第五章--城市河湖水系统修复理论及技术课件

第五章第五章 城市河湖水生态系城市河湖水生态系统修复理论及技术统修复理论及技术土建学院土建学院 蒋耿民蒋耿民n n一、城市化与河湖一、城市化与河湖n n二、城市河湖生态修复的原则二、城市河湖生态修复的原则n n三、城市河湖水生态系统修复的理论基础三、城市河湖水生态系统修复的理论基础n n四、城市河流水生态系统修复技术四、城市河流水生态系统修复技术n n五、城市湖泊水生态系统修复技术五、城市湖泊水生态系统修复技术n n六、城市河湖滨岸缓冲带修复技术六、城市河湖滨岸缓冲带修复技术概概 述述 功能日益萎缩功能日益萎缩功能日益萎缩功能日益萎缩 导致城市河湖导致城市河湖导致城市河湖导致城市河湖 水环境不断恶化水环境不断恶化水环境不断恶化水环境不断恶化 水生态系统日益退化水生态系统日益退化水生态系统日益退化水生态系统日益退化城市化进程城市化进程 影响城市社会经济可持续发展影响城市社会经济可持续发展影响城市社会经济可持续发展影响城市社会经济可持续发展 为了实现城市河湖水生态系统的良性循环以及城市社为了实现城市河湖水生态系统的良性循环以及城市社为了实现城市河湖水生态系统的良性循环以及城市社为了实现城市河湖水生态系统的良性循环以及城市社会经济的可持续发展，会经济的可持续发展，会经济的可持续发展，会经济的可持续发展，城市河湖水生态系统修复城市河湖水生态系统修复城市河湖水生态系统修复城市河湖水生态系统修复成为成为成为成为目前我国城市水环境综合治理的重要内容。目前我国城市水环境综合治理的重要内容。目前我国城市水环境综合治理的重要内容。目前我国城市水环境综合治理的重要内容。一、城市化与河湖一、城市化与河湖n n城市河流作为流域的一部分，它不仅参与整个流城市河流作为流域的一部分，它不仅参与整个流域的水循环过程，而且又深受城市单元环境的影域的水循环过程，而且又深受城市单元环境的影响。响。n n城市河流城市河流城市河流城市河流具有水源地、水路运输、旅游娱乐、物具有水源地、水路运输、旅游娱乐、物质循环与生态保护、减弱城市热岛效应及调节局质循环与生态保护、减弱城市热岛效应及调节局部气候等部气候等功能功能功能功能。n n城市化城市化初级阶段初级阶段初级阶段初级阶段成，城市河流依然呈现成，城市河流依然呈现自然生态自然生态自然生态自然生态系统系统系统系统的特性。随着人类对河流的特性。随着人类对河流利用强度利用强度利用强度利用强度和伴随而和伴随而来的破坏强度不断来的破坏强度不断增加增加增加增加，城市河流成为自然过程，城市河流成为自然过程与人文过程相互作用的与人文过程相互作用的复杂生态系统复杂生态系统复杂生态系统复杂生态系统。在。在人类活人类活人类活人类活动频繁动频繁动频繁动频繁区域的河流，受人类生存活动的影响较大，区域的河流，受人类生存活动的影响较大，自然生态系统明显退化自然生态系统明显退化自然生态系统明显退化自然生态系统明显退化，以致鱼虾绝迹，甚至水，以致鱼虾绝迹，甚至水生植物消亡。生植物消亡。城市化对河湖的影响城市化对河湖的影响形态影响形态影响污染物输污染物输入影响入影响生态影响生态影响1、城市化对河湖形态的影响、城市化对河湖形态的影响n n城市化对河流形态的影响主要表现在自然自然河流的渠道化河流的渠道化，主要包括：（1）河流形态直线化（2）河流横断面规则化（3）河床材料的硬质化2、城市化对河湖污染物输入的影响、城市化对河湖污染物输入的影响n n据估计，全世界各城市地区每年排入水体的工业据估计，全世界各城市地区每年排入水体的工业废水和生活污水达废水和生活污水达50005000亿吨以上，造成各种类型亿吨以上，造成各种类型的河流水体污染，主要包括的河流水体污染，主要包括：有机物污染有机物污染有机物污染有机物污染重金属污染重金属污染重金属污染重金属污染酸碱污染酸碱污染酸碱污染酸碱污染病毒细菌污染病毒细菌污染病毒细菌污染病毒细菌污染有机物污染n n有机物污染是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪有机物污染是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成用有机物质为组成的污染物。合成用有机物质为组成的污染物。n n可按其污染后果分为：可按其污染后果分为：需氧污染物需氧污染物需氧污染物需氧污染物：生活污水和工业废水中的碳水化合物、：生活污水和工业废水中的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物，在分解过程中需要蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物，在分解过程中需要消耗大量的氧气。它会消耗水中溶解氧，降低水体自净能消耗大量的氧气。它会消耗水中溶解氧，降低水体自净能力。力。河流中的河流中的植物营养物植物营养物植物营养物植物营养物主要来自生活污水的粪便以及含主要来自生活污水的粪便以及含磷洗涤剂、化肥、农药，它们能引起水体富营养化。磷洗涤剂、化肥、农药，它们能引起水体富营养化。