Research on the Strategy of Constructing River and Wetland Ecological Infrastructure in Heze Based on Wetland Function
The city of Heze in the Yellow River Basin boasts abundant wetland resources. However, repeated flooding of the Yellow River has led to the silting of rivers and lakes in the Heze area, causing disarray in the water system. The water conservancy project planning and design in Heze have emphasized spatial intervention, resulting in the main waterways being artificially excavated channels. These channels have been constructed with a focus on flood and waterlogging disaster prevention, aiming for rapid drainage. Consequently, the planned layout of the channels has become noticeably streamlined, lacking in both regulatory storage and ecological functions and failing to form a system resilient in aquatic ecology. Drawing on the concept of water ecological infrastructure, there’s a proposal to utilize the rich natural and constructed wetland resources to excavate artificial channels. The plan involves constructing a regional water system that aligns with urban development, increasing the density of the water network, adding regulatory storage space, reducing flood and waterlogging risks, and building a regional water ecological infrastructure based on rivers and wetlands, thereby enhancing the region’s resilience in water ecology.
Water Ecosystem
湿地是介于水体生态系统和陆地生态系统之间的动态生态系统,是由陆地生态系统和水体生态系统相互作用形成的自然综合体
湿地生态系统具有提供粮食产品
黄河流域显著的垂直地带性和纬度地带性共同造就了流域热量和水分的空间分异,是黄河流域湿地发育的水热基础,造就了丰富的湿地类型。保护修复黄河流域湿地对维护区域乃至国家生态安全具有举足轻重的作用。
菏泽市是黄河进入山东省第一个沿黄城市,如
菏泽湿地类型多、面积大。菏泽湿地资源最丰富,截至2023年,菏泽市建设国家级湿地公园4处,省级湿地公园3处,总面积4960.38公顷。建成人工湿地36处,建设面积约10,332亩(7355.47公顷),其中表流面积约9052亩,潜流面积约1280亩,日处理水量约为66.3万吨。湿地面积占国土总面积的4.64%。类型囊括了河流湿地、沼泽湿地、人工湿地3大类中的16个小类,占全国湿地类型数量的50%。典型湿地主要包含三大部分,以黄河故道滩涂湿地,特色的水域湿地,湿地资源分布存在较大空间差异,自然湿地资源主要以近黄河故道湿地为主,分布在黄河故道东部区域,如
