河湖污染治理與水生態(tài)修復技術(shù)方案及案例分享課件

1、河湖污染治理與水生態(tài)修復技術(shù)方案及案例分享報告內(nèi)容一、水體污染自凈與修復治理的概念與技術(shù)二、湖泊富營養(yǎng)化修復治理的概念與技術(shù)三、河流生態(tài)修復治理的技術(shù)原則與修復實例四、水利部“關(guān)于加強河湖管理工作的指導意見”經(jīng)濟建設(shè)政治建設(shè)文化建設(shè)社會建設(shè)生態(tài)文明建設(shè)五位一體總體布局十八大報告：面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢，必須樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)的各方面和全過程，努力建設(shè)美麗中國，實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。3水生態(tài)文明建設(shè)的重要意義人類文明及其發(fā)展在人類文明演進的歷史長河中,生態(tài)文明是人類

2、社會繼原始文明、農(nóng)業(yè)文明，工業(yè)文明之后的又一文明形態(tài)。原始文明的人類社會持續(xù)了上百萬年，以石器為代表，農(nóng)業(yè)文明以鐵器為代表，大約持續(xù)了一萬年，工業(yè)文明以十八世紀英國工業(yè)革命為代表，目前持續(xù)了300年。4水生態(tài)文明建設(shè)的重要意義生態(tài)文明原始文明農(nóng)業(yè)文明工業(yè)文明水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基（一號文件） 水是生態(tài)系統(tǒng)最活躍的控制性因素，是森林、濕地、草原、荒漠等不同生態(tài)格局的決定因素。水是生物鏈中物質(zhì)與能量傳遞的核心媒介。 陸地生態(tài)系統(tǒng)：水支撐光合作用、能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)換 濕地生態(tài)系統(tǒng)：水是支撐生物系統(tǒng)的最基本要素水生態(tài)文明建設(shè)的重要意義水生態(tài)文明建設(shè)的重要意義 水生態(tài)文明建設(shè)是生態(tài)文明建設(shè)的重要組

3、成部分，水的演變是生態(tài)演變及社會發(fā)展的重要驅(qū)動力。水生態(tài)文明建設(shè)的重要意義 另一方面，自上世紀六七十年代，以全球變暖、土地沙漠化、森林退化、資源污染和枯竭、生物多樣性減少等為特征的生態(tài)危機凸顯，人類為“發(fā)展”付出了沉重的代價。生態(tài)文明源于人們切身感受到的生態(tài)危機, 是人們對可持續(xù)發(fā)展問題認識的深化的升華的結(jié)果，也是人類文明發(fā)展的必然過程。 水資源系統(tǒng)面臨資源約束趨緊、環(huán)境污染惡化、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻局面。水汽-降雨-徑流-河流-湖泊的循環(huán)關(guān)聯(lián)關(guān)系任何一方出現(xiàn)問題都會影響其他方面水體生態(tài)系統(tǒng)因為自然和人為多種因素作用導致生態(tài)鏈中一個或多個環(huán)節(jié)損壞而破壞我國河湖污染現(xiàn)狀2012年長江、黃河、珠江、

4、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西北諸河和西南諸河等十大流域的國控斷面中，類、類和劣類水質(zhì)斷面比例分別為68.9%、20.9%和10.2%主要污染指標為化學需氧量、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。城市河涌污染嚴重大量家庭作坊工業(yè)廢水、生活污水逐漸成為最大污染源、面源污染尤其是垃圾量大收集管理難度大、鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)為城市粗放環(huán)境管理、流動人口數(shù)量大、人口素質(zhì)不高、環(huán)境衛(wèi)生及污染控制監(jiān)管還不到位2012年，62個國控重點湖泊（水庫）中，類、類和劣類水質(zhì)的湖泊（水庫）比例分別為61.3%、27.4%和11.3%；主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數(shù)4個為中度富營養(yǎng)狀態(tài)，占6.7%；11個為輕度富

5、營養(yǎng)狀態(tài)，占18.3%；37個為中營養(yǎng)狀態(tài)，占61.7%；8個為貧營養(yǎng)狀態(tài)，占13.3%湖泊環(huán)境生態(tài)面臨的挑戰(zhàn)“水華”（waterblooms）是淡水中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象。絕大多數(shù)的水華是僅由藻類引起的，導致水華發(fā)生的重要因素之一就是水體的富營養(yǎng)化。自來水廠的過濾裝置易被藻類“水華”填塞，漂浮在水面上的“水華”影響景觀，并有難聞的臭味。湖庫藍藻水華珠海大鏡山水庫水華澳門大水塘水庫水華滇池太湖廣東省多寶水庫富營養(yǎng)化廣東省鶴地水庫富營養(yǎng)化2022/7/28浮島式生物處理系統(tǒng)推廣應(yīng)用17水體富營養(yǎng)化的成因成因及影響因素營養(yǎng)鹽（無機氮磷）含量升高，超過地表水（湖庫）水質(zhì)標準。導致無機氮磷升高的原因包含

