河道生态修复基础.doc

河道生态修复基础知识一、概况河道生态修复是指在生态学原理基础上，使用综合方法，改善水文条件和河道地貌学特征，修复受损伤的水生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的良性循环。 城市河道生态修复是根据自然生态系统多样性的要求，恢复河道自然属性，改变因城市化和传统水利工程所造成的河道的非自然面貌，消除因此带来的生态胁迫，为河道内及滨河的生物重新构建栖息场所，使得生态系统恢复到接近自然的状态，从而恢复城市河道各种功能，保持河道健康。二、世界河流生态修复进展世界上许多国家都在进行河道重返自然的生态修复。从上世纪 70 年代起开始，发达国家针对人类活动干扰对河道生态系统的负面影响，开发了河道生态修复的理论和技术。并在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河道生态建设的内容，或颁布了专门的河道生态工程设计导则。 目前，国外河道生态修复技术包括以下：根据“给河道以空间”的洪水管理理念，建设分洪道、降低河漫滩高程；恢复河道连续性和蜿蜒性；河道岸坡生态防护；重建深槽和浅滩序列；恢复洪泛区湿地；创建河道内生物栖息地结构；建设亲水设施；应用多孔和透水护岸材料和结构等。同时，利用生态学理论，采用生态技术修复受污染河水，恢复水体自净能力，如：人工湿地处理系统、河道直接净化技术、氧化塘处理系统、植物土壤处理系统、水生植物处理系统、生物操纵技术等1）德国的近自然河道治理工程 德国的 Selferr 首先提出近自然河溪治理的概念。它是指能够在完成传统河道治理任务的基础上，接近自然、经济并保持景观美的一种治理方案1。 20 世纪50 年代，德国创立了“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要符合植物化和生命化的原理。70 年代中期，德国进行了称之为“重新自然化”关于自然的保护与创造的尝试，开始在全国范围内开始拆除了被砼渠道化了的河道，将河道恢复到接近自然的状况。同时进行的垃圾处理场和采石场等的生态修复，使原来令人烦恼的不可用的场地变成了自然恢复用地。于是，“重新自然化”风靡了全德国。20 世纪 80 年代开始的莱茵河治理，为河道的生态修复提供了经验。莱茵河保护国际委员于 1987 年提出了莱茵河行动计划，以生态系统修复作为莱茵河重建的主要指标，到 2000 年鲑鱼重返莱茵河。2000 年时莱茵河全面实现了预定目标，沿河森林茂密，湿地发育，水质清澈洁净。鲑鱼已经从河口洄游到上游产卵，鱼类、鸟类和两栖动物也重返莱茵河。2)美国的自然河道设计技术 1989 年美国的 Mitsch 和 Jorgensn 正式探讨由 HTOdum 等首次提出的生态工程概念，并赋予定义，生态工程正式诞生。之后不断论证了生态学原理运用于土木工程的理论问题，奠定了“多自然型河道生态修复技术”的理论基础。 20 世纪 90 年代，美国将兼顾生物生存的河道生态恢复作为水资源开发管理工作必须考虑的项目。1992 年出版了水域生态系统的修复。1998 年出版了河流廊道修复，指导河道修复工作3。美国陆军工程师团水道试验站在 1999 年 6 月完成了河流管理一河流保护和修复的概念和方法研究报告。2000 年在美国环保署颁布的“水生生物资源生态恢复指导性原则”中指出：一个完整的生态系统应该是这样的自然系统能适应外部的影响与变化，能自我调节和持续发展，其主要生态系进程，诸如营养物循环、迁移、水位、流态，以及泥沙冲刷和沉积的动态变化等完全是在自然变化的范围内进行的。在同一区域内，其植物与动物统一的自然共性与多样性是生物学方面最好例证。结构上，如河道尺寸的动力稳定之类的自然特征也是如此。为使生态修复能加速实现生态完整性的目标，在流域范围内，采取有利于自然进程和自然共性的计划方案，即随着时间的推移仍能保持原有生态系。基西米河的生态恢复工程是美国迄今为止规模最大的河道恢复工程，它也是按照生态系统整体恢复理念设计的工程。自 1984 年开始进行试验性建设，1998 年正式开工，工程将延续到 2010 年结束。工程采用拆除水闸，重新开挖原有河道，扩大蓄滞洪区，恢复洪泛区和沼泽地，恢复基西米河湿等，水质改善、生物数量增加，生态修复取得了明显效果。我国在一些大城市开展了河道生态修复实践，北京市实施的城市水系综合治理中，提出了“清、流、绿、通”的水系治理目标。浙江省实施“万里清水河道建设”以实现“水清、流畅、岸绿、景美”的目标，恢复和强化河道功能。但我国目前的河道生态修复多偏重于受污染水体的修复，只注重水质的改善，未能提到河流生态系统结构、功能修复的高度。我国城市河道生态修复尚处于探索阶段，缺乏理论和技术支撑。三、河流的功能城市河道界于天然河道和人工水渠之间，具有其自身的特点。 （1）形态单调，生态脆弱 由于人类长期以来对于河道的利用和改造，城市河道通常形态顺直，河岸河底多采用混凝土衬砌，生物栖息地破坏，河岸植被宽度不够，动植物种群和数量少。由于城市中地表径流携带入河的泥沙、污染物多，河道污染、淤积严重，河水中颗粒物、富营养物质增加和有毒物质增多。同时由于城市多建于地势平坦之处，河道比降小，流速慢，自净能力差。这些特性致使城市河流环境容量小、生态系统脆弱。 （2）防洪压力大 城市化后的热岛、雨岛等作用，局部降雨量增大；城市区域大部分地面被不透水的道路和硬质铺装所覆盖，地表蓄入渗能力大幅度降低，导致地下水含量减少和地表径流量增加，最终使洪水汇流速度加快，洪峰增大，洪水更为频繁。以上海为例，上海市区与郊区相比，年平均增加降雨量 7，最大增雨 15，城市河道承受的防洪压力巨大。 （3）生态和景观需求大 除了要发挥汛期排洪、排涝的安全功能外，城市河道两岸是人们日常休憩的场所，具有景观和亲水活动的需求，要发挥其作为人民亲近自然、休闲娱乐场所的功能。同