導語：如何才能寫好一篇河流生態修復的措施，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：生物 生態 修復技術 內涵 外延 應用

1 概念、定義及主要特點

何謂“生物-生態修復”，它的內涵和外延應該如何確定，以及不同技術措施的作用、效果和聯系如何，等等。回答這些問題對推進和實施河流生物-生態修復工作具有重要意義。

1.1 河流生物修復

生物——系指有生命的物體。一般指動物、植物和微生物。有時專指微生物，如生物制劑、生物制品等等。污水生物處理和河流生物修復中的“生物”，一般專指“微生物”，不包括“植物”和“動物”。廣義的生物修復也包括“動物”和“植物”修復。

生物修復——是指利用微生物的生命代謝活動減少存于環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害化，使污染了的環境能部分或完全恢復到原始狀態的過程。它包括：①污染土壤的生物修復；②污染河流的生物修復；③污染湖泊的生物修復；④污染地下水的生物修復；⑤污染海洋的生物修復；⑥污染大氣的生物修復；⑦固體廢物污染的生物修復等。

河流生物修復——是指用微生物或微生物菌群來降解河流水體中的有機物或有毒有害物質，如COD、BOD5、有機氮或氨氮、石油類、揮發酚等，或使這類物質變成無毒的、無害的，如二氧化碳、氮氣或水等，從而使河流水質得到改善，河流生態得到恢復或修復。生物修復已成功應用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。

河流生物修復工程——是指利用生物修復技術在河道內或河道傍側修建或實施的旨在改善河流水質、治理河流污染的工程或非工程的技術手段。它包括：河道或水庫內，以及壩、陂前的增氧曝氣工程，用于改善或處理河流水質的河流傍側工程、河流底部工程，以及直接向河道內投放特種、高效菌種或利用特種、高效菌種直接凈化河流水質的工程技術等。

1.2 河流生態修復

生態——指生物在一定自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。

生態修復——是指利用生態工程學或生態平衡、物質循環的原理和技術方法或手段，對受污染或受破壞、受脅迫環境下的生物（包括生物群體，下同）生存和發展狀態的改善、改良或恢復、重現。其中包含對生物生存物理、化學環境的改善和對生物生存“鄰里”、食物鏈環境的改善等。

河流生態修復措施主要包含：①工程措施。如：生態河道、生態堤岸、人工濕地和人工產卵場、越冬場、育幼場、回游通道，以及河道內增氧曝氣等等；②生物措施。如：植物生態修復措施，動物生態修復措施，生物增殖、放流技術等；③綜合措施。如：微生物修復與植物、動物修復的結合，微生物修復與生態河道、生態堤岸的結合，生態、生物修復與保育、管理措施的結合，河道內生態修復與河道外濕地修復的結合，陸地水土保持、生態修復與河流生態修復的結合，等等。

1.3 河流生物修復與河流生態修復的異同

目標和對象不同：河流生物修復的對象是水質；目標是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、發展的水質條件。河流生態修復的對象是水生生物生存和發展的整個環境，包括水量、水質、水位、流速、水深、水溫、水面寬度，漲水、落水時間，以及產卵場、越冬場、育肥場、回游通道的修復或恢復等等；目標是為水生生物或特有的生物種群提供良好的生和發展環境。

所采用的技術和手段不同：生物修復的技術核心是微生物及微生物使用和利用等。生態修復的核心技術是生態工程學和生物、生命科學等。

兩者的共同點和不同點：生態修復可以包含生物修復，生物修復可以是生態修復的一個部分或一項主要內容；兩者的共同點或共同目標都是改善或改良生物的生存和發展環境。不同點是：生物修復是針對水體污染的修復，生態修復是針對水生生物及其生存環境的整體修復。

對于污染嚴重，并有產卵場、育幼場、越冬場或回游通道損傷及破壞的河流，一般應首先采取生物修復技術恢復河流水質，然后采取生態修復措施恢復河流生物棲息地和回游通道等。

1.4 河流生物修復工程與城鎮污水處理廠的異同

相同點和不同點：河流生物修復是利用微生物凈化污水的特點和規律，對受污染水體（河流）進行凈化處理的技術；城鎮污水處理廠是利用微生物凈化污水的特點和規律，對用管道收集到的社區污水進行凈化處理的技術。城鎮污水處理廠的出水可排入河流，也可用作市政回用、沖廁、農灌等等；河流生物修復工程處理過的河水一般必須重新流入河道。兩者的相同點是技術內涵完全一致，不同點是工作對象的來源和工作成果的服務對象。

由于污水處理廠工程和生物修復工程所處理或針對的水源不同和處理后的水量所服務對象不同，從而導致了污水處理廠工程與河流生態修復工程在建設地點、規模、工藝流程、產品形態、表現形式等諸多方面的差別。一般情況下，城市污水處理廠的進水污染物濃度高、變化小，河流生物修復工程所針對的河水濃度相對較低、變幅很大；在水量方面，河流生物修復工程面臨的變化更大。因而，在工藝設計中，一般要求河流生物修復工程具有更強的耐沖擊能力和防堵塞能力等。

1.5 河流生物修復與河湖污染直接凈化和“就地生物處理”的異同

除了河流生物-生態修復之外，河湖污染直接凈化、“就地生物處理”等詞語也經常被有關專家推崇和一些學者“炒作”。筆者認為：河湖污染生物修復工程技術與河湖污染生物直接凈化工程技術、河湖污染“就地生物處理”工程技術，在內涵和外延方面沒有明顯的區別，其實質都是利用生物處理技術就地治理河湖水質污染，其表現形式也是相互包含或完全一致的。

1.6 河流生態修復與傳統河流整治工程的異同

河流生態修復工程的目標是：修復或恢復受到污染、破壞或工程脅迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化學和水文環境，及其“鄰里”依存和食物鏈的關系。傳統河流整治工程的目標是：防治洪水決堤、漫溢和確保人類社會、經濟和生命財產安全；或者是保證河流的航運能力等經濟功能。兩者的直接目的和目標雖然相差甚遠，但其工作的對象卻完全一致，即都是將工程的措施作用于河流或河道。因而兩者的設計和實施過程，必然會存在著諸多的不同、對立和矛盾。這種對立和矛盾必須通過目標分析和不同學科人員之間的溝通、協調和共同努力進行解決。因為兩者的最終目標都是為了人類自己。

為此，從20世紀70年代開始，發達國家科技界和工程界針對水利工程對河流生態系統的負面影響，開發研究了河流生態恢復的理論和技術。從而，確立了解決這種矛盾和對立的基本方法和規則。河流生態工程在德國稱為“河流生態自然工程”，日本稱為“多自然型建設工法”，美國稱為“自然河道設計技術”。與之相應，一些發達國家在河道整治工程和堤防工程設計、施工規范中增加了河流生態建設的內容，或者頒布了專門的河流生態工程設計導則。依據這些導則和方法，河道水利工程在滿足防洪、防災和經濟目標的同時，可以兼顧河流生態修復和恢復需求。 2 不同技術措施的適應性評價及其合理使用

2.1 對受污染河流的適應性

河流污染治理一般應從源頭做起。但源頭治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳灣，下同）的污染治理為例，截止2003年底，該流域已建污水處理廠四座，設計污水處理能力為142萬m3/d，比當年實際污水排放量125萬m3/d高 16.6%。然而，深圳河水質依然黑臭，常年處于劣Ⅴ類的狀態。通過分析認為：污水截流不徹底和深圳河納污能力過小是主要原因，除此之外，還有城市面源和部分城區尚未截流等原因。一般認為，對于類似深圳市自然環境和社區經濟布局的城市，污水截流管網健全，城市污水截流率可以達到90%，最高很難超過95%。深圳市河流枯水期的污水量遠遠大于徑流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，應該是在情理之中的。除此之外，還有城市污水管網收集不到的邊緣村鎮污水，以及城市污水處理廠對氨氮、總氮、總磷的去處能力十分有限等，也是需要實施河流污染生物-生態修復的主要原因。

河流污染生物-生態修復與城市污水處理廠相比，主要優點在于：①不需要占用城區土地或優質耕地；②不需要高于城市污水廠投資數倍的管道網絡及其維護；③距城市居民區一般相對較遠，不擾民或者較少擾民等。然而，河流污染生物-生態修復在治理污染方面，僅僅是對城市污水處理廠的補充，而不能代替城市污水處理廠。因為大量、高濃度城市污水采用污水處理廠治理比采用河流生物-生態修復治理經濟的多。

在河流生物-生態修復措施中，對于污染相對嚴重的河流，使用生物（微生物）修復比生態修復工程措施要優越得多。在生物修復工程中，河底工程和河道傍側工程一般有微生物固定化的措施，比采用沒有微生物固定化措施的河中曝氣或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌種方面，使用有針對性的高科技微生物菌種，比使用自然微生物菌種的效果好得多。

2.2 對富營養化水體的適應性

湖泊、水庫和河口、海灣、近海的富營養化，是人類社會的一個難題。城市污水處理廠和河流生物修復的辦法，對有機污染物的治理效果十分顯著，但當有機物被氧化、分解和揮發、無害化之后，總是仍有相當部分已經無機化的氮、磷營養物質不能得到去除。對于無機磷污染物，采用化學的辦法基本可以得到有效；對于無機氮污染物，目前還沒有比較好的處理方法。這些營養物質進入湖泊、水庫、河口、海灣、近海等緩流水體后，在適宜的環境條件下，會使水體中某些藻類或植物瘋長，產生水華、赤潮和富營養化，從而導致嚴重的生態災難和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎縮、甚至消失等。