6、：面源污染物（一般在汛期發(fā)生）、點源污染物（含污水處理廠出水，春季容易發(fā)生）、內(nèi)源污染物（在厭氧、高溫和高pH值條件下易發(fā)生）。氣溫高且相對穩(wěn)定，水溫增高、光照充足。水體交換不暢，或緩流水體；包含調(diào)度和水溫分層影響的水層交換。生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，食物鏈（網(wǎng)）不完善，氮磷溢出和水產(chǎn)品輸出功能阻塞，導致營養(yǎng)物質(zhì)和有機物質(zhì)不斷積累、沉淀。如：濾食性魚類過多，導致浮游動物減少，浮游植物爆發(fā)等。湖（庫）盆結(jié)構(gòu)形態(tài)，水草或湖（庫）濱帶面積多少，水溫及水化學參數(shù)均質(zhì)性；缺少足夠的生物庇護、繁衍空穴，特別是對幼小動物、浮游動物的庇護、保護和孵化功能不完善等。風及表層擾動、直接曝氣等，對藻類生長影響不顯著。上

7、下層水體交換對抑制藻類生長顯著，表層擾動及均衡緩流、環(huán)流擾動等對抑制藻類生長的影響不顯著。pH、溶解氧，水的色度、透明度、渾濁度等指標，會隨著主要藻種的類型和藻細胞密度指標等發(fā)生變化。水體富營養(yǎng)化的成因成因無機氮磷含量升高，超過地表水（湖庫）水質(zhì)標準。氣溫高且相對穩(wěn)定、水溫適宜、光照充足。水體交換不暢，或緩流水體。湖（庫）盆結(jié)構(gòu)比較單一，缺少水草或湖（庫）濱水帶，水溫及水化學參數(shù)比較均質(zhì)一致。生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，食物鏈（網(wǎng)）結(jié)構(gòu)不完善，物質(zhì)、能量和水產(chǎn)品輸出功能阻塞，導致營養(yǎng)物質(zhì)和有機物質(zhì)不斷積累、沉淀。水體內(nèi)及湖塘結(jié)構(gòu)體內(nèi)缺少足夠的水生動物巢穴、產(chǎn)卵場或庇護所。特別是對幼小動物、浮游動物的

8、庇護、保護和孵化，是十分重要的指標或參數(shù)。pH、溶解氧，水的色度、透明度、渾濁度等指標，會隨著主要藻種的類型和藻細胞密度指標等發(fā)生變化。風及表層擾動、表層曝氣等，對藍藻生長影響不顯著。上下層水體交換效果顯著，表層水體均衡循環(huán)或流動對抑制藻類生長的影響不顯著。一、水體污染自凈與修復治理的概念與技術(shù)水體污染自凈與污水處理技術(shù)概念水體污染與自凈理論：水體污染：一般指看得到、嗅得到的有機污染。水體自凈：水體中的微生物（細菌）在有氧情況下，對污染物進行分解或降解的過程。廣義的水體自凈包括：稀釋、沉淀和化學氧化等過程。污水處理與水體污染原位治理技術(shù)：污水處理：一般是指依據(jù)水體自凈理論，利用微生物對中有機污

9、染物進行分解或降解的過程。廣義的污水處理包括：物理和化學處理，以及物理和化學、生物和化學處理技術(shù)的結(jié)合等。污水生物處理技術(shù)包括：厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。水體污染原位治理技術(shù)是利用污水好氧處理技術(shù)，對水體進行直接凈化的過程或工藝。改善污水處理效果：就是如何提高處理效率。包括：優(yōu)選高效生物菌種，提高曝氣效率，改善處理工藝，以及采用高效生物載體和微生物固定化技術(shù)等。水生態(tài)修復技術(shù)概念水生態(tài)修復技術(shù)是污水生物處理與生物操縱、植物修復和生物棲息地改善或重建等技術(shù)或理論的結(jié)合或復合。理論關(guān)系及過程污染水體自凈過程或微生物處理技術(shù)過程產(chǎn)生的微生物增量，由水生態(tài)系統(tǒng)中的原生動物、浮游動物消費掉，產(chǎn)生

10、的無機氮、磷等營養(yǎng)鹽由水生植物和藻類所利用，大型水生動物將浮游植物、浮游動物及水生植物消費掉，人類通過捕魚和收割水草等行為將污染物物質(zhì)溢出。1、透明度：1米以上。2、生化指標：主要水質(zhì)富營養(yǎng)指標（總氮、總磷、氨氮、溶解氧、COD、BOD）可達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）34類水質(zhì)標準。3、生態(tài)性：構(gòu)建完善的水下植物種群，動物種群等的水生態(tài)平衡系統(tǒng)，使其具有水質(zhì)自凈功能；景觀水體區(qū)域內(nèi)，沉水植物覆蓋率達到60%以上。4、視覺、味覺清澈，透明，無異味。5、節(jié)能性能：少機械設(shè)備，少能耗，少需占地。6、穩(wěn)定性：持續(xù)凈化能力，突發(fā)污染情況承受能力好，抗暴雨洪水沖刷能力強。7、可持續(xù)

11、性：可以凈化收集的雨水和河道水以及部分社區(qū)生活污水，用于綠化使用，實現(xiàn)建筑環(huán)境的節(jié)能減排 。水生態(tài)修復技術(shù)可達到指標要求水生態(tài)修復技術(shù)系統(tǒng)基本要求全生態(tài)的水質(zhì)凈化技術(shù)體系符合打造節(jié)能低碳社會的建設(shè)理念景觀優(yōu)美：恢復自然優(yōu)美水景，水質(zhì)清澈，水下景觀充滿生機。效果持久維護簡便不同類型的直接曝氣技術(shù)固定式的直接曝氣不同類型的直接曝氣技術(shù)曝氣船和移動式曝氣裝置不同類型的直接曝氣技術(shù)微孔曝氣、純氧曝氣、納米曝氣直接投加微生物（操作流程） 以治河工程學為基礎(chǔ)，融生物學、生態(tài)學、環(huán)境學、園林學和景觀學等學科為一體的新型護岸技術(shù)。固土植物護坡網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)生態(tài)護岸土工材料復合種植枝術(shù)植被型生態(tài)混凝土護坡水泥生態(tài)種

