河流生态修复的措施范文

导语：如何才能写好一篇河流生态修复的措施，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：生物 生态 修复技术 内涵 外延 应用

1 概念、定义及主要特点

何谓“生物-生态修复”，它的内涵和外延应该如何确定，以及不同技术措施的作用、效果和联系如何，等等。回答这些问题对推进和实施河流生物-生态修复工作具有重要意义。

1.1 河流生物修复

生物——系指有生命的物体。一般指动物、植物和微生物。有时专指微生物，如生物制剂、生物制品等等。污水生物处理和河流生物修复中的“生物”，一般专指“微生物”，不包括“植物”和“动物”。广义的生物修复也包括“动物”和“植物”修复。

生物修复——是指利用微生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。它包括：①污染土壤的生物修复；②污染河流的生物修复；③污染湖泊的生物修复；④污染地下水的生物修复；⑤污染海洋的生物修复；⑥污染大气的生物修复；⑦固体废物污染的生物修复等。

河流生物修复——是指用微生物或微生物菌群来降解河流水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD5、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这类物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使河流水质得到改善，河流生态得到恢复或修复。生物修复已成功应用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。

河流生物修复工程——是指利用生物修复技术在河道内或河道傍侧修建或实施的旨在改善河流水质、治理河流污染的工程或非工程的技术手段。它包括：河道或水库内，以及坝、陂前的增氧曝气工程，用于改善或处理河流水质的河流傍侧工程、河流底部工程，以及直接向河道内投放特种、高效菌种或利用特种、高效菌种直接净化河流水质的工程技术等。

1.2 河流生态修复

生态——指生物在一定自然环境下生存和发展的状态，也指生物的生理特性和生活习性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。

生态修复——是指利用生态工程学或生态平衡、物质循环的原理和技术方法或手段，对受污染或受破坏、受胁迫环境下的生物（包括生物群体，下同）生存和发展状态的改善、改良或恢复、重现。其中包含对生物生存物理、化学环境的改善和对生物生存“邻里”、食物链环境的改善等。

河流生态修复措施主要包含：①工程措施。如：生态河道、生态堤岸、人工湿地和人工产卵场、越冬场、育幼场、回游通道，以及河道内增氧曝气等等；②生物措施。如：植物生态修复措施，动物生态修复措施，生物增殖、放流技术等；③综合措施。如：微生物修复与植物、动物修复的结合，微生物修复与生态河道、生态堤岸的结合，生态、生物修复与保育、管理措施的结合，河道内生态修复与河道外湿地修复的结合，陆地水土保持、生态修复与河流生态修复的结合，等等。

1.3 河流生物修复与河流生态修复的异同

目标和对象不同：河流生物修复的对象是水质；目标是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、发展的水质条件。河流生态修复的对象是水生生物生存和发展的整个环境，包括水量、水质、水位、流速、水深、水温、水面宽度，涨水、落水时间，以及产卵场、越冬场、育肥场、回游通道的修复或恢复等等；目标是为水生生物或特有的生物种群提供良好的生和发展环境。

所采用的技术和手段不同：生物修复的技术核心是微生物及微生物使用和利用等。生态修复的核心技术是生态工程学和生物、生命科学等。

两者的共同点和不同点：生态修复可以包含生物修复，生物修复可以是生态修复的一个部分或一项主要内容；两者的共同点或共同目标都是改善或改良生物的生存和发展环境。不同点是：生物修复是针对水体污染的修复，生态修复是针对水生生物及其生存环境的整体修复。

对于污染严重，并有产卵场、育幼场、越冬场或回游通道损伤及破坏的河流，一般应首先采取生物修复技术恢复河流水质，然后采取生态修复措施恢复河流生物栖息地和回游通道等。

1.4 河流生物修复工程与城镇污水处理厂的异同

相同点和不同点：河流生物修复是利用微生物净化污水的特点和规律，对受污染水体（河流）进行净化处理的技术；城镇污水处理厂是利用微生物净化污水的特点和规律，对用管道收集到的社区污水进行净化处理的技术。城镇污水处理厂的出水可排入河流，也可用作市政回用、冲厕、农灌等等；河流生物修复工程处理过的河水一般必须重新流入河道。两者的相同点是技术内涵完全一致，不同点是工作对象的来源和工作成果的服务对象。

由于污水处理厂工程和生物修复工程所处理或针对的水源不同和处理后的水量所服务对象不同，从而导致了污水处理厂工程与河流生态修复工程在建设地点、规模、工艺流程、产品形态、表现形式等诸多方面的差别。一般情况下，城市污水处理厂的进水污染物浓度高、变化小，河流生物修复工程所针对的河水浓度相对较低、变幅很大；在水量方面，河流生物修复工程面临的变化更大。因而，在工艺设计中，一般要求河流生物修复工程具有更强的耐冲击能力和防堵塞能力等。

1.5 河流生物修复与河湖污染直接净化和“就地生物处理”的异同

除了河流生物-生态修复之外，河湖污染直接净化、“就地生物处理”等词语也经常被有关专家推崇和一些学者“炒作”。笔者认为：河湖污染生物修复工程技术与河湖污染生物直接净化工程技术、河湖污染“就地生物处理”工程技术，在内涵和外延方面没有明显的区别，其实质都是利用生物处理技术就地治理河湖水质污染，其表现形式也是相互包含或完全一致的。

1.6 河流生态修复与传统河流整治工程的异同

河流生态修复工程的目标是：修复或恢复受到污染、破坏或工程胁迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化学和水文环境，及其“邻里”依存和食物链的关系。传统河流整治工程的目标是：防治洪水决堤、漫溢和确保人类社会、经济和生命财产安全；或者是保证河流的航运能力等经济功能。两者的直接目的和目标虽然相差甚远，但其工作的对象却完全一致，即都是将工程的措施作用于河流或河道。因而两者的设计和实施过程，必然会存在着诸多的不同、对立和矛盾。这种对立和矛盾必须通过目标分析和不同学科人员之间的沟通、协调和共同努力进行解决。因为两者的最终目标都是为了人类自己。

为此，从20世纪70年代开始，发达国家科技界和工程界针对水利工程对河流生态系统的负面影响，开发研究了河流生态恢复的理论和技术。从而，确立了解决这种矛盾和对立的基本方法和规则。河流生态工程在德国称为“河流生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。与之相应，一些发达国家在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河流生态建设的内容，或者颁布了专门的河流生态工程设计导则。依据这些导则和方法，河道水利工程在满足防洪、防灾和经济目标的同时，可以兼顾河流生态修复和恢复需求。 2 不同技术措施的适应性评价及其合理使用

2.1 对受污染河流的适应性

河流污染治理一般应从源头做起。但源头治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳湾，下同）的污染治理为例，截止2003年底，该流域已建污水处理厂四座，设计污水处理能力为142万m3/d，比当年实际污水排放量125万m3/d高 16.6%。然而，深圳河水质依然黑臭，常年处于劣Ⅴ类的状态。通过分析认为：污水截流不彻底和深圳河纳污能力过小是主要原因，除此之外，还有城市面源和部分城区尚未截流等原因。一般认为，对于类似深圳市自然环境和社区经济布局的城市，污水截流管网健全，城市污水截流率可以达到90%，最高很难超过95%。深圳市河流枯水期的污水量远远大于径流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，应该是在情理之中的。除此之外，还有城市污水管网收集不到的边缘村镇污水，以及城市污水处理厂对氨氮、总氮、总磷的去处能力十分有限等，也是需要实施河流污染生物-生态修复的主要原因。

河流污染生物-生态修复与城市污水处理厂相比，主要优点在于：①不需要占用城区土地或优质耕地；②不需要高于城市污水厂投资数倍的管道网络及其维护；③距城市居民区一般相对较远，不扰民或者较少扰民等。然而，河流污染生物-生态修复在治理污染方面，仅仅是对城市污水处理厂的补充，而不能代替城市污水处理厂。因为大量、高浓度城市污水采用污水处理厂治理比采用河流生物-生态修复治理经济的多。

在河流生物-生态修复措施中，对于污染相对严重的河流，使用生物（微生物）修复比生态修复工程措施要优越得多。在生物修复工程中，河底工程和河道傍侧工程一般有微生物固定化的措施，比采用没有微生物固定化措施的河中曝气或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌种方面，使用有针对性的高科技微生物菌种，比使用自然微生物菌种的效果好得多。

