生态修复的特点范文

导语：如何才能写好一篇生态修复的特点，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。

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关键词：水土保持；生态修复；特点；原则

中图分类号：S157 文献标识码：A 文章编号：

引言

生态环境的日益退化已成为当前我国所面临的重要问题之一，其中生态环境的退化所导致的一个特征就是引起水土流失。因此，实施水土保持生态修复是当前我国生态建设工作的重点。

1、实施生态修复的合理性

从某种意义上来说生态修复是一个相对宏观的概念，它是在以人工措施辅助的条件下应用生态系统自我组织和自我调节能力来对被破坏的生态系统进行修复或者加速已被破坏生态系统的恢复的一种理念，辅以人工是为了加快生态系统恢复的步伐。科学研究表明，自然植被有着自身演替规律可以自己完成自身的更新并具有强烈再生能力，可以自己恢复。这就要求我们实施生态修复遵循自然生态本身所具备的自然规律，靠其循环再生能力恢复植被，从而来治理水土流失，使其朝着人与自然和谐相处的方向发展。

我国幅员辽阔，水土流失面积巨大，情况复杂，在当前社会经济状态下，水土流失问题已刻不容缓。研究表明完全依靠传统的水土保持措施很难有效控制水土流失，而且传统的水土保持措施存在很多弊端，已不能适应新时期生态环境建设的要求。近年来我国各地实行的封山育林、建立自然保护区、水土保持示范区等措施，已经验证了生态修复在增加地表覆盖、控制水土流失方面起到了的良好效果。有专家研究表明生态修复能够提高土壤肥力和水保工程效益，如通过自我修复形成的林分单位面积活立木蓄积量比同龄人工林林分平均增加5立方米，质量也远远胜于人工林，而且森林土壤肥力及土壤涵养水分养分的能力会大大提高。因此在水土保持措施采取生态修复，可用较少的投入得到较大的成绩，在较短的时间内恢复植被，较好的减少或控制水土流失。

2、水土保持生态修复的特点

2.1水土保持生态修复的主要手段需重视封育保护

水土保持生态修复是通过降低乃至解除生态系统超负荷的压力，从而依靠自然的再生以及调控能力促进植被的恢复以及水土流失的治理。因此，在水土保持生态修复中，采取封山禁牧，停止人为干扰是其主要的手段之一，而封禁是其核心。在大量的实践证明中可以看出，采取封禁治理，能够在很大程度上提高林草的覆盖率，土壤侵蚀模数明显降低，从而使水土流失问题得到有效的治理，很好的改善了当地的生态环境。

2.2水土保持生态修复适宜程度和难度将有很大的差别

水土保持生态修复适宜地区的选择是有条件的，不同地区的适宜程度和生态修复的难度差异很大。其主要表现在以下几点：(1)对于人口密度以及土地承载力小的地方越适宜生态修复的开展；(2)地区的降水量需保持最少在300mm以上；(3)为了能够更好地保障耐旱、耐贫瘠草、灌的生长，区域内的土层厚度应超过10cm；(4)即使区域水土流失严重，但并非是寸草不生；(5)区域内的林草覆盖率需大于10%；(6)人均基本农田需大于0.03hm²；(7)区域内无严重的地质灾害，如泥石流、滑坡等等。理论上讲，水土保持生态修复只要是对土地没有高效高产要求以及不是寸草不生的情况下都可以实施，但是其修复的适宜程度和难度将有很大的差别。

2.3水土保持生态修复离不开人工及政策措施的辅助

依靠封禁并非是水土保持生态修复的唯一途径，其生态修复离不开人工以及政策措施的辅助。其一，可采取人工育林育草的措施加快封的生物量生长，例如：因地制宜地补植补种、防治病虫害等。同时，保证生态用水等措施也是非常重要的。其二，有必要采取相应的管理措施，只有将封的管理工作做好，才能够更好地保障居民的生产生活，同时也能够更好地促进封水土保持生态修复取得一定的成效。

2.4水土保持生态修复周期比较长

由于植被的生长需要一定的时间，相比较于工程措施而言，生态修复的周期较长，其效益往往需要3-5年之后才将慢慢体现。例如：经果林在3-5年就能够大见成效；坡改梯及小型水保工程当年就能见到成效。同时，植被恢复的速度与当地的自然条件有着紧密的联系，自然条件差的条件下，植被恢复的速度自然变慢。由此可见，水土保持生态修复的成效相对来说较为缓慢，其功能的完善与发挥所花费的时间要更长。

3、水土保持生态修复的原则

3.1生态学为主导的原则

水土保持生态修复的基础依据是生态学的理论及原理，进行水土保持生态修复时，需要坚持生态学为主导，遵循生态学的规律以及原则。只有在充分理解和掌握了生态学的理论和原则的基础上，才能更好地处理生物与生态因子间的相互关系，了解生态系统的组成以及结构，掌握生态系统的演替规律，理解物种的共生、互惠、竞争、对抗关系等，从而更好地依靠自然之力来恢复自然。

3.2流域整体修复的原则

因为水土保持生态修复属于小流域综合治理中对生态修复理论以及技术的应用，以提升生态系统自我修复能力来加快水土流失的治理步伐。因此，对小流域治理中的生态修复，需要以流域为单位，从整体设计上保持生态修复的布局。与此同时，由于流域与上游以及下游之间有着紧密的联系，为了使生态修复效果更佳，将流域作为一个单元进行规划设计是一个必要的措施。

3.3因地制宜原则

我国是一个领土面积广阔的国家，不同的地区自然条件差别较大，在降水量、水土流失强度、林草覆盖率、人口以及社会经济条件等都有着很大的差别。因此，生态修复的措施上也有着一定的区别。由此可见，在一个地区的成功实例，并非完全适宜另一个地区，机械、教条的应用甚至无法达到治理的效果。在进行水土保持生态修复工作中，需要根据当地的实际情况，通过认真分析研究植被恢复的特点，从而选择出适宜的生态修复技术及方法，促进生态修复工作的顺利开展。

3.4生态修复措施和工程措施相结合的原则

水土保持生态修复措施并不能够将传统的以及成功的水土保持措施完全替代，一些比较成功的水土保持工程措施在治理水土流失方面发挥着极其重要的作用，例如：坡面水系工程、经果林建设工程。水土保持生态修复作为治理水土流失的新技术以及新手段，是传统水土流失质量的进一步完善，在生态修复规划以及设计中，需要将生态修复措施和工程措施相结合，从而使水土保持工作得到最佳的发挥。

3.5生态修复措施和非工程措施相结合的原则

政策保障以及公众支持是水土保持生态修复工作顺利开展的必要前提。有效的开展封禁措施、退耕还林、生态移民以及产业结构调整工作，就需要政策保障以及公众支持。着重从两个方面出发：其一，加强对公众的宣传和教育，使之得到当地公众的支持以及参与，从而更好地落实修复措施；其二，这些措施的采取需要一系列的政策和机制来保证，例如：封居民的生活保证、产业结构调整的进行、生态移民权益的保障以及退耕还林后农民土地的补偿等等，这些都需要有相应的非工程措施与之配合，而这些措施是生态修复工作的重要组成。

