湿地研究方法

2024-06-21

湿地研究方法(精选9篇)

湿地研究方法 篇1

摘要:湿地景观格局的研究,正如系统理论本身,它不是一个单独的问题,它是与相关学科、与软硬件技术共同发展的,但不等于它的发展完全要靠其它学科技术的提前发展,相反,在现有条件下开展创造性的工作,正是自我发展和共同发展的必然阶段。

关键词:3S技术,湿地,景观格局

1. 前言

湿地有着不可替代的巨大的生态功能,被喻为地球之肾。但在20世纪下半叶,湿地大面积萎缩退化,生态功能急剧退化。因此,通过对湿地进行景观生态分析,以求达到维持健康的湿地生态功能,已成为湿地研究的重要问题之一[1]。

景观空间格局与动态演变分析是景观生态学研究的核心之一。研究景观格局的动态变化有助于从无序的景观中发现潜在的有序规律,揭示景观格局与生态过程相互作用的机理,进而对景观变化的方向、过程和效应进行模拟、预测和调控,为资源和环境的合理有效利用提供重要的参考[2]。

湿地作为一个复杂的生态系统,对其景观格局的研究必然是一个跨学科领域,是一个与研究方法、3S技术,计算机软硬件技术、数学模型进展等各学科技术息息相关的过程。

2.3S技术的提高及使用普及化

我国3S技术虽然起步较晚,但也已取得了丰富成果。在湿地研究领域的成果主要表现在湿地资源调查、湿地资源动态变化监测、湿地景观变化研究、湿地制图和湿地管理等方面。

3S技术以其具有的周期性、宏观性、适时性和综合性等特点,及对信息的快速采集、图像处理和识别分类等方面的功能,为资源与环境研究提供动态、准确、综合和宏观的生态环境信息[4],在湿地景观格局研究中得到越来越普遍的应用,是湿地景观格局研究的强大助力。

2.1 对数据采集的影响

传统的数据采集为野外人工作业,工作量大,费时耗财,3S技术的应用能实现二类调查在高新技术支持下快速,准确,节省人力和节约经费[5]。近年来,由于分辨率的优势,Ikonos、Quick Bird等一批高分辨率卫星影像也开始应用到湿地景观研究当中。从NOVA卫星的1km到SPOT的215m、IKONOS的1m、Quick Bird卫星的0.6m等不同空间分辨率的卫星影像数据,为我们从大尺度到小尺度数据采集提供了几何精度的保证。

特别在进行时空跨度较大的数据采集时,最能体现3S技术的优势。余瑞林,周葆华,刘承良等选取安庆市1:50000地形图、安庆市行政区划图(2006年、安庆市土地利用规划图(2006年)获得安庆市行政区划数据,选取1988-11-01和2006-11-21两期TM影像为湿地景观分类数据源,并于2008年1月12日到13日利用GPS进行研究区野外实地调查,获得936个GPS定位数据。对安庆沿江湿地景观格局变化及其驱动力进行了研究,这种跨时空的数据采集是人力无法进行的。

2003年我国第一次利用3S技术对全国的湿地景观进行了调查与统计。目前,利用3S技术进行数据采集已经成为普遍趋势,有利于湿地景观格局研究的蓬勃发展。

2.2 对数据处理的影响

随着计算机技术及软件技术的发展,湿地景观格局数据的处理效率和质量也得到日新月异的提高。

在对扎龙湿地景观格局动态变化的研究中,吴学伟,张新利等在遥感影像处理软件ERDAS Image9.1支持下,对两期遥感图像进行几何精校正、波段优化组合、辐射增强以及裁剪等处理,形成遥感解译基础数据;同时,根据已建立的景观分类系统和遥感判读解译标志,利用AOI工具选取训练模板,对训练模板的可能性矩阵和分类模板精度进行评价,对遥感图像进行监督分类。结合人机交互式屏幕目视解译的方法,绘制出生态景观类型专题图,在地理信息系统软件Arc GIS 9.0的支持下,对景观类型数据进行拓扑处理、属性赋值和统计计算。最后,采用景观分析软件对选择的景观指数进行计算和对比分析。这一系列数据处理过程,正是借助了计算机高速海量的运算能力和各种处理软件的强大支持。

处理软件功能的日益强大,使数据处理获得纯人工向人机交互判读结合,单一提取到复合提取的进展。

2.3 3S技术的集成度加强

随着3S技术的研究应用逐步广度和深度化发展,GPS、RS、GIS已由独立平行发展走向相互渗透和综合发展,形成3S集成技术,显示出单独一种技术所没有的优势。

其密不可分、相辅相成的两两关系如左图。

运用多时相、多平台的RS技术及时获取湿地的动态信息,通过GIS的空间分析功能和数据管理功能对RS获取的湿地信息进行实时更新,可以获得湿地的动态变化情况,利用3S技术进行湿地景观动态变化研究,主要是对遥感影像进行处理,确立湿地分类体系和湿地遥感解译标志,在此基础上提取湿地类型信息,接着运用GPS技术进行野外抽样验证、补充和修改湿地解译图。最后运用RS和GIS技术进行湿地景观格局动态变化研究[3]。

谷东起,赵晓涛,夏东兴等在朝阳港渴湖湿地景观分类体系基础上,利用3S技术对多时相的渴湖湿地景观格局进行了定量分析。为了分析景观格局的变化,根据近几十年来朝阳港渴湖湿地的开发和利用状况,以1954,1971,1983年三期1:50000的地形图、20世纪80年代的遥感资料(1984年2月1:15000航片和1986年4月2 0日1:100000假彩色TM卫片)和2002年现场调查资料作为主要量化信息源(2 0 0 2年的现场调查采用GPS技术,历时10 d,对现有地形和相关图件进行了重新修订),通过对图件及图像的判读、分析和信息融合,勾绘出不同类型的景观斑块,然后将各类斑块及其他已知信息数字化,在Map Info软件支持下进行了景观格局变化分析。取得了较好的分析效果。

3. 湿地景观格局指数模型的发展

景观格局指数是高度浓缩的景观格局信息,是反映景观结构组成、空间格局特征的定量指标[3]。景观格局指数的重要作用在于描述景观格局,进而建立景观结构与过程或现象的联系,更好地解释与理解景观功能。

3.1 湿地景观格局指数独立性的进展

当前,描述景观格局的景观指数虽多,但许多景观指数之间不满足相互独立的统计性质,因此用一组不相互独立的景观指数描述景观格局时自然说服力不强。在理想状态下存在一个景观指数体系。用之足以描述景观格局但又不冗余。如R i i t t e r s(1 9 9 5)用8 5张土地利用图为基本数据对55个景观指数用相关分析与因子分析法进行了两次维数压缩,并经综合分析,选定5个景观指数,认为这5个景观指数既相互独立,又能比较全面地描述景观格局的各个方面。

王景伟,王海泽等以鞍山大麦科湿地自然保护区为例,对景观格局的景观指数描述方法进行了探讨。选取了典型性的四种指数对景观格局进行了勾画。结果表明,实际应用中只用少量指数即可完全满足格局分析的需要,反映出研究区景观格局的特点。一些指数具有基本相同的功能,反映相同的格局特征。景观形状指数与景观形状破碎度指数反映的规律相同;景观斑块数破碎化指数反映的规律与斑块面积反映规律相同。在实际计算过程中应该有所选择。对基本功能相同的指数只选用具有代表性的指数来反映景观格局特征,在实际应用中只用少量指数即可完全满足格局分析的需要。本项研究仅用分离度、形状指数、分维数和修改分维数等指数即勾画出了研究区域景观格局的特点[4]。

通过数学方法排除冗余参数,减少无意义的工作量,排除互相关联的指标的自相矛盾和相互干扰,简化问题处理程序,对湿地景观格局研究具有积极意义。

3.2 湿地景观格局指数类型发展丰富并在实践中检验完善

当前湿地景观研究中的指数模型按照其解释能力可以分为描述景观格局特征的指数模型和描述景观异质性的指数模型两种类型,前者主要包括了形状指数、斑块分维数、优势度指数等类型;后者包括了景观破碎度指数、斑块密度指数、平均接近指数、多样性指数等类型。

