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      新時代江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系研發(fā)、實踐與成效

      2024-07-02 16:29:42張利超于長俊葉玉成李梅馮激金志偉周廣天吳桐菲
      中國水土保持 2024年6期
      關(guān)鍵詞:湖庫江河林草

      張利超 于長俊 葉玉成 李梅 馮激 金志偉 周廣天 吳桐菲

      [關(guān)鍵詞] 消落帶;江河湖庫;水土保持;水生態(tài);修復(fù)治理;“雙碳”目標(biāo);新時代

      [摘 要] 近年來江河湖庫消落帶出現(xiàn)了包括水土流失、植被退化、近岸水體水質(zhì)富營養(yǎng)化等生態(tài)功能明顯退化問題,嚴(yán)重影響了江河湖庫生態(tài)系統(tǒng)的功能。南昌工程學(xué)院張利超博士團(tuán)隊依托國家水利風(fēng)景區(qū)、國家濕地公園及大中型水庫工程建設(shè),在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功構(gòu)建了一整套基于多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建理論的新時代“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系(林澤系統(tǒng))”,在江西及全國首次系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了修復(fù)效果顯著、成本低廉、推廣性強(qiáng)的“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”,讓生態(tài)退化的消落帶變成了色彩繽紛美麗的“水上森林”景觀帶,在江西省成功建成了四大技術(shù)應(yīng)用示范點,取得了顯著的應(yīng)用示范成效,可為國家生態(tài)文明試驗區(qū)(江西)、生態(tài)鄱陽湖流域、南方紅壤區(qū)等區(qū)域生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇、實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的“雙碳”目標(biāo)提供重要的科技支撐。

      [中圖分類號] S157[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]CDOI:10.3969/j.issn.1000-0941.2024.06.003

      [引用格式] 張利超,于長俊,葉玉成,等.新時代江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系研發(fā)、實踐與成效[J].中國水土保持,2024(6):8-11.

      黨的二十大報告強(qiáng)調(diào),“統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理,推動重要江河湖庫生態(tài)保護(hù)治理”。水利部黨組書記、部長李國英在水利部2022年水利科技工作會議上強(qiáng)調(diào),要深入貫徹落實習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路和關(guān)于治水重要講話指示批示精神、關(guān)于科技創(chuàng)新重要論述精神,要加快重大問題科技攻關(guān),指出推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展,比以往任何時候都更需要水利科技創(chuàng)新支撐和引領(lǐng),在河湖保護(hù)治理方面,重點開展河湖生態(tài)廊道退化與復(fù)蘇機(jī)理等研究。

      江河湖庫消落帶是水生生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的功能界面,也是健康江河湖庫生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。水庫的調(diào)度引起水庫水位變動,使得周圍庫岸形成了一定高差的消落帶。庫區(qū)消落帶是水位反復(fù)周期變化的干濕交替區(qū),是庫區(qū)水域與周邊陸地環(huán)境的過渡地帶,同時具有水、陸兩個環(huán)境的特點[1]。江河湖庫消落帶是水陸生態(tài)系統(tǒng)能量、物質(zhì)和信息轉(zhuǎn)換的交錯地帶,具有緩沖帶和護(hù)岸的重要生態(tài)功能,該區(qū)域?qū)ν饨绛h(huán)境的變化十分敏感,是生態(tài)環(huán)境容易被破壞、較難恢復(fù)的一個重點保護(hù)區(qū)域[2]。消落帶生態(tài)環(huán)境由其地貌形態(tài)、組成物質(zhì)、土壤、地下水、氣候和植被等要素組成,由于其特殊性、不穩(wěn)定性、脆弱性,且易受到外界環(huán)境的干擾,因此消落帶出現(xiàn)的一系列生態(tài)環(huán)境問題日益明顯和突出[3]。

      隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的推進(jìn),江河湖庫消落帶區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯,如水土流失、水體污染、生物多樣性下降等。據(jù)江西省水文監(jiān)測中心統(tǒng)計顯示,2022年6月下旬以來,受降雨持續(xù)偏少的影響,我國第一大淡水湖鄱陽湖水位持續(xù)走低,2022年11月17日出現(xiàn)有記錄以來最低水位6.46 m,低于原最低水位0.65 m,區(qū)內(nèi)土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重、植被發(fā)育不良等問題突出,對區(qū)域生態(tài)安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。未來建議加強(qiáng)區(qū)域植被管理,根據(jù)退化情況補(bǔ)植適宜濕地生長的植物來提高植被豐富度,重塑濕地動物棲息環(huán)境,進(jìn)而推動食物網(wǎng)復(fù)雜化,使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)趨向穩(wěn)定化[4]。

