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生态修复技术在水利工程水土保持中的应用探析

2024-09-20 37 上传者：管理员

摘要：水利工程兼具防洪、蓄水、灌溉、发电等多种功能,是保证生产生活和社会稳定的有效途径。水利工程项目的施工建设要综合考虑多种影响因素,其中需要重点关注水土流失问题,生态修复技术是一种绿色环保的技术,对于防控治理因水利工程建设而导致的水土流失有着重要作用。基于生态修复技术的概念及优越性,分析引发水利工程中水土流失的主要原因,探讨水利工程水土保持中的生态修复技术应用。以期有助于加强水土保持,充分发挥出水利工程的价值,造福于民。

关键词：
水利工程
水利工程建设
水土保持
生态修复技术
生态环保
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生态环保是当今时代的发展主题,也是维护全人类共同利益的根本需要。水利工程是人类改造自然、创造美好生活的重要举措,但在施工建设的过程中不能顾此失彼,应该同步协调处理好水利工程建设与生态环保之间的关系。这就要求我们必须深入认识生态环保技术,充分了解引发水利工程水土流失问题的主要原因,立足实际情况积极探索加强水土保持的技术方法。本文结合天汉湿地公园开发与保护工作实际,分析探讨生态修复技术在水利工程水土保持中的应用。

1、生态修复技术概念及优越性

生态修复技术是指基于生态平衡原则,通过科学的人为干预和管理手段,改善受到破坏或退化的生态系统的过程。该技术旨在恢复和维持生态系统的结构、功能和生物多样性,以实现自然资源的可持续利用和生态环境的整体健康。生态修复技术在改善生态环境、保护生物多样性、提供生态服务以及促进可持续发展方面具有重要的优越性,对于解决生态破坏和环境问题具有积极的作用[1]。

1.1 恢复生态功能,促进生物多样性

生态修复技术可以帮助恢复被破坏或退化的生态系统的功能,例如水资源调控、土壤保持、气候调节和水质净化等,有助于维护稳定的生态平衡。通过生态修复技术,可以创造适合各种生物生存和繁衍的栖息地,提供良好的生态条件,从而促进植物和动物的多样性,保护珍稀濒危物种。例如天汉湿地公园建设过程中,充分挖掘了水利工程资源,充分考虑生态及景观效益,顺应自然、因势造景,原生水生动物种群逐步恢复,珍稀动植物生长栖息地环境稳定,鸬鹚、红嘴鸥、斑头雁等候鸟数量持续增加。

1.2 提升生态服务功能,改善环境质量

生态修复可以增加生态系统的产出和提供各种生态服务,如水源涵养、土壤保持、风沙防治、气候调节和灾害风险管理等,为社会经济发展提供可持续的基础。通过生态修复措施,可以减少土壤侵蚀、水土流失和污染物排放等环境问题,提高环境质量,改善生活和工作环境。此外生态修复技术与可持续发展目标相一致,它能够平衡经济发展和环境保护的关系,实现资源的有效利用和长期可持续发展。湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,具有涵养水源、净化水质、美化环境等重要生态功能。汉中境内有各类湿地58.9万亩,为南水北调中线工程涵养着30%左右的安全水资源。

2、引发水利工程水土流失的主要原因

水利工程水土流失是指因水利工程建设和管理不合理所导致的土壤侵蚀、河床淤积等问题。其主要原因可以分为自然退化和人为破坏两个方面,其中自然退化主要与气候环境及地质运动等因素有关,而人为破坏是主要原因,包括在施工建设水利工程的过程中对原生植被、土层结构的破坏以及生产生活对土壤、地下水的污染等因素。

2.1 生态自然退化

1）气候变化是导致生态自然退化的一个重要因素。随着全球气候变暖,气候模式也发生了显著变化。这种变化对降雨量、降雨强度和降雨分布产生了影响,进而加剧了水土流失的程度。气候变化可导致降雨异常,当降雨过多时,土壤容纳不住大量的水分,容易造成水分积聚和表面径流增加,导致水土流失。大量的降雨还会冲刷土壤中的养分和有机质,破坏土壤的结构稳定性,使其更容易受到侵蚀。相反,当降雨过少时,土壤含水量减少,地表干燥,土壤结构变得脆弱,容易被风力和水流侵蚀。长期干旱条件下,植被生长受限,根系无法稳固土壤,在风力和水流的作用下,土壤更易被剥夺,水土流失现象也会加剧[2]。

2）地质运动也是造成水土流失的因素之一。强烈的地质运动使得土层、岩层结构,以及地下水等资源的分布发生改变,其中地震、滑坡、泥石流等地质灾害会导致土层松软,如遇强降水则造成大量的土壤和沉积物流失,造成水土流失情况严重。这些地质灾害常常与水利工程项目所在区域的地质条件、构造活动等因素密切相关。

2.2 人为破坏因素

水利工程项目属于系统化工程,其施工建设流程往往包括多个环节,需要用到多种学科专业知识和多种类型的工程机械设备。水利工程施工不可避免地要对原有生态环境状态进行改变和改造,如果不注意因地制宜就会导致生态环境破坏,其中就包括引发水土流失。