B 0UNL0M Vi n l i a m等,采用景观生态学的理论与方法计算了湿地景观多样性、优势度、均匀度、破碎度及斑块分形维数,揭示了湿地景观多样性和均匀度下降、景观优势度和破碎化程度增加的变化规律。

在霍林河流域下游湿地景观演变中得出景观多样性指数12年内减少0.113,表明研究区的景观多样性随开发活动不断减少;优势度在1 2年间增长0.114,反映了研究区各景观类型所占的比例差异在不断加大,即一种或者少数几种景观占优势的地位在明显增加。李红梅,张世熔等,选取斑块形状、多样性、优势度、均匀度、破碎度和分维数等景观指数分析了黑青乔沼泽湿地景观格局,指数分析了该区景观格局。结果表明,2 4a间研究区湖泊总面积缩小82.43 km,草地扩大70.87 k m,半沼泽扩大52.9 7 k m,沼泽缩小43.00 k m;景观斑块数增加83块,平均斑块面积减少1.837 5 k m;湖泊、沼泽、半沼泽和草地之间的类型演替较为明显;景观斑块形状指数整体上递减;景观优势度指数和破碎度指数增加,景观破碎化程度不断加深;多样性指数降低。

4 学科交叉紧密,不断融入前沿学科

湿地生态系统作为大量子系统构成的复杂系统,任何静态的,理想化的模型都不能满足较真实地模拟预测的需要,目前混沌理论、人工智能等前沿学科的相关研究成果与湿地景观格局研究相结合,给研究方法的突破带来了新的曙光。

张照录、姚云军等在分析黄河中上游研究区域ETM+遥感影像数据特征的基础上,利用遥感与地理信息系统软件处理遥感影像的方法,对图像数据进行了几何校正和融合处理,采用遥感图像多源信息复合、遥感图像解译专家系统和GIS技术相结合的解译方法,实现了湿地信息的提取,提取的总精度高达88.11%,Kappa系数为0.8764,比单纯的采用监督分类精度提20%,获得了理想的结果,为黄河中上游地区生态环境可持续发展提供决策支持。

5 问题与展望

湿地景观格局研究总体进展表现为由定性向定量、由单一向集成、由静态向动态、由解释向预测。

但同时也面临巨大的压力,一方面是生态危机,一方面是研究本身面临的各种瓶颈,主要有如下几点。

(1)有待相关前沿学科理论的完善。系统理论发展到现在,在其它领域如经济领域的实际应用也不尽人意。模式识别、神经网络、模糊数学等与3S技术的融合也有很大的局限性。而传统研究方法的突破又必须要前沿学科的进展来提供理论和方法,使计算机软件技术更加智能化,更利于湿地生态系统的模拟;使数学模型的结构更加系统、功能更加全面;从而使湿地景观格局有效参变量的选择、处理,模拟,解释,预测等各个环节逐步向真正的定量化、精确化、实用化发展。湿地功能所具有的模糊属性决定了模糊数学方法在湿地功能评价中具有广泛的应用前景,袁军,吕宪国等运用模糊数学理论和方法建立数学模型,对黑龙江三江平原洪河国家级自然保护区不同年份(1980,1988,2002)的湿地功能进行了评价,取得了一定的进展。

(2)有赖于相关领域硬件水平的提高。硬件技术的提高,有助于促进软件技术的发展和相关理论的发展,有助于研究成本降低和高新技术的推广,比如提高遥感精度和提高计算机性能。

(3)有待研究观点的拓展。比如当前分析湿地景观格局演变规律和驱动机制时,不光考虑自然因素,也考虑社会历史人文因素,内外因结合,横纵结合。随着科学理论的发展有交叉融合的趋势,研究观点也必然随之拓展和融合,即用系统的观点和方法进行研究。

总之,湿地景观格局的研究,正如系统理论本身,它不是一个单独的问题,它是与相关学科、与软硬件技术共同发展的,但不等于它的发展完全要靠其它学科技术的提前发展,相反,在现有条件下开展创造性的工作,正是自我发展和共同发展的必然阶段。

参考文献

[1]蒋卫国,王文杰,谢志仁,高士平.基于RS和GIS的三江平原湿地景观变化研究[J].地理与地理信息科学,2003(02)

[2]文波,肖笃宁,李秀珍.景观指数分类、应用及构建研究[J].应用生态学报,2002,13(1):121—125.

[3]秋菊,傅伯杰,陈利顶.关于景观格局演变研究的几个问题[J].地理科学,2003,23(3):264-270.

[4]刘勇.基于3S技术的山地公路沿线生态环境信息管理系统研究[D].昆明理工大学,2005

湿地研究方法 篇2

摘要:以高原复合型人工湿地为研究对象,在水力负荷为0.067 m/d的条件下,监测湿地对CODCr、TN、TP、氨氮的去除率达到了66.3%、82.5%、43.2%、76%;采集了梭鱼草、美人蕉、芦苇、水葱、茭白、再力花6种挺水植物地上部分,测定了它们的TN、TP、有机质等营养物质含量和它们腐烂分解过程中TN、TP、COD等释放强度.结果表明:梭鱼草、美人蕉、茭白释放强度较强,再力花和芦苇释放强度较弱,在选择湿地植物时综合考虑植物吸收污染物能力情况下,可以优先考虑再力花、芦苇等植物.作 者:范云爽 戴丽 蒋云东 FAN Yun-shuang DAI Li JIANG Yun-dong 作者单位:范云爽,FAN Yun-shuang(昆明理工大学环境科学与工程学院,云南,昆明,650092)

戴丽,DAI Li(云南省环境科学研究院,云南,昆明,650034)

蒋云东,JIANG Yun-dong(云南省林业科学研究院,云南,昆明,650000)

小微湿地的作用及营造方法 篇3

1 小微湿地的特点

面积较小, 分布不均匀, 常常因为建设而被分隔成斑块状, 而各个斑块之间的联系度相对比较低;从水文学上来说, 和自然界的其他水域的地表径流等的联系较少;生态学上来说, 被建成环境包围后, 小微湿地生物种群和其他种群之间缺乏生态学上的联系。但如果科学合理地建设, 仍然能够发挥其有效功能, 为人类服务, 如雨季可以储水, 缓解洪水流速, 旱季可以用来浇灌。此外, 可以在水面、岸坡上配置植物, 起到调节小气候及美化环境的作用[1,2]。

2 小微湿地的作用

2.1 吸储洪水, 调节水位

小微湿地能有效地吸收和储存洪水, 调节小环境水位, 生长在湿地的树木和草层能够对大雨带来的洪水进行阻挡, 缓解洪水的速度, 减少自然带给人类的灾害。小微湿地的存在为野生动植物及微生物提供生存繁育空间, 为野生植物提供了良好的生长环境, 为鸟类、鱼类提供丰富的食物和良好的生存繁衍庇护场所, 对野生动植物的物种保存发挥着积极的作用。小微湿地有比较丰富的物种, 为大众普及湿地文化及了解生物多样性的重要性提供场所。小微湿地同样是一个地区景观特色的重要组成部分, 其功能的多元化、多样性, 为游客观众提供休闲的场所。同时具有十分珍贵的自然生态特点, 减轻了单调混凝土环境对大众的压抑性。

2.2 过滤污水, 净化水质

自然或人工小微湿地可以极大地发挥不同生物的净化能力, 通过物理、化学、生物等作用, 使水中的有机物、氮、磷、重金属和一些有毒有害物质沉淀、降解或进入生物循环链条, 实现污水的低成本生态处理, 如一些地区用层级植物过滤净化污水, 如中国科学院生态环境研究中心魏平等试验表明:芦苇和美人蕉系统TN去除率高于旱伞草 (P<0.05) ;美人蕉系统11P的去除率高于芦苇和旱伞草系统 (P<0.05) ;COD的去除率三者没有明显的差别 (P>0.05) 。美人蕉系统BOD的去除率也要高于芦苇和旱伞草系统。另外, 小微湿地自然生长或人工种植的湿地水生植物还具有改善局部气候、净化空气等作用, 现在科学试验已经证明许多湿地植物吸附水中重金属及污染物质效果良好。

