生態修復的原則范文

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生態修復的原則

篇1

關鍵詞: 水土保持 生態修復 特點 原則

中圖分類號:C35文獻標識碼: A

前言

我國水土流失面廣量大, 根據全國第二次土壤侵蝕遙感調查, 現有水土流失面積356萬km2, 占國土面積的37%。水土流失引發了一系列生態和環境問題, 已經成為我國的頭號環境問題, 因此水土保持生態建設是我國必須長期堅持的基本國策,也是一項艱巨的任務。當前的突出問題是治理速度慢, 目前全國累計治理水土流失面積不到90萬km2, 僅占水土流失總面積的1 /4, 尚有200多萬km2 需要治理。20 世紀末我國將生態恢復的理論引入到水土保持生態建設之中, 依靠自然的力量, 進行了大面積植被恢復的嘗試, 取得了良好的效果。水土保持生態修復作為新時期治理水土流失的新理念, 已經成為加快水土流失治理速度的有效手段。

一、生態修復與水土保持生態修復特點

1、生態修復定義

生態修復已廣泛應用到環境、水利、林業、農業等諸多領域, 統一生態修復概念的界定是十分必要的, 這須遵循以下原則:

(1)應統一“生態” 的內涵。生態可以說是生態系統的簡稱, 是指人類種群周圍空間中直接或間接影響人類生存、生活和發展的各種自然因素的總體, 亦稱自然環境系統, 包括陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、地殼的穩定性等無機組分和動物、植物、微生物等有機組分。

(2)應與國際上相應概念的內涵保持相似性。為了加強與發達國家的科技合作與交流, 我國所界定的生態修復的內涵應與國際接軌。

(3)應具有通用性。所界定的概念應適用于環境、水利、林業、農業等不同領域, 不應因研究領域不同而產生歧義。基于以上原則, 可以把生態修復概念界定為: 在特定的區域、流域內, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或依靠生態系統本身的自組織和自調控能力與人工調控能力的復合作用, 使部分或完全受損的生態系統恢復到相對健康的狀態。

2、水土保持生態修復特點

水土保持生態修復一詞是2000 年以后在我國出現的, 并且逐漸被人們廣泛認識。該名詞是獨具中國特色的概念, 國外并沒有這樣的提法。水土保持生態修復一詞的出現標志著中國治理水土流失的理念有了重大突破。水土保持生態修復是具有普遍意義的生態修復的一種類型, 但也具有其獨特的特征, 即水土保持生態修復概念的界定應符合中國的土壤侵蝕面積廣、強度大, 經濟落后, 人口眾多等國情。據此, 對水土保持生態修復作如下界定:

水土保持生態修復有廣義和狹義之分。廣義水土保持生態修復是指, 在特定的土壤侵蝕地區, 通過解除生態系統所承受的超負荷壓力, 根據生態學原理, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或依靠生態系統本身的自組織和自調控能力與人工調控能力的復合作用, 使部分或完全受損的生態系統恢復到相對健康的狀態; 狹義水土保持生態修復是指, 在特定的土壤侵蝕地區, 通過解除生態系統所承受的超負荷壓力, 根據生態學原理, 依靠生態系統本身的自組織和自調控能力的單獨作用, 或輔以人工調控能力的作用, 使部分受損的生態系統恢復到相對健康的狀態。廣義水土保持生態修復和狹義水土保持生態修復的區別在于前者不強調恢復作用力的主次, 并且恢復的生態系統既可以是部分受損的, 也可以是完全受損的; 而后者則強調必須以生態系統本身的自組織和自調控能力為主, 以人工調控能力為輔, 恢復的生態系統只能是部分受損的。目前, 通常所說的水土保持生態修復指的是狹義的概念。

二、水土保持生態修復的原則

1、以生態學為主導的原則

恢復生態學的理論和原理是水土保持生態修復的基礎依據, 水土保持生態修復必須以生態學作為主導, 遵循生態學的規律和原則。生物與生態因子間的相互關系, 生態系統的組成以及結構, 生態系統的演替規律,物種的共生、互惠、競爭、對抗關系等, 都必須在充分理解和掌握的基礎上去正確和全面應用, 即依靠自然之力恢復自然。

2、流域整體修復的原則

由于水土保持生態修復是在小流域綜合治理中融入生態恢復的理論和技術, 通過提高生態系統的自我恢復能力來加快水土流失治理步伐, 因此在小流域治理中的生態修復, 就要以流域為單元, 整體設計和考慮水土保持生態修復的布局。同時, 流域作為一個獨立的生態單元和系統, 它的上下游有著非常密切的聯系, 只有以流域為單元進行規劃設計, 才能使生態修復取得更好的效果。

3、因地制宜原則

我國幅員遼闊, 自然條件千差萬別, 降雨量、水土流失強度、林草覆蓋率、人口以及社會經濟條件等都有相當大的不同, 生態修復的適宜程度和適宜方法也自然不同, 不能將某一地方的成功實例, 機械、教條地應用在另一個地方。應該根據當地的自然條件和具體情況, 認真分析和研究植被恢復的特點, 選擇適應當地自然條件的生態修復技術和方法。

4、生態修復措施和工程措施相結合的原則

水土保持生態修復不是一項萬能的措施, 不能完全替代傳統、成功的水土保持措施, 比如坡改梯工程、坡面水系工程、經果林建設工程等等, 成熟的水土保持工程技術在水土流失治理中仍然具有十分重要的作用。水土保持生態修復是水土流失治理的新技術、新手段, 是對傳統治理方式的補充和完善, 在規劃和設計生態修復規劃時, 應該堅持生態修復措施和工程措施相結合的原則,采取生態修復手段和工程手段相結合的方式, 以達到最快、最佳的治理效果。

5、生態修復措施和非工程措施相結合的原則

水土保持生態修復措施需要相應的政策保障和公眾的支持。封禁措施、退耕還林、生態移民和產業結構調整等措施的實施, 一方面需要當地公眾的積極支持和參與, 這就要求加強對公眾的宣傳和教育, 以此來保障修復措施的落實; 另一方面, 采取這些措施也需要一系列政策和機制來保證, 比如封的居民生活如何保證、產業結構調整如何進行、生態移民的權益如何保障、退耕還林的農民土地如何補償等, 均應依靠相應的非工程措施的配合, 可以說這些措施應該被認為是生態修復的一部分。

