辽河保护区生态示范区设计方法与典型案例研究

2014-09-03刘晓玲段亮宋永会王健张临绒

环境工程技术学报 2014年2期

刘晓玲,段亮,宋永会*,王健,张临绒

1.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012

2.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京 100012

辽河保护区属水资源匮乏地区，多年人均地表水资源量为535 m3，仅为全国的15[1]。保护区内的中下游地区是经济较为发达的工业集聚区和都市密集区，经过半个多世纪的建设，逐步形成了以石化、冶金、装备制造业为核心的产业集群，成为我国重要的原材料工业和装备制造业基地[2]。然而，高强度的经济开发建设使辽河保护区水污染严重，近年来综合污染指数高居不下[3]。受辽河入海带入陆源污染的影响，盘锦区域近岸海域海水污染严重，功能区达标率低[4]。此外，保护区内大面积围垦河流洪泛区、河滩等重要湿地，严重破坏了物种的生存栖息地，使生物多样性保护面临严峻挑战，并导致了辽河生态系统的退化。

生态示范区的设计与建设是解决当前辽河保护区面临的各种错综复杂生态环境问题的有效综合途径[5-6]，亦是实施可持续发展战略的重要举措[7-8]，其在促进辽河保护区生态良性循环[9-10]、经济社会健康持续发展方面可发挥积极作用[11-12]，是维持辽河保护区生活、生产和生态和谐健康发展的关键途径[13]。笔者根据辽河保护区内自然生态环境现状和特点、资源环境承载能力、现有的开发密度和发展潜力，采用自然环境系统分析、生态环境敏感性评价和生态系统服务功能等评价方法将辽河保护区设计成不同的主体功能区，以亮子河河口生态示范区、公河河口(三河下拉)生态示范区、铁岭市银州区生态示范区、巨流河生态示范区和马虎山生态示范区为典型案例，分别研究了主体功能不同的生态示范区的设计方案，以供其他生态示范区的建设与发展借鉴。

1 设计方案

1.1 设计理念和目标

辽河保护区生态示范区遵循“人水相亲、自然和谐”的设计理念，以科学发展观为指导，落实“让江河湖泊休养生息”的国家战略。生态示范区的设计以改善并维护辽河保护区重要生态功能，实施可持续发展战略和保障社会经济可持续发展为目标，通过调整区域内社会经济布局和优化产业结构，理顺示范区生产、生活和生态之间的关系，促进人与自然和谐发展，将辽河保护区打造成“生态廊道、绿色廊道、人文廊道、和谐廊道”生态产业带[14-15]。

1.2 设计方法

结合辽河保护区的自然、经济和社会文化属性，根据辽河保护区内自然生态环境现状和特点、资源环境承载能力、现有的开发密度和发展潜力，综合考虑资源丰度、环境容量、生态环境敏感性、生态系统服务功能重要性、土地资源开发强度、水资源开发强度、资源环境压力、区位条件、发展基础和发展趋势等主要指标，运用生态学、生态经济学和循环经济原理，坚持经济发展与自然资源、生态环境相协调的原理，对辽河保护区内的生态示范区进行科学设计。

1.3 主体功能区划与典型案例

针对辽河保护区重点生态环境问题，在对保护区进行自然环境系统分析、生态环境敏感性评价和生态系统服务功能评价基础上，将辽河保护区设计为污染阻控与水环境改善、生态高值农业与新农村建设、人居环境改善与河流城市景观建设、湿地公园与区域性休闲旅游度假和生态恢复与生态功能提高5类主体功能区。5类主体功能区的特点、建设项目和总面积见表1。在分析辽河保护区内生态示范区各自特点的基础上，得出亮子河河口生态示范区、公河河口(三河下拉)生态示范区、铁岭市银州区生态示范区、巨流河生态示范区和马虎山生态示范区为5类主体功能区中较为典型的案例。

