科技在崇明生态岛建设中的应用

科技在崇明生态岛建设中的应用

崇明生态岛建设具备的优势条件主要包括环境、区位及土地资源优势等。但也面临生态退化、产业落后、基础设施建设滞后等挑战。崇明建设生态岛是崇明自身发展、上海市发展新型产业和实施生态功能定位、国家大力倡导循环经济和资源集约型社会的强烈需求，迫切需要科技的引领和支撑。2004年7月下旬，胡锦涛同志在上海考察期间，亲自登上崇明岛调研，并对上海市提出的把崇明建成现代化综合性生态岛的规划给予了肯定，希望按照科学发展观的要求，切实规划好、建设好崇明岛。崇明生态岛建设关键技术的突破和示范工程建设，将有力支撑崇明岛成为上海市的“海上花园”，成为2010年世博会的一个良好展示窗口和亮点，并推动上海生态型国际大都市战略的科学发展。同时，也为我国都市郊区发展以及城镇化如何发挥科技的巨大作用提供示范。一崇明生态岛建设的优势与挑战（一）基础与优势崇明生态岛的建设具备的优势条件主要包括环境优势、区位优势及政策优势，这些也是我们可以成功建设崇明生态岛的必要条件。1.环境优势崇明岛具备多方面的资源与环境优势条件，是生态化建设的重要依托和良好基础。①独特的湿地景观：崇明东滩湿地已经被列入国际重要湿地；②重要的土地后备资源：滩涂快速增长，崇明每年可以新增2万亩土地；③丰富的生物资源：崇明东滩地处亚太地区候鸟迁徙的重要驿站，每年在此越冬和过境的鸟类有7目、14科、103种，其中一级保护鸟类2种，二级保护鸟类9种；平均每年捕获的鳗鱼苗、中华绒螯蟹苗以及其他水产品价值高达近10亿元，并且拥有众多特色农家品种如金瓜、百扁豆、白山羊等；④充足的太阳能与风力资源：崇明年日照时数2104小时，年太阳辐射总量4.2～5.0GJ/m2，崇明年风力持续时间7300小时，风力密度329W/m2。2.区位优势上海市的财政、人才、项目及已有相关研发基础是崇明生态岛建设的重要依托和保障。上海市拥有生态学、地学、农学、经济学、交通、能源等多方面颇具实力的科研单位，而且拥有大量科技企业。复旦大学、同济大学、华东师范大学、上海交通大学、上海环境科学院等大专院校和科研机构对崇明岛已有相当丰富的研究积累，长期以来与崇明岛滩涂湿地保护区、旅游局、水务局、环保局、各企业单位有良好合作，可以为崇明生态岛建设关键技术的研发确保人才队伍。在上海市科委、农委、国家“863”计划等多方支持下，上海市已经组织开展了大量有关生态建设以及与崇明岛相关的科研项目，例如，“上海九段沙湿地生态系统保护与修复技术及其效应”（上海市科委重大项目，2004～2007年）、“崇明东滩基础设施生态化研究”（上海市科委，2003～2004年）、“Eco上海提升大都市综合竞争力”（上海市农委重大项目，2001～2003年）等，并且已经取得了一系列科研成果，可以在崇明岛加以应用与示范。3.政策优势《崇明岛域总体发展规划》确立的“崇明生态岛”发展定位已得到中央和上海市委、市政府的肯定，崇明建设生态岛具有明显的政策优势。“崇明岛域规划”描绘了生态岛的发展前景，但“科技支撑”则需要解决如何实现“崇明生态岛”问题，这不仅仅需要依靠上海市的全力以赴，还需要得到中央及其他兄弟省市的大力支持。崇明岛目前具有的政策优势使崇明岛的生态化建设成为上海市及全国的一个关注焦点，也使其在建设过程中能得到全国的大力支持成为可能。崇明建设生态岛还具有难得的四大机遇：一是世博会的申办成功为崇明建设生态岛提供了广阔的市场空间；二是沟通崇明与外界联系的沪崇苏越江通道开工建设；三是正在到来的世界性的崇尚生态文明和追求休闲度假的发展机遇；四是上海市发展新型产业和实施生态功能定位的强烈需求。