生态工程规划与设计

1、生态工程，生态工程，生态工程规划与设计，第一节生态工程规划，1生态工程规划概述1.1生态工程规划的概念，工程目标，生态工程规划的方法，生态工程规划产生于19世纪下半叶，以社会经济自然复合生态系统为规划对象，运用生态学原理、方法和系统科学手段，可以识别、设计和模拟人工生态系统中的各种生态关系，确定最佳生态位，突出人与环境协调的优化方案规划。生态规划内涵：以人为本，追求人与自然的和谐，以资源环境承载力为前提，规划标准由量到序，规划目标由优到适，1.2生态工程规划的基本特征：综合性：生态环境要素、社会经济要素和技术要素的协调性；经济、社会和生态利益的协调；战略：高度区域化：不同区域在建设方向、规划重

2、点和建设步骤上的差异；实用性：可操作性，1.3生态工程规划原则经济建设，城乡建设与生态工程同步原则体系原则可持续发展原则因地制宜，防灾，分类指导，分区突破原则统筹考虑，分步实施，先易后难，急前缓，1.3生态工程规划类型根据规划期可分为长期生态工程规划，中期生态工程规划和年度生态工程建设规划。生态工程规划分为土地利用规划、水资源利用规划、水土保持规划、林业生态工程规划、治沙规划、生态农业工程规划、草原保护与建设规划、自然保护区规划和土地整理复垦规划。根据人工化程度，生态工程规划可分为两类：自然保护和生态建设。从保护规模来看，大规模往往是指对面积达几百万平方公里的大流域或跨流域的破坏和保护。生态工

3、程规划原理、人地关系协调理论、可持续发展理论、生态系统理论和空间结构理论。在第二节生态工程设计中，工程的核心是设计。生态工程设计应根据自然界物质迁移、转化、流动和循环的规律，积极调控食物链，并根据当地自然条件、社会条件和经济条件，优化组合各种技术，实施生态工程，使之成为一个有机系统，实现多层次、多目标、分层次使用物质，促进良性循环，收集经济、生态和社会效益。1设计原则1.1因地制宜的原则生态工程设计的基本原则紧紧围绕当地的自然、社会和经济条件。一方面，它受到光、温度、水和土壤的限制。另一方面，它符合当地的管理水平和社会要求。在中国南方，以水葫芦为基础的生态工程被用来处理和利用污水，以获得更好的

4、效益。但它并不适合北方，而是用黑麦草。在中国，鲢鱼、鳙鱼和其他以浮游植物为食的鱼类被用来控制水体富营养化，将水中的藻类转化为食用鱼，并在市场上出售，以增加水中营养盐的产量。但对美国来说不是。在中国的湿地，芦苇被用来处理污水，然后被收获用于造纸和纺织。在其他国家，芦苇通常不用于造纸。1.2生态原则西方生态工程设计主要基于自组织理论，即主要基于回归自然，较少人为干预，系统自组织和自调节。根据生态工程的整体性、协调性、自生成性和再生性原则，以及人与自然和谐相处的传统生态理念，设计在西方以化石燃料和电能为主，中国主要依靠人力投入。1.2.2循环利用和商品生产原则西部生态工程注重环境保护。虽然它也发挥回

5、收和再循环的作用，但它通常不注重商品或可用原材料的生产。中国的目标是同时实现生态、环境、经济和社会效益。通过再生和循环，不仅消除了污染，而且尽可能多地生产出商品或有用的原材料，从而变废为宝，获得经济效益。在生态工程开始时，要求产量大于投入，以减少过度积累，协调后调整产量，保持投入物质和产出物质的平衡，获得生态效益和社会效益。1.2.3生物多样性原则在中国的生态工程中，生物多样性往往很高，因为为了充分利用各种生态位和多层梯度材料，有必要保护和增加生物物种。在西方，由于目标简单，生物多样性往往很低。1.2.4环境时间节律和生物功能节律的原理环境因素的时间节律：年周期、月周期和日周期。生物的功能节律