      因此,開展江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究,服務(wù)于消落帶生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù),深入踐行新發(fā)展理念,堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展,保障江河湖庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定安全,對于促進(jìn)江河湖庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展有重大的現(xiàn)實和深遠(yuǎn)意義。

      1 技術(shù)體系研發(fā)

      南昌工程學(xué)院張利超博士團(tuán)隊依托國家水利風(fēng)景區(qū)、國家濕地公園及大中型水庫工程建設(shè),結(jié)合國家自然科學(xué)基金、江西省水利科技計劃等項目的科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范,經(jīng)過5 a多的艱辛探索、技術(shù)研發(fā)與工程建設(shè)實踐,緊緊圍繞貫徹落實中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)新時代水土保持工作的意見》,在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功構(gòu)建了一整套基于多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建理論的新時代“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系(林澤系統(tǒng))”,在江西及全國首次系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了修復(fù)效果顯著、成本低廉、推廣性強(qiáng)的“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”,取得了顯著成效,讓生態(tài)退化的消落帶變成了色彩繽紛美麗的“水上森林”景觀帶?!敖雍煜鋷Ф嗑S立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系(林澤系統(tǒng))”是一種針對消落帶區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題,采用多維立體林草復(fù)合的技術(shù)手段進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)。具體來說,該體系主要是在消落帶區(qū)域,通過種植耐瘠薄、耐水淹、耐干旱、萌蘗能力強(qiáng)、成活率高、水土保持能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)、耐沖刷的鄉(xiāng)土植物,并且選擇的植物無潛在生態(tài)危害[5-7],形成多層結(jié)構(gòu)的林草復(fù)合體系。這樣采用立體布局的方式,利用消落帶地形特點,在不同高度和坡度上種植不同類型的林草植被,可以充分利用空間資源,有效提高消落帶植被覆蓋度與生態(tài)功能,減輕消落帶區(qū)域的水土流失、水體污染等生態(tài)環(huán)境問題,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生態(tài)服務(wù)功能,提供多樣化的生境,促進(jìn)生物多樣性保護(hù),維護(hù)生態(tài)平衡,有利于實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展,促進(jìn)區(qū)域的高質(zhì)量發(fā)展。

      2 示范點建設(shè)成效

      鄱陽湖棠蔭島省水文生態(tài)監(jiān)測研究基地(大型湖泊):通過“鄱陽湖退化湖濱帶林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”典型示范,實現(xiàn)了“水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)+湖庫濱水帶景觀美化+水利工程防沖防浪固堤安全”的三統(tǒng)一。

      國家濕地公園與國家級水利風(fēng)景區(qū)景德鎮(zhèn)市玉田水庫(中型水庫):已完成5 a多的實施、建設(shè)與相關(guān)科研工作,通過在江西典型水庫淹沒區(qū)構(gòu)建庫濱帶林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),實現(xiàn)了庫區(qū)“生物(植物)多樣性提升+水質(zhì)改善+美麗鄉(xiāng)村建設(shè)”的三統(tǒng)一。

      景德鎮(zhèn)浯溪口水利樞紐工程(大型水庫):通過在典型庫區(qū)村莊營造門塘水系“末端阻控減污技術(shù)”,實現(xiàn)了“面源污染防治+美麗鄉(xiāng)村建設(shè)+助力鄉(xiāng)村振興”的三統(tǒng)一。

      共青城鄱陽湖支流博陽河入鄱陽湖區(qū)域(江河):通過在典型江河濱水區(qū)推廣“末端阻控減污技術(shù)”,實現(xiàn)了“水生態(tài)修復(fù)治理+景觀提升+農(nóng)村污水處理”的三統(tǒng)一。

      3 管理模式研究

      水庫消落帶管理模式研究主要關(guān)注如何實現(xiàn)水庫消落帶的科學(xué)管理,以保護(hù)消落帶生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。一是對水庫消落帶生態(tài)環(huán)境特征進(jìn)行研究,分析水庫消落帶的地理位置、地形地貌、土壤類型、氣候條件、植被覆蓋等特點,揭示消落帶生態(tài)環(huán)境的演變規(guī)律[8],為科學(xué)管理提供依據(jù);二是建立水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系,對消落帶的生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)進(jìn)行評價,為制定針對性管理措施提供參考與指導(dǎo);三是分析現(xiàn)有水庫消落帶管理模式的優(yōu)勢和不足,探討適應(yīng)不同地區(qū)與水庫特點的管理模式,提高消落帶管理效果;四是針對消落帶生態(tài)環(huán)境問題,研究相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)與重建技術(shù),如土壤改良、植被恢復(fù)、水資源調(diào)控等,以實現(xiàn)消落帶生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善[9];五是探討水庫消落帶在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、旅游業(yè)等領(lǐng)域的綜合利用途徑,實現(xiàn)資源優(yōu)化配置,提高消落帶的經(jīng)濟(jì)效益。