12、植基多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)護岸自然型護岸生態(tài)護岸河底和河岸污水處理工程日本江戶川支流坂川古崎凈化場河底和河岸污水處理工程韓國良才川水質(zhì)生物生態(tài)修復設(shè)施河底和河岸污水處理工程深圳大沙河污水處理試點工程生物浮島生物浮島是一種針對富營養(yǎng)化的水質(zhì)，利用生態(tài)工學原理降解水中的COD、氮、磷含量的人工浮島。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質(zhì)指標也得到有效的改善。生物浮島截污治污現(xiàn)狀大多數(shù)污水或合流污水均為直排河道，因此沿河截污將污染源直接收集后就近排入市政污水管道，這種措施截污效果最佳。采取方式：截污-污水廠-中水再處理-水資源回用-河湖水生態(tài)系統(tǒng)。普通生態(tài)浮床通氣生態(tài)浮島浮島式生物處理系統(tǒng)浮箱式曝氣生物濾池阿科曼

13、生態(tài)基、生態(tài)水草、生物飄帶4河湖原位生態(tài)修復技術(shù)能夠修復營造河湖生物生境，恢復河湖生物群落，從根本上再造水體清澈、靈動、生態(tài)的水環(huán)境，按照貼近自然、關(guān)愛河湖健康、呵護人居環(huán)境的新理念。利用土地凈化能力進行污水處理的一種技術(shù)，由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的土地結(jié)構(gòu)。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。人工濕地我國許多省市的河道淤積現(xiàn)象十分嚴重，給工業(yè)生產(chǎn)及居民生活帶來很大影響。河道清淤整治后采取生態(tài)修復手段合理維護，從根源上杜絕“黑臭”水體的再次發(fā)生，還小河流水潺潺。河道清淤二、湖泊富營養(yǎng)化修復治理的概

14、念與技術(shù)湖泊生態(tài)學理論湖泊生境相對封閉，生物群落捕食及食物鏈呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)者、消費者、分解者之間及與生存環(huán)境之間不斷進行著物質(zhì)交換和能量流動，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)，物質(zhì)、能量傳遞呈金字塔結(jié)構(gòu)。因而，湖泊生態(tài)修復主要是指對生物群落結(jié)構(gòu)的修復。湖泊生態(tài)學理論在自然狀況下，湖泊也會從貧營養(yǎng)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，沉積物不斷增多，先變?yōu)檎訚桑笞優(yōu)殛懙?。這種自然過程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬年。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的污水所引起的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，可以在短期內(nèi)出現(xiàn)。富營養(yǎng)化生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊，引起的藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。具有

15、春秋季節(jié)比較嚴重的特征。富營養(yǎng)化與富營養(yǎng)（氮磷含量）的關(guān)系富營養(yǎng)：無機氮磷（營養(yǎng)鹽）含量升高，超過地表水（湖庫）類標準，該水體就有發(fā)生富營養(yǎng)化或藻類爆發(fā)的水平（總氮大于1mg/L,總磷大于0.025mg/L）。按照磷評價：地表水類水質(zhì)為貧營養(yǎng)，類為中營養(yǎng)，、為富營養(yǎng)， 類為極富營養(yǎng)，劣類為污染水體。富營養(yǎng)化：營養(yǎng)物質(zhì)增加引起藻類過量生長，透明度降低，生態(tài)平衡發(fā)生改變，生物群落結(jié)構(gòu)退化，高等級生物減少、死亡，而造成的一種水體污染現(xiàn)象。評價標準及地表水質(zhì)標準的關(guān)系類類.類類水體富營養(yǎng)化治理技術(shù)治理技術(shù)截污、控污，生物操縱，物理或化學殺藻，人工打撈，調(diào)水稀釋或換水，生物集成技術(shù)與構(gòu)建綠色健康的水生態(tài)

16、系統(tǒng)等。所有的單向技術(shù)都不完美；包括綜合使用都不敢保證有顯著效果。生物操縱技術(shù)理論經(jīng)典理論：浮游植物的生物量不僅與營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)，也與魚及其他生物（包括大型植物、浮游動物、微生物等）有關(guān)。魚的存在將會減少浮游動物的數(shù)量，進而使浮游植物生物量增加。通過人工去除浮游生物食性魚類或放養(yǎng)肉食性魚類，調(diào)控浮游動物的群落結(jié)構(gòu)，促進濾食效率高的植食性大型浮游動物的發(fā)展，從而提高對浮游植物的攝食效率，最終減少浮游植物生物量。非經(jīng)典理論：利用濾食性魚類直接進行對浮游植物的進行操縱。如：放養(yǎng)鰱鳙魚及軟體動物等。但需注意放養(yǎng)過多如武漢東湖出現(xiàn)搖蚊災(zāi)害。生物集成技術(shù)與構(gòu)建綠色健康的水生態(tài)系統(tǒng)理論包括：湖濱帶生態(tài)恢復、生

