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河流堤防建設干擾區生態修復研究 版權信息
- ISBN：9787030713193
- 條形碼：9787030713193 ; 978-7-03-071319-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
河流堤防建設干擾區生態修復研究 內容簡介
本書以黑龍江干流堤防建設干擾區為研究對象，闡明了河流堤防建設干擾區的概念，識別了干擾方式與作用機理。從土地、生態、景觀三個層次構建指標評價模型，利用3S技術及多種評價方法對干擾前后的生態受損程度進行評價，建立土地復墾適宜性評價模型，確定土地復墾方向。系統梳理國內外生態修復技術，歸納提煉出相應的生態修復模式。基于數學模型與物理試驗，優選*適宜的植物種類，制定生態修復方案。建立預測模型，對生態修復整體效果進行預測。 本書可供水文水資源及生態水利等相關領域的科研人員及環境保護與生態建設等領域的管理工作者參考。
河流堤防建設干擾區生態修復研究 目錄
目錄
前言
第1章 研究區概況 1
1.1 黑龍江流域基本情況 1
1.1.1 自然地理 1
1.1.2 氣候特征 1
1.1.3 土壤植被 2
1.2 黑龍江堤防建設基本情況 3
1.2.1 堤防工程現狀 3
1.2.2 堤防建設規劃 3
1.2.3 堤防占地 4
第2章 堤防建設對生態系統的干擾分析 5
2.1 干擾區 5
2.1.1 干擾區范圍 5
2.1.2 干擾區生態特征 7
2.2 干擾過程 8
2.2.1 占用方式 8
2.2.2 干擾方式 8
2.2.3 干擾機理 12
2.3 干擾后果 14
2.3.1 環境破壞 14
2.3.2 生態受損 14
2.3.3 景觀破碎 15
2.4 典型區選擇 16
2.4.1 生態修復的影響因素 16
2.4.2 黑龍江干流氣候帶分區 16
2.4.3 典型標段選擇 20
2.5 本章小結 21
第3章 干擾區土地損毀評價 23
3.1 土地損毀評價模型 23
3.1.1 土地損毀評價指標 23
3.1.2 土地損毀評價方法 26
3.2 土地損毀程度評價結果及分析 26
3.2.1 第1標段 26
3.2.2 第7標段 27
3.2.3 第13標段 27
3.2.4 第17標段 28
3.2.5 第20標段 28
3.2.6 第22標段 28
3.3 本章小結 29
第4章 干擾區生態受損評價 30
4.1 生態受損評價模型 30
4.1.1 生態健康評價指標 30
4.1.2 生態健康評價方法 32
4.2 干擾區生態健康評價結果及分析 40
4.2.1 評價指標值的提取 40
4.2.2 生態健康評價結果 41
4.3 干擾區生態受損程度分析 43
4.3.1 評價指標值變化分析 43
4.3.2 模糊物元評價模型結果分析 45
4.4 本章小結 46
第5章 干擾區景觀格局受損評價 47
5.1 遙感影像處理 47
5.1.1 景觀生態分類 47
5.1.2 遙感信息提取 50
5.2 景觀格局動態分析 60
5.2.1 干擾區所在市(縣)景觀格局分析 61
5.2.2 干擾區景觀格局受損評價分析 81
5.3 本章小結 88
第6章 干擾區土地復墾方向 90
6.1 土地復墾原則與流程 90
6.1.1 土地復墾的原則 90
6.1.2 土地復墾的流程 90
6.2 土地復墾適宜性評價指標 91
6.2.1 評價依據 91
6.2.2 評價單元的劃分 91