氮、磷元素是植物生長必需的營養物質。因而，治理氮、磷最好辦法是植物生態處理或植物生態修復。對于城市而言，土地是制約植物生態處理和修復的重要因素。充分利用河灘、湖灘、海灘、海灣及其它濕地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。對專門用于治理氮、磷污染的濕地而言，在海灘、海灣、河口和淺海，以紅樹林和海帶植物比較好；對陸域濕地，以蘆葦、茭草、蒲草、茭白等植物比較好。對河、湖、水庫、海灣、海岸進行生態修復，必須滿足防洪、防潮和景觀等要求。

2.3 對水利工程脅迫的適應性

水利工程對河流生態的脅迫主要表現在兩方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，從而破壞水生生物的產卵場、棲息地和河流形態的多樣化，以及減弱河流的自然凈化能力和破壞岸邊生態系統；二是水壩建設使自然河流非連續化，從而淹沒生物產卵場、棲息地和阻斷魚類的回游通道，以及降低河流的自然凈化能力和破壞河流形態的多樣性等等。對此，可采用河道、河型多樣化的生態修復措施，設置人工產卵床，建設人工產卵場、棲息地和回游通道，以及人工放流等措施緩解。水利工程對河流生態的脅迫主要是生物生境和生態條件的改變，因而，修復的措施以河流生態水工學和水生生物增殖、放流措施為主。

3 河流生物修復的技術類型及其應用

3.1 河道底部生物處理修復工程

以深圳市大沙河河底式生物處理工程為例。該工程坐落在深圳市南山區大沙河大學城河段，設計污水處理能為4000m3/d，設計水流停留時間4.8h。采用的處理技術為日本 “自然循環方式水處理系統技術”。該技術的創新特點是利用自然土壤和水田對污水凈化的原理，不使用任何化學藥品，通過使用石頭、木炭、塑料球以及經過特殊加工的木炭（生物炭），作為凈化過濾材料達到綜合凈化污水的目的。

該工程的主要設施由6個單元組成，分別為污泥儲存單元、水量分流單元、接觸沉淀單元、接觸曝氣單元1、接觸曝氣單元2和出水整理脫色脫臭單元等。通過這幾個單元的組合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（陰離子界面活性物質），同時，也能有效去除氨態氮。處理效果見表1。 3.2 河道傍側生物處理修復工程

北京二道河傍側生物處理與修復工程。該工程坐落在北京市順義區首都機場附近，設計日處理污水量1.7萬m3/d，采用的處理技術為固定化高效微生物—曝氣生物濾池（簡稱I-BAF）。該工程屬實驗工程，僅有一個長100m、寬6m、有效水深5.5m的長條形曝氣生物濾池，有效池容3300m3，停留時間4.7h。濾池內填裝網狀懸浮大孔載體，載體高度3.2m。工程的前處理部分僅有一個格柵和一個用堆石壩攔截污水形成的回水區，依次起到穩定取水和沉淀泥沙的目的。處理效果見表2。

另外，日本江戶川支流坂川古崎凈化場，韓國漢江支流良才川水質凈化廠等河道傍側工程的處理效果也很好。

3.3 河道內曝氣和高效微生物處理修復工程

河道水體人工曝氣復氧是一種有效的河流生物-生態修復技術。20世紀60年代起，國外已有不少國家應用人工曝氣復氧改善河流水質和生態環境。如，德國的魯爾河、萊茵河，英國的泰晤士河、特倫物河，美國的福克斯河、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在國內，上海環境科學研究院對蘇州河水體進行了實驗室研究，結果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧條件下20小時后臭味也可基本去除，水體顏色明顯改觀，COD、BOD濃度大幅下降。

微生物作為河流生物修復技術的核心，國外的開發研究很多。美國、英國、加拿大、日本、巴西等國家，已有上百種商品化的微生物制劑可供選用。根據實驗結果，在處理特種廢水方面，高效微生物比普通微生物高幾倍到十幾倍，而且還能夠處理普通生物法不能處理的廢水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，還具有良好的脫氮除鱗效果。將高效微生物直接用于河流水質修復，成本較高，容易造成流失和浪費，目前國內使用的不多。但通過微生物固定化技術或生物濾池技術，使用高效為生物的實例國內已有許多。

4 河流生態修復的技術類型及其應用

4.1 山區河流的生態修復

山區河流比降大、水流急，寬深比小，來沙量遠遠小于挾沙量，河床往往有大石塊和不均勻的麻砂組成。經過自然發育后，往往形成階梯—深潭結構的河道形態。階梯－深潭結構穩定了河床，從而穩定了岸坡，在一定的溫度和降雨條件下兩岸有發育良好的植被，河流底棲動物密度比鄰近的具有同樣氣候水文條件但不發育階梯-深潭結構的河流高出1000多倍，生物多樣性指數也大得多。這是由于階梯-深潭創造了多樣性的生物棲息地的緣故。

目前，德國、日本和我國的臺灣等，都在模擬使用階梯-深潭結構治理山區河流和修復河流生態。 4.2 生態護岸工程

生態護岸的目的在于為野生動物提供棲息地和隱蔽場所，保障自然環境和人居環境的和諧統一，對河岸進行加固，防治河道淤積、侵蝕和下切等。生態護岸材料主要有：石頭、木材、多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構等等。在設計新材料護岸時，應確保水流作用下的結構安全，選擇能夠適應河流長期演變的結構形式，與河灘地和丁壩組合在一起保護護岸穩定。

我國深圳市已建人工濕地生態修復與處理工程數座，對COD的去除率一般可達70%~80%，對氨氮的去除率一般可達50%~60%。每1m3/d處理能力的占地面積大約為3m2。

4.4 人工產卵場、棲息地和回游通道工程

過魚設施的基本原理是利用魚類的向流（逆流）行為，人工創造更大的流速，將魚誘入進口，讓魚類自行溯游過壩，或運用各種手段運送過壩，主要有魚道、魚閘、升魚機、集運魚船等。

人工模擬產卵場、棲息地是指在壩下附近的支流或人工渠道內，模擬產卵場、棲息地要求的環境，讓魚類自行進入產卵場或棲息地（下圖為某河流上的魚類洄游通道）。

4.5 人工增殖站和生物放流工程

人工繁殖放流是指建立人工產卵場，收集和培育親魚，人工催青，人工孵化育苗，培育魚種，將一定規格的幼魚放入壩下河流，讓其下海生長。目前國內外都十分重視設置人工增殖站，開展人工增殖、放流工作，用于解決水壩對水生生物的阻隔。

水庫修建后，營養物質在庫內富集，浮游生物迅速生長，如果不能很好利用，將會自然死亡，惡性循環，從而造成富營養化和水質污染等。按照生態平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的魚種進庫，進行生態修復，用產品的形式讓富營養物質出庫，既能清潔水庫，又能收獲魚產，可以做到一舉兩得。所有這些，都需要有生命科學和生物、生態技術作為支撐。

主要參考文獻：

1 上海辭書編輯委員會，辭海，上海辭書出版社，1979年；

2 中國大百科全書編輯部，中國大百科全書（環境卷），1980年；

3 董哲仁等，受污染水體的生態修復技術，水利水電技術，2002，(2)；

4 董哲仁，生態水工學的理論框架．水利學報．2003，(1)；

5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；

6 National Research Council，

篇2

關鍵詞：城市水環境；水質污染；生態修復；綠色環保

Abstract: in the comprehensive improvement of the urban water environment and ecosystem restoration project, the construction of green ecological environmental protection city home, is the current city relieve contradiction between supply and demand of water, improve the urban residents daily life work quality level, realizing urban social economy and ecological environment sustainable and stable development the important action. On the analysis of the current water environment problems after city, with many years experience, to the city water comprehensive environment and ecological system repair technology measures on detailed analysis research.

Keywords: urban water environment; Water pollution; Ecological restoration; Green environmental protection

中圖分類號：X324文獻標識碼：A 文章編號：

隨著城市社會經濟的進一步發展，和城市人口急劇增加，城市面臨著地下水環境性能變差和內河生態環境嚴重惡化等問題。如何加快城市水環境綜合整治及生態系統修復重建工作，改善城市水環境和生態環境性能水平，是關系到城市社會經濟可持續高效穩定發展的重要問題。因此，對城市水環境現存問題及其變化趨勢進行認真分析，研究有針對性的綜合整治措施方案，不僅有利于城市水資源的可持續高效利用，為城市經濟發展提供重要物質基礎，同時也能促進城市人與自然的和諧相處[1]。

1 城市水環境現狀分析

城市人口急劇增長和城市工業化、商業化、經濟化水平的進一步提高，推動城市向現代化方法快速建設發展。水資源短缺、水土流失嚴重、以及水環境惡化等是城市水環境綜合整治及生態修復重建的三大技術難題，同時也是制約綠色環保、生態城市家園建設的重要因素。生態環境急劇惡化、水體水質嚴重污染、以及城市內河洪澇災害逐年增加等一系列問題，也成為城市規劃建設發展必須面臨的重要問題。