17、物操縱、生態(tài)浮島、生物孵化器，并與微量通氣等技術(shù)結(jié)合，以及人工科學的管理，提高生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率和水產(chǎn)品產(chǎn)出，增加生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境效益，可以控制藻類暴發(fā)，使其在水體內(nèi)的密度達到合理的限度，從而即使水體營養(yǎng)豐富，也不會產(chǎn)生惡性循環(huán)和富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)控源城鎮(zhèn)污水截污、雨污分流、污水處理廠、深化處理。農(nóng)村污水分散和土地處理，包括：污水生物穩(wěn)定塘、人工濕地、土地漫濾、污水灌溉、土壤凈化槽、水體污染原位治理和各種類型的污水分散處理裝置，等等。面污染源控制。初期雨水處理、生態(tài)清潔型小流域及水土保持與生態(tài)建設(shè)，控制農(nóng)藥化肥使用等等。一般的污水處理工藝不能解決氮磷污染問題，深度處理和生態(tài)處理能夠溢

18、出無機氮磷，但不徹底。調(diào)水僅能起到稀釋或轉(zhuǎn)移藻細胞濃度或藻類種源的作用，不能解決氮磷超標問題。水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)物理和化學去除打撈：屬于應(yīng)急技術(shù)，目前已有多種類型的打撈船及藻類濃縮、處理工藝。化學去除：包括絮凝劑、除藻劑、抑制劑等。屬于應(yīng)急技術(shù)，治標不治本，有二次污染。物理去除：包括吸附、氣浮、光磁照射等。效率低，成本高。水體內(nèi)循環(huán)及曝氣：適應(yīng)水體較深的湖庫，可以抑制藻類水華，但治標不治本。 水生植物修復及凈化沉水植物：與藻類競爭營養(yǎng)、光合作用釋放氧氣、微生物載體作用、庇護幼小生物和浮游動物。湖濱帶水生植物：截留面源污染物，水下部分起微生物載體和庇護浮游動物作用。漂浮類植物。圈養(yǎng)水葫蘆等植物

19、。生態(tài)浮島：與藻類競爭營養(yǎng)，根部泌氧、微生物載體和庇護浮游動物作用水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)生物操縱技術(shù)投放魚食性魚類，間接控藻。通過高密度放養(yǎng)肉食性魚類來減少浮游生物食性的發(fā)展。人工去除浮游動物食性魚類，重構(gòu)水生態(tài)系統(tǒng)和生物組成，使之朝著人們所期望的生態(tài)系統(tǒng)自凈功能強化的方向發(fā)展。投放濾食性魚類及軟體動物，直接控制藻類水華。利用鰱、鳙的濾食作用來直接攝食控制水體中的浮游植物增加浮游動物庇護功能及增加對藻類的營養(yǎng)競爭。如引種大型沉水植物，恢復湖濱帶。直接投加浮游動物控藻。直接投加微生物溶解藻類和穩(wěn)定浮游動物種群數(shù)量。水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)綜合型的生物與生態(tài)修復技術(shù)食藻蟲引導的沉水植物修復技術(shù)：浮游動物

20、放養(yǎng)+沉水植物修復。人工水草、阿克曼生態(tài)基等：增加水體自凈能力+浮游動物庇護、增值。浮島式生物處理系統(tǒng)：輸氧通氣+微生物處理+生態(tài)浮島+浮游動物孵化及庇護。能很好地恢復生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性，完善食物鏈網(wǎng)，使之形成自然的金字塔結(jié)構(gòu)。通氣生態(tài)浮島：輸氧通氣+微生物處理+生態(tài)浮島。前置庫與人工濕地修復技術(shù)：污水生物處理+水生植物修復技術(shù)結(jié)合。食藻蟲引導的沉水植物修復技術(shù)圈養(yǎng)紫根水葫蘆紫根水葫蘆根長70100cm，是普通水葫蘆的2-3倍，具有強吸附藍藻和競爭營養(yǎng)功能，可使湖水盡快清澈。 放養(yǎng)濾食性的魚類及蚌蛤等藍藻打撈處理湖濱帶生態(tài)修復普通生態(tài)浮床通氣生態(tài)浮島、生物孵化器和浮島式生物處理系統(tǒng)前置庫

21、處理技術(shù)人工濕地超磁透析保護原位生態(tài)修復技術(shù)N 、P生物轉(zhuǎn)化污泥排出系統(tǒng)N 、COD、P藻類、水生動植物、底泥 河湖水體物化透析人工清理流動轉(zhuǎn)移死亡生物體、液體排出系統(tǒng)N2CO2生態(tài)措施透析保護+生態(tài)修復 生態(tài)水建設(shè)新進展削減中水中懸浮物、磷、氮、碳有機鹽的含量，提升水資源的品質(zhì)，為河湖水體提供高質(zhì)量的人工水源，杜絕藍藻、水華的發(fā)生。透析保護和生態(tài)修復技術(shù)通過”超磁透析保護+原位生態(tài)修復”水資源凈化回用技術(shù)工藝，可以在低碳低費用的條件下，實現(xiàn)中水的深度處理凈化-河湖生態(tài)水保護與修復的典型“超磁透析保護+原位生態(tài)修復”工藝，再造缺水城市的人水和諧，生態(tài)水確保技術(shù)新進展！超磁透析保護原位生態(tài)修復位

