沈陽位于我國東北地區(qū)南部,地處東北亞經(jīng)濟(jì)圈和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的中心,是東北地區(qū)的綜合樞紐城市。渾河發(fā)源于長白山支脈——遼寧撫順清原縣的滾馬嶺,自東向西穿行而過沈陽市區(qū),將沈陽市分為渾北和渾南,是沈陽的母親河。渾河以其優(yōu)美的河岸線和豐富的自然資源,成為沈陽發(fā)展最具特色、活力、豐富多彩的都會中心區(qū)域,把沈陽變成一座濱水花園城市。因此,渾河濱水區(qū)和河岸帶的景觀狀態(tài)、植被生態(tài)組成優(yōu)劣,不僅是簡單的環(huán)境問題,也對沿河社會發(fā)展,沈陽市世紀(jì)城市開發(fā)建設(shè)提供重要的支撐保障作用。河岸帶是河流水——陸地交界區(qū)域的兩邊,直至河水影響消失為止的地帶。河岸帶是水陸生態(tài)系統(tǒng)共同作用的區(qū)域,具有獨特的空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能。河岸帶通過過濾和截留沉積物、水分調(diào)控以及營養(yǎng)物質(zhì)的再分配等過程,來協(xié)調(diào)河流橫向和縱向的物質(zhì)和能量流。河岸帶受河流水生生境的影響,具有地下水淺,土壤肥力較高,空氣濕度較高,易受洪水泛濫影響,水域陸域系統(tǒng)共同作用的特點。一定寬度的河岸緩沖帶經(jīng)過水、土壤、植被綜合生態(tài)系統(tǒng)的過濾、滲透、吸收、滯留等物理、化學(xué)作用,具有控制面源污染、凈化水質(zhì)等多種生態(tài)環(huán)境功能。本實驗從三個方面開展分析,首先,開展以渾河沿河植被帶植被構(gòu)成及群落分布狀況的調(diào)研。在快速城市化的進(jìn)程中,渾河已演變?yōu)樯蜿柺袃?nèi)河,河岸帶原有的自然植被群落經(jīng)人工選擇、景觀修建、土地開發(fā)等影響已基本不復(fù)存在,在灌木與喬木組成上更多成為以人工選擇為主的植被群落,草本植物除本地常見的土著物種還存在入侵性較強(qiáng)的植物物種。開展植被及群落分布狀況調(diào)研,獲得第一手資料,明確植被構(gòu)成,群落分布,為植物群落優(yōu)化和合理配置植物組成,促進(jìn)該區(qū)域的水生態(tài)建設(shè)和河岸緩沖帶生態(tài)功能恢復(fù)提供基礎(chǔ)支撐。另一方面,開展河岸緩沖帶優(yōu)勢植被緩沖能力的分析。河流按其存在環(huán)境一般分為城市河流和自然河流。渾河沈撫段是典型的北方城市河流。渾河的河岸緩沖帶以人工構(gòu)建為主,在特定河段,渾河河岸緩沖帶的寬度、坡度等指標(biāo)無法更改。在長冬季的氣候特點下,從植被構(gòu)成的角度篩選出提高河岸緩沖帶生態(tài)環(huán)境功能的植被組成,以此提高其生態(tài)環(huán)境功能。通過實地調(diào)查、室內(nèi)外模擬實驗相結(jié)合的手段,對渾河沈撫城市段常見的綠化草本和灌木植物對地表徑流的緩沖能力進(jìn)行了分析,以期在滿足景觀美化的前提下,篩選出對地表徑流能力強(qiáng)的植物品種,為渾河城市段生態(tài)功能的提升提供選擇依據(jù)。最后開展渾河沈撫段植被緩沖帶結(jié)構(gòu)配置模式優(yōu)化研究。植被過濾帶(Vegetative Filter Strips,VFS)是位于污染源與水體之間,一般呈條狀分布的喬木、灌木或草地,可顯著降低氮、磷等面源污染物對水體的影響。河岸緩存帶是植被過濾帶在河流面源污染防控上的常見應(yīng)用。河岸緩存帶的設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化是達(dá)成緩存帶預(yù)定生態(tài)功能的主要環(huán)節(jié),也是影響緩存帶對污染物截留、緩存能力的主要因素。河岸緩存帶的設(shè)計主要針對特定地段的污染物來源組成,地形提出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)、植物組成和相應(yīng)的管護(hù)措施。寬度、坡度、土壤條件、氣候因素是河岸緩存帶設(shè)計中需考慮的主要因素。據(jù)前期調(diào)研表明河岸帶周邊道路、城市社區(qū)地表能夠產(chǎn)生面源污染物,并表現(xiàn)出高SS,高COD,高TN和低TP的特點,本研究中運用VFSMOD模型(VFSMOD模型是由美國Florida大學(xué)的Carpena等人于1999年提出的一個基于降雨田間尺度機(jī)制的數(shù)學(xué)模型,主要用于模擬植被過濾帶對坡面地表徑流中泥沙和污染物的凈化效果)獲得河岸植被緩存帶阻控效果的限值,并基于渾河沈撫城市段區(qū)域(氣候、土壤、微地形)特點,對不同植被構(gòu)成的植被緩沖帶對地表徑流的泥沙攔截與徑流削減效果進(jìn)行了模擬,獲得緩存帶最適寬度、帶長等指標(biāo)。根據(jù)模擬結(jié)果,利用小試的方法進(jìn)行植被配置模式模擬,獲得植被配置組成和植被群落構(gòu)成的消減效果,并基于以上結(jié)果對渾河沈撫城市段河岸緩沖帶的設(shè)計參數(shù)提出了優(yōu)化建議,形成了相應(yīng)的設(shè)計圖,以期為利用河岸緩沖帶提升渾河城市段景觀生態(tài)功能,減少橫向面源污染物入河提供設(shè)計依據(jù)和技術(shù)參考。
【學(xué)位單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q948;X52
【部分圖文】：