2.2 对富营养化水体的适应性

湖泊、水库和河口、海湾、近海的富营养化，是人类社会的一个难题。城市污水处理厂和河流生物修复的办法，对有机污染物的治理效果十分显著，但当有机物被氧化、分解和挥发、无害化之后，总是仍有相当部分已经无机化的氮、磷营养物质不能得到去除。对于无机磷污染物，采用化学的办法基本可以得到有效；对于无机氮污染物，目前还没有比较好的处理方法。这些营养物质进入湖泊、水库、河口、海湾、近海等缓流水体后，在适宜的环境条件下，会使水体中某些藻类或植物疯长，产生水华、赤潮和富营养化，从而导致严重的生态灾难和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎缩、甚至消失等。

氮、磷元素是植物生长必需的营养物质。因而，治理氮、磷最好办法是植物生态处理或植物生态修复。对于城市而言，土地是制约植物生态处理和修复的重要因素。充分利用河滩、湖滩、海滩、海湾及其它湿地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。对专门用于治理氮、磷污染的湿地而言，在海滩、海湾、河口和浅海，以红树林和海带植物比较好；对陆域湿地，以芦苇、茭草、蒲草、茭白等植物比较好。对河、湖、水库、海湾、海岸进行生态修复，必须满足防洪、防潮和景观等要求。

2.3 对水利工程胁迫的适应性

水利工程对河流生态的胁迫主要表现在两方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，从而破坏水生生物的产卵场、栖息地和河流形态的多样化，以及减弱河流的自然净化能力和破坏岸边生态系统；二是水坝建设使自然河流非连续化，从而淹没生物产卵场、栖息地和阻断鱼类的回游通道，以及降低河流的自然净化能力和破坏河流形态的多样性等等。对此，可采用河道、河型多样化的生态修复措施，设置人工产卵床，建设人工产卵场、栖息地和回游通道，以及人工放流等措施缓解。水利工程对河流生态的胁迫主要是生物生境和生态条件的改变，因而，修复的措施以河流生态水工学和水生生物增殖、放流措施为主。

3 河流生物修复的技术类型及其应用

3.1 河道底部生物处理修复工程

以深圳市大沙河河底式生物处理工程为例。该工程坐落在深圳市南山区大沙河大学城河段，设计污水处理能为4000m3/d，设计水流停留时间4.8h。采用的处理技术为日本 “自然循环方式水处理系统技术”。该技术的创新特点是利用自然土壤和水田对污水净化的原理，不使用任何化学药品，通过使用石头、木炭、塑料球以及经过特殊加工的木炭（生物炭），作为净化过滤材料达到综合净化污水的目的。

该工程的主要设施由6个单元组成，分别为污泥储存单元、水量分流单元、接触沉淀单元、接触曝气单元1、接触曝气单元2和出水整理脱色脱臭单元等。通过这几个单元的组合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（阴离子界面活性物质），同时，也能有效去除氨态氮。处理效果见表1。 3.2 河道傍侧生物处理修复工程

北京二道河傍侧生物处理与修复工程。该工程坐落在北京市顺义区首都机场附近，设计日处理污水量1.7万m3/d，采用的处理技术为固定化高效微生物—曝气生物滤池（简称I-BAF）。该工程属实验工程，仅有一个长100m、宽6m、有效水深5.5m的长条形曝气生物滤池，有效池容3300m3，停留时间4.7h。滤池内填装网状悬浮大孔载体，载体高度3.2m。工程的前处理部分仅有一个格栅和一个用堆石坝拦截污水形成的回水区，依次起到稳定取水和沉淀泥沙的目的。处理效果见表2。

另外，日本江户川支流坂川古崎净化场，韩国汉江支流良才川水质净化厂等河道傍侧工程的处理效果也很好。

3.3 河道内曝气和高效微生物处理修复工程

河道水体人工曝气复氧是一种有效的河流生物-生态修复技术。20世纪60年代起，国外已有不少国家应用人工曝气复氧改善河流水质和生态环境。如，德国的鲁尔河、莱茵河，英国的泰晤士河、特伦物河，美国的福克斯河、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在国内，上海环境科学研究院对苏州河水体进行了实验室研究，结果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧条件下20小时后臭味也可基本去除，水体颜色明显改观，COD、BOD浓度大幅下降。

微生物作为河流生物修复技术的核心，国外的开发研究很多。美国、英国、加拿大、日本、巴西等国家，已有上百种商品化的微生物制剂可供选用。根据实验结果，在处理特种废水方面，高效微生物比普通微生物高几倍到十几倍，而且还能够处理普通生物法不能处理的废水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，还具有良好的脱氮除鳞效果。将高效微生物直接用于河流水质修复，成本较高，容易造成流失和浪费，目前国内使用的不多。但通过微生物固定化技术或生物滤池技术，使用高效为生物的实例国内已有许多。

4 河流生态修复的技术类型及其应用

4.1 山区河流的生态修复

山区河流比降大、水流急，宽深比小，来沙量远远小于挟沙量，河床往往有大石块和不均匀的麻砂组成。经过自然发育后，往往形成阶梯—深潭结构的河道形态。阶梯－深潭结构稳定了河床，从而稳定了岸坡，在一定的温度和降雨条件下两岸有发育良好的植被，河流底栖动物密度比邻近的具有同样气候水文条件但不发育阶梯-深潭结构的河流高出1000多倍，生物多样性指数也大得多。这是由于阶梯-深潭创造了多样性的生物栖息地的缘故。

目前，德国、日本和我国的台湾等，都在模拟使用阶梯-深潭结构治理山区河流和修复河流生态。 4.2 生态护岸工程

生态护岸的目的在于为野生动物提供栖息地和隐蔽场所，保障自然环境和人居环境的和谐统一，对河岸进行加固，防治河道淤积、侵蚀和下切等。生态护岸材料主要有：石头、木材、多孔混凝土构件和自然材质制成的柔性结构等等。在设计新材料护岸时，应确保水流作用下的结构安全，选择能够适应河流长期演变的结构形式，与河滩地和丁坝组合在一起保护护岸稳定。

我国深圳市已建人工湿地生态修复与处理工程数座，对COD的去除率一般可达70%~80%，对氨氮的去除率一般可达50%~60%。每1m3/d处理能力的占地面积大约为3m2。

4.4 人工产卵场、栖息地和回游通道工程

过鱼设施的基本原理是利用鱼类的向流（逆流）行为，人工创造更大的流速，将鱼诱入进口，让鱼类自行溯游过坝，或运用各种手段运送过坝，主要有鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等。

人工模拟产卵场、栖息地是指在坝下附近的支流或人工渠道内，模拟产卵场、栖息地要求的环境，让鱼类自行进入产卵场或栖息地（下图为某河流上的鱼类洄游通道）。

4.5 人工增殖站和生物放流工程

人工繁殖放流是指建立人工产卵场，收集和培育亲鱼，人工催青，人工孵化育苗，培育鱼种，将一定规格的幼鱼放入坝下河流，让其下海生长。目前国内外都十分重视设置人工增殖站，开展人工增殖、放流工作，用于解决水坝对水生生物的阻隔。

水库修建后，营养物质在库内富集，浮游生物迅速生长，如果不能很好利用，将会自然死亡，恶性循环，从而造成富营养化和水质污染等。按照生态平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的鱼种进库，进行生态修复，用产品的形式让富营养物质出库，既能清洁水库，又能收获鱼产，可以做到一举两得。所有这些，都需要有生命科学和生物、生态技术作为支撑。

主要参考文献：

1 上海辞书编辑委员会，辞海，上海辞书出版社，1979年；

2 中国大百科全书编辑部，中国大百科全书（环境卷），1980年；

3 董哲仁等，受污染水体的生态修复技术，水利水电技术，2002，(2)；

4 董哲仁，生态水工学的理论框架．水利学报．2003，(1)；

5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；

6 National Research Council，

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关键词：城市水环境；水质污染；生态修复；绿色环保

Abstract: in the comprehensive improvement of the urban water environment and ecosystem restoration project, the construction of green ecological environmental protection city home, is the current city relieve contradiction between supply and demand of water, improve the urban residents daily life work quality level, realizing urban social economy and ecological environment sustainable and stable development the important action. On the analysis of the current water environment problems after city, with many years experience, to the city water comprehensive environment and ecological system repair technology measures on detailed analysis research.

