河流生態(tài)修復(fù)河流生態(tài)修復(fù)

1、生態(tài)水利學(xué)論文（1班） 時間：2014.6.20河 流 生 態(tài) 修 復(fù)摘要：河流是陸地表面上經(jīng)常或間歇有水流動的線形天然水道，河流是人類賴以生存的水環(huán)境，河流系統(tǒng)是自然界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。在人類生產(chǎn)活動過程中，特別是現(xiàn)在經(jīng)濟高速發(fā)展下，人類在對水需求加劇條件下修建的取水、防洪、發(fā)電等工程措施都不同程度地?fù)p傷了河流生態(tài)系統(tǒng)。隨著地球上出現(xiàn)各種極端環(huán)境和重大自然災(zāi)害的發(fā)生,人們意識到與自然和諧共處的重要性，維護河流生態(tài)的重要性。關(guān)鍵詞：修復(fù) 防治 整治（求索溪水污染治理）1 河流治理和修復(fù)河流是人類賴以生存的水環(huán)境, 是人類社會生存和發(fā)展的搖籃。自20世紀(jì)90年代我國開始河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)的探索

2、,目前在水質(zhì)凈化、生態(tài)河堤建設(shè)、生態(tài)景觀設(shè)計和新材料應(yīng)用等科研領(lǐng)域取得了大量成果。提出應(yīng)該從河流特點、生態(tài)學(xué)過程、河流流域等方面綜合考慮,開展河流生態(tài)修復(fù)研究。受損河流修復(fù)的核心并不簡單地意味著使河流恢復(fù)到原始狀態(tài)而是使河流受損功能恢復(fù)到接近期望的理想狀態(tài),使河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)健康, 進而在遵循河流自身發(fā)展規(guī)律的條件下持續(xù)地滿足人類社會發(fā)展的需要。然而, 河流生態(tài)修復(fù)不能脫離人類和河流關(guān)系的發(fā)展階段。在原始純自然階段、工程控制階段、污染治理階段和生態(tài)修復(fù)等不同階段, 河流治理與修復(fù)的理念和任務(wù)有很大不同。原始自然階段作為人類與河流關(guān)系的最初階段雖未因人類活動受損, 但對于河流歷史而言, 這一階段

3、忠實地記錄了河流生態(tài)系統(tǒng)追求動態(tài)。從而為生態(tài)修復(fù)研究留下了寶貴的參照體系。 1.1 河流生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)分類：化學(xué)工程法、物理工程方法、生物工程法一、化學(xué)工程法：如加入化學(xué)藥劑殺藻，加入鐵鹽促進沉淀，加入石灰脫氮二、物理工程法：如疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤等。更專業(yè)且系統(tǒng)的說法有“河道控制工程”，包括1、全寬結(jié)構(gòu)；2、河岸侵蝕控制的半寬結(jié)構(gòu)；3、縱向河岸防護；4、河床補給；5、裁彎河流的恢復(fù)；6、魚類保護層；7、投放漂石；8、魚道設(shè)置；9、沙子河礫石分選三、生物工程法：如生物膜工程（降解污染物）、濱河帶植被恢復(fù)工程、構(gòu)建人工濕地與水渠、水生動植物恢復(fù)工程、生態(tài)清淤工程、生態(tài)景觀恢復(fù)等等1.2

4、受損河流生態(tài)修復(fù)原則( 1) 自然循環(huán)原則。自然循環(huán)原則是生態(tài)修復(fù)的基本原則。利用河流生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力, 因勢利導(dǎo)地采取適當(dāng)?shù)娜藶榇胧?使河流系統(tǒng)朝著自然和健康方向發(fā)展, 最大限度地構(gòu)造人類和河流融洽和諧的環(huán)境。自然循環(huán)受到眾多條件的約束, 如氣候、地質(zhì)地貌、植被條件、河流狀況、土地利用、城市規(guī)劃、人口社會、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、污染特征和管理機制等。全面綜合考慮這些因素方可查明河流受損的程度和原因, 并據(jù)此明確河流治理修復(fù)的階段和相應(yīng)措施。( 2) 功能性需求原則。河流系統(tǒng)健康依賴于河流各項功能的滿足。為了科學(xué)評估河流主要功能的狀況, 需要制定合理的表述各項功能的指標(biāo)體系, 明確各項指標(biāo)對應(yīng)平衡狀