3.6经济可行性原则

虽然水土保持生态修复具有省钱且效果显著的优点，但是这并不意味着在进行水土保持生态修复规划设计中不考虑经济可行性的原则。所谓的经济可行性原则，是在水土保持生态修复工作中的投入既要符合当前经济发展水平，使资金的投入有可靠的保证，又要分析封禁、退耕还林等水土保持生态修复手段对当地经济发展的影响，对于一些条件允许的地区可以实行严格的封禁，若条件不允许则应该从经济可行性原则出发，将采用与利用相结合，从而保证既能够做到经济的发展，又能够很好的保护对生态环境。

结束语

总之，水土保持生态修复作为生态修复工作中的一个重要组成部分，是当前生态修复工作的重点。通过依靠生态系统本身的组织和调控或与人工调控能力的复合作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。以促进植被恢复，保持水土，改善生态环境，实现自然生态系统的良性循环。

参考文献

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水源短缺加剧

导致汾河水源短缺情况加剧的主要原因一是降水减少、经济社会发展对水资源需求量增加等，引起汾河中下游干流河道断流；二是工业和城市生活严重依赖地下水开采，以及农业用水增加，致使地下水严重超采，造成水位急剧下降；三是污水垃圾处理水平低，中水价格不合理，回用规模小，加剧水资源的短缺；四是植被被破坏，土壤储存水分能力下降；五是煤炭等矿产资源的过度开采，造成水资源的严重破坏。

生物多样性急剧减少

汾河中下游流域的生物多样性在人为因素影响下急剧减少，主要是河道乔灌木的过度砍伐，造成了大量动物、植物、微生物受到威胁；其次是为了提高粮食产量和加大畜牧业的发展，人们过度开垦和过度放牧，造成生物所需的食物大大减少；三是捕捞业的发展，人工过度的捕捞使得生物数量大大降低，很多种类已经绝迹；四是山西工业化的发展造成环境污染，很多不能适应环境的生物被很快淘汰。

生态修复技术概述

水环境生态修复技术是通过调控水生态环境中相互制约又相互促进的各环境影响因子，促使其形成平衡和稳定的生态系统为目标。生态修复技术包括利用培育的高等植物或培养、接种的微生物的生命代谢活动，对水体中污染物进行富集、转化、吸收及降解，使水质得到净化的相关技术。该技术具有修复效果稳定、低耗能或不需耗能、工程造价相对较低、运行成本低廉以及不形成二次污染等特点，主要用于受污染而失衡的自然水生系统的修复。这类水生态修复技术在发达国家已经得到较为成功的应用，在我国也开始大量的应用，主要有土地处理、高效微生物固定化和人工湿地等技术。

1土地处理技术

废水的土地处理，是将一、二级处理出水用于农田、牧场或林木灌溉，或将原废水经土壤渗滤后回注于地下水等处理技术的总称。废水中通常含有农作物需要的各种营养成分。据我国一些城市污水的测定结果表明，污水中含T-N为30~90mg/L，NH3-N为20~50mg/L，P为3~4mg/L，K为5~40mg/L。上述养分经一级或二级处理后只有少量被除去，而大部分随出水排出。利用废水灌溉，不仅解决了农牧林业对水、肥两大要素的需求，并通过其中的腐植性提高土壤肥力和地温，可获得十分显著的增产效果，而且能除去人工生化处理难以除去的N，P营养物和难生化降解有机物，进一步降低COD，SS和病原菌，使废水资源得到再生。

2高效微生物固定化技术

高效微生物固定化技术是近年来随着废水处理的不断完善和需求而发展起来的新型技术。是指将经过培养的高效微生物、酶或菌藻共生群限制在特定的材料区域内部，达到提高微生物或酶的浓度，创造有利于生物代谢的环境，有效减少微生物流失，并使固液容易分离的目的。该类技术主要用于治理富营养化水体。

3人工湿地技术

人工湿地是在土地处理、稳定塘和生物滤池等污水处理技术基础上发展起来的一种人工构建并控制的、主要利用天然净化能力的污水处理和生态修复技术。它利用了微生物、湿生植物和动物等一系列生物的代谢活动，综合了物理的、化学的和生物的复杂过程，使污水中污染成分得以降解，并将其无害化或转化为可利用的物质。

人工湿地技术的可行性分析

1人工湿地水质净化机理

人工湿地床基具有巨大表面积、特定的化学组成和无数的植物根系及其代谢产物（氧、生物活性物质），为污染物的过滤截留、物理和化学吸附、化学分解和沉淀、生物摄取和氧化分解、矿化等提供了很好的条件。污水中的有机物主要依靠人工湿地床基内的物理和生物、化学的综合过程去除；不溶性有机物被过滤截留、水解、生物摄取和氧化分解；溶解有机物直接被水解、生物摄取和氧化分解；氨氮在床基中大部分通过硝化—反硝化生化过程被去除，部分氨氮和硝氮通过植物吸收而去除；有机氮主要呈悬浮状，被床基过滤截留，并通过生化作用矿化为氨氮、硝氮，进而通过植物吸收和硝化—反硝化过程去除；污水中磷大多以正磷酸盐形式存在，并主要通过人工湿地床基中的钙、铁、铝离子沉淀固着，以及植物的吸收过程去除，沉淀固着在床基中的磷可通过床基料更换而移出；污水中一些微量的金属通过人工湿地床基的吸附或沉淀作用去除，被湿地植物吸附、吸收去除。污水中大部分病原菌和病毒被人工湿地床基好氧微生物摄食分解，部分被植物根系分泌物杀灭。

2人工湿地的类型分析

从工程设计的角度出发，按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同划分为表面流人工湿地（自由表流湿地和构筑表流湿地）、潜流人工湿地（水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地和复合式潜流湿地）。不同类型的人工湿地对特征污染物的去除效果不同，具有各自的优缺点。表面流人工湿地和自然湿地类似，污水从湿地表面流过，在流动的过程中得到净化。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地面积较大，水力负荷率较小，去污能力有限。

垂直潜流人工湿地是指污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。其硝化能力高于水平潜流人工湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。其缺点是对有机物的处理能力不如水平潜流人工湿地系统，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，夏季有孳生蚊蝇的现象。水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名，它由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有防渗，防止污染地下水。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷较大，对BOD5、CODcr、SS、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，有利于在北方地区的冬季运行。

沈阳环境科学研究院开发的复合流式潜流人工湿地技术（以水平流为主，与垂直流结合）中的复合流湿地结构由底至上分别为防渗区、导淤区、主控区及种植区。与其他类型人工湿地相比，复合流式潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD5、CODcr、SS、氮磷等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，特别是能有效地解决湿地系统的淤堵问题和北方地区的冬季运行问题。

3人工湿地生态修复适用性分析

从汾河流域亟待解决的主要生态环境问题来看，主要是水污染的治理、生物多样性的恢复以及水资源的保护和利用问题。而人工湿地的技术特点正是以不同类型的湿地系统的营建和组合来实现河流水质的净化、生物栖息地的营建和水源涵养与保护，这从形式到内容都与汾河生态修复的总体目标相一致。再从该技术的经济可行性和技术成熟性来看，人工湿地技术是目前水质净化与生态修复技术中投资较低，且便于维护管理的实用技术。目前，我国已经颁布实施了《人工湿地污水处理工程技术规范》，使人工湿地生态治污技术进入到标准化、规范化的阶段,在河道与湖泊水体净化和生态修复方面已有很多成熟应用的经验。从人工湿地类型特点的适用性来看,水平潜流人工湿地和复合流式潜流人工湿地的选用有利于处理污染负荷较高的水体,适宜净化目前汾河中下游严重污染的水质。表面流人工湿地处理负荷虽然较低，但便于在汾河滩地应用，对河水水质有较好的缓冲调整作用，有利于汾河流域生物多样性的改善与营建。