（二）面临的挑战1.生态退化广袤的河口滩涂湿地是崇明岛的最大特色，更是我们的宝贵财富。目前，随着崇明东滩的开发和利用，对崇明湿地生态系统已经造成了一定影响，主要表现为湿地面积减少、污染增加、生物多样性下降等，正潜伏着较严重的生态危机。崇明岛区域的景观环境现状也很难能满足区域生态建设的要求，岛域森林覆盖率仅为10.84%，且林种单一。区域功能区划不科学、生态用地和生产建设用地空间分布杂乱是崇明岛目前各种生态退化的重要原因之一。不合理的用地空间不仅导致岛区土地资源利用效率低下，同时导致岛屿生境破碎化严重，还阻断各种生态流的合理流动，进而导致整个岛区的生态平衡失调。2.水质污染崇明岛素以“气净、土净、水净”著称，然而，近年来随着工农业生产的发展和人口的增长，废污水排放量和污染物的增加，河道淤积状况的加剧，导致了岛内地表水水质有一定程度的下降，目前岛内约有66%的河道水质达到了Ⅲ类或Ⅲ类以上，有34%的河道为Ⅳ类水质。造成水环境污染的主要污染源为径流污染、畜禽污染源、生活污染源和工业污染源四大类。因此，必须加强对污染源的控制，并对已污染水体进行治理，来达到保护和改善水环境的目的。3.能源结构单一崇明现有的能源主要为电能，电网主要电源为堡镇火电，是一种高资源消耗和高污染的能源，伴随崇明岛的发展，能源消耗将会增加，若继续建设火电厂，必然导致污染的加剧、生态的破坏。事实上，岛上具有丰富的风能、太阳能等清洁能源，为实现生态岛发展的目标，必须充分高效利用清洁能源。4.经济欠发达在产业发展方面，崇明有上海国际大都市区域的“西部”之誉，现有人口中农村人口接近50万人，文化程度较低，人均GDP水平仅为全市平均水平的1/4，明显滞后兄弟区县，由于工业基础薄弱，岛上城镇和农村劳动力就业困难，城乡人民群众收入水平难以提高。崇明生态岛不仅要建设成一个环境优美的岛屿，更要建设成一个富裕的岛屿。因此，必须尽快调整第一、二、三产业比重，发展清洁型和科技型产业，并利用优势生态环境条件重点发展第三产业。5.基础设施不健全目前面临的主要问题有：①道路规划、交通工具及交通管理与自然生态环境之间的矛盾；②大量建筑物的建造和使用对崇明生态环境造成较大程度的冲击，今后开发规模的扩大还将增加这种冲击的力度；③岛上现有的信息化设施距离“数字城市”差距还很大，而加强数字化预警预报等技术的研究也迫在眉睫。6.公共安全与防灾减灾能力薄弱对崇明地区可能造成影响和威胁的主要自然灾害有：热带风暴、暴雨、风暴潮、龙卷风、浓雾、高温、雷击、地震灾害；主要人为灾害事故有：道路交通事故、火灾、化学事故和生命线工程事故等。随着全球性气候变暖，在未来若干年内海平面将有一定程度上升，海塘防汛工程建设应充分考虑这个因素。可能危害崇明的新致灾源主要有：在信息化程度迅速提高的背景下，雷击将会对科技信息产业、高智能设施、金融、通讯等要害部门带来新的灾患；人口密集、人员流动频繁、国际化程度的加深，可能造成变异疫情流入频率高、流行性传染病易发的疫情新特征。二科技在崇明生态岛建设过程中的主要应用（一）自然生态着眼崇明岛生态保护和安全系统建设，为生态平衡、生态保护、污染防治与资源循环提供技术保障。开展了生态承载力与生态安全预警系统研究，对崇明岛生态支撑经济、社会和谐发展的承载能力、环境容量进行了量化，并为产业的发展、空间布局提出了意见和建议，为政府决策提供科学依据；开展了湿地生态系统研究，提出东滩国际重要湿地生态系统健康评价、湿地监测、修复及重建策略，初步建立了示范性湿地生态电子警察，并在西滩建设国家级湿地公园。