酚类化合物酚类化合物酚类化合物酚类化合物主要来自冶金、炼焦、塑料、石化等行业主要来自冶金、炼焦、塑料、石化等行业的工业废水，酚有毒性，可使人和水生动物慢性中毒。的工业废水，酚有毒性，可使人和水生动物慢性中毒。重金属污染n n重金属污染是指工业企业排放的含重金属的工业废水造成重金属污染是指工业企业排放的含重金属的工业废水造成的污染。的污染。n n危害较大的重金属如铅、汞、镉、铬、铜、锌等。危害较大的重金属如铅、汞、镉、铬、铜、锌等。酸碱污染n n城市化后的工业中酸碱应用十分广泛，酸碱及无城市化后的工业中酸碱应用十分广泛，酸碱及无机盐污染也很常见。机盐污染也很常见。n n废酸废碱不仅破坏水体的自然缓冲作用，抑制细废酸废碱不仅破坏水体的自然缓冲作用，抑制细菌和微生物生长，妨碍水体的自净功能，还会腐菌和微生物生长，妨碍水体的自净功能，还会腐蚀船舶和水工建筑物。蚀船舶和水工建筑物。病毒细菌污染n n城市的生活污水中含有病毒、细菌、寄生虫等病原体，能传播疾病。n n据美国环保局资料显示，在下水道等环境污水中存在100多种不同血清型的肠道病毒。3、城市化对河湖生态的影响、城市化对河湖生态的影响（1 1）河流渠道化可引发水生生态系统的退化河流渠道化可引发水生生态系统的退化河流渠道化可引发水生生态系统的退化河流渠道化可引发水生生态系统的退化。生境异质性降低，生物群落多样性随之降低。生境异质性降低，生物群落多样性随之降低。（2 2）城市河流自净能力降低，甚至丧失城市河流自净能力降低，甚至丧失城市河流自净能力降低，甚至丧失城市河流自净能力降低，甚至丧失。流速低流速低 自然曝气复氧功能基本丧失自然曝气复氧功能基本丧失 水泥石块护砌水泥石块护砌 水体、土壤与生物环境相分离，丧失部分自净功能水体、土壤与生物环境相分离，丧失部分自净功能 河岸护砌河岸护砌 进行过滤植被消失，河流抗污染能力被削弱进行过滤植被消失，河流抗污染能力被削弱（3 3）城市河流非连续化对水体污染的影响城市河流非连续化对水体污染的影响城市河流非连续化对水体污染的影响城市河流非连续化对水体污染的影响。流速、水深、弯曲度、光照、宽深比、水温及水流边界条件流速、水深、弯曲度、光照、宽深比、水温及水流边界条件发生长大变化。城市河流非连续化影响最严重的是河水的流动，发生长大变化。城市河流非连续化影响最严重的是河水的流动，从而影响了水体中营养盐的迁移转化。水流速度低从而影响了水体中营养盐的迁移转化。水流速度低 营养盐蓄营养盐蓄积积 微藻繁殖微藻繁殖 水面被覆盖水面被覆盖 沉水植物死亡腐烂耗氧沉水植物死亡腐烂耗氧 影响水体中动物生存影响水体中动物生存 二、城市河湖生态修复的原则二、城市河湖生态修复的原则n n生态修复是利用生态系统原理，以生物修生态修复是利用生态系统原理，以生物修复为手段，结合各种物理修复、化学修复复为手段，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，重建受损水生态系统以及工程技术措施，重建受损水生态系统的生物群体及结构，强化水体生态系统主的生物群体及结构，强化水体生态系统主要功能的一种综合修复污染环境的方法，要功能的一种综合修复污染环境的方法，并最终实现生态系统整体协调、自我维持、并最终实现生态系统整体协调、自我维持、自我演替的良性循环。自我演替的良性循环。n n（1 1）河湖自我调节原则）河湖自我调节原则）河湖自我调节原则）河湖自我调节原则 城市河流修复的目的是为了恢复和强化河流在受到破城市河流修复的目的是为了恢复和强化河流在受到破坏之前的自净和生态功能，使河流能够通过自我调节达到坏之前的自净和生态功能，使河流能够通过自我调节达到自我维持的状态。在该原则指导下，因地制宜，构建当地自我维持的状态。在该原则指导下，因地制宜，构建当地人与河流和谐共处的环境。人与河流和谐共处的环境。n n（2 2）优先恢复水体自净功能，适当兼顾其他功）优先恢复水体自净功能，适当兼顾其他功）优先恢复水体自净功能，适当兼顾其他功）优先恢复水体自净功能，适当兼顾其他功能的保存和优化能的保存和优化能的保存和优化能的保存和优化n n（3 3）生物多样性原则）生物多样性原则）生物多样性原则）生物多样性原则 生物多样性是河流生态系统健康和平衡的基础，会大生物多样性是河流生态系统健康和平衡的基础，会大大提高河湖生态系统的抗缓冲性能。大提高河湖生态系统的抗缓冲性能。n n（4 4）分时段、分河段原则）分时段、分河段原则）分时段、分河段原则）分时段、分河段原则 分时段制定不同的修复计划，规划合理的修复进程；分时段制定不同的修复计划，规划合理的修复进程；分河段制定不同的修复策略。分河段制定不同的修复策略。三、城市河湖水生态系统修复的理论三、城市河湖水生态系统修复的理论基础基础n n河湖生态系统修复的目标，旨在建设符合河湖生态系统修复的目标，旨在建设符合生态系统健康要求的河流和湖泊，是在生生态系统健康要求的河流和湖泊，是在生态学原理的基础上，创造适宜河道内水生态学原理的基础上，创造适宜河道内水生生物生存的生态环境，适宜的河岸、河床生物生存的生态环境，适宜的河岸、河床及湖泊生态系统的良性环境，从而形成结及湖泊生态系统的良性环境，从而形成结构合理、功能健全的河湖水生态系统。