1.1 供水水量不足，水環境人為破壞嚴重

城市工業化進程的進一步加快，加上城市人口的急劇增加，在日常工作生活中，對用水量需求急劇增加，這在很大程度了加劇了城市供水供需矛盾問題。另外，在城市水資源開發利用過程中，沒有結合城市供水水源、規劃年供水能力預測、規劃年需水量預測等數據信息進行綜合考慮。只是簡單根據城市供水現存問題，采取在河流上游側大量修建蓄水工程、引水工程等水利設施，這樣導致枯水期由于人為修建水工建筑物的隔阻、攔截等影響，城市河流原有的水循環被認為破壞，導致有限水資源在河流上游側就被攔截儲蓄，造成河流下游城市河道中正常生態環境用水得不到有效保障，河流水環境被嚴重破壞，進而出現臭水溝等不利問題，直接影響到城市內河生態環境的正常良性循環，不僅影響到城市美觀，同時還嚴重破壞城市河道中的水生環境，河道生態環境修復難度大大增加。城市河道中“三化”（即：河流平面形態直線化、河道斷面幾何規則化、以及河流加固護岸材料硬質化）等不利現象在城市河道中普遍存在，這樣導致城市河道中生物群落多樣性和生態系統穩定性遭受大大破壞，河道調蓄自凈能力大大虛弱。城市有些區域因經濟發展而大肆破壞河道生態系統，甚至采取填河等措施，直接影響到河道正常蓄洪以及灌溉供水等功能。

1.2 與水爭地，水體面積不斷萎縮

城市建筑行業發展和城市化建設進程的加快，與水爭地現象已成為城市水環境保護必須面臨的嚴重問題。過度無序的開發搶占有限城市水環境用地，造成水體面積不斷萎縮，給城市安全可靠用水埋下巨大水患。

1.3 城市污水亂排問題突出，水質污染相當嚴重

由于城市排污系統規劃設計不太科學合理，加上城市居民水環境保護意識不強，城市河道不僅成為城市防洪排澇的主要河道，同時也成為城市居民進行日常生產生活污水和垃圾的處理場所，導致城市內河水水質污染十分嚴重，甚至出現發黑變臭、生態環境惡變等惡性循環，不僅直接影響到城市居民用水安全水平，同時還大大增加了城市水環境綜合整治及生態系統修復保護工程的難度。城市水環境的嚴重污染和逐步惡變，導致城市內河中的水質普遍達不到城市景觀綠化用水水質相關技術標準要求，這樣大大降低了城市景觀綠化美觀水平，增大城市生態環境修復和綠色家園建設難度和成本。

2 城市水環境綜合整治技術措施

2.1 加快城市供水水利設施的建設步伐，為城市提供充足可靠水源

根據城市河流和周期區域河系情況，建設一批重點的骨干水利工程項目，減少城市水資源供需矛盾程度。同時對現有城市水利工程設施，進行全面系統的排查，結合完善的除險加固和配套改造工程，尤其要積極發展小微型水利工程建設，鞏固和提高城市現有水利工程的綜合和運行效益，有效提高水資源利用效率。

2.2 充分調動居民水環境修復保護積極性，全面開展街村河道整治工作

要加強黨員先進性教育培訓，充分調動城市居民水環境修復保護積極性，全面開展村莊河塘疏浚整治工作，以城市內部村莊河塘疏浚工作為首，全面掀起城市城中村河道疏浚整治工作，按照“溝通水系、調活水體、營造水景、改善環境”等整治工作開展思路，有效推動城市水環境整治工作中在城市居民中自發開展。

2.3 建立完善系統城市污水收集系統，逐步回復城市水環境修復能力

建設污水處理廠、重新規劃城市污水排放和雨水收集系統、加強城市防洪水利工程功能鞏固工程建設等。科學合理地利用雨水、洪水等來涵養城市地下水源，這樣不僅有效環境城市水資源供需不足問題，同時還可以增加土壤中的含水量，為水環境生態調節修復提供重要水源，并可以起到調節城市氣候環境作用。

3 城市河流生態系統修復重建措施

3.1 緩沖區生態系統修復

緩沖區是指城市河流與陸地間的交界區域。緩沖區河流具有分蓄、削減洪水等功能；同時緩沖區城市河流與河漫灘間的水文連通性能是影響城市河流物種多樣性和生態性能的重要因素。因此，在城市河流緩沖區應結合當地地質、氣象等條件，規劃種植適應的植物帶來有效控制城市河流緩沖區的水土流失，防止或降低洪水等對河道河岸沖刷，同時通過河流水生環境的自凈能力對河流中的部分污染物起到一定過濾和凈化作用，進而為鳥類、水生生物等提供棲息場所，改善城市河流緩沖區的水生環境，為城市河流的綜合整治及生態修復奠定強大的基礎。

3.2 植被恢復

植被恢復是城市河流生態系統修復工程中廣泛采用的技術之一，它是利用植被來影響城市河流中河水的流動性能，提高河岸抗沖刷強度，降低城市河道泥沙沉積程度等。同時合理規劃布置植被帶，有助于構建城市河流生態廊道，進而改善河流中的水生環境和城市局部環境性能，保護城市河流中的生物種群的多樣性，減輕洪澇災害。另外，植被修復措施可以有效改善城市河流的水體水質，進而為城市景觀綠化提供豐富的水資源供應，提供城市綠化景觀休閑場所和多種生態服務功能，而城市建設綠色環保家園提供豐富的水資源。對于城市河流生態修復的植被搭配，應遵循植物進化法，即城市河道生態修復植被應包括草類、灌木、以及喬木等多類型多樣性的植物種群，這樣即可以為城市營造出豐富的綠色環境景觀空間，同時也可以為其它生物種群提供棲息、繁殖等場所。通過植被修復，長期保障城市河道的生態水質，確保城市河流生態系統安全健康的生長發展[2]。

3.3 生物-生態修復

生物-生態修復技術是將生物自凈能力與修復重建工程有機結合起來的城市河道生態系統修復技術，其具有工程總投資較少、管理費用低、能源利用率較高、以及可持續穩定發揮治污和生態修復等功能優勢，在城市水環境綜合整治及生態修復工程領域具有較高的應用前景。生物-生態修復技術利用城市河流自然生態系統中擁有的自凈能力來凈化水體水質，主要包括：人工曝氣復氧、生物強化人工河道、生態溝渠、以及生態護岸等多種生態修復措施。

3.4 河流水生環境生態修復耦合系統

生態修復耦合系統是綜合人工濕地、微生物、以及水生生物協同凈化等性能，而通過合理的規劃設計和搭配形成的河流水環境綜合整治及生態系統修復重建系統，可以有效去除城市河道中的營養鹽和有機物，進而達到修復城市河流水生環境的目的[3]。

4 結束語

城市水環境綜合整治及生態系統修復重建規劃工程，所涉及的部門和領域眾多，亟待社會各界通力合作，確保工程高質、優質、穩定的建設發展。在城市社會經濟和生態環境“可持續穩定發展”理念的支撐下，城市水環境綜合整治及生態系統修復工作，已成為相關政府必須面臨的核心問題。在完善相應的城市污水綜合治理和生態環境修復重建技術措施和法規政策文件保障體系的基礎上，要形成“技術支撐-機制保障-系統管理”為一體的城市水環境綜合整治及生態系統修復制度措施和管理模式，促進城市水環境質量和生態系統性能持續改善，創建“人水和諧”的綠色環境城市空間氛圍。

參考文獻

[1] 廖文根，杜強，譚紅武，等.水生態修復技術應用現狀及發展趨勢[J].中國水利,2006(17):61-63.

[2] 劉文高,劉岳洲,張為民,等.淺議太湖流域水環境問題與水生態系統的修復[J].西南給排水,2009(3):6-8．

[3] 孫東亞,董哲仁,許明華,等.河流生態修復技術和實踐[J].水利水電技術,2006，,3(12):4.

篇3

概況地講，被改造過的河流生態系統是由三個子系統組成。即：由動物、植物和微生物組成的生命系統，這是生態系統的主體。廣義的水文系統，包括地表和地下水體、土地、氣候系統等。再有就是工程設施系統，這是人類改造河流的結果。后面兩個子系統組成生境，是生命支持系統。由于水利工程系統改變了河流形態，水庫調度運行又改變了原有的水文規律，造成河流生態系統的生境變化，其結果可能造成河流生態系統生物群落多樣性的下降，使生態系統退化。

對于水利工程對河流生態系統的脅迫，應該采取正視而不是回避的態度。傳統意義上的水利工程學作為一門重要的工程學科，以建設水工建筑物為手段，目的是改造和控制河流，以滿足人們防洪和水資源利用等多種需求。現代科學發展使我們認識到，傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時，卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。而河流生態系統的功能退化，也會給人們的長遠利益帶來損害。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學的理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學的新的學科分支－生態水利工程學（Eco-HydraulicEngineering）。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學【2】【3】。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。

生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）以及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。圖1表示了生態水利工程在河流生態建設中的地位。圖中右側表示人類活動對自然河流生態系統的干擾過程，左側表示人類活動對擾的河流生態系統的修復過程。

這里討論的生態水利工程學的基本原則也是生態水利工程規劃設計的基本原則，筆者試歸納為以下五項內容。

1．工程安全性和經濟性原則

生態水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態系統可持續性的需求。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。

對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中需要進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。

2.提高河流形態的空間異質性原則

有關生物群落研究的大量資料表明，生物群落多樣性與非生物環境的空間異質性（spacialheterogeneity）存在正相關關系。這里所說的“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下，由一定生物種類組成，與環境之間相互影響、相互作用，具有一定結構和特定功能的生物集合體。一般所說的“生物群落多樣性”指生物群落的結構與功能的多樣性。實際上，生物群落多樣性問題是在物種水平上的生物多樣性。