6、經濟可行性原則

盡管水土保持生態修復具有費省效宏的優點, 但在規劃和設計中仍然要堅持經濟可行性原則。既要考慮修復措施的投入符合當前的經濟發展水平, 使資金的投入有可靠的保證, 又要分析封禁、退耕還林等水土保持生態修復手段對當地經濟發展的影響, 在條件允許的地區可以實行嚴格的封禁, 在條件不允許的地區可以從經濟可行的原則出發,采取保護和利用相結合的方式, 做到發展和保護的雙贏。

結束語

總之,隨著自然環境與人類發展矛盾的日益突出,我們必須掌握自然規律,一方面要本著可持續發展的原則,著眼于長遠利益,最大程度地協調矛盾,另一方面要加強對環境問題的整治,還我們一個干凈的地球,不能任期惡化。水土保持工作是我國解決水土流失問題的最重要的舉措,我們必須長期地堅持落實。

參考文獻

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[2] 趙廣琦,崔心紅,張群,朱義.河岸帶植被重建的生態修復技術及應用[J]. 水土保持研究. 2010(01)

篇2

關鍵詞:河道; 生態修復; 探索

中圖分類號: TV85 文獻標識碼: A 文章編號:

什么是生態修復?

生態修復主要是依靠大自然的自我修復能力,并輔助于適當的人工措施,加快破壞了的生態系統的恢復功能,它是一個長期而復雜的系統工程。

河道生態系統是流域生態系統的重要組成部分。我們在水、河流的利用研究和開發都已經達到了非常高的水平。但是近幾年來,隨著水污染情況的加劇,水的生態修復學研究才被提上日程。

河道生態修復的目的是消除河流域生態系統的不良影響,保持河流生態系統可持續發展。西方一些比較發達的國家和日本在河道修復研究起步較早。他們在實踐的基礎上,總結了河流生態修復的八項措施:

恢復緩沖帶;

重建植被;

修復馬蹄形濕地;

降低邊坡;

重塑彎曲河谷;

修復淺灘和深塘;

修復水邊濕地;

修復河塘。

目前,我們國家經過一些地區對河道生態修復研究和探索,概括了兩大類河道生態修復的措施:一類是植物保護法,一類是植物保護同工程技術措施相結合。我國的河道生態修復工作仍然是在初始階段,缺乏多層次的全方位的生態恢復研究,更沒有系統的科學的學習的理論作指導。

以江蘇省贛榆縣為例。江蘇省贛榆縣大概有15條河流,在這15條河流中沭河、朱吉河、沙汪河、龍王河這四條河流污染嚴重。龍王河、沙王河水的質量更是沒有達到灌溉農田的程度,幾乎寸草不生的河道,各種生物幾乎滅絕。因此近些年來,江蘇省開始全面進行河道疏浚整治工作。利用這樣的時機,開展河道生態修復技術的研究,探索在河道整治過程中,采取那些技術措施,才能既保護河堤坡體結構的穩定性設置,又改善水質,同時提高河流的生物種群,也提高河道其自我凈化功能。建立一個與周圍環境協同發展的關系,保持社會經濟良性循環的可持續發展的系統。

本文以青口河為載體,對河道生態修復技術進行思維構思。

工程調查青口河是贛榆縣代表河流之一,全長64公里,在贛榆縣長47.5公里,通過贛榆縣縣城,整個流域面積493平方公里,經過丘陵面積267平方公里,最大洪峰流量約2140立方米/秒。這條河流經區域85%的為山區,地面落差為150米以上,上游河道寬度200〜500米,比降1/400〜1/600的比例;下游河道寬60〜80米,比降7/10,000;灘面完整,為50年一遇的防洪標準。市區內均為水泥路;河坡灘面以下為砌筑的用于保護的坡面,缺乏植被生長的土壤養分狀況。下游部分是含鹽量很高的土壤,土壤含鹽量為0.4%〜0.7%,及其不利于生長植物和動物的繁衍。

河流生態恢復的原則

1自然性原則我們不可能把這條河完全恢復到原始狀態。但是在河道生態修復時我們盡量模擬自然的狀態,創造良好的環境和景觀,促進自然生態系統的良性循環。具體措施如:

使用拋石、木樁等護坡固堤;

在河堤上使用喬木、灌木、草相結合的立體防護;

創建合適生物棲息之地;

增設魚道;

調整河道結構;

淺灘和沙洲的恢復等。

2生態性原則

以生態為原則,不僅可以降低成本,還能實現對污水處理廠難以處理或處理成本較高的污染物有效果的控制,同時要具有景觀效果,并且還可以改善當地的氣候,加強生物多樣性,保護生態平衡。具體措施如下:

因地制宜地發展池塘、人工濕地、生物柵、生物浮島等處理技術;

注重河岸植被建設;

河流生態走廊建設;

治理與控制河堤的水土流失;

在水域內,種植各種喜水、耐水植物;

發展水生動物,提高水域生物凈化功能。

河道生態恢復技術設計構想1基本思路根據青口河,地理位置和特點,對河流生態修復必須從以下幾個方面進行修復:

進行河道生態修復后,既不能影響整個河道的行洪能力,還要在不破壞原坡面的情況下進行生態修復;

對河堤及灘面進行修復時,應選擇快速覆蓋,根系發達、抗沖刷能力強,適應本地區的喬、灌、草種;

岸坡消落帶的生態修復應考慮到防水浪沖刷及適合魚巢的功能,同時對消落帶植物的選擇要重點考慮;

對河道整體結構的調整要回歸自然,宜寬則寬,宜彎則彎,恢復淺灘和深塘,修復河邊濕地;

在不同河段內放養水生動物和微生物,種植水生植物,以分解吸收水體中的營養液,達到凈化水體的功能;

對沿線的污水口截流分流,使污水雨水分流,杜絕污水入河;

在物種的選擇上要注意選擇適宜本地區氣候環境,同時不造成外來物種入侵,抗逆性好,管理粗放,植物根系發達,固土能力強;環保效果好,能有效地消除油污、煙塵和有毒化學物質的植物種類。

2生態修復技術

總結制定青口河清淤整治工程修復方案后得出:河道生態修復技術應該“尊重自然”、“人水相親”、“和諧自然”的思路。在保證水利工程正常作用的前提下,修復河道結構、恢復河道生態平衡功能。使退化的河道生態系統得到修復,達到河流域的生態平衡。

上,中游的河流的特點及整改措施:

上、中游段, 按照“誰承包,誰管理、收益”的原則,簽定承包合同。

上游和中游的河流情況:

河面較寬,

有不少淺灘,深塘等,

具體措施為:

采取疏通河道中泓;

修復淺灘、深塘水邊濕地;

重塑彎曲河谷等工程措施,

調整河道結構。

植被措施布設為,

河堤、灘面以用材林、經濟林為主。主要栽植楊樹、水杉、板栗、銀杏。

堤肩以銀杏、水杉間種,間距4 米,灘面及內外堤坡栽植楊樹、板栗,

河道水面放養水生動物和微生物,種植水生植物,

在淺水區、濕地區種植濕生植物,草種選擇菖蒲、水蔥、扁桿草、、毛莨等。

河道生態修復項目不是一個孤立的系統,它是一個完整的生態系統。河道生態修復技術也包括植物修復、動物修復、微生物修復相互作用,相互統一。河道內部生物系統和相鄰生物系統之間的所有產生的物質與能量的動態互動。

河道生態恢復的真正意義應是在保證邊坡穩定的基礎,以生物多樣性為目標;保證護堤、疏通河道,使河道平衡和諧發展;使水、土壤、生物,形成良性循環;不僅恢復河道景觀效果,而且恢復河道的自我修復功能;還應恢復被污染的河水,提高河流的自凈能力;從而使整個河流生態系統健康穩定發展。

此文只是以一條河流為范例進行分析,其他河流的河道生態修復技術也應從植被措施、工程措施、水產養殖、生物多樣化這些技術入手。

水污染環境的治理是河流生態修復過程中最棘手,最有難度的一項工程。工業廢水,生活廢水的大量排泄,遠遠超過了河流的自凈能力,是河道生態修復的重要工作之一,也是目前生態修復技術研究的熱點和難點。現在僅僅靠人工干預的措施治理河道水污染,這樣對水環境的恢復是難以維持的,因此,河流生態修復后的水生系統的穩定性管理技術也還有待進一步研究。

河道生態修復技術需要探索的路還很長,因此目前情況下,我們一定要愛護環境、保護環境,使人和自然和諧相處,走可持續發展道路。

參考文獻。

篇3

論文摘要:闡述水利工程與水域生態的關系,介紹了生態水利規劃的基本原則:工程安全性與經濟性原則;提高河流形態的空間異質性原則;生態系統自設計與自我恢復原則;景觀尺度與整體修復原則;反饋和調整設計原則。

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。

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。

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。

3.3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。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。

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。

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。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。

3.4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。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。

景觀則是指生態學中的景觀尺度。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。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。其次,必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點,這些特點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。再者,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。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出,濕地重建或修復需要大約15~20a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。

3.5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。

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。

在反饋調整式設計過程中,提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商,以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合,提高設計的科學性。

參考文獻:

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篇4

關鍵詞:河流;生態修復;技術

中圖分類號:S891+.5 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)18-0159-01

在我國現階段,河流修復技術的關鍵就是生態修復技術,是實現人與自然和諧相處的主要途徑。生態修復技術主要是通過物資循環規律及自然界的凈化能力等對污染水進行治理,這種治理方式具有良好的生態效果,而且其成本低,不需要能耗,而且容易被開發。因此,加強城市河流生態修復技術是非常重要的。

1 河流生態修復的原則

1.1 遵循自然生態原則

河流生態修復工作主要對河道生態系統的自我調節能力進行分析,全面遵循其發展規律,對河流資源進行合理利用,全面建立人與自然和諧發展的生態體系,促進河流系統的快速發展。

1.2 可持續性原則

河流修復過程中應該系統、全面的對各項修復方案進行分析,并且對各個措施的使用條件、有效性、抗風性、經濟性等進行探討,保證河流生態修復工作的正常進行[1]。

1.3 景觀和諧性原則

針對現階段河流景觀的宏觀概念進行分析,結合河道污染及城市經濟的具體情況,進行科學合理的規劃設計,全面優化影響河流修復的各個因素,有效的實現凈化、治理、修復與景觀系統優化的共同目標。

1.4 綜合效益最大化原則

河流生態修復過程中應該從流域系統進行分析。將前期、過程及后期利益有效的進行融合,并且將效益進行比較,提高河流修復效益,并且有效的實現環境、經濟及社會綜合效益的最大化。

2 河流生態修復技術與方法

2.1 恢復河流自然蜿蜒特性

通常情況下,天然河流都具有蜿蜒曲折的特征,因此,才會出現淺灘、沼澤、急流和河灣等情況,為水中生物提供良好的棲息場所。但是,隨著航運及泄洪的不斷發展,強行通過人為因素將河流修整成直道,嚴重影響河流的自然形態,導致河流缺乏生物多樣化的特征。因此,在河流生態修復過程中,應該根據河流的自然規律,保證其蜿蜒曲折的特征[2]。還可以根據其實際情況建造彎曲的水塘及水路,保證河流水環境符合自然生態標準。

2.2 生態護岸技術

生態護岸是一種將治水與生態環境相結合的新型護岸方式。主要利用多孔環保混凝土、木材、石塊和自然材質制造而成的親水性良好的施工材料,用于修筑河流沿岸,有效的加固堤岸,避免水土污染及流失,提高動植物的多樣性,美化河流周圍環境。生態護岸集自凈效應、景觀效應、生態效應及防洪效應于一體,促進護岸工程的快速發展。因為,防止河岸坍塌的主要措施就是生態護岸,還具有土壤與河水兩者相互滲透的效果,有效的加強河流的自凈能力,促進河流生態系統的快速發展。

2.3 改善水質

河流生態修復的重點工作就是改善水質狀況。通常有生態與生物相結合方法、化學化、物理法,其中生態與生物相結合方法是最常用、最廣泛、最普遍的方法,主要有生物膜技術、生物浮島技術和人工濕地技術等。

①生物膜技術。生物膜法的主要作用就是通過河床上依附的生物進行過濾及進化。人工填充載體或者填料,提供給細菌絮凝生長,從而形成生物膜,載體與濾料的表面積表面積比較大,微生物具有數量大、種類多,有效的加強河流的自凈能力。

②生態浮島技術。生物浮島水質具有富營養化,主要是利用生態工學原理,對水中的磷、氮、COD等元素進行降解,其可以有效的提高水的透明度,并且改善水體的質量,抑制藻類生長具有很好的作用。生態浮島凈化水質的主要作用就是充分的利用植物,植物根系具有良好的吸收富營養化物質的作用,如,有機物、氨氮、總磷等,充分轉移水質中的營養,避免河流水體因為自循環不足及封閉導致的富營養化、腥臭狀態[3]。