构合理、功能健全的河湖水生态系统。n n由于河道是一种狭长型、流动性较强的典型水生生态系统，其生由于河道是一种狭长型、流动性较强的典型水生生态系统，其生由于河道是一种狭长型、流动性较强的典型水生生态系统，其生由于河道是一种狭长型、流动性较强的典型水生生态系统，其生态功能和服务价值较为丰富，与陆地生态系统及生物系统联系较态功能和服务价值较为丰富，与陆地生态系统及生物系统联系较态功能和服务价值较为丰富，与陆地生态系统及生物系统联系较态功能和服务价值较为丰富，与陆地生态系统及生物系统联系较为密切，因此其建设的理论也较为复杂。为密切，因此其建设的理论也较为复杂。为密切，因此其建设的理论也较为复杂。为密切，因此其建设的理论也较为复杂。城市河湖城市河湖水生态系统水生态系统修复的理论修复的理论基础基础生态学生态学干扰理论干扰理论景观生态学景观生态学中的空间中的空间异性和缀块异性和缀块理论理论生态系统生态系统生物净污生物净污理论理论景观生态学景观生态学中的格局、中的格局、过程和尺度过程和尺度理论理论缀块缀块-廊道廊道-基底模式基底模式1、生态学干扰理论、生态学干扰理论n n生态学干扰是指发生在一定地理位置上，对生态生态学干扰是指发生在一定地理位置上，对生态系统结构造成直接损伤的非连续性的物理作用或系统结构造成直接损伤的非连续性的物理作用或事件。在对生态系统结构造成直接破坏的同时，事件。在对生态系统结构造成直接破坏的同时，干扰亦可直接影响生态系统的功能。干扰亦可直接影响生态系统的功能。n n对于河湖生态系统而言，干扰可改变食物网结构对于河湖生态系统而言，干扰可改变食物网结构以及物流和能流的路径。对于景观而言，干扰可以及物流和能流的路径。对于景观而言，干扰可导致景观异质性结构的变化，以及缀块形成过程导致景观异质性结构的变化，以及缀块形成过程或缀块空间分布方面的变化，而景观结构的变化或缀块空间分布方面的变化，而景观结构的变化会进一步造成对群落和生态系统结构和功能的影会进一步造成对群落和生态系统结构和功能的影响。响。n n例如河道沿岸混凝土护坡的人为干扰就破坏了自例如河道沿岸混凝土护坡的人为干扰就破坏了自然景观，使河岸绿色缀块发生变化，这种景观结然景观，使河岸绿色缀块发生变化，这种景观结构的变化进一步造成河道水生动物系统结构和功构的变化进一步造成河道水生动物系统结构和功能的变化。能的变化。2、景观生态学中的格局、过程和尺度理论、景观生态学中的格局、过程和尺度理论n n城市河湖具有较为突出的景观价值和服务功能，城市河湖具有较为突出的景观价值和服务功能，景观效应是河湖生态系统的重要生态功能之一。景观效应是河湖生态系统的重要生态功能之一。因此，景观生态学中的理论对生态型河湖构建具因此，景观生态学中的理论对生态型河湖构建具有重要的借鉴价值。有重要的借鉴价值。n n格局：格局：格局：格局：空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。空间分布与配置。n n过程：过程：过程：过程：强调事件或现象的发生、发展的动态特征，包括强调事件或现象的发生、发展的动态特征，包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者种群动态、种子或生物体的传播、捕食者-猎物相互作用、猎物相互作用、群落演替、干扰传播、物质循环、能量流动等。群落演替、干扰传播、物质循环、能量流动等。n n尺度：尺度：尺度：尺度：是指在研究某一物体或现象时所采用的的空间或是指在研究某一物体或现象时所采用的的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间或时间上所时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间或时间上所涉及的范围和发生频率。往往以粒度和幅度来表达，一般涉及的范围和发生频率。往往以粒度和幅度来表达，一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观到全球生态而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观到全球生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。n n在生态型河湖构建中，河湖水系的空间布局、河在生态型河湖构建中，河湖水系的空间布局、河岸湿地及河道的纵横形态等的空间格局质结构成岸湿地及河道的纵横形态等的空间格局质结构成了河流水生态系统的总体空间格局。了河流水生态系统的总体空间格局。n n河湖水景观中的过程主要包括：河湖水生态系统河湖水景观中的过程主要包括：河湖水生态系统建设、水生植物的培育、移植和收割、污水排放建设、水生植物的培育、移植和收割、污水排放及水环境质量改善治理、洪水的汇集和排出等。及水环境质量改善治理、洪水的汇集和排出等。n n尺度是指河湖水生态系统所涉及的宏观和微观范尺度是指河湖水生态系统所涉及的宏观和微观范围。