“十四五”期间,通过建立湿地公园、核心区湿地保护等各种有效保护形式,加强区域内重要湿地保护,增加受保护湿地面积,区域内湿地保护率由35.7%提高到43.5%,自然湿地保护率由51.8%提高到63.5%,如
序号 | 湿地公园 | 面积(公顷) |
1 | 山东东明黄河国家级湿地公园 | 227.37 |
2 | 山东曹县黄河故道国家级湿地公园 | 889.24 |
3 | 山东单县浮龙湖国家级湿地公园 | 2145.49 |
4 | 山东菏泽东鱼河国家级湿地公园(试点) | 998.73 |
5 | 菏泽庄子湖省级级湿地公园 | 151 |
6 | 菏泽定陶万福河省级级湿地公园 | 142.92 |
7 | 菏泽鄄城雷泽湖省级级湿地公园 | 405.99 |
合计 | 4960.38 |
菏泽湿地生物多样性丰富。菏泽市湿地环境典型独特,滩涂广阔,生态系统复杂多样,已成为众多野生动植物的生长栖息之地,全市有鸟类200余种,分属17目、41科,其中国家一级保护动物3种,二级保护动物19种,省重点保护鸟类22种;兽类动物有19种,两栖类动物8种,爬行类动物10种
境内河网密布,流域面积大于30 km2的河道有199条,长3157 km,平均河网密度0.26 km/km2。主要有洙赵新河、东鱼河、万福河、太行堤河、黄河故道5个水系,径流量较小,地表径流总量11.29亿m3,均流入南四湖
菏泽市属暖温带半湿润大陆性季风气候
在重点排污口下游,支流入干流处实施建设赵王河、乐成河和棋山河等人工湿地水质净化工程,人工湿地36处与,人工湿地面积7355.47公顷,人工湿地面积超过了现状湿地公园的4960.38公顷。利用东鱼河、洙赵新河、鄄郓河、万福河四条主要河流廊道,黄河故道,黄河生态带形成的空间布局,规划构建了“两带四廊,双网多点”生态保护格局如
黄河频繁的决溢、泛滥和改道不仅给平原带来了洪灾,洪水携带的大量泥沙淤积,受黄河泛滥影响,地形平缓,平原内水系紊乱,每至汛期极易形成内涝。菏泽在1949年以前的3000多年间波及境内的黄河改道12次、黄河决口164次;明代以来的614年间,发生内涝的年份有224年,区内城市都屡遭洪水围困,其中曹县、成武多次因水淹毁城重建
菏泽地势平坦,水动力不足,水体自净能力较差,可消纳污染物的能力低,容易出现反复黑臭。菏泽河流属于雨源型河流,河道生态用水采用截留的方式,如:主要水系洙赵新河,沿河建8座拦河节制闸,在河道内节节拦蓄,拦截引黄水及周围支流的径流水,枯水期河流水量较小,生态用水量不足,上下游调度不力,长期储存河水,缺乏有效的补充水量。其他河流一些河段枯水期成为“死水”,长期腐化影响水质;每年6~8月遇强降雨时大量农田退水进入河流,导致河流水质恶化
黄河属资源型缺水河流,随着流域经济社会的发展,黄河水资源供求形势将更趋严峻。菏泽市水利工程规划设计强化空间干预,现状的主要水系均为人工开挖的河道,水系河道建设以洪涝灾害防控为导向,以快排为目的,规划后的河道布局干流化明显,如
原有黄河故道的湿地与新建城的人工湿地之间的联系不强,人工湿地选址缺乏依据,人工湿地功能单一,仅为提升污水处理厂出水达到地表水四类;对于现状湿地的水生态资源规划利用不足,水生态韧性不强,人工湿地面积已经超过国家级和省级湿地公园的总面积,是国家级自然湿地面积的1.5倍,除国家级和省级湿地公园外,还有依据现状用地和高程拟规划建设地方湿地公园如
新阶段,山东黄河流域提出了“优质水资源,健康水生态,宜居水环境,先进水文化”的要求,通过全域统筹,成为“让黄河成为造福人民的幸福河”
基于种群动态理论,生态保护已经从场地保护转向生态网保护,以国家公园或者自然保护地为单元
湿地是基因库,1 hm2湿地生态系统每年创造的价值高达4000~14,000美元
河道是连接已有生态单元,如湿地公园,人工湿地最有效人工湿地生态廊道,河道兼具湿地功能与水系功能,可以人工开挖河道将湿地与附近的河道进行连接形成水生态网络,或者在河道旁边修建一个湿地,形成具有调蓄、过滤和生态多样性的生态河道。河湖水系连通作为水资源调配、水生态修复和改善、水灾害防御的重要手段
基础设施是保证社会经济活动、改善生存环境、克服自然障碍、实现资源共享等为目的建立的公共服务设施
鉴于菏泽的主要纵向洙赵新河、东鱼河、万福河、太行堤河、黄河故道5个水系人工开挖的排洪沟;菏泽有丰富湿地资源,利用自然湿地和人工湿地作用,规划人工河道联通区域湿地,使湿地和水系成为空间规划的骨架,形成水生态基础设施。
