河流生态修复理论技术及其应用
河流生态修复理论技术及其应用
提要：本文提出了河流生态修复整体模型，系统阐述了水利工程对河流生态系统胁迫及其机理，对传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法及河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了简单介绍。
关键词：胁迫，生态修复，模型，示范工程
T HEORIES AND PRACTICES OF RIVER RESTORATION
Dong Zheren, Sun Dongya, Peng Jing
ABSTRACT:The holistic model of river ecosystem structure and function is proposed. Stresses of hydraulic engineering on river ecosystems are analyzed comprehensively. Countermeasures and technologies are brought forward for ecological compensations and rehabilitations, which overcome some shortcomings of traditional methodologies in hydraulic project planning, design and management. One demonstration project on river restoration is briefly introduced. Keywords: Stress, river restoration, holistic model, demonstration project
1、前言
水利工程在防洪、灌溉、供水、发电、航运和旅游等诸多方面对于保障社会安全、促进经济可持续发展发挥着巨大的作用，这是举世公认的事实。但是另一方面，水坝和堤防建设、河道整治工程和跨流域调水工程等各类水利工程对于河流、湖泊生态系统也造成了胁迫效应。水利工程的负面影响主要表现为改变了自然水文规律和引起地貌特征变化，从而不同程度地改变了生境条件，导致淡水生态系统结构和功能的变化。
水利工程的生态影响问题引起了社会各界的广泛关注，也逐渐变成了水利水电建设发展的瓶颈问题。如何正确对待和处理水利工程的生态影响问题，需要坚持可持续发展的原则，用辩证的观点进行分析。在工程技术层面上，纵观传统意义上水利工程的建设和管理目标，都是以建设和运行工程设施为手段，通过改造和控制河流，实现预期的经济效益和社会目标。
传统意义上的水利工程尽管满足了社会经济需求，但是在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求，因此对生态系统构成了胁迫效应。面对这个复杂问题，应坚持全面权衡利弊，力争趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于河流生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护二者兼顾的目标。
本文系统阐述了水利工程的生态影响现象，分析了胁迫效应的机理，对于传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法和河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了介绍。
2、水利工程对河流生态系统胁迫和机理分析
自然力和人类活动对于淡水生态系统构成双重胁迫。各类水利工程对淡水生态系统的胁迫是大规模人
类活动的负面影响之一。这种影响主要表现为改变了自然水文规律和引起地貌特征变化，从而不同程度地改变了生境条件，导致淡水生态系统的结构和功能的变化。
2.1 水文－生物－生态功能河流连续体四维模型
本文作者根据近20 多年来生态学理论的发展以及对于河流生态系统的认识深化，在前人提出的河流连续体概念（Vannote, 1980）的基础上，通过进一步完善，提出“水文－生物－生态功能河流连续体”概念。所谓“水文－生物－生态功能河流连续体四维模型”的内涵是：由河流水文－水力学过程空间连续性；生物群落结构空间连续性；营养物质流和能量流空间连续性；信息流空间连续性为要素的河流连续体模型，同时，考虑水文、生物及河流生态系统演变和进化的动态特征，需要建立时间坐标和尺度。
（1）河流水文－水力学因子三维连续性河流的流动是水体一种不可逆的单向运动，河流的水文－水力学因子用流量、水位、流速、脉动压力、水温等指标度量。如果在河流的某一横断面建立三维坐标系，即水流的瞬时流动方向y 轴（纵向），在地平面上与水流垂直方向x 轴（横向），与地平面垂直向下的z轴（竖向），借以考察河流的三维运动（图1）。在纵向y 方向河流的流动是主导方向，河流的流量、流速、脉动压力、水温等沿上中下游都是连续分布的，反映了河流顺水流方向的连续性。河流是一个动态过程，河流依照水文学规律呈周期变化，形成年内洪水与枯水期交错发生的格局。当洪水发生时，河水向侧向x 方向漫溢，使主流、河滩、河汊、静水区和湿地连成一体，形成复杂的水流系统，这就是河流侧向x 轴的连通性。在竖向z 轴是地表水与地下水连接的通道，通过渗透的方式向地下水补给。绝大部分自然河流的河床材料构成具有透水性的特征，因此在z 方向水体的连续性可以理解为渗透性。
（2）河流生物群落结构连续性
河流不仅是一个流动的物理系统，更是一个动态的生态系统。生物群落随河流水文－水力学特征（流量、水位、流速、流量、脉动压力、水温等）连续性变化也呈现连续性分布。尽管大型河流可能穿过不同的气候分区，河流高程沿河流纵坡有很大差别，但是沿河流的生物群落仍然遵循连续性分布的规律。这不仅反映在沿河流廊道植被的连续性分布，而且水生动物、无脊椎动物、昆虫、两栖动物、水禽和哺乳动物等都是遵循连续分布的规律，形成丰富有序的食物链（网）。这种连续性的产生是由于在河流生态系统的演替过程中，生物群落对于水域生境条件不断进行调整和适应，反映了生物群落与淡水生境的适应性和相关性。
（3）营养物质流和能量流连续性
河流的连续性不仅是生物群落分布的连续性，更是生态系统生物学过程的连续性。由于水体具有良好的可溶性，使河流成为生态系统营养物质输移、扩散的主通道。河流泥沙的输移扩散是河流运动的重要的因子。附着在泥沙表面的营养物质随泥沙的运动迁移转化。河流的纵向（y 轴）流动把营养物质沿上中下游输送。在洪水季节洪水漫溢，又在横向（x 轴）把营养物质输送到河滩、河汊、静水区和湿地。每年洪水的到来，对于河流的水生生物和水陆交错带的植物无疑是莫大的福音。在河流的竖向（z 轴）河流向地下含水层的补给以及相对应化学成分的变化，并且在竖向还进行着营养物质的输移转化。正因为如此，大多数河床含水层存在着丰富的生物量。在上述3 个方向营养物质的输移转化，表现为营养物质流与能量流的空间与时间连续性，使得下游的生态过程与上游的生态过程直接相关。
（4）河流信息流的连续性
河流为诸多鱼类和其它水生生物提供生命信号。随着水文周期的变化，河流水位消长。当洪水漫溢河滩和河汊、水陆交错湿地，一些鱼类离开河槽到河滩、河汊及湿地寻找避难所或产卵；当水位消落，鱼类又回到河流主槽。鱼类的这些生命活动是对水位变化的正面响应。河流的流速、水温等同样是众多水生生物的生命信号。我国著名的中华鲟是一种溯源产卵洄游鱼类，每年秋季中华鲟成群结队逆流而上，在长江上游重庆以上河段的深潭及金沙江的急流中产卵，幼鱼顺江游到大海，在海洋生活10 余年后仍然返回长江上游，2000 公里不迷路。其产卵季节与河流水温带来的信息关系密切，而河流的流速和脉动压力无疑对洄游鱼类长距离运动的导航信号。由于河流的水文－水力学因子在空间上的连续性，就使得河流走廊的生态系统结构呈现连续性特点。由于河流水文－水力学因子在时间上的连续性以及气候因素的影响，就使得河流走廊的生物群落随时间出现年内周期性的变化。