围。3、景观生态学中的空间异性和缀块性理论、景观生态学中的空间异性和缀块性理论n n空间异质性是空间异质性是空间异质性是空间异质性是指某种生态学变量在空间分布上的指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及复杂程度。是空间缀块性和空间梯度不均匀性及复杂程度。是空间缀块性和空间梯度的综合反映。的综合反映。n n缀块性缀块性缀块性缀块性强调缀块的种类组成特征及其空间分布与强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性在概念上更为具体化一些。配置关系，比异质性在概念上更为具体化一些。n n梯度梯度梯度梯度则是指沿某一方向景观特征有规律的逐渐变则是指沿某一方向景观特征有规律的逐渐变化的空间特征。化的空间特征。n n空间格局、异质性和缀块性相互联系、略有区别。空间格局、异质性和缀块性相互联系、略有区别。最重要的共同点是强调景观特征在空间上的非均最重要的共同点是强调景观特征在空间上的非均匀些，及其对尺度的依赖性。空间异质性是自然匀些，及其对尺度的依赖性。空间异质性是自然界最普遍的特征，也是景观生态学研究的核心所界最普遍的特征，也是景观生态学研究的核心所在。非生物的环境异质性以及各种干扰是景观异在。非生物的环境异质性以及各种干扰是景观异质性产生的主要原因。质性产生的主要原因。n n缀块缀块-廊道廊道-基底模式是景观生态学中重要的模式之一，也是基底模式是景观生态学中重要的模式之一，也是生态型河道景观建设的基本模式，还是描述景观空间异质性生态型河道景观建设的基本模式，还是描述景观空间异质性的一个基本模式。的一个基本模式。n n缀块缀块缀块缀块的定义；一般用斑块性质、斑块数目、斑块大小、斑块的定义；一般用斑块性质、斑块数目、斑块大小、斑块形状等指标描述，斑块大小、斑块形状的生态学意义。形状等指标描述，斑块大小、斑块形状的生态学意义。n n廊道廊道廊道廊道的定义：廊道的类型，廊道的连接度、环度、曲度、间的定义：廊道的类型，廊道的连接度、环度、曲度、间断等度量。廊道的主要功能。断等度量。廊道的主要功能。n n基底基底基底基底：景观中面积最大，连接性最好的景观要素类型。：景观中面积最大，连接性最好的景观要素类型。n n缀块廊道基底模型是景观生态学用来解释景观结构的基缀块廊道基底模型是景观生态学用来解释景观结构的基本模式，普遍适用于各类景观，包括荒漠、森林、农业，草本模式，普遍适用于各类景观，包括荒漠、森林、农业，草原、郊区和建成区景观（原、郊区和建成区景观（Forman and Forman and GodronGodron，1995a1995a），景），景观中任意一点或是落在某一斑块内，或是落在廊道内，或是观中任意一点或是落在某一斑块内，或是落在廊道内，或是在作为背景的基质内。这一模式为比较和判别景观结构，分在作为背景的基质内。这一模式为比较和判别景观结构，分析结构与功能的关系和改变景观提供了一种通俗、简明和可析结构与功能的关系和改变景观提供了一种通俗、简明和可操作的语言。操作的语言。4、缀块、缀块-廊道廊道-基底模式基底模式n n缀块：缀块：湿地、水塘、草地等；湿地、水塘、草地等；n n廊道：廊道：与相邻两边环境不同的线性或带状结构的河流、与相邻两边环境不同的线性或带状结构的河流、河岸护坡、沿岸绿化带、道路等；河岸护坡、沿岸绿化带、道路等；n n基底：城市用地、草地、森林等基底：城市用地、草地、森林等5、生态系统生物净污理论、生态系统生物净污理论（1 1）水生植物净污原理（植物根茎叶对污染物的吸收）水生植物净污原理（植物根茎叶对污染物的吸收）（2 2）水生动物净污原理（吸收和迁移污染物）水生动物净污原理（吸收和迁移污染物）污染物通过动物细胞膜的方式污染物通过动物细胞膜的方式水生动物体对污染物的吸收水生动物体对污染物的吸收（3 3）水体微生物净污原理（离子交换反应、沉淀作用和）水体微生物净污原理（离子交换反应、沉淀作用和络合作用）络合作用）四、城市河湖水生态系统修复技术四、城市河湖水生态系统修复技术1、生态型河床构建技术、生态型河床构建技术n n河床是河流生态系统的重要载体，是各种水生生河床是河流生态系统的重要载体，是各种水生生物生存和繁衍的主要空间，但物生存和繁衍的主要空间，但“裁弯取直裁弯取直”、“渠系化渠系化”、“硬质化硬质化”等破坏河相多样化的人工等破坏河相多样化的人工措施，致使自然河床消失，水与生态系统严重退措施，致使自然河床消失，水与生态系统严重退化，水资源使用功能被弱化。化，水资源使用功能被弱化。n n因此，应根据河道的断面形式，重新构建和修复因此，应根据河道的断面形式，重新构建和修复被损坏的河床，恢复河道形态多样性，创造适宜被损坏的河床，恢复河道形态多样性，创造适宜的生物栖息环境，增强河道水体的自净能力。的生物栖息环境，增强河道水体的自净能力。