-
河流生态缓冲带(后简称“缓冲带”)是河流生态系统的重要组成部分。河岸植被缓冲带(后简称“植被缓冲带”)范围划定是其建设和管理的基础。国内外学者已从不同角度提出了多种植被缓冲带的宽度划定方法。经验值法(固定宽度法)是较早界定植被缓冲带宽度的方法。以保护水质为目的,DOSSKEY等[1]采用经验值法为美国某小尺度河流划定了宽度为9~35 m的植被缓冲带。数学模型法是最常使用的植被缓冲带宽度划定方法,包括单因子、多因子回归模型法、基于GIS的数学模型法,以及河岸生态系统管理模型(riparian ecosystem management model, REMM)、农田管理系统化合物径流及侵蚀模型(the chemicals,runoff,and erosion from agricultural management systems, CREAMS)、植被过滤带模型(the vegetative filter strip model, VFSMOD)等为复杂机理模型法[2-8]。2008年,美国农业部发布了《保护缓冲带:缓冲带、廊道和绿色通道设计指南》,根据不同区域的各参数特征,应用植被过滤带模型(vegetative filter strips model,VFSMOD)估算了植被缓冲带所需要的宽度,并提供了基于不同功能考虑的植被缓冲带建议宽度[9]。由于各项管理规定的差异,国外的植被缓冲带宽度划定方法不宜直接在我国应用。
国内学者亦开展了植被缓冲带划定方面的研究。左俊杰[10]以滴水湖汇水区为例,定量模拟了汇水区的面源污染负荷、汇流路径,并确定了植被缓冲带的空间格局、宽度、植被种类和数量组成;夏继红等[11]根据河岸带结构特征,分析了河岸带水文、水动力、生态及溶质迁移等主要动态过程,提出了河岸带最小、最大和最优的不同宽度要求。2016年,国家林业局发布了《华北地区河溪植被缓冲带建设技术规程》(LY/T 2639-2016),其中考虑了河溪规模、土壤渗透能力、径流控制带是否与其他林带发挥协同防护作用,并直接给出了多种情况下的无干扰林带、人工乔灌林带和径流控制带3类植被缓冲区的建议宽度范围[12]。上述植被缓冲带宽度划定方法各有优缺点及适用范围。经验值法和简单数学模型法所需流域的基础资料少,但不同区域应用的普适性较差,准确度欠佳。复杂机理模型法以及基于GIS的数学模型准确度较好,但所需数据资料较多,且仅依据模型计算结果划定缓冲带宽度,往往在缓冲带划定的实践中无法落地实施[13-14]。
2017年1月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《省级空间规划试点方案》指出,以主体功能区规划为基础,全面摸清并分析国土空间本地条件,划定城镇、农业、生态空间以及生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界。2006年3月,住建部发布《城市蓝线管理办法》(建设部令第145号),明确城市蓝线是指城市规划确定的江、河、湖、库、渠和湿地等城市地表水体保护和控制的地域界线。这些都为我国河流缓冲带的划定提供了政策依据。
本研究从面源污染阻控的角度出发,根据河岸土地利用类型,将河流划分为堤防型河段、城镇型河段、农田型河段、村落型河段和林草型河段,兼顾现有生态红线、河湖管理范围、城市蓝线等空间管控要求,确定基于VFSMOD模型的植被缓冲带划定方法,以期为我国缓冲带的构建提供参考。
基于VFSMOD模型的河岸植被缓冲带划定方法
Demarcation method of riparian vegetation buffer zone based on VFSMOD model
-
摘要: 河岸植被缓冲带的划定是河流生态缓冲带建设和管理的基础。从面源污染阻控角度出发,根据河岸的土地利用类型,将各河流所处河段划分为堤防型河段、城镇型河段、农田型河段、村落型河段和林草型河段。采用植被过滤带模型(VFSMOD),并结合现有生态红线、河湖管理范围、城市蓝线等空间管控要求,提出了各类型缓冲带的划定方法,以期为我国河岸植被缓冲带的划定工作提供参考。Abstract: TThe delimit of river buffer zone is the basis for the construction and management of the river ecological buffer zone. From the point of view of non-point source pollution resistance control, according to the size, function and land use type of river, river can be classified into dike river reach, urban river reach, farmland river reach, village river reach and forest-grass river reach. Based on the VFSMOD model and the existing spatial control requirements, such as ecological red line, river and lake management scope, and urban blue line, the demarcation method of various buffer zones proposed, in order to provide reference for the demarcation work of riparian vegetation buffer zones in China.