6.2.3 評價因子的選取 92
6.2.4 指標等級與標準 92
6.3 土地復墾適宜性評價方法 94
6.4 土地復墾適宜性評價結果及分析 95
6.4.1 評價指標值的提取 95
6.4.2 土地復墾適宜性評價結果 97
6.4.3 土地復墾方向的確定 99
6.5 本章小結 100
第7章 干擾區生態修復方案 101
7.1 修復目標與原則 101
7.1.1 土地復墾目標 101
7.1.2 生態修復目標 101
7.1.3 景觀重塑目標 102
7.1.4 生態修復方案制定原則 103
7.2 生態修復技術 104
7.2.1 土地復墾 104
7.2.2 生態修復 106
7.2.3 景觀重塑 116
7.3 生態修復模式 119
7.3.1 植被立地條件修復模式 119
7.3.2 植物群落修復模式 125
7.3.3 生態經濟模式 130
7.3.4 景觀生態模式 131
7.4 草種選擇 131
7.4.1 草種選擇原則 131
7.4.2 草種選擇步驟 132
7.4.3 草種適宜性評價 132
7.4.4 草種組合配置 140
7.4.5 草種種植試驗 141
7.4.6 草種生長數值模擬 148
7.5 樹種選擇 161
7.5.1 樹種選擇原則 161
7.5.2 樹種適宜性評價 162
7.5.3 樹種生長數值模擬 167
7.6 典型標段的生態修復方案 174
7.6.1 方案整體設計 174
7.6.2 生態修復方案示例 175
7.7 本章小結 182
第8章 生態修復效果預測 185
8.1 植被覆蓋度預測 185
8.1.1 干擾前LAI 值獲取 185
8.1.2 草地LAI 預測 187
8.1.3 林地LAI 預測 188
8.1.4 植被覆蓋度預測結果 189
8.2 水土流失強度預測 190
8.2.1 水土流失強度影響因子計算 190
8.2.2 水土流失強度預測結果 192
8.3 有效土層厚度預測 193
8.3.1 有效土層厚度影響因子計算 193
8.3.2 有效土層厚度預測結果 195
8.4 生態健康綜合指數預測 196
8.5 本章小結 198
第9章 總結與展望 200
9.1 總結 200
9.2 展望 203
參考文獻 204
前言
第1章 研究區概況 1
1.1 黑龍江流域基本情況 1
1.1.1 自然地理 1
1.1.2 氣候特征 1
1.1.3 土壤植被 2
1.2 黑龍江堤防建設基本情況 3
1.2.1 堤防工程現狀 3
1.2.2 堤防建設規劃 3
1.2.3 堤防占地 4
第2章 堤防建設對生態系統的干擾分析 5
2.1 干擾區 5
2.1.1 干擾區范圍 5
2.1.2 干擾區生態特征 7
2.2 干擾過程 8
2.2.1 占用方式 8
2.2.2 干擾方式 8
2.2.3 干擾機理 12
2.3 干擾后果 14
2.3.1 環境破壞 14
2.3.2 生態受損 14
2.3.3 景觀破碎 15
2.4 典型區選擇 16
2.4.1 生態修復的影響因素 16
2.4.2 黑龍江干流氣候帶分區 16
2.4.3 典型標段選擇 20
2.5 本章小結 21
第3章 干擾區土地損毀評價 23
3.1 土地損毀評價模型 23
3.1.1 土地損毀評價指標 23
3.1.2 土地損毀評價方法 26
3.2 土地損毀程度評價結果及分析 26
3.2.1 第1標段 26
3.2.2 第7標段 27
3.2.3 第13標段 27
3.2.4 第17標段 28
3.2.5 第20標段 28