2.2 人类活动和水利水电工程对于河流生态系统的胁迫
人类活动对于河流生态系统的胁迫，从更大的尺度研究应该包括近代人类活动引起的全球变化如气候变化引起河流径流量的变化，酸雨引起的河流水质变化等。人类对水土资源的开发利用以及其他经济活动引起对于河流的胁迫效应，包括：水污染，超量用水，土地利用方式变化，对湖泊和河流滩地的围垦，生物入侵。
几千年来人类为了防洪安全与经济发展，对于河流进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流进行了大规模开发利用，兴建了大量工程设施，改变了河流地貌学特征。河流近一百年来的人工变化超过了数万年的自然进化。水利工程对于河流生态系统的胁迫主要来源于以下两个方面：一是河流的人工改造，包括1）自然河流的渠道化，2）自然河流的非连续化；二是跨流域调水工程，如图2 所示。
河流的人工渠道化破坏了自然河流所特有的蜿蜒性特征，改变了深潭与浅滩交错，急流与缓流交替的格局。不透水和光滑的护坡材料阻碍了地表水与地下水的联通，改变了鱼类产卵条件。这些因素的叠加，造成生物异质性下降，导致生物栖息地的质量的下降。水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低，引起淡水生态系统不同程度的退化。
(a) 自然状态河流，(b) 建设梯级水坝后的河流
图 2 河流非连续化示意图
上节提出的“水文－生物－生态功能河流连续体四维模型”概念，说明河流生态系统是一种开放的、流动的生态系统，其连续性不仅指一条河流的水文学意义上的连续性，同时也是对于生物群落至关重要的营养物质输移的连续性。大坝将河流拦腰斩断，改变了连续性河流的规律，形成了河流的非连续性特征。流动的河流变成了相对静止的人工湖，无论是库区还是大坝下游河段的流速、水深、水温及水流边界条件都发生了变化。建有坝后式水电站的大坝运行是根据防洪和兴利需要进行调度，采用人工泄流方式，坝后经常或间断有水流下泄。堤防工程妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展，形成另一种侧向的水流非连续性。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。
跨流域调水工程打破了流域、水系的自然格局，改变了水文循环条件，对于水域和陆地生态系统产生胁迫效应。
针对水利工程对河流生态系统的胁迫问题，需要吸收生态学的理论知识，完善传统的水利工程技术，探索生态水利工程建设技术方法，构建与生态友好的水利水电工程技术体系，开展河流生态修复工作。
3、河流生态修复规划与河流健康评估
河流生态修复规划与评估包括四部分主要内容：现状及历史调查分析；制定河流生态修复目标；提出规划对策，包括工程任务、管理措施和建立监测与评估系统；进行经济－生态效益综合评估。
编制河流生态修复规划的主要技术流程如下：（1）明确规划的总体思路，包括指导思想，遵循原则，体现人口－资源－环境协调的可持续发展观和人与自然和谐的理念。（2）现状调查与分析，包括社会、经济及水资源状况、水文气象、地貌地质、河流演进历史和形态、生物物种状况和河流生态系统退化原因调
查分析。（3）在调研的基础上，制定河流生态修复目标。（4）确定规划范围、时间与空间尺度以及总体格局。（5）确定工程任务，主要包括水文条件（水量、水质和水文情势的恢复；栖息地建设；濒危、珍稀和特有物种保护与恢复。（6）建立河流生态监测系统和河流健康评估系统。（7）提出管理对策（8）对于整个规划进行经济－生态效益综合评估。
3.1 河流水系生态恢复的任务
河流水系生态恢复的任务有三大项：一是水质条件、水文条件的改善，二是河流地貌特征的改善，三是生物物种的恢复。总目的是改善河流生态系统的结构与功能，主要标志是生物群落多样性的提高。
水质条件、水文条件的改善包括：水量、水质条件的改善，水文情势的改善，水力学条件的改善。通过水资源的合理配置以维持河流河道最小生态需水量。通过污水处理、控制污水排放、生态技术治污、提倡源头清洁生产、发展循环经济以改善河流水系的水质。提倡多目标水库生态调度，即在满足社会经济需求的基础上，模拟自然河流的丰枯变化的水文模式，以恢复下游的生境。
河流湖泊地貌学特征的改善包括：恢复河流的纵向连续性和横向联通性；保持河流纵向蜿蜒性和横向形态的多样性；外移堤防给洪水以空间并扩大滩地；退耕还湖和退渔还湖；采用生态型护坡以防止河床材料的硬质化。
生物物种的恢复包括:濒危、珍稀、特有生物物种的保护；河湖水库水陆交错带植被恢复；包括鱼类在内从水生生物资源的恢复等。
3.2 河流生态修复的规划设计
河流生态修复规划的指导思想是：以可持续发展理念为指导，评估河流的生态状况，确定河流开发与保护的适宜程度，提出改善河流生态系统结构与功能的工程措施和管理对策，促进人与自然和谐相处。
河流生态修复规划的原则是：（1）河流修复与社会经济协调发展原则；（2）社会经济效益与生态效益相统一原则；（3）流域尺度规划原则；（4）增强空间异质性的景观格局原则；（5）生态系统自设计、自我恢复原则；（6）提高水系联通性原则；（7）负反馈调节设计原则；（8）生态工程与资源环境管理相结合原则。
河流生态修复的目标不可能“完全复原”到某种本来不清楚的原始状态，也不可能“创造”一个全新的生态系统，应该立足于我国江河现状，在充分发挥生态系统自我恢复功能的基础上，适度进行人工干预，保证河流生态系统状况有所改善使之具有健康和可持续性。
3.3 河流健康评估
借鉴国外经验，结合我国国情，本文提出了“可持续利用的生态良好河流”作为对河流健康的定义。
其概念包含双重含意，一方面要求人们对于河流的开发利用保持在一个合理的程度上，保障河流的可持续利用；另一方面要求人们保护和修复河流生态系统，保障其状况处于一种合适的健康水平上。它既强调保护和恢复河流生态系统的重要性，也承认了人类社会适度开发水资源的合理性；既划清了与主张恢复河流到原始自然状态、反对任何工程建设的绝对环保主义的界线，也扭转了“改造自然”、过度开发水资源的盲目行为，力图寻求开发与保护的共同准则。
“可持续利用的生态良好河流”作为管理工具，需要提供一种评估方法，既评估在自然力与人类活动双重作用下河流演进过程中河流健康状态的变化趋势，进而通过管理工作，促进河流生态系统向良性方向发展；又评估人类利用水资源的合理程度，使人类社会以自律的方式开发利用水资源。可持续利用的生态良好河流概念，把在自然系统中讨论保护和修复河流生态系统的理念进一步拓宽，把自然系统与社会系统有机地结合起来。不仅要使河流为人类造福，也需要保护和修复河流生态系统；不仅需要以河流的可持续利用支持社会经济可持续发展，也需要保障河流生态系统的健康和可持续性。
河流健康评估的内容一般包括以下4 方面内容：物理－化学评估；生物栖息地质量评估；水文评估和生物评估。
（1）物理－化学评估作指标可以反映河流水流和水质变化、河势变化、土地使用情况和岸边结构。与传统水质评估方法不同，在健康评估中突出物理－化学量测参数对河流生物群落的潜在影响；
（2）生物栖息地评估的内容是勘查分析河流廊道的生物栖息地状况，调查生物栖息地对于河流生态系统结构与功能的影响因素，进而对栖息地质量进行评估。具体体现在河流的物理－化学条件、水文条件和河流地貌学特征对于生物群落的适宜程度，特别是对于形成完整的食物链结构和完善的生态功能的作用；
（3）水文评估的目的是分析水文条件的变化对于河流生态系统结构与功能产生的影响。所谓“水文条件”既包括传统的水文参数，还包括水流的季节性特征和水文周期模式、基流、水温、水位涨落速度等，这些都对鱼类和其它生物的栖息繁衍产生影响；
（4）生物评估具体是分析水文条件、水质条件和栖息地条件发生变化对于河流生物群落的影响程度。可能产生的变化包括：水域生物群落物种成分变化；栖息地生物优势种群的变化；物种枯竭；整个种群死亡率；生物行为变化；生理代谢变化；组织变化和形态畸变等。