2 典型生态示范区的设计

2.1 亮子河河口生态示范区

亮子河河口生态示范区位于开原市庆云堡镇，设计以污染阻控与水环境改善为重点，总面积为7.07 km2。其中，湿地、生态恢复、生态农业、橡胶坝滩地公园、新农村和生态防护林建设面积分别为0.91、3.10、1.82、0.56、0.62和0.06 km2，主要建设内容见表2。

湿地建设中的植物选择以净化能力强、景观效果好的挺水植物为主，可降低保护区内流入辽河的污染负荷，对保护区内村庄的生活污水进行深度处理，达到减少辽河污染负荷并兼顾景观的效果。湿地建设主要包括沉淀池、自由表面流湿地系统和高效复合湿地系统。其中，沉淀池用于污水的一级处理，水深1.5～2.0 m，可起到沉淀作用，并保护后续复合湿地；自由表面流湿地水深0.1～0.4 m，可对入水中携带的飘浮物进行植物拦截，减少进入复合潜流湿地中的悬浮物量，防止堵塞并延长复合潜流湿地使用寿命；高效复合湿地接在自由表面流湿地的后面，用于对污水的二级、三级处理，是处理高负荷污水的核心部分，介质深度0.7～0.8 m，可选用碎石、炉渣等材料。

通过生态疏浚清除含高营养盐的表表1 辽河保护区的主体功能区划Table 1 Main-functional zones in Liaohe Conservation Area

表2 亮子河河口生态示范区主要建设内容Table 2 Construction item of Liangzihe estuaries ecological demonstration area

在生态恢复区建设项目中，底泥生态疏浚区域选择在河口处接纳开源市污水的主要区域或农村生活污水排放区，层沉积物，包括沉积在底泥表面的悬浮半悬浮状、由营养盐形成的絮状胶体，以及休眠状态的活体藻类或藻类残骸动植物残体等。在滨河湿地保护带建设工程中，将滨河地势低洼、易涝、经济效益不高的农田、鱼塘等恢复为湿地，通过种植芦苇、香蒲、莲藕等植物，建设人工湿地生态系统，有效阻滞、截留地表径流携带的悬浮物降解氮磷营养物和其他有机物，从迁移、转化途径上控制陆域地表径流或潜流营养物入河。而在河流滨岸水生植物恢复工程中，在水深小于0.8 m的水域种植芦苇及莲藕等观赏性漂浮植物，发挥物理阻滞作用，降低沉积物的再悬浮，并大量吸收水体和沉积物中的营养盐；构建不同生态类型水生植被，形成相互交错结构的植被群落，达到去除上游水中氮磷，净化水质目的。围绕“南护水源、中建绿洲、北治风沙”的战略方针，配置涵养水源、保持水土、防风固沙等生态治理的林草措施、工程措施，形成综合防治体系。筛选速生、高产和抗逆性强的乡土树种，搭配适量的枣、杏、核桃等经济型树种，通过林农、林草、林药、林果等多种形式的立体复合栽培措施，构建带、片、网相结合的多层次、多方位的生态经济型防护林体系。

通过有机特色蔬菜生产基地和生态农业立体种植区的建设，发展以有机蔬菜种植为主的绿色食品生产园区和以瓜类、果树为主的生态农业立体种植区，创建绿色蔬菜、绿色瓜果品牌，实现生态农业建设。在哈大高铁二号橡胶坝建立滩地公园，广场内设各种餐饮、服务、观光于一体的综合性服务设施，主要建设标志性建筑物、停车场、餐饮区、广场内绿化(草坪、灌木、乔木)；在滨河两岸建立宽20 m的景观绿化带，形成滨河大道景观，草坪、灌木、乔木选用一些观赏植物，距河岸10 m处修建砖铺路，路两旁建立运动休闲区。在村庄重点开展改水、改厕、改路、改灶、改造住房工程，建设垃圾填埋场、生态小公园、禽畜饲养栏、娱乐设施等项目；开展人畜分离、疏通沟渠、污水处理、垃圾填埋、清洁引水、村道硬底、整洁美化等工程，全面提高居住环境质量，改变人居环境，实现新农村建设。