22、于武侯區(qū)的公司總部大樓工藝流程示意圖超磁透析保護技術(shù)是在稀土永磁水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出的用于非磁性水體懸浮污染物處理的低碳高科技水處理技術(shù)。由于普通的河湖水體和人工處理的中水中非溶解態(tài)污染物一般不帶磁性，該技術(shù)的基本原理就是將不帶磁性的污染物賦予磁性，然后通過超磁分離設(shè)備進行固液分離，使水體透析凈化。（工藝原理示意見圖）投加磁粉藥劑永磁鐵吸附磁粉打撈懸浮物處理完畢處理前原水處理后出水超磁透析保護技術(shù)治理措施不當可能出現(xiàn)的生態(tài)問題武漢東湖長期放養(yǎng)濾食性魚類導致?lián)u蚊爆發(fā)；生態(tài)系統(tǒng)失衡導致水庫放養(yǎng)濾食性魚類只見投入，不見產(chǎn)出和生態(tài)效益；放養(yǎng)水葫蘆導致水面覆蓋、物種單一和二次污染；沉水植物收割困難

23、可能導致沼澤化；引進外來物種可能導致生態(tài)失衡和病毒危害；化學殺藻會導致難以恢復的二次污染；物理除藻一般成本較高，效果不顯著。換水、調(diào)水成本較高，指標不治本，導致藻種轉(zhuǎn)移。正確的水體富營養(yǎng)化修復技術(shù)是構(gòu)建健康、高效的水生態(tài)系統(tǒng)。武漢東湖搖蚊導致的問題三、河流生態(tài)修復治理的技術(shù)原則與修復實例河流屬性與功能在“純自然”情況下，河流是排泄降水徑流的天然通道。然而，自然界的河流，往往有水草、灌木、喬木及水生和陸生動物干擾，以及受人類的各種活動嚴重干擾、甚至改變等。因而，河流的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和水文、水質(zhì)等，會受到生物、生態(tài)系統(tǒng)演化和人類活動共同作用、相互影響。因而，河流的屬性包括：自然與環(huán)境屬性、生物與生態(tài)屬

24、性和社會與經(jīng)濟屬性，共3方面。依據(jù)河流的屬性，河流功能可劃分為：自然與環(huán)境功能，社會與經(jīng)濟功能，生物的生產(chǎn)與生態(tài)功能等，三個方面。自然與環(huán)境功能：就是“天要下雨，河要流水”的客觀存在。它包括泄洪和水循環(huán)，污染物遷移擴散，泥沙搬運和河道演變，以及由此帶來的地形、地貌和化學、生物等環(huán)境要素的改變。河流屬性與功能社會與經(jīng)濟功能：是指河流的水資源和環(huán)境與生物資源，在促進社會經(jīng)濟發(fā)展和穩(wěn)定中的作用。包括防洪、飲水、水產(chǎn)、景觀、娛樂和科技、教育、文化傳承等社會功能，以及灌溉、發(fā)電、航運和為工業(yè)及各行各業(yè)提供水資源的能力。 生物與生態(tài)功能：包括為水生和兩棲生物提供棲息地和生存空間，為生物多樣性發(fā)育、發(fā)展提供

25、物質(zhì)、能量基礎(chǔ)和基因庫信息，保障陸域和流域生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和生態(tài)平衡，以及凈化水質(zhì)與空氣等。它是河流發(fā)揮其社會和經(jīng)濟功能的屏障；一旦破壞，河流的社會和經(jīng)濟功能必將受到嚴重傷害。 在制定河道整治與生態(tài)修復目標時，首先應(yīng)以自然環(huán)境和生物生態(tài)功能為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌安排社會和經(jīng)濟功能。1、河流連續(xù)體和生物廊道理論是陸地景觀中最重要的生物廊道。上游生態(tài)系統(tǒng)及過程，直接影響下游生態(tài)系統(tǒng)及過程。河流源頭或近岸邊，生物多樣性較高；在河的中間或中游，因生境異質(zhì)性高，而生物多樣性最高；在下游因生境缺少變化而生物多樣性最低。是水生、兩棲和部分陸生生物的基本生境。是魚類和其它生物及其種子的運動和傳輸通道。具有過濾和凈化作

26、用，能夠儲存水量和凈化水質(zhì)。是生命物質(zhì)與能量的源與匯。河流生態(tài)學理論縱向上，河流是一個線性連續(xù)體系統(tǒng)或變化體，從河源到河口均發(fā)生物理、化學和生物群落變化。橫向上，河流與河灘、濕地、死水區(qū)、河汊等形成復雜系統(tǒng)；存在著能量流、物質(zhì)流、信息流等多維聯(lián)系，共同構(gòu)成了小范圍的生態(tài)系統(tǒng)。豎向上，與河流發(fā)生相互垂直作用的包括地下水對河流水文要素和化學成分的影響，以及生活在下層土壤中的有機體與河流的相互作用。在時間尺度上，河流處于不斷演進過程中，河道形態(tài)和斷面結(jié)構(gòu)及河道生物有不斷變化的特征。河流生態(tài)學理論 河流四維體模型2、河流四維體理論洪水脈沖導致營養(yǎng)物質(zhì)集中輸送；水生面積增大，促進水生物種與陸生物種之間能