2.3 营造景观效果

实现水质净化的同时, 小微湿地同样能够根据地形条件布设栈道、小桥、亭台轩榭, 实现人工设施与自然景观的有机结合。冬季, 可以通过采取不同植物搭配, 如选择不同常绿乔木、灌木、地被植物进行组合配置, 丰富色彩, 实现小微湿地的景观效果, 实现不同的功能需要。小微湿地植物选择应用以乡土植物为主, 配置应该遵循自然规律, 选择乔、灌、地被、水生植物相结合, 高低错落, 岸上通常用乔木, 岸坡用灌木, 岸底用水旱两用植物, 水中则种植水生类的沉水、浮水、挺水植物等。如乔木选择枫杨、柳树、乌桕、水杉、落羽杉、池杉、中山杉等, 灌木多用木槿、木芙蓉、大花秋葵、彩叶杞柳等。水中常见的有挺水水蜡烛与荷花组合;挺水与浮水的芦苇与睡莲组合, 水葱与香蒲组合以及沉水的苦草等[3,4]。

3 小微湿地的营造及植物选择应用

小微湿地作为湿地的微缩类型, 其建设一定要讲究科学性, 不能随意而为之, 建设要依据本地地理特征、气候、温度、土壤合理进行植物选择配置, 才能达到生态建设目的, 不仅满足生态功能的作用, 而且具有可观赏性, 首先应该考虑其生态性, 其次是观赏性。一是尽可能选择对水污染或土壤污染具有较强净化和吸附作用的当地本土植物或本地区自然湿地中尚存的的植物, 并且植物的根系要比较发达, 起到固土及吸附等作用。如香蒲、石菖蒲、水葱、灯心草、千屈菜、荷花等。二是要选择适应性强且抗病虫害的湿地植物。如黄菖蒲、芦苇、芦竹、乌桕、柳树、枫杨等既能够短期淹水, 又能够抗旱的湿地植物。三是选择养护管护简单、自然生长的植物。如湿地木槿、木芙蓉、彩叶杞柳、金丝桃、棣棠等自然形态优美的植物。

小微湿地营造同样要按水生、湿生植物的生态习性进行深水、中水及浅水的植物配置, 结合景观生态学理论, 科学合理地运用具有较高观赏价值的湿地植物, 兼顾观赏要素, 以自然化的理念创建更富自然野趣的观赏活动空间, 建设富有诗情画意、环境幽雅的微型湿地植物景观。

4 结语

小微湿地作为改善人类生存环境的一种新型的模式, 需要不断研究完善。小微湿地营造中如何选择适宜的植物, 如何以更自然化的理念创建更富自然野趣的空间, 一定会成为湿地景观规划未来的重点之一。人类只有尊重自然规律, 顺应自然, 科学合理地保护和利用自然资源, 才能使我们赖以生存的环境更加美好。

参考文献

[1]魏成, 刘平, 秦晶.不同基质和不同植物对人工湿地净化效率的影响[J].生态学报, 2008 (8) :211-217.

[2]李尚志.水生植物造景艺术[M]北京:中国林业出版社, 2000.

[3]闻岳, 周琪, 蒋玲燕, 等.水平潜流人工湿地对污水中有机物的降解特性[J].中国环境科学, 2007 (4) :78-82.

中国河口湿地研究现状及展望 篇4

摘要:河口湿地由于其发育和形成过程较为特殊,加上其丰富的动植物资源以及重要的经济地位,已成为我国湿地研究领域的`一个新热点.本文在分析中国河口湿地分布与特征的基础上,从河口湿地生物多样性、河口湿地生态过程及动态变化、河口湿地的形成和发育机制、河口湿地景观格局及动态演变、河口湿地恢复与重建、河口湿地的人地关系、河口湿地与全球变化、河口湿地评价以及数字河口湿地建设等方面总结了我国河口湿地研究现状.尽管中国河口湿地研究的方向和成果已经比较丰富,但与国外相比,在技术和理念上还存在一定差距.结合国外河口湿地研究的最新动态,提出了中国河口湿地未来研究的4个重要方向:河口湿地的人地关系、河口湿地的恢复和重建、河口湿地与全球变化以及河口湿地综合信息系统建设.作 者:黄桂林 何平 侯盟 HUANG Guilin HE Ping HOU Meng 作者单位:黄桂林,HUANG Guilin(国家林业局湿地资源监测中心,北京,100714;北京林业大学,北京,100083)

何平,HE Ping(北京林业大学,北京,100083;中国国际工程咨询公司,北京,100044)

侯盟,HOU Meng(国家林业局湿地资源监测中心,北京,100714)

湿地研究方法 篇5

关键词:湿地,生态风险,评价理论,方法探究

一、区域生态风险评价机制的演变

生态环境作为区域内各种自然因子所组成的综合系统, 是区域内人和生物有机体的载体,是物质和能量的供应者, 是人类生存和社会发展的基础,维护生态环境循环是区域可持续发展的核心。随着工业技术和经济的发展,生态环境也遭受了较为严重的破坏,如大气污染、土地退化、部分生态特种的濒临和已经灭绝,生态环境质量的变化势必也会影响到人类生活的质量,同时也会对社会和经济的长远发展产生制约作用。各国政府已经清醒地意识到这个问题了,并对生态环境进行了深入的研究和治理,这些都要首先要基于对环境评价的不断深化,从环境影响评价到环境风险评价再到生态风险评价,是一个不断深化、不断演变的过程。

环境影响评价是指在一项人类活动开始之前,即对它将来在各个不同时期所可能产生的环境影响的预测和评估。目的 是为全面 规划、合理 布局、防治 污染和其 他公害提 供科学依据[1]。

环境风险评价是指在某建设项目或区域开发行为诱发的灾害,包括自然灾害,对人体健康、经济发展、工程设施、生态系统等可能带来的损失进行识别、度量和管理。环境风险评价就是对这些不确定的危害事件可能造成的环境后果及 可能给人类造成的损失进行度量和评价。

生态风险评价,根据环境风险评价中的风险承受者( 即风险主体) 的不同,可以将其分为健康风险评价、生态风险评价等。在环境风险评价的各个分支领域中,生态风险评价主要研究各种灾害对生态系统及其组成部分的可能影响。

环境影响评价———环境风险评价———生态风险评价,这是一个渐进的过程,这一过程由关注人类本身扩展到关注生态系统而且对环境整治、自然保护和生物多样性保护等都具有重要意义。

二、区域生态风险评价的内涵

风险分析区别于一般分析评价的一个重要特征,在于其强调不确定因素的作用,要求对不确定性因素进行清晰的定性和定量研究,并将评价的最后结果用概率来表示。风险总是对应于某个概率。风险评价的结果固然重要,但同样重要的是评价的准确性,所以要在一个概率意义上进行预测,就要求对不确定性风险源进行识别并将其作用和影响定量化。基于风险理论生态评价的目的在于为认识和比较与环境问题相联结的风险提供一个数量基础,并为更好地理解和评估这些风险提供系统的方法,在生态风险评价中要仔细地确认那些与潜在的环境效应相伴的不确定性,在可能的情况下要对其进行定量化研究。不确定性因素是生态风险评价中所要考虑的重要因素。 在生态风险评价中许多因素都存在着不确定性。由于现有知识不足,使得人们不能准确地确定生态终点。生态系统中许多生态过程发生以后,我们却不能确知出现了什么问题和该建立何种模型去解释这些问题。这是产生不确定性的一个重要来源。 我们对生态系统的本质及单个生态系统的相对独特性缺乏认识是又一个重要的不确定性来源,并且可能是最重要的一个来源。对生态干扰的范围和持续性给予定量化也可能在生态风险评价中产生不确定性。