非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統的某種程度的退化。

河流生態系統生境的主要特點是：水－陸兩相和水－氣兩相的聯系緊密性；上中下游的生境異質性；河流縱向的蜿蜒性；河流橫斷面形狀的多樣性；河床材料的透水性等。水－陸兩相和水－氣兩相的緊密關系，形成了較為開放的生境條件；上中下游的生境異質性，造就了豐富的流域生境多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現為深潭與淺灘交錯；河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形態異質性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質、水文脈沖變化、河床材料構成等多種生態因子的異質性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落多樣性。所以說，提高河流形態異質性是提高生物群落多樣性的重要前提之一【4】。

由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度的退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其它生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。

在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流地貌歷史和現狀進行勘查和評估。包括河流與相關濕地、湖泊的形狀與構成、水下地形勘測、水位變化幅度、河流平面彎曲度、河流橫斷面形狀及河床材料、急流與深潭比例、河床的穩定性及淤積及侵蝕狀況等，建立河流地貌數據庫。河流生物調查，包括植物、魚類、鳥類、兩棲動物和無脊椎動物等的物種分布地圖以及規模和存量，建立生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。

關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。需要強調的是，在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。

3．生態系統自設計、自我恢復原則

有關生態系統的自組織功能的討論始于上世紀60年代，以后有不同學科的眾多學者涉足這個領域。以各種不同形式構成的自組織功能，是自然生態系統的重要特征。

生態學用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現象，也用來說明食物網隨時間的發展過程。生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個能具有足夠數量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行的，而自組織功能是在生態系統中種群之間發生的。

生態系統的自組織功能對于生態工程學的意義是什么呢？&nbspH.T.Odum認為：“生態工程的本質是對自組織功能實施管理。”（1989）【5】。Mitsch認為：“所謂自組織也就是自設計”（2004)【6】。將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半【7】。

我國古代傳統哲學注重人與自然的和諧相處，老子主張：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一種崇尚自然，遵循自然規律的哲學觀。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，務全其自然之勢”（《管氏地理指蒙》），“雖由人作，宛自天開”（《園冶》），都提倡一種效法自然，依靠自然的思想。國際生態學界一些學者認為，系統生態學的哲學理念應該追溯到公元前11世紀中國的周代。其中“陰陽五行”、萬物競爭共存和相生相克等哲學思想，體現了促進與抑制，成長與腐朽，合成與異化之間的平衡與轉化，這些正是現代生態學的哲學基礎。

傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的，這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。

自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。

要區分兩類擾的河流生態系統。一類是未超過本身生態承載力的生態系統，是可逆的。當去除外界干擾即卸荷以后，有可能靠自然演替實現自我恢復的目標。另一類是被嚴重干擾的生態系統，它是不可逆的。在去除干擾即卸荷后，還需要輔助以人工措施創造生境條件，再靠發揮自然修復功能，有可能使生態系統實現某種程度的修復。這就意味著，運用生態系統自設計、自我恢復原則，并不排除工程師和科學家采用工程措施、生物措施和管理措施的主觀能動性。

4．景觀尺度及整體性原則

河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。

所謂“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

這里說的“景觀”（landscape）是指生態學中的景觀尺度。關于生態學的尺度問題，O’Neill,認為：“生態學不可能建立在單一的時空尺度上，它應該適應所有尺度的調查研究。”（1986）【8】。按照這種觀點，尺度和層次成為生態學發展的關鍵。目前生態學理論把生物圈劃分為11個層次，依次是生物圈、生物群系、景觀、生態系統、群落、種群、個體、組織、細胞、基因和分子。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。

為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。一條河流的廣義水文系統包括從發源地直到河口的上中下游地帶的地下水與地表水系統，流域中由河流串聯起來的湖泊、濕地、水塘、沼澤和洪泛區。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。如果僅僅考慮河道本身的生態修復問題，顯然是把復雜系統簡單割裂開了。

其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。生態系統的變化范圍從生境受到限制時期的高度臨界狀態到生境擴張時期的冗余狀態。

再者，要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發生動態變動。Gosselink(1990)在研究水域生態系統物種管理的尺度問題時認為，對于給定需要修復的物種，考慮的范圍應是這個物種的分布區【9】。舉例來說，為便于理解，可以借用“流域”這個概念，比如一個地區野鴨的種群也有一個“鴨域”。所謂“鴨域”的范圍應該包括物種個體在惡劣的條件下遷徙到的任何地方以及支持此物種的生態系統。這個范圍的邊界，應劃定在某特定物種經常利用的一個很大的空間內。如果進一步擴展，還應該包括所謂“臨時生境”，指在自然界對于物種產生脅迫的時期，成為該物種的避難所的地區。如果這個地區有若干種標志性動物，那么物種管理的范圍邊界將是這些物種“域”的包絡圖。另外，還要考慮流域之間的協調問題。考慮到河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調，

最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理，以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態現狀的關系。河流生態修復是靠時間作工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。

需要說明的是，對于規劃、評估、監測這些不同的任務，工作對象的空間尺度可能是不同的。監測工作應該在盡可能大的尺度內進行。比如修復一塊濕地以吸引鳥類，經過一年或者更長的時間均告失敗。這就需要考慮是否有質量更好的生境吸引了候鳥而改變了它們的遷徙路線，監測工作可能在大陸的范圍內開展。而評估工作可能在跨流域的尺度上進行。規劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂“河流廊道”（Rivercorridor）泛指河流及其兩岸與生物棲息地相關的土地，也有定義其范圍為河流與對應某一洪水頻率的洪泛區。至于河流修復工程項目的實施，一般在關鍵的重點河段內進行。

5．反饋調整式設計原則

生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。

生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統【10】【11】。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。最頂層的理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是不可能的，可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程，在人類活動的脅迫下生態系統的進一步惡化，這種狀態則是極限狀態的下限。在這兩種極限狀態之間，生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后，一種理想的可能是：監測到的各生態變量是現有科學水平可能達到的最優值，表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間，形成了一個包絡圖。一項生態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。

篇4

關鍵詞：河道整治，生態修復

 

隨著社會的發展和人類對河流開發力度的增大，河流的管理問題面臨著多方面的挑戰。一方面河流要發揮防洪、供水、灌溉、發電、航運、旅游等傳統水利功能，另一方面要兼顧河流生態系統健康和可持續性的需求，實現水利功能和生態修復功能的統一，并在開發利用水資源與保護河流生態系統之間尋求相對平衡。目前河道治理主要解決的問題是河道渠道化，傳統的護坡工程側重于工程安全和人類單方面的需要，設計時往往采用不透水的硬質結構，對河流的環境效應和生態補償重視不夠。因此修復河流生態和優化河流管理是保障河流健康的先決條件。基于這一觀點，從河流健康的理念出發。對河流的現狀、發展及治理進行分析。

1 河道現狀

1.1 河道管理現狀

近年來，我國在河流管理方面，已采取了許多措施，但是仍有區域性的水污染嚴重、水資源緊缺、水生態退化、洪澇災害等問題尚待解決．流域多頭管理、職責不明、公眾參與不足等現象仍然嚴重存在。雖然水利工程建設取得了很大成就，但也改變了原有河流生態系統的功能。其主要表現在河流干涸，水生態環境消失；河流功能降低，地表水和地下水污染加重。因此．基于環境變化及社會發展的需要，探討河流治水方略，修復河流生態刻不容緩。

1.2 存在問題

大多數集鎮、村莊、農田及交通等基礎設施均零星分布在河道兩側。由于建設用地和耕地資源不足，占用河道水域的現象比較普遍。同時，早期河道的建設規劃受歷史因素的限制，河道行洪斷面偏小，與集雨面積不成比例，甚至出現倒置現象。另外，由于歷史上對水土保持工作缺乏足夠的重視，造林育林力度不夠，水土流失較為嚴重。此外，防洪堤、堰壩等河道建筑物大多建設年代久遠．已運行了30—40年，甚至更長的時間，工程老化現象比較突出。

2 河道治理原則

河道是水生態環境的重要載體。河道治理首先是要利于生物的多樣性，為水生、兩棲動物棲息繁衍提供生存環境，這樣既有利于保護河道水生態環境，又有利于提高河流的自凈能力。論文參考，河道整治。除滿足渲泄洪水要求外，還應盡量保持河道的自然特征及水流多樣化。為此，河道的整治要從生態、經濟、人文、社會效益等多方面考慮，既要修復自然河道的功能，又要滿足人類依賴生存的要求。論文參考，河道整治。

2.1 平原河道治理原則

2.1.1 平原河道特點

平原河道縱向坡降較緩．橫斷面一般呈復式，河道較寬，階地、河漫灘較發育，水深較淺。枯水期河道內水量很小或無水，洪水期河勢變化劇烈，水流泥沙運動規律復雜，河床沖淤變化無常。近年來由于干旱少雨，河道徑流量減少，河床、河灘裸露，有的河段行洪區域內栽植了大量樹木及高桿作物，致使河道行洪斷面縮窄．影響河道正常行洪。

2.1.2 平原河道治理原則

治理平原河道，要求既滿足河道體系的防護標準．又利于河道系統恢復生態平衡。論文參考，河道整治。所以應根據岸坡穩定、正常行洪、表面異質、材質自然、內外透水、成本經濟等原則進行。目的是在滿足人類需求的同時，還要使工程結構對河流的生態系統沖擊最小化，不僅對水流的流量、流速、沖淤平衡、環境外觀等影響最小，而且要創造動物棲息及植物生長所需要的多樣性空間。治理原則為宜寬則寬、宜彎則彎、寬窄交替、深潭與淺灘交錯、急流緩流并存的多自然型河道。