（1）崇明岛生态承载力与生态安全预警系统研究，确定了崇明岛生态承载力、环境容量以及适宜的社会和经济发展支撑能力，提出了具有可操作性的提高区域综合生态承载力的对策，建立了崇明岛重要生态系统的健康和风险评价指标体系及评价模型，形成了生态安全和灾害预警系统，构建了合理、安全的生态功能分区，为经济、社会的和谐发展提供科学的决策依据，并为产业的空间布局指明方向。特别是对崇明未来15年的资源和环境供需进行了定量预测——基于“自然-社会-经济”复合生态系统承载力模型，就土地、植被、水资源、能源、旅游、大气污染物排放、水体污染物控制进行了定量预测。（2）针对崇明河口沙洲湿地和潮间带滩涂湿地快速发育、演替的特点，对崇明东滩国际重要湿地系统的监测、维持与修复技术进行研究，多尺度、多界面地探明了人为干扰下崇明湿地生态系统的动态与生态系统过程的关系，建立了国际重要湿地生态系统健康评价指标体系，提出了湿地生态建设、湿地修复及重建策略，初步建立了示范性湿地生态电子警察。（3）崇西湿地生态建设研究，通过对当地生态现状的调研，实施了生态引鸟示范工程和高潮区生物多样性保育示范工程，建立了促进区域湿地生态系统服务功能与生态承载力的河口湿地生态修复与重建的模式和技术框架，为崇明生态岛以及我国类似沿海湿地的可持续发展提供科学、可行、高效、和谐的生态建设范式。其中，在项目执行期间，工程区及邻近地区共记录到鸟类57种。（二）产业生态着眼“生态产业化、产业生态化”格局的形成，为现代农业、循环经济、清洁生产及现代服务提供科技支撑。开展了中华绒螯蟹生态育苗、全雌性黄瓜良种生态化繁殖、芳香植物深加工、虫草观摩区建设、林木种质资源、林下经济、循环型生态农业示范园，推动了产业生态化发展、提升了就业和技术服务能力。（1）在崇明岛北堡港建立1300亩的中华绒螯蟹生态育苗实验基地，形成崇明岛大规格优质亲蟹育成技术和具自主知识产权的生态育苗技术体系，生态育苗亩产6公斤，示范推广面积5000亩。研究过程中，产生了多个亮点和创新点：亲蟹来源可追踪化，育苗亲本大规格化，活饵料培养持续化，生态苗产量超常化及质量优质化；将公司的产业化优势与科研院所的技术优势结合，形成产学研紧密联盟；针对当前河蟹生态育苗的实际和崇明岛的自然生态特点，走试验、生产与推广相结合的道路。（2）在崇明岛北沿地区1.4万亩有机农业生产规划区，研究制定崇明有机农产品基地质量标准控制技术，建成1万吨标准化商品有机肥生产中心，形成7000亩有机水稻和700亩有机芦笋示范基地。（3）对上实东滩生态示范区建设科技支撑系统技术的研究，为生态示范区的建设提供了开发标准与评价体系。按照生态型、知识型、休闲型的功能定位，融合国际先进生态技术，将东滩建成国际化生态示范区，实现东滩地区科技发达、环境友好、资源集约、人居生态的可持续发展目标，同时还将建设一批体现世界一流水准的生态农庄与科学研究中心。通过采用可持续发展的东滩城镇规划理念、技术及系统方法研究，提出生态跨越理念、全面平衡理念、经济环境双赢理念、与自然和谐共存理念、生长渐进理念、循环自律理念、网络理念、参与互动理念等，从城市用地布局规划角度提出可持续规划理念的应用途径，应用“反规划”法、生态廊道（EcologicalCorridor）规划法、分层规划法等方法。作出崇明东滩北部农场区土地利用适应性评价及区域规划，研究东滩滩涂盐渍土改良实用技术，进行污泥实验、介质实验，通过对120亩实验地的观测，总结出盐碱土改良的主要措施和辅助措施。