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收藏 | 生態(tài)恢復(fù)工程知識(大全)

 hmverve 2021-10-23
地質(zhì)人環(huán)境網(wǎng)
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今天整理資料,發(fā)現(xiàn)十年前的一個ppt,全文系統(tǒng)全面地梳理了生態(tài)恢復(fù)工程的類型,唯一遺憾是資料有些陳舊。不過,不失為生態(tài)恢復(fù)從業(yè)者的入門的讀物。

現(xiàn)在分享給大家。

全文分為四節(jié)

第一節(jié) 生態(tài)恢復(fù)的基本概念

第二節(jié) 受損水體的生態(tài)恢復(fù)

第三節(jié) 濕地的生態(tài)恢復(fù)

第四節(jié) 荒蕪?fù)恋氐纳鷳B(tài)恢復(fù)與重建

第一節(jié) 生態(tài)恢復(fù)的基本概念

生態(tài)恢復(fù):是修復(fù)被人類損害的原生生態(tài)系統(tǒng)的多樣性及動態(tài)的過程。

生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo):

地表基底穩(wěn)定性的恢復(fù)

提高退化土地的生產(chǎn)力

在被保護(hù)的景觀內(nèi)去除干擾以加強(qiáng)保護(hù),減少和控制環(huán)境污染

對現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行合理利用和保護(hù),維持其服務(wù)功能,增加視覺和美學(xué)享受。

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生態(tài)恢復(fù)實施方法

    物種框架方法:

    是指建立一個或一群物種,作為恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的基本框架。這些物種通常是植物群落中生態(tài)恢復(fù)的演替早期階段(或稱先鋒)物種或演替中期階段物種。

    最大多樣性方法:

  是盡可能地按照該生態(tài)系統(tǒng)退化以前的物種組成及多樣性水平種植物種進(jìn)行恢復(fù),需要大量種植演替成熟階段的物種,先鋒物種被忽略。

生態(tài)恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)

一是可持續(xù)性:可自然更新

二是不可入侵性:像自然群落一樣能抵制入侵

三是生產(chǎn)力:與自然群落一樣高

四是營養(yǎng)保持力:生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)

五是具有生物間的相互作用

第二節(jié) 受損水體的生態(tài)恢復(fù)工程

1. 人類活動對水域生態(tài)系統(tǒng)的影響

對內(nèi)陸水體、湖泊的影響

湖泊富營養(yǎng)化問題突出

水域環(huán)境退化對生物的影響

2. 水域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的生態(tài)指導(dǎo)原則

(1) 與現(xiàn)有濕地與湖泊生態(tài)系統(tǒng)的保存與保持

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(2) 恢復(fù)生態(tài)完整性

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(3) 恢復(fù)或修復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和功能

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(4) 兼顧流域內(nèi)的生態(tài)景觀工程與修復(fù)

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(5) 生態(tài)恢復(fù)要制定明確可行的適度目標(biāo)

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(6) 自然調(diào)整與生態(tài)工程技術(shù)相結(jié)合

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3. 富營養(yǎng)化湖泊的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

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(1) 改變水動力要素,改善水體交換

在營養(yǎng)鹽輸入量一定的情況下,水動力要素是影響湖泊水質(zhì)的第一要素。

良好的水體交換能降低水體在湖泊的滯留時間,提高周轉(zhuǎn)速率,從而輸出水體中的營養(yǎng)鹽。

水體交換緩慢,則會造成水體養(yǎng)分量不斷上升或者隨泥沙在忽地大量沉積。

因此,可以采用工程手段改善湖泊水體交換能力。

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(2) 底泥生態(tài)疏浚

湖泊底泥中積累了大量的營養(yǎng)物質(zhì),受污染底泥對營養(yǎng)鹽和其他污染物的富集作用更加明顯。當(dāng)湖泊底層氧化還原反應(yīng)發(fā)生變化時,底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物質(zhì)會重新釋放加入水體,成為水體富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)源。即使外源營養(yǎng)物被完全切斷后,底泥釋放的營養(yǎng)物質(zhì)仍能支持大規(guī)模的藻類水華。

生態(tài)清淤:清除湖泊的污染底泥,為水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

底泥生態(tài)疏浚的主要特點:

1、最大可能的清除底泥中的污染物。在重污染底泥沉積層采用工程措施,最大限度的將儲積在該層中的污染營養(yǎng)物質(zhì)移出湖體以外,改善水生態(tài)循環(huán),以遏制湖泊穩(wěn)定性的退化。

