风景园林专业文献综述:景观工程技术对水环境的影响研究

来源: www.sblunwen.com 作者:anne 发布时间:2019-05-15 论文字数:0字
论文编号: sb2019051511534126225 论文语言:- 论文类型:-
国内外研究综述 1城市河道水环境景观概念及基本理论 我们通常所说的城市河道是指天然形成或经人为开凿而成,从城市穿插而过的河流段,一般包括市区和郊区河段两部分(李伟峰等,2016)
国内外研究综述
1城市河道水环境景观概念及基本理论
我们通常所说的城市河道是指天然形成或经人为开凿而成,从城市穿插而过的河流段,一般包括市区和郊区河段两部分(李伟峰等,2016)。作为城市景观的重要组成部分之一,城市河道除了具有防洪蓄水、提供运输航道、供给水资源等基本功能外,还是城市居民休闲娱乐、旅游观光的重要场所之一(陈兴茹,2013)。
2城市河道水环境景观工程技术发展概况
随着经济发展和城镇居民生活水平的日益提高,人们对城市水环境的要求不断提高(孟琳琳,2013)。这就要求我们在城镇河道改造或治理过程中,应该因地制宜,采取多种景观工程技术对河道进行全方面的设计,在确保不损害河道防洪蓄水、航运、供水等基本功能的基础上使得河道尽量美观,水生态环境不遭受破坏,从而达到人与自然和谐共生的理想状态(钱克达和郭允福,2011)。
国外在河道生态治理方面的研究和实践相对较早。早在1938年,德国著名学者Seifert(1938)即提出“近自然河溪整治”(Near Natural Torrent Control)的概念,他认为应该尽量使河流治理效果接近自然景观的效果。在19世纪50年代德国学者又创立了“近自然河道治理工程学”,该学科为早期河流生态治理提供了重要的理论支撑(Laub& Palmer, 2009)。在19世纪60、70年代,Odum(1971)第一次提出生态工程(EcologicalEngineering Methods)的概念,他主张将生物学和生态学的有关原理、技术手段在解决环境问题过程中进行运用,从而达到人与自然和谐共生。19世纪90年代,有学者在生态工程的基础上提出了生态护坡的概念,建议综合采用植物、土木工程以及一些对环境:?闲〉姆巧??参锊牧隙云绿褰?形榷,从而达到稳固坡面、减少坡面水土流失、调节土壤水文的作用(梁开明等,2014)。在这之后,美国、日本、英国等发达国家均相继开展了生态护岸工程技术的开发和应用研究。相比较之下,我国在生态护岸方面的研究起步相对较晚。董哲仁(2003)提出“生态水工学”(Eco-Hydraulic Engineering)的概念,他建议在利用水资源的同时需要注意不能够破坏生态系统。此后,国内一些学者相继开展了关于生态工程的理论和技术运用研究(郑天柱等,2002;陈明曦等,2007)。全国不少省市地区也在城市河道生态综合治理方面积累了许多宝贵的实践经验,其中比较有代表性的包括北京转河(古高粱河的一部分)生态景观设计(朱晨东,2003)、江苏吴江东开发区庞山中心河生态护岸工程(王雪等,2008)、中山岐江公园亲水护岸工程设计(俞孔坚等,2002)等。常见的城市河道水环境景观工程技术有生态驳岸、跌水坝、种植水生植物、河床空间改造等。
生态驳岸亦称生态护岸是指自然形成的河岸或者透水性较好的人造驳岸(孙鹏和王志芳,2000;丛国英,2009)。相比较于传统的砖石或者混凝土人工驳岸,生态驳岸除具备稳固河岸、降低洪涝灾害等基木功能之外,还能够有效促进驳岸上土壤地下水层与河流的交换、增强水体的自净作用、促进河流生物过程等多方面的作用(魏玉萍和李超,2014)。根据功能的不同,生态护岸又可以分成亲水护岸、景观护岸等(梁开明等,2014)。生态驳岸通常采用多种复合材料,如植物、木桩、石材、生态袋柔性护岸、干砌块石等(张文杰,2011)。植物型护岸亦称为自然原型护岸,是将植被种植于岸边土壤基质上,通过植物根系来对土壤进行固定从而稳定坡岸,具有成本低、操作方便、且贴近自然等诸多优点,但也存在一些局限性,如易受到强降雨的冲刷作用,且所种植植被受外界干扰易死亡并腐烂,导致固土护岸效果急剧下降。植物型护岸技术较适合于那些水土流失不太严重的河段或湖泊(侯。?005)。而木桩护岸、石块护岸是使用较广的自然型护岸,该技术采用木材、石块进行护底,并在木材、石块上进行填土以种植植被,木桩或石块之间存在较多间隙,这些间隙可以为所种植的植被提供比较好的栖息地和生存空间(孙鹏和王志芳,2000)。相比较于植物型护岸技术,木桩护岸、石块护岸技术具有更强的抗冲刷能力,能够适用于那些水流比较急且河岸曲线不规则的河段,但木桩护岸、石块护岸技术所需成本相对较高,且技术实施工程量也要比植物型护岸技术更高。
3景观工程技术对水环境的影响研究
景观工程技术涉及融合生物学、景观生态学、环境科学、水利科学等多学科。因此,景观工程技术对水环境影响的评价方法也应该是多学科融合。目前,主要的评价方法包括定性指标综合评价法、对比试验法、物理模型研究和数值模拟研究等。