因此，可根据汾河及其支流的不同河道特点、河床与滩地的可利用性、不同河段的水质污染状况和生态修复目标，在不同河段将潜流湿地与表流湿地优化组合，合理布设。对于汾河太原出境处的严重污染河段还可考虑适当的预处理措施，以保证水质达标及湿地系统的入水要求。综上，结合汾河流域的生态环境问题和人工湿地生态修复的技术特点，以人工湿地为主要技术手段实施该流域的生态修复是可行的。

汾河流域污染治理和生态修复的对策

1源头治理调整布局和优化结构

对生活污水及工业废水要进行源头治理，坚决杜绝未经处理直接向汾河排污。在沿岸几个重点排污城市应增扩建污水厂，扩大处理规模，中小城市也应因地制宜地建设合适规模的污水处理厂或污水处理设施。工业废水应当根据各个企业的产品及所产废水性质区别对待，经过处理的废水，有回用条件的应该回用，不能回用的也要实行达标排放，应坚持“谁污染，谁治理”的原则，从污染源上治理汾河水污染。对于汾河中下游流域的污水治理，应结合实际情况，建议污水先通过城市污水厂处理，再通过湿地系统处理后排放入河，这样对于水环境容量较低、自净能力较弱的汾河来讲是十分必要的，有利于汾河的断面达标。特别是人工湿地技术，不但成本低，而且植物根系土壤可以涵养水分，大量植被的形成有利于生物数量与种类增多，同时可营建生态景观，恢复人与自然和谐相处的生态环境。

2加快汾河支流流域治理

汾河支流是汾河全流域的重点水源补充，直接影响着汾河流域的水生态环境，与其生态修复息息相关，故针对汾河支流应采取有效的治理措施。第一，对汾河支流流域内的污染源进行治理，从源头上对排入汾河支流的污水进行治理，降低入河的水质指标，为汾河支流的生态修复做准备；第二，以人工湿地技术为主，在汾河支流干线实施生态修复，提高水环境容量；第三，在汾河支流入汾河河口处营建河口人工湿地，利用潜流湿地、功能表流湿地和景观表流湿地相结合的方式进一步改善汾河的支流水质，同时营造湿地景观环境，提高汾河流域河口环境质量。

3落实汾河流域干流人工湿地生态修复工程

以汾河流域干流殊区域重点段生态修复为基础，以人工湿地生态修复技术为依托，加快落实汾河整个流域干流人工湿地生态修复工程，改善汾河水水质指标，增强汾河的自净能力。通过湿地工程的营建，流域内的植被系统逐渐得到修复，野生动物系统也会随之得到恢复，有效地提高了生物多样性，从而使汾河流域生态环境从根本上得到修复。

4提高全民水忧患意识，依法保护水资源

水是生命的源泉，是人类生存的命脉。水利，是农业的命脉，也是工业和整个国民经济的命脉，是国民经济的基础产业和基础设施。因此，必须加大宣传力度，增强全民水忧患意识，强化水利基础产业的重要地位。加大环保宣教力度，提高环保法律法规的普及，提高全民的环境意识和法制观念。公众要通过扩展环境权益来提高环境意识，把个人的环境意识的提高过程与对人们切身利益的保护和改善联系起来，自觉参与环境管理。

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广东省水土保持生态建设分区原则:一是同一分区内，自然和社会经济条件、水土流失特点具有较为明显的相似性;二是与既有水土保持分区成果具有一致性，同时强化水土流失防治的特点进一步分区;三是同分区应集中连片，适当兼顾行政区划的完整性;四是二级分区侧重防治措施布局基本一致。根据以上原则将广东省划分为6个一级区，17个二级区。具体分区如下:

1．1Ⅰ粤东丘陵山区强度侵蚀综合治理区

该区范围包括梅州市全境，河源市的龙川县、和平县、紫金县、东源县、源城区、惠州市的惠东县以及潮州市的饶平县。区域内年均降雨量为1750mm，以丘陵山区为主，地带性土壤主要为赤红壤、红壤，水土流失面积占全省的29．45%。本区划分3个二级亚区，I1东江、韩江中上游丘陵山区重度沟蚀崩岗侵蚀综合治理区，以强度的沟蚀和崩岗为主，崩岗面积常占坡面面积30%～50%，面积可达数公顷，极度发育的崩岗互相串通成崩岗群，使地形支离破碎;部分丘陵地表严重沙化。I2河源—灯塔盆地中度水蚀综合治理区，为红色岩系成土母质，土层较薄，吸热性能好，容易风化碎裂，经水流冲刷，容易发生面蚀沟蚀，出现大量基岩。I3平蕉丰饶山地中度水蚀生态修复预防保护区，由于瓷土、稀土资源开采较为严重，局部存在中度水土流失。本区自然侵蚀较严重，特别是河源、梅州等地崩岗侵蚀发育，处于地质活跃期，在水土保持生态建设中应以崩岗治理、小流域综合治理为重点，选择一批危害严重、影响较大的崩岗优先治理，同时对易诱发崩岗发育的小流域进行监测预报，并做好五华水土保持试验站及龙川水土保持监测站建设。东江、韩江中上游丘陵山区重度沟蚀崩岗区以崩岗治理为重点，河源一灯塔盆地中度水蚀区以沟蚀的综合治理为主;同时加强该区的生态建设和水源区的保护。平蕉、丰饶山地中度水蚀区以生态修复预防保护为主，保障当地农业生产。在措施布局上，利用工程措施和生物措施相结合的方法，重点治理崩岗。

1．2II粤西丘陵山地中度强烈侵蚀生态修复综合治理区

该区范围包括肇庆市全境、云浮市全境、茂名市全境。区内年均降雨量1800mm，地貌以低山高丘为主，海拔多在400m以内，土壤主要为赤红壤、山地红壤和山地黄壤，水土流失面积占全省21．78%，以沟蚀、面蚀为主。本区通过近年来持续的综合治理，水土流失得到了有效控制。目前水土流失主要分布在西江沿岸丘陵，新兴丘陵盆地的花岗岩地区、罗定盆地的红色岩系地区、鉴江中上游丘陵的花岗岩及混合岩地区。区内划分5个二级区:II1德庆云浮高要崩岗侵蚀综合治理区;II2罗定盆地新兴盆地中度水蚀综合治理区;II3封开怀集四会广宁山地丘陵轻度侵蚀生态修复预防保护区;II4郁南信宜高州丘陵山地轻度侵蚀生态修复预防保护区;II5茂名电白廉江化州丘陵台地中度侵蚀生态修复综合治理区。本区重点要把综合治理和生态修复结合起来，搞好造林绿化、封山育林，严禁乱砍乱伐;继续以工程与植物措施相结合的方法加快治理现有水土流失。德庆、云浮、高要崩岗侵蚀区和罗定盆地、新兴盆地中度水蚀区为治理重点，加强崩岗综合治理和区域生态环境修复。封开、怀集、四会、广宁山地丘陵轻度侵蚀区，以及郁南、信宜、高州丘陵山地轻度侵蚀区，要加强该区水土保持监督管理。茂名、电白、廉江、化州丘陵台地中度侵蚀区既要做好综合治理，也要对局部进行生态修复。