2.1.3 生態護坡技術

平原河道護坡應盡量減少混凝土用量．優先采取自然的土質岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌塊石等各種淺護坦．為水生植物生長、繁育及兩棲動物棲息繁衍活動創造條件。土堤可采用植樹、種草和生物袋等工程措施．以利于保護河道和生態環境的改善；為便于河道管理，防止河岸邊坡耕作，可設置防護帶，以確保堤防安全。常用的生態護坡形式有拋石護坡、混凝土預制件護坡鋪砌、生態磚和魚巢、土工織物袋、格賓網護砌等。河北省近年來河道常用的護坡形式為格賓網生態護坡和草皮護坡。從工程效果看，格賓網生態護坡優于草皮護坡，且觀賞性強。從生態環保方面．格賓網生態護坡屬生態環保型護坡，透水透氣性好，一定時間后易于植物生長；又由于其柔性結構，故整體性較好．適應變形能力強．能滿足河道較大流速對岸坡的沖刷，適應凍脹變形，不易破損，尤其適應北方寒冷地區，是理想的護坡材料。

2.2 山區河道治理原則

2.2.1 山區河道特點

山區河道縱向坡降陡．橫斷面一般呈“V”或“U”字型，階地、河漫灘不發育。論文參考，河道整治。河道洪枯變幅大，枯水期流量小，河岸或河堤承受高水位壓力時間短。山區河道集雨面積小，暴雨集中強度大，匯流時間短，水流速度快，挾沙能力和沖刷能力強，其推移質和懸移質多，危害性不容忽視。輕則河岸坍塌、淤塞河床，重則損毀耕地、摧毀城鎮村莊，直接威脅人民群眾的生命財產安全。

2.2.2 河道整治原則

山區河道治理中．要統籌上下游及整個流域相互關系，因地制宜，綜合治理，并遵循自然規律，盡量發揮天然河道功能。所以在規劃治理中。一方面在流域內采取水土保持措施，退耕還林，封山育林．攔截地面徑流，減少泥沙進入河道。論文參考，河道整治。另一方面進行河道整治，采取上堵下排，修建堤防、護岸工程。上堵就是在河道上游修建一定的攔擋壩、沉沙庫，攔截泥沙；下排就是疏導河道，清除阻水障礙，使河道暢通。論文參考，河道整治。其次在關鍵河段修建堤防護岸工程，約束水流，保護岸坡。堤身結構和型式應盡量采用當地的建筑材料。由于山區河流水土流失嚴重，推移質多，大部分河道內都有充足的卵石材料．可采用大塊鵝卵石堆砌、干砌塊石等護岸方式，使河道趨于自然形態。還應注意河道的生態平衡問題，充分遵循自然規律．不宜過多改變河道自然特性，盡量保護天然河道的作用。

3 水質改善及污染源的處理

在河道水質污染嚴重的地區，必須控制點源、面源污染，強調源頭治理。通過河道清淤、水面保潔、控制進入河道的污染物總量，實行雨污分流排水體制，減少排入河流的污水量。改善末端治理，對于必須排出的污水，應逐河段進行總量控制(即功能區的水質目標確定后的河段最小環境容量)。必要時需進行深度處理。提出更嚴格的排放標準。對于易積累的有毒物質，要堅決制止排人河流。根據河流徑流時空分布不均的特點和自凈規律．合理規劃排污口位置和排污時間，按實時水情調度．合理利用水體的環境容量，達到逐步改善水質的目的。

參考文獻：

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[4]董哲，孫亞東．生態水利T程原理與技術[M]．中國水利水電出版社．2007．

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關鍵詞：生態河岸；規劃；綜合評價

中圖分類號：X171 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-03-0226-2

0 緒論

河岸帶的定義首次出現在20世紀70年代末。生態河岸（riparian ecosystem）是一個新興的概念。關于生態河岸的定義，目前主要從生態河岸的生態系統屬性和過渡帶屬性兩個方面進行理解。總的來說，生態河岸（riparian ecosystem）是以自然為主導的，在保證河岸帶穩定和滿足行洪要求的基礎上，維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、維護生態系統的動態平衡，與周圍環境相互協調、協同發展，提高系統的自我調節、自我修復能力、改善人類生活環境的地帶。生態河岸是一個狹長的水陸生態交錯帶，既要研究其生態系統的特征，又要從水利工程方面

進行考慮。當前，生態河岸主要研究生態河岸的功能以及生態河岸功能實現的途徑，生態河岸建設已經成為國內外河道治理的重要措施。

1 生態河岸的功能

目前國內外很多學者對生態河岸的功能進行了大量的研究，最具代表性的是Naiman及張建春等人在2001年將生態河岸功能概括為廊道功能、植物護岸功能和緩沖帶功能。Miller于1998年指出生態河岸的功能可以概括為：生態河岸以及與之相聯系的對地表和地下水徑流的保護功能；對開放的野生動植物生境以及其他特殊地和旅行通道的保護功能；可提供多用途的娛樂場所和舒適的生活環境。還有一些學者把生態河岸的功能歸納為：自然保護功能、社會保護功能以及休閑娛樂功能。

2 生態河岸技術的應用與發展

生態河岸功能的實現依賴于生態河岸生態系統中生態平衡的維持。對于一個退化的河流生態系統來說，運用恢復生態學原理來修復生態系統，有利于生態河岸功能的實現。我們在分析公園河岸生態狀況的基礎上，探討公園生態河岸建設的原則，采用工程和植物措施相結合的方法，對公園生態河岸進行整體規劃和建設，并探討公園生態河岸的綜合評價。通過公園生態河岸規劃和建設的研究，為本地區河流河岸帶自然條件的生態修復積累實驗成果，完善解決河道生態護岸中存在的諸多技術問題，使本地區的生態河岸研究有進一步的長足發展。

生態河岸功能的實現依賴于生態河岸生態系統中生態平衡的維持。對于一個退化的河流生態系統來說，運用恢復生態學原理來修復生態系統，有利于生態河岸功能的實現。河岸的治理在古代已經很廣泛了。

20世紀60年代后期，德國及瑞士認識到傳統的水利設計及管理思想是導致河流自然生態系統受損的根本原因，開始進行如何把生態學原理應用于土木工程，修復受損河岸生態系統的試驗研究。瑞士、德國等于20世紀80年代提出了“自然型護岸”技術，并且在生態型護坡結構方面做了實踐。20世紀70年代以來，德國、瑞士、日本等發達國家進行了大量的混凝土河岸的生態修復實驗研究，大規模改修了混凝土河岸，恢復河流的自然生態系統，積累了大量的成功范例。日本在20世紀90年代初提出“多自然型河道治理”技術。但是國外河流生態修復多以積累典型成功工程事例為主，缺乏恢復過程中的生態系統是如何自我調節的動態定量化證明研究，沒有建立一套評價河流生態系統自我恢復能力的定量化指標體系。

近年來，我國的生態河岸專家已深刻認識到在河岸工程設計和施工中對河流生態環境的影響，開始探討生態河岸的運用與發展，并在全國各地開展了一系列的護岸研究，尋找生態河岸最理想的技術手段。目前，我國河道護岸工程在很大程度上仍然采用傳統的規劃設計思想和技術，即便是中小河流，河流護岸仍然只是考慮河道的安全性問題，以混凝土護岸為主，而沒有考慮工程建筑對河流環境和生態系統及其動植物及微生物生存環境的影響。我國城市段河流護岸多采用耐久性好的混凝土，破壞了河岸的生態系統，導致河流自我凈化能力降低。以恢復城市受損河岸生態系統為目的，研究受損河岸生態修復材料（如蘆葦(Phragmites com munis Trin.)、河柳(Salix matsudana Koidz.)、竹子(Phyllostachys pubescens Mazel ex H.de Lehaie)、意楊(Populus euramevicana cv.)、楓楊（Pterocarya stenoptera DC.）、榆樹（Ulmus pumila L.））的適應性，利用植物護岸，并把植物護岸與工程措施相結合的護岸技術研究，是實現生態河岸功能的重要途徑。

植物在生態河岸恢復中的作用，可以總結為：一種是單純利用植物護岸，一種是植物護岸與工程措施相結合的護岸技術。下面為國內比較常用的幾種植物護坡技術。

2.1 植草護坡技術

植草護坡技術常用于河道岸坡及道路護坡上。目前，國內很多生態河岸的治理都使用的是這一技術，我們在生態河岸的探討中也經常使用。這一技術主要是利用植物地上部分形成堤防迎水坡面軟覆蓋，減少坡面的面積，起到護坡的作用；利用植物的深根系，加強植物的護坡固土作用。還可以改善原有的駁岸沒有流動性，單一性，使河道流速再高都不受影響。有些原有河道硬化破壞了河岸與河床之間在水文和生態上的聯系，破壞了可以降低水溫的植被，植草護坡后可以使其發揮截留雨水，穩固堤岸，過濾河岸地表徑流，凈化水質，減少河道沉積物的作用。同時，還可以增加河岸生物的多樣性。

2.2 三維植被網護岸

三維植被網技術多見于山坡及高速公路路坡的保護中，這一技術現在也開始被用于生態河岸的防護上。它主要是指利用活性植物并結合土工合成材料等工程材料，在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統，通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術。根據原有的邊坡、地形進行處理，把三維植被網技術用于生態河岸的護坡上，通過植物的生長對邊坡進行加固，根據邊坡地形地貌、土質和區域氣候的特點，在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料，并按一定的組合與間距種植多種植物，將河岸的垂直堤岸護坡改造成種植池。