定性指标综合评价法通过对经过景观工程技术改造的河段进行直观观察,并选择一系列定性指标如植被群落结构、景观效果、水文条件、水质等对景观工程技术对水环境的影响进行综合评价。吕晶等(2010)选取植物成活率、植物多样性、植被覆盖度、植物抗旱性、动物多样性、植物绿期、坡岸抗滑性、建造成本等20多个指标,从工程效果、生态效果和社会经济效果三个方面对北京市郊区河溪生态护坡工程进行了系统、全面的综合分析,为该地区河流可持续发展生态系统构建提供了重要的理论指导。陈小华等(2006)对上海浦东新区机场镇河流生态护坡坡岸植物群落结构(生物量)、土壤抗蚀指标(土壤含水量、抗剪强度和密实度等)进行定期观测,对相关结果进行了综合评价后指出该地区河流生态护坡技术产生了良好的生态效益,是一次成功的技术推广案例。王兵等(2014)采用野外调查、人工模拟降雨试验、专家-层次分析相结合的研究方法对北京市永定河生态护岸防洪安全效果(洪水冲刷状况等)、生态效果(植被覆盖度和岸坡抗蚀性)、社会经济效果(投入成本、文化美学功能和休闲娱乐功能)进行了系统性综合评价。王菁菁(2016)针对浙江省杭州市不同类型的河道生态护岸工程措施,采用问卷调查及专家打分相结合的方法,从河道生态护岸工程措施的功能结构(包括结构稳定性、抗冲刷能力等)、生态效果(如水质净化能力、水土保持能力、栖息地供给等)、景观效果(包括视觉效果、绿化植物色彩层次、植物生长状况等)及经济效益(包括投入、产出、运行管理成本等)四个方面进行了系统的分析,提出了适合该地区河段的生态护岸模式,为今后的河流综合治理提供一定的借鉴意义。
所谓的对比试验法就是对比分析经景观工程技术改造前后或者是否经景观工程技术改造以及不同景观工程技术对河流生态系统影响的差异。刘瑛等(2007)对比研究了北京市怀柔区怀九河所采取的四渡河段抛石+植物、浆砌石+大块石+植物两种生态护岸对护岸近水边和游客休闲观光区温度及相对湿度的影响的差异,研究结果表明不同类型生态护岸对游客休闲观光区温度及相对湿度的影响差异比较明显,这需要在今后的生态护坡技术应用实践中予以考虑。王艳颖等(2007)通过对比分析江苏省宜兴市大浦镇林庄港木栅栏砾石笼生态护岸建设前后水体中CODMn、TN和TP及底栖动物种类、数量的差异,研究结果表明木栅栏砾石笼生态护岸能够显著降低水体中CODMn、TN和TP的浓度,但对底栖动物的影响不明显,这说明该类型生态护岸技术能够有效改善林庄港河段生态环境。邓卓智和吴东敏(2009)分析北京奥林匹克公园水系所采用的不同类型生态护岸技术如植物护岸、卵石缓坡护岸、山石护岸、覆土石笼护岸、块石护岸、生态砖护岸、生态袋护岸和伪木桩护岸对水质的净化效果及对水系景观效果的影响,结果表明生态护岸的过滤,北京奥林匹克公园水体中污染物(如NH3-N、TN和TP)降低约50%,说明生态护岸能够显著改善水质;同时水生植物的合理搭配可以起到美化水系景观的作用。
物理模型研究在景观工程技术对河流水文条件方面的影响方面具有广泛的应用。苏淑珍等(2015)应用VFSMOD模型模拟了东一支沟小流域沙棘-灌草复合植被带对沟道含沙水流中径流量和泥沙的拦截及消减效果,研究结果显示沙棘-灌草混合植被带对径流中泥沙含量具有一定的拦截效应,但这种作用受到内柔性坝的坝长、种植方式、种植密度等多因素的影响。李浩等(2016)运用HEC-RAS软件模拟研究了沙棘柔性坝对不同水沙条件的响应,结果显示能够显著降低水流速度;同时沙棘植物具有较强的阻滞效果,从而迫使水流中的悬移质沉降,进而降低水体中的含沙量。
运用一些计算机手段可以实现对景观工程技术对复杂条件下护坡坡体稳定性、水文条件的数值模拟研究,为景观工程技术对水环境的影响研究提供了一种新的可供选择的方法。Darby(1999)运用数值模拟方法研究了植被生态护岸对河流水体流速及河流蓄水防洪能力的影响,研究结果显示对生态护岸植被与河流洪水高度具有密切的联系且它们之间的关系受植被种植密度的影响。河流Fischer et al. (2001)运用3D数值模拟方法研究了沉水植被对明渠的影响,研究表明沉水植被可以对明渠起到良好的稳定作用,同时还能一定程度上提高明渠的蓄水防洪能力。
4小结
综合国内外研究可以看出,国内外学者对河流景观工程技术理论和应用实践以及景观工程技术对坡体稳定性及生态环境的影响开展了较多研究,但相关研究大多集中于某一种单一技术,但不同技术之间的对比研究还相对较少。因此开展不同景观工程技术如生态驳岸、跌水坝、种植水生植物、河床空间改造等对城市河道生态系统的影响就显得非常有必要。目前国内外学者对生态护岸综合效应的定量化研究也较少,故在实际研究工作中要进一步加强。
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