1．3Ⅲ粤北丘陵山地中度侵蚀生态修复预防保护区

该区范围包括韶关市、清远市全境、河源市的连平县、惠州市的龙门县、广州市的从化市。区内地貌以低、中山为主，年均气温19．5℃，年均降雨量在1920mm，占全省水土流失面积的28．23%，水土流失程度较轻，以潜蚀、轻度面蚀为主。其中潜蚀在本区水土流失中占很大比例，石灰岩区成土困难，易发生石漠化。本区划分4个二级区:Ⅲ1南雄始兴盆地强度水蚀综合治理区;Ⅲ2北江中上游低中山、岩溶地区中度侵蚀生态修复预防保护区;Ⅲ3连平新丰翁源山地丘陵中度水蚀生态修复预防保护区;Ⅲ4佛冈从化龙门丘陵台地轻度水蚀生态修复预防保护区。治理措施以封山为主，人工植草、修鱼鳞坑和水平沟、建梯田、筑排洪道以及种植林木等为辅。以保护现有植被为重点，同时注重水土保持监督管理，禁止乱开滥垦和对林木的无序采伐。逐步开展石漠化治理和坡耕地改造，同时对滑坡、泥石流的高发区做好预报预测，并采取必要工程防治措施。

1．4IV粤东沿海丘陵平原山地轻度侵蚀生态修复重点监督区

该区范围包括汕头市全境、汕尾市全境、揭阳市全境及潮州市潮安县、湘桥区。区内年平均降水量2000mm，整个地形自西北向东南依次是中低山丘陵、台地或阶地冲积平原。地带性土壤主要有黄壤(海拔600m以上)、赤红壤(海拔600m以下)、水稻土、盐渍土等。水土流失较轻，占全省水土流失面积的6．31%。自然水土流失以面蚀为主，人为水土流失加剧并有面积增大的趋势，主要为陡坡开荒、开发区建设、采石取土等。本区划分2个二级区:IV1揭潮汕平原台地轻度水蚀生态修复重点监督区;IV2惠来普宁陆丰低山丘陵中度水蚀生态修复重点监督区。本区应以生态修复为重点，同时注重预防监督和局部水土流失治理。揭潮汕平原轻度水蚀区以预防监督为重点;惠来普宁陆丰低山丘陵中度水蚀区以自然生态修复为重点，重视水保林、经济果林、植草等措施治理，并加强对开发建设项目的监管。对于人为侵蚀中的采石、采矿等造成的水土流失，应提高水土保持方案审查率，根据实际情况实施整治破碎山口、将弃土回填洼地、植树种草覆盖等措施。对开发区和修路等形成的侵蚀区，要提高治理标准，按照城镇绿化标准要求进行造林、种草、种花或恢复耕地。

1．5V珠三角洲平原丘陵轻度侵蚀生态修复重点监督区

该区范围包括深圳市、珠海市、中山市、东莞市、佛山市、江门市、阳江市全境和惠州市的博罗县、惠阳区、惠城区以及广州市除从化外的全部地区。区内平原面积大，是全省最主要的人为水土流失地区，占全省水土流失面积的11．32%。近年来，各地在对局部水土流失较严重区域采取综合治理的基础上，加强水土保持监督执法工作，落实开发建设项目水土保持方案报告制度，保护水土资源，改善生态环境，使国民经济和社会实现可持续发展。本区划分3个二级区:V1珠海台山阳江阳西沿海丘陵中度水蚀生态修复重点治理区、V2三角洲河网平原微度侵蚀生态修复重点监督区和V3鹤山高明开平恩平阳春轻度水蚀生态修复重点监督区。水土保持生态建设过程中应以预防监督为重点，同时做好局部水土流失治理和城市水土保持建设。珠海、台山、阳江、阳西沿海丘陵中度水蚀区以生态修复和局部面蚀、沟蚀治理为重点。三角洲河网微度侵蚀区以生态修复，预防监督为重点，加强水资源保护。鹤山、高明、开平、恩平、阳春轻度水蚀区以预防监督为重点。建设惠州水库水土保持涵养林示范区、珠海、深圳生态园林城市示范点。该区水土保持需更加注重生态效益、美化环境，要充分考虑规划范围内的水、土资源的承载能力，以不影响和破坏区域范围内的水、土资源平衡为限。

1．6VI雷州半岛平原台地轻度侵蚀生态修复重点监督区

该区包括湛江市全境，年平均降雨量1648mm，季节性干旱较为严重。区内地形平缓，土壤多为潮砂泥土、砖红壤等，轻度面蚀为主，占全省水土流失面积的1．91%。水土流失主要发生在海洋沉积物形成的砂土或细砂土，以及花岗岩、砂页岩形成的麻红赤土和黄红赤土的台地。水土保持生态建设中应以生态修复为重点，同时加强生态林建设规划，限制桉树的种植范围，增加植物多样性，提高森林的生态效益，还要注重水资源保护和高效利用。加强监督管理，控制人为水土流失。

2结论

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1. 建设生态水利工程的必要性

 

水利工程指具有防洪、排涝、河道整治、发电、灌溉、供水、航运、生态环境等单一功能或多种功能的兴利除害的工程，这就是传统的水利工程。传统的水利工程规划规划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。生态水利，就是按照生态学原理，遵循生态平衡规律的法则和要求建立起来的满足良性循环和可持续利用的水利体系，生态水利工程不仅需要满足工程本身的生态规划要求，又要满足整个流域水系的生态要求，或者说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。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(如防洪、河道整治工程)，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、清洁生产和环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段。建设人类美好的生存环境和社会持续发展，需要生态水利工程。

 

2. 当前生态水利工程工作面临的困难

 

2.1 生态水利工程规划缺乏基于不同区域的评价标准和规划方法。

 

生态水利工程对于工程的服务目标具有明显的地域性区别，因为对于不同地区的生态环境来说它们都具有自己的特点，所以生态水利工程每个地区也应该具有不同的特点，必须因地制宜的进行规划。对于我国的生态水利工程建设来说也有了一些大体的方法和规划标准，但是对于不同地区的工程来说就没有具体的规划指标和参考模式。因此，对于我国现阶段的生态水利工程的规划和建设来说还具有很大的问题，最主要的就是缺乏针对于不同地区生态环境特点的把握以及因地制宜的不同规划方案。

 

2.2 生态水利工程规划工作的目标和标准的确定比较难。

 

对于生态水利工程来说其建设的目标和任务与原有单一的水利工程建设来说有所不同，它更加注意维护和保证生态环境的健康和发展，主要任务和目标就是实现人类和生态系统的和谐相处。所以基于这种特殊的任务，生态水利工程建设的第一步就是确定好规划的目标和建设标准，对于工程要达到的标准都要有一个具体的量化。目前我国的生态保护工作的目标还都处于定向描述的阶段，没有明确的目标和标准，也没有具体量化的一些要求，所以这也就给工程的预期目标和标准的建设以及工程的建设质量都带来了一定的困难。

 

2.3 生态水利工程规划缺少生态水文测验资料。

 

对于工程的建设来说，一些前期必备的资料是必不可少的，生态水利工程建设依然如此。生态水文的测验资料是生态水利工程规划的关键和重要参考内容。如果不能从水文测验站的观测资料去分析水文过程对生态过程的正负影响机理，就很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的规划理论、方法与技术参数。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规划对资料的需求。有关生态水文站方面的规划与布局在我国还未正式开展，国内也少有报道，不过我国已经提高了对这方面工作的重视程度，经过一段时间的努力也会有一定的发展的。