Keywords: urban water environment; Water pollution; Ecological restoration; Green environmental protection

中图分类号：X324文献标识码：A 文章编号：

随着城市社会经济的进一步发展，和城市人口急剧增加，城市面临着地下水环境性能变差和内河生态环境严重恶化等问题。如何加快城市水环境综合整治及生态系统修复重建工作，改善城市水环境和生态环境性能水平，是关系到城市社会经济可持续高效稳定发展的重要问题。因此，对城市水环境现存问题及其变化趋势进行认真分析，研究有针对性的综合整治措施方案，不仅有利于城市水资源的可持续高效利用，为城市经济发展提供重要物质基础，同时也能促进城市人与自然的和谐相处[1]。

1 城市水环境现状分析

城市人口急剧增长和城市工业化、商业化、经济化水平的进一步提高，推动城市向现代化方法快速建设发展。水资源短缺、水土流失严重、以及水环境恶化等是城市水环境综合整治及生态修复重建的三大技术难题，同时也是制约绿色环保、生态城市家园建设的重要因素。生态环境急剧恶化、水体水质严重污染、以及城市内河洪涝灾害逐年增加等一系列问题，也成为城市规划建设发展必须面临的重要问题。

1.1 供水水量不足，水环境人为破坏严重

城市工业化进程的进一步加快，加上城市人口的急剧增加，在日常工作生活中，对用水量需求急剧增加，这在很大程度了加剧了城市供水供需矛盾问题。另外，在城市水资源开发利用过程中，没有结合城市供水水源、规划年供水能力预测、规划年需水量预测等数据信息进行综合考虑。只是简单根据城市供水现存问题，采取在河流上游侧大量修建蓄水工程、引水工程等水利设施，这样导致枯水期由于人为修建水工建筑物的隔阻、拦截等影响，城市河流原有的水循环被认为破坏，导致有限水资源在河流上游侧就被拦截储蓄，造成河流下游城市河道中正常生态环境用水得不到有效保障，河流水环境被严重破坏，进而出现臭水沟等不利问题，直接影响到城市内河生态环境的正常良性循环，不仅影响到城市美观，同时还严重破坏城市河道中的水生环境，河道生态环境修复难度大大增加。城市河道中“三化”（即：河流平面形态直线化、河道断面几何规则化、以及河流加固护岸材料硬质化）等不利现象在城市河道中普遍存在，这样导致城市河道中生物群落多样性和生态系统稳定性遭受大大破坏，河道调蓄自净能力大大虚弱。城市有些区域因经济发展而大肆破坏河道生态系统，甚至采取填河等措施，直接影响到河道正常蓄洪以及灌溉供水等功能。

1.2 与水争地，水体面积不断萎缩

城市建筑行业发展和城市化建设进程的加快，与水争地现象已成为城市水环境保护必须面临的严重问题。过度无序的开发抢占有限城市水环境用地，造成水体面积不断萎缩，给城市安全可靠用水埋下巨大水患。

1.3 城市污水乱排问题突出，水质污染相当严重

由于城市排污系统规划设计不太科学合理，加上城市居民水环境保护意识不强，城市河道不仅成为城市防洪排涝的主要河道，同时也成为城市居民进行日常生产生活污水和垃圾的处理场所，导致城市内河水水质污染十分严重，甚至出现发黑变臭、生态环境恶变等恶性循环，不仅直接影响到城市居民用水安全水平，同时还大大增加了城市水环境综合整治及生态系统修复保护工程的难度。城市水环境的严重污染和逐步恶变，导致城市内河中的水质普遍达不到城市景观绿化用水水质相关技术标准要求，这样大大降低了城市景观绿化美观水平，增大城市生态环境修复和绿色家园建设难度和成本。

2 城市水环境综合整治技术措施

2.1 加快城市供水水利设施的建设步伐，为城市提供充足可靠水源

根据城市河流和周期区域河系情况，建设一批重点的骨干水利工程项目，减少城市水资源供需矛盾程度。同时对现有城市水利工程设施，进行全面系统的排查，结合完善的除险加固和配套改造工程，尤其要积极发展小微型水利工程建设，巩固和提高城市现有水利工程的综合和运行效益，有效提高水资源利用效率。

2.2 充分调动居民水环境修复保护积极性，全面开展街村河道整治工作

要加强党员先进性教育培训，充分调动城市居民水环境修复保护积极性，全面开展村庄河塘疏浚整治工作，以城市内部村庄河塘疏浚工作为首，全面掀起城市城中村河道疏浚整治工作，按照“沟通水系、调活水体、营造水景、改善环境”等整治工作开展思路，有效推动城市水环境整治工作中在城市居民中自发开展。

2.3 建立完善系统城市污水收集系统，逐步回复城市水环境修复能力

建设污水处理厂、重新规划城市污水排放和雨水收集系统、加强城市防洪水利工程功能巩固工程建设等。科学合理地利用雨水、洪水等来涵养城市地下水源，这样不仅有效环境城市水资源供需不足问题，同时还可以增加土壤中的含水量，为水环境生态调节修复提供重要水源，并可以起到调节城市气候环境作用。

3 城市河流生态系统修复重建措施

3.1 缓冲区生态系统修复

缓冲区是指城市河流与陆地间的交界区域。缓冲区河流具有分蓄、削减洪水等功能；同时缓冲区城市河流与河漫滩间的水文连通性能是影响城市河流物种多样性和生态性能的重要因素。因此，在城市河流缓冲区应结合当地地质、气象等条件，规划种植适应的植物带来有效控制城市河流缓冲区的水土流失，防止或降低洪水等对河道河岸冲刷，同时通过河流水生环境的自净能力对河流中的部分污染物起到一定过滤和净化作用，进而为鸟类、水生生物等提供栖息场所，改善城市河流缓冲区的水生环境，为城市河流的综合整治及生态修复奠定强大的基础。

3.2 植被恢复

植被恢复是城市河流生态系统修复工程中广泛采用的技术之一，它是利用植被来影响城市河流中河水的流动性能，提高河岸抗冲刷强度，降低城市河道泥沙沉积程度等。同时合理规划布置植被带，有助于构建城市河流生态廊道，进而改善河流中的水生环境和城市局部环境性能，保护城市河流中的生物种群的多样性，减轻洪涝灾害。另外，植被修复措施可以有效改善城市河流的水体水质，进而为城市景观绿化提供丰富的水资源供应，提供城市绿化景观休闲场所和多种生态服务功能，而城市建设绿色环保家园提供丰富的水资源。对于城市河流生态修复的植被搭配，应遵循植物进化法，即城市河道生态修复植被应包括草类、灌木、以及乔木等多类型多样性的植物种群，这样即可以为城市营造出丰富的绿色环境景观空间，同时也可以为其它生物种群提供栖息、繁殖等场所。通过植被修复，长期保障城市河道的生态水质，确保城市河流生态系统安全健康的生长发展[2]。

3.3 生物-生态修复

生物-生态修复技术是将生物自净能力与修复重建工程有机结合起来的城市河道生态系统修复技术，其具有工程总投资较少、管理费用低、能源利用率较高、以及可持续稳定发挥治污和生态修复等功能优势，在城市水环境综合整治及生态修复工程领域具有较高的应用前景。生物-生态修复技术利用城市河流自然生态系统中拥有的自净能力来净化水体水质，主要包括：人工曝气复氧、生物强化人工河道、生态沟渠、以及生态护岸等多种生态修复措施。

3.4 河流水生环境生态修复耦合系统

生态修复耦合系统是综合人工湿地、微生物、以及水生生物协同净化等性能，而通过合理的规划设计和搭配形成的河流水环境综合整治及生态系统修复重建系统，可以有效去除城市河道中的营养盐和有机物，进而达到修复城市河流水生环境的目的[3]。

4 结束语

城市水环境综合整治及生态系统修复重建规划工程，所涉及的部门和领域众多，亟待社会各界通力合作，确保工程高质、优质、稳定的建设发展。在城市社会经济和生态环境“可持续稳定发展”理念的支撑下，城市水环境综合整治及生态系统修复工作，已成为相关政府必须面临的核心问题。在完善相应的城市污水综合治理和生态环境修复重建技术措施和法规政策文件保障体系的基础上，要形成“技术支撑-机制保障-系统管理”为一体的城市水环境综合整治及生态系统修复制度措施和管理模式，促进城市水环境质量和生态系统性能持续改善，创建“人水和谐”的绿色环境城市空间氛围。

参考文献

[1] 廖文根，杜强，谭红武，等.水生态修复技术应用现状及发展趋势[J].中国水利,2006(17):61-63.

[2] 刘文高,刘岳洲,张为民,等.浅议太湖流域水环境问题与水生态系统的修复[J].西南给排水,2009(3):6-8．

[3] 孙东亚,董哲仁,许明华,等.河流生态修复技术和实践[J].水利水电技术,2006，,3(12):4.