3.2.6 第22標段 28
3.3 本章小結 29
第4章 干擾區生態受損評價 30
4.1 生態受損評價模型 30
4.1.1 生態健康評價指標 30
4.1.2 生態健康評價方法 32
4.2 干擾區生態健康評價結果及分析 40
4.2.1 評價指標值的提取 40
4.2.2 生態健康評價結果 41
4.3 干擾區生態受損程度分析 43
4.3.1 評價指標值變化分析 43
4.3.2 模糊物元評價模型結果分析 45
4.4 本章小結 46
第5章 干擾區景觀格局受損評價 47
5.1 遙感影像處理 47
5.1.1 景觀生態分類 47
5.1.2 遙感信息提取 50
5.2 景觀格局動態分析 60
5.2.1 干擾區所在市(縣)景觀格局分析 61
5.2.2 干擾區景觀格局受損評價分析 81
5.3 本章小結 88
第6章 干擾區土地復墾方向 90
6.1 土地復墾原則與流程 90
6.1.1 土地復墾的原則 90
6.1.2 土地復墾的流程 90
6.2 土地復墾適宜性評價指標 91
6.2.1 評價依據 91
6.2.2 評價單元的劃分 91
6.2.3 評價因子的選取 92
6.2.4 指標等級與標準 92
6.3 土地復墾適宜性評價方法 94
6.4 土地復墾適宜性評價結果及分析 95
6.4.1 評價指標值的提取 95
6.4.2 土地復墾適宜性評價結果 97
6.4.3 土地復墾方向的確定 99
6.5 本章小結 100
第7章 干擾區生態修復方案 101
7.1 修復目標與原則 101
7.1.1 土地復墾目標 101
7.1.2 生態修復目標 101
7.1.3 景觀重塑目標 102
7.1.4 生態修復方案制定原則 103
7.2 生態修復技術 104
7.2.1 土地復墾 104
7.2.2 生態修復 106
7.2.3 景觀重塑 116
7.3 生態修復模式 119
7.3.1 植被立地條件修復模式 119
7.3.2 植物群落修復模式 125
7.3.3 生態經濟模式 130
7.3.4 景觀生態模式 131
7.4 草種選擇 131
7.4.1 草種選擇原則 131
7.4.2 草種選擇步驟 132
7.4.3 草種適宜性評價 132
7.4.4 草種組合配置 140
7.4.5 草種種植試驗 141
7.4.6 草種生長數值模擬 148
7.5 樹種選擇 161
7.5.1 樹種選擇原則 161
7.5.2 樹種適宜性評價 162
7.5.3 樹種生長數值模擬 167
7.6 典型標段的生態修復方案 174
7.6.1 方案整體設計 174
7.6.2 生態修復方案示例 175
7.7 本章小結 182
第8章 生態修復效果預測 185
8.1 植被覆蓋度預測 185
8.1.1 干擾前LAI 值獲取 185
8.1.2 草地LAI 預測 187
8.1.3 林地LAI 預測 188
8.1.4 植被覆蓋度預測結果 189
8.2 水土流失強度預測 190
8.2.1 水土流失強度影響因子計算 190
8.2.2 水土流失強度預測結果 192
8.3 有效土層厚度預測 193
8.3.1 有效土層厚度影響因子計算 193
8.3.2 有效土層厚度預測結果 195
8.4 生態健康綜合指數預測 196
8.5 本章小結 198
第9章 總結與展望 200
9.1 總結 200
9.2 展望 203
參考文獻 204
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河流堤防建設干擾區生態修復研究 節選