 

2.4 生态水利工程规划技术人才匮乏。

 

不管对于什么类型的工程来说，人才都是工程建设中必不可少的关键组成部分。实现生态水利工程是水利工程和生态学的有机结合，需要生态水利工程的规划人员不仅具备水利工程规划的知识和经验，还要具备生态保护和生态恢复学的理论和知识。以往的人才培养目标和方向，使两者分属于不同的学科与专业，具有两方面综合知识和规划能力技术人才匮乏，加之生态水利工程的实践活动的经验缺乏，可以参考与借鉴的规划项目有限，难以保证生态水利工程的规划水平和质量。

 

3. 生态水利工程基本规划原则

 

3.1 工程安全性和经济性原则。

 

(1)生态水利工程是一种综合性工程，既要满足人类的需求，同时也要考虑可持续发展的要求。另外，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。

 

(2)从生态水利工程的经济上分析，应准寻风险小效益大的基本原则，由于生态系统的演变方向是随机的，生态水利工程规划具有一定的风险，这需要在规划规划中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，应该合理的利用生态系统的恢复能力，力争以最小的投入获得最大收获的规划路线。

 

3.2 生态系统自我规划、自我恢复原则。

 

生态系统的自组织功能是其重要特征。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。依靠生态系统自规划、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，从而完成规划和实现规划。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。

 

3.3 景观尺度及整体性原则。

 

(1)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。

 

(2)同时，必须重视水域和生态环境的易变性、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。

 

(3)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。

 

(4)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。河流生态修复长期的工作。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。

 

3.4 反馈调整式规划原则。

 

3.4.1 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。

 

3.4.2 生态水利工程规划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。在河流工程项目按照规划执行以后，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规划预期的目标发展，可能出现多种可能性。最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。

 

3.4.3 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规划不同于传统工程的确定性规划方法，而是一种反馈调整式的规划方法。是按照“规划-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。这就需要在项目初期建立完善的监测系统，进行长期观测。依靠完整的历史资料和监测数据，进行阶段性的评估。

 

3.4.4 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。评估的结果不外乎有几种可能：

 

(1)生态系统大体按照预定目标演进，不需要规划变更;

 

(2)需要局部调整规划，适应新的状况;

 

(3)原来制定的目标需要重大调整，相应进行规划。

 

4. 结束语

 

生态水利工程是一门将生态学和工程学很好的结合在一起的一门学科，也是将人与自然和谐相处的思想很好的运用于实际的学科。因此在生态水利工程的规划过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高规划的科学性。

篇5

关键词：生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。

利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。

篇6

关键词：生态水利工程设计原则

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。

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。

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。

3.3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。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。

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。

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。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。

3.4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。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。

景观则是指生态学中的景观尺度。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。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。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点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。再者，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。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a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。

3.5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。

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。

在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。

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.

［2］董哲仁.生态水工学的理论框架［J］.水利学报，2003，（1）：1~6.

［3］董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性［J］.水利学报，2003，（11）：1~7.

［4］MitschW.J.，JorgensenSE..EcologicalEngineeringandEcosystemRestoration［M］.PublishedbyJohnWiley&Sons，Inc.，Hoboken，NewJersey，2004：134~137.

［5］董哲仁.荷兰围垦区生态重建的启示［J］.中国水利，2003，（11A）：45~47.

［6］O’NeillR.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，etal.AHierarchicalCon－ceptofEcosystems［M］.PrincetonUniversityPress，Princeton，NJ.1986：153.

［7］GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater－shed［J］.Bioscience，1990，40：588~600.

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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。

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。

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。

3.3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。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。

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。

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。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。

3.4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。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。

景观则是指生态学中的景观尺度。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。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。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点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。再者,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。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a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。

3.5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。

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。

在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。

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篇8

（漳卫南运河邯郸河务局河北邯郸056001）

【摘要】针对卫河邯郸段水质现状及水资源利用存在的问题，从水资源系统与生态系统互动协调的角度出发，提出了该河段生态演替式水体修复技术模式。选取金滩镇顺道店典型试验区，选取利用氧化塘、生物膜、浮岛、人工湿地、水生植物、水生动物净化水体等修复技术方案，论证了卫河邯郸段生态演替式水体修复模式的合理性。

关键词 水体污染；生态演替式；水体修复

EcologicalSuccession-typeWaterRestorationTechnologyinHandanReachofWeiRiver

LiuYa-feng

(HandanManagementBureauofSouthZhangweiCanalHandanHebei056001)

【Abstract】AimingattheexistingproblemsofthewaterqualityandwaterresourcesutilizationofHandanreachofWeiRiver,ecologicalsuccession-typewaterrestorationtechnologywasdiscussedfromthewatersystemandecologicalsystempointofview.Asatypicalexperimental,thetechnologiesofoxidationpond,biofilm,floatingisland,artificialwetland,aquaticandaquaticplantwereusedinJintanTown.Thetestresultsshowthatecologicalsuccession-typewaterrestorationtechnologyinHandanReachofWeiRiverisReasonable.

【Keywords】Waterpollution;Ecologicalsuccession-type;Waterrestoration

面对日趋严峻的水资源情势，世界各国均把污水截流、废水达标排放和控制排污总量作为河道整治的首要措施。海河水利委员会及卫河沿岸各级政府不断加大污水治理力度，控制进入河道的污染物，实施截污工程，对河流水质改善起到了巨大的作用。但由于历史的原因，众多规模较小的排污口无法纳入到截污工程之中，零散分布的点源污染和大范围的农业面源污染往往直接入河，未经处理的污水顺河排向下游，造成下游水体污染、臭气弥漫，严重影响了周边环境以及当地居民的正常生产和生活。由于点源污染、面源污染在漳卫南水系极为严重，仅仅靠控源来治理河水污染是不够的，因此，强化水体的自净能力，对河道污水进行原位或异位处理，成为河道污水修复的重要措施之一。

1.水质现状及水资源利用存在的问题

1.1水质现状。

近年来，由于卫河邯郸段上游入境水量的减少和沿途污水大量汇入，致使该河段水体感官性状极差，水体呈黄褐色并伴有恶臭。该河段设有留固和龙王庙两个监测点，检测结果表明，水质类别均为大于Ⅴ类。其主要污染物质为氨氮、CODMn、CODCr、BOD5、挥发酚等，超标倍数分别为5.2、2.7、2.8、1.0、1.4。河段内水体已经完全丧失了其使用功能。

1.2水资源利用存在的问题。

邯郸市多年平均卫河水利用量为1336万m3，多年平均利用率仅为1.71%。卫河水资源利用率低的原因很多，但其来水水质差、不能直接大量应用于工农业生产是其主要原因之一。卫河水质的严重污染不仅直接影响了沿河两岸经济的发展，而且对周围的生态环境造成了不利影响，因此，改善卫河水质，是改善卫河流域生态环境和提高卫河水资源利用率，实现卫河流域经济可持续发展的关键。

2.修复及利用工程模式

针对卫河水质现状及水资源利用存在的问题，综合考虑国内外水体修复技术及实践，提出卫河邯郸段水体修复工程模式。

2.1生态演替式水体修复。

生态演替式水体修复技术是利用培育的植物、动物或培养接种的微生物的生命活动，对水体污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术，同时可将绿化环境及景观改善结合起来，创造人与自然融合的优美环境。结合本河段特点，利用卫河防洪堤内外废弃河道和堤内分布低洼滩地，如顺道店废弃河段、金滩镇废弃河段等建立生态演替式水体修复工程，对河道水体进行逐级修复。