③人工濕地技術。人工濕地技術的主要作用就是對污水進行處理,在具有一定坡度及長寬比的洼地中,使用填料與土壤進行混合,并形成填料床,使污水在床體表面或者床體縫隙中自由流動,并且在床體表面種植經濟價值好、美觀、生長周期長、抗水性強、成活率高及性能良好的水生植物。

具有良好的污水處理效果,具有良好的社會效益、經濟效益及環境效益。

2.4 河流生態景觀建設

河流生態修復過程就是河流生態景觀的建設,除了恢復退化的生態環境及改善水質環境,還應該使河流實際狀態接近自然環境,充分的體現河流美學價值,充分挖掘城市河流的美學價值。

在河流生態修復時,還可以為人們提供一片休息娛樂的場所。

3 河道生態修復技術展望

隨著社會經濟的快速發展,河流生態修復技術已經得到了快速發展,具有良好的效果。其中主要包括對修復對象進行研究及分析,對其理論性質進行深入的分析。整個過程經歷了由簡單到復雜、由河流自身的實際狀況到修復結構功能,從單一、小尺度的修復技術到多學科、整個區域的、大層次的、多方面相結合的過程。在河流生態修復在發展過程中,應該以綜合性的修復技術為發展的主要目標。本文就以下幾個方面對河道生態修復技術展望進行分析。

3.1 制定完整的相關技術規范

在我國現階段,河流生態修復技術還沒有完善的規范。因此,在進行河流進行修復過程中,沒有相關規范及標準作參考,加大了河流工程的修復難度。根據河流生態修復過程中的各個環節應該制定健全的規范制度及執行標準,才能促進河流生態系統的快速發展。

3.2 確定效果出現的具體時間

在河流生態修復之后,短期內不能充分體現其效果,有的河流由于被嚴重污染,或者水質出現問題,經過一段時間后才能體現其效果。由于河流生態修復不能快速的取得良好的效果,因此,使用生態修復技術是否具有效果是無從知道的,因此,應該制定一定的評價標準及體系,對修復結果進行檢測。

3.3 講求綜合性修復的研究

僅僅只考慮單一的生態修復技術不能適應現階段河流的快速發展。現階段,應該緊跟時代的發展,充分考慮河流的整體性,其主要包括河流實際情況及周圍環境。同時,應該使用多個方面的學科知識,有效的完善河流生態修復理論,有效的提高河流生態修復效果[4]。

3.4 水生植物的優化配置

如何有效提高河流凈化效果,選擇水生植物是非常重要的,針對水生植物中具有抗性的進行分析與研究,并將其進行分類,對癥下藥,才能有效的提高河流的凈化效果。

4 結 語

河流作為城市生態環境系統的重要組成部分,促進城市快速發展的關鍵就是生態系統的受損情況。在河流生態修復過程中,應該恢復河流自然蜿蜒特性、加強生態護岸技術、改善水質及加強河流生態景觀建設,嚴格遵循綜合效益、景觀和諧性、可持續性、自然生態的原則,促進城市生態穩定發展。

參考文獻:

[1] 崔宗昌,翟付順,張秀省,等.淺談城市河流生態修復理念與技術[J].聊城 大學學報(自然科學版),2011,(3).

[2] 趙楠,張睿,尚磊.河流生態修復的研究內容和理論技術[J].河南水利與 南水北調,2010,(5).

篇5

關鍵詞: 水利生態規劃設計生態系統

中圖分類號: TV 文獻標識碼: A 文章編號:

一、水利工程現狀與生態

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。

人們為了滿足一定的需求,大量興建的水利工程,同時也造成了一些負面效應。為此,針對生態水利工程如何規劃設計成為當務之急。生態水利工程對經濟和社會發展有著舉足輕重的地位。但是水利工程規劃的同時,必須考慮到水利工程對生態系統的嚴重影響,因此在規劃在生態系統規劃時要考慮對生態系統的影響盡量減小到最小。本文通過對水利工程學的基本原則進行分析。

二、生態水利工程的規劃設計基本原則

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,既要滿足人類的需求,同時也要考慮可持續發展的要求。另外,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。

從生態水里工程的經濟上分析,應準尋風險小效益大的基本原則,由于生態系統的演變方向隨機的,生態水利工程規劃具有一定的風險,這需要在規劃設計中進行方案比選,更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外,應該合理的利用生態系統的恢復能力,力爭以最小的投入獲得最大收獲的規劃路線。

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。

3、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。

同時,必須重視水域和生態環境的易變性、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。

4、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。

三、水利工程灌區設計

1、 規劃的建設規模預測分析

(1)國民經濟和社會發展對小型灌區灌溉面積發展要求需根據當地保障糧食安全、增加農民收入的要求,小型灌區在當地農業生產的重要地位,依據大中型灌區以及當地旱作農業

發展規劃確定的糧食生產目標,試分析農村、農業經濟發展對小型農田水利設施建設的總體需求,進而確定小型灌區續建配套與節水改造規模、新建小型水源工程及發展灌溉面積的規

模。

( 2) 耕地資源對小型灌區灌溉面積發展的素質潛力分析根據當地耕地資源狀況,分析小型灌區灌溉面積發展素質以及發展潛力。

( 3) 可供灌溉水資源對小型灌區灌溉面積發展潛力分析以縣為單位進行水資源承載能力復核,從水資源角度論證小型灌區灌溉面積發展潛力。則需要根據水資源綜合規劃確定的灌溉用水總量控制指標及其使用情況等諸多因素,分析農業內部對水資源的需求情況,分析規劃改造區域可供水資源量。進一步證明改造區域水資源供、需平衡狀況。

二關于水利工程灌區規劃設計的建設內容

(1) 小型水庫( 即所謂的引水) 自流灌區的取水樞紐、固定渠道( 包括排水溝) 續建配套以及涵閘等建設物的建設;

( 2) 小型揚水灌區的泵站、涵閘等建筑物的建設以及對于固定渠道續建配套節水改造;

( 3) 水源工程( 小水池窖( 水池) 、新建塘壩、提水設施等等) ;

( 4) 灌排泵站的更新改造;