      3.1 日常管理與維護(hù)

      水庫生態(tài)修復(fù)日常管理與維護(hù)措施是一項系統(tǒng)工程,需要多部門協(xié)同合作,共同維護(hù)水庫水體的水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境。應(yīng)加強(qiáng)對水庫流域內(nèi)污染源的管理,限制有毒有害物質(zhì)的排放;對于農(nóng)業(yè)、工業(yè)與生活污水排放,應(yīng)設(shè)立污水處理設(shè)施,確保其達(dá)標(biāo)排放。同時,根據(jù)水庫的調(diào)度運(yùn)行規(guī)程,合理控制水庫水位,確保水庫在枯水期有一定的水量,以便于進(jìn)行污染物降解與生態(tài)修復(fù)[10]。通過環(huán)保宣傳教育,提高水庫流域內(nèi)居民和企業(yè)的環(huán)保意識,使其積極參與到水庫生態(tài)修復(fù)工作中,共同維護(hù)水庫生態(tài)環(huán)境。

      3.2 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

      通過資料收集和現(xiàn)場調(diào)查,掌握消落帶水位變化、地形地貌與土地利用方式、水環(huán)境質(zhì)量等生境因素,統(tǒng)計消落帶面積和岸線長度,確定消落帶修復(fù)區(qū)域范圍,了解其保護(hù)與管理的總體情況。定期對水庫水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測,了解水庫水質(zhì)狀況,及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題。監(jiān)測項目包括水溫、pH值、氧化還原電位、透明度、總氮含量、總磷含量、化學(xué)需氧量等。此外,還要監(jiān)測土壤狀況和植被狀況,重點調(diào)查周圍污染源[11]。監(jiān)測時間及頻次,原則上應(yīng)在每年5月、8月開展。

      3.3 植物群落日常管理

      定期對植物群落進(jìn)行巡查,觀察植物生長狀況,及時發(fā)現(xiàn)和處理病蟲害、生長異常等問題。保持植物群落土壤的肥沃和通氣性,定期進(jìn)行松土、施肥和澆水。根據(jù)植物生長需求,合理施用有機(jī)肥、化肥和微量元素肥料。采用生物防治和化學(xué)防治相結(jié)合的方式,預(yù)防和控制植物群落的病蟲害,如定期噴灑生物農(nóng)藥、利用昆蟲天敵進(jìn)行生物防治等。根據(jù)植物生長狀況,定期進(jìn)行修剪和整枝,適時對枯萎的植被進(jìn)行補(bǔ)植,以保持植物群落的生長活力和良好的景觀效果。加強(qiáng)植物群落所在地的生態(tài)環(huán)境保護(hù),防止水土流失、水源污染等環(huán)境問題,維護(hù)植物群落的生存環(huán)境[12]。及時清除外來入侵物種,防止對消落帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。

      3.4 創(chuàng)新管理模式與實踐

      江西省立足標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化“三化”建設(shè),探索出了一系列具有區(qū)域特色的水庫管理創(chuàng)新模式,為全省水利高質(zhì)量跨越式發(fā)展貢獻(xiàn)了智慧和力量。具體有“產(chǎn)權(quán)國有+區(qū)域集中管護(hù)”模式、“以大帶小”管護(hù)模式[13]、“托管+第三方管護(hù)”物業(yè)化模式、專業(yè)信息化管理模式等。

      3.5 完善管理機(jī)制研究

      確立負(fù)責(zé)水庫消落帶管理的政府部門或機(jī)構(gòu),明確其職責(zé)和權(quán)限,以確保消落帶管理工作的順利進(jìn)行。制定和完善有關(guān)水庫消落帶管理的法規(guī)和政策,為消落帶管理提供法律依據(jù),如制定有關(guān)消落帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源利用和土地管理等方面的法規(guī)。建立水庫消落帶監(jiān)測與評估體系,定期對消落帶的水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、土地利用等進(jìn)行監(jiān)測和評估,及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施。采取生態(tài)修復(fù)和保護(hù)措施,改善水庫消落帶的生態(tài)環(huán)境,如實施水土保持工程、植被恢復(fù)工程、生態(tài)廊道建設(shè)等。對水庫消落帶區(qū)域內(nèi)的水資源進(jìn)行合理利用,如發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等,以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。建立跨部門協(xié)同與合作機(jī)制,加強(qiáng)各部門間的信息溝通和資源共享,共同推進(jìn)水庫消落帶管理工作。通過實施這些措施,有助于實現(xiàn)水庫消落帶管理的目標(biāo),保障水庫的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