3.4 栖息地评价
栖息地评价的目的是在揭示影响栖息地质量的关键环境因子，并定量地评价栖息地的质量。具体而言，是评价指示性生物的河流栖息地的质量状况。河流栖息地评价模型的建立一般包括以下五个步骤：确定指示性生物及评价的时空尺度，构建栖息地适宜度函数，建立评估模型并进行验证，构建栖息地评价模型时的参照系，构建栖息地评价模型所使用的数学方法。
目前，生态水力学模型方法在栖息地评价中获得了广泛应用。它是生态水力学的重要方法，在充分理解水动力学、水质、生物和生态动态特征相互作用机制的基础上，描述生物过程和生态系统的实际特征，建立计算模型，为河流环境整治和生态修复及管理提供技术支持。
本文成果依据目标鱼类的适好曲线，结合示范工程进行了生态水力学定量分析，评估不同布置方案的栖息地质量，完成河流修复示范工程优化设计(图3、4)。
图3 生态水力学模型的河段地形
4、河流廊道生态修复技术
我国现阶段河流修复中的首要任务是遏制流域内引起生态系统退化的污染，并在合理论证的基础上采取必要的修复措施。对于规划、评估、监测这些不同的任务，其工作对象的空间尺度可能是不同的。监测和评估工作可以在流域甚至是跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可以是流域或河流廊道。至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。
我国河流生态修复工程的规划设计应在满足防洪等传统工程目标的前提下，使工程适应自然生态系统
的要求。河流修复的规划和设计应采用系统方法，遵循自然规律，不仅能适应有固定边界条件的河流，也能适应可变边界条件的河流，而且要能保证在同一个工程目标下，不同工程技术人员能做出相似的设计方案，系统方法是一个多次反复的过程。河流生态修复工程的目标应是部分地恢复河流的自然地貌、水力和生态功能，需要不同专业领域专家的参与并提供技术支撑。修复工程的规划设计人员应包括地貌学、水文学、河流动力学、岩土工程和生态学领域的专家，此外还应包括关注这一工作的机构、个人、组织和其它利益相关者。
我国大多数河流都建有堤防工程，河流地貌不可避免要受到堤防工程的影响。从恢复自然环境功能但同时又能发挥防洪工程效益的角度出发，需要改进完善现有堤防的设计和建设方法，提出一些创新性的技术方法。
（1）洪水后退。这项措施包括清除河漫滩内的所有结构物，把河道恢复到历史状态。设计河道形态时要使河流泥沙不会产生严重的冲刷和淤积现象，并能恢复到天然形态。河流形态可以自由蜿蜒，洪水可以漫滩，平均漫滩频率为一年或两年。从现实来看，这一理念在我国的应用将受到社会经济发展的制约，对大多数已经建有堤防工程的河道而言，要实现河流形态的完全恢复是不切实际的。但对于尚未建造堤防工程的河段，在未来的防洪规划中，可把这种非工程防护措施作为一个主要的待选方案。
（2）堤防后靠。这项措施与洪水后退措施在本质上是一致的，但河漫滩洪水被限制在两岸堤防之间。堤防在布置上不应侵占蜿蜒带，从而使河道在地貌变化活跃的廊道区域内仍可以摆动。这项措施符合当前的洪水管理理念，但在很大程度上受经济条件的制约。对于新建堤防，在堤线布置方面，应遵循宜宽则宽的原则，处理好河道行洪和生态保护要求与土地开发利用之间的矛盾，河槽和河漫滩不仅要能满足设计洪水的行洪要求，还要保持一定的浅滩宽度和植被空间，为生物的生长发育提供栖息地，既可发挥河流的自净化功能，又有利于地表和地下水的联通。
（3）两级河道。两级河道实质上是大河道内套小河道，即上部河道主要用于行洪，枯水河道主要用于改善栖息地质量和提高泥沙输移能力。上部河道可设计成公共娱乐场所或湿地型栖息地，枯水河道可设计成蜿蜒形态。
（4）行洪河道。把现有河道恢复到原来的形态，同时建设一条行洪河道或大流量河道以满足行洪需求。恢复的河道主要是为了修复栖息地，而行洪河道则可设计成湿地或低洼栖息地，或开发为旅游休闲地，其作用就如同一个分离的河漫滩。
（5）河道内栖息地加强结构。通过在河道内增加砾石、翼型导流设施（侧堰）、堆石堰和鱼巢等结构，可以增强河道栖息地功能。但在设计中，必须考虑这些结构对河道过流能力和泥沙输移能力的影响，以保证防洪工程的可靠性。
（6）岸坡防护。在河道岸坡防护工程中引入树木和灌木类植被，不仅能提供良好的生物栖息地环境，而且还可以增加审美情趣。这类措施对防洪工程的改变最小，因此最容易实施，并强调在多孔性防护结构底部设置反滤层和垫层。此外，河岸植被将增进河道糙率，因此需进行详细的水力学分析来评价这种影响。针对冲刷侵蚀严重的河段，本项成果开发了一些岸坡防护结构和产品，包括棕纤维生态垫、柔性护岸排、
鱼巢护岸砌块、净水石笼净、水箱护岸砌块，获得2 项发明专利和3 项实用新型专利。
5、河流生态修复实践
在上述理论研究和技术开发的基础上，开展了河流生态修复示范工程建设，包括浙江省海宁市辛江塘河道整治工程、深圳市田下河和观澜河生态修复工程、重庆市苦溪河生态修复工程，通过这些工程示范发展和完善了河流生态修复的理论和技术方法，同时也取得了可观的环境效益和社会效益。下面仅以浙江省海宁市辛江塘河道生态整治示范为例，予以简单说明。
（1）基本情况
辛江塘（河）是海宁境内主干河流之一。西起万兴桥，东至袁花大虹桥，全长32.4 km，是境内西引东泄的主干河道，亦是横贯东西的一条水上运输通道。在辛江塘河道生态修复工程建设中，尽量做到水土保持措施与“国家级生态示范市”建设相结合、与安全带植物绿化相结合、与环境整治相结合；淤泥堆放与肥田相结合；主干河道与交叉河道定位相结合；河道用地和借地相结合。
（2）工程规划设计
根据辛江塘不同河段的功能要求，分为基本功能河段、兼顾城镇建设功能河段、兼顾通航功能河段、具有饮用水源保护区功能河段，进行治理方案的统一规划和实施。
河流形态的规划设计基本保持现有河道平面形态，特殊地段局部调整河线。拆除阻水建筑物，以满足河道排涝泄洪过水和抗旱引水要求。河道随弯则弯，宜宽则宽，并增设河滩和岸边湿地等。
在满足河道功能的前提下，尽可能保持辛江塘天然断面。在保持天然河道断面有困难时，按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序选择。辛江塘大部分河段可用天然河道断面，在通过主要集镇时采用梯形、矩形断面。
原有老护岸通过顶部种植植物进行覆盖，为水域提供遮荫，调节河流局部水温。在治理规划中，还保留了一些河边静水区和湿地，营造多样性水域栖息地环境，使之具有不同的水深、流场和流速，适于不同生物发育和生长需求。
（3）治理效果
经过综合整治，辛江塘生态修复的实际效果符合预期设想，表现在如下几个方面：提高防洪和护堤能力，缓解边坡水土流失；水质得到改善，水生动物生长良好；大大节约工程投资，与传统技术相比，工程投资降低约1/3。
治理后辛江塘水葫芦减少。青蛙、鱼类等水生动物数量明显丰富。野兔、鸟类等进出频繁，河道边的林带更是成了诸多白鹭的栖息地。
另外，水生植物基本沿河道两侧均衡生长，野草、灌木、树根等降低了暴雨对土层的冲蚀，对坡面径流也有过滤作用，提高了排入河道内水的质量（图5）。
图 5 辛江塘整治工程2 年后的景观
6、结论
本文分析了水利工程对于河流生态系统的胁迫作用，对于水利工程的规划设计方法进行了反思，提出了河流生态修复的任务和规划原则，提出了河流健康的内涵和评估框架，整合并开发了河流修复技术，提供了已经完成的示范工程案例。
我国的河流生态修复工作正处于起步阶段，需要继续加强理论研究和工程示范，加强监测工作，长期积累数据。还需要不断总结经验，加强相关技术标准和规范的编制工作。
参考文献
1 中国水利水电科学研究院，《河流生态修复理论研究与工程示范》研究报告，WH2007017，2006 年1
2 月.
2 董哲仁，孙东亚等，生态水利工程原理与技术[M], 中国水利水电出版社，2007 年
3 月.
3 董哲仁，探索生态水工学[M]，中国水利水电出版社，2007 年3 月.