第1章 研究區概況 1.1 黑龍江流域基本情況 1.1.1 自然地理 黑龍江是世界著名大河之一，跨中國、俄羅斯和蒙古三個國家，河道全長 4440km，流域總面積 185.6萬 km2，其中我國境內 89.1萬 km2，面積占全流域的 48%，黑龍江省行政轄區除綏芬河流域外，均屬黑龍江流域，面積達 44.71萬 km2。石勒喀河與額爾古納河是黑龍江上源的兩大支流，在洛古河匯合后稱為黑龍江干流[1]。黑龍江干流全長 2821km，大興安嶺地區中俄界河段 1861km河道均位于黑龍江省北部。黑龍江省沿黑龍江右岸主要有漠河市、塔河縣、呼瑪縣、愛輝區、黑河市、孫吳縣、遜克縣、嘉蔭縣、蘿北縣、綏濱縣、同江市和撫遠市等 12個市 (區、縣)及紅色邊疆農場、遜克農場、嘉蔭農場、延軍農場、名山農場、江濱農場、綏濱農場、二九〇農場、青龍山農場、勤得利農場等 10個國有農場，總人口 172.19萬人。 黑龍江干流堤防工程分布在黑龍江的右岸，沿岸地形地貌變化較大。黑龍江上游段為山區，位于島狀永久凍土帶，沿江兩岸山區地形起伏較大。上游段沿右岸分布有河灘地 32處，沿江長度 296km，灘地平均比降約為 1.87.。黑龍江中游可分為三段：**段為從結雅河匯入后至嘉蔭縣保興山段，長 399km，右岸為寬窄變化幅度較大的階地和河灘地，岸上地形平坦，地面平均比降為 1.2.；第二段為從保興山至興東段，長 149km，為興安峽谷，河槽穩定，水深流急，比降約為 0.87.；第三段為由興東至烏蘇里江口段，長 434km，右岸有松花江、烏蘇里江匯入，是土質肥沃的三江平原，除勤得利、街津口、撫遠鎮三處孤山外，沿江兩岸地勢低平開闊，江面寬闊如一長湖，比降約為 0.85.。黑龍江江道寬度從上游平均 600m到中游平均 1500m，松花江口以下平均 2000m，正常水面面積平均在 2246km2以上，正常水面寬度*大達 3700m，計入汊道后兩岸之間*大寬度可達 13km(松花江口 )。 1.1.2 氣候特征 研究區屬于大陸性氣候，受中緯度西風帶和西伯利亞冷空氣影響，具有春季干旱大風、夏季溫熱多雨、秋季晴冷溫差大、冬季嚴寒而漫長的特點。年平均氣溫為 4.3～5.1℃，全年有 5個月平均氣溫在 0℃以下，其中 1月氣溫*低，平均氣溫為.30.6～.14.5℃，7月氣溫*高，平均氣溫為 17.8～25℃[2]。凍土深度分布不均，中上游北部地區凍土深度達 3m，中游地區為 25～30m。融凍層厚度變化在 0.5～2.5m，隨土壤組成變化而不同。 流域內年降水量約為 500mm，受氣候和地形條件的影響，年內降水主要集中在 6～9月，占年降水量的 70%；年際變化也較為明顯，*大年降水量一般是*小年降水量的 2～3倍。 流域內水面蒸發能力較弱，年蒸發量為 500～600mm(采用 E-601型蒸發皿測量)，流域內陸面年蒸發量為 300～400mm，且受氣候、地形、凍土及植被等條件綜合影響，具有明顯的區域性，主要體現在高寒山區徑流系數較大，陸面蒸發較小；平原地區徑流系數較小，陸面蒸發量較大；干旱少雨區，徑流系數接近 0，陸面蒸發量與降水量基本一致。 1.1.3 土壤植被 黑龍江干流上游地區主要以暗棕壤和棕色針葉林土為主，中游地區以暗棕壤為主，白漿土和草甸土也有一定分布，下游平原地區則分布有暗棕壤及白漿土、黑土、草甸土和沼澤土。 黑龍江省南北跨越中溫帶、寒溫帶兩個熱量帶，東西橫貫濕潤、半濕潤、半干旱三個濕度帶，故植物種類繁多。黑龍江省森林資源豐富，木材品種齊全，林質優良，是全國*大的林區和木材供應基地。