篇3

概况地讲，被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。

对于水利工程对河流生态系统的胁迫，应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科，以建设水工建筑物为手段，目的是改造和控制河流，以满足人们防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到，传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时，却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支－生态水利工程学（Eco-HydraulicEngineering）。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学【2】【3】。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。

生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）以及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程，左侧表示人类活动对扰的河流生态系统的修复过程。

这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则，笔者试归纳为以下五项内容。

1．工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

2.提高河流形态的空间异质性原则

有关生物群落研究的大量资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性（spacialheterogeneity）存在正相关关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。

非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统的某种程度的退化。

河流生态系统生境的主要特点是：水－陆两相和水－气两相的联系紧密性；上中下游的生境异质性；河流纵向的蜿蜒性；河流横断面形状的多样性；河床材料的透水性等。水－陆两相和水－气两相的紧密关系，形成了较为开放的生境条件；上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境多样化条件；河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间；河流的横断面形状多样性，表现为深潭与浅滩交错；河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落多样性。所以说，提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。

由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及侵蚀状况等，建立河流地貌数据库。河流生物调查，包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量，建立生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。

关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。需要强调的是，在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。

3．生态系统自设计、自我恢复原则

有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。

生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。

生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢？&nbspH.T.Odum认为：“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”（1989）【5】。Mitsch认为：“所谓自组织也就是自设计”（2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半【7】。

我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开”（《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为，系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的，这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。

要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统，是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后，有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另一类是被严重干扰的生态系统，它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后，还需要辅助以人工措施创造生境条件，再靠发挥自然修复功能，有可能使生态系统实现某种程度的修复。这就意味着，运用生态系统自设计、自我恢复原则，并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。

4．景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。

所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

这里说的“景观”（landscape）是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题，O’Neill,认为：“生态学不可能建立在单一的时空尺度上，它应该适应所有尺度的调查研究。”（1986）【8】。按照这种观点，尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次，依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握？景观尺度包括空间尺度和时间尺度。

为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题，显然是把复杂系统简单割裂开了。

其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。

再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为，对于给定需要修复的物种，考虑的范围应是这个物种的分布区【9】。举例来说，为便于理解，可以借用“流域”这个概念，比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界，应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展，还应该包括所谓“临时生境”，指在自然界对于物种产生胁迫的时期，成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物，那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络图。另外，还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调，

最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。

需要说明的是，对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟类，经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线，监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”（Rivercorridor）泛指河流及其两岸与生物栖息地相关的土地，也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。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。

5．反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中，恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的，可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程，在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化，这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间，生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后，一种理想的可能是：监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值，表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是，监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间，形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。

篇4

关键词：河道整治，生态修复

 

随着社会的发展和人类对河流开发力度的增大，河流的管理问题面临着多方面的挑战。一方面河流要发挥防洪、供水、灌溉、发电、航运、旅游等传统水利功能，另一方面要兼顾河流生态系统健康和可持续性的需求，实现水利功能和生态修复功能的统一，并在开发利用水资源与保护河流生态系统之间寻求相对平衡。目前河道治理主要解决的问题是河道渠道化，传统的护坡工程侧重于工程安全和人类单方面的需要，设计时往往采用不透水的硬质结构，对河流的环境效应和生态补偿重视不够。因此修复河流生态和优化河流管理是保障河流健康的先决条件。基于这一观点，从河流健康的理念出发。对河流的现状、发展及治理进行分析。

1 河道现状

1.1 河道管理现状

近年来，我国在河流管理方面，已采取了许多措施，但是仍有区域性的水污染严重、水资源紧缺、水生态退化、洪涝灾害等问题尚待解决．流域多头管理、职责不明、公众参与不足等现象仍然严重存在。虽然水利工程建设取得了很大成就，但也改变了原有河流生态系统的功能。其主要表现在河流干涸，水生态环境消失；河流功能降低，地表水和地下水污染加重。因此．基于环境变化及社会发展的需要，探讨河流治水方略，修复河流生态刻不容缓。

1.2 存在问题

大多数集镇、村庄、农田及交通等基础设施均零星分布在河道两侧。由于建设用地和耕地资源不足，占用河道水域的现象比较普遍。同时，早期河道的建设规划受历史因素的限制，河道行洪断面偏小，与集雨面积不成比例，甚至出现倒置现象。另外，由于历史上对水土保持工作缺乏足够的重视，造林育林力度不够，水土流失较为严重。此外，防洪堤、堰坝等河道建筑物大多建设年代久远．已运行了30—40年，甚至更长的时间，工程老化现象比较突出。

2 河道治理原则

河道是水生态环境的重要载体。河道治理首先是要利于生物的多样性，为水生、两栖动物栖息繁衍提供生存环境，这样既有利于保护河道水生态环境，又有利于提高河流的自净能力。论文参考，河道整治。除满足渲泄洪水要求外，还应尽量保持河道的自然特征及水流多样化。为此，河道的整治要从生态、经济、人文、社会效益等多方面考虑，既要修复自然河道的功能，又要满足人类依赖生存的要求。论文参考，河道整治。

2.1 平原河道治理原则

2.1.1 平原河道特点

平原河道纵向坡降较缓．横断面一般呈复式，河道较宽，阶地、河漫滩较发育，水深较浅。枯水期河道内水量很小或无水，洪水期河势变化剧烈，水流泥沙运动规律复杂，河床冲淤变化无常。近年来由于干旱少雨，河道径流量减少，河床、河滩裸露，有的河段行洪区域内栽植了大量树木及高杆作物，致使河道行洪断面缩窄．影响河道正常行洪。

2.1.2 平原河道治理原则

治理平原河道，要求既满足河道体系的防护标准．又利于河道系统恢复生态平衡。论文参考，河道整治。所以应根据岸坡稳定、正常行洪、表面异质、材质自然、内外透水、成本经济等原则进行。目的是在满足人类需求的同时，还要使工程结构对河流的生态系统冲击最小化，不仅对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小，而且要创造动物栖息及植物生长所需要的多样性空间。治理原则为宜宽则宽、宜弯则弯、宽窄交替、深潭与浅滩交错、急流缓流并存的多自然型河道。

2.1.3 生态护坡技术

平原河道护坡应尽量减少混凝土用量．优先采取自然的土质岸坡、自然缓坡、植树、植草、干砌块石等各种浅护坦．为水生植物生长、繁育及两栖动物栖息繁衍活动创造条件。土堤可采用植树、种草和生物袋等工程措施．以利于保护河道和生态环境的改善；为便于河道管理，防止河岸边坡耕作，可设置防护带，以确保堤防安全。常用的生态护坡形式有抛石护坡、混凝土预制件护坡铺砌、生态砖和鱼巢、土工织物袋、格宾网护砌等。河北省近年来河道常用的护坡形式为格宾网生态护坡和草皮护坡。从工程效果看，格宾网生态护坡优于草皮护坡，且观赏性强。从生态环保方面．格宾网生态护坡属生态环保型护坡，透水透气性好，一定时间后易于植物生长；又由于其柔性结构，故整体性较好．适应变形能力强．能满足河道较大流速对岸坡的冲刷，适应冻胀变形，不易破损，尤其适应北方寒冷地区，是理想的护坡材料。

2.2 山区河道治理原则

2.2.1 山区河道特点

山区河道纵向坡降陡．横断面一般呈“V”或“U”字型，阶地、河漫滩不发育。论文参考，河道整治。河道洪枯变幅大，枯水期流量小，河岸或河堤承受高水位压力时间短。山区河道集雨面积小，暴雨集中强度大，汇流时间短，水流速度快，挟沙能力和冲刷能力强，其推移质和悬移质多，危害性不容忽视。轻则河岸坍塌、淤塞河床，重则损毁耕地、摧毁城镇村庄，直接威胁人民群众的生命财产安全。

2.2.2 河道整治原则

山区河道治理中．要统筹上下游及整个流域相互关系，因地制宜，综合治理，并遵循自然规律，尽量发挥天然河道功能。所以在规划治理中。一方面在流域内采取水土保持措施，退耕还林，封山育林．拦截地面径流，减少泥沙进入河道。论文参考，河道整治。另一方面进行河道整治，采取上堵下排，修建堤防、护岸工程。上堵就是在河道上游修建一定的拦挡坝、沉沙库，拦截泥沙；下排就是疏导河道，清除阻水障碍，使河道畅通。论文参考，河道整治。其次在关键河段修建堤防护岸工程，约束水流，保护岸坡。堤身结构和型式应尽量采用当地的建筑材料。由于山区河流水土流失严重，推移质多，大部分河道内都有充足的卵石材料．可采用大块鹅卵石堆砌、干砌块石等护岸方式，使河道趋于自然形态。还应注意河道的生态平衡问题，充分遵循自然规律．不宜过多改变河道自然特性，尽量保护天然河道的作用。

3 水质改善及污染源的处理

在河道水质污染严重的地区，必须控制点源、面源污染，强调源头治理。通过河道清淤、水面保洁、控制进入河道的污染物总量，实行雨污分流排水体制，减少排入河流的污水量。改善末端治理，对于必须排出的污水，应逐河段进行总量控制(即功能区的水质目标确定后的河段最小环境容量)。必要时需进行深度处理。提出更严格的排放标准。对于易积累的有毒物质，要坚决制止排人河流。根据河流径流时空分布不均的特点和自净规律．合理规划排污口位置和排污时间，按实时水情调度．合理利用水体的环境容量，达到逐步改善水质的目的。