河流生态修复理论技术及其应用（董哲仁孙东亚彭静）
生态修复理论与技术
污染土壤生态修复研究 摘要：系统介绍了国内外污染土壤生态修复研究的一些成果，并就污染土壤生态修复技术特点和重金属污染土壤、有机物污染土壤的生态修复研究现状进 行了讨论，最后指出了污染土壤生态修复研究的前景。 关键词：污染土壤；重金属污染；有机污染；生态修复 土壤作为环境系统的核心介质，是沟通大气和水体的枢纽，也是生物体和人类社会的基本载体。大气和水体的污染，最终反映并集中于土壤的污染。只要土壤污染得不到有效解决，大气和水体的污染永远也解决不了。 在我国，土壤污染已成为继水污染、大气污染、噪声污染和固体废物污染后倍受社会广泛关注的污染问题之一。近年来，土壤污染的生态修复技术研究在国内外已成为十分活跃的研究热点。在污染土壤的修复技术研究中，与传统的物理修复和化学修复相比，生态修复所具有的高效、无二次污染与操作简便等特点，使其成为最具生命力的污染土壤修复技术之一。[1] 1污染土壤生态修复基本原理 生态修复(ecological remediation)是指在生态学原理指导下，以广义的生物修复（包括微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复）为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合和技术再造，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。也就是说，生态修复是根据生态学原理，利用特异生物（如修复植物或专性降解微生物等）对环境污染物的代谢过程，并借助物理修复与化学修复以及工程技术的某些措施加以强化或条件优化，使污染环境得以修复的综合性环境污染治理技术。[2] 目前，尽管污染土壤的物理修复、化学修复以及工程修复技术已取得一定进展并出现了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏污染土壤的理化性质，甚至会造成对环境的二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤基本上难以应用。重金属等无机污染的植物修复和有机污染的生物修复虽克服了这些缺点，但由于这些技术本身所固有的一些应用条件的限制，在修复实践中也难以推广，大多只是处于试验阶段甚或是基础研究阶段。在这种情况下，利用生态系统的自我修复能力，从生态学原理的高度解决污染环境特别是污染土壤的修复问题，对于实现人与自然的和谐发展具有重要意义。 与传统的物理和化学修复技术相比，污染土壤生态修复技术具有以下优点:土壤的物理、化学和生物学特性基本保持不变，一般不破坏植物生长所需要的土壤环境；在一定的条件下可以实现有机污染物的矿化；处理形式多样，可根据条件分别采用原位和异位修复方式；处理成本通常低于物理和化学方法；应用范围广泛，可处理不同类型、不同程度的污染土壤[3]。由此可见，土壤生态修复技术在污染土壤修复技术研究中具有广阔的发展前景。 污染土壤生态修复的最基本的修复方式是以植物修复为主体的植物修复-化学强化或生物化学强化、植物修复-物理化学强化、植物修复-酶学强化或它们之间的联合修复和以微生物修复为主体的微生物修复-化学强化或生物化学强化、
六大生态修复技术汇总2018.8.30
六大生态修复技术汇总 水环境生态修复六大技术汇总 1人工增氧技术 1)概念：通过一定的增氧设备来增加水体溶解氧，加速河道水体和底泥微生物对污染物的分解。一般采用固定式充氧设备(如水车增氧机、提升增氧机、微孔曝气等)和移动式充氧设备(如增氧曝气船)，可以充空气，也可以进行纯氧曝气。 2)优缺点：为好氧微生物及以藻类为食的一些原生动物提供了良好的生长条件，有助于好氧生物区系的出现并不断发展，增加了河道生物多样性。但需要提供动力，对相对封闭的水体难以充分发挥作用。
2复合生态滤床技术 1)概念：复合生态滤床是一种特殊人工湿地，是20世纪70年代兴起的污水生态治理技术。复合生态滤床是由集水管、布水管、动力设备、生物填料、水生植物及复合微生物等 共同组成。 2)优缺点：建设和运行费用低，能耗少，维护方便，具有一定的景观作用。容易造成堵塞，后期需要人力长期管护。 3生物膜净化技术 1)概念：生物膜净化技术是利用一种全新的织物型生物膜载体，使用经培养驯化的高效微生物和微型生物，附着在填料或载体上繁殖。 2)优缺点：抗污水和
化学物的侵蚀，保证微生物的繁殖力并提高其代谢率。吸附、分解氧化有机污染物、藻类、氮磷等营养物，使河道水体得到净化。投资较高、单位处理效率较低。 4水生植物修复技术 1)概念：通过种植水生植物，利用其对污染物的吸收、降解作用，达到水质净化的效果。水生植物生长过程中，需要吸收大量的氮、磷等营养元素，以及水中的营养物质，通过富集作用去除水中的营养盐。 2)优缺点：建设和运行费用低，可结合景观设计打造优美的植物景观。周期较长、需要配合其他工程技术使用。 5底泥生物氧化技术 城市水环境是一个开放的系统，其水体或流动、或受潮汐影响、或间歇性换水，而底泥是河道多年污染的积累，是河道黑臭和富营养化的重要原因。
湿地生态恢复的原则、目标、特点、修复理论基础及技术和方案确定
湿地生态恢复的原则、目标、特点、修复理论基础及技术和方案确定 1 湿地生态恢复的原则 1.1 地域性原则 我国湿地分布广，涵盖了从寒温带到热带，从沿海到内陆，从平原到高原山区各种类型的湿地。因此应根据地理位置、气候特点、湿地类型、功能要求、经济基础等因素，制定适当的湿地生态恢复策略、指标体系和技术途径。 1.2 生态学原则 生态学原则主要包括生态演替规律、生物多样性原则、生态位原则等。生态学原则要求根据生态系统自身的演替规律分步骤分阶段进行恢复，并根据生态位和生物多样性原理构建生态系统结构和生物群落，使物质循环和能量转化处于最大利用和最优循环状态，达到水文、土壤、植被、生物同步和谐演进。 1.3 最小风险和最大效益原则 国内外的实践证明，退化湿地系统的生态恢复是一项技术复杂、时间漫长、耗资巨大的工作。由于生态系统的复杂性和某些环境要素的突变性，加之人们对生态过程及其内部运行机制认识的局限性，人们往往不可能对生态恢复的后果以及最终生态演替方向进行准确的估计和把握，因此，在某种意义上，退化生态系统的恢复具有一定的风险性。这就要求对被恢复对象进行系统综合的分析、论证，将风险降到最低程度，同时，还应尽力做到在最小风险、最小投资的情况下获得最大效益。在考虑生态效益的同时，还应考虑经济和社会效益，以实现生态、经济、社会效益相统一。 2 湿地生态恢复的目标 湿地生态恢复的总体目标是采用适当的生物、生态及工程技术，逐步恢复退化湿地生态系统的结构和功能，最终达到湿地生态系统的自我持续状态。但对于不同的退化湿地生态系统，其侧重点和要求也会有所不同。总体而言，湿地生态恢复的基本目标和要求如下： (1)实现生态系统地表基底的稳定性。地表基底是生态系统发育和存在的载体，基底不稳定就不可能保证生态系统的演替与发展。这一点应引起足够重视，因为中国湿地所面临的主要威胁大都属于改变系统基底类型的，在很大程度上加剧了我国湿地的不可逆演替。
基于河流生态系统修复理念的中小河流治理应用
基于河流生态系统修复理念的中小河流治理应用 发表时间：2019-03-14T16:13:54.017Z 来源：《建筑模拟》2018年第34期作者：董琳朱晓春景文洲 [导读] 本文系统回顾了“生态治河”理念的演变历程，总结了目前生态治理中存在的一些误区，针对中小河流治理中河流生态系统恢复理念的应用提出了具体措施建议。 董琳朱晓春景文洲 海河水利委员会科技咨询中心天津 300170 摘要：中小河流是我国众多河流水系的重要组成部分，河流与其周边河岸带等环境载体一同构成了现今丰富多样、生动立体的生态系统。中小河流治理既是当前我国生态文明建设的主要任务之一，也是进一步提升防洪减灾能力的重要保障。本文系统回顾了“生态治河”理念的演变历程，总结了目前生态治理中存在的一些误区，针对中小河流治理中河流生态系统恢复理念的应用提出了具体措施建议。研究成果与结论可作为工程设计、河流管理等工作提供参考依据。 关键字：中小河道；河流生态系统；自然恢复；治理 Abstract：As an important part of China’s River System，Middle and Small Creeks，as well as surrounding reparation zone，constitute a diversified，vibrant and tridimensional Ecosystem. To efficiently harness Middle and Small Rivers is not only one of the mains tasks in current Ecological Civilization Construction，but a great improvement to China’s Flood Control and Disaster Reduction. A systematic review of evolution process is conducted in this paper to summarize and analyze the problems in present Middle and Small Creeks Harness. Some concrete measures are propounded，aiming at the application of Ecosystem Restoration Concept，to promote the Middle and Small Rivers construction. Results and conclusions can be referred by Engineering design or River Management. Key words：Middle and Small Creeks，Rover Ecosystem，Natural restoration，Harness 1 传统治理模式及变化趋势 中小河流是数量众多的河流水系的重要组成部分，是大江大河综合治理中关键的“最后一公里”，开展河道整治是恢复提高河道基本功能的根本措施，是提高水资源承载能力，改善生态环境的有效途径，支撑着人们日常生活和经济发展。 