5、態(tài)的標(biāo)準(zhǔn), 建立基于功能需求的受損河流修復(fù)的目標(biāo)函數(shù)。( 3) 主功能優(yōu)先原則。河流系統(tǒng)各項功能在不同階段和河段的重要程度有所不同。對于一些經(jīng)濟發(fā)展迅速、開發(fā)過度、污染問題突出的地區(qū), 需要優(yōu)先恢復(fù)其自凈功能。對于經(jīng)濟發(fā)達但污染問題不突出的地區(qū), 可以優(yōu)先考慮滿足生態(tài)功能的需求, 改善河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)各項功能不能同時滿足時, 可以優(yōu)先考慮河流的主功能, 并依此來確定相應(yīng)的功能指標(biāo)。( 4) 多功能協(xié)調(diào)原則。河流系統(tǒng)健康所需滿足的各項河流功能具有不同的指標(biāo)要求, 需要在單項功能指標(biāo)分析的基礎(chǔ)上, 按照多功能協(xié)調(diào)的原則考慮各項功能、各項指標(biāo)值之間的相互協(xié)調(diào)。( 5) 分時段考慮原則。在不

6、同的時間尺度或不同時段, 河流系統(tǒng)會因外部條件改變或各項功能主導(dǎo)作用的交替變化而具有不同的動態(tài)變化特征。從較長的時段來看, 河流系統(tǒng)功能的生態(tài)修復(fù)不可一蹴而就, 對于受損程度不同、約束條件不同的河流, 應(yīng)該根據(jù)實際情況合理規(guī)劃治理修復(fù)進程, 明確河流當(dāng)前所處的修復(fù)階段。從每一具體階段來看, 應(yīng)明確該階段的治理修復(fù)目標(biāo), 采取恰當(dāng)?shù)男迯?fù)措施。對于重度污染、人口密集的城市河流, 首要任務(wù)是污染控制和水質(zhì)改善, 其后方宜按照更高的修復(fù)目標(biāo)進行生態(tài)修復(fù)。( 6) 分河段細(xì)化原則。一條河流的不同河段可能在河道比降、河道斷面和平面形態(tài)等方面存在很大差異, 而且各項功能在不同河段的指標(biāo)值以及滿足( 受損)

7、程度也不盡相同。因此, 應(yīng)該按照分河段細(xì)化的原則選擇最具優(yōu)先權(quán)的河段入手進行生態(tài)修復(fù), 通過局部細(xì)化與整體優(yōu)化的結(jié)合達到滿意的修復(fù)效果。處于不同治理階段的河流, 有不同的河段優(yōu)先次序。對于處于生態(tài)修復(fù)階段的河流, 有限保護尚處于良好條件的河段, 比關(guān)注那些已經(jīng)受損的河段要有效得多。( 7) 生物多樣性原則。生物多樣性是河流生態(tài)系統(tǒng)平衡和河流系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)。因此, 河流生態(tài)修復(fù)應(yīng)該遵循生態(tài)學(xué)中的生物多樣性原則, 在防止生物入侵的前提下, 引入本土生物, 構(gòu)建生境廊道, 保護和增加河流系統(tǒng)生物多樣性。( 8) 景觀美化原則。河流生態(tài)修復(fù)的結(jié)果應(yīng)該帶給人們美好的享受。因此, 生態(tài)修復(fù)應(yīng)按照景觀生態(tài)學(xué)