2.2沟渠湿地控制面源污染。

卫河邯郸段处于平原地区，农业是该地区的主要经济命脉，农药、化肥和养殖业形成的面源污染是该地区的主要污染源之一，汛期径流将其直接带入河道，造成河水污染。为此，在防洪堤外1Km范围内建立排水沟网，沟内种植植物，形成沟渠湿地，将汛期径流滞蓄在沟渠湿地内，进行初步净化，然后集中排入河道或引入堤内的生态演替式水体修复工程。

2.3邯郸市生态水网蓄水利用。

为提高邯郸市对卫河水资源的利用率，可通过提水泵站，在非灌溉季节向邯郸东部生态水网蓄水。主要工程有：（1）军留泵站，向东风渠供水；（2）岔河咀泵站，向小引河供水；（3）路庄泵站，向民有干渠供水。为保证邯郸市生态水网水质及生态环境，在引水渠首建造2～3Km长的生态演替式水体修复工程，水体经修复后再引入生态水网。

3.生态演替式水体修复技术

由于卫河水体污染严重，卫河水利用的关键是水体的修复净化，因此，本文针对生态演替式水体修复工程技术进行进一步研究。

3.1修复目标。

（1）针对卫河下游河道水质污染现状，综合考虑处理工艺的有效性、长效性、经济性和生态兼容性等，将各种处理技术合理结合，充分发挥各种技术的优越性，对河道污染水体进行处理，力求持续发挥和强化河流自身的净化能力，减少能源消耗和二次污染，同时与亲水景观建设结合，使处理工艺亲切自然，更富人性化。

（2）通过水体修复，消除争氧物质，稳定水体的高溶氧状态，快速培植优势好氧微生物，打造生态基础，并通过水生动、植物定向培养、建立起人工生态，通过人工生态向自然生态演替，恢复水体生物多样性，并充分利用自然系统的循环再生、自我修复等特点，实现水生态系统的良性循环。

3.2技术要素。

卫河邯郸段生态演替式水体修复技术包括氧化塘技术、生物膜对水体的净化作用、浮岛的净化作用、水生植物净化景观化应用、水生动物净化水体、人工湿地等。在本工程应用中，根据水体污染程度，水体环境资源现状等考虑选用不同的技术组合，以呈现生态效益和经济效益的双赢。

（1）氧化塘。

典型区氧化塘设置厌氧塘和兼性塘。厌氧塘内依靠厌氧菌的代谢功能，使有机底物得到降解。兼性塘从上到下分为三层：上层好氧区、中层兼性区、塘底厌氧区。

（2）生物膜。

生物膜技术通过在固定支架上设置生物填料，为参与污染物净化的微生物、原生动物、小型浮游动物等提供附着生长条件，使大量参与污染物净化的生物在此生长。由于其固着生长而不易被大型水生动物和鱼类吞食，使单位体积的水体中生物数量成几何级数增加，可强化河湖水体的净化能力。

（3）浮岛。

本工程的浮岛是一种像筏子的人工浮体，在上边栽培一些美人蕉之类的植物，漂浮在水面。人工浮岛的水质净化针对富营养化的水质，利用生态工程学原理，降解、吸收水中的COD、氮、磷等。

（4）水生植物。

水生植物技术将生态系统结构与功能应用于水质净化，充分利用自然净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相辅相成的协同作用来净化水质，在水体中适当布置既有观赏价值又有净化功能的浮水植物和挺水植物，使水体不仅具有自然风貌的景观，而且增强水体的生物净化功能。

（5）水生动物。

本项目水域面积大，存在许多有害昆虫如蚊、蝇的滋生场所，水中投鱼可摄食蚊子及其它昆虫幼虫，避免水域对周围环境造成的危害。此外，水体中投放适当的水生动物可以有效的去除水体中富余营养物质，控制藻类生长，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝，促使水体变清。

（6）人工湿地。

在人工设计和监督管理下，人工水面湿地去污效果优于自然湿地系统，项目综合采用人工水面湿地技术和潜流湿地利用技术。水面湿地系统的污染水体在湿地的表面流动，水位较浅，通过生长在植物水下部分的茎、竿上的生物膜来去除污水中的大部分有机污染物。潜流湿地系统的污水在湿地床内部流动，利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留的作用来净化污水，水位较深，具有保温性能好，处理效果受气候影响小，卫生条件较好的特点。

4.应用实例

4.1项目区选择。

经现场勘查，选择大名县金滩镇顺道店村附近的废弃河段。试验河段位于卫河右岸防洪堤内侧，长2.6Km，宽60～150m。

4.2生态处理系统工程布置。

处理系统由12个池段组成，工程逐级布置如下：

（1）1号池为厌氧塘兼做沉淀池。设计水深4m，由泵站出水池底孔进水，其末端为表流陡坎出水，曝气复氧，进入2号池。

（2）2号、3号池均为兼性氧化塘。设计水深1.5m，2号池通过底流出水进入3号池，3号池表流出水曝气后进入4号池。

（3）4号池为人工浮床塘（下设生物膜）。设计水深1.5m，以浮床为介质，种植美人蕉水生植物，并在浮床底部进行生物挂膜，表流出水后进入5号池。

（4）5号池为植物塘。本塘塘面较宽，设计水深1.5m，以睡莲等浮水植物为主，出水后进入6号池。

（5）6号池也为植物塘。设计水深1.0m，以水葱等挺水植物为主，底流出水后进入7号池。

（6）7号池为鱼塘。设计水深2.4m，出水后进入8号池。

（7）8号池、9号池为表流湿地，设计水深1.0m，主要种植芦苇等，底流出水后进入10号池。

（8）10号池为潜流湿地，设计水深0.3m，共分成72个单元，由中间双线渠供水，由两侧集水渠出水后进入11号池。

（9）11号池仍为表流湿地，种植挺水植物，出水后进入12号蓄水池。

4.3经济分析。

本工程日处理水量8.4万m3，考虑到水位变化等因素影响，取0.7的折扣系数，经济运行期按10年计，则经济运行期内可处理水量21462万m3。经投资测算，单方水处理价格为0.19元/m3，明显低于污水处理厂的污水处理成本。因此，采用生态演替式水体修复技术来处理河流污水，在经济上是合理的。

5.结论

篇9

关键词：水利工程；生态环境；水域水位；水资源

引言

水域生态环境是流域生态环境极其重要的组成部分，具有易发生变化、易受影响、易遭受破坏的特点。作为一种人工构筑物，水利设施工程对水域生态环境将产生明显影响。众多水利设施的建成和运营，促进了河流水域经济和社会的发展，但是同时，也对水体水情、水生生物、水体水质等产生了较大的影响。

所以为了能够更好地发挥水利设施的效益，将水利设施的副作用降到最低点，保护好当地的生态环境，本文主要研究和分析水利设施对我国水域生态环境的影响具有重要的理论和实践意义。

一、水利工程概述？

由于最初的社会形态原始社会生产力水平低下，人类没有改变自然环境的能力。人们逐水草而居，择丘陵而处，靠渔猎、采集和游牧为生，对自然界的水只能趋利避害，消极适应。进入奴隶社会和封建社会后，随着铁器工具的发展，人们在江河两岸发展农业，建设村庄和城镇，遂产生了防洪、排涝、灌溉、航运和城镇供水的需要，从而开创和发展了水利事业。防洪、除涝、灌溉、发电、供水、围垦、水土保持、移民、水资源保护等工程（包括新建、扩建、改建、加固、修复）及其配套和附属工程的统称。用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也被称之为水工程。