2.3 河岸防護林護岸

在生態河岸種植樹木或竹子，形成河岸防護林，減小了水流對表土的沖擊，減少了土壤流失。還可以在河岸邊種植菖蒲，形成防風浪的障礙物，將原有泥石堤岸改造成用土做堤，降低河岸坡度，形成緩坡，在緩坡上種植草坪和鄉土植物，形成游人可以接近水界面的低水位網格親水步道。河岸防護林可以起到保持水土、固土護岸作用，

又可以提高河岸土壤肥力，改善河岸周邊的生態環境。

3 生態河岸的規劃與構建

以生態護岸為設計的亮點，主要以新的施工技術應用于駁岸施工。我們可以根據河流地形的高低，改造和減少混凝土和石砌擋土墻的硬質河岸，擴大適生植物的種植空間，建立親水平臺，構建層次豐富的岸線。先拋石，在常水位線以下用三圍網固土，造緩坡草坪入水，在常水位以上種植物護坡，造景觀。

河流生態恢復的目的之一就是促使河岸系統恢復到較為自然的狀態，在這種狀態下，生態河岸系統具有可持續性，并可提高生態系統價值和生物多樣性。生態河岸規劃所遵循的原則歸納有下列五項：尊重自然的原則，植物合理配置原則，避免生物入侵的原則，可持續發展原則，協調統一的原則。

我們針對某一水域的地理環境為主提出生態河岸，旨在以生態原則提高水體的自潔能力，使該水體對保持城區水生態平衡，使城市與環境協調發展，人類、多種動植物和諧共處，達到一種自然平衡的狀態，建設有特色的新型城市景觀。加強生態環境保護建設，對該水域進行綜合治理，加強該水域及周邊的產業規劃，進行產業調整。

4 生態河岸構建的技術推廣體系

本文在研究生態河岸自然特征即河流主要生態問題的基礎上，根據生態河岸建設的基本原則，探索了對規劃構建的生態河岸進行綜合評價的指標和評價方法，總結出開展長江中游城市生態河岸建設的一些技術推廣體系。主要研究結果如下：

（1）大多數生態河岸存在的生態問題主要表現在水體污染嚴重，原有駁岸破壞了生態平衡，植物多樣性低，河岸異質性降低四個方面。

（2）生態河岸規劃的原則，既要遵循尊重自然、植物合理配置、避免生物入侵、可持續發展以及協調統一的普遍性原則，又要基于公園原有河岸的自然特征和生態問題，對河岸進行技術改造，增加河岸的親水空間，加強對河流的綜合治理，把公園與周邊的公園結合起來，形成有特色的濱水景觀。

（3）在生態河岸的規劃建設中，把工程措施和植物建植措施有機結合起來。植物設計以應用鄉土樹種為主，考慮四季景觀，在不同的景區使用不同的植物來渲染意境。在河漫灘濕地（最低水位到常水位）點綴水生植物菖蒲（Acorus calamus Linn.）、蘆葦( Phragmites com munis Trin.)；在河堤疏樹草地（常水位到最高水位）種植楓楊（Pterocarya stenoptera DC.），林下種石蒜(Lycoris radiata)、鳶尾(Iris tectorum)和玉簪(Hosta plantaginea)等宿根花卉；在濱河疏林草地處，結合地形、鋪裝，配置竹林、烏桕（Sapium sebiferum Roxb.）、欒樹(Koelreuteria paniculata Laxm.)、桂花（Osmanthus fragrans (thunb) Lour.）。

（4）根據公園的河岸線，將其分為幾個不同的部分進行功能劃分。上游可以設計為理水區，理水區保留了原有堤防基礎，沿岸道路退后，將原來的垂直堤岸內側護坡改造成種植池，并在堤腳面一側設高水位親水游船碼頭；中游設計為親水區，親水區保留原有水泥防洪堤基礎，沿岸道路退后，在原來的垂直堤岸內側護坡上堆土，形成種植區，并在堤腳鋪設卵石，形成親水界面，即中水位臨水平臺；下游設計為戲水區，戲水區的河岸邊種植菖蒲，形成防風浪的障礙物，將原有泥石堤岸改造成用土做堤，降低河岸坡度，形成緩坡，在緩坡上種植草坪和鄉土植物，形成游人可以接近水界面的低水位網格親水步道。

（5）由于生態重建是一個跨越較長時間尺度的過程，因此，需要在長期對河流流域以及公園生態河岸監測的基礎上，根據河流生態系統健康評價要求，結合生態河岸規劃建設情況，運用模糊綜合評價法，從結構穩定性、景觀適宜性、生態健康、生態安全方面對河流生態河岸開展綜合評價。

（6）生態河岸建設的關鍵技術體系表現在根據河流地形的高低，改造和減少混凝土和石砌擋土墻的硬質河岸，擴大適生植物的種植空間，建立親水平臺，構建層次豐富的岸線。

（7）應加強對規劃構建的公園生態河岸生態系統的基礎研究，重點研究河岸生態系統結構、功能及其穩定性，并應加強定量化研究。

參考文獻

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[3] Boon P J.寧遠,沈承珠,譚炳卿,等譯.河流保護與管理.

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關鍵詞：生態 水力學

生態水力學是水利科學發展到較高級階段出現的新興學科，在近年由于包括水利建設在內的人類活動規模不斷擴大，對于自然生態系統所產生的脅迫和壓力不斷加大，在某些地區出現了嚴重的生態環境惡化的事例。概括起來，可以有以下幾方面的明顯表現：

大規模的水壩建設使得水庫對河川徑流的調節能力日益加大，有些流域的水庫調節庫容接近或超過河川的多年平均徑流量，以至造成水壩下游河流水量的減少，甚至干枯。這將造成下游河床的萎縮，對河流生態系統造成毀滅性的災害。同時，水壩的建設造成水流連續性、河床連續性、生態連續性的破壞，并在上游造成大面積的淹沒，大量移民又要造成許多新的環境問題。

河流的防洪標準不斷提高，河流兩岸的堤防越來越高，使得河流兩岸的洪泛區域與河流的水循環分離，河流兩岸的濕地消失，地下水得不到河流的補充，使得兩岸廣闊洪泛平原的生態狀況日益惡化。

大量興建的水資源開發工程造成流域水資源的過度開發利用，結果是流域地下水位下降、地表河流和湖泊萎縮、植枯，生態環境惡化。在近海地區由于地下水的降低，海水入侵地下水，造成地下水的污染。

概括來說，大量水利工程的建設對流域水循環的影響最大，主要表現是：

流域水循環的短路化，流域水循環的速度加快，降雨產匯流的速度加快，流域降雨很快匯入河道，泄入大海。

流域水循環的絕緣化，洪水只在大堤的范圍內流動，不再泛濫。河流兩岸的廣大洪泛區不再受到洪水的侵擾，但是也失去了洪水對地下水的補充和清洗。流域的水循環與河流的水循環絕緣化。

流域生態系統的孤立化，流域的水綠生態網絡被切斷、阻隔，流域內的生物群落被局限在某一固定區域，不能自由移動，捕食和不能正常進行，造成生物群落的退化和滅絕。

近年來，對于保護生物多樣性和流域社會可持續發展的認識不斷被接受，提出了對遭受破壞的生態系統進行修復的新課題，許多國家提出恢復流域的自然特征，恢復多自然特征的河流，我國的一些流域也先后提出了生態修復的目標，在這樣的大潮流的推動下，出現了許多生態水力學的研究課題，比較引人注目的成果有：

湖泊水生態系統的修復。目前我國人口密集區的大多數湖泊出現了由于污染造成的湖泊富營養化現象，即由于磷、氮類營養鹽大量進入湖泊造成湖泊內藻類的異常增殖，水體生產力提高，水質惡化。對湖泊的治理除了控制污染源之外，最有效而可行的措施就是修復湖泊的生態系統。在我國的洱海、滇池、太湖都在開展生態修復的試點工程。如湖濱帶的生態修復、湖周濕地的生態修復等。湖流對營養鹽的輸送、湖流對湖泊內泥沙的輸移、湖流對底泥污染物釋放量的影響、以及綜合各類研究成果建立的水域富營養化模型等都成為生態水力學中的熱門課題。中國水利水電科學研究院、中國環境科學研究院率先開展了這一領域的研究，目前類似的課題已經有很多。已有三維的富營養化模型，包括流場、溫度、太陽輻射、光合作用、營養鹽、浮游植物、浮游動物、大型水生動植物在內的諸多物理、化學和生態參數。

恢復河流自然特征的研究。傳統水力學的研究，比較注重河流輸水的經濟性，結果造成河流斷面的均一化、河流渠道化，河流自然特征逐漸消失，河流生物多樣性減少。目前，在恢復河流自然特征的研究中，創造河床的灘——潭交互結構、近岸的洄流結構、創造適合特種生物生存和繁殖的流場等方面的研究也方興未艾。

以河流生態系統優化為目標的水利工程調度研究。以往的水利工程調度大多只考慮水資源優化、水能經濟優化等目標，沒有將下游的水環境和生態環境優化作為調度目標，結果往往是達到了經濟優化的目標，損壞了下游的生態環境。近年來結合下游河流環境、生態需水量的研究，提出了以下游生態環境優化為目標的水庫調度研究，增加了水庫的生態環境調度功能，有條件的地方將水庫的改善生態環境放在首位，被稱為生態型水庫。