生态系统是一个具有复杂结构和功能的系统,它本身就由许多相互联系、相互制约的多层次的因素组成,同时任何一个生态系统都不可能孤立存在,它必须与外部的诸多条件和因素相作用。正是因为生态系统具有复杂的外部环境条件和内部因素,所以,环境中对生态系统具有危害作用并具有不确定性的因素,不仅仅是污染物。环境中存在的各种灾害( 包括自然灾害和人为灾害),它们对人类生存和生态系统的结构功能都存在极大威胁,它一旦发生,必然会对生态系统造成损害, 从而危及生态系统及其内部组成的安全和健康。而且,这些灾害性事件就其本身来讲,也具有不确定性。因此严格意义上讲, 这些灾害性事件也是生态系统的风险源,在分析和评价生态系统的风险时是不能将它们排除在外的。因而生态风险评价要利用生物学、生态学、环境学、地理学等多学科的综合知识, 采用数学、概率论等风险分析的技术手段来预测,评价具有不确定性的灾害或事件对生态系统及其组成可能造成的损伤。

三、区域生态风险评价的理论及其方法

区域生态风险评价的方法步骤,可以概括为研究区的界定与分析、受体分析、风险识别与风险源分析、暴露与危害分析以及风险综合评价等几个部分。

( 一) 研究区的界定和分析

区域是指在空间上伸展的非不同质性的地理区域,所谓非同质性即指在区域内部存在着比区域更具有同质性的较小空间单元。在进行区域生态风险评价前,首先必须对所要评价的区域有所认识和了解。根据评价目的,可能干扰及生态灾难。恰当而准确地界定研究区的边界范围和时间范围, 并对区域社会、经济和自然环境状况进行分析和研究。

( 二) 受体分析

受体即风险承受者,指生态系统中可能受到来自风险源影响的组成部分,生物体或非生物体。区域生态风险评价的对象是区域内的生态系统,风险评价着眼于生态系统的结构或功能的变化,区域环境质量的改变。风险因子的作用在于不同生物结构层次上均可体现,在进行区域生态风险评价时,通常选取那些对风险因子的作用较为敏感,或在生态过程中具有重要作用的关键物种、群落、种群、生态系统,作为风险因子作用的受体,用受体的风险来推断、分析或代替整个区域的生态风险[2]。在确定了风险评价受体之后,还要对受体进行分析。受体分析在区域生态系统评价中具有重要地位,它直接关系到最后风险评价结果的准确性和可信度,同时它也影响到评价的难易程度,恰当地选取风险受体,可以在最大程度上反映整个区域的生态风险状况,又可达到简化分析和计算便于理解和把握的目的。

( 三) 风险源分析

是指对区域中可能对生态系统或其组成部分产生不利作用的干扰进行识别、分析和度量。这一过程又可分为风险识别和风险源描述两部分。 根据评价的目的找出风险的因素,即进行风险识别。区域生态系统风险评价所涉及的风险源可能是自然或人为灾害,也可能是其他社会经济、政治、文化等因素。只要它具有可能产生不利的生态影响并具有不确定性,即是区域生态风险评价所应考虑的。但与局地生态风险评价不同的是,区域生态风险评价的风险源通常作用于较大的区域范围,影响的尺度也较长。风险源分析还要求对各种潜在风险源进行定性和定量分析,以便对各种风险源有更深入的认识。这种分析一般根据这一区域的历史资料以及某一干扰发生的环境条件等因素进行。

( 四) 暴露和危害分析是研究各风险源在评价区域中的 分布,流动及其与风险受体之间的接触暴露关系

如在水生态系统的生态风险评价中,暴露分析就是研究污染物进入水体后的迁移、转化过程,一般用数学或物理模型方法。区域生态风险评价的暴露分析较难,因为区域生态风险评价所研究的风险源不仅仅限于污染物和化学毒素, 还包括各种人为活动和自然灾害,而且这些风险源都具有区域特性。

危害分析是和暴露分析相关联的,它是区域生态风险评价的核心部分。其目的是确定风险源对生态系统及其风险受体的损害程度。 危害分析将风险源分析、受体分析和暴露分析联系起来,在干扰与生态系统之间建立起对应关系。传统的局地生态风险评价污染物的排放时,多采用毒理实验外推技术,将实验结果与环境监测结合起来,评价污染物对生物体的危害[2]。有关区域风险评价的危害分析,显然难以进行实验室观测,而只能根据长期的野外观测,结合其他分析的相关知识进行推测与评估。

( 五) 风险综合评价指评估危害作用大小以及发生的概 率的过程

风险综合评价是前述各评价部分的综合阶段,它将暴露分析和危害分析的结果结合起来,得出区域范围内的综合生态风险值,将区域生态风险评价的其他组成有机地结合起来, 得出评价的结论。

区域生态风险评价的方法基于风险度量的基本公式:

式中,R为灾害或事故的风险,P为灾害或事故发生的概率,D为灾害或事故可能造成的损失。对于一个特定的灾害或事故X,它的风险可以表示为:

对于一组灾害或事故,风险可以表示为:

在这些情况下, 灾害或事故可能被认为是连续的作用, 它的概率和影响都随X而变化, 则这种风险是一种积分形式,可以表示为:

( 2) ~( 4) 式中,X为一定类型的灾害或事故 ,P( X) 为灾害或事故发生的概率,D( X) 为灾害或事故造成的损失。

四、结语

湿地研究方法 篇6

1“陶清河湿生态治理”项目的背景

1.1 陶清河流域简介

陶清河是浊漳河南源的一级支流,源于壶关、陵川两县交界附近壶关县唱行乡西马鞍村北,其主要流经壶关、长治、长子三县,全长78.7 km,是一条季节性洪水河道。经过黄山乡新庄村入长治县西池乡河头村、西池村入陶清河水库,再次改向西偏北方向,过东和乡、北呈乡北岭头、六家后,沿长治、长子两县交界蜿蜒北流,最后在长子县宋村乡南李末村北注入浊漳南源。陶清河流域面积735.18 km2,其中壶关县321.88 km2,长治县61.8 km2。较大支流有荫城河、师庄河(色头河),并修建有中型水库两座(西堡、陶清河),小型水库9座(葡萄山、脚步河、石门口、流泽、北宋、东庄、河头、仙泉、坟上)。

1.2 发展趋势

长治县历史悠久,文化灿烂,素有华夏农耕文明发祥地之称;境内山川秀美,资源丰饶、物产丰富、人杰地灵。近年来,长治县经济飞速发展,社会全面进步,生态环境保护开发日益提上工作日程。根据长治市“1+5”城市群发展战略将长治县定位为长治市南城区和率先发展区。这对我县的经济建设、社会进步、生态环境改善提出了更高的要求,值得重视的还有人们物质生活水平提高后,多样化的休闲健身、旅游观光、回归大自然的精神追求也向我们提出了治理开发的要求。因此,长治县作为长治市南大门和后花园,生态建设及环境的整治与改造,显得尤为重要和迫切。

2 陶清河流域存在的问题

2.1 流域内气候干旱

陶清河区域内的气候条件为北暖温带半湿润气候,春季干旱多风,蒸发量大,夏季盛行东南风,多年平均降雨量为583.4 mm,年内降雨分配很不均匀,且主要集中于7月、8月两个月,年际变化也比较大。由于降水量年内、年际分配不均匀,导致旱灾发生的频次较多,年内常有春旱、伏旱和秋旱发生,而且常出现多年连枯现象。

鉴于河道区域内干旱多发的气候特征,长期以来,陶清河河道两岸老百姓的防洪意识大大减弱,老百姓不以防洪安危考虑,河道内大面积被种上了庄稼,挤占河道较为严重,一旦出现大的降雨,庄稼就会被淹没。