（1 1）体现河道形态多样性的生态型河床）体现河道形态多样性的生态型河床）体现河道形态多样性的生态型河床）体现河道形态多样性的生态型河床恢复河道的蜿蜒性恢复河道的蜿蜒性多样的河道断面形式（多样的河道断面形式（U U型、梯形、矩形、复式、双层）型、梯形、矩形、复式、双层）浅滩和深沟的设置（挖掘和垫高、植石和浮石）浅滩和深沟的设置（挖掘和垫高、植石和浮石）丁坝和挑流坝建设（形成回流和泥沙淤积）丁坝和挑流坝建设（形成回流和泥沙淤积）（2 2）维持河道生态流量和生态水位的生态型河床）维持河道生态流量和生态水位的生态型河床）维持河道生态流量和生态水位的生态型河床）维持河道生态流量和生态水位的生态型河床设置多级人工落差设置多级人工落差设置橡胶坝设置橡胶坝（3 3）改善河道净化能力的生态型河床）改善河道净化能力的生态型河床）改善河道净化能力的生态型河床）改善河道净化能力的生态型河床水生植被恢复技术水生植被恢复技术生物填料技术（砾间接触氧化技术、薄层流净化法、仿生物填料技术（砾间接触氧化技术、薄层流净化法、仿生植物填料技术）生植物填料技术）生物浮岛技术生物浮岛技术生物沉床技术生物沉床技术2、生态型护岸构建技术、生态型护岸构建技术n n生态型护岸有许多种。根据不同的应用条件和生态型护岸有许多种。根据不同的应用条件和针对性功能，划分如下：针对性功能，划分如下：（1 1）适用于缓流水体河道的生态护岸技术）适用于缓流水体河道的生态护岸技术）适用于缓流水体河道的生态护岸技术）适用于缓流水体河道的生态护岸技术草皮护坡草皮护坡 柳树护岸柳树护岸水生植物护岸水生植物护岸椰植卷椰植卷（2 2）适于急流水体的生态护岸技术）适于急流水体的生态护岸技术）适于急流水体的生态护岸技术）适于急流水体的生态护岸技术（3 3）适于水位变化较大河道的生态护岸技术）适于水位变化较大河道的生态护岸技术）适于水位变化较大河道的生态护岸技术）适于水位变化较大河道的生态护岸技术复式护岸复式护岸栅栏阶梯护岸栅栏阶梯护岸（4 4）适于面源污染严重河道的生态护岸技术）适于面源污染严重河道的生态护岸技术）适于面源污染严重河道的生态护岸技术）适于面源污染严重河道的生态护岸技术景观型多级阶梯式人工湿地护岸景观型多级阶梯式人工湿地护岸适合不同面污染源汇流量的斜坡式变渗径生态护坡技术适合不同面污染源汇流量的斜坡式变渗径生态护坡技术潜流型和表面型人工湿地护岸潜流型和表面型人工湿地护岸（5 5）适于创造生物栖息地的生态护岸技术）适于创造生物栖息地的生态护岸技术）适于创造生物栖息地的生态护岸技术）适于创造生物栖息地的生态护岸技术萤火虫护岸萤火虫护岸鱼巢护岸鱼巢护岸五、城市湖泊水生态系统修复技术五、城市湖泊水生态系统修复技术主要内容主要内容n n改变水动力要素，改善水体交换能力n n底泥生态疏浚n n沉水植被恢复n n漂浮植被恢复n n水生动物生态恢复n n人工湿地建设1、改变水动力要素，改善水体交换能力、改变水动力要素，改善水体交换能力n n污染源的控制是保护水环境的先决条件，从源头控制污水排入河网应该是解决水质污染问题的最根本措施。但改善水环境，水体自身的生态修复也必不可少，水体生态修复能够提高河湖自身的净化能力。n n在营养盐输入量一定的情况下，水动力要素是影在营养盐输入量一定的情况下，水动力要素是影响湖泊水质的第一要素。响湖泊水质的第一要素。n n良好的水体交换能降低水体在湖泊的滞留时间，良好的水体交换能降低水体在湖泊的滞留时间，提高周转速率，输出水体中的营养盐。而水体交提高周转速率，输出水体中的营养盐。而水体交换缓慢，则会造成水体养分量不断上升或者随泥换缓慢，则会造成水体养分量不断上升或者随泥沙在湖底大量沉积。这种情况下要考虑采用工程沙在湖底大量沉积。这种情况下要考虑采用工程手段改善湖泊水体交换能力。手段改善湖泊水体交换能力。n n我国大型的湖泊治理工程都基本上采用了这一措我国大型的湖泊治理工程都基本上采用了这一措施。从一些湖泊的引水经验来看，从外流域引水施。从一些湖泊的引水经验来看，从外流域引水对降低湖泊的富营养化水平有较好的效果，例如对降低湖泊的富营养化水平有较好的效果，例如太湖的引江济太，滇池的引水入滇工程等，但在太湖的引江济太，滇池的引水入滇工程等，但在实际操作过程中要注意合理控制水位，防止破坏实际操作过程中要注意合理控制水位，防止破坏湖内挺水植物和湖滨草本植物的生长繁殖。湖内挺水植物和湖滨草本植物的生长繁殖。外流域引水外流域引水2、底泥生态疏浚、底泥生态疏浚n n湖泊底泥中积累了大量营养物质，受污染底泥对湖泊底泥中积累了大量营养物质，受污染底泥对营养盐和其他污染物质的富集作用更加明显。营养盐和其他污染物质的富集作用更加明显。n n当湖泊底泥氧化还原环境发生变化时，底泥中的当湖泊底泥氧化还原环境发生变化时，底泥中的营养物质和污染物会重新释放进入水体，成为水营养物质和污染物会重新释放进入水体，成为水体富营养化的主要营养源。即便在外源营养物被体富营养化的主要营养源。即便在外源营养物被完全切断之后，底泥释放的营养物质仍然能够支完全切断之后，底泥释放的营养物质仍然能够支持大规模的藻类水华。持大规模的藻类水华。