（4）循环型生态农业示范园的示范建设是在崇明岛前卫村研究建设一个集旅游、观光、度假为一体的循环型生态农业示范园（占地面积1200亩）。示范园的一大成效是完成了芳香植物品种收集整理与规模化育苗。其中：共收集了137个芳香植物品种，引种成功97个品种；完成了70亩芳香植物的种植和百草园建设；初步建成芳香植物实验室；自制芳香植物生态化加工装置4台；建成芳香植物加工车间（300平方米）；完成300平方米体验馆建设；开发出芳香植物系列产品36种；提取的迷迭香和孟士德熏衣草精油符合国际精油标准，建立了从植物形态到香气组分，以及DNA多态性的芳香植物分类体系；研究出了同步获得精油和芳香蒸馏水的中试装置；研究出不添加任何化学抗菌防腐剂，实现芳香花水保质18个月的工艺。（三）人居生态着眼于人居环境生态化建设，加快信息、节能与新能源、生态建筑等关键技术和战略产品在崇明的应用。开展了水资源保障与水体生态修复、生物质能、50千瓦太阳能并网应用系统、生态办公楼、新型农村社区、无线宽带网等研究。水环境生态修复研究项目以前卫村中心湖水体为对象，利用研制的适应于崇明三级风力以下风能运转的风力机，2台风力提水机已研制安装成功运行，取得了对全岛水体修复具有指导意义的系列成果；光伏发电示范工程成功地“引领”了市电力公司兆瓦级光伏发电系统的建设，风光互补路灯引领了市经委在南门建设3公里风光互补路灯工程，在为当地居民直接提供服务的同时，还发挥了科技的辐射和科普作用。（1）崇明岛水资源保障与水体生态修复技术与示范，是通过对岛域河网水系结构与水资源管理的研究，提出水系生态建设蓝图和管理技术规范。以前卫村为依托，通过安全饮用水，水污染点源、面源控制，河网水系水体生态修复等关键技术及示范，为建设2000m3/d饮用水安全与600m3/d污水生态化、资源化处理、生态大堤示范工程设施提供科技支撑，逐步实现崇明岛域水资源的良性循环。现已成功地完成了低能耗水循环驱动系统，通过与沈阳巨达风力集团公司协作，共同研发了基于崇明风能资源特征的风力提水机系统。该系统采用自然可再生能源——风能为主、电力为辅——的水循环动力系统。构建崇明岛村镇高浊度富营养化河道水体人工湿地——泳动床组合生态修复体系。通过对竣工后南岛150米雨水生态处理沟渠示范段，和600多米原有沟渠生态改造工程段的连续监测和模拟实验，摸索出一条崇明沟渠生态改造的技术体系。应用遥感、GIS、文献、报告和统计资料，分析了崇明河网地区水系结构的Horton表现，结合崇明河网水系的演变过程，建立了崇明岛河网水系结构评价体系和评价方法。（2）崇明岛生物质能循环型应用技术的研究与示范，是与崇明循环型生态农业建设相结合，以前卫村创建全国一流的生态示范村为示范，构建完善的村级生物质能循环利用生态系统，并将研发技术和应用系统与当地农村的循环型农业有机结合，使生物质气化装置燃气热值在6MJ/m3以上，气化热效率在75%以上。（3）崇明生态风光互补应用示范研究，依靠岛内丰富的可再生能源来构建能源自维持系统，并循环利用可再生能源，在前卫村高效地利用其充裕的太阳能和风能实施技术应用示范。现已完成的内容有：建成一座实用化的50千瓦并网发电站，50千瓦太阳能屋顶建筑一体化并网发电系统；大型风光互补路灯系统18套；主河道双面太阳能电池太阳能景观灯系统8套；曲桥、龙壁台、亭子、主河道的太阳能装饰灯系统5套；太阳能景观庭院灯50套；小拱桥太阳能装饰灯1套；多种规格草坪灯150套；高压杀虫灯8套；太阳能充电浏览车4辆。