实施河流水系与湿地总体规划。利用人工开挖的河流、国家级湿地公园和人工湿地关键水生态要素,从水量平衡(径流量、基流量、潜在蒸散发、地面径流和地下水补给量)、洪水强度、频率、重现期变化和下游水动力参数(河道径流、水位和流速等)、泥沙沉积和水质指标,确定湿地在区域尺度上的水文功能,核算湿地面积,确定水网密度和人工湿地斑块数量,利用人工湿地和河流湿地补足湿地面积,确保湿地面积达到调蓄水量要求;核算内涝防治规划,按照100a一遇标准进行校核设计,年径流控制率在95%以上,排涝重现期标准选为50a,确定湿地总面积。
完善水系结构,优化湿地布局。水系结构是影响水文过程、生态功能和环境容量的重要基础,在水系结构中三级河道起到了集水汇水作用,降雨越大,所需三级河流的密度就越高
图6. 村庄雨水蓄滞与开放式明渠雨水收集系统示意图
如
菏泽市有农业人口736.8万人,耕地总面积987.8万亩,共有162个乡镇和街道办事处,5568个行政村(12,795个自然村),全市农村居民点占地约200万亩
农业面源污染是农村水环境污染的重要来源,农田尾水进入地表水和地下水,是造成水体污染和富营养化的主要成因。利用开放式生态沟渠,对农田流失的氮磷进行截留和去除,是削减农田污染的重要途径。开放式生态沟渠和坑塘也组织农业生产空间的有效措施。
我国涉水的市政基础设施规划,通常有给水规划和排水规划,没有面向生态的区域水系空间规划或者区域水生态空间布局规划。“条块分割”、“分项管理”的规划建设体制,相关法规间也缺乏统筹整合,如住建部的《城市水系规划规范》与水利部的《城市水系规划导则》在相关概念、空间范畴与指标阈值等方面均略有不同
自然水文情势下的水文节律特征是维护生态系统健康的驱动要素,水量和水域空间是维护生物栖地最重要的水文要素,湿地生态需水量指为达到某种生态水平和保护生物多样性所需要的水量
黄河是菏泽市唯一的客水来源,在平衡水资源配置中起着关键性作用,菏泽引黄9.31亿m3,建立黄河流域菏泽段用水总量控制制度和水量分配制度,有针对性地避开农业用水的高峰期、避开鸟类的繁殖季节时期、和6~9月汛期,对河流和重要湿地进行生态补水,保障水域空间、河流和湿地最小生态需水量。
《山东省用水总量控制管理办法》(省政府令第227号)要求,菏泽市2011~2015年规划期用水总量标控制在24.75亿m3以内(地表水1.94亿m3,地下水12.75亿m3,引黄9.31亿,调引长江水0.75亿m3)
基础设施维护是指在基础设施运营过程中对其进行必要的维护、更新和改造保障基础设施持续有效的正常运营以实现效益最大化。湿地河道生态基础设施,是一种全新的多功能基础设施,承担了控制污染、防洪排涝、雨水资源化和生态功能等多重目标,区域湿地河道综合治理中,责任主体与项目边界更为复杂,相关设施项目实施,后期运营维护面临许多问题,运维费用不足是目前国家级和省级湿地公园运维面临的主要问题,建立新型基础设施的运维机制,实现综合效益。
湿地公园具有特殊生态、文化、美学和生物多样性价值,有一定的规模和范围,以保护湿地生态系统完整性、维护湿地生态过程和生态服务功能,兼具可供公众游览、休闲或进行科学、文化和教育活动的特定湿地区域
因黄河多次泛滥,导致菏泽地区河湖水网淤塞,水系紊乱。近20年高速的城市开发建设,水域面积持续减少,建设面积持续增加,坑塘水体被填,河道改为暗渠,水网密度降低,调蓄空间减少,洪涝风险提高。菏泽地势平坦,水动力不足,水体自净能力较差,河流属于雨源型河流,生态用水量不足,河流水质易恶化。
以防洪减灾,区域供水为目的水网建设,导致水系结构简单,流域区内河流、湿地等水体没有形成水系网络,水系间连通性差,雨洪资源调蓄利用不足,水生态韧性不强。
实施水系连通湿地的水生态基础设施规划,利用人工开挖的河流、国家级湿地公园和人工湿地,形成水系湿地生态网。规划区域水系,增加三级河道密度,优化完善水系结构,改善水生态环境。
利用村庄规模大,结合地形特点,现状坑塘,设计开放式雨水收集系统,组织村庄水生态空间。利用开放式生态沟渠,截留农田尾水,组织农村生产空间。利用水生态基础设施改善村庄水生态环境。
确保湿地最小生态需水量的供给,开展湿地地表水–地下水和河流水系的联合管理,发展湿地公园旅游,实现生态服务价值。
基于研究区地域气候、地表形态、历史变迁,提出了针对性的湿地水系空间规划管控策略。