在中小河流治理之初，受传统的大江大河治理模式影响，以提高河道的防洪标准，恢复防洪功能，保障河流周边城镇、基础设施、基本农田防洪安全为目的。主要措施为清淤、复堤、新建堤防、护岸等措施。在河道治理中，采用裁弯取直、束河筑堤、清淤清障等方式增大过流断面，畅通河道、宣泄洪水，硬质护岸可以有效保护堤防不受水流冲刷的影响，防止河流溃决。经过一段时间的治理，中小河流在防洪排涝方面，取得了一定成效。 在传统的治理中，主要采用浆砌石、钢筋混凝土等硬质建筑材料，护岸基本型式为直立式和陡坡式，这种工程结构抗冲刷侵蚀和整体性较好，但堤岸过度硬化，封闭隔绝土壤与水体之间的物质交换，使得土壤、植物、生物之间失去有机联系，严重破坏岸坡周边的生态系统。经过裁弯取直的河道，较之自然蜿蜒曲折的河道，其水流流态更为均匀、汇流和下泄流速更快，不仅增加了上一级支流的防洪负担，也使得原来河流中生长的鱼类、植物失去适宜的水温、流速等生存环境。这些问题导致水生动植物数量急剧减少，河流生态功能退化。伴随人们对生态环境的认识和要求不断提高，传统治河方法的弊端已逐步为大家所认识，我国在近年来实施的中小河流治理中也突出生态治河理念，农村河道以保护农田为主兼顾恢复生态、美化环境，县城河道以县城防洪为主，兼顾亲水需求，营造水景观，尽量保持河流蜿蜒曲折的自然形态，恢复河流生态多样性。 2 河流生态系统修复 河流生态修复是指利用生态系统原理，采取各种方法修复受损伤的水体生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我演替的良性循环。 1962年，“生态工程”这一概念被首次提出，而后专家学者提出了对于生态治理的不同理解，Schlueter认为近自然治理首先要满足人类对河流的利用要求，同时维护河流的生态多样性，Bidner认为河道治理首要考虑河道的水力学特性、地貌学特点与河流的自然状况，以权衡河道整治与生态系统负面影响之间的尺度。Hohmann则强调生态多样性在生态治理中的重要作用，从维护河流生态平衡的角度出发，认为近自然河流治理要减轻人为活动对河流产生的压力，维持河流环境多样性，注重工程治理与自然景观的和谐性。 对于如何将生态系统修复理念应用于中小河流治理，有人主张河流生态治理应该更多的依靠自然界的力量，靠自然演替过程实现生态恢复目标；一些人认为，对于生态工程的把握，应在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上，采取二者并重的立场。 3 中小河流的生态恢复治理理念 尽管许多发达国家在河流治理方面积累了许多经验，但其理论和方法尚处于发展阶段，由于我国自然条件和经济发展阶段的不同，不能直接套用发达国家的生态治理模式，必须结合我国国情进行河流生态治理。 董哲仁提出河流生态恢复应在充分发挥生态系统自我修复功能的基础上，采取工程和非工程措施，促进河流生态系统恢复到较为自然的状态，改善其生态完整性和可持续性的一种生态保护行动。 中小河流以县、乡河流为主，河流沿岸多为集中居住地区或基本农田，两岸滩地宽度较小，加之投资规模受限，不适宜采用大江大河与城市规划相结合的综合生态治理模式，治理应从河流水系自身的自然规律出发，在提升防洪减灾能力的基础上，立足当地自然条件和防洪需求，统筹协调流域防洪安全、生态环境保护、水资源可持续利用三者之间的关系。河流生态修复的主要任务是通过极简单的建筑材料与自然修复手段，在没有人类活动干预，或者干预较少的情况下，通过水流、植物、动物、土壤等河流生态系统中各个环节的共同作用，恢复河流自然原始状态，在一定的时间作用下，达到自然的平衡状态，恢复自我组织、自我修复能力，实现持续河流健康状态。 4 生态恢复在河道治理中的运用 从治理目标来看，河道生态恢复需要根据环境变化、经济状况及河流特征等因素确定，将河道整治目标定位于河流生态系统健康的保护和恢复，对河流水文、水质、河流生物、河流形态、河岸带状况进行综合评估、统筹考虑，从而确定科学、合理、经济可行的河道整治目标。 从治理措施来看，为了有效恢复和维持河流生态系统，中小河流治理必须转变单一追求工程安全的传统水利工程设计思想，根据治理
(完整word版)边坡生态修复技术
边坡生态修复的新技术 土壤生物工程———边坡生态修复的新技术，土壤生物工程是一项建立在可靠的土壤工程基础上的生物工程，即采用存活植物及其他辅助材料来构筑各类边坡（山地斜坡、江河湖库堤岸、海岸坡岸等）结构，实现稳定边坡，减少水土流失和改善栖息地生境等功能的集成工程技术。利用植物稳定边坡的方法自古就有，近20年来又在欧美风靡一时，成为边坡稳定、侵蚀控制和生境修复的重要工程手段。 土壤生物工程的生态修复作用与效果，已经越来越为人们所认识。现代土壤生物工程要求运用生态学的原理，对实际的植物和土壤系统作出周密的考察和设计，利用植物对土壤结构的强化，对表层土壤颗粒运动的限制，以及对边坡生态系统的改善等作用，不仅能够稳定边坡和控制水土流失，还能确保边坡植被水平和垂直结构合理，生态系统演替有序和景观优美。同传统的工程技术相比，土壤生物工程的技术、生态、经济和美学优势是显而易见的。当然，土壤生物工程不能完全替代传统的工程技术，在工程实际中通常是两者联合使用、相互完善。 土壤生物工程的原理 与其他工程不同，土壤生物工程采用有生命力植物的根、茎（枝）或整体作为结构的主体元素，把它们按一定的方式、方向和排列插扦、种植或掩埋在边坡的不同位置；在植物群落生长和建群过程中加固和稳定边坡，控制水土流失和实现生态修复。 众多研究表明：植物能降低土壤空隙的压力，吸收土壤水分；同时植物根系能提高土壤的剪切力，增强土体的黏附力，从而使土壤结构趋于坚固和稳定。边坡植物可以截留降雨，延滞径流，调节土壤湿度，减少风力对土壤表面的影响；还可以通过拦截、蒸发蒸腾和存储等方式来促进土壤水循环，促进土壤发育和表层活土的形成，调节近地面温度和湿度以促进植物生长，提供并改善多种生境，恢复边坡的生态功能和生物多样性。 土壤生物工程的基本技术 土壤生物工程要求使用大量的可以迅速生长新根的木本植物，最常用的木本灌木和乔木是：柳、杨类、山茱萸类、或其他当地物种。除了要求迅速生根之外，用于河道坡岸的植物，特别是在水位线附近的植物还必须有良好的耐水性能。土壤生物工程的种植技术比较简单，主要有3种形式： （1）单枝扦插：直接扦插能够成活并生长根系的乔灌木枝干（如柳枝条等）。其工程特点为工作量小，成本低，有广泛的适应性，经常与柴笼和灌丛垫联合使用。 （2）捆栽：也叫柴笼，将枝条捆扎成一束，通常按等高线水平浅埋入岸坡高水位以上的位置。其工程特点为施工简单，造型容易，多用于坡度较缓的边坡水土流失控制。柴笼生长成型后具有很好的景观效果。 （3）层栽：也称灌丛垫，植物枝条的结构是交互成层或成排形状，枝条组成篱
河流生态修复技术
河流生态修复技术 令狐采学 摘要：在河流生态系统普遍遭受严重破坏的今天，河流生态修复成为研究的热点。本文在广泛查阅国内外河流生态修复资料的基础上，阐发人类活动在传统水利工程、污染物排放、过量引水及农渔业活动方面对河流生态系统的胁迫作用。本文对河流系统及河流生态修复进行了探讨，对不合的河流生态修复技术进行了归类阐发。简要介绍了水域生态修复技术：水生生物群落恢复技术、生态浮岛技术、曝气增氧技术、微生物修复技术；河流水陆交错带植被修复技术；生态护岸技术等。 关键词：河流；生态修复；生态修复技术 The River Ecological Restoration Technology Abstract:The ecological restoration of river ecosystem has become a research hotspot because the river ecosystems were generally severely damaged.On the basis ofbroad access to the information of the domestic and international ecological restoration, the stress of the river ecosystem which was forced by human activities in the traditional water conservancy project, pollutant emissions, excessive diversion of water project and fishing activities also was analyzed. Investigate of the river systems and river ecological restoration. The adaptability of different river ecologicalrestoration technologies were classifiedand analyzed. Waters of ecological restoration technology is