（4）生态道路建设关键技术研究及其工程示范，提出了适用于上海特别是崇明地区的生态型道路交通系统规划理论，服务于城市可持续发展的目标，综合考虑崇明岛经济发展与生态环境保护的需求，深入研究符合生态型道路系统理念的工程技术，包括满足未来环境保护、健康、安全和效率要求的道路设计方法、施工先进技术以及新型材料，建立了生态型道路的设计指南，结合崇明前卫生态村的总体规划，进行了生态道路建设关键技术的工程示范。（5）根据崇明岛前卫村的人文、社会、经济以及发展动向，崇明岛前卫村信息化建设示范，研究了适用于前卫村信息化的技术应用及示范系统，利用现有技术的集成，针对前卫村生态旅游产业、科普教育，建立了以大型多媒体显示技术、宽带无线有线网络融合技术、动态信息发布以及增值信息服务技术为基础的实施应用系统。高宽带无线网络现已覆盖前卫村的游客接待中心、前卫村入口广场、村培训中心、木化石博物馆、蔬菜大棚基地以及多个农家乐家庭，其采用新一代无线接入点ACAP2410-54/H54Mbps企业级无线AP，以备网络不断扩充，网络骨干宽带无线传输能力达到54Mbps。无线网络系统具备流量统计和大规模集群管理能力，以实现实际应用环境中的有效管理和监控。在前卫村入口广场、村培训中心安置多媒体触控查询机，提供多媒体触控查询机的内容制作。三科技在崇明生态岛未来建设中的展望崇明生态岛建设及科技支撑工作任重而道远，必须付出长期、不懈的努力。崇明科技专项自开展以来，已经取得了一些进展和成绩，但与生态岛目标的实现还有一定距离和差距，需要各方达成共识，形成整体推进的合力。在总结经验的基础上，下阶段将进一步深入基层、加强调研，了解需求、细化目标，分解任务、聚焦重点，综合集成、突出应用，持之以恒、不断推进。要继续加强科技在崇明自然生态、人居生态和产业生态上的研究和应用。（一）自然生态（1）重视占崇明岛30%左右面积的湿地系统的维护。（2）重视崇明水生生态环境的保护，维持生态的多样性，吸引更多的候鸟迁徙等。（3）加强崇明森林生态系统的保护与完善，保持生物多样性和控制大气污染。（4）加强河口岛屿咸水入侵的研究以及盐碱化土壤的修复工作。（5）加强崇明密集居住区的雨洪管理及雨水利用技术的研究。（6）完善生态岛屿固体废弃物资源化处置，建立岛屿完全封闭的资源循环体系。（7）开发崇明可持续发展的空间信息支持系统。（二）人居生态（1）建设汇集土地、能源、材料、水资源、环境、便捷管理等全部在内的综合节约集成设计的生态建筑。（2）在土地节约与室外环境的控制改善方面，应建立合理的容积率指标，要根据当地化、多样化的思路进行绿化物种选取，提高生态改善的效率。（3）在能源利用上，对建筑设计要提出采用全年能耗模拟的软件进行围护结构优化，采用节能的设备系统，并充分采用自然通风、自然采光等被动式的能源利用方式，减少主动能耗。通过合理选用设备系统提高室内健康、舒适度。（4）在水资源利用上，重点推进节水器具，在小区规划设计上采用雨水收集、回用的措施，采用节约型绿化灌溉方式。（5）在建筑材料的使用上，可对当地旧建筑拆迁后的材料进行分类收集和回用，体现循环经济的特点和优势。（6）建筑设计时应合理利用智能技术及时获得建筑的运行状况，调整运营模式，全面实现建筑的全寿命周期资源节约。（7）未来崇明的能源发展，要采用生物质生态应用模式，利用废弃的秸秆进行热电联供，推广应用太阳能热水器，开发风力发电，在有条件的情况下，发展并网光伏发电；将生活垃圾转化为能源，同时可减少垃圾处理的费用。（8）采用崇明丰富的可再生能源，改造成可再生能源发电的示范点，可