现状与控制目标淀山湖是上海市重要的饮用水源保护区和生态涵养区,其水质、水量状况对上海市饮用水水源安全具有重要作用。近10年来淀山湖水体质量不断下降,水质富营养化程度急剧增加,藻类水华频发,区域水质安全和生态环境受到威胁。上海市水环境监测中心青浦分中心提供的淀山湖水质监测数据显示,近年来湖泊水质普遍劣于Ⅴ类,远未达到水功能区划要求,且主要污染物指标为化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)。淀山湖水环境退化主导原因有三:上游来水水质差,主要污染物指标严重超标,水质普遍劣于V类;环湖区域对本地生活污水污染、工农业污染、地表径流污染和船运污染的防治措施不完备,污染控制力度不够,入河污染物负荷量大;区域水环境生态功能严重退化,水体自净能力普遍下降,整个区域陷入非健康的河湖生态系统恶性循环状态。根据《上海市水(环境)功能区划》相关规定,本研究的地域范围属于Ⅱ类标准水功能区,但是沿岸带水质现状与控制目标之间仍存在明显的差距由表1可知,污染物入湖量的排序是COD>TN>TP>NH3-N,出湖区的TN和NH3-N入湖量略高于入湖区,TP和COD入湖量高出入湖区60%。其中TN的主要来源是耕地、生活污水、养殖塘和村落径流,TP的主要来源是养殖塘,COD主要源于养殖塘、工业用地径流、道路径流和村落径流,而NH3-N则主要来源于生活污水和养殖塘。可见,控制径流污染的重点是村落径流和工业径流的截流去污,控制农业污染的重点则是削减耕地和养殖塘污水的面源污染;并通过加强径流污染控制削减COD的入湖量;重点控制养殖塘和农村生活污水的截流去污。由图2可知,研究区域水质在夏季的整体水质为劣V类地表水。除了TP指标,COD、NH3-N、TN、固体悬浮物(SS)这4项指标,夏季均值显著小于冬季。可能是因为夏季雨水丰沛,河道水量增加,污染物被稀释,所以大多数指标的夏季值低于冬季值;夏季TP指标过高,可能与大量施用含磷肥料有关。3.夏季淀山湖水质现状分区如图3所示,综合评价等级不代表综合水质等级,而是反映水环境受多种污染物综合影响的程度。评价方法为每处样点的5项污染物指标浓度等级按相等权重(各20%)加权叠加,将得到的综合值划分为5类等级夏季淀山湖水质综合评价与冬季存在显著区别,如夏季并无一级水区;二类,二级区主要在主次干河道出入口;三类,三级区占了西岸和南岸近70%的水体,区域内主要用地类型是农田、林地和村落;四类,四级区主要包括西岸沿河农田、村落、南岸养殖塘附近和部分苗圃林;五类,五级区出现在南岸中部的集中养殖塘,南岸分散的几处苗圃林腹地,以及西岸陈东村附近水域。三、乡土特色景观在对乡村景观生态条件现状进行综合评价的基础上,确定其在乡土自然景观、水生态环境等方面的规划定位、空间结构和功能分析,重构乡村景观风貌、自然乡土特色和生态环境的多元价值,包括水文化保育、生态美学价值提升、生态服务功能优化等。1.价生态敏感性调查生态敏感性是生态系统对内外因素综合作用引起环境变化的响应程度,直接反映了生态环境对外界干扰的敏感程度。分析和评价生态敏感性,了解其空间分布状况,能为预防和治理乡村的生态环境问题和区域政策制定提供科学依据,是区域生态系统可持续发展及进行生态环境综合整治的关键。青浦区淀山湖作为上海市水源保护区,本身即为生态敏感区,其生态价值体现在重要性、稀缺性和脆弱性3个方面。对水生态单因子敏感性评价,根据Philips时间模型和湖泊缓冲范围划定的相关研究2.生成区域生态敏感性综合评价图依据研究目标制定的分级标准,对水域、植被、建设用地等生态因子的敏感性评价图进行叠加,从而生成研究区域生态敏感性综合评价图(图5、表2)。其中,叠加的规则采用最大值叠加法计算综合指数(注:S四、生态保护与修复设计在综合评价和空间规划的基础上,对乡村景观生态技术和低影响开发措施体系进行规划,结合生态、生产、景观、游憩功能,形成水系、农田、林地、聚落相互嵌套的景观格局,以恢复乡村水田林居的生态自然景观,具体保护与修复措施包括乡土自然景观保育和利用模式、水岸景观生态修复模式、水文化保育与修复模式、植物景观修复和重构模式等可持续且低影响的开发措施。1.水质生态修复总体水质修复策略包括区域统筹,协调管理,共同控制上下游水质污染;对内陆水质污染源头截流管控,削减污染物入湖量,对水质较差水域通过物理、化学、生态手段进行修复;依据污染物影响等级及污染物类型,分区、分类、分期进行水质生态修复。对初入湖口水域而言,设立河流两岸缓冲带,禁止污染排放;两岸布置涵养林,涵养水分,过滤径流;改建生态驳岸,净化河道水质。对农田下游水域而言,限制农田作物肥料施用量及品种;布置农田绿色基础设施,过滤外排水体;河流两岸布置涵养林,涵养水分并过滤径流。对相对集中的鱼塘水域而言,建议生态化养殖,重建生态湿地,净化湖区水质,修复生物多样性。