8、原理, 增加景觀異質(zhì)性, 保留原河道的自然線形, 運用植物以及其他自然材料構(gòu)造河流景觀( 9) 綜合效益最大化原則。河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了最終修復(fù)結(jié)果和演替方向的不確定性, 從而使得河流生態(tài)修復(fù)具有周期長、風(fēng)險大、投資高的特點。因此, 需要從流域系統(tǒng)出發(fā)進行整體分析, 將近期利益與遠(yuǎn)期利益相結(jié)合, 通過費用效益分析對現(xiàn)有貨幣條件下的費用、效益進行比較, 根據(jù)河流所處的治理修復(fù)階段提出河流修復(fù)的最佳方案, 獲得最大的河流修復(fù)成效, 實現(xiàn)社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益的最大化。( 10) 利益相關(guān)者有效參與原則。河流生態(tài)修復(fù)需要考慮大眾的接受、認(rèn)同和支持。因此, 在整個河流修復(fù)的過程中都應(yīng)貫穿利益相

9、關(guān)者有效參與的原則最大限度地反映不同利益相關(guān)者的需求, 從而使各方面的利益得以有效協(xié)調(diào),使生態(tài)修復(fù)計劃得以順利實施, 使河流系統(tǒng)得以健康維護。1.3河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是恢復(fù)河流系統(tǒng)的各項功能, 從而恢復(fù)河流系統(tǒng)的健康;而河流系統(tǒng)的健康最終是由各項功能指標(biāo)來體現(xiàn)的。因此, 各項河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)也應(yīng)該具有針對性, 從修復(fù)各項功能指標(biāo)入手, 修復(fù)河流系統(tǒng)健康。河流生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)方法包括緩沖區(qū)恢復(fù)、植被恢復(fù)、河道補水、生物-生態(tài)修復(fù)、生境修復(fù)等技術(shù)。其中, 生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)是目前河流生態(tài)修復(fù)的重要方法。緩沖區(qū)是河流與陸地的交界區(qū)域, 如河邊濕地、河谷或洪泛平原。河流兩岸各設(shè)置一定

10、寬度的緩沖區(qū)是重要的河流生態(tài)修復(fù)方法。緩沖區(qū)修復(fù)可起到分蓄和削減洪水的功能。其次, 河流與緩沖區(qū)河漫灘之間的水文連通性是影響河流物種多樣性的關(guān)鍵因素。此外, 河岸緩沖區(qū)還具有其他修復(fù)作用, 包括將洪水中污染物沉淀、過濾、凈化, 改善水質(zhì)；截留、過濾暴雨徑流, 凈化水體；提供野生動植物的生息環(huán)境; 保持景觀的自然特征；為人類提供良好的生活、休閑空間等。植被恢復(fù)是最普遍的河流修復(fù)的重要技術(shù)方法。植被可以通過影響河流的流動、河岸抗沖刷強度、泥沙沉積、河床穩(wěn)定性和河道形態(tài)而對河流產(chǎn)生很大影響。同時, 合理分布的植被還有助于減輕洪水災(zāi)害、凈化水體, 提供景觀休閑場所和多種生態(tài)服務(wù)功能。水是河流生態(tài)系統(tǒng)中

11、最重要的環(huán)境因素, 也是維持河流系統(tǒng)健康的重要因素。不論是規(guī)定水庫最小下泄流量, 還是引水、廢水回用補水等, 都有利于增加河流流量, 提供輸沙、自凈、供水和生態(tài)功能需水量。對于水量不能滿足其基本功能的河流, 補水措施尤為重要。生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要包括人工曝氣復(fù)氧、底泥污染控制、生物強化人工河道、自然河道生態(tài)塘、生態(tài)溝渠、生態(tài)修復(fù)耦合系統(tǒng)、生態(tài)護岸等技術(shù), 是生態(tài)修復(fù)和構(gòu)建自然環(huán)境和人居環(huán)境和諧統(tǒng)一的主要技術(shù)。裁彎河流的恢復(fù)則可利用彎曲河流消耗河流能量強化河流的自凈功能, 同時恢復(fù)河流的天然景觀, 是實現(xiàn)流域中河流回歸自然的重要改造措施。魚道恢復(fù)則是近年來河流系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)中最受關(guān)注的問題之一。