2、注重生物多樣性和物種保護(hù)。以不破壞水生植物和底棲生物的自我修復(fù)繁衍為前提,注重物種基因庫的保護(hù),因此生態(tài)疏浚是局部性清淤。是否遵從自然生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)、動態(tài)基本規(guī)律,是生態(tài)疏浚工程成敗的關(guān)鍵之一。

3、疏浚后基底要為后續(xù)生物技術(shù)介入創(chuàng)造有利條件。疏浚要依從基底修復(fù)工程的技術(shù)要求(基底高程,平整度、坡度等)為生物修復(fù)技術(shù)介入創(chuàng)造良好的基底水環(huán)境和生境條件。

4、薄層精確疏浚。自上世紀(jì)80年代以來的近代污染物質(zhì)主要沉積在淤泥表層0-20-40cm左右。生態(tài)疏浚要求:一是科學(xué)謹(jǐn)慎確定疏浚厚度,只需清除重污染泥層;二是要求較高的疏浚精度,既要清除重污染層的底泥,又不超疏或漏疏,一般控制精度要求為≤10cm。

 5、疏浚工藝環(huán)保控制要求高。底泥生態(tài)疏浚是水環(huán)境治理的要求,同時生態(tài)疏浚工程對環(huán)保也提出了較高的控制標(biāo)準(zhǔn),防止施工期二次污染(疏浚船的掘頭工作面、泥漿輸送排泥場安全處置和余水達(dá)標(biāo)排放)。

(3) 沉水植被恢復(fù)

水生植物群落對于維持湖體的水質(zhì)功能起到舉足輕重的作用。

水生植物通過對營養(yǎng)物質(zhì)吸收、植物葉冠遮光以及根區(qū)分泌物質(zhì)殺傷藻類等途徑,可以控制藻類迅速繁殖,從而達(dá)到治理水體富營養(yǎng)化的目的。

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(4) 漂浮植物恢復(fù)

漂浮植物有較強(qiáng)的過濾和吸收作用,吸附污染物、懸浮物的作用,同時還是水中生物棲息、繁殖的場所,能夠提供各種水生動物的食物。

水葫蘆在生長過程中需要大量的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì),并對重金屬離子、農(nóng)藥和其他人工合成化合物等有極強(qiáng)的富集能力;同時水葫蘆發(fā)達(dá)的根系說分泌出的物質(zhì),可有效降解毒殺酚、滅蚊靈、氰等多種有機(jī)毒物,水葫蘆的吸污能力是水草中最強(qiáng)的。

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(5)水生動物生態(tài)恢復(fù)

底棲生物是水生生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,是水生野生動物以及重要水產(chǎn)生物的優(yōu)質(zhì)餌料,在湖泊生產(chǎn)力、水生系統(tǒng)和底棲系統(tǒng)耦合、水體能量流通以及水體食物網(wǎng)中均起到重要作用。(濾食性底棲動物對水體的凈化作用。)

水生動物的多樣性,是它們在水中相互依存,與水生植物相互依賴、相互作用,形成生態(tài)平衡,同時不斷消解水體中的有機(jī)質(zhì),使水質(zhì)得以凈化。

恢復(fù)水生動物的途徑:在水中因地制宜地投放一些魚蟲、紅蚯蚓等水中微生物和河蚌、黃硯、螺螄等底棲動物并促使其生長繁殖;同時,放養(yǎng)河鯽魚、旁皮魚、穿條魚等野生魚類,逐步建設(shè)和修補(bǔ)水中生物鏈,形成生物多樣性。

生物操縱治理湖泊富營養(yǎng)化:利用濾食性魚類(鰱魚、鳙魚)調(diào)控湖泊中食物鏈的關(guān)系,降低藻類現(xiàn)有量,在通過成魚捕撈,取走水體中的營養(yǎng)物質(zhì),從而達(dá)到減輕湖泊污染負(fù)荷,改善水質(zhì)的目的。

(6)植物緩沖帶建設(shè)

岸線緩沖帶是保護(hù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的最后一道防線:

阻止水體的波浪和洪水對岸線的侵襲;

在徑流進(jìn)入湖泊以前過濾其中的多種有害物質(zhì),包括化肥和除草劑等;

提供水生昆蟲、微生物、魚類和其他動物的棲息地,從而維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。

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影響湖泊水生植物恢復(fù)和草型生態(tài)系統(tǒng)培植的因素

1. 營養(yǎng)鹽負(fù)荷對水生植物生長和草型生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的影響