6、：在一个有日周期、月周期和年周期的森林里，猫头鹰捕食夜间出来的小动物，而老鹰捕食白天晚上出来的小动物。在生态工程种群的选择和匹配过程中，合理利用不同生物的功能节律，并与当地环境节律合理协调，可以实现环境资源的合理利用。雨季造林：1.2.5生物种群选择的原则是基于生态工程建设的主要目的，1.2.6种群匹配的原则过于简单，这是农田、人工林等人工生态系统稳定性差的主要原因。根据共生和生态位的原则，我们可以选择和匹配次级种群，构建复杂种群，形成互利共存的群落。1.2.7人工压缩演替循环原理生态系统的形成和演替是一个长期的过程。地衣植物阶段、苔藓植物阶段、草本植物阶段、高草灌木阶段、正乔木阶段、多级森林

7、群落阶段，土壤颗粒增加，土壤有机质积累，土层增加，土壤肥力增加，正树种入侵，负树种入侵，模拟自然生态系统形成演替规律，人工压缩置换循环。在生态环境恶劣、破坏严重的地区，不可能像过去那样建立以树木为基础的林分。抗旱灌木和牧草可作为项目的第一阶段，然后进行生态恢复项目的第二阶段。一期工程：柠条、胡枝子、沙棘等豆科植物具有防风固沙、改善环境、增加土壤肥力的功能。二期工程：引入树木，形成疏林结构，形成高效的乔、灌、草结合的生态工程。1.2.8种群替换原则复合种群的群落组成经过长期的种间竞争后，逐渐达到和谐与平衡。用豆科作物、豆科牧草或中草药植物代替地被，用经济灌木或小乔木代替低等树木，用食用菌代替腐生

8、生物，人工控制植物间距，减少竞争，使建成的生态系统既有自然生态系统的物种多样性，又有较高的经济效益。1.2.9经济效益原则西方生态工程的价值往往是保护自然环境和美化自然景观，很少或没有市场价值和直接经济效益。生态工程在中国的价值是实实在在的利益。在净化和保护的同时，它经常生产商品，具有直接的利润和经济效益。生态工程设计的基本程序和路线、起草目标、背景调查、系统分析、可行性评价、社会目标、经济目标、生态目标、自然资源条件、社会经济条件、生态环境条件、生产环、增益环、降耗环、复合环、加工环、生产环：增加的环可以使非经济产品或废物(或部分非经济产品和废物)直接生产人类使用的经济产品。用玉米芯生产木糖

9、醇或糠醛，用残渣培养食用菌，培养食用菌后用残渣培养蚯蚓，蚯蚓粪作为优质有机肥还田；秸秆用作饲料，牲畜粪便产生沼气，沼渣产生肥料。利用残渣培养食用菌、蛆和蛹，实现物质的多层次利用。利用玉米芯作为玉米副产品生产木糖醇，可以提高经济效益。利用蛆和蛹的粪便作为有机肥还田，利用能量回收和再生的原理。在脱离人的管理的情况下，生态工程不能正常运行，增益循环：增加循环， 虽然它不能直接生产商品，但有利于改善生态环境或间接提高生产效益，水葫芦处理有机废水和饲料鱼水葫芦节省商业饲料。减少消费圈：在食物链中，有些环节只能是消费者或破坏者，这被称为“消费圈”。为了抑制“消费环”对物质和能量的过度消耗，在“消费环”上增

10、加了一个新的环节，抑制和削弱其功能。引入天敌。大白菜，大白菜甲虫，三叶草，人，70%，30%，20%，10%，90%，复合环：附加环，它经常发挥上述环的多种功能。在一些农业和森林生态系统中，蜜蜂的引入不仅可以产生蜂蜜、蜂蜡、蜂王浆、蜂胶、花粉等。经过蜜蜂转化后，由于蜜蜂的授粉，也增加了许多农作物的产量，如棉花的皮棉、油菜的茎秆、梨和苹果的加工环在洪平水田：加工是一个物理化学过程，不是一个生物过程，不属于食物链网络的范畴，但它与系统的投入和产出密切相关，直接决定着不同系统的功能，对经济效益、生态环境和社会效益有很大的影响。通过加工增加价值，木制家具；玉米淀粉、玉米油。通过加工、农产品加工减少对环