n n底泥疏浚工程就是用装有搅吸式离心泵的船只在底泥疏浚工程就是用装有搅吸式离心泵的船只在湖中抽出底泥，经过管道输送到岸上一个专用的湖中抽出底泥，经过管道输送到岸上一个专用的堆积场所，与其他清淤工程不同，生态清淤旨在堆积场所，与其他清淤工程不同，生态清淤旨在清除湖泊的污染底泥，为水生生态系统的恢复创清除湖泊的污染底泥，为水生生态系统的恢复创造条件。造条件。3、沉水植被恢复n n我国的富营养化湖泊大多是由于水资源的不合理我国的富营养化湖泊大多是由于水资源的不合理开发利用从草型湖泊向藻型湖泊转变而来。开发利用从草型湖泊向藻型湖泊转变而来。n n从整体上看，草型湖泊以水生植物为主要初级生从整体上看，草型湖泊以水生植物为主要初级生产者，水质较好，水生生物的多样性程度较高，产者，水质较好，水生生物的多样性程度较高，有着比较高的渔业和旅游价值，一般不存在浮游有着比较高的渔业和旅游价值，一般不存在浮游植物尤其是蓝绿藻的大量发生。植物尤其是蓝绿藻的大量发生。n n在适宜的湖泊水域中恢复沉水植被，有助于加强在适宜的湖泊水域中恢复沉水植被，有助于加强对水体中营养物质的吸收累积，一方面降低了水对水体中营养物质的吸收累积，一方面降低了水中的营养盐含量水平，同时还有助于提高水中溶中的营养盐含量水平，同时还有助于提高水中溶解氧含量，附着水中的悬浮颗粒，提高水体透明解氧含量，附着水中的悬浮颗粒，提高水体透明度，改善湖底部水环境质量，并且通过营养盐的度，改善湖底部水环境质量，并且通过营养盐的平衡，控制浮游藻类的过量生长，从而改善湖泊平衡，控制浮游藻类的过量生长，从而改善湖泊生态系统。生态系统。4、漂浮植被恢复n n近几年来水葫芦等漂浮水生植物和蓝藻等浮游藻近几年来水葫芦等漂浮水生植物和蓝藻等浮游藻类已经声名狼藉，实际上，它们也是生态系统中类已经声名狼藉，实际上，它们也是生态系统中必不可少的一部分。必不可少的一部分。n n正常的漂浮种群和群落动态对生态系统并无危害。正常的漂浮种群和群落动态对生态系统并无危害。n n太湖流域的河道、湖泊内水生植物种类很多，特太湖流域的河道、湖泊内水生植物种类很多，特别是在低流速条件下生长更为茂盛。（漂浮植物、别是在低流速条件下生长更为茂盛。（漂浮植物、浮叶植物）浮叶植物）n n水中植物的多样性，不仅发挥了很强的水质净化水中植物的多样性，不仅发挥了很强的水质净化作用，而且还为水中生物的生长繁殖创造了条件，作用，而且还为水中生物的生长繁殖创造了条件，更增强了水景观的多样性。更增强了水景观的多样性。n n在湖泊生态治理中，可以适当开发水生浮游植物资源，并在湖泊生态治理中，可以适当开发水生浮游植物资源，并有目的地恢复和利用这些水生植物净化水质的作用。有目的地恢复和利用这些水生植物净化水质的作用。n n特别是在封闭的水系中，更要创造水生植物的多样性，对特别是在封闭的水系中，更要创造水生植物的多样性，对水葫芦等漂浮植物和蓝藻等浮游藻类也要正确对待，水葫芦等漂浮植物和蓝藻等浮游藻类也要正确对待，“扬扬长避短长避短”。适量的水葫芦生长对水质的净化是有利的，关。适量的水葫芦生长对水质的净化是有利的，关键是科学管理和转化利用。键是科学管理和转化利用。漂浮植物漂浮植物漂浮植物漂浮植物浮游藻类浮游藻类浮游藻类浮游藻类n n对水葫芦这类水生漂浮植物对水葫芦这类水生漂浮植物的恢复，可采用绳子、毛竹的恢复，可采用绳子、毛竹等进行水面圈围，防止其肆等进行水面圈围，防止其肆意扩散。既发挥它吸收污染意扩散。既发挥它吸收污染物和改善水生生态系统的长物和改善水生生态系统的长处，又克服了疯狂生长，到处，又克服了疯狂生长，到处飘浮的短处。处飘浮的短处。n n生物浮床技术通常应用于漂生物浮床技术通常应用于漂浮植物的恢复方面，这种技浮植物的恢复方面，这种技术采用类似于陆域植物的种术采用类似于陆域植物的种收办法，在局部水域种植适收办法，在局部水域种植适宜的陆生植物和水生植物。宜的陆生植物和水生植物。净化水质、改善景观。净化水质、改善景观。5、水生动物生态恢复n n底栖生物是水生生态系统中重要组成部分，在水生生态系底栖生物是水生生态系统中重要组成部分，在水生生态系统中占有十分重要的地位，是湖泊水生野生动物以及重要统中占有十分重要的地位，是湖泊水生野生动物以及重要水产生物的优质饵料，在湖泊生产力、水生系统和底栖系水产生物的优质饵料，在湖泊生产力、水生系统和底栖系统耦合、水体能量通量以及水体食物网中均起重要作用。统耦合、水体能量通量以及水体食物网中均起重要作用。n n水生动物的多样性，使它们在水中相互依存，与水生植物水生动物的多样性，使它们在水中相互依存，与水生植物相互依赖、相互作用，形成了生态平衡，同时也不断地消相互依赖、相互作用，形成了生态平衡，同时也不断地消耗和降解水体中的有机物质，维持湖泊生态系统的正常循耗和降解水体中的有机物质，维持湖泊生态系统的正常循环。环。n n但现在由于湖泊富营养化和沼泽化，水底底栖动物遭到破但现在由于湖泊富营养化和沼泽化，水底底栖动物遭到破坏，水生动物种类大幅度减少，使生态系统自身的调节能坏，水生动物种类大幅度减少，使生态系统自身的调节能力下降。因此需要采取可行的途径恢复水生动物。逐步地力下降。因此需要采取可行的途径恢复水生动物。逐步地建设和修补水中生物链，形成生物多样性，这应该是恢复建设和修补水中生物链，形成生物多样性，这应该是恢复水体生态系统的一项有效措施。