   高營養(yǎng)鹽負(fù)荷將導(dǎo)致高附著生物的生物量和生產(chǎn)力,并遏制沉水植物的生長。

   在湖泊生態(tài)恢復(fù)中,只有當(dāng)營養(yǎng)鹽下降到一定程度,藻型生態(tài)系統(tǒng)也會變得很不穩(wěn)定,而當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生改變時,草型生態(tài)系統(tǒng)就會取代原先的藻型生態(tài)系統(tǒng)。

2.風(fēng)浪對水生植物恢復(fù)與湖泊生態(tài)修復(fù)的影響分析

  強(qiáng)烈的風(fēng)浪會使水生植物根莖折斷,嚴(yán)重的甚至?xí)B根拔起。小的風(fēng)浪卻有助于水生植物的生長。

  如果是在開闊水域?qū)嵤┧参锘謴?fù),必須首先削弱強(qiáng)風(fēng)浪可能對水生植物造成的機(jī)械損傷,同時保持適度的風(fēng)浪擾動,有助于水生植物去掉其附著生物,有利于更好地進(jìn)行光合作用。

3.光照對水生植物生長和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的影響

水下光照條件也是影響水生植物(主要是沉水植物)生長的主要因素之一。

在許多水域,就光照條件而言,都有可能恢復(fù)水生植物。但是,實際上由于淺水湖泊中懸浮物濃度較高,因此透明度很低,加上風(fēng)浪的影響,恢復(fù)水生植物仍然很困難。

提高水體透明度以解決水下光照不足問題,既可以通過消浪措施來降低水體懸浮物濃度的辦法,也可以通過降低湖水位,即降低水深來為水生植物生長創(chuàng)造有利的光照條件。

4.魚的牧食對水生植物恢復(fù)的影響

魚的牧食主要影響沉水植物的生長或消亡,從而成為生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的一個誘導(dǎo)因素。

國際上也有許多小型的富營養(yǎng)化湖泊或水體,通過魚類種群結(jié)構(gòu)的調(diào)整,減少草食性魚類,增加食肉性魚類,減輕魚類對水草的直接牧食,同時,減少小型魚類以減輕浮游動物的捕食壓力和增加對浮游植物的捕食,提高水體透明度,從而達(dá)到恢復(fù)水生植物和凈化水質(zhì)的作用。

5.其他可能影響水生植物生長和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的因素

沉積物的理化性狀對于水生植物恢復(fù)也有很大的影響。

有些營養(yǎng)鹽形態(tài)對水生植物也有影響。

示范區(qū)的位置與基礎(chǔ)環(huán)境狀況

示范區(qū)的實際情況可以概括為風(fēng)浪較大(特別是夏季偏南風(fēng)的情況下)、藍(lán)藻水華堆積嚴(yán)重、水較深而透明度較低、水質(zhì)是Ⅴ類或劣Ⅴ類,特別是北部水質(zhì)更差,這對實現(xiàn)改善水質(zhì)的目標(biāo)是非常不利的。

 針對示范區(qū)的環(huán)境條件,本研究提出了消除風(fēng)浪、除藻和控藻、降低懸浮物濃度,再輔以水生植被(主要是浮葉植物和漂浮植物)恢復(fù)、附著生物富集等一系列措施,以達(dá)到凈化水質(zhì)之目標(biāo)。

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第三節(jié) 濕地的生態(tài)恢復(fù)

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1. 濕地的概念以及分類

濕地指不問其為天然或人工、常久或暫時性的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體,包括低潮時水深不超過六米的水域。

——《國際濕地公約》

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美國:

美國魚類和野生生物保護(hù)機(jī)構(gòu)于1979年在“美國的濕地深水棲息地的分類”一文中,重新給濕地作定義為:“陸地和水域的交匯處,水位接近或處于地表面,或有淺層積水,至少有一至幾個以下特征: 

  (1)至少周期性地以水生植物為植物優(yōu)勢種; 

  (2)底層土主要是濕土; 

  (3)在每年的生長季節(jié),底層有時被水淹沒。

中國:

天然或人工、長久或暫時性沼澤地、濕原、泥炭地或水深不超過6米的海域。

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2. 濕地的功能

(1)濕地的水資源功能

直接利用的水資源

作為集水區(qū)內(nèi)陸勢較低的另一塊濕地的水源

補(bǔ)充地下水

(2)濕地抵御天然災(zāi)害的功能

洪水控制

防止鹽水入侵

防風(fēng)護(hù)堤

(3)地球之腎

滯留降解污染物

吸納多余營養(yǎng)物

濕地的碳庫功能

(4)濕地的生物多樣性保護(hù)功能

生物多樣性保護(hù)