2.2 公河河口(三河下拉)生态示范区

公河河口(三河下拉)生态示范区位于康平县郝官屯镇，设计以生态高值农业与新农村建设为重点，总面积为12.20 km2。其中，生态农业面积3.90 km2；新农村建设工程面积0.28 km2，主要在何家屯、老山头和孟家窝堡村开展；湿地建设项目面积1.18 km2；生态防护林建设面积0.16 km2；生态恢复区面积6.68 km2。公河河口(三河下拉)生态示范区主要建设项目见表3。

表3 公河河口(三河下拉)生态示范区主要建设内容Table 3 Construction item of Gonghe estuaries ecological demonstration area

在新农村建设项目中，从整治村内环境、道路建设和能源改进等基础方面入手，体现道路硬化、白天净化、夜晚亮化、村庄绿化、环境美化等新亮点。在村内环境整治工程中，在每家每户的房前屋后修建水泥明沟收集雨水，集中排放到池塘，改善过去村庄内气味难闻、污水横流的现象。在镇(乡)级道路建设工程，以现有道路为基础，完成路基改造、黑色路面、路边沟及桥涵等公路配套设施建设。公路两侧绿化林带结构实行针阔混交，常绿落叶树混交，乔、灌、草合理配置，提升景观效果，可选择的乔木有油松、垂柳、刺槐等，适宜的灌木有丁香、绣线菊、红瑞木等。设计农村新能源建设工程，农村新建房建成太阳能多能互补采暖房(太阳房)，以户为单位安装太阳能采暖器及太阳能热水器，解决村内冬季取暖用能和居民洗浴问题。在何家村屯修建秸秆气化站一座，采取集中供气方式，解决村内居民炊事用能问题。

在何家屯和孟家窝堡，从优势产业入手大力发展现代生态农业，建设现代化设施农业工程，发展以日光温室产业为主的设施农业，以工厂化方式生产有机蔬菜、有机水果和花卉。在何家屯和孟家窝堡分别建设0.9和0.4 km2有机特色蔬菜生产示范基地，用于新品种引繁、试验、示范，提供项目区内的大田或保护地用种，开发营养保健菜、特种菜等。设计休闲观光农业产业工程，在河口东侧的西沙坨子村沿辽河左岸大堤建设0.7 km2温室和露地果园，采摘果园可以春季赏花、夏秋季摘果。建设滩地种植结构调整试验工程，在生态示范区滩地内，引导传统农业向生态农业过度，以牧草代替农作物，重点发展苜蓿、黑麦、无芒雀麦、披碱草等麦草品种，通过引种试验和综合评价筛选出适宜北方地区种植的、具有较高经济及饲用价值的牧草品种。

根据湿地专项设计，建立人工湿地，分为主入口、水生植物区、经济作物区、灌木区、阔叶林区等，以达到削减入河污染负荷，增强水体自净能力，改善河流水质作用及水源涵养、调洪蓄洪、景观多样性等作用。水文调控方式为枯水期保证人工湿地最低水位为0.5 m，丰水期保证人工湿地最高深度为0.8 m。水生植物区分为挺水植物区、浮水植物区，种植芦苇、香蒲、菖蒲、狼尾草、睡莲等植物，种植密度15～20株m2。经济作物区面积种植苜蓿、草木犀等。以现有基层河道管理机构人员、站房为基础建立巡护站，增加必要的观测设施，形成保护区日常巡护管理与生态综合监(观)测网络。此外，设计生态防护林建设项目。在河口周围的坝基上营造乔、灌、草结合的防护林带，林带按主带5～7行，宽10～14 m，副带3～5行，宽6～10 m的标准，可选择油松、银杏、红枫等树种，建设河岸带外围生态防护林带，总造林长度8.5 km。

2.3 铁岭市银州区生态示范区

铁岭市银州区生态示范区位于铁岭县镇西堡镇，设计以人居环境改善与河流城市景观建设为重点，总面积为11.47 km2。其中，新农村、生态旅游、生态农业、防护林和湿地建设面积分别为1.56、3.71、5.31、0.08和0.81 km2，主要建设项目如表4所示。