2.2 设计洪峰流量小

按照水文资料的统计,陶清河设计洪峰流量为1 396 m3/s,陶清河水库的设计洪峰流量为1 396 m3/s,但现有河道断面根本不能满足洪水流量,因此必须进行规划整治,提高河道过水流量,防止河岸冲刷,减少洪水损失。加之周围百姓在河道内大面积种植庄稼,挤占河道比较严重,以及非法挖沙活动猖獗,使得河道出现许多不同程度的坑洼,甚至有的河段已经趋于小型塘坝,对河道行洪极为不利。

2.3 湿地水质污染严重

陶清河下游湿地区域内生态环境污染源主要有三类:

1)流域沿线沿企业排污,包括曹家沟预制厂、南漳村预制厂等3个预制板厂,长治县池里煤业有限公司、长治县雄山煤业有限公司、长子县西南呈煤矿3个煤矿,北岭头等2个砖厂,长治县陶清河水泥厂,六家村养殖厂等。

2)城镇生活污水排放,在调查区域内主要是长治县城污水处理厂经处理后的污水,在北和村西南,经田间渠道直接排入湿地区。

3)沿途村镇生活垃圾及污水的排放,这个问题比较严重,沿途村庄生活污水及生活垃圾、建筑垃圾都直接倒入河道及水塘内,造成河道堵塞,水塘水质污染,环境恶化等诸多问题。另外还有少量农业污染。

2.4 湿地生态系统退化

1)水文环境退化。

2)抵御自然灾害功能的退化。

3)排污、去污、纳污功能的丧失。

4)保护生物多样性功能的降低。

2.5 湿地的社会功能丧失

湿地的主要社会功能是给人们提供休闲、娱乐、旅游的场所及作为科学研究的对象,甚至还可以通过水电、薪材和泥炭等方式提供丰富的能源。某些湿地也是休闲旅游的理想之地,可为潜水、游泳、垂钓等旅游项目提供多样化的场所。然而,生态的恶化和环境的破坏,使湿地的生态净化功能减弱,进而使湿地的主要社会功能丧失了。

3 陶清河湿地公园建设的规划目标

3.1 主题标志化定位

要突出“绿色、生态、休闲”的主题,公园的功能要实现多样化,公园的布局要生态化,充分利用秀丽的自然湿地景观和园林小品,使得自然生态与人文生态完美融合;除环保的需求外,还要注意人性化原则,依据游客的消费心理和消费行为规律,在功能分区设计上可充分考虑市场的需求,满足游客全方位的需要。

3.2 陶清河下游湿地生态修复与保护项目的总体目标

1)在对陶清河下游湿地环境进行综合整治的基础上,通过实施湿地生态修复工程措施进行分期治理,逐步修复陶清河下游湿地生态系统,提高湿地生态系统功能,实现湿地生态系统的生态服务、生物多样性保护等综合功能。

2)在生态修复工程建设的同时进行湿地保护区的划分,制定实施湿地环境清洁和生态系统恢复的管理方案,对湿地保护区内不合理的用地布局进行调整,逐步完善保护区域内复合生态景观和主要生态系统的完整性,实现生态、环境、社会和经济的可持续协调发展,使人与自然和谐共处。

3)在湿地生态修复的基础上,对河流湿地及周边区域进行保护性的开发,促进区内种植业、养殖业、旅游业等农村生态经济产业发展,为实现长治县的生态县建设目标奠定基础。

4 湿地公园建设规划

4.1 湿地公园总体规划构想

开展陶清河自然生态风景旅游开发项目规划,可以依据河道毗邻和环绕县城西南部的区位,结合流域范围村庄的现有布局,规划将其分为六家、岭头、东和三个大的发展组团,分别发展园林产业、生态观光农业和高档娱乐健身、度假旅游服务业,建设人文与生态共生,协调发展的自然生态景观格局。

4.2 湿地公园生态修复的自然式设计

湿地公园可以采用自然式设计手法,依据自然地貌围绕水体环境大量种植各种水生植物,结合园林小品,打造一个极具乡野情趣的生态湿地公园。陶清河湿地生态修复公园必须充分考虑治理周围流域内的生态环境和水质处理。可以考虑运用有效的污水处理工艺,并将其融入到自然水景的营造当中,这种设计不但保护了环境和水源,在环境工程营建的手法及形式上也是极具特色。

4.3 水生植物在湿地公园建设中的作用

水生植物是水生态系统中生产者的重要组成部分[1],选择当地优势挺水植物,突出生物多样性特色是提高人工湿地净化能力的关键措施[2,3]。水生植物多样性的作用,一方面由于多种植物的根系交错具强有力的去污能力,另一方面使水边的水流及生境多样化,保持良好的水质净化效果。水生植物配合丰富的鱼、螺等水生动物以及微生物共同构成了复杂的生物群落,对水生态的平衡和水质的改善起到了重要的作用。

5 陶清河湿地公园建设项目构成

1)湿地环境综合治理工程:主要包括污染清除和土地整理,具体为:规划湿地范围内各类垃圾清运、河道淤泥清挖;对区内水域、沼泽地、河滩耕地、道路等进行重新布置,恢复增加湿地面积;恢复湿地生态,完善流域生态系统结构和功能。

2)湿地生物系统建设工程:针对陶清河下游湿地生态系统的特点,按照因地制宜,用中求治的原则,采用挖鱼塘、植芦苇、种莲草等生态工程措施,使湿地形成水陆交互、种植业和养殖业的有机结合体。

3)湿地防洪工程:主要包括预留河道建设工程,河道清淤工程等。

4)沿岸景观与园林工程:主要包括休闲公园及步道建设。

5)湿地生态保护工程:主要包括保护小区划分、标识设置、营造湿地水源涵养林、湿地生态监测等。

开发和建设陶清河湿地公园可以带动该区域经济、社会和文化产业发展,最终形成与漳泽湿地公园南北呼应,羊头岭、海子河公园点缀其间的可彰显“生态黎都、魅力长治”的完美格局。

参考文献

[1]汪松年.水生态修复的理论与实践[J].上海建设科技,2006,33(2):20-22.

[2]Brij G.Natural and constructed wetlands for wastewater treat-ment:Potential and problems[J].Water Science and Technolo-gy,1999,40(3):27-35.

[3]Brix H.Do macrophytes play a role in constructed treatmentwetlands[J].Water Science and Technology,1997,35(5):11-17.

[4]刘超翔,胡洪营,张健.人工复合生态床处理低浓度农村污水[J].中国给水排水,2002,18(7):1-4.

湿地研究方法 篇7

湿地是陆地系统和水体系统相互作用形成的自然综合体, 被称为天然的“物种基因库”、“地球之肾”, 在保护生态环境和物种多样性等方面发挥着重要作用, 具有重要的经济和社会效益。 然而, 随着人类对湿地开发强度日益提升, 湿地面积大幅萎缩、生物多样性逐渐下降, 湿地的生态功能也逐渐减弱。 因此, 如何科学合理地利用和保护湿地, 实现经济社会的可持续发展, 成为目前国内外学者研究的热点[1]。 传统野外实地的湿地调查和测绘方法费时费力, 而遥感技术的快速发展为监测研究湿地提供了新的途径。

早期的人工目视解译和基于像元的监督分类方法效率低, 精度差, 而近年来出现的面向对象的影像分析方法可以充分利用影像的光谱、 形状、纹理等细节信息处理遥感图像数据, 其高效、准确的特点得到了国内外学者的青睐。 安如等利用面向对象方法构建了黄河源玛多县地区的遥感湿地提取方法[2]。 牟凤云等以山东省微山湖湿地为实验区, 探索了面向对象技术在提高湿地植被分类精度的有效方法[3]。 赵志龙等利用面向对象方法对羌塘高原内的典型沼泽1976-2010 年的面积变化状况开展了遥感提取分析[4]。

宁夏回族自治区中卫市地处西北半干旱气候区, 是我国重要的湿地分布区。 但是该区域湿地的研究工作尚少, 且多以遥感影像人工目视解译结合现场调查为主, 效率低、 受主观经验影响严重, 因此, 研究一种有效的适用于该地区的湿地遥感监测技术显得十分重要。