( 5) 排澇泵站的建設。

對于農業、農村、農民利用的工程,農田水利灌溉工程起到了決定性的作用。所以,我們應當以科學發展觀,深入貫徹和實行,用正確的管理方式,管好,用好,保護好水資源,建設新農村,以方便建設農村,發展農業,應以惠農民為基本指導方針,設計出科學合理、高效安全的水利灌溉工程。通過強化流域為單元的水資源最為統一管理,監理有協調性的,有效率的水利運行體制。協調好水人關系。就一定能夠妥善的解決合理需要和有效供給只見到重要矛盾,實現水資源的供求平衡,保障社會經濟發展的可持續性。

參考文獻:

董哲仁.生態水工學的理論框架[J].水利學報,2003,(1):1~6

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關鍵詞:生態水利工程;設計原則;安全經濟;反饋調整

中圖分類號:TV文獻標識碼: A

水利工程建設是國民經濟發展的一項基本內容,對于推動農業、水利水電以及社會經濟等方面都具有很大的作用。同時,水利工程屬于一種改造自然的工程,其影響了自然河流的多樣性、流動性以及連續性,會在一定程度上影響河流生態系統的自然發展狀況,在當前自然生態環境惡化加劇的形勢下,如何協調水利工程發展需求和自然河流生態環境之間的關系就顯得尤為重要。

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個、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、十旱等自然力荷載

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進行方案比選,更要重視生態系統的定期定點監測和評估。

2 河流形態的空間異質性原則

一個地區具備空間異質性,是指在這個地區的空間中,可以存在著多種不同種類的生物物種,這就意味著該地區的生態環境狀況良好,有利于自然生態循環的發展。若該地的空間異質性較差,就會降低生物群落的多樣性,使得生物物種減少,生物群落密度變小,這自然就會使生態系統環境惡化。為此,在進行水利工程的設計中,必須要考慮到河流形態的空間異質性。

目前,很多大型水利工程建設都對自然河流的生態系統造成了不同程度的破壞,這不僅會使河流中的生物物種減少,也會引起水質變化,繼而造成嚴重的環境破壞。為了改變這種情況,除了要加強人工種植或養殖來增大生物群落的多樣性,還要做好生態水利工程建設的設計工作,盡可能地保持河流的原始面貌,保存其自然空間的異質性,降低人工水利工程對生物群落多樣性的不利影響。

3 生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統可持續發展,指的是生態系統自身組織功能的表現形式,即生態系統的自組織。自組織的意思是指某個系統按照相互默契和相互協調的原則,各自盡其自己的責任做好分內之事的同時又能和對方形成協調的有序結構。生態系統自組織的主要機理是指系統中物種的自然選擇,即生態系統之內的物種或者某些與該生態系統有一定友好關系的物種,在自然環境下尋找到能夠為自己提供相應的能源和資源,并適合自己生存的自然環境。因此,在進行生態水利工程設計時,一定要遵循生態系統的自組織原則,不要試圖人為地去對自然環境進行改變甚至是控制,而是要利用生態系統的自組織和自設計的功能,讓海洋生態系統或者江河生態系統中的物種對其生存環境進行自然選擇,以求實現人與自然和諧共生的最終目的。在設計一項生態水利工程時,都要將這一原則考慮進去,尊重河流和物種的自然屬性和自然選擇,從而制定和尋找到最佳的生態水利工程設計方案。

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、長時期和保持可持續性的基礎上進行,而不是在小尺度、短時期和局部范圍內進行。小范圍的生態修復小但效率低,而且成功率也低。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河岸植被。

一般來講,景觀尺度由空間尺度與時間尺度兩部分構成。在河流生態修復過程中,由于水域生態系統是一個極其復雜的生態循環系統,其并不單單指河流中的生態系統,還包括其周邊或其他相關的生態系統,這些水文系統與生物系統相互交織,共同決定了水域生態系統的穩定。因此,在對河流水域生態系統進行修復時,必須要從整體空間考慮,協調進行修復。

5 反饋調整式設計原則

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。

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與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其發展趨勢。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。

6結語

本文主要論述分析了在生態水利工程建設的設計中應當遵循的幾種設計原則,這些設計原則是從保護河流生態系統環境出發的。不可否認,水利工程建設對于改造自然,提高社會生產水平有著重要意義,但在兼顧社會發展的同時,也必須要注意到水利工程建設對生態環境的影響,以促進人與自然的和諧相處,共同發展。

參考文獻

[1] 劉正茂,趙艷波,崔玉玲,王艷玲. 生態水利工程設計應遵循的理論與技術路線[J]. 水利發展研究. 2007.

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關鍵詞:河道治理;河流生態修復;治理原則

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.244

1 河道治理存在的困難

我國非常注重對水資源的利用,并采取多種措施進行了河道整治,讓河道為城市化進程發展發揮作用。但隨著人為且不符合自然規律的干涉整治,河流生態系統遭受到樂氐鈉蘋擔即河流出現污染、干涸等問題。因此為了使河道以正常的生態特征促進我國經濟的發展,人類需要進行河流生態修復。河道屬于自然生態系統中的重要組成部分,其本身具備自我生態修復的能力,然而人們常常采用人為治理的方式,對河道自我生態修復造成影響,致使河流生物逐漸遷徙,甚至死亡。人們在對河道進行整治時,會使河流、水質、植被等都產生影響,這些都是保障河流生態環境的因素,如果其受到影響,則河流生態環境則會受到破壞。

隨著社會的發展,人們針對河道治理的措施越來越多,如采用各種技術和設施,使河流轉向、斷開、加深、拉直等,導致河道的形態被強行改變。河道形態的改變,會影響城市地下水的生態性,使城市供水出現問題。河道本身蜿蜒曲折,符合自然規律,但采用人為整治的方式,導致河道儲蓄洪水能力遭受到破壞。人們采用混凝土進行改造,致使自然水體之間不能完成互動,增加洪水發生期間洪水的破壞力,同時也會增加泄洪難度。因此在進行河道治理和改造時,要考慮河道原本的形態,滿足自然規律下河流本身的形態。

人為進行河道治理,勢必會對自然生長的植物產生影響,很多植物會因為河道改造而逐漸死亡,對自然環境產生不良影響。如果城市主張發展旅游經濟,被破壞后植物會影響城市的美感,導致其旅游經濟受到影響。而且如果不針對河流和植物進行修復,則會導致城市自然環境越來越差。