表4 铁岭市银州区生态示范区主要建设内容Table 4 Construction item Yinzhou district ecological demonstration area of Tieling city

在新农村建设项目中，村落总设计主要考虑民居建筑单体、街道、绿地、基础设施，公共活动区及公共设施等的布局。房屋保持原有基本样式，住宅占地平均每户150 m2，集中布局，提供2～3种可供选择的户型，修建村落中心小广场，作为村民公共活动中心区。选择条件合适的村、组或农村居住点，将畜禽粪便和生活污水通过沼气池发酵产生沼气供农户燃烧，把生态家园建设作为生态村和生态镇建设的基础。

根据实地调查，银川区及周边地区旅游资源丰富，有慈清寺、银冈书院、铁岭白塔、龙首山、铁岭博物馆、秀峰塔等。以银州区旅游景区为主线，大力倡导绿色旅游和自然旅游，推动银川区生态旅游示范区建设；依托现有条件，对龙首山、银冈书院等景观进行重新布局，在慈清寺、白塔等古迹遗址周边建设护栏、铺设仿古地砖、修建观赏通道；在龙首山旅游区新修建大门和消防通道，改建、修缮原有庙宇群，设立保护标志碑，提示群众自觉保护文物；建设银州区新型景区，为中小学生及市民提供爱国主义教育示范基地。

在生态农业建设项目中，在基本保留现有耕地的前提下，努力提高单产，以种植水稻、玉米为主，扩大蔬菜的种植面积。在保留现有树种基础上，适当增加果粮兼作，林粮兼作和速生用材林的种植。按居民生产生活习惯，适当发展猪、禽、鱼的养殖。

2.4 巨流河生态示范区

巨流河生态示范区位于新民市兴隆堡镇，设计以湿地公园与区域性休闲旅游度假为重点，结合橡胶坝滩地公园建设、新农村建设、生态农业建设、生态恢复建设等项目。示范区设计总面积23.35 km2，在巨流河村、顿家窝堡村开展2.16 km2新农村建设，在干流两岸500 m建设1.72 km2生态恢复区，在巨流河橡胶坝建设0.57 km2滩地公园。同时，生态农业和湿地及防护林等生态恢复建设面积分别为5.45和13.45 km2。示范区主要建设项目见表5。

橡胶坝滩地公园建设项目包括橡胶拦河坝广场建设工程和滨河公园建设工程。在橡胶拦河坝广场建设工程中，设计在拦河坝附近建立3 000 m2的主题广场，设置各种餐饮、服务、观光于一体的综合性服务设施，建设标志性建筑物、停车场和餐饮区，进行广场绿化。而在滨河公园建设工程中通过贯通现有坑塘新增蓄水面积0.46 km2，蓄水量115万m3，选用观赏植物在滨河两岸建立20 m的景观绿化带，草坪、灌木、乔木等不同绿地相互结合(表6)。距河岸10 m处修建砖铺路，路两旁建立运动休闲区、垂钓区和泛舟区等。

表5 巨流河生态示范区建设项目Table 5 Construction item of Juliuhe ecological demonstration area

表6 滨河公园建设主要植物材料Table 6 Main plant types adopted in the riverfront part construction

通过在杨家窝堡、顿家窝堡村增设农村基础设施，进行农村绿化等，建设巨流河社会主义新农村。农村基础设施建设工程具体设计为旧房加大改水、改厕力度，普及农村卫生厕所；在村庄周边修建生活垃圾集中回收池，定期将不可利用的垃圾集中收集后送至垃圾处理场进行处理。农村绿化工程建设则环绕杨家窝堡、顿家窝堡村的绿化林，同时进行村庄街道绿化以及村庄周围荒地绿化，在村庄内的空隙地、庭院、宅旁等处开展绿化工程，使村堡绿化率达45%以上。

设计生态农业建设项目，开发“果-粮”和“果-菜”等立体农业模式。利用大扁杏、苹果、梨等果树与经济作物混作，果树株行距为4 m×6 m，经济作物主要是蓖麻、油菜、花生、西瓜、芝麻等，形成“果-粮”立体农业模式。“果-菜”立体农业模式设计要求果树株行距为3 m×5 m，蔬菜主要选择是土豆、白菜、辣椒、萝卜等。