本文以宁夏回族自治区中卫市及其周边为研究区, 研究适合于该地区不同类型湿地信息提取的分类决策树模型, 利用面向对象方法进行湿地信息提取, 为深入探讨研究西北干旱半干旱气候区的湿地遥感监测等问题提供有效的技术手段。

2 研究区概况

研究区位于宁夏回族自治区中卫市与腾格里沙漠边缘及其毗邻区域, 属中温带半干旱气候区。地理范围:105° 1′ 37.77″ ~105° 10′ 30.59″ E, 37° 29′55.68″~37°35′53.95″N, 面积约144.05km2。 中卫地处黄河前套之首, 研究区内存在马场湖和龙宫湖两个较大的湖泊, 水稻种植与鱼类养殖业较为发达。 研究区范围内的湿地对防治沙漠东移、维持绿洲生态平衡发挥着巨大的作用。

3 数据源及其预处理

论文使用的数据源是Landsat8OLI影像 (成像时间2015 年9 月5 号, 影像分幅:130/034) 。 Landsat8 的OLI陆地成像仪在ETM+ 传感器的基础上, 增加了可用于海岸带观测的蓝色波段和具有水汽强吸收特征的短波红外波段, 并对近红外波段进行了调整, 以便消除大气在0.825μm处水汽吸收特征的影响 (见表1) 。

首先利用FLAASH模型对Landsat8OLI影像进行大气辐射纠正, 获取了更加准确的地表反射率信息。然后, 使用Gram-Schmidt融合方法, 将Landsat8OLI影像中的全色波段数据和大气辐射纠正后的多光谱波段数据进行图像融合, 使遥感数据既有较高的空间分辨率, 又具有丰富的多光谱特征。

4 研究区湿地分类决策树模型的构建

4.1 分类体系的建立

根据研究区的遥感数据特点和野外实地调查结果, 参照全国湿地资源调查技术规程, 建立如表2所示的研究区湿地分类体系。 选取可靠性高的训练样本是建立研究区湿地分类决策树模型的关键, 直接影响到规则设立的质量[5]。 通过对研究区Landsat8OLI影像的目视解译, 参考Google earth高分辨率影像和野外实地考察数据, 选择113 个影像对象作为训练样本 (每种湿地类型的训练样本不得小于该湿地类型样本对象总数的2/3) , 建立研究区的湿地分类决策树模型。

4.2 影像分割

面向对象的影像分析方法首先通过影像分割形成由同质像元组成的影像对象, 然后利用影像对象的光谱、纹理、形状和上下文等特征进行影像分类[6]。多尺度分割算法包含尺度因子 (scale) 、 形状因子 (shape) 、 紧凑度因子 (compactness) 三个参数, 决定了影像分割后生成的影像对象的大小、 数目和形状等。 本文的多尺度分割采用Liu等[7]提出的不一致性评价法, 对分割参数组合进行优选。土地覆盖类型具有层次性, 因此, 论文以分层提取的方法进行研究区的湿地分类, 根据各层提取地物类型的不同, 建立不同尺度大小的参考数据集并分别从分割数据集中挑选出匹配对象, 以其综合评价参数ED2 最小的参数组合作为最终的多尺度分割参数 (见表3) 。

4.3 特征分析

4.3.1 光谱特征

Landsat 8 OLI影像中新增加的Band1 蓝色波段对水体的穿透性强, 可用于区分土壤和植被。Band5 近红外波段处于水体的强吸收区, 对绿色植被差异敏感, 可增强陆地-水域与土壤-农作物之间的反差。 SWIR2 中红外波段2 也处于水的强吸收区, 对植被水分含量十分敏感。通过训练样本的统计分析, 在Level1 层上, 可有效利用遥感影像的光谱信息, 将湿地 (含有部分水浇地) 和非湿地信息区分出来。

研究区的农作物以水田和水浇地 (小麦、玉米) 为主, 影像获取时间的水田处于抽穗期和乳熟期之间, 光谱特征易于水浇地混淆。 因而, 在Level2 层上, 仅仅依靠单波段的光谱反射率难以区分出各湿地类型, 所以, 本文除了选取Landsat 8 OLI影像的7 个波段反射率均值之外、 还选择了各个波段的标准差和归一化指数对研究区的湖泊、坑塘、芦苇地和水田及其除湿地外的其他地物类型进行统计分析, 结果发现:差异环境植被指数 (DVI) 对土壤背景的变化反应敏感, 可以将错分为水田的部分水浇地从湿地中剔除。

4.3.2 纹理特征

本研究加入了Landsat 8 OLI影像的7 个多光谱波段数据通过计算得到的纹理均值 (Mean) , 方差 (Std Dev) , 同质性 (Homogeneity) , 相异性 (Dissimilarity) , 对比度 (Contrast) , 相关性 (Correlation) 和角度二阶矩 (Second Moment) 6 个特征变量作为统计变量, 计算窗口选用33。 影像分析发现, 应用影像近红外波段的同质性易于将湖泊、 库塘与芦苇地、水稻田区分开来。 近红外波段的方差再求其标准差后的影像对绿色植被的类别差异更为敏感, 可以进一步将芦苇地和水稻田区分开来。

4.3.3 形状特征

地物的几何特征有助于突破光谱信息无法解决的“同物异谱”和“异物同谱”现象, 提高了遥感图像处理分析结果的精度。 研究区中湖泊和部分库塘的面积存在较大差异, 可利用面积特征将湖泊和库塘进行区分, 余下较大面积的库塘其形状近似矩形, 因此, 可以采用矩形拟合度将其与湖泊区分开来。 芦苇地主要分布于湖泊周边, 可以利用其椭圆形拟合度小的特点, 将其与水田区分出来。

4.4 模型构建

基于对典型地物的光谱特征、纹理特征和形状特征分析, 构建出研究区遥感影像湿地信息提取的决策树分类模型, 如图1 和图2 所示。

5 结果及精度评价

在e CognitionDeveloper9.0、Arc GIS10.2 等遥感图像处理和GIS软件的支持下, 以构建的分类决策树模型为基础, 利用分层提取的面向对象法进行了研究区遥感湿地提取分类, 得到了湿地分类结果图, 然后随机选择100 个对象作为评价样本, 针对模型分类结果采用混淆矩阵对结果进行精度评价 (见表4) 。 同时, 为了更加客观地评价基于决策树模型的面向对象法的分类结果, 在ENVI5.1 软件的支持下对研究区的遥感影像进行了基于像元的最大似然法分类, 分类结果如图3 所示, 精度评价见表5。

从分类结果图看, 基于决策树模型的面向对象法的分类结果与基于像元的最大似然法的分类结果相比, “椒盐现象”得到缓解, 图斑规整, 边界明确, 尤其是水田湿地和沼泽湿地的区分效果更好。 从精度评价结果看, 基于决策树模型的面向对象法的结果中湿地总体精度是84%, Kappa系数是0.78, 基于像元的最大似然法的结果中湿地的总体精度是65.55%, Kappa系数为0.61。 可见, 基于决策树模型的面向对象法在湿地信息提取中的精度更高, 总体精度提高了18.45%, Kappa系数提高了0.17。

6 结论与讨论

本文针对研究区的Landsat 8 OLI遥感影像, 利用基于决策树模型的面向对象法分析得到的湿地分类结果较基于像元的最大似然法的分类结果精度高, 有效的减弱了分类结果图的“椒盐”现象。

本文基于决策树模型的面向对象法在宁夏回族自治区中卫市与腾格里沙漠边缘及其毗邻区域的湿地信息提取工作中具有良好的适用性, 有效地结合了遥感地学领域的专家知识, 充分发挥了遥感影像中的光谱、纹理、几何等多种特征的优越性, 准确高效的提取了地物信息, 提高了遥感影像的分类精度, 对于今后西北干旱半干旱气候区的湿地遥感监测工作具有重要的借鉴意义。

参考文献

[1]邓凡双.基于面向对象技术的辽东湾双台子河口湿地信息提取研究[D].东北师范大学, 2012.