参考文献：

[1]郑可娜．河流健康状况评价及其枯河流管理中的应用[D]．北京：国家图书馆一博士论文库．2005．

[2]李宏伟，赵艳丽．宜阳县河道治理思路与措施[J]．T程建设与管理，2009，(9)．

[3]余国庆，朱雯，邱美娟，等．淳安县山区河道治理规划与设计探索[J]．水科学与工程技术，2008，(3)．

[4]董哲，孙亚东．生态水利T程原理与技术[M]．中国水利水电出版社．2007．

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关键词：生态河岸；规划；综合评价

中图分类号：X171 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-03-0226-2

0 绪论

河岸带的定义首次出现在20世纪70年代末。生态河岸（riparian ecosystem）是一个新兴的概念。关于生态河岸的定义，目前主要从生态河岸的生态系统属性和过渡带属性两个方面进行理解。总的来说，生态河岸（riparian ecosystem）是以自然为主导的，在保证河岸带稳定和满足行洪要求的基础上，维持物种多样性、减少对资源的剥夺、维护生态系统的动态平衡，与周围环境相互协调、协同发展，提高系统的自我调节、自我修复能力、改善人类生活环境的地带。生态河岸是一个狭长的水陆生态交错带，既要研究其生态系统的特征，又要从水利工程方面

进行考虑。当前，生态河岸主要研究生态河岸的功能以及生态河岸功能实现的途径，生态河岸建设已经成为国内外河道治理的重要措施。

1 生态河岸的功能

目前国内外很多学者对生态河岸的功能进行了大量的研究，最具代表性的是Naiman及张建春等人在2001年将生态河岸功能概括为廊道功能、植物护岸功能和缓冲带功能。Miller于1998年指出生态河岸的功能可以概括为：生态河岸以及与之相联系的对地表和地下水径流的保护功能；对开放的野生动植物生境以及其他特殊地和旅行通道的保护功能；可提供多用途的娱乐场所和舒适的生活环境。还有一些学者把生态河岸的功能归纳为：自然保护功能、社会保护功能以及休闲娱乐功能。

2 生态河岸技术的应用与发展

生态河岸功能的实现依赖于生态河岸生态系统中生态平衡的维持。对于一个退化的河流生态系统来说，运用恢复生态学原理来修复生态系统，有利于生态河岸功能的实现。我们在分析公园河岸生态状况的基础上，探讨公园生态河岸建设的原则，采用工程和植物措施相结合的方法，对公园生态河岸进行整体规划和建设，并探讨公园生态河岸的综合评价。通过公园生态河岸规划和建设的研究，为本地区河流河岸带自然条件的生态修复积累实验成果，完善解决河道生态护岸中存在的诸多技术问题，使本地区的生态河岸研究有进一步的长足发展。

生态河岸功能的实现依赖于生态河岸生态系统中生态平衡的维持。对于一个退化的河流生态系统来说，运用恢复生态学原理来修复生态系统，有利于生态河岸功能的实现。河岸的治理在古代已经很广泛了。

20世纪60年代后期，德国及瑞士认识到传统的水利设计及管理思想是导致河流自然生态系统受损的根本原因，开始进行如何把生态学原理应用于土木工程，修复受损河岸生态系统的试验研究。瑞士、德国等于20世纪80年代提出了“自然型护岸”技术，并且在生态型护坡结构方面做了实践。20世纪70年代以来，德国、瑞士、日本等发达国家进行了大量的混凝土河岸的生态修复实验研究，大规模改修了混凝土河岸，恢复河流的自然生态系统，积累了大量的成功范例。日本在20世纪90年代初提出“多自然型河道治理”技术。但是国外河流生态修复多以积累典型成功工程事例为主，缺乏恢复过程中的生态系统是如何自我调节的动态定量化证明研究，没有建立一套评价河流生态系统自我恢复能力的定量化指标体系。

近年来，我国的生态河岸专家已深刻认识到在河岸工程设计和施工中对河流生态环境的影响，开始探讨生态河岸的运用与发展，并在全国各地开展了一系列的护岸研究，寻找生态河岸最理想的技术手段。目前，我国河道护岸工程在很大程度上仍然采用传统的规划设计思想和技术，即便是中小河流，河流护岸仍然只是考虑河道的安全性问题，以混凝土护岸为主，而没有考虑工程建筑对河流环境和生态系统及其动植物及微生物生存环境的影响。我国城市段河流护岸多采用耐久性好的混凝土，破坏了河岸的生态系统，导致河流自我净化能力降低。以恢复城市受损河岸生态系统为目的，研究受损河岸生态修复材料（如芦苇(Phragmites com munis Trin.)、河柳(Salix matsudana Koidz.)、竹子(Phyllostachys pubescens Mazel ex H.de Lehaie)、意杨(Populus euramevicana cv.)、枫杨（Pterocarya stenoptera DC.）、榆树（Ulmus pumila L.））的适应性，利用植物护岸，并把植物护岸与工程措施相结合的护岸技术研究，是实现生态河岸功能的重要途径。

植物在生态河岸恢复中的作用，可以总结为：一种是单纯利用植物护岸，一种是植物护岸与工程措施相结合的护岸技术。下面为国内比较常用的几种植物护坡技术。

2.1 植草护坡技术

植草护坡技术常用于河道岸坡及道路护坡上。目前，国内很多生态河岸的治理都使用的是这一技术，我们在生态河岸的探讨中也经常使用。这一技术主要是利用植物地上部分形成堤防迎水坡面软覆盖，减少坡面的面积，起到护坡的作用；利用植物的深根系，加强植物的护坡固土作用。还可以改善原有的驳岸没有流动性，单一性，使河道流速再高都不受影响。有些原有河道硬化破坏了河岸与河床之间在水文和生态上的联系，破坏了可以降低水温的植被，植草护坡后可以使其发挥截留雨水，稳固堤岸，过滤河岸地表径流，净化水质，减少河道沉积物的作用。同时，还可以增加河岸生物的多样性。

2.2 三维植被网护岸

三维植被网技术多见于山坡及高速公路路坡的保护中，这一技术现在也开始被用于生态河岸的防护上。它主要是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据原有的边坡、地形进行处理，把三维植被网技术用于生态河岸的护坡上，通过植物的生长对边坡进行加固，根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点，在边坡表面覆盖一层土工合成材料，并按一定的组合与间距种植多种植物，将河岸的垂直堤岸护坡改造成种植池。

2.3 河岸防护林护岸

在生态河岸种植树木或竹子，形成河岸防护林，减小了水流对表土的冲击，减少了土壤流失。还可以在河岸边种植菖蒲，形成防风浪的障碍物，将原有泥石堤岸改造成用土做堤，降低河岸坡度，形成缓坡，在缓坡上种植草坪和乡土植物，形成游人可以接近水界面的低水位网格亲水步道。河岸防护林可以起到保持水土、固土护岸作用，

又可以提高河岸土壤肥力，改善河岸周边的生态环境。

3 生态河岸的规划与构建

以生态护岸为设计的亮点，主要以新的施工技术应用于驳岸施工。我们可以根据河流地形的高低，改造和减少混凝土和石砌挡土墙的硬质河岸，扩大适生植物的种植空间，建立亲水平台，构建层次丰富的岸线。先抛石，在常水位线以下用三围网固土，造缓坡草坪入水，在常水位以上种植物护坡，造景观。

河流生态恢复的目的之一就是促使河岸系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，生态河岸系统具有可持续性，并可提高生态系统价值和生物多样性。生态河岸规划所遵循的原则归纳有下列五项：尊重自然的原则，植物合理配置原则，避免生物入侵的原则，可持续发展原则，协调统一的原则。

我们针对某一水域的地理环境为主提出生态河岸，旨在以生态原则提高水体的自洁能力，使该水体对保持城区水生态平衡，使城市与环境协调发展，人类、多种动植物和谐共处，达到一种自然平衡的状态，建设有特色的新型城市景观。加强生态环境保护建设，对该水域进行综合治理，加强该水域及周边的产业规划，进行产业调整。

4 生态河岸构建的技术推广体系

本文在研究生态河岸自然特征即河流主要生态问题的基础上，根据生态河岸建设的基本原则，探索了对规划构建的生态河岸进行综合评价的指标和评价方法，总结出开展长江中游城市生态河岸建设的一些技术推广体系。主要研究结果如下：