洪水資源化的研究。傳統水利認為洪水只是一種災害，近來逐漸認識到洪水不僅是災害，還是一個生態過程，通過洪水泛濫補充地下水、恢復濕地、清洗河流、改良土壤等，因此不能完全消滅洪水。這方面的研究有，有控制的人工洪水調度、與溢流堰結合的堤防設計、利用洪水的地下水回灌等。

濕地修復技術研究。濕地的恢復需要適當的水流條件，不同的濕地植物群落，需要相應的水深、流速、水溫等。在濕地恢復過程中要注意流場的控制，以滿足濕地生態修復的要求。

植物群落對水中營養鹽降解的機理研究。水中的營養鹽在進入水生植物系統后，經過沉降、微生物分解、根系吸收等環節，使水體內營養鹽的濃度降低，達到凈化目的。上述過程，與流場關系密切，如水深、流速、水體滯留時間等。目前多是通過現場的實地實驗確定各種參數，試圖建立數學模型。

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關鍵詞：生態；水利工程；設計原則

中圖分類號：TV文獻標識碼：A文章編號：

1．水利工程對河流生態系統的影響

在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。

2．生態水利工程

從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。

3．生態水利工程的規劃設計原則

3.1工程安全性和經濟性原則

生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。

3.2提高河流形態的空間異質性原則

一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。

在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。

4．生態防洪護坡創新中應重視的幾個問題

(一)從政策上支持。長期的防洪護坡工程建設，人們已習慣于建設傳統護坡。對于新技術和創新成果的推廣，必然會遇到這樣那樣的阻力。因此，必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術的廣泛使用。

(二)既重視具體設計，又重視宏觀視野。護坡設計看似簡單，但要做出符合中國經濟社會發展和時代要求的優秀方案，必須要將工程師、藝術家、經濟師和環境保護部門的思維溶于一體。在具體設計中應對我國發展中應遵循的模式、能源消耗、礦產總量和污染排放處置等都要有一定的了解。

(三)重視科技創新。護坡是一種相對低技術含量的水利工程，如果大量引進采用國外產品，經濟上極不合算。我國是一個治水歷史悠久的國家，都江堰、靈渠、大運河等一批古代杰出水利工程都證明中國人具有無比的智慧。因此，我們要重視科技創新，充分調動水利科技工作者的積極性，開發出具有自主知識產權的新一代護坡產品。

(四)材料的創新是關鍵。河道堤防護坡工程建設耗廢大量的塊石、混凝土預制塊或其他材料，其成本占工程總費用的比例大。因此，一定要重視護坡原材料、半成品生產的技術創新，加快開采、加工、運輸各環節配套升級，制定既開放競爭、又保證規模生產的產業政策，將護坡工程技術發展的切入點定在半成品生產創新上。

(五)建設資源節約型護坡。受資源約束的矛盾日益突出，一些主要材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人民關注的焦點。1、重視可行性研究，減少硬化河道護坡。盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，不如盡量少建或非工程措施解決，有些河段完全可以這樣做。如：河岸凸凹不平，邊坡土質抗沖刷能力強的河段；河岸灘較岸邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水坡在特大洪水年份也未發生浪坎等險情的河段。當然，硬化混凝土護坡對防洪來說是有利的，只有在工程措施和非工程措施上綜合權衡利弊。對河道護坡工程進行科學、嚴謹的可行性研究，是實現資源節約的前提。2、開闊工程技術設計思路。采用何種形式的護坡來實現資源節約，僅從傳統思想上進行優化創新這種可能性不大。必須開拓新的思路。首先，盡量減少可再生資源的使用量，其次考慮護坡的造價與使用年限。(1)盡量減少混凝土用量，優化采用天然石材，天然石材從經濟及性能上看都具有優勢。(2)提高預制混凝土構件的強度。強度提高了，可以阻止環境水的侵入，從而保證混凝土塊的抗侵蝕性，增加了使用年限，使護坡的分攤成本小。

5．反饋調整式設計原則

生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。

生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。

6．結束語

意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。

參考文獻：

［1］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003，（7）：1~5.

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關鍵詞： 生態水利工程 設計原則 面臨問題 技術路線

Abstract: the ecological water conservancy project is a comprehensive engineering, both must meet all the needs of human beings for water, and should take the ecosystem health and sustainable development needs. This paper, from the water conservancy project and ecological water conservancy project on the difference, this paper expounds the characteristics of the ecological water conservancy project and design principle of the design of the main problems faced in summarized analysis, put forward the design technical route.

Keywords: ecological water conservancy project design principle problem faced technical route

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

0 引言

隨著經濟的發展和人口的增長，人類對水資源的需求日益增加，水利工程滿足了人們供水、防洪、灌溉、發電、航運、漁業及旅游等各種需求，效益顯著，但也給生態環境帶來了深遠影響，引發了一系列問題，如水生生物減少、水體自凈能力下降、濕地退化等。在這種情況下，人們開始思考水利工程給人類及生態帶來的效應，水利工程結合生態建設已然是一個發展的必然趨勢。

1水利工程和生態水利工程的區別

1.1水利工程內涵

水利工程可以理解為人類通過采取工程措施或行為實現水資源的再分配和利用，其最初的作用是：①解決防洪問題；②提供穩定的水源；③減緩或去除農作物旱澇漬災害；④提供清潔能源；⑤提供水利旅游景點等，這主要體現了水利工程的資源性、經濟性與社會性。

1.2生態水利工程內涵

生態水利工程強調其服務目標是生態，其內涵是：對新建工程進行傳統水利建設的同時兼顧河流生態修復的目標；對已建工程則是對于被嚴重干擾河流進行生態修復。生態水利工程是現代水利的標志，應具備以下科學內涵：①生態水利工程的開發應有明確的生態服務目標與功能，設計時應將維持生態系統的健康放在首位，使水利工程符合生態環境發展要求；②防止在生態水利工程施工造成巨大的環境破壞；③生態水利工程強調基于生態需水規律的運行管理；④生態水利工程選址或布局，強調工程生態負面影響最小化原則。

1.3生態水利工程優點

1）對環境影響小：生態水利工程以水利建設與生態環境和諧共存為出發點，在設計過程中考慮了水利工程開發與利用對生態環境的影響，在保證水資源得到充分有效利用的前提下，通過生態措施使自然環境自我恢復和良性發展，保證區域自然環境的穩定。

2）對地質活動影響小：生態水利工程建設充分利用河流自我修復功能，在設計中貫徹因地制宜的原則，摒棄了一味追求經濟利益、忽視對地質影響的做法，將水利工程對地質活動影響降到最小。

3）符合可持續發展建設要求：生態水利工程是在不超出自然界承受能力的基礎上進行各種生態建設，符合科學發展觀的要求，有利于提高自然環境的自我恢復能力，將水資源開發對自然環境的影響降到最低，是人與自然和諧發展的一種水利工程模式，能夠實現自然和社會的雙重價值。

2生態水利工程設計原則

2.1工程安全性和經濟性原則

生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理，確保工程設施的安全、穩定和耐久性。須充分考慮河流的特征，按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計，動態地研究河勢變化規律, 保證河流修復工程的穩定性。

對于生態水利工程的經濟合理性分析應遵循投入最小而經濟效益和生態效益最大的原則。在規劃設計中需要進行方案比選，重視生態系統的長期定點監測和評估，充分利用河流生態系統自我恢復規律。

2.2保持和恢復河流形態的空間異質性原則

大量研究資料表明，生物群落多樣性與非生物環境的空間異質性存在正相關關系。一個地區的生境空間異質性越高，意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。由于人類活動特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，引起河流生態系統的不同程度的退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，其重點是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。通過對河流地貌歷史和現狀進行調查確定環境因子與生物因子的相關關系，識別那些對系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。

2.3生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性，其機理是物種的自然選擇。生態工程設計是一種依靠生態系統自設計、自組織功能的輔助設計，可以由自然界選擇合適的物種形成合理的結構，從而完成設計和實現設計，經驗表明人工與自然力的貢獻各占一半。生態水利工程必須應地制宜，根據具體條件尋求最佳方案。

2.4流域尺度及整體性原則

河流生態修復規劃應該在流域尺度和長期的時間尺度上進行，從生態系統結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，考慮生境邊界的動態發展和河流生態修復的時間尺度問題，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法。

2.5 反饋調整式設計原則

生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。因生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性，使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法，即按照“設計-執行-監測-評估-調整”流程反復循環進行。

3生態水利工程設計面臨的問題

3.1缺乏基于不同區域的生態水利工程設計方法與評價標準

生態水利工程對服務目標具有特定性和地域性，決定了其因地制宜的特點。當前，生態水利工程的功能有一些理論評價指標和評價方法，但對具體工程實踐缺少可操作的評價方法與標準。水利工程涉及工程力學的穩定性與安全性，雖然國家對水利工程結構建筑物執行了一系列的強制性標準，但因當前的科研成果積累較少，還是缺少足夠的技術標準來規范工程的生態服務目標。

3.2水利工程設計人員與生態科技工作者缺少合作的機會與機制

水利工程設計人員將生態服務目標作為常規設計要素考慮的意識還不普及，與生態環境科技工作者缺少合作的機會與機制，大部分環境影響評價工作是在水利工程可行性研究方案確認后才進行的，對生態環境考慮不足，設計相對滯后，導致許多負面影響。

