湖泊型饮用水源地安全生物保护体系构建初探

2011年7月第24卷第4期黑龙江生态工程职业学院学报JournalofHeilongjiangVocationalInstituteofEcologicalEngineeringJu.l2011Vo.l24No.4湖泊型饮用水源地安全生物保护体系构建初探姚�颖1,2�蒙宽宏2�杨�凯2*(1.东北林业大学,哈尔滨150040;2.黑龙江省林业科学研究所,哈尔滨150081)��摘�要:以湖泊型饮用水源地安全生物保护措施为研究对象,通过对森林生态系统水文过程以及对人工湿地的除污特点机理的研究,提出一种由森林生态系统与人工湿地生态系统组成的综合性的安全生物保护体系。试图建立自大气降雨到达森林生态系统至径流水体到达湖泊的整个水文过程的生物措施的水文调节与水质调控,为湖泊型饮用水源地的生物保护探讨新的实现方式。关键词:饮用水源地;生物保护;森林水文;人工湿地中图分类号:X524���文献标志码:A���文章编号:1674-6341(2011)04-0001-03��收稿日期:2011-05-13作者简介:姚颖(1983-),女,黑龙江哈尔滨人,研究实习员。研究方向:森林生态。*为通讯作者。��近年来我国频频发生的有关饮用水安全的问题都在深刻地提醒着世人一个严峻的事实���水源地突发污染事件一般难于预料和预测,甚至是难以避免的,是一种人们必须学会与之共存的严重的环境风险事件。因此,为了保证饮用水安全,开展饮用水源地安全生物保护技术的研究显得尤为迫切。水源地的安全保障问题日益受到世人的强烈关注和政府部门的高度重视。1�设计思想湖泊型水源地生物保护体系以大气降雨在降落到森林生态系统开始至形成径流进入湖泊的完整的大气降雨水文过程观测为主线,系统地研究森林生态系统的水文功能与水质动态、人工湿地生态系统的径流净化功能与水质动态,为湖区水源涵养林的构建与优化重建以及人工湿地的建造与改良提供科学的指导。利用生物措施,对即将汇流进入湖泊水体的水源进行净化、沉淀、过滤等处理,从而实现对湖泊水质的保护。2�水源涵养林生态系统功能研究与高效系统构建技术2.1�水源涵养森林生态系统的功能森林生态系统的水源涵养功能的发挥,主要是依靠森林生态系统对水分的生态过程来实现,主要包括:森林生态系统对大气降雨的再分配作用、森林生态系统各组分对水分的消耗、森林生态系统对水质的影响等。一个高效的水源涵养森林生态系统应该包括以下几个功能模块组成:(1)林冠层。水源涵养林生态系统应该具有对大气降雨进行适度截留的林冠层,过高或者过低的截留量都是不适宜的。(2)灌草层。灌草层对水分的再分配和调节作用与林冠层比较相似,但是由于其结构更为多样,因此其功能的发挥和功能的测量也更为复杂。一般来说,由天然林组成生态系统中,存在着比较良好的乔���灌���草结构,而在人工林构成的生态系统中这样的结构相对较差,�般只具有乔���草结构。(3)枯落物层。由于地表枯落物层的存在,一方面可以大量地削弱了雨滴对土壤的直接击溅;另一方面又可以吸收很大一部分的降水,从而减少了到达土壤表面的降水量;枯落物层对水流的强大机械阻拦作用,极大程度上减少地表径流的产生,发挥了重要的水土保持和涵养水源的功能。(4)土壤层。林地土壤水分对植物���大气、大气���土壤和土壤���植物三个界面物质和能量的交换过程有着重要的控制作用,直接影响到土壤水分的入渗、林地蒸散和流域径流。目前林地土壤对于水源的涵养关系主要分为静态涵蓄功能和动态调蓄能力两方面。林地土壤的静态涵蓄功能主要是不同林型对土壤水分���物理性质的改善和持水能力影响的分析上。学术界普遍认为,土壤蓄水量的大小取决于土壤非毛管孔隙度及土壤厚度。据测定,森林土壤的蓄水范围为36.6~149.4mm,平均为72mm。同时也有研究指出,未遭受人为干扰或受干扰程度较小的森林生态系统,林下土壤的水源涵养能力较其他林分更佳,且水文传输机制更为复杂。土壤的动态调蓄能力主要是林地土壤的水分渗透性能,林地土壤较其他类型土壤具有更高的入渗率,良好的森林土壤其土壤稳定入渗率高达8.0cm/h以上,水力传导率可达15mm/h以上。(5)森林植被。森林植被的作用,除了前述的以物理方式实现的对大气降雨的截留作用之外,森林植被对进入森林生态系统的大气降水的影响还包括两个部分,即森林植被的蒸散消耗以及对水质的影响。森林植被对水质影响的研究主要集中在森林生态系统本身的营养元素循环上,植被对水化学的影响与降雨(降雨量、降雨强度、降雨历时等)、树种、林分状况(林冠的干净程度、郁闭度、树皮粗糙度等)、大气状况等有很大关系。2.2�水源涵养森林生态系统的组成基于对水源涵养林各组成部分功能的研究,对高效水源涵养林的设计应该包括以下几个方面的内容:(1)植被耗水规律研究;(2)水源地森林生态系统对水质的影响研究