2 河道治理的原則

如今人類的生產生活對自然環境的影響越來越大,且人類為了加大水資源的利用率,而采用人為整治的方式,強行對河道進行改造,致使河道生態系統受到嚴重的破壞。因此在進行河道治理時,不能夠強行采用人為方式進行生態修復,而是需要滿足自然規律和河流原本生態系統的情況下,適當地采用人為方式進行生態修復。如通過植物改造河岸的方式,進行河道的治理。河道治理工程比較復雜,且需要耗費較大的精力和較長的時間。我國應當注重對各個國家先進治理經驗的學習,根據河道實際情況,制定詳細的治理規劃。除了考慮河道的特征外,還需要結合城市特征和發展規劃,進行河道治理規劃。在進行河道治理時,不能單單只考慮河道生態系統或城市經濟發展,應當綜合考慮所有的因素,保障各個因素的協調發展。人們之所以進行河道治理,是希望河道能夠最大化滿足人們的需求,因此在進行河流生態修復時,要考慮人類的需求。如果城市發展和生態環境出現矛盾,則需要著重考慮生態環境,避免生態環境惡化,影響城市的發展。但仍然需要注意,河道治理不僅僅是自然生態系統的一部分,也是城市規劃發展的重要組成部分。

3 河流生態修復技術

3.1 河道形態的修復

人為進行河道修復主要是進行緩坡或低坡的改造,將已經難以發揮作用的攔河壩拆除。同時為了保障河流水體的流動性,需要建設通道,促使河流恢復生態流動的連續性。另外還可以通過建造和埋設溝壑的方式,確保水體流動性更加符合自然規律。為了使河道的泄洪能力得到提升,應當進行堤線和灘地高度的改造,使河流具有增多的流動空間。

3.2 河床斷面的修復

人們在進行河床斷面的修復時,主要是針對護岸和護坡進行改造。人們之前在進行河道改造時,會在河床上鋪設硬質材料,不利于河流生態修復,因此需要將硬質材料拆除,并結合河道實際情況采用石頭或魚巢的方式,進行河床生態修復。另外,還可以根據河道的徑流進行河道的拓寬,可以根據相應的分級方式,將河道徑流分為多個不同的等級,隨后徑流級別進行改造。針對已經暴露時間較長的河床,可以通過種植植物的方式,保障河床的生態型建設。通過種植植物進行河床的改造,還可以增加河道的美觀性,并對河流水質凈化起到作用,符合城市發展規劃和生態系統修復的要求。

3.3 河流水質的修復

生態浮床技術、河道曝氣技術、外流引水稀釋沖刷技術及底泥疏浚等都是目前水質修復的常用方法,生態浮床技術主要是利用水生植物進行河水水質的修復,即通過水生植物及其他物種的關系,提高人工生態系統的作用,以達到降低河流污染的目的。河道曝氣的主要作用是河流水質實現自我凈化的能力,即通過加速復氧過程,提高河流生物的活性。外流引水稀釋沖刷技術,主要是通過引入外流,降低河流的污染負荷,但通過外流引水的方式,會導致河流本身水質受到影響。底泥疏浚的主要作用是清除河流底部的毒害物質。在城市的發展中,工業廢水和生活廢水對水資源污染效果比較嚴重,因此在進行河流水質的修復時,還要進行各類廢水的控制,避免因為廢水過多,污染過于嚴重,而導致河流水質修復無法產生作用。

3.4 河流生態修復材料的應用

植物是最常用的河流生態修復材料,如蘆葦具有凈化水質的作用,且其對生長條件的要求不高,因此可以通過大范圍種植,促進河流生態系統的修復。另外生物相容型材料具有透氣透水等優勢,滿足多類植物的生長需求,同時其還具備吸附微生物的作用,達到水質凈化的目的,因此可以使用發材料進行河流生態修復。

4 結束語

綜上所述,隨著城市的發展,人們為了使水資源滿足生產生活需求,而對河道進行整治,導致河流生態系統受到破壞,出現水資源污染、干涸等情況,因此需要進行河流生態修復。通過上述分析可知,河流生態修復屬于復雜且耗費時間較長的工程,需要進行完善的規劃,確保河道具有生態性,并滿足人類的需求。

參考文獻:

[1]徐世輝.基于河道治理的河流生態修復的探討[J].農民致富之友,2014(18):288.

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關鍵詞:生態系統;水利工程;基本原則;規劃設計

中圖分類號:TV 文獻標識碼:A 文章編號:

引言

隨著我國進一步推進改革開放,市場競爭日益激烈,水利建設工程面臨著各方面的問題。為此,必須加強行業內部的學習,“走出去,請進來”,不斷完善我國的水利工程建設管理制度,強化法制意識,努力按國際慣例辦事。水利工程規劃的同時,必須考慮到水利工程對生態系統的嚴重影響,因此在規劃在生態系統規劃時要考慮對生態系統的影響盡量減小到最小。

生態系統規劃的五項基本原則

工程安全性和經濟性原則

生態水利工程不僅要滿足人類生產生活需要同時也要可持續發展,既要符合水利工程學原理也要符合生態學原理。工程在設計時必須遵循水文學及工程力學的規律從而確保工程的質量及安全。從生態學的角度分析,要遵循風險小而收益大的經濟性原則。因而在設計時要注重生態系統的長期定點監測和評估,并能合理地利用生態系統的自我恢復能力,力爭在最小的投入上取得最大的收益。

設計要遵循景觀尺度和整體性的原則

景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括時間尺度和空間尺度。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。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。其次,必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點,這些特點決定了生物種群的基本生存條件。

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。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。

(三)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。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,可以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具有足夠數量并能進行繁衍的種群。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。

保持和恢復河流形態的空間異質性原則

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。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。在此基礎上確定生境因子與生物因子的相關關系,必要時建立某種數學模型。對于新建工程,通過模型分析可以對于大壩的壩址選擇、河流梯級開發的布置方案、水工樞紐的布置方案進行生態影響的多方案的情景分析,進而獲得生態脅迫最低的優化設計。對于河流修復工程,在模型分析的基礎上,進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。