27、量交換、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞。導致生物量和物種增多。洪水脈沖會引發(fā)植物生長、鳥類遷徙、魚類洄游，涉禽和兩棲動物以及陸生無脊椎動物的繁殖和遷徙等。洪水脈沖導致的河流與漫灘系統(tǒng)變化，是一種具有高度空間異質(zhì)性的動態(tài)系統(tǒng)，可為不同類型物種提供避難所、棲息地和覓食所，增強水生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。河流生態(tài)學理論 河流水文過程與魚類、鳥類生活史及樹種擴散的關(guān)系 河流洪水與洪泛灘區(qū)的關(guān)系3、洪水脈沖理論河流生態(tài)修復或恢復的整體目標與原則整體目標：就是利用河流生態(tài)學理論，以及自然界的水循環(huán)和人類改造自然的能力和手段等，對河流三大功能的修復或改進，以及恢復和重建，最終促進和實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)和自然水循環(huán)系統(tǒng)，以及人類社會

28、用水系統(tǒng)的共同健康和協(xié)調(diào)。歐洲國家對中小河流治理目標的排序結(jié)果為：為當?shù)貏又参锾峁┥婵臻g；為城市居民提供休閑地；泄洪；蓄積地表水資源。并規(guī)定，最終的或總的目標為：恢復河流生態(tài)功能；其標志為：最具代表性的生物（如，某種魚類或其他生物）重新回歸河流。并規(guī)定整治河流應(yīng)優(yōu)先采用生物方法。在河流治理的各種方法中應(yīng)優(yōu)先采用：生物材料方法（植物）；混合方法（植物、木材或與石料合使用等）；剛性材料方法（木材、石料、砼）。并規(guī)定：在實施河道整治工程時，對生態(tài)學和景觀方面存有缺陷的河流（河段），必須同時努力予以改善；例如，增加植被，或者在水流中拋石，為魚類營造藏身之處等等。防洪排澇是河道的基本功能，治理河道僅滿

29、足基本功能是遠遠不夠的。合理的解決途徑是以生態(tài)功能為基礎(chǔ)，以人類需求為導向，建設(shè)多姿多彩、富有變化的多自然和近自然的河流或河道。河流生態(tài)修復或恢復的整體目標與原則原則：1、人水和諧原則：應(yīng)維持河道、水系和湖塘占地面積。未經(jīng)許可不得填埋、阻斷或縮窄、縮小河道與湖塘占地面積，不得切斷或減弱河道與湖塘之間的水力聯(lián)系。開發(fā)利用河流水資源及水能資源，應(yīng)當維護河道基流，保護生態(tài)需水量和生態(tài)水文過程。2、防洪減災(zāi)原則應(yīng)優(yōu)先滿足河道、湖塘防洪（潮）、排澇標準。（這是最低要求）3、保護和改善水質(zhì)原則應(yīng)采取攔污、截污工程，減少污水和污染物質(zhì)直接排入水體；采取生態(tài)修復或恢復措施，增加河道、湖塘自凈功能。河流生態(tài)修復

30、或恢復的整體目標與原則4、保護和恢復生物棲息地原則應(yīng)保護現(xiàn)有河流生物棲息地，依據(jù)水生生物生存、繁衍和回游、越冬、育幼需要，改善河道斷面形態(tài)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)、地貌，營建生物棲息地環(huán)境，增加生境多樣性和空間異質(zhì)性。5.保護和恢復河流風格、風貌與生物多樣性原則應(yīng)采取保護和育護、放養(yǎng)措施，恢復本地河流生物物種，保障生物多樣性發(fā)育，營建多姿多彩和富有變化的河流風格和景觀風貌。6.建設(shè)親水環(huán)境和恢復河流文化原則在有親水、觀景、休閑、娛樂等要求的河段，應(yīng)結(jié)合河道和岸邊整治工程，修建親水平臺、臺階或觀景便道和安全設(shè)施等，保障人類親水和觀光、娛樂要求；在有人文教育、科技考察等要求的河段，應(yīng)采取保護與恢復措施，延續(xù)和發(fā)

31、展河流文化及科技與教育功能。河流生態(tài)恢復的內(nèi)容與程序河道連通性及平面形態(tài)、結(jié)構(gòu)規(guī)劃原則保持河道連通性：除防洪（潮）排澇及經(jīng)過批復的流域規(guī)劃中的水庫、電站及引、排水建筑物外，一般不得建設(shè)有截斷河流功能的閘、壩、堰、堤等擋水建筑物，以及對河道進行“暗化”和切斷河道與湖塘、水庫之間的聯(lián)系。平原及三角洲網(wǎng)河區(qū)的內(nèi)河水系（含湖塘）水面面積率不得低于5%10%。保持河道的自然狀態(tài)。未受人工干擾或人工干擾程度較輕的自然河道，其斷面結(jié)構(gòu)型式一般可分為：階梯深潭型的河道斷面結(jié)構(gòu)。常見于山區(qū)或山區(qū)與平原的交錯帶；彎曲型的河道斷面結(jié)構(gòu)。常見于平原或平原與山區(qū)的交錯帶；分叉型的河道斷面結(jié)構(gòu)，常見于河口與河口三角洲地區(qū)