3.3生態水利工程與原有水利工程設施難以協調運行

在一個流域內，新的生態水利工程可能要在原有水利工程設施的基礎上進行改造和優化設計，對區域來水量進行重新分配或對水的去向進行重新調整，因兩者的服務目標是有差異的，如此必然影響原來水利工程設施的服務對象與功能，給原有水利工程的安全運行帶來一定風險。如何實現生態水利工程與原有水利工程設施的協調運行是生態水利工程設計應全面系統考慮的問題。

3.4生態水利工程設計缺少生態水文測驗資料

當前，我國水文測驗工作相對落后，水文測驗站還不能適應當前生態水利工程設計對資料的需求，因此很難基于生態系統的自組織規律尋求生態水利工程的設計理論、方法與技術參數，這是今后的一個發展研究方向。

4生態水利工程設計技術路線

4.1以生態水文與工程水文為基礎進行水文過程的分析與計算

當前將生態水文學應用于工程設計還較少見，今后應當高度重視生態水文學與工程水文學的結合，為生態水利工程的設計提供基礎。因生態水利工程的服務對象比較廣，往往同時涉及濕地、林業、草原、農業、畜牧業和江河湖泊等生態用水和工業、城鎮、消防、居民等經濟社會生活用水，所以弄清楚生態目標對水資源的時空要求規律，使生態水利工程的設計建立在科學的基礎上。

4.2應識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標

生態水利工程的設計應當能準確識別受工程直接或間接影響的生態目標, 并在工程規劃階段給予充分考慮。當前在許多水利工程的設計中很少或沒有對流域生態敏感點加以考慮。

4.3生態水利工程的設計要與環境工程設計進行有機結合

因水利工程中水量具有明顯的季節性變化，使得生態水利工程設計與實施存在較大的挑戰與阻力。在設計應當充分吸收環境科學與工程的理論和技術，實現水量與水質同步科學配置的目的。將生態水利工程與水污染控制工程的結合是以后生態水利工程的一個重要發展方向。

水利工程的生態化理念應通過不斷實踐、總結、分析提出相應的修復措施以保證生態的平衡。水利工程生態設計順應了自然，積極能動地利用與改造自然，符合社會發展的需求，其應用將越來越廣泛。

參考文獻

篇9

《水與中國》：王局長您好，浐灞生態區的治理思路是什么？

王站平：首先是注重人水和諧的生態理念。開展浐灞河城市段綜合治理和生態建設，要樹立“河流回歸自然，人與自然和諧”的城市治理理念和以“生態恢復建設”為主線的思路。通過治理，浐、灞二河市區段河流的生態功能得到恢復，創造了和諧優美的水環境和濱水景觀，成為城市居民親近自然的重要場所和展示城市風貌的窗口，能夠部分滿足人們對自然親近的意愿。

其次是要注重城市建設與河流的和諧，實現河流的景觀功能。浐、灞二河治理在規劃中充分體現了“以人為本”的思想，重視城市濱水空間的規劃設計，促使人類向往自然環境，以和諧的方式處理城市與自然的關系；讓西安浐灞人真正享受繁華都市中的水岸人生，開創了“人與自然和諧、產業與人居和諧”的和諧新城時代，對現代城市建設中如何實踐生態文明進行了積極而富有成效的探索。

最后是要注重建設生態河流，恢復河流的生態功能。在浐灞河治理的過程中，盡量恢復河流的近自然狀態和生態功能：因地制宜進行河道改造，根據現有河道的自然流向，宜寬則寬，宜彎則彎，使河道更加自然；對河岸進行了緩坡治理，增加了河道兩岸綠化面積；禁止污水直接排放至河道，消除河流污染，恢復了生物的多樣性；積極實施濕地的保護和建設工程，凈化水質，恢復河流的生態功能。

《水與中國》：在治理過程中，浐灞管委會采取了哪些非工程措施？

王站平：除了必需的工程措施外，我們還積極推進了水文化建設。浐灞得名于“長安八水”著名的“浐、灞”水系，浐、灞二河既是自然河流，更是文化河流，它積淀了豐富的歷史與人文資源。在浐、灞二河的治理中，不僅實現了其水利功能、發掘其經濟功能，而且開發了其文化功能。這種水文化包括強化人和水環境之間的關系，創造優美的水景觀、水場所，讓人們能夠感受水、接觸水；人們欣賞著水、適應著水、利用著水，也改造著水。

《水與中國》：我們注意到在浐、灞二河的生態治理中，浐灞生態區管委會在管理模式上進行了一系列創新，能不能介紹一下？

王站平：這個問題問得好，今天上午，我們還就這個問題進行了研究。從大的方面說包括三塊。

首先是統籌兼顧。在許多地方，河流是采取分段治理的方法。這種傳統方式的優點在于可以明確責任、專精一段。但是，弊端也十分明顯，即容易形成各自為戰的局面。由于浐灞生態區位于浐灞河下游，在其規劃區域中并不包含上游的部分。但是，浐灞河除了下游河流污染和大量非法采砂外，上游的生態破壞也十分嚴重。森林的破壞性砍伐造成水土流失、水量減少、河道淤積等一系列問題，如果不從源頭根治，那么，浐、灞二河將很難恢復生態功能。西安市政府從全局出發，從全流域考慮，盡管浐灞區的規劃面積不包含上游部分，但依然把整個浐灞河流域的生態修復工作交給了浐灞生態區，而且還以法規的形式確定了浐灞生態區管委會對整個浐灞河流域的治理權。

其次是統一管理。中國有句古話叫“九龍治水”。放到今天說就是往往一條小小的河流就有水利、環保、民政、電力、衛生等多部門管理。這種管理模式往往造成河流治理效率低下。西安市政府為了杜絕治水過程中多頭管理的現象，把整個浐灞河流域的治理權只授予了浐灞生態區管委會。事實證明這種管理模式是可行的，并且是高效的，僅僅幾年的時間，我們便把一個千瘡百孔的流域治理得井井有條，恢復了基本的生態功能。

篇10

關鍵詞：雁棲湖 流域 水環境 污染

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0154-01

雁棲河發源于懷柔區八道溝鄉，河段長度為42.1 km，是雁棲湖的主要入湖河流。雁棲湖作為首都應急水源，其水質狀況將直接影響首都人民飲水安全。近年來，隨著該流域旅游產業的發展，平均每年接待游客約上百萬人次，污水、垃圾污染十分嚴重，河道水質明顯下降，其水環境狀況將直接影響著雁棲湖水體富營養化發展趨勢，威脅著首都飲用水源的水質安全。針對目前流域面臨的主要問題，擬建立通過外源污染物減排、內部污染物削減、河道整治和堤岸整治等措施進行綜合治理的“源頭減負、干流截污、湖區減負”的流域一體化保水模式。

1 現狀

雁棲河小流域主要有三類污染源：（1）供旅游人口食宿的大型餐飲點；（2）供應餐飲企業虹鱒魚及鱘魚的大型魚場；（3）民俗接待相對較為集中的村民聚居自然村。流域內現有7個行政村，8家養殖企業和87家各類餐飲點，年污水排放量超過660萬噸。目前，只有22家餐飲點和民俗村的污水處理設備處于正常運行狀態，年處理污水僅為15.91萬噸，處理率不足3%，其余污水均不經處理直接排放，已對流域水環境造成了嚴重污染，進行水體治理工作已經刻不容緩。

2 目標

（1）源頭減負，在全流域內開展農村生活污水處理和冷水魚養殖廢水的零污染排放，顯著降低農村污水，虹鱒魚、鱘魚等養殖業對河流水體的污染，改變冷水魚養殖產生的高污染廢水排放成為零污染排放。

（2）形成并集成適合雁棲河流域的漁業資源配置、食物鏈修復、水生生物生境營造和立體漁業放流與管理等漁業凈水技術體系，達到有效改善水體生態系統結構和自穩定、自凈化能力的目的。

（3）按照干流截污的思路，形成堤岸生態化修復技術、水體動植物與微生物群落聯合修復技術，逐步恢復河道的自然狀態和水體自凈化能力，達到減輕水體營養負荷，扭轉富營養化趨勢，防控藍藻水華的目的。

（4）按照湖區減負的思路，了解庫區水體營養鹽分布格局和藍藻種群動態，發展庫區漁業生態凈水系列技術，形成以水體短食物鏈為主的高效輸出N、P的食物鏈結構，提高漁業生產力和營養鹽輸出效率。

3 具體措施

（1）在雁棲湖上游蓮花村、長園主村等主要村莊開展農村污水處理。鑒于目前餐飲及民俗接待污水排放量大，部分處理設備操作復雜不能正常運轉的現狀，主要采用凈化槽等處理成本低，運行穩定的一體化污水處理設備，保證出水水質。

（2）分別對交界河魚場、蓮花池魚場、長園001號魚場和花苑湖魚場開展水產養殖零排放工程，改變魚場排污對河道水質惡化產生的疊加效果，并直接導致出口控制段面水質嚴重超標的現狀，適當控制流域內旅游業的發展規模。

（3）在神堂峪、柏崖廠灘涂區，通過設置前置庫（盡可能利用現有條件）和表流濕地等，進行微地形改造、地表植物種類調整，將水流均勻布入濕地，選擇出適合當地河流特點和污染物去除能力強的濕地形態及植被組合。

（4）開展水生動物生態連通與旅游景觀有機結合的河流生態連通性修復技術研究，提出兼具防洪安全與生態修復功能的多種河岸生態防護結構模式，研發兼具河流生態屏障及面源污染物緩沖過濾凈化功能的河濱緩沖過濾帶技術，優化河岸結構和河濱帶植物配置，控制入河污染。