桃林园地水域建议限制肥料施用量及品种,布置适合上海乡村环境的低影响开发技术和绿色基础设施系统(图6)。2.驳岸空间形式单一,缺乏多样性青浦区淀山湖沿岸河道及驳岸生态化修复的目标首先是保障流域行洪安全,改善水岸生态环境,提升河道自净能力,彰显水乡文化特色,满足滨水游憩需求。依据“道法自然”的思想,力求岸线的曲折错落、水流的变化多样,营造丰富的河流生境,提升河道的生态功能,对现有河道网络存在的断头、淤塞等问题通过疏浚、连通的方式梳理河网脉络,构建畅通循环的水网系统。遵循地域特色,在河道驳岸的改造形式上与水乡环境相互契合,工程材料和植物选择力求与乡土文化特色相得益彰。淀山湖现状的河网水系布局不合理,村沟宅河缺乏统一的规划,村民多占用河岸空间私造违建,使部分二级支河的河面率降低,部分二级支河河槽淤塞,与主干河湖不连通,引排水不畅,且河流形态单一,自然河流被裁弯取直,河床、河岸硬质渠化现象严重。针对不同的岸线类型和用地类型,调整缓冲区的宽度,设置净化湿地、生态林带、隔离绿带等低影响开发措施,不同用地类型对应的径流污染物去除率不同(表3)。(2)径流综合管控技术海绵城市建设对以上海为代表的长三角地区乡村的意义在于对原有生态系统的保护、恢复、修复和低影响开发,即保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,涵养水源,林地、草地、湖泊、湿地可应对较大强度降雨,维持乡村的自然水文特征,对受破坏的水体和其他自然环境,进行生态恢复和修复,并维持一定比例生态空间;合理控制开发强度,保留足够生态用地,减少对原有水生态环境的破坏,促进雨水积存、渗透和净化上海市青浦区淀山湖沿湖区域现存的主要水生态环境问题是径流水体缺乏净化,污染直接进入河湖,硬地雨水缺乏下渗,低洼场地内涝蓄积,径流过程缺乏管控,河湖过度承载雨洪。面对乡村现存水生态环境问题,保护和修复乡村水生态环境的有效策略为:结合污染源特征在径流过程增加针对性水质净化环节,结合场地特征增加渗透绿地补充地下水解决内涝隐患,结合用地类型梳理和引导径流过程来综合管控利用雨水。适合上海平原河网地区的乡村绿色基础设施和低影响开发具体策略如图7所示。其一,70%的农田施用的化肥和农药随降雨、灌溉产生的径流汇入河流,产生了严重的面源污染,且农田排水沟渠系统是径流集中外排的主要途径,小面积农田和菜地产生的径流顺应地势直接漫排入河。适合的低影响开发策略为:将硬质沟渠改造为生态沟渠,在田水交错带建设生态驳岸以净化地表径流,并增设人工湿地过滤径流,补充灌溉。其二,乡村林地本身是一种自然蓄水设施,部分降雨直接下渗,大到暴雨时产生的径流沿土沟渠系统排入河流。林地径流的污染一般较少。但是,施用人工肥料的幼苗苗圃和经济果林会携带大量污染物进入水体,对水生态环境造成一定影响。除需改造沟渠为生态沟渠,增设人工湿地过滤设施,净化并再利用雨水资源外,建议在林水交错带建设缓冲边坡过滤护坡。其三,养殖塘是一种封闭式的凹地水域,当塘内水位偏高时则通过溢流阀门溢流进入相邻河湖。排水晒塘期,养户利用抽水泵排干养殖塘,将大量富营养水体直接排入河湖,对水环境造成严重破坏。建议增设净化湿地,并对养殖塘的养殖结构进行生态化调整,以增强养殖塘的自净能力。其四,研究区域内的道路主要为水泥混凝土路和田间土路,均为径流污染高发区。交通干道路面径流污染随混凝土排水沟导流分段就近排入河湖,乡村道路则直接向两侧排入周边水体、植被带、林地农田,径流和污染均未得到有效控制和削减。建议在道路两侧增设生态植草沟、雨水花园、生态边坡等低影响开发设施,并建设雨水截流型道路绿化植物群落。其五,村落是集中人居空间,建筑密集,空间错落,雨水的循环路径较为复杂,且随着淀山湖区域城镇化推进,村落环境质量也遭到破坏。淀山湖沿岸村落的建筑面积占比高达70%以上,大量的屋面径流携带大气尘降污染或直接散排到地面,或经落雨管引导,集中排在地面和宅旁绿地,临水建筑屋顶径流直接排入河湖。村落地面径流既有本身承接的雨水,又包括大量屋面径流,夹带了多重污染物。少数村落地面雨水径流会经过排水沟组织外排,多数村落径流顺应地势直接向河湖及周边林田排放,或者进入宅旁绿地下渗,或者经过临水菜地后间接排入河湖。个别住户难以解决的生活污水目前仍然就近直排河湖,严重污染水体。因此,建议屋面径流统一收集过滤储存,循环利用,补充村民生活、生产用水,硬质地面径流由生态植草沟和雨水花园网络系统收集处理,严格控制径流污染入河湖,村落绿地绿化采用雨水截流型植被群落构建技术,增强雨水滞留能力,减少地面径流总量,宅旁菜地绿地进行生态化改造,满足生产景观的同时控制污染物进入河湖,部分硬质地面采用渗透铺装改造,增强雨水蓄积下渗能力,减少地表径流。五、淀山湖水环境安全评价综上所述,乡村农田农药施放的增加、养殖塘破碎化分布、村落生活污染排放等因素,容易导致乡村景观中水环境的急剧恶化。上海市青浦区淀山湖沿岸景观水生态环境调查分