（1）大多数生态河岸存在的生态问题主要表现在水体污染严重，原有驳岸破坏了生态平衡，植物多样性低，河岸异质性降低四个方面。

（2）生态河岸规划的原则，既要遵循尊重自然、植物合理配置、避免生物入侵、可持续发展以及协调统一的普遍性原则，又要基于公园原有河岸的自然特征和生态问题，对河岸进行技术改造，增加河岸的亲水空间，加强对河流的综合治理，把公园与周边的公园结合起来，形成有特色的滨水景观。

（3）在生态河岸的规划建设中，把工程措施和植物建植措施有机结合起来。植物设计以应用乡土树种为主，考虑四季景观，在不同的景区使用不同的植物来渲染意境。在河漫滩湿地（最低水位到常水位）点缀水生植物菖蒲（Acorus calamus Linn.）、芦苇( Phragmites com munis Trin.)；在河堤疏树草地（常水位到最高水位）种植枫杨（Pterocarya stenoptera DC.），林下种石蒜(Lycoris radiata)、鸢尾(Iris tectorum)和玉簪(Hosta plantaginea)等宿根花卉；在滨河疏林草地处，结合地形、铺装，配置竹林、乌桕（Sapium sebiferum Roxb.）、栾树(Koelreuteria paniculata Laxm.)、桂花（Osmanthus fragrans (thunb) Lour.）。

（4）根据公园的河岸线，将其分为几个不同的部分进行功能划分。上游可以设计为理水区，理水区保留了原有堤防基础，沿岸道路退后，将原来的垂直堤岸内侧护坡改造成种植池，并在堤脚面一侧设高水位亲水游船码头；中游设计为亲水区，亲水区保留原有水泥防洪堤基础，沿岸道路退后，在原来的垂直堤岸内侧护坡上堆土，形成种植区，并在堤脚铺设卵石，形成亲水界面，即中水位临水平台；下游设计为戏水区，戏水区的河岸边种植菖蒲，形成防风浪的障碍物，将原有泥石堤岸改造成用土做堤，降低河岸坡度，形成缓坡，在缓坡上种植草坪和乡土植物，形成游人可以接近水界面的低水位网格亲水步道。

（5）由于生态重建是一个跨越较长时间尺度的过程，因此，需要在长期对河流流域以及公园生态河岸监测的基础上，根据河流生态系统健康评价要求，结合生态河岸规划建设情况，运用模糊综合评价法，从结构稳定性、景观适宜性、生态健康、生态安全方面对河流生态河岸开展综合评价。

（6）生态河岸建设的关键技术体系表现在根据河流地形的高低，改造和减少混凝土和石砌挡土墙的硬质河岸，扩大适生植物的种植空间，建立亲水平台，构建层次丰富的岸线。

（7）应加强对规划构建的公园生态河岸生态系统的基础研究，重点研究河岸生态系统结构、功能及其稳定性，并应加强定量化研究。

参考文献

[1] Meeban W R,Swanson F J,Sedell J R.Influences of riparian vegetation on aquatic ecosystems with particular references tosalmonoid fishes and their food supplies [A].In:Johbson R R,Jons D A eds.Importance, Preservation and Management of Floodplain Wetlands and other Riparian Ecosystems[C].Washington:USDA Forest Service,1977,137-145.

[2] 夏继红,严忠民.生态河岸带的概念及功能.水利水电技术,2006,5(37):156-189.

[3] Boon P J.宁远,沈承珠,谭炳卿,等译.河流保护与管理.

篇6

关键词：生态 水力学

生态水力学是水利科学发展到较高级阶段出现的新兴学科，在近年由于包括水利建设在内的人类活动规模不断扩大，对于自然生态系统所产生的胁迫和压力不断加大，在某些地区出现了严重的生态环境恶化的事例。概括起来，可以有以下几方面的明显表现：

大规模的水坝建设使得水库对河川径流的调节能力日益加大，有些流域的水库调节库容接近或超过河川的多年平均径流量，以至造成水坝下游河流水量的减少，甚至干枯。这将造成下游河床的萎缩，对河流生态系统造成毁灭性的灾害。同时，水坝的建设造成水流连续性、河床连续性、生态连续性的破坏，并在上游造成大面积的淹没，大量移民又要造成许多新的环境问题。

河流的防洪标准不断提高，河流两岸的堤防越来越高，使得河流两岸的洪泛区域与河流的水循环分离，河流两岸的湿地消失，地下水得不到河流的补充，使得两岸广阔洪泛平原的生态状况日益恶化。

大量兴建的水资源开发工程造成流域水资源的过度开发利用，结果是流域地下水位下降、地表河流和湖泊萎缩、植枯，生态环境恶化。在近海地区由于地下水的降低，海水入侵地下水，造成地下水的污染。

概括来说，大量水利工程的建设对流域水循环的影响最大，主要表现是：

流域水循环的短路化，流域水循环的速度加快，降雨产汇流的速度加快，流域降雨很快汇入河道，泄入大海。

流域水循环的绝缘化，洪水只在大堤的范围内流动，不再泛滥。河流两岸的广大洪泛区不再受到洪水的侵扰，但是也失去了洪水对地下水的补充和清洗。流域的水循环与河流的水循环绝缘化。

流域生态系统的孤立化，流域的水绿生态网络被切断、阻隔，流域内的生物群落被局限在某一固定区域，不能自由移动，捕食和不能正常进行，造成生物群落的退化和灭绝。

近年来，对于保护生物多样性和流域社会可持续发展的认识不断被接受，提出了对遭受破坏的生态系统进行修复的新课题，许多国家提出恢复流域的自然特征，恢复多自然特征的河流，我国的一些流域也先后提出了生态修复的目标，在这样的大潮流的推动下，出现了许多生态水力学的研究课题，比较引人注目的成果有：

湖泊水生态系统的修复。目前我国人口密集区的大多数湖泊出现了由于污染造成的湖泊富营养化现象，即由于磷、氮类营养盐大量进入湖泊造成湖泊内藻类的异常增殖，水体生产力提高，水质恶化。对湖泊的治理除了控制污染源之外，最有效而可行的措施就是修复湖泊的生态系统。在我国的洱海、滇池、太湖都在开展生态修复的试点工程。如湖滨带的生态修复、湖周湿地的生态修复等。湖流对营养盐的输送、湖流对湖泊内泥沙的输移、湖流对底泥污染物释放量的影响、以及综合各类研究成果建立的水域富营养化模型等都成为生态水力学中的热门课题。中国水利水电科学研究院、中国环境科学研究院率先开展了这一领域的研究，目前类似的课题已经有很多。已有三维的富营养化模型，包括流场、温度、太阳辐射、光合作用、营养盐、浮游植物、浮游动物、大型水生动植物在内的诸多物理、化学和生态参数。

恢复河流自然特征的研究。传统水力学的研究，比较注重河流输水的经济性，结果造成河流断面的均一化、河流渠道化，河流自然特征逐渐消失，河流生物多样性减少。目前，在恢复河流自然特征的研究中，创造河床的滩——潭交互结构、近岸的洄流结构、创造适合特种生物生存和繁殖的流场等方面的研究也方兴未艾。

以河流生态系统优化为目标的水利工程调度研究。以往的水利工程调度大多只考虑水资源优化、水能经济优化等目标，没有将下游的水环境和生态环境优化作为调度目标，结果往往是达到了经济优化的目标，损坏了下游的生态环境。近年来结合下游河流环境、生态需水量的研究，提出了以下游生态环境优化为目标的水库调度研究，增加了水库的生态环境调度功能，有条件的地方将水库的改善生态环境放在首位，被称为生态型水库。

洪水资源化的研究。传统水利认为洪水只是一种灾害，近来逐渐认识到洪水不仅是灾害，还是一个生态过程，通过洪水泛滥补充地下水、恢复湿地、清洗河流、改良土壤等，因此不能完全消灭洪水。这方面的研究有，有控制的人工洪水调度、与溢流堰结合的堤防设计、利用洪水的地下水回灌等。

湿地修复技术研究。湿地的恢复需要适当的水流条件，不同的湿地植物群落，需要相应的水深、流速、水温等。在湿地恢复过程中要注意流场的控制，以满足湿地生态修复的要求。

植物群落对水中营养盐降解的机理研究。水中的营养盐在进入水生植物系统后，经过沉降、微生物分解、根系吸收等环节，使水体内营养盐的浓度降低，达到净化目的。上述过程，与流场关系密切，如水深、流速、水体滞留时间等。目前多是通过现场的实地实验确定各种参数，试图建立数学模型。

