新疆绿洲河道生态安全评价

新疆绿洲河道生态安全评价

1流域自然环境概况马纳斯河盆地位于新疆天山北坡的中部和新疆盆地区的南部。它是新疆和西北干旱地区的典型内陆盆地。玛纳斯河流域已被开垦为新疆最大的绿洲农耕区和我国第四大灌溉农业区,流域自然环境特点、结构和绿洲社会经济发展在新疆均具有典型的代表性玛纳斯河承担着流域内的农业灌溉、工业用水、防洪泄洪、生活用水等四方面的作用,同时也作为沿河景观带承担着文化功能(居民休闲游憩和半干旱区滨水生态旅游、景观美学价值等),丰富城镇居民生活与精神享受,起到多重作用。因此,玛纳斯河的景观生态恢复作为本课题的研究具有重要意义。2农业文明突出样本玛纳斯河发源天山,途经雪山——绿洲——戈壁——荒漠四种地貌,该河域沿途流经十户窑、玛纳斯县,以及戈壁明珠石河子市等人工绿洲。在该流域内存在两类人工绿洲形式,其中人工绿洲中农耕文明的最突出样本以十户窑村为代表,该聚落地貌类型丰富:荒滩、湿地、溪流、农田、村落、构成了一幅生动的乡土画幅;石河子市作为工业文明时期的人工绿洲突出样本,是建立在戈壁与荒漠中的人工绿洲城市,独具屯垦文化特色,玛纳斯河临城东,南北逶迤而过。人为对玛纳斯河河道的过度干预,虽然促进该流域现代农业规模化、工业集聚、城市现代化,同时河道生态环境遭严重的破坏,戈壁中的绿洲生态极其脆弱,破坏后短时间内很难恢复,消逝的“古代楼兰国”就是很好的例证,本研究从玛纳斯河道现存的问题及影响因素方面展开论述。2.1玛纳斯河、河江、河驳岸现状自然环境质量相对低下,生态环境差玛纳斯河流域生态环境现状问题突出,主要从流域内整体生态环境、河道驳岸、植被生境三个方面研究。(1)整体生态环境玛纳斯河承担着两岸的农业与城市生活、生产用水,同时似乎也顺理成章地成为热电厂、化工厂排放的工业废气、废水、生活产生的污水及垃圾的排放点,玛纳斯河河道宽阔,丰水期冰川积雪融水汇入,被上游水电站、水库截留,水量较少,河道旁分布着大量的采沙石场,由于缺乏有效的管理,过度地采挖,导致主河床断面下切严重、涉河建筑物威胁、驳岸植被覆盖率低等问题。(2)河道驳岸河道及驳岸受到河道防洪设施建设、上游水电站、沿岸采砂石场的严重影响,主河道驳岸以混凝土硬化为主、部分河段采用钢筋石笼护坡,生态群落单一,原生的荒漠植被群已遭到严重破坏,景观环境品质相对较差。(3)植被生境随着以玛纳斯河流域为轴线的天山北坡经济带的高速发展,地下水的不断开采造成地下水位下降,气候干旱、蒸发强烈致使流域内土地盐渍化,草场退化,只有耐盐的植物和低矮的灌木,该流域内的荒漠景观因工农业大规模的发展已经严重改变,植被景观格局被破坏。2.2玛纳斯河水环境自然因素(1)自然条件因素玛纳斯河流域位于亚欧大陆腹地,是典型的大陆性干旱气候,受地貌与气候影响,玛纳斯河为季向性河流,生态环境极度脆弱,自我修复能力低,加之该区域降水补给较少,蒸发量大,盐分又没有外泻的条件,土壤极易形成盐渍化,易形成区域性戈壁植物景观,植物类型主要以荒漠植被为主;受初夏天山冰雪融水、雨水等因素影响,部分支流河道呈季节性湿地分布,主要水生植物为芦苇,生态系统相对稳定,秋冬季节,河流开始断流,河道植物景观层次退化,河岸及河床部位分布以梭梭群落为主,色彩层次单一。(2)工农业、城市建设因素由于该流域内人口增长和经济发展迅速,为了满足城镇建设、工农业生产与生活需要,玛纳斯河流上游修筑水库、水电站,玛纳斯河流域引水率高达94%,超出了中国60%～70%的河道引水率标准,过度引水利用,使维持河道生物生活,保证河流净化能力和维系植物生活必用水比例下降综上分析玛纳斯河生态环境存在以下问题:河流流域内水资源配置不合理,过度引水,水土流失严重;沿河岸产业缺乏长远的科学规划,工业、农业产业布局不科学;人为活动过度等问题。人们对生态环境没有足够的认识,上游水库管控问题,导致下游季向性断流,河道植物覆盖率及群落类型及数量锐减、动物栖息地破坏严重,干旱区河流流域生态景观的地域性特征缺失,生态安全遭到严重的威胁,基于以上因素,本研究试图利用景观生态学方法,提出玛纳斯河河道生态恢复策略整体原则(图2)。3水资源优化的总体思路玛纳斯河河道的景观生态恢复,以生态恢复为主要目标、结合景观设施的建设,运用以生态工程建设与生物修复的办法,可从宏观、中观、微观三个层面表述。宏观层面:基于水资源的产业结构优化。