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免除荒漠危机:土地盐碱化生态修复设计 | 2021获奖作品

LA先锋奖 2021-11-23
原创
  • 项目名称:
    免除荒漠危机:土地盐碱化生态修复设计
  • 项目地点:
    西安

获奖作品信息

作品题目:盐碱改良,免除荒漠危机:甘肃省酒泉市鸳鸯池土地盐碱化生态修复设计策略

参赛作者:刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

指导教师:王伟 张涛 王兰宝

毕业院校:西安建筑科技大学



该方案技术分析到位,措施可行,有较高的可实施性。


——2021LA先锋奖评审人评语 / 李建伟,北京东方易地 首席设计师



© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙



项目简介

地球上差不多四分之一位于旱地的农田,因为盐分导致产量低下,解决土地盐碱化问题,势在必行。我们通过充分的前期分析后,将策略分为三大阶段。第一阶段人为调控:采用井灌井排、淡水淋溶,台田模式、暗管收集、水产养殖、立体种植等手段,形成特色渔产业和种植产业,打造自然供给小循环;第二阶段,经济增长稳定后,部分盈利用于环境的生态恢复:在雨季来临前,采用秸秆还田、蓄水池和墙体隔离措施为土地积蓄几乎不含矿物质的雨水,雨季过后,针对不同盐碱化程度的土地种植不同耐盐碱性的原生植物,在盐碱程度较高的土地,采用客土置换、覆盖环保植被毯的方法,辅助植物生长,人工投入腐生生物,逐渐形成健康的自然生态系统;第三阶段,在经济发展与自然环境恢复都得以实现的基础上,建立盐碱地恢复示范基地与旅游区,进一步促进酒泉的正向大循环。 

全世界盐渍土总面积约为9.5*108hm2,占地球陆地面积的7.62%,其中,我国盐渍土面积为1.0*108hm2,约占世界盐渍化土地的十分之一。我国盐渍土面积占全国可利用土地面积的4.88%。国内盐碱化主要分布于秦岭以北,受内陆性气候影响,西北部盐碱化趋势以及覆盖面积大于东北地区,整体盐碱化呈现扩散趋势。其中新疆和青海及甘肃部分地区盐碱化程度已经严重影响当地植被及农作物生长,成为名副其实的“西北荒漠”。



详细说明:

中国现有盐碱地占耕地面积比例示意图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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甘肃酒泉早在汉武帝时期,因城下有泉,清冽似酒而得名,它位于甘肃省西北部,河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山之间,是甘肃省面积最大的城市。


区位分析图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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通过查阅相关文献,比对30年内盐碱土的农耕种植面积以及农业产量,发现盐碱化对植物生长影响规律。土壤盐碱化程度直接影响植物的发芽率、死亡率,土壤发生盐碱化的过程中会带动一些矿物质例如钠、镁在地层中的活动轨迹,导致土壤金属含量超标,且通过对土壤深度与导电率和pH酸碱度的数据分析得出,盐碱化让大部分盐分存留于表层土壤中。


盐碱化相关数据分析© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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干旱的气候条件和生态环境的复杂性造就了甘肃盐碱化类型的多样性,而酒泉市也有造成其盐碱化的特殊原因。祁连山雪融之水裹挟着土壤岩石中的可溶性盐,流入到平原上,水体下渗,地下水位升高,将地下矿石中的可溶性盐带到土壤表面,当温度升高后,土壤表面水体蒸发掉,盐分则被留在土壤表层。地下水位埋深与土壤表层盐分成反比,与矿化度成正比,埋深越浅,越容易将地下矿物质通过土壤孔隙带到地表。因此在后期设计策略中我们想方设法降低地下水位,减少地下可溶性矿物质随地下水进行垂直运动。


酒泉盐碱化成因分析图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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2014-2021年的卫星图显示,绿地面积有所减小,而土壤荒漠化的风险在增加;在雨季,会有大量雨水裹挟着盐分进入湖中,造成水体污染。到十月底,鸳鸯湖水逐渐澄清,从卫星地图上可以观测到,湖面从2014年到2020年水位有逐渐变深的趋势,部分节点已被淹没,从另一个角度分析,则可以将上升的雨量利用起来。


场地现状分析© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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我们发现,降雨、地下水位、风速等自然因素都对酒泉市的土壤盐碱化有着极大的影响,仅靠自然的力量或仅依赖人工科技,并不能高效的改良盐碱化土壤,我们可以与大自然携手,采用自然恢复与人工改造相结合的方法。