[2]安如, 陈志霞, 陆玲, 等.面向对象的黄河源典型区湿地信息提取[J].河海大学学报:自然科学版, 2011, 39 (4) :355-360.

[3]牟凤云, 韩葵.面向对象的遥感湿地植被分类与信息提取—以微山湖为例[J].安徽农业科学, 2012, 40 (12) :7574-7576.

[4]赵志龙.羌塘高原湿地信息提取与典型湿地变化分析[D].青海师范大学, 2014.

[5]黄颖, 周云轩, 吴稳, 等.基于决策树模型的上海城市湿地遥感提取与分类[J].吉林大学学报 (地球科学版) , 2009 (6) :1156-62.

[6]陈云浩, 冯通, 史培军, 等.基于面向对象和规则的遥感影像分类研究[J].武汉大学学报 (信息科学版) , 2006 (4) :316-320.

湿地研究方法 篇8

关键词:城市污水处理,复合滤池,人工湿地,联合

复合滤池利用土壤的自净功能,结合多种净水工艺,在微生物的分解作用下,对污水进行处理。人工湿地是一个生态系统,在系统内各种生物的共同作用下,系统拥有自我调节和自我恢复能力,可以进行物质循环再生,对污水起到了净化作用。将复合滤池与人工湿地相结合,对城市污水加以处理,在双重净水作用下,能够使污水处理效果更加显著,已经得到了广泛的应用[1]。

1 利用复合滤池与人工湿地联合方法处理城市污水的意义

当前城市污水主要有生活污水和工业污水,随着工业的快速发展,工业污水在城市污水中所占的比重越来越大,工业污水中含有各种有毒、有害、难以生物降解的污染物,除此之外,工业污水还具有极强的腐蚀性,破坏性极大。利用传统的污水处理方法,很难形成对工业污水的有效处理,经过科研人员的不断研究、探索,逐渐形成了复合滤池与人工湿地相结合的联合处理方法,完善了处理城市污水方法中的不足。利用该方法处理后的污水,其水质达到了国家所规定的水质标准,缓解了城市污水对城市环境造成的污染问题;处理过的污水可以进行二次利用,能够成分挖掘资源的利用价值,对节约资源、保护环境具有重要意义;同时,因为人工湿地具有自我循环修复功能,构建完成一个湿地生态系统后,能够长时间的加以利用,有效的节约了处理污水的成本,方便了城市污水处理工作的开展。

2 复合滤池与人工湿地联合方法的运用

2.1 方法设计和污水处理工艺流程

复合滤地一般采用经过改良后的双层复合生物滤池,按照工程规模的大小,合理选取工程运行的水量,工程所用到的污水选用常见的城市污水即可,按照国家的相关标准,对出水水质进行规范,处理过的污水需达到规定标准,才可完成污水处理工程。

在利用复合生物滤池和人工湿地联合方法对城市污水进行处理的时候,主要分为五个步骤进行,首先利用城市排水管网对城市污水进行收集,在自然生态沟内对其进行初步处理,过滤掉污水中体积较大的悬浮物和漂浮物,利用机泵的压力作用,将过滤后的污水输送到复合生物滤池中,在微生物的分解作用下,氮、磷等各种营养物以及有机污染物,将会沉淀下来,将其进行过滤之后具有明显的净水作用,然后通入到人工湿地,对污水进行最后的处理,最后将处理过的污水进行排出利用。具体流程如图1所示。

2.2 处理工艺各流程单元

2.2.1 自然生态沟

自然生态沟是以水渠形式进行设计的,通过在水渠中添加合适的水生生物,比如芦苇、藻类等,能够有效拦截污水中的悬浮物和漂浮物,将污水中体积较大的物质排除出来,以免在过滤过程中,造成滤网的堵塞,影响下一步工作的进行[2]。在水生生物的选择上,要结合当地的气候环境,选取生长状况良好、适应性强的植物类型,根据工程需要,合理设计自然生态沟的宽度、深度和长度。污水在经过自然生态沟之后,体积较大的物质和颗粒将会被阻拦下来,沉淀在底部,利用适当的工具可以排除这些沉淀物;水生植物还能够吸收污水中的部分氮磷营养物,减少污水中的氮磷营养物含量。

2.2.2 双层复合生物滤地

双层复合生物滤池的材料主要是钢筋混凝土,使用彩钢板完成房间的搭建,房间内安装有通风装置。按照污水处理需要,科学规划滤池的大小,在滤池内部设有上下两层滤层,对上下两层滤层高度进行合理划分,用生物活性材料对滤层进行填充,根据滤层的实际作用,合理选择活性材料,确保滤层可以充分发挥过滤作用。供水过程中,利用机泵将滤池中的水输送到高位水箱中,根据滤池的大小以及所处理污水的量,设定合理的供水速率,按照工程需要,对滤水速率进行调整,确保系统供水、滤水速率平衡,对污水中的氮磷营养物以及有机物进行更加彻底的清除。

2.2.3 人工湿地

当城市污水经过双层复合生物滤池处理过之后,需要进入人工湿地加强对污水的净化。人工湿地是一个比较复杂的生态系统,构建规模不宜过大,满足工程需要即可,将人工湿地设置成格的形式,一般以3-5个比较合适[3]。科学规划湿地的土层厚度和土层结构,根据处理污水量的多少,确定湿地土层厚度,在湿地底部铺设不同的介质层,为湿地植物生长提供良好的土壤环境。在人工湿地中种植不同种类的湿地植物,常用到的植物类型有菖蒲、美人蕉等,在不同格内对湿地植物进行合理分布,在湿地植物和土壤中的生物的共同作用下,实现人工湿地的生态平衡。

2.3 结果分析

对复合滤层与人工湿地联合方法处理过的污水水质进行检测,能够发现污水中的各种悬浮物、漂浮物等体积较大的物质已经完全排除,水中的氮磷营养物的含量、以及各种有机物的含量,都能够达到国家规定的水质标准,在应用该方法的时候,需要注意季节变化对植物生长的影响,保证自然生态沟中植物和人工湿地中植物的良好生长和增殖,对污水起到更好的净化作用。

3 结束语

城市污水处理一直是城市规划建设中的重要问题,做好污水处理工作,能够营造良好的城市环境,实现人与城市的和谐相处,是促进城市可持续发展的一项必要措施。利用复合滤池与人工湿地的联合作用,对城市污水进行处理,能够实现更好的污水处理效果,该方法工程安装比较方便,易于操作、占地面积较小,工程成本比较低,在未来的城市污水处理中,将会有更加广阔的发展前景。

参考文献

[1]张孝中,黄新,荆肇乾,曹世玮.复合滤池—人工湿地组合工艺对城市高污染水的处理[J].南京林业大学学报:自然科学版,2012(4):89-92.

[2]苏功平,张小凤,陈文清.复合生物滤池+潜流人工湿地组合工艺处理农村生活污水[J].环境工程学报,2016(2):775-780.