基因保存庫

(5)濕地的天然產(chǎn)品

直接來源于濕地

間接來源于濕地

(6)濕地的社會功能

3. 濕地生態(tài)系統(tǒng)的特征

高生產(chǎn)力

多樣性

過渡性

脆弱性

4. 濕地存在的環(huán)境問題

(1)濕地面積銳減

(2)生物多樣性受損

(3)污染加劇

(4)水資源過度開采

5. 濕地的恢復(fù)與重建

(1)濕地恢復(fù)與重建的目標(biāo)

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(2)濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計模式

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(3)濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計策略

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(4)濕地恢復(fù)與重建的設(shè)計程序

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(5)濕地恢復(fù)與重建的關(guān)鍵技術(shù)

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(6)濕地恢復(fù)與重建的具體措施

① 河流濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施:

污染總量控制

植物修復(fù):通過植物的生理功能,揮發(fā)、穩(wěn)定水中的重金屬污染物,或降解污染物中的重金屬毒性,以達(dá)到清除污染、凈化水質(zhì)的技術(shù)。

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② 湖泊濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施:

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③ 鹽堿濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施:

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④ 海岸濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建措施:

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第四節(jié) 荒蕪?fù)恋氐纳鷳B(tài)恢復(fù)與重建

1. 我國荒蕪?fù)恋氐默F(xiàn)狀

水土流失

土地沙化

土壤鹽漬化

草場退化

土地退化,耕地銳減

2. 沙化土地恢復(fù)與重建生態(tài)工程

根據(jù)沙地的自然特點及對沙地資源利用狀況,設(shè)計了以下幾種比較合理的土地利用模式:

(1)網(wǎng)格狀林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式

      針對大沙垅頂部平地及大的沙丘間平地.合理的建設(shè)方案是建成網(wǎng)格狀林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),可保證達(dá)到以林護(hù)田、以牧養(yǎng)農(nóng)、以農(nóng)促牧,是農(nóng)林牧相互促進(jìn)各得其所的目的。

(2)平行結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式

      針對沙垅邊緣與甸子地交界處的長條形的沙緣沙平地.在沙垅頂部沙平地與沙垅斜坡交錯帶布設(shè)林帶,保護(hù)農(nóng)田.形成平行結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式。

(3)鑲嵌式結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式

      針對孤立分散的小沙丘與丘間沙平地交錯地帶.采取鑲嵌式結(jié)構(gòu)建立林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),因地制宜地充分利用自然資源。

(4)島狀森林生態(tài)系統(tǒng)模式

    針對吉林省中西部沙地集中分布區(qū)的東部邊緣和北部邊緣的孤立沙丘.可以按等高種植方式,建立白城楊-沙棘人工群落,采取喬木與灌木登高間作的形式,使沙丘迅速變成森林島。

(5)林草田、麻稻葦復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式

     吉林中西部的沙地,許多地方是閉流區(qū),無排水出口.可以選擇既有經(jīng)濟(jì)價值又能迅速省長的植物品種,在沙垅上建立林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),在常洼地可以種植水稻、紅麻和蘆葦?shù)茸魑?充分利用自然資源.

           需要注意的是,有關(guān)土地生態(tài)設(shè)計涉及的內(nèi)容非常多,有關(guān)其理論和方法的研究盡管很熱,但還不很成熟,有待于進(jìn)一步探索和研究.

3. 退化草地恢復(fù)與重建生態(tài)工程

(1)自然封育

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(2)松土

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(3)翻耕松土補(bǔ)播

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(4)以沙治堿

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(5)人工種草

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3. 荒山恢復(fù)與重建生態(tài)工程

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4. 采礦廢棄地的恢復(fù)與重建生態(tài)工程

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(1)礦產(chǎn)資源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響

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(2)礦區(qū)土地復(fù)墾的現(xiàn)狀

① 國外礦區(qū)土地復(fù)墾的現(xiàn)狀:

美國:立法

英國:邊采邊回填邊復(fù)墾

法國:采用農(nóng)業(yè)和林業(yè)復(fù)墾模式

德國:將礦區(qū)景觀重建作為長期目標(biāo)

澳大利亞:多學(xué)科聯(lián)合參與

② 我國礦區(qū)土地復(fù)墾的現(xiàn)狀:

我國土地復(fù)墾工作起步晚,起點低,復(fù)墾技術(shù)科技含量不高,土地復(fù)墾的質(zhì)量和效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于礦山生態(tài)重建和環(huán)境保護(hù)的需要,與發(fā)達(dá)國家相比,無論是復(fù)墾科研、 復(fù)墾技術(shù)、復(fù)墾規(guī)模還是復(fù)墾水平,都有明顯的差距。

對制約礦區(qū)土地復(fù)墾成功的生態(tài)因子認(rèn)識不足。

土地復(fù)墾理念錯位,復(fù)墾模式單調(diào)。

土地復(fù)墾技術(shù)單一,技術(shù)體系不完善。

環(huán)境污染嚴(yán)重,生態(tài)問題突出。

(3)礦區(qū)土地復(fù)墾生態(tài)工程的基本框架

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(4)礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程技術(shù)

① 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程規(guī)劃技術(shù):

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② 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程微地形改造技術(shù):

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③ 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程土壤改良技術(shù):

物理性改良

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化學(xué)性改良

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生物改良

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④ 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程植被恢復(fù)技術(shù):

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⑤ 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程土地利用與管理技術(shù):

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⑥ 礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)工程效益評價技術(shù):

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采煤塌陷區(qū)土地總面積 1 064 hm2,本區(qū)屬黃泛沖積平原,地勢西北高東南低,地面絕對標(biāo)高 35~ 42 m( 廢黃河高程系, 下同) ,坡度為 12 000。九里采煤塌陷土地經(jīng)過填充、 挖深墊淺等復(fù)墾,已形成種植、 淺水養(yǎng)殖和深水區(qū)共存的土地利用結(jié)構(gòu),具備了對深水區(qū)進(jìn)行人工濕地規(guī)劃的自然地貌條件, 土地利用結(jié)構(gòu)詳見下表 。

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人工濕地植物群落選擇及布局

徐州市九里人工濕地規(guī)劃的主要功能是生態(tài)景觀旅游, 兼顧治理當(dāng)?shù)匚鬯头勖夯业闹亟饘傥廴? 發(fā)揮生態(tài)補(bǔ)償、 促進(jìn)生物多樣性的作用。在適合當(dāng)?shù)貧夂颉?土壤等條件的情況下,植物群落的選擇和布局應(yīng)統(tǒng)籌考慮觀賞價值和對污染物的凈化功能,形成水、 陸植被的生態(tài)序列。根據(jù)對采煤塌陷區(qū)地貌、水環(huán)境特征和實際調(diào)查,徐州市九里人工濕地規(guī)劃的植物群落選擇和作用詳見下表。 

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在人工濕地規(guī)劃過程中, 根據(jù)水深、 水系的特點差異和植物群落的適應(yīng)性,因地制宜營造不同的植物景觀, 植物的組分具有明顯的空間梯度分布, 水面梯度分布按照沉水植物帶、 浮水植物帶、 挺水植物帶進(jìn)行布局, 陸地植物帶按照上層樹種、 中層樹種和地被植物進(jìn)行空間布局,濕地水面梯度規(guī)劃布局詳見下圖 。

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人工濕地的養(yǎng)殖模式

九里采煤塌陷土地復(fù)墾后封閉的小坑塘和大水面共存,根據(jù)水面的存在形式因地制宜發(fā)展水面養(yǎng)殖。

池塘養(yǎng)殖模式

網(wǎng)圍、 網(wǎng)箱養(yǎng)殖模式

徐州市九里采煤塌陷區(qū)人工濕地的規(guī)劃建設(shè)按照濕地群景觀、 雕塑景觀規(guī)劃、 觀鳥臺、 觀景塔、 農(nóng)業(yè)特色園、 農(nóng)家樂觀光服務(wù)區(qū)等相結(jié)合的原則進(jìn)行整體布局, 構(gòu)筑人與自然的和諧空間。

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與德方共同探索中德政府、高校、企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)的合作渠道,形成了以“中德能源與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)研究中心”為國際合作平臺,以“徐州東方魯爾工業(yè)園”為載體,在礦山機(jī)械制造、可再生能源及環(huán)保產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域展開積極合作。

    雙方同意在可能的范圍內(nèi),在徐州北區(qū)煤炭塌陷地區(qū)域內(nèi)合作開展修復(fù)工程,并于初期選擇5-10平方公里開發(fā)建設(shè)“煤炭塌陷地生態(tài)修復(fù)治理示范區(qū)”。

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