      3.6 加強(qiáng)監(jiān)督,強(qiáng)化消落帶突發(fā)事件處置能力

      在水庫消落帶設(shè)置水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、氣象等監(jiān)測站點,收集實時數(shù)據(jù),建立監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。通過對數(shù)據(jù)的分析和處理,及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測可能出現(xiàn)的突發(fā)事件,為提前采取措施提供科學(xué)依據(jù)。建立對地方政府、相關(guān)部門、企事業(yè)單位和公眾的信息發(fā)布和溝通渠道,定期發(fā)布水庫消落帶監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警信息,提高信息透明度,確保各方及時了解和應(yīng)對突發(fā)事件[14-15]。針對可能出現(xiàn)的突發(fā)事件,多部門協(xié)同合作,制定應(yīng)急預(yù)案,明確應(yīng)急處置的組織結(jié)構(gòu)、職責(zé)分工、預(yù)警級別、應(yīng)急措施和救援流程等。定期組織應(yīng)急演練,提高應(yīng)急響應(yīng)能力和協(xié)同處置能力,建立跨部門協(xié)同與合作機(jī)制,加強(qiáng)各部門間的信息溝通、資源共享和協(xié)同處置,確保突發(fā)事件得到快速、有效處置。建立專業(yè)的應(yīng)急隊伍,配備先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備、救援設(shè)備和防護(hù)設(shè)備,提高應(yīng)急響應(yīng)能力。同時,加強(qiáng)對應(yīng)急隊伍的培訓(xùn)和演練,提高其專業(yè)技能和救援能力。加強(qiáng)與科研院所的合作,針對水庫消落帶突發(fā)事件的成因、演變和處置方法等開展研究,為突發(fā)事件處置提供科技支持。通過實施上述措施,有助于提高監(jiān)督預(yù)警能力和強(qiáng)化水庫消落帶突發(fā)事件處置能力,實現(xiàn)水庫消落帶管理的目標(biāo),保障水庫的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

      3.7 設(shè)立消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)

      根據(jù)水庫的地理位置、水文特征、生態(tài)環(huán)境等因素,合理劃定消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)的范圍[16]。在實際工作中,可以參考相關(guān)法律法規(guī)和政策文件,結(jié)合實地調(diào)查和專家意見,確保區(qū)域劃定的科學(xué)性和合理性。針對消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)和生態(tài)修復(fù)區(qū)的特點和功能,制定相應(yīng)的管理措施。例如,在消落區(qū)加強(qiáng)水資源管理,合理調(diào)控水庫水位;在保留保護(hù)區(qū)限制人類活動,保護(hù)水源地和濕地生態(tài)環(huán)境;在生態(tài)修復(fù)區(qū)實施生態(tài)修復(fù)和保護(hù)工程,維護(hù)生物多樣性。建立水庫消落帶監(jiān)測與評估體系,定期對消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)的水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、土地利用等方面進(jìn)行監(jiān)測和評估,及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施。加強(qiáng)各部門間的信息溝通、資源共享和協(xié)同處置,確保消落帶管理工作的高效開展。例如,在政策制定、生態(tài)保護(hù)、水資源管理等方面,與相關(guān)部門共同研究、共同推進(jìn)。

      4 結(jié)束語

      南昌工程學(xué)院張利超博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”,該體系可以有效預(yù)防和治理水土流失、解決水體污染等生態(tài)環(huán)境問題,提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)安全水平。加強(qiáng)消落帶水土保持與水生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理,可以促進(jìn)生態(tài)改善,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。通過生態(tài)技術(shù)手段,能提高水資源利用效率與效益,降低環(huán)境污染,有助于優(yōu)化水資源管理與合理調(diào)配水資源,保障水資源供給與需求平衡,可為國家生態(tài)文明試驗區(qū)(江西)、生態(tài)鄱陽湖流域等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的“雙碳”目標(biāo)提供重要的科技支撐。此外,開展新時代江河湖庫消落帶水土保持與水生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用,有助于豐富我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)體系,為其他類似區(qū)域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供借鑒和參考。同時,在研究的過程中可能產(chǎn)生新的理論、方法和技術(shù),有助于推動科技創(chuàng)新,提升我國在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的國際競爭力。

      [參考文獻(xiàn)]

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      收稿日期: 2024-03-06

      基金項目: 國家自然科學(xué)基金項目(41967012);江西省水利科技計劃項目(202324TGKT11,202425TGKT10,202224ZDKT17,202324TGKT08,202425TGKT08)

      第一作者: 張利超(1983—),男,黑龍江佳木斯人,高級工程師,博士,江西水土保持規(guī)劃與設(shè)計、生態(tài)建設(shè)與發(fā)展戰(zhàn)略研究領(lǐng)域權(quán)威知名專家,主要從事水土保持科研、規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范、生態(tài)建設(shè)與發(fā)展戰(zhàn)略研究等方面工作。

      E-mail: 13617005728@163.com

      (責(zé)任編輯 徐素霞)

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