湿地研究方法 篇9

关键词:湿地公园,景观,设计研究

1 湿地公园的概念界定及生态旅游特点

1.1 湿地与湿地公园

“湿地系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带, 带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者, 包括低潮时水深不超过6m的水域”。这是一个已被国内外学者广泛接收的湿地定义。目前对于湿地公园的定义还没有定论。在国内, 湿地公园的概念被众多的中国湿地学者和与之有关的行业对给予了界定。在通过阅览了全国各地种类湿地公园的相关定义, 我总结了界定的概念的要符合如下三个要求:

1.1.1 湿地景观在公园中发挥主体性生态作用

无论湿地是否是通过人工造就形成的或者是天然而成, 湿地特征都是认定是否为湿地公园最根本的特征所在。说到湿地公园必须要说的是, 它是象征着大自然的公园。所以公园中必许具备的是, 湿地面积应有一定面积比例, 要有典型特征、较高的美学价值、丰富生物种类、良好的生态系统。

1.1.2 以湿地保护为前提

我们的国家和人民政府花费资金去建设和维护湿地公园, 目的就是想保护地球上有限的湿地资源。自然界中有些物种只能生存于湿地中, 我们在保护湿地的同时就是在保护着这些物种的, 而保护它们的同时也在保护地球的生态体统, 因为大自然间的食物链缺少任何一环节, 生态系统都将难以平衡。

1.1.3 具有观赏游憩、科普教育、科学研究等功能

原生态的特色是湿地公园想相较于普通公园的最大区别。湿地公园也是科普教育的重要基地之一, 人们见识到湿地的美丽之后, 会对湿地产生的喜好, 自然而然的也就会想去永远的留住这一美好。其次, 湿地公园对于科研人员也是研究、探索的重要场所。

1.2 湿地公园生态旅游的特点

1.2.1 保护性

以保护为建立的前提是湿地公园建立之基本, 自然共享与文化传播是建设湿地公园之内容。生态旅游显而易见以自然环境为主体, 但是有关于湿地的自然环境可能并非100%自然环境。据调查世界上仅有很少一部分的湿地完全未被侵扰, 大部分的名为自然环境的湿地多少有些人工的加入, 遗憾同时, 各地独特的湿地文化也就应运而生了。生态旅游其实就是另一种形式, 呼吁人们在旅游的同时学会保护自然、保护资源、保护文化。

1.2.2 参与性

随着城市现代化的脚步不断加速, 短距离出游成了工作繁忙的上班族空闲时候的首选, 成都湿地公园给城市中的居民提供了一个很好的休闲去处, 给人们一次亲自参与体验大自然赋予我们湿地公园的自然美。我们在自然的基础上加上了一些传统的人工建设, 同时又让人们体会到伟大中华名族的文化美。

1.2.3 专业性

专业性是成都浣花溪公园有别于其他旅游公园最大的特征。就技术方面和科学文化方面两点来说, 我们以以保护湿地旅游资源和环境为首要, 将高水平的技术策略运用到公园的设施、项目、路线、服务、设计和管理中, 同时我们让游客在心理层面上感受到大自然和当地文化的一种契合, 达到生理和心里的两种体验。

1.2.4 教育性

环境教育也是建立湿地公园具有的重要功能之一。旅游者们通过对大自然美景的亲眼所见, 从而产生留住美景的意识, 无形中让人们抑制自己可能将要有的破坏的行为。从中提高环境保护意识, 不但丰富了自己的湿地科学知识、增强了道德责任感, 还将地球的美景留给我们的子子孙孙。

1.2.5 责任性

当我们享受生态旅游的同时也是需要对大自然负责任的, 游者在旅游时应该思考, 自己是否或者曾经对游览的景区环境造成过负面影响或者伤害?国际生态旅游协会在对生态旅游的定义是:“生态旅游是一种对环境负责的旅游和观光行为”。中国学者认为:“生态旅游是在自然环境中, 对生态和文化有着特别的感受并负有责任感的一种旅游活动”。希望通过对湿地公园的游览, 当美景所陶醉后, 也能增强我们对地球资源的保护意识。

2 成都浣花溪公园总体规划

浣花溪公园位于成都市西南方的一环路与二环路之间, 公园占地369200m2, 北接杜甫草堂, 东连四川省博物馆, 于2003年建成, 建设总投资1.2亿元, 属于浣花溪历史文化风景区的核心区域, 是成都市迄今最大的开放性城市森林公园。浣花溪公园分为万树园、梅园、白鹭园三大园为主要布局, 其中包括南门湿地湖———白鹭湖, 园内人工湖——沧浪湖, 四个休闲广场, 以及多样丰富的植物布置构成了成都市唯一一个五星级公园。通常像这种大型的公园以限制了周边建筑的高度以保证公园内部的景观视线.这样也可以形成很好的城市天际线, 与城市肌理相通相融, 作为设计师当我们在设计中, 我们不能仅仅的就设计一座公园这么简单。而要紧密结合城市的肌理和交通分布来设计, 所以要做好一个设计, 一个该从更高的高度, 放在大环境里去体会。

2.1 功能分区

浣花溪公园分为三大主题园区:

湿地主题———白鹭洲是人工打造的湿地景观。虽然不具备天然的环境但它在景观构景上都模仿了天然湿地形态。

人文主题———沧浪湖, 以大范围视线的湖泊进行心理和视线的对比, 形成开阔的空间, 符合中国古代的儒家思想, 先抑后扬的效果。到杜甫草堂门前的影壁开始, 一路通向南方的一条轴线, 就是诗歌大道。历史的传承、现状的维系、未来的发展, 如何在三者之间保持平衡, 这里开始人们可以慢慢感受川蜀文化, 杜甫等多位诗人的雕像和环境小品, 营造诗歌意境。

山水主题———万树山。人工挖出来的湖刚好可以堆积成山, 典型的填湖造山。在靠近南大门的风向, 集中设置了老年活动区、儿童活动区、网球场、包括一些广场, 方便从公园南大门附近居住的居民休闲娱乐活动。

2.2 景观空间

浣花溪公园景观空间丰富多彩, 以中国传统精华———中国诗歌为主线, 围绕这一传统高雅的主题来布置设计整个公园给了浣花溪以灵魂, 又以古代诗人的名言佳句让后人领会生命的真谛。同时运用一些雕塑, 小品穿插其中给人以精神上的享受。在诗歌广场上可以看见一些中老年朋友以书法诗歌会友以水为墨以地为卷谱写着生命的诗歌与公园文化特色交相呼应更烘托出成都地区的文化人文特色。该中心共建有八个主题景点:一、标志性视觉符号, 二、诗歌大道, 三、“诗之韵”诗歌典故, 四、“诗之韵”诗歌意境, 五、新诗小径, 六、浣花流韵, 七、游客诗墙, 八、诗圣长廊。除“诗圣长廊”外, 其余的主题景点均位于浣花溪公园内。

2.3 小品, 公共设施及导向牌

浣花溪公园导向牌及小品都给人以深刻的印象, 它不仅只是给人以提示指引方向而是在潜移默化中教育人们为人处事的道理, 能够净化人们的心灵, 教诲人们崇善与自然保持一种和谐的态度, 我认为是非常有意义而且是非常好的一种设计理念, 在小品的设计上设计师也没忘记这一点让人们感受到丰富的人文精神和人生哲理。比如说陶渊明的一首“采菊东篱下悠然见南山”让我们感悟诗人对生活的态度, 在导向牌的设计上大多采用木质和天然石材这也是为了烘托出人与自然的和谐之美。

2.4 植物和水景岸

整个浣花溪滨水湿地公园被乔木、灌木、花灌木、地被、水生植物等绿色植物所环绕, 并且我们在公园的景观植物生态群落体系设计方面做出了重点展示。公园的岸边栽有菖蒲、芦苇, 让人脑中浮一种曲径通幽的诗意感觉, 同时这种设计也让湿地与岸上的景色形成一种巧妙的融合。但事事无完美, 浣花溪公园也有让人遗憾之处, 由于布置过程中缺乏一些湿地的专业知识, 导致整个过度过程中的风景缺乏了一些美感。

3 结语

随着社会的发展生活节奏的加快, 城市空气的重度污染, 人们越来越需要一个高质量的休闲环境, 能够放松身心, 净化心灵的湿地公园。所以对于设计师来说除了要具有扎实的技术水平之外还要掌握专业的知识文化内涵。湿地公园的建设宗旨是符合“充分发挥湿地的生态、经济和社会效益, 科学地合理地利用湿地资源, 为人民提供游憩的场所, 享受自然”。在湿地公园的设计与建设中, 保护与开发既相互矛盾又相互依存, 两者缺一不可。我们必须要站在长远地可持续发展地角度, 把握两者的对立与平衡的关系, 只有这样才能真正的设计和建设出我们想要的湿地公园, 达到人与自然和谐发展。

参考文献

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[4]叶顶英, 刘光强.城市滨水植物景观营造现状与分析:以成都浣花溪公园为例[J].安徽农业科学, 2009, 03, 09.

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