生态恢复建设项目的设计包括河岸植被生态恢复工程和湿地生态恢复工程。为改善河流水质，保障堤岸稳定，防止河滩地沙化，促进河流健康发展，开展湿地的水生植物种植、原有林木保护等项目，实现巨流河流域生态良性循环，重点培植芦苇、菖蒲、水葱、睡莲等耐污性水生植物，进行水生态修复。综合考虑景观的美化、系统净化能力，恢复河岸廊道植被，建立水体岸边生物缓冲带。根据湿地专项设计，利用牛轭湖的原始废弃河道隔离牛轭湖自然湿地区，在新河道一侧布置进水和回水渠道，对牛轭湖区域下界面进行适当的坡度修整。利用河道蓄水工程的橡胶坝抬升水位向牛轭湖区灌水，形成稳定的生态水面，并根据需要设置一些小型设施，为各种生物提供栖息场所和迁徙通道。

2.5 马虎山生态示范区

马虎山生态示范区位于新民市陶家屯乡，设计以生态恢复与生态功能提高为重点，结合湿地建设、生态农业建设、新农村建设、橡胶坝滩地公园建设等项目，示范区设计总面积7.92 km2。其中，在干流两岸500 m处建设生态恢复区面积为3.42 km2，湿地建设项目面积为0.27 km2，生态农业立体种植区面积为2.46 km2，在乌尔汉村开展面积为0.42 km2的新农村建设，村子南部建设1.35 km2马虎山橡胶坝滩地公园。马虎山生态示范区主要建设内容见表7。

表7 马虎山生态示范区建设项目Table 7 Construction item of Mahusan ecological demonstration area

根据湿地专项设计，利用芦苇、茭草等具有物理阻滞作用的水生植被，降低沉积物的再悬浮，并大量吸收水体和沉积物中的养分元素。在福德店湿地建设项目实施过程中，水深小于0.8 m的水域种植芦苇、香蒲等挺水植物；对于辽河泥质部分的河床和河岸可采用天然植物措施，常水位以下配置沉水植物，增加水下生态景观和净化水质功能，常水位线以下至枯水位部分从深到浅分别种植挺水植物、浮水根生植物和漂浮植物，如荷花、睡莲、凤眼莲等；常水位线至洪水位线配置湿生植物如芦苇；洪水位以上配置中生植物，如垂柳、侧柏、苹果、桃、杏等，增加河道绿量，做到乔、灌、草相结合，高、中、低相配套，形成稳定高效的自然湿地。此外，以现有基层河道管理机构人员、站房为基础建立巡护站，增加必要的观测设施，形成保护区日常巡护管理与生态综合监(观)测网络，主要建设内容包括站房及配套措施、远程数据传输设施建设，配备监测仪器设备、采样船、车辆、通讯设备。

在生态农业建设项目中，改变传统的农田施肥方式，实行科学施肥，提倡使用有机肥料。在湿地的外围大力发展绿色有机农业，建立绿色大米、大豆生产基地；在水田里按一定规格挖一条60 cm宽的深沟，在沟中放养鲤鱼、草鱼、鲫鱼、鲢鱼等，垄上栽稻，建立绿色稻田-鱼类立体农业模式。而在新农村建设项目中，设计在乌尔汉村重点开展改水、改厕、改路、改灶、改造住房工程，建设垃圾填埋场、生态小公园、禽畜饲养栏、娱乐设施等项目；开展人畜分离、疏通沟渠、污水处理、垃圾填埋、清洁引水、村道硬底、整洁美化等工程，全面提高居住环境质量，改变人居环境。此外，橡胶坝滩地公园建设项目设计以橡胶坝和湿地为旅游资源，建设富有特色的橡胶坝旅游观光区和水上娱乐场所，进行广场内绿化。在拦河坝附近建立3 300 m2的主题广场，建设小型观景台。建设水上花园，水弯处种植面积0.01 km2的荷花，供游人观赏。