-
Key words:
- river /
- riparian vegetation buffer zone /
- demarcation method
-
表 1 不同径流拦截率目标下农田型河段植被缓冲带最小宽度的推荐值
Table 1. Recommended minimum buffer width of cropland reach
坡度/
%植被缓冲带最小宽度/m 径流
拦截率
40%径流
拦截率
50%径流
拦截率
60%径流
拦截率
70%径流
拦截率
80%1 25 35 45 60 75 3.5 30 40 55 75 105 9 30 40 60 80 120 30 35 50 80 125 — 表 2 不同径流拦截率目标下村落型河段植被缓冲带最小宽度的推荐值
Table 2. Recommended minimum buffer width of village reach
坡度/% 植被缓冲带最小宽度/m 径流
拦截率
40%径流
拦截率
50%径流
拦截率
60%径流
拦截率
70%径流
拦截率
80%1 10 15 20 25 35 3.5 15 20 25 35 45 9 15 20 30 40 60 30 15 20 30 40 70 -
[1] DOSSKEY G M, HELMERS J M, EISENHAUER E D, et al. Assessment of concentrated flow through riparian buffers[J]. Journal of Soil & Water Conservation, 2002, 57(6): 336-343. [2] LOWRANCE R, WILLIAMS RG, INAMDAR SP, et al. Evaluation of coastal plain conservation buffers using riparian ecosystem management model[J]. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 2001, 37(6): 1445-1455. doi: 10.1111/j.1752-1688.2001.tb03651.x [3] LOWRANCE R R, ALTIER L S, WILLIAMS R G, et al. REMM: The riparian ecosystem management model[J]. Journal of Soil & Water Conservation, 2000, 55(1): 27-34. [4] 范小华, 谢德体, 魏朝富, 等. 河岸带生态系统管理模型研究进展[J]. 中国农学通报, 2006, 22(1): 277-282. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2006.01.079 [5] KNISEL, WALTER G. CREAMS: A field scale model for chemicals, runoff, and erosion from agricultural management systems [USA] [EB/OL]. [2021-03-01]. https://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=US8025878. [6] MAJED A, RUDRA RP, WHITELEY HR Validation of a vegetated filter strip model (VFSMOD)[J]. Hydrological Processes, 2001, 15(5): 729-742. [7] CLEICI N, PARACCHINI ML, MAES J. Land-cover change dynamics and insights into ecosystem services in European stream riparian zones[J]. Ecohydrology and Hydrobiology, 2014, 14(2): 107-120. doi: 10.1016/j.ecohyd.2014.01.002 [8] DESOSA LL, GLANVILLE HC, MARSHALL MR, et al. Delineating and mapping riparian areas for ecosystem service assessment[J]. Ecohydrology, 2018, 11(8): e1928. [9] BENTRUP G. Conservation buffers: Design guidelines for buffers, corridors, and greenways[R/OL]. [2021-03-01]. https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/33522. [10] 左俊杰. 平原河网地区河岸植被缓冲带定量规划研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2011. [11] 夏继红, 鞠蕾, 林俊强, 等. 河岸带适宜宽度要求与确定方法[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2013, 41(3): 229-234. [12] 国家林业局. 华北地区河溪植被缓冲带建设技术规程: LY/T 2639-2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016. [13] 汤家喜, 孙丽娜, 孙铁珩, 等. 河岸缓冲带对氮磷的截留转化及其生态恢复研究进展[J]. 生态环境学报, 2012, 21(8): 1514-1520. [14] 侯利萍, 何萍, 钱金平, 等. 河岸缓冲带宽度确定方法研究综述[J]. 湿地科学, 2012, 10(4): 500-506. doi: 10.3969/j.issn.1672-5948.2012.04.017 [15] 国土资源部. 土地利用现状分类: GB/T 21010-2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017. [16] 全国农业区划委员会. 土地利用现状调查技术规程[M]. 北京: 测绘出版社, 1984. [17] NIAN S, MARIANNE B. Vegetative buffer zones as pesticide filters for simulated surface runoff[J]. Ecological Engineering, 2004, 22(3): 175-184. doi: 10.1016/j.ecoleng.2004.05.002 [18] CONGRONG Y, BIN G, RAFAEL M C, et al. A laboratory study colloid and solute transport in surface runoff on saturated soil[J]. Journal of Hydrology, 2011, 402(1/2): 159-164. [19] CHEN H, GRIENEISEN M L, ZHANG M. Predicting pesticide removal efficacy of vegetated filter strips: A meta-regression analysis[J]. Science of the Total Environment, 2016, 548-549: 122-130. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.01.041 [20] 李冉. 浅层地下水对植生滤带削减面源氮磷污染物的影响及VFSMOD-W模型模拟研究[D]. 武汉: 中国地质大学, 2019.