反饋調整式設計原則

生態系統的成長需要一個過程,因而河流修復工程也是一個長期的工作。期望通過工程能夠使河流在短時間內修復往往是不能實現的。生態水利工程設計主要是對成熟的河流生態系統進行模仿,盡最大限度地形成一個人工參與下的健康、可持續的河流生態系統。新建水利工程設計實施后。就是一個自然生態演替的動態的過程,可以理解為這種河流生態系統恢復是力爭使生態變量是現有科學水平可以達到的最優值。即生態演進的趨勢是理想的。從而避免河流生態系統在人類活動的脅迫下進一步的惡化。考慮到生態系統和人類社會系統在時間與空間上常具有不確定性,二者互相干擾導致了相互之間的調整。生態水利工程的設計就不能如傳統水利工程那樣進行確定的設計,要采用一種反饋調整式的方法。即按照“設計—執行(包括管理)—監測—評估—調整”的流程反復循環進行設計。在這個原則下進行設計時,要充分調動管理者、當地居民、科學家及社會各界的積極性,廣泛參與學科融合,提高設計的科學性與實用性。

生態水利工程規劃設計方法

識別生態水利工程可能會影響的關鍵生態敏感目標

生態水利工程在設計時要準確地識別出工程所直接和間接影響的生態目標,并在工程規劃階段就予以考慮并提出初步的解決方案。同時還要注意在設計中對流域生態敏感點加以考慮。

水文過程的分析與計算要基于生態水文與工程水文

當前的工程設計中應用生態水文的設計并不多。這與從事二者工作的人員分屬于不同領域有關,且生態水文的工作者并不從事實際的水利工程,因而在設計上往往會脫離實際情況。而生態水利工程服務對象非常廣泛,如林業、農業、草原、消防等。在設計時必須清楚生態目標對水源的要求和規律,才能使生態水利工程更科學更實用。

注重于環境工程設計的有機結合

生態水利工程設計要和環境科學與工程的理論技術進行有機的結合,達到水質與水量能夠同步科學配置,尤其是要與水污染防治工程的有機結合。水利工程的水量一般較大且隨季節變化的非常明顯,因而生態水利工程設計在實施時可能會存在較大的挑戰與阻力。為了克服這種困難,施工時要因地制宜地制定出合理的方案,保證工程的順利實施。

生態水利工程措施

喬灌草結合的手法被廣泛應用于環境治理中,此種方法可以形成生態系統的階梯型,有利于生物系統的自我選擇性;

充分利用蘆葦等水生植物通過恢復河岸植被從而提高水域凈化能力;

濕地是城市之肺,通過種植香蒲等濕地植物,恢復河岸的濕地本性;

采用科學有效的方法,充分發揮生物在生態系統自凈過程中的優良作用;

水環境生態鏈結構實現多樣性,增加物種多樣性和環境多樣性,對于河流系統來講,可以提高河流的自身協調性。

結束語

生態系統的成長是一個過程,河流修復工程需要時間。生態水利工程的目標就是恢復或提高生物群落的多樣性,因此,在工程設計中要充分保護,恢復河流原先所有的多樣化的生物棲息生存環境,避免河流的渠道化及非連續化,為生物群落提供多樣性的生存環境,實現人與自然的和諧。在生態水利工程的設計過程中,提倡科學家,管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商、以尋求共同利益。從而,提高設計科學性。

參考文獻

[1]林成,徐建明.對生態水利工程規劃設計的思考[J].吉林水利,2013.06

[2]傅強.生態水利工程如何規劃設計[J].中國水運,2012.03

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論文摘要:海河流域現有綜合規劃是1986年編制的,已經難以適應現今流域 經濟 社會快速發展的要求,必須站在新的制高點上進行修編。結合流域當今特點和經濟社會發展要求,闡述了規劃修編的指導思想及原則,指出了規劃修編工作圍繞流域發展與管理應關注的主要內容。

海河流域是我國 政治 文化中心和經濟發達地區,具有重要的戰略地位。新

規劃修編要重點把握以下八項原則:一是堅持以人為本的原則。重點解決好與人民群眾切身利益密切相關的水問題,努力滿足人民群眾對供水安全、防洪安全和生態環境用水等方面的需求。二是堅持人與 自然 和諧的原則。充分考慮水資源承載能力和水環境承載能力,妥善處理開發與保護的關系,促進水利的可持續 發展 。三是堅持資源節約和保護的原則。繼續把水資源的節約、保護、配置放在突出位置。四是堅持流域水利發展與區域 經濟 社會發展相協調的原則。強化流域水利服務于經濟社會發展的能力,提高水利社會管理和公共服務水平。五是堅持全面規劃與突出重點的原則。在統籌考慮流域各方面對水利需求的同時,牢牢抓住海河流域水資源短缺、水環境惡化、防洪保安要求高的特點,在規劃中著重解決生態環境修復、供水和防洪等方面的突出問題。六是堅持協調統一的原則。妥善協調流域規劃與區域規劃、綜合規劃與專業規劃、水利規劃與其它行業規劃的關系。WWW.133229.COM七是堅持繼承與發展的原則。現行規劃是修訂的基礎.必須在繼承的基礎上進行創新。八是堅持以創新促發展的原則。規劃修編力求體現先進性、 科學 性、經濟性,并應重視采用新思路、新資料、新方法、新技術,提出新成果,努力提高規劃的科學性。

三、圍繞流域發展與管理的需求,突出規劃修編的主要內容

流域綜合規劃應對流域的防洪、排澇、供水、灌溉、發電、航運、岸線利用、水資源保護、水土保持生態建設等各項任務,進行全面規劃,結合海河流域特點和實際,海河流域綜合規劃要突出解決以下四方面重大問題。

1.優化水資源配置,構建安全高效的城鄉供水保障體系

通過建設南水北調東中線,溝通流域水系,組成海河流域“二縱六橫”的水資源配置格局。合理配置引江水、當地地表水和地下水、引黃水以及非常規水等多水源.統籌協調生活、生產、生態用水,受水區和非受水區用水,城市和 農村 用水。

按照全面建設節水型社會,實施總量控制和定額管理的要求,提出主要省際河流水量分配規劃方案.加大農業節水、 工業 節水和城市節水力度,統籌灌溉規劃、城鄉供水規劃,以及區域產業布局調整建議規劃等,保障飲水安全、糧食安全。

2.維護河流健康,構建清潔良好的水生態環境保護與修復保障體系

確立河流生態功能,明確生態環境保護與修復目標,確定基本生態水量,開展北運河等生態修復試點,保障白洋淀、七里海等重要濕地生態用水。

以京津等大中城市水源地、省界緩沖區、地下水資源保護為重點,加強水功能區監督管理,提出水域納污能力和限制排污總量及分階段目標,提出地下水限采方案,建立完善的水質水量監控體系。