河流生态修复理论技术及其应用
河流生态修复理论技术及其应用 提要：本文提出了河流生态修复整体模型，系统阐述了水利工程对河流生态系统胁迫及其机理，对传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法及河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了简单介绍。 关键词：胁迫，生态修复，模型，示范工程 T HEORIES AND PRACTICES OF RIVER RESTORATION Dong Zheren, Sun Dongya, Peng Jing ABSTRACT:The holistic model of river ecosystem structure and function is proposed. Stresses of hydraulic engineering on river ecosystems are analyzed comprehensively. Countermeasures and technologies are brought forward for ecological compensations and rehabilitations, which overcome some shortcomings of traditional methodologies in hydraulic project planning, design and management. One demonstration project on river restoration is briefly introduced. Keywords: Stress, river restoration, holistic model, demonstration project 1、前言 水利工程在防洪、灌溉、供水、发电、航运和旅游等诸多方面对于保障社会安全、促进经济可持续发展发挥着巨大的作用，这是举世公认的事实。但是另一方面，水坝和堤防建设、河道整治工程和跨流域调水工程等各类水利工程对于河流、湖泊生态系统也造成了胁迫效应。水利工程的负面影响主要表现为改变了自然水文规律和引起地貌特征变化，从而不同程度地改变了生境条件，导致淡水生态系统结构和功能的变化。 水利工程的生态影响问题引起了社会各界的广泛关注，也逐渐变成了水利水电建设发展的瓶颈问题。如何正确对待和处理水利工程的生态影响问题，需要坚持可持续发展的原则，用辩证的观点进行分析。在工程技术层面上，纵观传统意义上水利工程的建设和管理目标，都是以建设和运行工程设施为手段，通过改造和控制河流，实现预期的经济效益和社会目标。 传统意义上的水利工程尽管满足了社会经济需求，但是在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求，因此对生态系统构成了胁迫效应。面对这个复杂问题，应坚持全面权衡利弊，力争趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于河流生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护二者兼顾的目标。 本文系统阐述了水利工程的生态影响现象，分析了胁迫效应的机理，对于传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法和河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了介绍。 2、水利工程对河流生态系统胁迫和机理分析 自然力和人类活动对于淡水生态系统构成双重胁迫。各类水利工程对淡水生态系统的胁迫是大规模人
河道生态修复专题报告
河道生态修复专题报告 1、砂坑治理 沙坑的成因分析 导致沙坑形成的原因有人为和自然两种因素，人为的挖沙取石是沙坑形成的主要原因，不合理的开采利用，破坏地表植被，直接导致沙坑形成。同时风蚀、水蚀也加剧了沙坑的形成。 沙坑的特点分析：一般分布较广、且多数比较零散。 沙坑的危害 （1）破坏土地、影响地表景观。 砂石的开采是以剥离挖损土地为主，显着改变了地表景观，一般沙坑开采前是有植被覆盖的河滩地，甚至是农田。开采后地貌和植被遭到破坏，由于沙石的挖去，地面形成巨大的沙坑，且周围堆置着大量的废石与垃圾，严重破坏地表自然景观，形成一个与周围环境完全不同甚至极不协调的外观。随着人类社会的发展与进度，景观的破坏越来越多的引起当地居民的强烈反应。 （2）形成大量沙尘源，容易就地起砂。 沙坑多分布在生态环境原本就很脆弱的河道两侧及荒滩地。由挖沙取石，破坏了植被和表层土壤，形成大面积的荒沙地。到了冬春季节，风起沙扬。 （3）造成大量的水土流失。 人工采石挖沙，形成沙坑，造成周边地段地下水下降，加上人工对地面的扰动，使土壤的抗侵蚀性降低，到了雨季，加剧水土流失，并容易引起塌方等自然地质灾害。 总之，由于砂石的开采，沙坑的形成，破坏了生态环境，污染了大气环境，严重影响了社会经济的发展和人名的生活水平。 沙坑治理的具体措施 (1)大沙坑治理采取小坡平整的措施 1)平整最小边坡1:5。根据植被生长需要及稳固沙土要求，植被自然生长所需坡度不宜陡于1:5。 2)尽量保证堤脚护堤滩地宽度不小于30m。 3)基本保证每一个横断面内，挖填土方内部平衡，且就近平衡。 (2)有常流水的河道，采取引种水草、封河育草的措施，恢复河道的湿地景观。 (3)干旱河道采取撒播草籽的措施，提高河道内的植被盖度，减少水土流失，避免扬沙。 2、土壤改良 针对不同土壤质地类型，提出相应的土壤改良措施模式： （1）河道基质为砾石类占主体的地段：首先将河道局部小地形地貌平整处理，然后覆盖一层3-5cm层厚的生土，并碾压2-3次，压实，形成一个隔水层。其次将河道内的沙土按照1:1的体积比例与客土进行混合配置。主要客土材料配比为：黄壤土60%，有机质（泥炭和农家肥总计15-20%）+植物纤维（粉碎的农作物秸秆20%-25%）。增加适当的土壤改良剂及保水剂，配好的客土覆盖20cm厚度。 （2）沙质土类为主体的地段：河道平整处理，然后覆盖一层3-5cm层厚的生土，并碾压2-3次，压实，形成一个隔水层。将河道内的沙土按照4:3的体积比例与客土进行混合配置。主要客土材料配比为：黄壤土60%，有机质（泥炭和
浅议河流生态系统修复的理念和措施
浅议河流生态系统的修复 摘要：在经济飞速发展的今天，人类活动对河流产生了巨大的影响。人们渐渐的意识到这个严重问题，但是在河道治理工程中，传统的方法对生态破坏较大。采用生态修复的方法能恢复已受破坏的河流生态环境。通过分析受损河流生态系统在生态修复方面的研究现状及存在的问题和国内外河流生态修复的现金理念和技术。提出了河流生态修复的目标和措施。 关键词：河流生态系统传统治理生态修复目标技术措施植物措施 引言 随着社会经济的发展进步，人对河流的过度开发利用而不加以保护。传统的河流治理工程往往局限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能而很少考虑河流的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能。河流治理中大量的采用混凝土等硬质材料使自然水体形态渠道化或水池化，水岸混凝土化，破坏了河流生态系统，使得河流无法自净;隔断了水体与陆地之间的联系，使得水质恶化，水生生物锐减，河流生态系统退化。然而随着社会的进步、经济的发展，人们对生态环境的要求越来越趋向于天然，提倡和谐发展、简历生态型社会等并加强水资源保护，改善河流环境，修复和构建生态型河流已是势在必行了。河流石水陆交错带，在调节气候、保持水土、防洪方面具有重要的功能。健康的河流生态系统能使物质通过其界面区的速度和形式保持适当，从而使陆地加强了“水土保持”，水体防止了“富营养化”的出现。不合理的土地利用方式和高强度的开发，会导致河流生态系统受到严重破坏，在城镇化程度较高的地区表现尤为突出。 河流生态修复的目标正是为了重建受到破坏的河岸生态系统，恢复水文、地质、生物多样性等生态功能。目前国内对河流生态修复的研究大多集中在护坡上，而往往忽视了对河流功能恢复，对其河流生态治理整体上认识不足。本文研究了国内外河流生态修复的先进理念和技术，探讨河流生态功能修复的目标和措施。 一、传统河流治理存在的问题： 河流是人类生存和发展必不可少的要素，是水环境的重要载体，也是自然环境的重要组成部分。