因为水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要。所以只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。水利工程规划的目的是全面考虑、合理安排地面和地下水资源的控制、开发和使用方式，最大限度地做到安全、经济、高效。在实际运行过程中，水利工程规划要解决的问题大体有以下几个方面：根据需要和可能确定各种治理和开发目标，按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模，制定安全、经济、运用管理方便的工程布置方案。因此，应首先做好被治理或开发河流流域的水文和水文地质方面的调查研究工作，才能充分掌握水资源的分布状况。

二、水利工程对水文的影响

水利工程的修建可能会影响周边的环境，改变河道下游的流量。水库洪季蓄水有利于防洪，而枯季蓄水则可能影响下游河道的部分基流，随着河道下游水量的减少，甚至出现断流情况。这不仅导致周围地下水位下降，还可能导致其他生态环境问题。比如，下游的河湖缺水、干枯；下游周边地区的地下水位下降；在河流的入海口，由于河流下游水量的减少会可能导致海水倒灌，影响入海口地区的农业和经济发展；由于泄洪量的变化，河道水位变化的幅度可能增大，进而影响航运、养鱼和引水灌溉等活动；另外当水库下游的水量减少也可能造成水质的污染和恶化。

由于大多水利工程是在天然河道上修建，工程建设将会破坏河流长期演化而成的生态环境，导致河流局部形态单一化和非连续化，从而改变了其多样性的特点；水利工程的修建也可能导致河流的自然形态、局部河流水深、含沙量等的变化，进而将会导致下游的水文、泥沙发生变化，而河流的水文、泥沙是影响河流生态环境的原动力。水库建成后内部水面宽、水体大、水流迟缓，当水体受太阳辐射时由于水面的反射率小于路面的反射率，因而水面热量辐射值增大。水库内具有特殊的水温结构，而水温的变化则将会对内部鱼类的繁殖产生影响，同时还将会对内部水质产生一定的影响；水利工程的修建将会导致局部水流流速降低，从而降低水气界面交换速率及污染物迁移扩散能力，导致水体自净能力下降，并会增强水体内重金属沉降而增大污染。

三、加强生态水利工程的建设

生态水利工程是在传统水利工程的建设过程中同时注重对河流生态的保护；对于已经建设好的水利工程，要对遭受破坏的生态环境重点进行修复，从而实现生态系统的健康发展。生态水利工程的建设遵循以下赘鲈则：一是保护和修复河流多样化的原则。我们都知道每条河流都有不同的特点，具有多样性，所以，在建设水利工程的时候不能盲目的去效仿成功的案例，而是要根据每条河流的不同特征进行水利工程的建设；二是保持和维护河流自我修复的能力。河流能进行自我修复能力，这种修复能力不仅能减轻水利工程建设对河流的消极影响和破坏，还能减少人们对河流破坏之后的人为修复，对河流的可持续发展起着经济促进作用；三是以修复整个水体系统为主要目标。河流与周边的田地和城镇相互联系，它们组成一个完整的生态系统，所以，在水利工程的建设中要考虑到多方面的因素和关系。

明确水生态系统保护和修复及水资源管理组织机构和有关部门的职责，逐步建立统一协调的水生态系统保护和修复及水资源管理的体系：加强法制建设，完善政策法规体系，严格依法管理；加强行政监管力度，控制污染物排放总量；合理规划监测站点，采用现代化技术设备对河湖水体水量和水质进行实时动态监测，建设水生态管理信息系统，提高管理水平；加大宣传力度，提高公众的水生态意识、水资源意识和水环境意识，鼓励、组织公众对水资源保护的实质性参与，建设节水防污型社会。

水利工程建设给当地的生态环境带来了一定影响，所以，我们要尽可能地避免水利工程建设带来的对生态环境的负面影响，兴利除弊，积极开展生态水利工程建设，做到经济发展和生态环境的协调统一，生态水利工程已成为实现我国经济和环境可持续发展的重要技术学科的重要部分。

篇10

关键词：城市土壤；重金属污染；植物修复技术；大生物量非超富集植物；综合评估筛选法

中图分类号：X53 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.011

城市土壤因受人类活动强烈影响而区别于自然土壤，主要指厚度大于50 cm的非农用土壤，通常出现在城市和城郊区域[1-3]。城市化过程中的工业发展、城建工程的实施和居民日常生活等人类活动排放的污染物，以各种形式直接或间接地进入城市土壤，改变了城市土壤的理化属性，造成了城市土壤的重金属污染[4]。城市土壤重金属既可通过直接接触密集的城市人群而危害人体健康，又可通过对大气、水体的影响而影响城市生态环境，进而影响生命安全[5-6]。城市土壤既可以为城市绿色植物的生长提供养分，是其必不可少的生长介质，又可以为土壤微生物提供栖息地，是其能量的重要来源之一，所以城市土壤是城市生态系统尤为重要的组成部分，与城市生态环境息息相关[5]。因此，城市土壤重金属污染修复技术成为国内外学者研究的热点领域。

1 城市土壤重金属污染现状

原成土母质和人为活动是城市土壤重金属的来源，其中工业生产、机动车辆尾气排放、生活垃圾堆弃等人为活动是造成城市土壤重金属污染的主要因素。一方面，人为活动产生的重金属以气溶胶的形式进入大气，经过干湿沉降间接进入土壤；另一方面，附着于废弃物中，直接排入城市土壤，造成重金属污染，甚至污染地下水。并且城市土壤重金属污染具有一定的空间分布特征，总体表现为城区内部土壤重金属含量明显高于郊区，并且交通干线两侧、人类活动密集区、老工业区重金属污染较为严重，而受人为活动影响较小的风景区、公园等功能区土壤重金属污染则属于中低度污染和轻微生态风险。

城市土壤Pb、Zn、Cu、Cd等重金属多介质复合污染给人体健康带来了极大的风险。食物链传递研究表明，重金属已经不同程度地污染了我国的城市郊区菜地土壤[7-9]，重金属含量已超标的蔬菜大量向城市供应。除此之外，以扬尘为载体进入大气的城市土壤重金属，最终可通过人体的新陈代谢作用而进入体内并逐渐积累，从而直接威胁到人体健康。研究表明，北方沙尘暴天气发生时，大气环境中土壤重金属元素浓度迅速增加，Pb、Zn、Cu、Cd的浓度比平常高出3～12倍[10-11]。据相关研究部门统计，上海市大约有1/3的大气颗粒物来自于土壤扬尘[7]。此外，城市土壤重金属元素的积累对植物、动物、微生物的生理生态等方面也产生一定的毒害，导致城市土壤的退化。

2 土壤重金属污染修复研究现状

近年来，科研工作者不断探索重金属污染土壤的修复技术，使物理、化学和生物等修复技术得到了较快的发展。由表1可知，尽管这些物理、化学修复手段对治理重金属污染土壤具有非常重要的实践意义，但仍具有投资大、修复效率低、对周围环境干扰性大、易导致次生污染等诸多缺点。相比较而言，尽管植物修复技术有着种质资源较少、修复效果待改善和植物生长条件等局限性，但其仍具有技术和经济上的双重优势，不仅能够利用绿色植物的新陈代谢活动来修复土壤环境中的重金属污染，而且具有一定的观赏价值，有助于园林城市的建设。