充分發揮大自然的自我修復能力,擬定官廳和密云水庫上游、太行山等重點區的水土保持方案。

3.實施洪水管理,構建人水和諧的防洪減災保障體系

建立較完善的防洪體系,實現由控制洪水向洪水管理轉變,溝通水系、相機調度,注重洪水資源利用。加強中小河流、中小水庫、山洪災害防治、洪水資源利用和岸線利用規劃,制定不同標準下的洪水資源利用方案及措施,提出洪水調度方案調整意見。

4.加強綜合管理,構建有序可行的水管理能力保障體系

提高流域社會管理和公共服務能力,健全流域水法規體系,完善規劃體系,建立新型的流域管理與區域管理相結合的水資源管理體制和高效的協商機制。完善水利應急機制,積極調處和預防以晉冀豫漳河上游和京津冀晉省界地區為重點的水事糾紛。加強水利信息化.提高水利行業自身管理能力。

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關鍵詞:水利工程 設計 問題 原則

一、生態水利工程概述

⑴生態水利工程的概念

傳統水利工程主要以水文學、水力學、巖石力學、結構力學為主的工程力學體系。生態水利工程更加注重人與自然的和諧發展,更加關注人工工程對水體的影響,吸收了部分生態學的理論與環境工程學的技術方法,成為一個跨領域的工程體系,具有極強的綜合性。

⑵生態水利工程的特點

生態水利工程有很強大的綜合性和系統性使流域及區域的單項水利工程相互聯系、相互制約,同時,水利工程與其他與國民經濟相聯系的工程有巨大的關聯性。同時與環境有密切的聯系。而且對江河湖泊以及生態環境、氣候等都有重大影響。這種影響利弊同存,所以在對生態水利工程進行規劃時,應該消除其弊端,發揮水利工程本身的積極作用。

⑶生態水利工程的功能

首先生態水利工程具有一定的經濟效益。因其可以在汛期進行防洪、發電、發展航運、旅游及養殖業,顯然具有一定的經濟效益。其次,生態水利工程可以提高河道的蓄水能力,滿足人們的日常用水和農田用水。隨著人類經濟社會的發展,對水的需求不斷增加,修建生態水利工程可以提高河道的蓄水能力調節水利及用水資源,滿足人們的日常用水和農田用水。最后,生態水利工程具有很好的防洪排澇功效。人所能利用的水資源是非常有限的,生態水利工程可以在汛期蓄水滿足人類在干旱季節對水的需求。從生態方面而言,通過對水量的調節,合理支配水資源可以使河流長期處于一個平穩狀態,充分發揮其調節能,促進態的改善,并通過對水量的調節來滿足人們的生產和生活用水,從而更好地促進經濟社會的發展。

二、生態工程設計時存在的問題

⑴水利工程規劃設計時,并沒有過多地考慮生態環境要求,滿足不了良性生態循環和可持續發展的要求。

⑵缺乏具體的生態水利工程設計方法及標準。生態系統本身就具有明顯的地理位置和區域的差異性,決定了考慮生態的水利工程就應該具有特定性和區域性,因而制定具體的設計方法和評價標準非常困難。

⑶水利工程設計人員的生態意識不強。由于專業分工,以及規劃設計人員與生態科技工作人員合作少,這樣就導致了水利工程規劃設計人員采用基于生態環境規律來進行設計的意識并不強,以及基于生態環境的水利工程設計不普及。

⑷在水利工程設計中,缺乏當地的生態、水文等具體資料。

⑸即使只重視水利工程的生態設計,但卻忽略了水利工程建成后的生態管理和生態運轉。

⑹生態設計滿足不了整體生態系統的生態良性循環和持續性。

三、生態水利工程的基本設計原則

⑴充分發揮生態水利工程對整個河流的自我修復能力

生態系統所具有的可持續性就是其自我修復能力,也就是某些與生態系統友好的物種可以經受自然選擇的考驗,從而尋找到相應的能源和合適的環境條件,依靠生態系統的自我修復功能,合理選擇合適的物種,形成合理的生態結構。成功的水利工程就是應該讓人工與自然各占 1/2,不能只考慮人類的經濟利益,應該樹立融入自然、充分發揮河流自我修復功能的工程概念,從人與自然和諧相處的度出發。生態水利工程的設計必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值,力圖找到最科學的設計方案。

⑵對生態水利工程河流的多樣性進行保護

保護河流的多樣性就是維持生物多樣化。河流里生長著不同的動植物,形成了多樣性的生物環境。河流的水文環境多樣性包括河流的形狀、河寬、連續性、水位、流速、水溫等。河流的生態特點主要是: 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;河流縱向的蜿蜒性,形成了急流與緩流相間;河流橫斷面形狀的多樣性,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。所以生態水利工程在設計中要充分保護生物的多樣性,保護和恢復原先所有多樣性的生物棲息環境,為生物的多樣性提供生存環境,避免由于工程的建設減少生物群落的多樣性,引起生態系統的退化。

⑶注意修復整個生態水域的生態系統性

河流不僅有其自身的生態和水文特性,還與周邊的森林、田地、鄉村等構成了一個生態系統,河流發揮著為生物提供生存空間的作用。水域生態是一個大的系統,廣義的水文系統不僅包括從發源地到河口的地下水與地表水系統,還包括河流串聯起來的湖泊、濕地、水塘、和洪澤區。水文系統與生物系統交織在一起,形成整個河流生態系統。如果河道受到影響,就會破壞它所聯系的整個河流的生態系統。在進行生態水利工程設計時,不能只僅僅考慮河道的水文問題,要充分考慮河流生態系統內各個要素間的相互作用,及整個河流生態系統的修復問題。

⑷生態水利工程的安全性和經濟性

生態水利工程的功能就是滿足人類灌溉、發電、供水、航運、旅游的需求,同時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,還有符合生態學原理,工程在設計時必須在規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、冰凍、干旱等自然載荷,按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計,對河流的泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等特征進行動態地研究河勢的變化規律,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。

生態水利工程是力求經濟社會發展和自然環境之間平衡的一門科學,其發展時間不長,經驗不足,只有遵循必要的原則才可以實現人與自然的和諧,遵循自然規律,從而讓生態水利工程更好地為人類的生產和生活服務。

參考文獻:

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[2]賈振周,崔方方.淺論生態水利工程的基本設計原則[J].中國科技財富,2011( 24) .