32、。規(guī)劃中應(yīng)視河道的具體情況，確定或恢復河道的自然形態(tài)。河道規(guī)劃應(yīng)堅持宜彎則彎、易寬則寬的理念。需要裁彎取直時，首先應(yīng)考慮將河道“裁彎取直”所得的土地作為蓄洪區(qū)。在城市中心將蓄洪區(qū)進行多功能的開發(fā)，即平時可以兼作高爾夫練習場、網(wǎng)球場、停車場、親水型的休閑廣場和駕駛員培訓學校等。 河網(wǎng)閘群水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度中山市河網(wǎng)調(diào)度 需求分析引水調(diào)控的效果受多種因素的影響，既受到引水水質(zhì)、截污水平以及上游來水的影響，又受到閘門開度的影響，而且有些影響并不是正向的，如閘門的開度并不是越大引水效果越好，還受到上游來水的影響，上游來水越大，閘門的開度的影響越弱 受徑潮動力的交互影響，河道水流復雜多變，河道中污染物的擴

33、散輸移呈非定向、非線性特征 河網(wǎng)閘群水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度 目標函數(shù) 閘邊界約束過閘流量：根據(jù)內(nèi)、外水位，按堰流流量公式推求；河涌水力、水質(zhì)約束：按圣維南方程組求解河段的流量、水位。按水質(zhì)方程求解污染物濃度含量；堤防、水位約束：為保證系統(tǒng)安全，河涌內(nèi)各處水位不得超過堤防高程；正常情況下，河涌內(nèi)應(yīng)有一定的蓄水位，以防出現(xiàn)干底等情況引起底泥發(fā)臭 河床變形、河岸崩塌等。約束條件閘門開度約束: 河網(wǎng)閘群水質(zhì)水量優(yōu)化調(diào)度模型流程圖 中山市河涌水流調(diào)度節(jié)點網(wǎng)絡(luò)閘名稱枯水期漲潮落潮鳧洲水閘開關(guān)沙口水閘開關(guān)橫海水閘開關(guān)雞籠水閘開關(guān)濱涌水閘開關(guān)西河水閘開關(guān)拱北水閘開關(guān)白濠頭水閘開關(guān)東河水閘關(guān)開中山市中順大圍的枯水期閘

34、群調(diào)度方案上海水系連通及引清調(diào)水工程府河清水河江安河東風渠東風渠錦江安靖湖江安湖金沙湖錦城湖北湖青龍湖東風渠江安河府河清水河龍?zhí)端魑飬^(qū)南河進水方向出水方向至西江河規(guī)劃新增河道規(guī)劃調(diào)水通道現(xiàn)狀河道至洗瓦堰并最終匯入錦江至西江河三圣水生作物區(qū)成都水系連通及引清調(diào)水工程西安水系連通及引清調(diào)水工程河道連通性及平面形態(tài)、結(jié)構(gòu)規(guī)劃原則河道寬度應(yīng)首先滿足防洪（潮）排澇要求。在此基礎(chǔ)上設(shè)計河道的最小寬度或占地面積。河道除滿足防洪（潮）排澇功能外，還應(yīng)滿足生態(tài)、自凈、環(huán)保、航運、景觀、文化、娛樂等功能要求，規(guī)劃應(yīng)依據(jù)不同功能需要，增加河道占地面積，并依據(jù)河道的自然演化與社會發(fā)展需求規(guī)律，合理確定河流的斷面及

35、形態(tài)。穿過城市密集區(qū)的河道，在規(guī)劃時應(yīng)分析河道的視覺效果。一般認為：寬深比小于1的河道，人在岸上會有較強的封閉感；比值為3左右，會有比較舒適的感覺；比值在46之間時，會有空間寬闊的感覺。規(guī)劃中應(yīng)視河道功能和視覺需要確定河道寬度和寬深比。穿過自然保護區(qū)的河道應(yīng)分析生物廊道和斑塊功能。保護無脊椎動物的河流廊道寬度大約需要312m；保護鳥類遷徙及魚類、小型哺乳動物覓食的廊道寬度大約需要1230m；消減面源污染物和保護河流岸帶野生動物的廊道寬度大約需要3060m。規(guī)劃中應(yīng)結(jié)合生物調(diào)查資料和岸帶情況確定。不同學者提出的生態(tài)廊道寬度的適宜值河道寬深比與視覺效果關(guān)系值城市河道寬深比與視覺效果關(guān)系值河道斷面設(shè)

36、計原則河道縱斷面設(shè)計對縱向比降在3%以上的河道，應(yīng)考慮采用階梯-深潭結(jié)構(gòu)對河道斷面進行改造，或采取魚道與階梯跌水相結(jié)合的結(jié)構(gòu)緩解水流對河道的沖擊，以及營造多樣性的地形地貌結(jié)構(gòu)。對縱向比降在1%3%之間的河道，可考慮利用人工輔助措施營造階梯深潭結(jié)構(gòu)，或采用階梯式跌水結(jié)構(gòu)，緩解水流對河道沖擊，營造多樣性的地形地貌結(jié)構(gòu)。河道縱向比降在11%之間的，應(yīng)采用置石、石梁、階梯河底等結(jié)構(gòu)形式緩解水流沖擊和營造多樣性的河底地形地貌。河道縱向剖面設(shè)計應(yīng)保護河道與河道、河道與湖塘之間的連通性，不設(shè)或少設(shè)擋水建筑物。對河道內(nèi)已建的壅水、阻水或影響河道防洪排澇能力、生態(tài)功能的建筑物，應(yīng)給予改（擴）建或拆除。不能拆除的