篇7

关键词：生态；水利工程；设计原则

中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：

1．水利工程对河流生态系统的影响

在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。

2．生态水利工程

从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。

3．生态水利工程的规划设计原则

3.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

3.2提高河流形态的空间异质性原则

一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。

4．生态防洪护坡创新中应重视的几个问题

(一)从政策上支持。长期的防洪护坡工程建设，人们已习惯于建设传统护坡。对于新技术和创新成果的推广，必然会遇到这样那样的阻力。因此，必须要有一定的政策支持，才能确保新一代护坡技术的广泛使用。

(二)既重视具体设计，又重视宏观视野。护坡设计看似简单，但要做出符合中国经济社会发展和时代要求的优秀方案，必须要将工程师、艺术家、经济师和环境保护部门的思维溶于一体。在具体设计中应对我国发展中应遵循的模式、能源消耗、矿产总量和污染排放处置等都要有一定的了解。

(三)重视科技创新。护坡是一种相对低技术含量的水利工程，如果大量引进采用国外产品，经济上极不合算。我国是一个治水历史悠久的国家，都江堰、灵渠、大运河等一批古代杰出水利工程都证明中国人具有无比的智慧。因此，我们要重视科技创新，充分调动水利科技工作者的积极性，开发出具有自主知识产权的新一代护坡产品。

(四)材料的创新是关键。河道堤防护坡工程建设耗废大量的块石、混凝土预制块或其他材料，其成本占工程总费用的比例大。因此，一定要重视护坡原材料、半成品生产的技术创新，加快开采、加工、运输各环节配套升级，制定既开放竞争、又保证规模生产的产业政策，将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上。

(五)建设资源节约型护坡。受资源约束的矛盾日益突出，一些主要材料、能源、水、土地纷纷告缺，资源的利用和保护成为人民关注的焦点。1、重视可行性研究，减少硬化河道护坡。尽量避免河道混凝土护坡建后再拆，不如尽量少建或非工程措施解决，有些河段完全可以这样做。如：河岸凸凹不平，边坡土质抗冲刷能力强的河段；河岸滩较岸边坡平缓、植被生长良好的河段；土堤迎水坡在特大洪水年份也未发生浪坎等险情的河段。当然，硬化混凝土护坡对防洪来说是有利的，只有在工程措施和非工程措施上综合权衡利弊。对河道护坡工程进行科学、严谨的可行性研究，是实现资源节约的前提。2、开阔工程技术设计思路。采用何种形式的护坡来实现资源节约，仅从传统思想上进行优化创新这种可能性不大。必须开拓新的思路。首先，尽量减少可再生资源的使用量，其次考虑护坡的造价与使用年限。(1)尽量减少混凝土用量，优化采用天然石材，天然石材从经济及性能上看都具有优势。(2)提高预制混凝土构件的强度。强度提高了，可以阻止环境水的侵入，从而保证混凝土块的抗侵蚀性，增加了使用年限，使护坡的分摊成本小。

5．反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。

6．结束语

意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

参考文献：

［1］董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫［J］.水利水电技术，2003，（7）：1~5.

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关键词： 生态水利工程 设计原则 面临问题 技术路线

Abstract: the ecological water conservancy project is a comprehensive engineering, both must meet all the needs of human beings for water, and should take the ecosystem health and sustainable development needs. This paper, from the water conservancy project and ecological water conservancy project on the difference, this paper expounds the characteristics of the ecological water conservancy project and design principle of the design of the main problems faced in summarized analysis, put forward the design technical route.

Keywords: ecological water conservancy project design principle problem faced technical route

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

0 引言

随着经济的发展和人口的增长，人类对水资源的需求日益增加，水利工程满足了人们供水、防洪、灌溉、发电、航运、渔业及旅游等各种需求，效益显著，但也给生态环境带来了深远影响，引发了一系列问题，如水生生物减少、水体自净能力下降、湿地退化等。在这种情况下，人们开始思考水利工程给人类及生态带来的效应，水利工程结合生态建设已然是一个发展的必然趋势。

1水利工程和生态水利工程的区别

1.1水利工程内涵

水利工程可以理解为人类通过采取工程措施或行为实现水资源的再分配和利用，其最初的作用是：①解决防洪问题；②提供稳定的水源；③减缓或去除农作物旱涝渍灾害；④提供清洁能源；⑤提供水利旅游景点等，这主要体现了水利工程的资源性、经济性与社会性。

1.2生态水利工程内涵

生态水利工程强调其服务目标是生态，其内涵是：对新建工程进行传统水利建设的同时兼顾河流生态修复的目标；对已建工程则是对于被严重干扰河流进行生态修复。生态水利工程是现代水利的标志，应具备以下科学内涵：①生态水利工程的开发应有明确的生态服务目标与功能，设计时应将维持生态系统的健康放在首位，使水利工程符合生态环境发展要求；②防止在生态水利工程施工造成巨大的环境破坏；③生态水利工程强调基于生态需水规律的运行管理；④生态水利工程选址或布局，强调工程生态负面影响最小化原则。

1.3生态水利工程优点

1）对环境影响小：生态水利工程以水利建设与生态环境和谐共存为出发点，在设计过程中考虑了水利工程开发与利用对生态环境的影响，在保证水资源得到充分有效利用的前提下，通过生态措施使自然环境自我恢复和良性发展，保证区域自然环境的稳定。

2）对地质活动影响小：生态水利工程建设充分利用河流自我修复功能，在设计中贯彻因地制宜的原则，摒弃了一味追求经济利益、忽视对地质影响的做法，将水利工程对地质活动影响降到最小。

3）符合可持续发展建设要求：生态水利工程是在不超出自然界承受能力的基础上进行各种生态建设，符合科学发展观的要求，有利于提高自然环境的自我恢复能力，将水资源开发对自然环境的影响降到最低，是人与自然和谐发展的一种水利工程模式，能够实现自然和社会的双重价值。

2生态水利工程设计原则

2.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理，确保工程设施的安全、稳定和耐久性。须充分考虑河流的特征，按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计，动态地研究河势变化规律, 保证河流修复工程的稳定性。

对于生态水利工程的经济合理性分析应遵循投入最小而经济效益和生态效益最大的原则。在规划设计中需要进行方案比选，重视生态系统的长期定点监测和评估，充分利用河流生态系统自我恢复规律。

2.2保持和恢复河流形态的空间异质性原则

大量研究资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性存在正相关关系。一个地区的生境空间异质性越高，意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。由于人类活动特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，其重点是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。通过对河流地貌历史和现状进行调查确定环境因子与生物因子的相关关系，识别那些对系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。

2.3生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性，其机理是物种的自然选择。生态工程设计是一种依靠生态系统自设计、自组织功能的辅助设计，可以由自然界选择合适的物种形成合理的结构，从而完成设计和实现设计，经验表明人工与自然力的贡献各占一半。生态水利工程必须应地制宜，根据具体条件寻求最佳方案。

2.4流域尺度及整体性原则

河流生态修复规划应该在流域尺度和长期的时间尺度上进行，从生态系统结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，考虑生境边界的动态发展和河流生态修复的时间尺度问题，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法。

2.5 反馈调整式设计原则

生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。因生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性，使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法，即按照“设计-执行-监测-评估-调整”流程反复循环进行。

3生态水利工程设计面临的问题

3.1缺乏基于不同区域的生态水利工程设计方法与评价标准

生态水利工程对服务目标具有特定性和地域性，决定了其因地制宜的特点。当前，生态水利工程的功能有一些理论评价指标和评价方法，但对具体工程实践缺少可操作的评价方法与标准。水利工程涉及工程力学的稳定性与安全性，虽然国家对水利工程结构建筑物执行了一系列的强制性标准，但因当前的科研成果积累较少，还是缺少足够的技术标准来规范工程的生态服务目标。

3.2水利工程设计人员与生态科技工作者缺少合作的机会与机制

水利工程设计人员将生态服务目标作为常规设计要素考虑的意识还不普及，与生态环境科技工作者缺少合作的机会与机制，大部分环境影响评价工作是在水利工程可行性研究方案确认后才进行的，对生态环境考虑不足，设计相对滞后，导致许多负面影响。

3.3生态水利工程与原有水利工程设施难以协调运行

在一个流域内，新的生态水利工程可能要在原有水利工程设施的基础上进行改造和优化设计，对区域来水量进行重新分配或对水的去向进行重新调整，因两者的服务目标是有差异的，如此必然影响原来水利工程设施的服务对象与功能，给原有水利工程的安全运行带来一定风险。如何实现生态水利工程与原有水利工程设施的协调运行是生态水利工程设计应全面系统考虑的问题。

3.4生态水利工程设计缺少生态水文测验资料

当前，我国水文测验工作相对落后，水文测验站还不能适应当前生态水利工程设计对资料的需求，因此很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的设计理论、方法与技术参数，这是今后的一个发展研究方向。