人类为了生存和发展，不断的和河流争夺空间和资源，特别是经济的发展更加重了对河流的索取，然而传统的河流治理技术中，特别是对城市河流，为了争夺有限的土地和控制河势、确保河流的防洪安全，人们着力于运用石块、混凝土等硬质材料的结构设计。片面强调防洪、排涝或兴利输水，不考虑对水生态、水环境的影响，牺牲了河流可持续发展的空间，损伤了河流的健康，破坏了生态系统，污染了水环境，缩短了河流的生命，退化了河流应有的功能。而且在各种的设计规范，未明确提出河流的生态治理的要求，致使不少地方的河流，被人为渠化及对河岸的强行硬化，产生了诸多的影响，主要有： 与河流争夺空间，导致生态系统的破坏 城市经济的发展和人口的增加，城市河流水面不断的被人为侵占或缩窄，导致城市水面积急剧减少，天然调蓄功能严重萎缩，家中了内涝发生的几率。在城市建设中，为了多争一块土地，许多城市盲目填河，将河流排水改为管道排水，将软排水改为硬排水，城市排水管网与城市河流不配套，排水系统不协调。防汛排水时，市区内河水满为患，泵站被迫停机的事时有发生，致使城市排水的矛盾十分突出。 河道两岸水渠化、硬化，导致城市景观河水环境的破坏 国内河流治理片面追求统一化、直线化、河槽渠化，河岸硬化，边界整齐，走向笔直，河流两岸被强行硬化覆盖，只考虑河流的防洪功能，而淡化了河流的资源功能和生态功能，破坏了自然河流的生态链，破坏了生态环境。河岸衬砌硬化之后，原始河岸面目全非，土体与水体的关系相割裂，隔断了河流水域中的生物、微生物与陆域的接触，并引起其自然生存环境
生态修复总结
生态修复总结 一、概述 1生态学及生态修复概念 生态学是研究生物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”。当前生态学主要由无机环境、生产者、消费者和分解者四个部分组成。生态修复是指在生态学原理指导下，以广义的生物修复(包括微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复)为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合和技术再造，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。 2生态修复概述 生态修复所需要修复的是关键种（key species）、功能群（functional group）和生态过程（Ecological process）三个类型，而生态修复所需要的是植物、微生物和原生动物。 进行生态修复首先要进行诊断（Diagnose），对生态系统进行调查诊断，判断生态系统的破坏状况，然后构建和修复生态系统结构（Build and restoration），最后调整和强化生态功能，提高稳定性和自净能力（Repairing、strengthening、improving）。 生态修复的原则： 1地理学原则：要考虑生态修复地域性差异 2生态学原则：受限制性因子的影响 3系统学原则：整体和单一相互连接 4社会经济学原则 5美学原则 环境问题生态学根源主要包括：代谢失衡（metabolic imbalance）、系统无序（system disorder）、管理失调（managerial dissonance） 二、水环境生态修复技术 水环境生态修复部分主要介绍了富营养浅水湖泊生态修复、河道污染治理技术、生态浮床技术以及人工湿地等。 在富营养浅水湖泊生态中，主要探讨了三种修复思路。第一种是进行杀藻除藻。可通过投加化学药剂进行杀藻除藻，虽然可以快速杀除藻类，但是化学药剂的投加会对水环境产生污染。第二种是进行营养盐的控制。可以通过截污对外源营养盐及污染进行控制，通过清淤
河流生态修复技术
河流生态修复技术 摘要:在河流生态系统普遍遭受严重窃:坏得今天，河流生态修复成为研究得热点。本文在广泛查阅国内外河流生态修复资料得基础上，分析人类活动在传统水利工程、污 染物排放、过量引水及农渔业活动方面对河流生态系统得胁迫作用。本文对河流系统及 河流生态修复进行了探讨，对不同得河流生态修复技术进行了归类分析。简要介绍了水 域生态修复技术：水生生物群落恢复技术、生态浮岛技术、曝气增氧技术、微生物修复 技术；河流水陆交错带植被修复技术；生态护岸技术等。 关键词：河流;生态修复；生态修复技术 The River Ecological Restoration Technology Abstract: The ecological restoration of river ecosystem has bee a research hotspot because the river ecosystems were generally severely damaged、On the basis of broad access to the information of die domestic and international ecological restoration, the stress of the river ecosystem which was forced by human activities in the traditional water conservancy project, pollutant emissions, excessive diversion of water project and fishing activities also was analyzed、Investigate of the river systems and river ecological restoration^ The adaptability of different river ecological restoration technologies were classified and analyzedWaters of ecological restoration technology is made, such as aquatic munity recovery techniques, ecological floating bed technology, aeration technology, microbial remediation; Rivers crisscross ecological restoration technology of water bank, such as vegetation restoration technology; ecological revetment technology etc> Keywords:river;ecological restoration;ecological restoration technologies 引言 水环境污染与水资源短缺就是当今全球淡水资源面临得两大危机。河流就是我国水环境得重要组成部分，就是人们生活生产得水资源基础，在社会发展中发挥着巨大得作用，水环境质量得好坏直接制约地区乃至全国整个国家经济得持续发展⑴。近年来，随 着我国人口得增加与社会经济得快速发展，一方面,城市污水处理设施得建设严重滞后于工业化与城镇化得进程，导致大量未经处理得工业废水与生活污水排入自然水体;列一方面，农业生产中过量施用农药化肥,导致更为广泛得非点源污染不断汇人自然水体;此 外，为了过度追求经济利益，自然河流不断被人为渠道化、直线化以及硬质化，导致自 然河流得自净能力与纳污能力减弱。以上一系列得人为活动均导致了水体环境得严重污
河道生态修复基础
河道生态修复基础知识 一、概况 河道生态修复是指在生态学原理基础上，使用综合方法，改善水文条件和河道地貌学特征，修复受损伤的水生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的良性循环。 城市河道生态修复是根据自然生态系统多样性的要求，恢复河道自然属性，改变因城市化和传统水利工程所造成的河道的非自然面貌，消除因此带来的生态胁迫，为河道内及滨河的生物重新构建栖息场所，使得生态系统恢复到接近自然的状态，从而恢复城市河道各种功能，保持河道健康。 二、世界河流生态修复进展
世界上许多国家都在进行河道重返自然的生态修复。从上世纪70 年代起开始，发达国家针对人类活动干扰对河道生态系统的负面影响，开发了河道生态修复的理论和技术。并在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河道生态建设的内容，或颁布了专门的河道生态工程设计导则。 目前，国外河道生态修复技术包括以下：根据“给河道以空间”的洪水管理理念，建设分洪道、降低河漫滩高程；恢复河道连续性和蜿蜒性；河道岸坡生态防护；重建深槽和浅滩序列；恢复洪泛区湿地；创建河道内生物栖息地结构；建设亲水设施；应用多孔和透水护岸材料和结构等。同时，利用生态学理论，采用生态技术修复受污染河水，恢复水体自净能力，如：人工湿地处理系统、河道直接净化技术、氧化塘处理系统、植物——土壤处理系统、水生植物处理系统、生物操纵技术等 1）德国的近自然河道治理工程 德国的Selferr 首先提出近自然河溪治理的概念。它是指能够在完成传统河道治理任务的基础上，接近自然、经济并保持景观美的一种治理方案1。20 世纪50 年代，德国创立了“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要符合植物化和生命化的原理。70 年代中期，德国进行了称之为“重新自然化”关于自然的保护与创造的尝试，开始在全国范围内开始拆除了被砼渠道化了的河道，将河道恢复到接近自然的状况。同