1）原生植被破坏。在水利工程施工过程中,项目区域内的天然林木会遭到砍伐,草地植被也会被工程机械碾压和挖坏,不仅减少了原生植被的覆盖率,还降低了植物根系的固土能力,使得土壤大面积裸露,容易被雨水冲刷和在风力侵蚀下加速沙化。

2）土层结构破坏。新建水利工程中由于过度开荒和施工扰动等行为会破坏土壤结构,打乱土壤颗粒的排列和相互间的连接,使土壤变得疏松,无法有效保持水分和营养物质,导致大规模植被枯萎死亡；同时也削弱了土壤的抗冲击能力,增加了水土流失的风险。

3）生产生活污染。水利工程施工建设现场机械及工人众多,各种油污、生活废弃物及施工材料等大量、长时间堆积、排放等都会对土壤质量、水环境等造成污染,使得该工程项目范围内及周边的植被难以存活。随着这些污染物的扩散,也威胁到整个区域生态系统的健康。

3、生态修复技术在水利工程水土流失中的应用策略

3.1 做好项目所在区域生态地质调查

做好项目所在区域的生态地质调查对于保护环境、预防灾害、可持续发展至关重要。一方面,通过进行详细的地质勘察和调查,可以全面了解项目所在地的地质特征、土壤类型、植被分布等情况,为后续工作提供科学依据。另一方面,根据地质调查结果,可以针对不同地质条件采取相应的生态修复技术,从而提高项目建设的可行性和可持续性。

在进行生态地质调查时,首先需要收集并分析相关的地质资料,包括区域地质图、地质构造、地层岩性、断裂构造等。这些信息有助于了解项目所在地的地质背景,判断是否存在地质灾害隐患。其次,进行现场勘查,通过实地观察和采样分析,获取更加准确的地质数据。这可以包括地貌特征、土壤类型、地下水位、岩层结构等方面的调查。通过综合分析这些数据,可以确定地质特征及其对水利工程项目的影响程度,然后根据地质调查结果,制定相应的生态修复方案。如果发现地下水位大幅下降,造成植被缺水干枯、死亡则应加强灌溉；如果降水过多造成土壤侵蚀严重,则因建设排水沟渠同时做好防固工作,以减少水土流失,保护土壤层[3]。此外,还可以根据植被分布情况确定相应的生态恢复与保护策略。如果存在植被退化或破坏的情况,可以采取植被补植或恢复措施,提高水利工程所在区域的生态功能。在进行生态修复过程中,需要注重科技创新,结合先进的生态修复技术和方法。例如,利用生物工程技术改良土壤质量,引入适宜的植物物种,促进植被恢复和生态系统的健康发展。

总之,通过做好项目所在区域的生态地质调查,能够准确了解地质特征及其对项目的影响,并制定相应的生态修复方案。这样可以确保项目的可持续发展,保护生态环境,充分利用资源,最大限度地减少对自然环境的不良影响。

3.2 因地制宜制定生态修复技术方案

因地制宜制定生态修复技术方案是一种根据具体地区的生态环境特点,为保护和恢复生态系统而采取的针对性措施。在制定生态修复技术方案时,需要考虑地区的气候条件、土壤类型、降水情况等因素,并选择适宜的植被种类和种植方式。如水利工程项目所在地区的降水量较大,土壤肥力较低,可以采取以下生态修复技术。

1）栽种适宜植物,通过在水利工程周围合理布置乔木和灌木植物,形成良好的植被覆盖层,增加植被的多样性和密度。这可以有效减少降水直接冲刷土壤的情况,减缓水土流失的速度。可以选用适应当地气候和土壤条件的树种,如杨树、松树等。这些植物能够扎根保持土壤稳定性,并提供栖息和食物来源给当地的野生动物。

2）林草联合经营,在水利工程周边区域进行林草联合经营,即栽种可产业化利用的经济作物和草本植物。这不仅能够增加地区的经济收益,也可以改善生态环境,提高土壤质量。

3）生物工程技术,应用生物工程技术改良土壤质量,增加有机质含量。例如,在土壤中添加有机肥料或利用微生物处理土壤,以促进植物生长和根系发育,改善土壤结构和水分保持能力。

4）水土保持工程,根据山区地形特点,修建护坡、排水渠等水土保持工程,防止降水冲刷和土壤侵蚀。天汉湿地公园的建设成为汉江生态环境保护利用的样板,入选全国第三届水工程与水文化有机融合案例,充分展示了南水北调水源地生态保护和生态文明建设取得的成果。近十年,汉江汉中段水质持续保持优良,出境水质达到Ⅱ类,保证了“一泓清水永续北上”,让群众切实感受到水清岸绿的汉江福祉。