12、西方國家在進行河流修復(fù)時普遍注意了魚類通道的重建。水生生物群落修復(fù)技術(shù)利用生態(tài)學(xué)基本原理以及水生生物的基礎(chǔ)生物學(xué)特性, 以人工和生物調(diào)控相結(jié)合的方式改善水體生態(tài)環(huán)境條件, 通過引種移植、保護和生物操縱等技術(shù)措施, 系統(tǒng)重建水生生物多樣性。河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)是與河流各項功能相對應(yīng)的。通過這些修復(fù)技術(shù), 使得各項功能恢復(fù)到可以接受的程度, 從而達到恢復(fù)河流系統(tǒng)健康的目標(biāo)。由于生態(tài)修復(fù)技術(shù)是將河流作為一個生態(tài)系統(tǒng)進行整體考慮, 因此每一項恢復(fù)技術(shù)都可能對多項功能修復(fù)產(chǎn)生作用。1.4河流生態(tài)修復(fù)的步驟(1) 制定總體目標(biāo)(2) 協(xié)調(diào)分目標(biāo)(3)分析目標(biāo)要素(4) 確定修復(fù)方案。河流生態(tài)修復(fù)的總體目標(biāo)是恢

13、復(fù)河流系統(tǒng)健康, 實現(xiàn)河流和人類的和諧發(fā)展。對于特定的河流, 應(yīng)具體分析河流的主要功能以及它們之間的關(guān)系, 明確各要素對諸項河流功能的重要性以及各項功能對河流系統(tǒng)健康的權(quán)重。功能分析的主要工作是功能指標(biāo)的虧值比較和約束條件分析, 明確受損的河流功能要素及其受損程度。約束條件分析重點對氣候、地形條件, 河流現(xiàn)狀, 污染源狀況, 人口規(guī)模和結(jié)構(gòu), 社會經(jīng)濟水平, 利益相關(guān)者, 土地利用, 城市規(guī)劃, 城市相關(guān)管理機制等九個方面進行分析, 以便確定河流治理修復(fù)的階段和相應(yīng)的修復(fù)措施。修復(fù)方案的確定需要括四個步驟: 明確修復(fù)階段, 排列優(yōu)先次序, 制定修復(fù)措施, 維護修復(fù)成果。在搞清具體河流的受損功能

14、、受損程度和河流所受的約束條件后, 便可首先確定河流修復(fù)所處的階段。然后, 據(jù)此根據(jù)對各個河段特征和問題的認(rèn)識、受損程度和修復(fù)的難易程度對河段修復(fù)次序進行排列,因地制宜地選擇合理、有效的修復(fù)方法。受損河流系統(tǒng)修復(fù)是一個十分復(fù)雜而漫長的過程, 各種措施帶的最終效果具有一定的不確定性。為了全面、謹(jǐn)慎地考慮各種可能的負(fù)面效果, 避免或減小負(fù)面影響, 必須對河流進行適時的監(jiān)測和評估,以便在必要的時候及時更改修復(fù)措施, 調(diào)整和完善修復(fù)工程。另外, 河流系統(tǒng)非常復(fù)雜, 它對各種措施所作出的反應(yīng)非常慢, 這就需要對河流治理和修復(fù)給予長期、持續(xù)的監(jiān)測和評估, 判斷河流治理修復(fù)的成效, 總結(jié)治理修復(fù)工程的經(jīng)驗教

15、訓(xùn)。河流生態(tài)修復(fù)的總體目標(biāo)是恢復(fù)河流系統(tǒng)健康, 但河流的生態(tài)修復(fù)實際上是一個多目標(biāo)、多層次、多約束條件的綜合問題。在目標(biāo)層面, 需要通過協(xié)調(diào)滿足河流各項功能獲得相對滿意的優(yōu)化結(jié)果; 在措施層面, 需要有針對性地找到有利于河流各項功能修復(fù)的有效措施。1.5生物對水環(huán)境的檢測生物監(jiān)測將更多的目光集中在多種生態(tài)脅迫對水環(huán)境造成的累計效應(yīng)上。而對于應(yīng)用生物方法評價河流健康的方法，選擇何種指示生物是生態(tài)系統(tǒng)健康評價的關(guān)鍵。目前研究中，用的較多的水生生物主要是藻類（以硅藻為主）、無脊椎動物和魚類。如，使用硅藻相關(guān)指數(shù)ISP和GDI反映水環(huán)境的腐生程度、TDI反映水環(huán)境的營養(yǎng)程度。盡管關(guān)于河流健康評價的方法