37、應(yīng)考慮通過改變運營方式等保持水流暢通，或修建跌水與魚道工程。河道斷面設(shè)計原則河道橫斷面設(shè)計應(yīng)保護河道斷面的自然狀態(tài)，禁止隨意縮窄河道，需要擴展河道時，應(yīng)按照河槽、岸灘分別擴展的方式進行。一般情況下，河槽擴展按照中水流量設(shè)計，岸灘擴展按照（某一頻率的）洪水（或洪潮疊加）流量設(shè)計。對于非復式斷面的自然河道，擴大河道斷面，也要一改過去規(guī)則化的斷面方式，而是采取將現(xiàn)有斷面垂直向下平行移動的方法來保證河流過水面積。人工河道或經(jīng)過人工強烈干預后的河道，其斷面型式一般可以分為：復式、梯形、矩形、雙層等多種類型的斷面形式。對河道進行改造時，一般應(yīng)采用復式或多復式的河道斷面形式。復式斷面結(jié)構(gòu)由河槽、河岸、河灘、

38、河堤構(gòu)成。在河網(wǎng)地區(qū)，有航運（含水上游船通行，下同）需求的河段，河（槽）底高程可按低潮水位時的航運要求設(shè)計；沒有航運要求的河段，河（槽）底高程按平均低潮水位加-0.5-1.0m設(shè)計。河道斷面設(shè)計原則河道橫斷面設(shè)計河岸與河灘地的平均高程，一般按照平水流量或多年平均潮水位設(shè)計，潮差較大的河段，高潮水位的灘地淹沒水深適宜范圍為1.21.5m。采用矩形復式斷面作為河道設(shè)計斷面時，第二臺階的河道岸墻高度一般不得大于1.5m2.5m；超過1.5m2.5m時，應(yīng)設(shè)置第三臺階。河岸和河灘地的寬度除滿足平面規(guī)劃和行洪、排澇要求外，其最小寬度應(yīng)按照滿足人身安全的最小要求設(shè)計。城區(qū)及城市化河段的灘涂平臺最小安全寬度

39、一般不得小于3.0m。河道受建筑物、構(gòu)筑物或其他條件限制不能采用復式斷面的河段，可采用梯形或矩形斷面，以及梯形、矩形與復式混合斷面型式。矩形或坡降很大的梯形斷面，河道深度大于1.5m時，應(yīng)考慮設(shè)置防護措施保護人身安全。護坡與護岸工程建設(shè)原則岸坡穩(wěn)定性設(shè)計應(yīng)考慮：坡面沖刷引起的不穩(wěn)定；水流沖刷引起的不穩(wěn)定；表層土滑動破壞引起的不穩(wěn)定；深層滑動引起的不穩(wěn)定。設(shè)計中應(yīng)符合堤防和岸坡設(shè)計規(guī)定。護岸、護坡材料易選用本地天然材料，如：土、石、砂、木頭等。本地天然材料不能滿足要求或過于昂貴時，可選用人工或人工與天然結(jié)合的多孔及網(wǎng)狀、網(wǎng)格等結(jié)構(gòu)形式。護岸、護坡工程設(shè)計應(yīng)遵循生態(tài)學原理，構(gòu)建透水、透氣和適合生長

40、植物的結(jié)構(gòu)，并采用植物修復措施構(gòu)建河道坡面立體生態(tài)體系。在設(shè)計流速2m/s的順直河段，河道護坡可以直接選擇植物護坡；設(shè)計流速5m/s的順直河段，河道護坡可以選擇由三維土工網(wǎng)為底層結(jié)構(gòu)的植物護坡；設(shè)計流速5m/s的順直河段和河流彎道的迎水面，以及有工程設(shè)施銜接的河段，不宜采用植草護坡。采用多孔和格狀混凝土構(gòu)件、土工合成材料和由自然材料制成的柔性結(jié)構(gòu)護坡，下部應(yīng)設(shè)置反濾層，上部應(yīng)復填當?shù)刈匀煌?，并恢復植被。已?jīng)由不透水材料或結(jié)構(gòu)做成的河道岸坡，應(yīng)通過水邊修復、岸墻改造等方式，為恢復植物生存環(huán)境和水生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造條件。 仿木樁護岸技術(shù) 石龍護岸技術(shù) 圖6-46 植被網(wǎng)護坡鉛絲石籠護坡河底與河道生物棲息地修復原則應(yīng)保護河道邊灘、洲灘和不規(guī)則的水邊和水下地形?？筛鶕?jù)設(shè)計流速、施工條件等，分別采取人工樁排、毛石堆砌和沉排、石籠等方式穩(wěn)定邊灘、洲灘和水邊地形。河道順直且寬闊的河段，可通過工程措施創(chuàng)建相對蜿蜒和多樣化的枯水河槽和水邊環(huán)境。一般57倍的河寬長度，要有一個深水河槽和一個淺灘段，中間為相對流急的過渡段。河道寬闊且水深較大的河段，采取設(shè)置魚巢、修建人工島等方式，提高河道地形多樣性和營造生物棲息地地貌類型。河道流速比較大且低潮水位見底的河段，采取河底植石或修建河底魚巢、漏水低堰、跌水等方式，提高河道地形多樣性和營造生物棲息地地貌類型。河岸帶有空閑荒