3 生态示范区效益分析

3.1 经济效益

辽河保护区建设正逢东北老工业基地振兴和沈阳经济区建设的有利时机，建立生态经济产业带，实现河流生态健康，优化经济发展，到2012年，农民年人均纯收入达到8 000元，部分地区达到18 000元。计划到2015年，高标准生态示范区达20个，示范区村镇污水处理率达70%以上，建成有机、绿色、无公害食品生产基地10个，农民年人均纯收入达15 000元，部分地区达25 000元，生态示范区达到或超过国家生态县相关标准。

3.2 生态效益

通过科学设计和有效治理，统筹辽河保护区河道治理与河流湿地恢复、环境污染控制、生态保护建设和资源合理利用，使辽河成为水质良好、生态健康、景观优美的健康河流生态系统。在辽河保护区建立高效协调的，融治理、建设、保护、监管为一体的创新型河流综合管理机制，从而实现“根治辽河，彻底恢复辽河生态，造福子孙后代”的根本目标，为我国治理和保护河流生态系统开创先河。通过辽河保护区生态示范区建设和管理，使辽河干流水质持续改善。初步形成河道-河岸缓冲带-堤围生态保护带组成的水陆有机组合的健康河流生态系统，建立完善的河流景观带，河流湿地面积大幅度增加，生态调节功能显著增强，保护区生物多样性大幅度提高，珍稀野生动植物数量有所增加；建立起较为完善的保护区管理体系和运行机制，初步构建河流生态保护体系，使辽河保护区成为区域经济社会发展的生态环境屏障和依托，为国家实施“让江河湖泊休养生息”战略提供经验。

3.3 社会效益

通过辽河保护区生态示范区建设，城乡居民消费观念、环境意识、教育质量等方面有较大提高，生态文化体系逐步形成。随着生态示范区建设的逐步推进和区域经济发展，居民生活和文化教育水平不断提高，社会救济、社会福利和社会医疗等保障体系逐渐完善，城乡二元结构基本消除，城镇布局日趋合理。城乡人民综合素质、民主法制意识、文明程度得到大幅度提高，社会安定、人民幸福、法制诚信、和谐向上的新风尚可全面形成。

[1] 付玉娟,何俊仕,慕大鹏,等.辽河流域水资源可利用量分析计算[J].干旱区资源与环境,2011,25(1):107-110.

[2] 苏丹,王彤,刘兰岚,等.辽河流域工业废水污染物排放的时空变化规律研究[J].生态环境学报,2010,19(12):2953-2959.

[3] 闫百兴,宋新山,闫敏华,等.辽河流域水资源演化趋势分析[J].水土保持通报,2000,20(6):1-5.

[4] 段亮,宋永会,白琳,等.辽河保护区治理与保护技术研究[J].中国工程科学,2013,15(3):107-111.

[5] 葛大兵,吴小玲,周严凯.生态示范区建设规划的理论思考[J].环境科学动态,2005(1).17-19.

[6] PIMENTAL D,WILSON C,MCCULLUM C,et al.Economic and environmental benefits of biodiversity[J].BioScience,1997,47(11):747-757.

[7] 宗浩,王成善,欧阳玉荣,等.彭州市国家级生态示范区建设的系统分析与预测[J].四川师范大学学报:自然科学版,2005,28(2):235-237.

[8] FLEISCHER A,FELSENSTEIN D.Support for rural tourism[J].Annals of Tourism Research,2000,4(4):1007-1024.

[9] MAEKENZIE A,BALL A S,VIRDEE S R.Instant Notes in Ecology[M].London: Bios Scientific Publishers,1998.

[10] 张启权,曹惠娟,王平.溧水县方便水库陈墩库区生态示范区建设思路[J].江苏水利,2011(9):40-41.

[11] 李春玲,孙秀艳.林口县国家级生态示范区建设灌溉定额达标解释[J].黑龙江水利科技,2012,40(10):340.

[12] 刘国林.隆德县温堡流域水土保持生态示范区建设成效与经验[J].水利建设与管理,2012(11):85-86.