同時，黑龍江省還有豐富的草原植被、草甸植被和沼澤植被。黑龍江省的沼澤和葦塘眾多，全省葦塘面積 416萬畝①，居全國**位。黑龍江省共有高等植物 184科、739屬、2114種(包括苔蘚、蕨類、種子植物 )。種子植物 110科、642屬、1718種，分別占全國總科數的 46.4%、總屬數的 24.7%、總種數的 6.7%。種子植物中被子植物 107科、636屬、1701種；裸子植物 3科、6屬、17種。植被類型有森林、森林草甸、草甸草原，還有隱域性草甸和沼澤 [3]。 黑龍江省植被的水平分布規律是：大興安嶺北部(伊勒呼里山脈以北)為寒溫帶針葉林，此類型以南的小興安嶺及東部山地為溫帶針闊混交林，南北呈現鮮明的緯度地帶分布規律 [4]。在中溫帶區域內，從東部濕潤地區往西部半干旱地區依次出現濕潤的針闊混交林帶 (東部山地)、森林草甸帶、半濕潤半干旱的草甸草原帶和草原帶。 1.2 黑龍江堤防建設基本情況 1.2.1 堤防工程現狀 黑龍江干流堤防分布在黑龍江的右岸，線路長，范圍廣，經過多年整修加固，已初具規模，對保護沿江人民生命財產安全和發展生產起到重要作用。但是堤防經過幾次洪水的考驗，險工弱段多，險情嚴重，難以抗御較大洪水。每到汛期，搶險任務重，給當地人民生產生活帶來極大困難。截至 2015年 4月，黑龍江干流有堤防 48段，總長度 638.369km，其中主堤長度 549.996km，回水堤長度 88.373km；現有堤防由土堤、砂堤和混合堤組成。 由于投入資金限制和缺少維修管理經費，已有的黑龍江干流堤防普遍存在防洪標準低，堤身斷面窄小，險工多等問題，例如，砂基砂堤和雙層地基堤段大部分沒有采取可靠的防滲排水措施，施工時就近取土造成堤內、外坑塘密布，缺少護坡等防冰推措施，超高不夠等。所以，當出現接近設計標準的洪水時，常出現極度緊張的防汛搶險局面，甚至出現潰堤。在 2013年洪水中，黑龍江干流堤防二九〇農場 52隊段、蘿北縣肇興鎮柴寶屯段和同撫大堤八岔段先后出現潰堤，三處潰堤淹沒總面積約 1300km2，淹沒和影響村鎮近 70個，人口約 5萬人，給淹沒區人民群眾生命和財產安全造成了極大威脅。 1.2.2 堤防建設規劃 黑龍江干流堤防建設是三江治理工程的重要組成部分，工程是在現狀堤防的基礎上，增加 38處新建堤防，黑龍江上游段新建堤防較多，中游段新建堤防集中在嘉蔭縣，經嘉蔭峽谷段進入三江平原后，沿線新建堤防很少。建設地點沿黑龍江干流從上游至下游分別經過漠河市、塔河縣、呼瑪縣、愛輝區、黑河市、紅色邊疆農場、孫吳縣、遜克縣、嘉蔭縣、蘿北縣、綏濱縣、同江市、勤得利農場、撫遠市等地區，堤防建設 800.445km，其中新建段堤防 188.07km(含改建新建堤長3.976km)，建設護坡 561.975km，堤防滲控處理長度 227.614km。建設涵閘 110座，建設泵站 20座，建設堤頂道路 748.204km等。堤防建設中涉及堤防填筑及相應的護坡、護岸、建筑物、交通工具等。 黑龍江干流堤防建設工程部分堤防屬于新建堤防，部分堤防堤高已達標，需要進行擴建以對局部斷面加培。所有堤防中，除了開庫康回水堤防、新街基堤防、三卡堤防等子堤防工程無護堤地，其余子堤防均有護堤地且基本上確定權屬。 1.2.3 堤防占地 堤防建設用地涉及黑龍江干流沿線 12個市(區、縣 )的 32個鄉鎮 72個村，包括漠河市、塔河縣、呼瑪縣、黑河市、愛輝區、孫吳縣、遜克縣、嘉蔭縣、蘿北縣、綏濱縣、同江市、撫遠市，以及黑龍江省農墾總局的 9個國有農場，分別為紅色邊疆農場、遜克農場、嘉蔭農場、延軍農場、名山農場、江濱農場、綏濱農場、二九〇農場、勤得利農場。 