退化河流生态系统修复概述
退化河流生态系统修复概述 集美大学水产学院海洋渔业科学与技术0712班 左薇薇2007250036 近几十年来．随着人口的增加和工农业生产的发展，河流生态系统退化问题愈来愈严重。从一首民谣：“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉．70年代水质变坏，80年代鱼虾绝代，90年代身心受害。”我们可以了解我国大部分河流生态系统退化的大致过程。2000年，我国11．4万km河流水质评价统计结果显示．符合和优于Ⅲ类水的河长占总评价河长的58．7％，10年过去了，这一数字仍在大幅度下降。 说到这里大家就有疑问，什么是生态系统？什么是退化生态系统？我一一个大家做出解释。 在大气科学和应用气象学中生态系统是指生物群落及其地理环境相互作用的自然系统，由无机环境生物的生产者(绿色植物)、消费者(草食动物和肉食动物)以及分解者(腐生微生物)4部分组成。 在地理学和生物地理学中生态系统是指由生物群落和与之相互作用的自然环境以及其中的能量流过程构成的系统。 在昆虫和昆虫生态学中生态系统是指在一定空间范围内，所有生物因子和非生物因子，通过能量流动和物质循环过程形成彼此关联、相互作用的统一整体。 在生态学和生态系统生态学中生态系统是指在一定空间范围内，植物、动物、真菌、微生物群落与其非生命环境，通过能量流动和物质循环而形成的相互作用、相互依存的动态复合体。 我们主要采用第四个定义来解释生态系统。
退化生态系统是指在自然因素、人为因素干扰下，导致生态要素和生态系统整体发生不利于生物和人类生存的量变和质变。 退化河流生态系统的退化，导致河流廊道水生和陆生动植物物种数量減少，生态系统功能下降，湖泊和湿地面积萎缩，华北等地区地下水位元持续下降等。 河流生态系统的退化现状目前由以下几个方面组成： 一是江河、湖泊和水库的污染問題，这对生态系统的健康和可持续性造成了重大威协； 二是北方干旱或半干旱地区，水资源的供需矛盾日趋尖锐，由于超量用水造成河流干涸和断流，引起河流生态系统退化。 三是除了化学药品和生活垃圾工业垃圾随意排放到河流当中，人类为了自身的安全与发展，对于河流的进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流进行了大规模开发利用，兴建了大量工程设施，改变了河流的地貌学特征。河流一百年的人工变化超过了数万年的自然演进。有学者估计，至今，全世界有大约60％的河流经过了人工改造，包括筑坝、筑堤、自然河道渠道化、裁弯取直等（Brookes,2001）。据统计，全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。（ICOLD，2000）。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。 一方面，这些工程为人类带来了巨大的经济和社会利益，另一方面却极大改变了河流自然演进的方向。人们始料未及的是对于河流大规模的改造，造成了对于河流生态系统的胁迫，导致河流生态系统的不同程度的退化。这种退化也降低了河流生态系统的服务功能，本来大自然对于人类的恩赐因此而减少，这样反过来又损害了人类自身的利益。 人类也逐渐意识到河流生态系统对自身的副作用是异常巨大的，也开始寻求方法进行生态系统恢复。随着人们逐渐认识到维系河流健康生态系统的重要性，
谈水生态修复技术在河道治理中的应用研究
谈水生态修复技术在河道治理中的应用研究 发表时间：2019-07-26T15:00:00.287Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：肖孟富 [导读] 摘要：人均水资源的逐渐减少，是不合理的人类活动造成的，破坏了水生态的平衡，导致水体污染严重，水环境日益恶化。 广州市水电建设工程有限公司 510600 摘要：人均水资源的逐渐减少，是不合理的人类活动造成的，破坏了水生态的平衡，导致水体污染严重，水环境日益恶化。本文从水生态修复概念入手，介绍了水生物基础修复技术，然后分析了水生态修复技术在河道治理中的应用要点，希望可以给相关人士提供一定的参考。 关键词：水生态修复技术；河道治理；应用；研究 近年来，我国水利工程获得了快速的发展和壮大，但是对河道的生态环境和生态景观造成了很多负面影响，导致水体出现恶臭及水体富营养化引发蓝藻水华泛滥等现象。水生态修复技术的应用，能够较好地处理这些问题，而且不需要耗费能源，建设成本和运行成本低，因此该项技术已经成为河道整治的新措施。 1.水生态修复概念 完整的水生态系统需要具备水生植物群落以及水生动物，同时，还要有数目巨大的微生物以及原生动物等。而水生态修复技术这是运用栽培植物和培养微生物的方法来进行转化水中的污染物，或者进行转移降解等方法，来改善水生物的生存环境，以此来达到净化水质的目的。这种技术在目前也是国际上常用的用于治理水体污染的其中一个方法，水生态修复技术不仅具有治污效果好造价低，而且运行成本也低的优点。根据大量实践和研究表明，对河道水体的治理，就一定要从污染源开始进行控制，与此同时，将水生态修复技术与之相结合，从而达到根本上进行治理，恢复水体生态。 2.水生态修复技术的内容 水生态修复系统是在河流生态系统遭到了严重破坏的当今，生态治水新理念的提倡而应运而生。水生态修复技术注重对自然生态和自然环境的恢复和保护，是目前治理河道水生态的关键技术。生物在一定的自然环境下生存和发展的状态称为生态系统，完整的水生态系统包括水生植物群落和鱼、虾、螺、贝类、大型浮游动物等水生动物，以及种类和数量众多的微生物和原生动物等。水生态修复技术的具体内容是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化和降解，净化水质，改善、修复水生物生存环境。作为目前来讲国际上常用的水体污染治理办法之一，水生态修复技术具有治污效果好、工程造价相对较低、运行成本低等优点。实践生活表明，对河流水环境的治理，必须采取污染源控制和水生态修复相结合的方法，实施“截污治污、恢复生态”。 3.水生态修复主要技术类型 3.1生物处理技术 水生态修复技术中生物处理技术主要有厌氧处理、好氧处理以及厌氧-好痒组合处理三种。其运用人工培养的适用于分解污染物的一些微生物。运用控制这些微生物的品种、数量以及生长环境等，并结合人工曝气等措施，来加快并稳定诸如COD、氨氮以及有机氮等污染物的处理。生物处理技术依照河道水体的流域面积、水流以及污染程度等因素予以具体制定，现在主要为原位生物修复技术，运用于污染较为严重河道的水质净化。 3.2修建生态岸坡 水生态修复技术最终的目的是为了对受到污染的水体生物环境进行合理的修复，重新建立完整的水生态系统生物平衡体系，使其可以按照自然发展规律完成生态食物链的重建。随着人们环境保护意识的不断提高，人们自身的环保理念也随之改变。人们的环境保护理念已经逐步的由传统的防洪、排涝向安全、生态的水环境观念转变。生态型岸坡的修建，不仅改变了传统河坡直立的结构形式，同时随着岸边植物种植数量的不断增加，利用植物发达的根系实现土壤固结的目的，不仅有助于岸坡稳定性的全面提升，降低了岸坡被雨水冲刷现象发生的几率，而且岸边种植的大量的植物，也发挥出其在水生物保护方面的作用，为水生物营造了良好的栖息城所，加快了水体生态系统恢复的速率。 3.3生物修复 生物修复技术主要是指运用水生动植物、微生物等转化、分解、吸收水中污染物，从而达到水生态修复、水环境优化的效果。生态修复技术不仅能是单一动植物与微生物的修复，还可为不同动植物与微生物一同构成的水生态系统来开展水生态修复。在河道生态修复中动植物与微生物扮演着不同的角色，但是其都在水体净化中发挥着非常重要的作用。 3.4人工湿地处理技术 人工湿地具有调节区域气候的重要作用，通过物理、化学、生物三重作用实现水体净化工作。人工湿地的修建可以维持系统内的生物多样性，调节地表径流，通过重建较为完整的水生态系统对污染水体进行净化。人工湿地不仅能够美化当地环境、构造景观，更能调节气温及空气湿度，对局部气候有效进行调节。 4.生态修复技术在河道治理中的应用要点 4.1合理配置植物种类 将植物的种类进行有效合理的配置，选择适合该河道的植物种类对生态修复技术在河道治理中有着十分重要的作用。不同的植物对土质的适应性和选择性不同，这就要求在选择植物护岸时，就必须按照河道不同的水位来进行，并结合当地的具体情况来开展。 4.2建设多样性河流 通过恢复河流横、纵向连通来实现建设河流的多样性，河流形态多样可以有效减少岸坡和河床材料硬质化。进行河流横向的连通，是为了恢复和维持河流蜿蜒、曲折、多变的形态；进行纵向的连续性，即将河流建设成有护坡地基主河槽的复合断面状态。如果是在用护岸的地段，就需要采用透水岸坡防护结构，与此同时，科学的运用植物护坡和天然材料，像木桩、水葱、芦荟、柳树和乱石等，以此避免河流护岸硬质化。 4.3布置人工湿地 人工湿地是比较常见的人造景观，有些湿地是在现有河道形态基础上进行开凿和布置人工湿地；也有部分人工湿地经由人工开凿，完全由人工来重现湿地景观。人工湿地作为水生态净化系统的一种表现形式，对于恢复河道的水生动植物系统发挥了重大的作用。因此，通