设计思路© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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我们期望通过对鸳鸯湖及周边区域的修复与保护,改善土壤盐碱化带来的问题,构建农业景观,带动城市郊区生态环境,改善城市小气候。将水源上游作为重点保护区,为原生动植物提供可能性,中部保留现有环境,作为过渡区,下游地势平坦,水系纵横,发展农耕、旅游,为周边城市服务。


设计愿景示意图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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不合理的人类活动也会影响到脆弱的生态环境,因此在修复前期需要做好规划,既要加强自然恢复,又要调控人类活动,期望既能保护生境,也能满足景观需求,实现人与自然的和谐共处。项目对鸳鸯湖及其周边区域作出了整体规划,针对不同程度的盐碱化土地提出相应设计策略。


整体规划图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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在轻度盐碱化区域,可加入耐盐碱花田斑块,加强乔灌草的结合强化盐碱化消除的效应。在中度盐碱化地区可适当使用外掺剂来中和土壤的盐碱化,但此方法不宜长期进行。在重度盐碱化区域,可加入耐盐碱花田斑块,加强乔灌草的结合强化盐碱化消除的效应。在重度盐碱化区域,需要挖除受污染的表层土壤,并进行换填,压实处理,播撒草种,采用网格固定的方式,层层净化土壤,进行覆盖环保植被毯,防止雨水径流造成土壤损失,并且加深盐渍化,加入固土设施,在其上可以种植小麦等农作物,进行废地再生。

在沟壑地区,可以将盐渍化处理作为观赏的场所,高差较大处设置栈道,让人们可以很直观地看到盐碱化处理的效果,达到可治,可赏,可学的复合功能。场地中可将农作物采收后的草垛收集,做出大地景观,同时农作物秸秆在老化后可以沤肥,并且产生酸性物质来中和土壤的盐碱性。


不同程度的盐碱化土壤改良思路© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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动植物修复策略:

栽植本土植物及耐盐碱植物,增加植物成活率,少量植物开始生长。植物根系吸收水分,地下水位降低,土壤含盐量随之降低,随着含盐量的降低,植物种类逐渐增加,植物根系能够有效改善土壤理化性质,开始种植防风林带,减少水分蒸发,增加土壤含水量以及保水性,生态环境逐步恢复,形成完整的植物群落,乔灌草搭配生长,生物多样性随之增加,景观效果同时也得到极大的提升。


动植物修复策略图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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人工种植养殖策略:

通过竖井排水工程,降低土壤盐分含量,减轻植物盐害,相关研究表明,竖井排水对距离其60m处的降盐效果最佳,由于地下水含盐量高,而雨水的含盐量几乎为零,除了降低地下水,还需要设计储蓄池在雨季蓄水;采用台田模式,降雨或灌溉时水体将盐分冲刷到低洼的水池中,在盐分较少的台地种植农作物,低处的水池则用来养殖耐盐碱的鱼类,将盐碱变废为宝;采用暗管排水与明沟排水相结合的方式,在表层以下土质为沙壤土、地下水位高、水质差的区域选用暗管排水,其他情况可采用明沟排水;由暗管及明沟排出的盐碱水收集至养殖场,根据不同鱼类的耐盐碱程度开展养殖工作,主要适于盐碱水养殖的鱼类有南美白对虾(千分之零点五-千分之三十)、金鳟鱼、虹鳟鱼、鲟鱼、大鳞鲃及瓦氏雅罗鱼等,由于部分品种为冷水鱼,鱼塘需要采用活水,并搭建大棚,保证常年流水温度在25℃左右;经过养殖稀释后的低浓度盐碱水在经过沉淀、淡水稀释等系列处理后用以浇灌耐盐碱的植物,浇灌的方式为滴灌,避免抬高地下水位;土壤盐碱化的原因是含盐碱含量高的雪水与地下水侵害了土地,切断土壤与盐碱水的联系,也就阻隔了盐碱化的传播,立体种植便解决了这一难题。


人工种植养殖策略图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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通过以上自然与人工结合的恢复策略,带动地区生态与经济稳定发展,此时便可考虑将旅游观光产业融引入进来。


剖面效果图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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将酒泉壮美的风景纳入到画卷中,在湖面上架设观景廊道,不干扰动物的生活。在湖边设计滨水漫步道,供附近居民和外来游客晨跑观景。


效果图© 刘霜婷 鄢梦玲 李浩南 白尧 何蒙蒙 王蒙蒙

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本项目是规划设计与景观相融合的一次尝试,团队在前期查阅了大量的文献资料与实践案例,设计策略具有一定的可实施性,土壤盐碱化并非一日形成的,与当地自然环境及人为活动密切相关,我们能做的就是与大自然握手言和,不断摸索掌握它的规律,用设计去化解矛盾。



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