11、境的影响。新型人工湿地生态工程设计以山东省南四湖为例，南水北调东线工程重点污染源控制点南四湖地区污染形势严峻，对南水北调工程水质安全构成威胁。山东省的南四湖是东线污染控制的重点之一。因此，符合生态学和生态经济学基本原理的生态工程设计能够使湿地生态系统具有较高的综合生态、经济和社会效益，对确保南水北调工程实施的生态安全具有重要意义。1.设计过程确定试验区为生态工程建设的主体区域，采用湿地三级污水处理工艺。整个工艺系统采用浮游植物作为污水的一级处理设施，采用湿地植物芦苇和菖蒲作为污水的二级处理，采用沉水植物作为项目结束时的最终处理。第一层：浮游植物区采用漂浮植物浮萍，浮萍可以在许多池塘中找到。它具

12、有很强的生长适应性和一定的经济价值，可用于水产养殖。漂浮植物可以粗略地过滤污水。漂浮植物的光合作用非常强，产生大量的氧气，增加湖水中的氧气含量，并为芦苇地区的下一步净化和净化提供充足的氧气。此外，浮萍还能阻挡水中的漂浮物，吸附水中的悬浮颗粒。二级：芦苇应急水生植物区芦苇区是该系统中最重要的污水净化区，该系统利用湿地的自净能力去除大部分污染物。湿地的主要去污功能是：(1)悬浮颗粒沉降；(2)溶解营养物质，扩散沉淀；(3)有机质矿化；(4)营养物质被微生物吸收在保证出水水质的前提下，人工湿地与自然湿地的结合不仅充分利用了湿地资源，而且节约了资金。芦苇区剖面采用垄沟结构，垄上种植芦苇和菖蒲，按照地面

13、流湿地标准建设；犁沟用细沙和砾石铺成，以建造一个可渗透的湿地。意义：一是南四湖位于北部，夏季和秋季河水流量变化剧烈，脊沟结构的人工湿地具有相当的蓄水能力，这对减弱洪峰对生态保护区的危害具有重要意义。其次，垄沟结构有利于增加水流在湿地中的停留时间，降低水流在湿地中的流速，从而达到沉淀污水中悬浮颗粒和杂质的目的。第三，渗透人工湿地主要用于降低水中氨氮含量指标。渗透湿地为厌氧微生物提供了一个厌氧环境。硝化细菌和反硝化细菌利用硝化和反硝化作用将氮和磷转化为铵离子、硝酸根离子和磷酸根离子，这些离子以无机盐或沉淀物的形式被植物吸收。在山脊上的表面流湿地中，由于芦苇根的吸收和呼吸以及微生物的分解，水中的大部

14、分有机物被去除，硫化物在湿地中形成矿物质和沉淀物。渗透湿地和表面流湿地的结合会减缓水流，容易恶化形成滞水，入湖河流中污染物的组成不恒定，季节性水量变化较大。如果只采用一种静态设计，将对人工湿地的污水处理能力和效率产生不利影响。因此，基于剖面结构，对人工湿地的平面结构进行了动态结构设计。在河口设置监测站，根据入湖水质的变化动态调整湿地。原脊状结构的表层流湿地增加一个长2米、宽1.5米的小水闸，闸门交错布置。此外，在人工湿地和自然湿地的交界处增加了4个长4米、宽4米的大门。平时，当水量适中，污染物成分均匀时，水会均匀地流过表面流湿地和渗透湿地，最后注入自然湿地。如果污染物中氨氮含量较高，将会打开一些闸门，使水沿最大路径流过可渗透湿地。这是利用渗透性湿地去除氨氮污染物的强大能力，使水流中的氨氮污染物得以分解和吸收。在夏季和秋季，河流中的污水流量超过了人工湿地处理的水量限制。大量污水滞留在人工湿地中，