水体生态系统的一项有效措施。n n近年来采取的由上而下的控制水华爆发的措施，就是水生近年来采取的由上而下的控制水华爆发的措施，就是水生动物恢复的良好效应。（水华就是淡水水体中藻类大量繁动物恢复的良好效应。（水华就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征。也殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征。也有部分的水华现象是由浮游动物有部分的水华现象是由浮游动物腰鞭毛虫引起的。腰鞭毛虫引起的。“水华水华”现象在我国古代历史上就有记载。另外，海水中出现象在我国古代历史上就有记载。另外，海水中出现此现象（一般呈红色）则为赤潮。）现此现象（一般呈红色）则为赤潮。）6、人工湿地建设n n人工湿地的作用原理是利用自然生态系统中的基人工湿地的作用原理是利用自然生态系统中的基质、水生植物和微生物之间物理、化学和生物的质、水生植物和微生物之间物理、化学和生物的共同作用来实现对水体污染物的高效净化。共同作用来实现对水体污染物的高效净化。n n根据流态的不同，人工湿地可分为表面流人工湿根据流态的不同，人工湿地可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地和复合地、水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地和复合人工湿地。人工湿地。n n人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物含量人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物含量有较强的降低能力。由于人工湿地能有效排除水有较强的降低能力。由于人工湿地能有效排除水流中的营养物，所以很多天然湿地被用来处理污流中的营养物，所以很多天然湿地被用来处理污染水体甚至废水。染水体甚至废水。人工湿地人工湿地六、城市河湖滨岸缓冲带修复技术六、城市河湖滨岸缓冲带修复技术n n河湖滨岸缓冲带是一个位于水生和陆生之间的过河湖滨岸缓冲带是一个位于水生和陆生之间的过渡带，一般被描述为长的、线状的临近溪流、河渡带，一般被描述为长的、线状的临近溪流、河流、湖泊、水库等各种水体的植被带。既受陆地流、湖泊、水库等各种水体的植被带。既受陆地系统影响，又受水体影响。系统影响，又受水体影响。n n典型的缓冲带通常占景观的典型的缓冲带通常占景观的1%1%，但却保存了大，但却保存了大量的野生动物，拥有独特的生态功能。量的野生动物，拥有独特的生态功能。1、河湖滨岸缓冲带的特征及定义n n缓冲带全称保护缓冲带，它是指利用永久性植被拦截污染缓冲带全称保护缓冲带，它是指利用永久性植被拦截污染物或有害物质的条状、受保护的土地。是由美国农业部国物或有害物质的条状、受保护的土地。是由美国农业部国家自然资源保护局向美国公众推荐的土地利用保护方式。家自然资源保护局向美国公众推荐的土地利用保护方式。n n根据已建成的缓冲带的分布位置和主要作用，可分为：滨根据已建成的缓冲带的分布位置和主要作用，可分为：滨岸缓冲带；草地化径流带；等高缓冲带；防风或遮护缓冲岸缓冲带；草地化径流带；等高缓冲带；防风或遮护缓冲带；混合耕种；高速公路、铁路、城市等周围的灌木篱笆、带；混合耕种；高速公路、铁路、城市等周围的灌木篱笆、草本风障、河岸保护和植被屏障、浅水区域等。草本风障、河岸保护和植被屏障、浅水区域等。n n河湖滨岸缓冲带是指建立在河湖、溪流和沟谷沿岸的各类河湖滨岸缓冲带是指建立在河湖、溪流和沟谷沿岸的各类植被带，包括林带、草地或其他土地利用类型，因此河湖植被带，包括林带、草地或其他土地利用类型，因此河湖滨岸缓冲带又可称为滨岸植被缓冲带。滨岸缓冲带又可称为滨岸植被缓冲带。河湖滨岸缓冲带结构特征n n河湖滨岸缓冲带具有四维结构特征：纵向、横向、河湖滨岸缓冲带具有四维结构特征：纵向、横向、垂向和时间变化四个方向的结构。垂向和时间变化四个方向的结构。n n在横向上，河湖滨岸缓冲带可划分为近岸水域、在横向上，河湖滨岸缓冲带可划分为近岸水域、水滨区域和近岸陆域三个主要部分。水滨区域和近岸陆域三个主要部分。近岸水域近岸水域近岸水域近岸水域：浅水区、深：浅水区、深水区；浅水区是指由水水区；浅水区是指由水边向下延伸到大型植物边向下延伸到大型植物生长的下限，水深一般生长的下限，水深一般不超过不超过6-8m6-8m。水滨区域水滨区域水滨区域水滨区域：潮间区、湿：潮间区、湿地、浅滩地、沼泽地地、浅滩地、沼泽地近岸陆域近岸陆域近岸陆域近岸陆域：斜坡、岸上：斜坡、岸上缓冲区缓冲区n n从结构分析可知，河湖滨岸缓冲带具有如下特征：从结构分析可知，河湖滨岸缓冲带具有如下特征：位置上临近地表水体位置上临近地表水体范围上没有明确边界范围上没有明确边界形态上表现为线型形态上表现为线型生态功能上属于水陆生态系统的过渡带生态功能上属于水陆生态系统的过渡带河湖滨岸缓冲带的环境特征n n河湖滨岸缓冲带一般由土壤、植被、水体构成，微生物生存在于其中。