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湖泊生态修复的调查评价内容有哪些?
2022-04-26 15:25:22 来源: 作者:董哲仁 【 】 浏览:41次 评论:0

湖泊生态系统与河流相比,其结构、功能和过程有许多不同的特征。湖泊的演化不仅受自然力影响,也极大地受到人类活动的胁迫,主要问题包括:由于入湖氮、磷和其他污染物大幅增加,湖泊水质急剧下降,导致大量湖泊处于富营养水平;湖泊围垦使湖泊面积及容积严重减少,大量栖息地丧失;湖泊生物资源退化,生物多样性下降;湖泊与江河的水力连通性受到阻隔,生态功能降低。

对于大多数湖泊来说,生态修复的关键任务是降低来自流域外部的污染负荷,只有当污染负荷削减到预定的目标值,才能创造出控制富营养化的前提条件。在此基础上,在湖泊内采取物理、化学、生物等技术措施控制内污染源。同时,修复湖滨带,从恢复地貌、重建植被、维持生物多样性等方面入手,改善湖泊生态系统的结构和功能。

湖泊生态修复的调查评价,主要包括以下几方面内容。

1

湖泊调查

湖泊调查是开展湖泊生态修复的基础工作,包括以下方面:①湖泊流域自然环境(地理位置、地质地貌、气象气候、土地利用状况和自然资源);②湖泊水环境特征(水文特征、水功能区划、水动力特征、大型水利工程);③流域社会经济影响;④流域污染源状况调查(点源污染、面源污染、污染负荷量统计、入湖河流水质参数、入湖河流水文参数)。

2

富营养化评价

所谓富营养化是指含有超量植物营养素特别是含磷、氮的水体富集,促进藻类、固着生物和大型植物快速繁殖,导致生物的结构和功能失衡。简单判断富营养化的方法是:如果下列一种或多种现象出现时,就有可能发生了严重的富营养化。①水生植物妨碍水体利用;②有毒藻类大规模繁殖扩散;③散发有害气味;④水体高度浑浊;⑤溶解氧耗尽导致鱼类死亡。发达国家对湖泊富营养化的防治始于20世纪70年代。主要方法是废水污水处理去除磷、氮;确定水功能区划;按照水功能定位,制定排放标准,降低排放负荷等,这些方一直延续至今。评价准则采用的指标以水体物理化学指标为主,可以简称为物理化学指标法。经济合作与发展组织(OECD)富营养化合作计划发布了水体营养状态标准。近十多年来,随着湖泊生态学的发展,认识到仅考虑湖泊的资源功能是有局限性的,应把湖泊生态修复的目标定位为修复湖泊生态系统的结构和功能。科学家们认为采取物理化学指标方法建立富营养化评估准则,尚不足以反映营养负荷对生态系统结构与功能的影响,也不能反映营养负荷增加受到若干因素的调节,包括湖泊大小、深度、水体更换速率、分层格局、掺混以及气候变化等。基于这种认识,湖泊富营养化评估准则转向生态系统方法,即建立营养负荷与生态系统结构、功能关系模型。按照压力响应模型概念,外界对于湖泊生态系统的压力包括营养物排放、废污水排放、超量取水、有毒有害物质、生物入侵以及气候变化等。湖泊对这些压力的生态响应表现为结构和功能的变化。把湖泊生态要素指标作为评价指标,包括物种丰度、生物群落构成、种群规模、营养状况、生物量等;水体物理化学指标包括溶解氧、总磷(TP)和其他水质参数。

1)基于物理化学指标的湖泊营养状态评价准则。经合组织(OECD)富营养化计划发布的标准,把营养状况分级,分为寡营养、贫营养、中营养、富营养和超富营养5个等级。对应的物理化学指标包括平均总磷浓度、平均叶绿素a浓度、最大叶绿素a浓度、平均塞氏盘深度、最小塞氏盘深度,见表1。

1 水体营养状态评价标准(OECD)


2)基于生态要素的湖泊生态状况评价。生态系统方法需要遴选出反映结构和功能变化的指标。由于不同自然环境下的湖泊特征千差万别,结构和功能指标的选取应按照因地制宜的原则,选择具有代表性的指标。表2汇集了部分国家和地区基于生物要素的湖泊生态状况评价准则。可以看出,指示生物包括浮游植物、大型植物、底栖无脊椎动物和鱼类4种。生物指标包括丰度、生物量、种群规模、生物构成、叶绿素等。物理化学指标包括总磷、溶解氧和其他水质指标。建立的压力响应模型关系包括不同鱼类群落的溶解氧阈值,底栖无脊椎动物生物量与水体化学指标间关系模型,大型植物群落与湖泊生态状况关系模型,鱼类种群规模与总磷的关系模型等。