主要植被群落分布圖

圖 3-1 植被緩沖能力實驗?zāi)M裝置結(jié)構(gòu)圖實驗時水流通過溢流的方式進(jìn)入培養(yǎng)箱，一部分通過下滲作用滲流進(jìn)入裝置；另一部分在表面形成徑流，最終溢流進(jìn)入出水集水槽，從底端集水槽處離開培養(yǎng)箱并通過分流裝置分別收集在對應(yīng)水桶中。試驗開展前，原狀選取渾河河岸帶土壤于培養(yǎng)箱內(nèi)，土層厚度 40cm，并通過灌溉、晾干等反復(fù)操作恢復(fù)原有土壤結(jié)構(gòu)。實驗時，首先對篩選出的草本植物進(jìn)行育苗，待小苗生長到一定的氋度，移栽至培養(yǎng)箱內(nèi)，每個箱體內(nèi)植被種苗數(shù)量一定，均為 120 棵。正常撫育生長 3個月，開始植被緩沖帶植被緩沖能力實驗。實驗所用模擬污水，參照北方地區(qū)道路地表徑流進(jìn)行配置（表 1），用過 100 目篩的土壤顆粒、碳酸氫銨、過磷酸鈣、鄰苯二甲酸氫鉀配置模擬污水。在常溫實驗條件下將稱取完成的化學(xué)藥品進(jìn)行溶解，分批次逐漸加入到配水桶中。實際配置模擬污水成分范圍見表 3-3。

圖 3-2 不同草本植被對模擬污水中總氮的去除率顯的種類差異有很大關(guān)系，早熟禾和三葉草植株生長高度較低并且地面率較大，植被密度較高，增加了徑流流動阻力，延長了滯留時間，使徑的下滲至深層土壤；對于淋溶態(tài)總氮的去除，各類植物的去除效果均除率在 9%-16%之間，相比于對徑流總氮的高效處理效果，三葉草對淋氮的去除效果不佳，去除率僅為 12%左右，這與三葉草較為發(fā)達(dá)的根系于徑流入滲有關(guān)，荷蘭菊獲得了最高的淋溶液中總氮的去除效果，其根于荷蘭菊直根系及根系較短。通過對總氮去除率的排序，各植物對徑流緩沖能力排序依次為三葉草>早熟禾>荷蘭菊>肥皂草>狼尾草>千蕨菜。.3.3 植物對總磷和 SS 的去除率在對總磷的去除上，各植物均表現(xiàn)出較好的去除效果（70%以上），溶液的去除效果也普遍高于 80%，這與磷的化學(xué)形態(tài)有關(guān)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2811171