黑龍江干流堤防建設工程占地為線性占地，沿線用地現狀主要為耕地、林地，土地權屬為農村集體所有和國有，國有土地主要為水務局權屬的現有堤防的護堤地，還有其他國有單位的土地。局部堤段有拆遷移民，岸邊河灘地基本都已開墾成耕地。本次堤防修建工程建設用地范圍包括工程永久用地和施工臨時用地，工程永久用地扣除水工建設用地(即水務局權屬的護堤地用地)，為工程永久征地范圍。 干流堤防建設工程永久征地范圍包括以下幾個方面： (1)堤身擴建和新建用地。 擴建或新建堤身占地，其中擴建堤身占地范圍為現有堤防堤腳線至加高培厚的新堤腳線之間，有護腳和固腳的斷面，算至護腳或固腳的外邊線。 (2)新建堤防護堤地用地。堤防護堤地范圍維持現狀不變，僅對新建堤防背水側 2m進行護堤地征收。 (3)穿堤建筑物用地。 新建大型建筑物用地按建筑物開挖輪廓征地，扣除與堤防重復的部分；新建小型穿堤建筑物占地若包含在堤身占地或管理范圍內，不需要另外征地，超出部分占地計入堤身占地；拆除重建建筑物不需要新增占地。 (4)護岸工程用地。 主要為削坡和岸頂壓邊占地。 (5)上堤路、防汛專用路用地。主要為新建上堤路和防汛專用路用地占地，已有上堤路和防汛路維修加固不占地，如需擴建需新增占地。 黑龍江干流堤防建設工程在實際施工過程中是按照標段進行的，黑龍江干流堤防建設工程共劃分為 23個標段，不同施工單位承擔相應標段下包含的子堤防的新建、擴建 (加培或加厚等 )等任務。 第2章 堤防建設對生態系統的干擾分析 在江河上筑堤、修建擋水建筑物等水利工程是除害興利，保障人們生活生產及生命財產安全的一項重要舉措。然而，堤防工程在取得巨大社會效益的同時，也會不可避免地對一定范圍內的生態環境產生不利影響，對生態系統造成極其嚴重的干擾，甚至產生不可逆轉的損失。結合理論與實際，系統梳理黑龍江干流堤防建設對黑龍江干流生態系統造成的干擾，合理選取典型研究區，對于確定生態恢復的研究方法有重要意義。 2.1 干 擾 區 2.1.1干擾區范圍 堤防建設干擾區主要是指黑龍江干流堤防建設過程中被破壞或占用從而無法正常使用的土地。具體是指在堤防建設過程中因取土、棄渣等活動受到挖損、壓占而無法正常使用的土地。 本書研究的黑龍江干流堤防建設干擾區的范圍主要包括料場用地、棄渣場用地、施工臨建用地以及蓋重、壓滲用地。干擾區范圍可以通過臨時用地等征地文件、施工現場場地布置圖、全球定位系統 (global positioning system， GPS)衛星定位等方法進行界定。 黑龍江干流堤防建設干擾區面積總計為 23638.87畝，按功能性劃分，料場用地面積 15589.38畝，棄渣場用地面積 1273.86畝，施工臨建用地面積 4609.33畝，蓋重、壓滲用地面積 2166.3畝，見表 2.1。另外，為滿足土方挖取和排棄需求，需要在施工期間利用堤頂道路、附近村屯現有道路或在取土場、棄渣場到堤防工程區新建臨時道路，全線總長 249.73km。按自然屬性劃分，干擾區原有占地類型中，耕地 9992.72畝，其中旱地 9948.36畝，水田 44.36畝；林地 8049.78畝；草地 3829.00畝；住宅用地 5.07畝；水域及水利設施用地 1727.81畝，其中護堤地 448.95畝；裸地 34.48畝。 表2.1 干擾區各市(區、縣)及農場臨時用地面積 (單位：畝) 表2.2 干擾區各地類臨時用地面積 (單位：畝 )
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