4生态水利工程设计技术路线

4.1以生态水文与工程水文为基础进行水文过程的分析与计算

当前将生态水文学应用于工程设计还较少见，今后应当高度重视生态水文学与工程水文学的结合，为生态水利工程的设计提供基础。因生态水利工程的服务对象比较广，往往同时涉及湿地、林业、草原、农业、畜牧业和江河湖泊等生态用水和工业、城镇、消防、居民等经济社会生活用水，所以弄清楚生态目标对水资源的时空要求规律，使生态水利工程的设计建立在科学的基础上。

4.2应识别工程可能影响的关键生态敏感目标

生态水利工程的设计应当能准确识别受工程直接或间接影响的生态目标, 并在工程规划阶段给予充分考虑。当前在许多水利工程的设计中很少或没有对流域生态敏感点加以考虑。

4.3生态水利工程的设计要与环境工程设计进行有机结合

因水利工程中水量具有明显的季节性变化，使得生态水利工程设计与实施存在较大的挑战与阻力。在设计应当充分吸收环境科学与工程的理论和技术，实现水量与水质同步科学配置的目的。将生态水利工程与水污染控制工程的结合是以后生态水利工程的一个重要发展方向。

水利工程的生态化理念应通过不断实践、总结、分析提出相应的修复措施以保证生态的平衡。水利工程生态设计顺应了自然，积极能动地利用与改造自然，符合社会发展的需求，其应用将越来越广泛。

参考文献

篇9

《水与中国》：王局长您好，浐灞生态区的治理思路是什么？

王站平：首先是注重人水和谐的生态理念。开展浐灞河城市段综合治理和生态建设，要树立“河流回归自然，人与自然和谐”的城市治理理念和以“生态恢复建设”为主线的思路。通过治理，浐、灞二河市区段河流的生态功能得到恢复，创造了和谐优美的水环境和滨水景观，成为城市居民亲近自然的重要场所和展示城市风貌的窗口，能够部分满足人们对自然亲近的意愿。

其次是要注重城市建设与河流的和谐，实现河流的景观功能。浐、灞二河治理在规划中充分体现了“以人为本”的思想，重视城市滨水空间的规划设计，促使人类向往自然环境，以和谐的方式处理城市与自然的关系；让西安浐灞人真正享受繁华都市中的水岸人生，开创了“人与自然和谐、产业与人居和谐”的和谐新城时代，对现代城市建设中如何实践生态文明进行了积极而富有成效的探索。

最后是要注重建设生态河流，恢复河流的生态功能。在浐灞河治理的过程中，尽量恢复河流的近自然状态和生态功能：因地制宜进行河道改造，根据现有河道的自然流向，宜宽则宽，宜弯则弯，使河道更加自然；对河岸进行了缓坡治理，增加了河道两岸绿化面积；禁止污水直接排放至河道，消除河流污染，恢复了生物的多样性；积极实施湿地的保护和建设工程，净化水质，恢复河流的生态功能。

《水与中国》：在治理过程中，浐灞管委会采取了哪些非工程措施？

王站平：除了必需的工程措施外，我们还积极推进了水文化建设。浐灞得名于“长安八水”著名的“浐、灞”水系，浐、灞二河既是自然河流，更是文化河流，它积淀了丰富的历史与人文资源。在浐、灞二河的治理中，不仅实现了其水利功能、发掘其经济功能，而且开发了其文化功能。这种水文化包括强化人和水环境之间的关系，创造优美的水景观、水场所，让人们能够感受水、接触水；人们欣赏着水、适应着水、利用着水，也改造着水。

《水与中国》：我们注意到在浐、灞二河的生态治理中，浐灞生态区管委会在管理模式上进行了一系列创新，能不能介绍一下？

王站平：这个问题问得好，今天上午，我们还就这个问题进行了研究。从大的方面说包括三块。

首先是统筹兼顾。在许多地方，河流是采取分段治理的方法。这种传统方式的优点在于可以明确责任、专精一段。但是，弊端也十分明显，即容易形成各自为战的局面。由于浐灞生态区位于浐灞河下游，在其规划区域中并不包含上游的部分。但是，浐灞河除了下游河流污染和大量非法采砂外，上游的生态破坏也十分严重。森林的破坏性砍伐造成水土流失、水量减少、河道淤积等一系列问题，如果不从源头根治，那么，浐、灞二河将很难恢复生态功能。西安市政府从全局出发，从全流域考虑，尽管浐灞区的规划面积不包含上游部分，但依然把整个浐灞河流域的生态修复工作交给了浐灞生态区，而且还以法规的形式确定了浐灞生态区管委会对整个浐灞河流域的治理权。

其次是统一管理。中国有句古话叫“九龙治水”。放到今天说就是往往一条小小的河流就有水利、环保、民政、电力、卫生等多部门管理。这种管理模式往往造成河流治理效率低下。西安市政府为了杜绝治水过程中多头管理的现象，把整个浐灞河流域的治理权只授予了浐灞生态区管委会。事实证明这种管理模式是可行的，并且是高效的，仅仅几年的时间，我们便把一个千疮百孔的流域治理得井井有条，恢复了基本的生态功能。

篇10

关键词：雁栖湖 流域 水环境 污染

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0154-01

雁栖河发源于怀柔区八道沟乡，河段长度为42.1 km，是雁栖湖的主要入湖河流。雁栖湖作为首都应急水源，其水质状况将直接影响首都人民饮水安全。近年来，随着该流域旅游产业的发展，平均每年接待游客约上百万人次，污水、垃圾污染十分严重，河道水质明显下降，其水环境状况将直接影响着雁栖湖水体富营养化发展趋势，威胁着首都饮用水源的水质安全。针对目前流域面临的主要问题，拟建立通过外源污染物减排、内部污染物削减、河道整治和堤岸整治等措施进行综合治理的“源头减负、干流截污、湖区减负”的流域一体化保水模式。

1 现状

雁栖河小流域主要有三类污染源：（1）供旅游人口食宿的大型餐饮点；（2）供应餐饮企业虹鳟鱼及鲟鱼的大型鱼场；（3）民俗接待相对较为集中的村民聚居自然村。流域内现有7个行政村，8家养殖企业和87家各类餐饮点，年污水排放量超过660万吨。目前，只有22家餐饮点和民俗村的污水处理设备处于正常运行状态，年处理污水仅为15.91万吨，处理率不足3%，其余污水均不经处理直接排放，已对流域水环境造成了严重污染，进行水体治理工作已经刻不容缓。

2 目标

（1）源头减负，在全流域内开展农村生活污水处理和冷水鱼养殖废水的零污染排放，显著降低农村污水，虹鳟鱼、鲟鱼等养殖业对河流水体的污染，改变冷水鱼养殖产生的高污染废水排放成为零污染排放。

（2）形成并集成适合雁栖河流域的渔业资源配置、食物链修复、水生生物生境营造和立体渔业放流与管理等渔业净水技术体系，达到有效改善水体生态系统结构和自稳定、自净化能力的目的。

（3）按照干流截污的思路，形成堤岸生态化修复技术、水体动植物与微生物群落联合修复技术，逐步恢复河道的自然状态和水体自净化能力，达到减轻水体营养负荷，扭转富营养化趋势，防控蓝藻水华的目的。

（4）按照湖区减负的思路，了解库区水体营养盐分布格局和蓝藻种群动态，发展库区渔业生态净水系列技术，形成以水体短食物链为主的高效输出N、P的食物链结构，提高渔业生产力和营养盐输出效率。

3 具体措施

（1）在雁栖湖上游莲花村、长园主村等主要村庄开展农村污水处理。鉴于目前餐饮及民俗接待污水排放量大，部分处理设备操作复杂不能正常运转的现状，主要采用净化槽等处理成本低，运行稳定的一体化污水处理设备，保证出水水质。

（2）分别对交界河鱼场、莲花池鱼场、长园001号鱼场和花苑湖鱼场开展水产养殖零排放工程，改变鱼场排污对河道水质恶化产生的叠加效果，并直接导致出口控制段面水质严重超标的现状，适当控制流域内旅游业的发展规模。

（3）在神堂峪、柏崖厂滩涂区，通过设置前置库（尽可能利用现有条件）和表流湿地等，进行微地形改造、地表植物种类调整，将水流均匀布入湿地，选择出适合当地河流特点和污染物去除能力强的湿地形态及植被组合。

（4）开展水生动物生态连通与旅游景观有机结合的河流生态连通性修复技术研究，提出兼具防洪安全与生态修复功能的多种河岸生态防护结构模式，研发兼具河流生态屏障及面源污染物缓冲过滤净化功能的河滨缓冲过滤带技术，优化河岸结构和河滨带植物配置，控制入河污染。