2  基于生物要素的湖泊生态状况评价准则


3

水文地貌评价

在人类活动影响下,水文地貌变化主要表现在以下4个方面:①水文水动力特征变化。包括湖泊水量、表面积和水深变化,水文情势变化,以及水力停留时间变化。②连通性变化和渠道化。包括江湖连通性、地表水与地下水连通性的破坏。③对湖滨带侵占和干扰。包括建筑、道路、农田、养殖业、旅游设施对湖滨带及滩区的侵占和破坏。④泥沙冲淤。引起湖底淤积,岸线侵蚀。有关水文地貌变化压力和指标见表3。

3  水文地貌变化压力和指标  

4

外来入侵物种评价

外来入侵物种是湖泊物种濒危和灭绝的主要原因之一。外来物种的传播途径分为有意引进和无意引进两种。有意引进包括:湖泊水产养殖;放养外来物种用于公园和旅游景点观赏;湖滨带种植外来物种。无意引进包括:从水族馆、关养容器或运输箱柜逃逸;通过船舶和其他运输工具引进;旅游携带外来动植物;通过引水渠道和调水运河传播。与河流不同,湖泊生态系统通常具有很强的地域性,湖泊内生存着独特的本土生物群落。由于湖泊环境相对封闭,一旦外来物种入侵,这些本地物种无法迁徙到湖泊流域以外的区域躲避。外来入侵物种通过捕食、杂交、寄生和竞争直接导致本地物种的丰度下降以及各个层面上生物多样性退化或丧失,包括基因、种群、物种、群落以及生境等层面。外来入侵物种还影响湖泊的生态要素,包括水文、物理化学、地貌、连通性和生物构成。

对外来物种威胁进行评价是湖泊生态修复的重要任务,它有助于确定不同外来物种的相对影响,以确定控制管理策略。实用的外来入侵物种评价准则是对外来入侵物种的威胁程度进行评价。评价内容分为以下4类:①评价外来入侵物种多年空间扩散范围。空间范围越大,物种丰度和密度越高,遭受入侵的生境种类就越多,外来入侵物种造成危害就越大。应优先考虑阻止新来的外来物种建群,及早消除小范围但是正在扩展的物种。②评价外来入侵物种对于本地种群、群落和生态系统带来的影响,特别是评估特有、珍稀、濒危物种损失或受到威胁程度。评估外来入侵物种影响,要与特定保护区的管理目标一致。③评估外来入侵物种进一步向外扩散的可能性以及可能遭受入侵的新区域的重要性。④评价控制外来入侵物种的难度。外来入侵物种的扩散越难控制,它所造成的危害可能越大。所以早发现、早预防、早根除是有效的策略。如果外来物种一旦扎根开始繁殖,基本上就很难根除,所以优先考虑早期可以控制或消除的外来物种。

5

湖泊生态状况分级系统和生态修复目标定量化

在水质评价、富营养化评价、水文地貌评价、生物多样性评价及外来入侵物种评价的基础上,构建湖泊生态状况分级系统。在这个系统中,定义未被大规模开发改造或没有被污染的自然湖泊生态状况作为最佳理想状况,以湖泊生态系统严重退化状况作为最坏状况,中间分成若干等级,构造分级系统表。分级系统表分为要素层、指标层和等级层三个层次。生态要素包括水质、富营养化、水文地貌、生物4类。生态要素层下设若干生态指标,生态指标的数量,根据具体项目规模和数据可达性确定。生态指标下设5个等级,即优、良、中、差、劣。要素层水质一项,可依据水功能区划的水体功能定位选择指标。要素层富营养化项可以直接按照营养状态分级选择指标(表1)。要素层水文地貌项,按照水动力特征、水文情势变化、连通性变化及湖滨带侵占、泥沙冲淤等设置4项指标(表3)。要素层生物项,基于当地生物状况,参照表2选择指标。利用湖泊生态状况分级系统,可以实现湖泊生态修复目标定量化。计算规划生态指标的步骤是:①把现状调查、监测获得的数据,填入生态状况分级系统表格中,所谓“对号入座”,明确生态现状分项等级位置。②在分析修复工程项目的可行性和制约因素基础上,论证生态指标升级的可能性和幅度。工程项目制约因素包括投入资金、技术可行性、自然条件约束(降雨、气温、水资源禀赋等)及社会因素约束(移民搬迁、居民意愿等)。③根据论证结论,将现状生态指标适度升级,成为规划生态指标。

6

湖泊生态修复目标

湖泊生态修复目标的制定建立在湖泊生态要素调查分析的基础之上。通过调查分析,识别造成湖泊生态系统退化的主要原因,有针对性地制定湖泊生态修复目标。湖泊生态修复目标主要包括:①湖泊富营养化治理;②水体污染控制;③水文地貌条件的修复;④生物多样性维持。

文章来源:董哲仁著《生态水利工程学》;“生态水利工程学专委会”微信公众号



转载:国家长江保护修复联合研究中心




Tags:湖泊 生态 修复 调查 评价 内容有 哪些 责任编辑:巴山一民
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