n n（1）土壤是滨岸缓冲带的主体部分。（含水率）n n（2）植被（近岸水域、近岸陆域、水滨区域）n n（3）水体（存在形式）n n（4）微生物（好氧厌氧）河湖滨岸缓冲带的定义n n国内外众多学者从不同角度（功能、位置形状、影响范围）对河湖滨岸缓冲带进行了定义。基本内涵是一致的。河湖滨岸缓冲带的功能n n河湖滨岸缓冲带的设置，不仅对维护局部生态系统功能河湖滨岸缓冲带的设置，不仅对维护局部生态系统功能有直接作用，而且，在景观上形成一个连接度很高的生有直接作用，而且，在景观上形成一个连接度很高的生态网络，影响整个流域景观生态系统的持续发展。态网络，影响整个流域景观生态系统的持续发展。n n河湖滨岸缓冲带总体上具有生态功能、社会经济功能和河湖滨岸缓冲带总体上具有生态功能、社会经济功能和美学功能三大功能。美学功能三大功能。n n具体表现为六个方面：具体表现为六个方面：是河湖生态系统中陆生生物和水生生物的重要栖息地是河湖生态系统中陆生生物和水生生物的重要栖息地是河湖生态系统中粗木质、养分和能量的主要来源是河湖生态系统中粗木质、养分和能量的主要来源增强河岸稳定性增强河岸稳定性改善水质改善水质经济和美学功能经济和美学功能缓解人类活动对河湖生态系统本身的影响缓解人类活动对河湖生态系统本身的影响3、城市河湖滨岸缓冲带管理目标、原则及措施n n管理目标：天然形成的河湖缓冲带有很高的入渗管理目标：天然形成的河湖缓冲带有很高的入渗率，水中溶解的养分能进入土壤并为缓冲带中生率，水中溶解的养分能进入土壤并为缓冲带中生长的植物所利用，表层土壤的粗糙度维持在适当长的植物所利用，表层土壤的粗糙度维持在适当的范围内，可阻止土壤表面侵蚀的发生，能将地的范围内，可阻止土壤表面侵蚀的发生，能将地表径流转化为地下潜流。表径流转化为地下潜流。n n对河湖缓冲带的管理出了要实现天然缓冲带所固对河湖缓冲带的管理出了要实现天然缓冲带所固有特性外，还应创造一定的经济利益以促进当地有特性外，还应创造一定的经济利益以促进当地经济的发展。经济的发展。缓冲带管理的原则n n维持原生生态系统的完整性n n维持缓冲带适当的通达性n n保持生态价值与经济价值相平衡管理措施n n鼓励湖滨带植被的恢复与重建，处理好田湖矛盾，鼓励湖滨带植被的恢复与重建，处理好田湖矛盾，有步骤地实施退田还湖、还林还草计划。有步骤地实施退田还湖、还林还草计划。n n制订有关法律法规，强化湖滨带开发与管理的政制订有关法律法规，强化湖滨带开发与管理的政策研究。策研究。n n加强湖滨带生态监测系统及生态评价指标体系的加强湖滨带生态监测系统及生态评价指标体系的建设；结合流域管理，科学合理地制定湖滨带规建设；结合流域管理，科学合理地制定湖滨带规划。划。n n实现湖泊生态保护由个别专业部门管理向一体化实现湖泊生态保护由个别专业部门管理向一体化管理及社区管理转变。管理及社区管理转变。4、河湖滨岸缓冲带宽度适宜性评价n n河湖滨岸缓冲带功能的发挥与其宽度有着极为密切的关系。河湖滨岸缓冲带功能的发挥与其宽度有着极为密切的关系。国内外许多学者从环境科学的角度出发，通过室内外试验国内外许多学者从环境科学的角度出发，通过室内外试验的方法研究某一具体的河湖滨岸缓冲带对污染物的净化效的方法研究某一具体的河湖滨岸缓冲带对污染物的净化效果和规律，并试图通过河湖滨岸缓冲带宽度变化引起的不果和规律，并试图通过河湖滨岸缓冲带宽度变化引起的不同净污效果的对比，探求河湖滨岸缓冲带的适宜宽度。总同净污效果的对比，探求河湖滨岸缓冲带的适宜宽度。总体上取得不错效果。体上取得不错效果。n n但是由于这些研究所选择的河湖滨岸缓冲带的区域地理位但是由于这些研究所选择的河湖滨岸缓冲带的区域地理位置、土壤特性、植物种类、坡度以及河岸带过程与生境的置、土壤特性、植物种类、坡度以及河岸带过程与生境的侧向影响范围等因素的不同，因此所得出的河湖滨岸缓冲侧向影响范围等因素的不同，因此所得出的河湖滨岸缓冲带的适宜宽度彼此之间并没有可比性，只能对类似滨岸缓带的适宜宽度彼此之间并没有可比性，只能对类似滨岸缓冲带适宜宽度的确定提供借鉴作用。冲带适宜宽度的确定提供借鉴作用。n n事实上，河湖滨岸缓冲带具有生态环境功能、社会经济功事实上，河湖滨岸缓冲带具有生态环境功能、社会经济功能和美学功能三大功能，因此只有从生态、环境、经济和能和美学功能三大功能，因此只有从生态、环境、经济和社会角度对它的适宜宽度进行深入的综合研究，才能科学社会角度对它的适宜宽度进行深入的综合研究，才能科学界定界定“适宜宽度适宜宽度”的概念并合理确定的概念并合理确定“适宜宽度适宜宽度”。河湖滨岸缓冲带适宜宽度评价指标体系构建n n（1 1）评价指标体）评价指标体系构建的原则：系构建的原则：综合性、相关性、综合性、相关性、重点性、可操作重点性、可操作性性n n（2 2）评价指标体）评价指标体系的构成：目标系的构成：目标层、准则层和指层、准则层和指标层标层河湖滨岸缓冲带适宜宽度评价方法的确定（AHP）n n（1）评价指标标准化n n（2）评价指标权重的确定评价模型n n采用距离指数层次分析综合法进行评价。