16、很多，但從評價原理上，主要可分為兩類：一類是預(yù)測模型方法（Predictive Models）。這類方法通過把某些研究地點實際的生物組成與在無人為干擾情況下該點能夠生長的種進行比較而對河流健康進行評價。另一類方法稱為多指標(biāo)方法（Multimetrics），該方法通過對觀測點的一系列生物特征指標(biāo)與參考點的對應(yīng)比較并計分，累加得分進行健康評價。它構(gòu)建了基于河流水文學(xué)、形態(tài)特征、河岸帶狀況、水質(zhì)及水生生物5方面、共計22項指標(biāo)的評價指標(biāo)體系。這一方法是對河流各方面特征的綜合評價，其結(jié)果更加全面、客觀。植物修復(fù)功能性微生物，又稱為促植物修復(fù)微生物，從廣義上講，是指存在于植物體內(nèi)、體表或體外，通過自身行

17、為或與修復(fù)植物共同作用，能夠?qū)χ参镄迯?fù)過程產(chǎn)生直接作用或間接促進作用的各種微生物的總稱；狹義上講，目前主要指參與植物修復(fù)的植物內(nèi)生微生物、根際微生物和菌根真菌三大類群。目前，植物修復(fù)功能性微生物主要按其作用方式進行分類。植物內(nèi)生細(xì)菌可以在植物維管柬中降解有毒有機污染物而促進植物對污染物的代謝。2生態(tài)水力學(xué)應(yīng)用：2.1關(guān)于三峽大學(xué)求索溪的綜合治理 主要問題：求索溪是三峽大學(xué)校園內(nèi)連接蓮心湖與文思湖之間的一條校園景觀水系。求索溪兩岸綠樹成蔭、百花似錦，遠(yuǎn)處深林密菁、錯落有序地排列著教學(xué)建筑群體。求索溪上還建有五座世界著名的不同壩型的水壩和水電站微縮景觀，將水電工程知識寓于風(fēng)光之中，是小規(guī)模的世界水

18、電之窗，充分體現(xiàn)了三峽大學(xué)突出水電的辦學(xué)特色。但是由于求索缺乏活水，而且東苑，生命科學(xué)樓，沁苑的生活廢水都直接排往求索溪，出太陽時，溪水散發(fā)出難聞的氣味。由于求索溪水體的富營養(yǎng)化，造成水中水生植物瘋長，水體發(fā)綠，很多魚都由于缺氧而死亡。求索溪的現(xiàn)狀嚴(yán)重影響了學(xué)校的整體面貌。現(xiàn)結(jié)合實際情況，對求索溪的生態(tài)水利治理主要從雨水收集（解決缺少源頭活水問題）和污水處理方面進行設(shè)計。2.2各個點代表的含1.東苑山區(qū)的蓄水池，可以把以后收集到的多余雨水儲存到這里2.雨水收集池的閘門口3.機械學(xué)院處的排污口（主要污水匯集區(qū)）4.生命科學(xué)樓排污口（主要污水匯集區(qū)）5.沁苑主要排污口（主要污水匯集區(qū)）6.雨水收集區(qū)7.小型污水處理廠的位置（核心）2.3主要設(shè)計方案首先由于東苑和南苑地勢都較高，所以污水或雨水匯集到7點的污水處理廠都不需要提供任何輔助設(shè)備。在該處設(shè)置小型污水處理廠，是因為這是學(xué)校唯一還可以修建筑的地方，且環(huán)繞翠屏山，依山而建，周圍又有很多樹，不會影響學(xué)校的整體建筑布局。在污水雨水的收集方面。按照上面各個雨水收集點的位置，他們高程都比這污水處理廠高很多，所以不用借助任何設(shè)備都可以把水收集到這里。還有就是它離各個污水 雨水收集點都很近，收集也方便。由于各個輸水管道都不經(jīng)過大馬路，直接用塑料管子就可以，減小