在满足基本的生产、生活用水前提下,调整水资源的合理配置,优化流域内水资源在各产业之间的分配比例,调整流域产业结构布局,实现水资源的可持续利用。中观层面:加强点源、面源和内源污染的综合治理,把安全饮用水保障作为水污染防治的重点,从末端治理为主向源头控制为主的战略转移3.1马纳斯河生态恢复原则(1)水电厂、石英砂沙厂等水利部门、环境保护相关机构要根据所制定的河道保护制度对已经建成的但严重危害河道生态安全、防洪安全的水电厂、采石沙厂予以整改、关闭等。对挤占生态及泄洪通道的耕地恢复通道原状。与此同时,还要建立起科学的河道采沙规划,取缔关闭无证采石、采沙场,建立完善动态巡查报告和举报制度,发动群众对无证非法违法采石、采沙行为进行举报,并保证其能够真正地落实下去,为恢复河道生态恢复提供基础支持。(2)污水处理厂,合理地布局入河排污口,制定清污分流措施,在企业防治水污染,为了防治废污水进入河道,应在污染严重的工业生产区建立污水处理厂,合理地布局入河排污口,制定一系列规范的清污分流措施。(3)加强当地的环境保护宣传,提高民众的保护意识强化多部门协作管理的模式,加强对玛纳斯河河流生态环境保护的宣传,提高民众的保护意识,在恢复玛纳斯河流域基本生态功能的同时,协调好人与自然的关系,提高人们对生活环境的品味。3.2马纳斯河生态恢复策略(1)降低游园活动对玛纳斯河生态的影响,并增加其水的成分和人工减少人群对玛纳斯河水源生态的干扰,建立水源生态恢复三重净化系统(图5):第一重净化,河流沿岸湿地缓冲带及生态浮岛,降低游园活动对玛纳斯河生态的影响;第二重净化,运用鱼塘形成的湿地水体净化不仅形成完整的生态水系统,为园区生态水系统提供干净的水源,还是自然分洪蓄洪体系的重要补充空间;第三是玛纳斯河水体净化的天然过滤系统。河床断面为卵石与泥沙交织层的透水结构,河水在流经后,完成一定量的砾石及泥沙的停滞,河床成为水质过滤层。(2)流:河道驳岸休闲游憩空间根据玛纳斯河道阶梯状多层次地势特征,在景观生态恢复区,采用垂直交通设计策略,实行区域交通分流:机动车道主要为部分区域管理使用,分布在河道驳岸的第一阶梯段;二级道路修建休闲游憩步道,分布在第二阶梯段,减少对生态恢复区人为干预;第三层级为亲水体验道路,采用自然式分段布局,当夏季上游泄洪期,三级道路实行时段限制管理,有利于斑块状湿地自身生态修复,恢复河道场地生态肌理。(3)季向性生态涵养区景观营造优化河道生态空间格局,保持河岸的基本生态结构的前提下,营造动植物的生态涵养区。根据驳岸的阶梯状层级特性,垂直式生态空间格局分为生态农业区、生态驳岸养护区、亲水观光区、水生植被恢复区(图3)。局部扩展水面,恢复河流自然的形态,依照河流基本形态,在自然环境下河道泄洪所形成的岛、滩、湾、塘可作为季向性的生态修复区;在设计中应当充分地考虑河流丰水期的生态涵养的湿地建设和泄洪通道设计,泄洪及雨水自然回流到河道中,并形成自然的浅水区和深水区;在季向性生态涵养区,引入水生植物,优化水源环境系统;植物营造方面倡导乡野之美和低碳景观的理念,利用适宜干旱区河道低维护、高成效的乡土植物为主沿河道垂直式植被景观生态修复,在河道内外建立多个层级的植被景观带,河道丰水区,种植湿生、两栖类草本植物和耐旱耐盐碱的草本植物,形成一个有机的植物生态系统,河岸景观区由特色植物修复区、生态农业景观区构成(图4)。流域内生长着早生沙生植物,以梭梭、红柳、沙拐枣为主,特色植物修复区以耐旱耐盐碱的乡土植物为主,形成良好的戈壁荒漠植物景观,在生态农业景观区主要以生态防护育林为主,实现生态效益的同时产生经济效益,选择的乡土植物应该具有耐干旱、耐干旱、痔薄、盐碱、抗风蚀、抗沙埋特性,种植模式以乔木、灌木、地被结合为主,体现新疆特色乡土植物的混合种植优势。(4)景观界面类型根据玛纳斯河岸与河床的阶梯变化,设计适应季向性河道景观的生态驳岸,在植物种类选择上,以乡土植被为主,乡土植被适应能力强,种植与维护成本低,生态效益高,景观地域特征突出。例如在斜面驳岸处选取耐干旱、根系发达多年生灌木,如红柳、梭梭、宽刺蔷薇等;河滩与三级驳岸过渡区,以混合式驳岸设计为主,植物选择上以湿地高草类植物为主,如芦苇、千屈菜、紫穗槐、鸢尾等,营造生态、自然的湿地景观效果(图5)。玛纳斯河流域生长着耐盐的植物和低矮的灌木,有芦苇、怪柳、白刺、猪毛菜等,这些植物可以通过生态系统的自我组织、自我修复、自我稳定的功能,使该流域生态得以恢复生态工程措施玛