广义的植物修复技术是在多学科交叉点上发展起来的新技术，建立在植物对某种或某些化学元素的耐性和积累性基础之上，利用植物及其根际共存微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术[12]。通常所说的植物修复技术是指选择具有吸收富集土壤中污染元素能力的植物，并将该植物种植于特定重金属污染的土壤上，随着该植物收获和植物组织器官的妥善处理，便可移除土体中的该种污染重金属，最终达到污染治理与生态修复污染土壤的目的[13]。这种技术因为其在土壤污染治理方面的巨大应用潜力，吸引了各国相关领域的科学家进行相关研究，并取得了一定的进展。

2.1 超富集植物修复技术

现今已经发现的超富集植物约500多种，主要分布在气候温和的欧洲、美国、新西兰及澳大利亚的污染区，但利用植物修复污染土壤则是近几十年的工作。目前，关于超富集植物对重金属耐性和积累性机理、修复性能改进及应用技术等方面的研究已经在全世界范围内展开，并且也取得了一定的进展。此外，植物修复技术商业化因其工程性的试验研究以及实地应用效果，在未来具有巨大的商业前景。

2.2 超富集植物修复的局限性

超富集植物在修复土壤重金属污染方面表现出显著的生态效益、社会效益和经济效益。尽管利用植物修复技术修复重金属污染土壤具有廉价、有效、使土壤免受扰动等优点，但是在实际应用中，超富集植物由于其固有的特点，大大限制了在植物修复技术中的应用。第一，大部分超富集植物生物量低下，严重制约了修复效率，且植株矮小，不便于机械化作业；第二，超富集植物引种易受到地域性限制，因其多为野生植物种质资源，区域性分布较强，难以适应新的生物气候条件；第三，超富集植物往往只适用于某种特定的重金属元素，具有较强的专一性，对土壤中其他含量较高的重金属则表现出中毒症状，从而在重金属复合污染土壤修复中的应用受到了限制；最后，超富集植物根、叶、果实等器官机械折断、凋谢或腐烂等途径使重金属重返土壤，易造成二次污染，间接降低了修复效率。

2.3 大生物量非超富集植物与超富集植物修复技术

Ebbs等[16]认为超富集植物以外的其他大生物量非超富集植物也具有修复重金属污染土壤的可能性，并提出农作物地上部可观的生物量能够补偿地上部较低的重金属含量的观点。周振民等[17]指出了大生物量非超富集植物修复技术是一项非常有发展潜力的植物修复技术。因此植物修复技术走向工程实践的主要任务是筛选与开发大生物量、富集重金属能力强且具有观赏性的复合型修复植物。

3 土壤重金属污染大生物量植物修复技术研究进展

现有超富集植物种质资源贫乏，并且其具有自身的局限性，修复效果也有待于进一步加强，故植物修复技术还不成熟。另外，评价植物修复重金属污染的标准是重金属迁移总量，然而已经发现的超富集植物因其生物量小、生长缓慢而使重金属迁移总量相对较低，自然种群中存在着对重金属具有一定耐性的大生物量植物，虽然其单位质量的重金属含量尚不满足超富集植物的定义，但此时其所积累的重金属绝对量反而比超积累植物的绝对量大。因此大生物量非超富集植物对城市土壤重金属的修复作用更大。

3.1 大生物量修复植物的优势

以大生物量植物种质资源作为筛选修复植物对象是有依据的，一方面，大生物量修复植物具备普通植物的功能特点；另一方面，大生物量修复植物还有普通植物不具备的诸多优点。主要表现为：

（1）高生物量植物种质资源丰富，有着巨大的潜力，可为筛选提供坚实的基础；

（2）在进行城市土壤修复、调控大气环境的同时，能够美化环境，一举两得；

（3）具备观赏性的大生物量修复植物，不会进行食物链的传递积累，减少了对人体的危害；

（4）大生物量植物对人类健康也有着一定的作用，如油松、核桃、桑树等对杆菌和球菌的杀菌力均极强，花卉芳香油可抗菌，提高人体免疫力，可作为保健食品或调控大气环境；

（5）在长期的生产实践中，品种选育、植物栽培以及病虫害防治等经验日益丰富。因此，筛选大生物量植物修复城市土壤重金属污染是可行的。

3.2 大生物量植物的耐性与积累性研究

4 大生物量修复植物的判断标准与筛选

由周振民等[17]对重金属污染土壤大生物量修复植物进行的综合研究可知，其筛选对象主要为部分农作物、杂草、树木和花卉。修复城市土壤的大生物量植物应具有一定的生态功能和观赏价值，按观赏部位可分为观花的、观叶的、观芽的、观茎的、观果的五类；从低等到高等植物，从水生到陆生；有草本也有木本，有灌木、乔木和藤木，种类繁多。因此筛选既具有观赏性又具有生态修复功能的大生物量修复植物就尤为重要了。

为了便于采取定性与定量相结合的综合评估分析法筛选出具备此能力的大生物量修复植物，这就要求植物符合一定的判定标准。耐性特征、积累特征、观赏性和生态调控功能是主要的评定指标，其中耐性特征和积累特征是最基本的判断标准。耐性植物应该能够在较高重金属污染浓度的土壤上完成生命周期，并且污染处理的植物地上部生物量与对照植物的地上部生物量相比没有明显的下降，这才说明该植物对重金属污染的土壤具有一定的耐性。积累特征以转移系数和富集系数综合表示，李庚飞等[25]研究表明，在利用大生物量非超富集植物进行重金属污染修复时，若植物对某重金属元素的转移系数和地上部分富集系数均大于0.1，说明植物对该金属元素具有富集的潜力。此外，植物观赏性和固碳释氧、吸收有毒有害气体等生态调控功能等指标的纳入，对采用综合评估筛选法进行复合型修复植物的筛选更有意义。

大生物量植物种类繁多，盲目地筛选是不科学的。因此首先应该搜集资料，调查各种植物的特点及其本身生长习性，从中初选出最有可能成为修复植物的种质资源进行研究，之后再进一步确认。例如，可从受污染严重的区域采集仍然能够正常生长的物种进行试验，或从生长不易受环境影响的物种着手。初选大生物量修复植物在一定程度上可由植物的根、茎、叶初步判断[26]。生物量与株高成正比，而生物量越大，修复效率也相应增大，因此株高是修复植物的重要选择依据。为使筛选出的修复植物具有更好的实践性，也应尽量地人为模拟与特定重金属污染城市土壤条件相一致的环境条件，利用盆栽试验筛选出大生物量复合型修复植物。

5 结 语

我国对植物修复重金属污染土壤的研究起步较晚，筛选工作做得不多，大量有潜力的修复植物还有待发现，尤其是以大生物量修复植物为筛选对象将成为一个突破口。总的来说，用大生物量修复植物修复污染土壤的潜力巨大。在城市污染土壤修复中，大面积地应用与其他手段相结合的大生物量修复植物，既可以美化环境，又能带来巨大的经济效益。因此进一步提高大生物量修复植物的修复效率，应从生态位的理论出发，开展植物品种的筛选与培育、复合修复技术应用、修复效果验证试验等方面的研究，以适应城市需要，并将植物修复、观赏植物苗木生产、园林景观建设与生物质能利用有机结合，形成环境污染修复产业，走循环利用绿色发展之路。

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