3.3 保护好表层种植土确保生态重建

保护好表层种植土是生态重建中的重要环节。特别是在水利工程建设过程中,保护表层土壤尤为关键,它可以确保生态系统的健康和可持续性。表层土壤是植被生长的基础,它含有丰富的有机质和养分,对植物的生长起着至关重要的作用。因此,在水利工程项目中,必须采取适当的措施来保护好表层种植土,并防止其被破坏或流失。

首先,可以采用覆盖保护措施,包括在水利工程项目的施工区域周围铺设草帘、秸秆、塑料网等覆盖材料。该方法能有效地减缓水流速度,削弱流水侵蚀力,稳固表层土壤[4]。其次,在采用覆盖保护措施的基础上,还应建立植被保护网,具体操作为：通过种植草本植物和乔木,增加植被覆盖率,提升水土涵养能力。植被的根系能够固定土壤,提高土壤的稳定性,防止其流失；同时植物的光合作用还能吸收大气中的CO2,帮助改善空气质量。在制定生态修复技术方案时,需要结合当地的生态环境特点进行评估并选择适宜的植被种类和种植方式,以实现最佳的生态修复效果。天汉湿地公园建设顺应自然,人与动物、人与自然和谐共生的美好图景,正是汉江两岸最美的景致。加强生态系统的整体性保护和系统性修复,促进生态保护同生产生活相互融合,努力提高管理水平,营造让群众满意的“幸福园”。

总之,保护好表层种植土是生态重建过程中不可忽视的一环。通过采取合适的措施,如覆盖保护和植被保护,可以最大限度地保护和恢复生态系统,保证水利工程发挥出最大价值。

3.4 加强土壤改良合理配置多种植被

加强土壤改良和合理配置多种植被是促进植被生长和维护生态平衡的重要措施。通过针对不同土壤类型和植被需求,进行土壤改良和植被配置,可以提高土壤质量、增加植物生长的适应性和稳定性。

土壤改良是最为关键的一步。根据土壤的具体情况,可以采取不同的改良措施。首先,要提升土壤肥力,为植被生长生存创造基础条件。若水利工程所在地的土壤贫瘠或缺乏养分,可以通过施加有机肥料来增加土壤的肥力。有机肥料含有丰富的有机质和养分,可以改善土壤结构,增加土壤保水能力,并为植物提供必要的养分。与之同时还需要对土壤酸碱度进行合理调节,由于不同植物对土壤酸碱度有不同的要求,调节土壤酸碱度可以提供适宜的生长环境。对于过酸或过碱的土壤,可以通过施加石灰或硫酸铁等物质来进行中和处理,使其土壤pH适合植物生长需求。

其次,结合土壤性质合理配置多种植被。不同植被具有不同的特性和生长习性,适应不同的土壤环境。通过组合配置不同的植被类型,可以增加植被的多样性,提高生态系统的稳定性和抗风抗流水侵蚀的能力。例如,在水利工程项目中,如果土壤质量较差,就可以选择一些适合贫瘠土壤的植被类型,如耐旱性强的灌木和草本植物。这些植物具有发达的根系,有利于固定土壤,增加土壤的持水能力,减少水土流失的风险。在植被配置方面,可以采用立体多层布设模式。如在水域边坡的上部可选择耐湿性植物,如芦苇、菖蒲等,这些植物能够适应湿润环境并起到保护土壤的作用；在中部和下部,可以选择更耐干燥的植物,如牧草、沙棘等,以增加植被的多样性和适应性[5]。此外,在植被配置时还应考虑生态功能和景观效果。根据具体需求,可以引入一些具有生态功能的植被类型,如固氮植物、蜂花类植物等,以促进土壤养分循环和生物多样性。同时,合理的植被配置还能够提升水利工程项目的美观性,并改善或提升周边整体生态环境。

总之,在水利工程项目中,通过加强土壤改良和合理配置多种植被,可以提高植被和土壤的质量,增强生态系统的可持续性。

4、结语

水利工程利国利民,必须充分发挥其功能价值。在兴建水利工程项目的过程中也需要兼顾考虑生态环保问题,其中需要特别注意水土保持工作。具体实施时,水利工程建设方应对项目区域的生态环境、地质结构、动植物类型及人类活动等多种要素进行调查了解,然后有针对性地制定生态修复方案,同时进行土壤改良、植被合理配置等。通过这些途径可有效提高水利工程水土保持效果。

参考文献:

[1]张一鸣.水利工程建设与保护生态环境可持续发展[J].质量探索,2016,13(01):58-59.

[2]张文婷,冯艳红,周银辉.水利工程水土保持中生态修复技术的运用分析[J].现代盐化工,2021,48(05):98-99.

[3]连燕.水利工程中水土保持生态修复技术的常见类型及具体实施[J].工程技术研究,2022,7(14):89-91.

[4]王美玉,戴长雷,张凯文,等.区域水土保持水土流失预测分析及实例研究[J].中国农学通报,2021,37(14):72-77.

[5]王华.水利工程水土保持生态修复实践研究[J].价值工程,2022,41(17):156-158.

文章来源:张秀春.生态修复技术在水利工程水土保持中的应用探析[J].陕西水利,2024,(10):110-112.