河道生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ).doc

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河道生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)知識(shí) 一、概況 河道生態(tài)修復(fù)是指在生態(tài)學(xué)原理基礎(chǔ)上，使用綜合方法，改善水文條件和河道地貌學(xué)特征，修復(fù)受損傷的水生態(tài)系統(tǒng)的生物群體及結(jié)構(gòu)，重建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，修復(fù)和強(qiáng)化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，并能使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)，自我維持、自我演替的良性循環(huán)。 城市河道生態(tài)修復(fù)是根據(jù)自然生態(tài)系統(tǒng)多樣性的要求，恢復(fù)河道自然屬性，改變因城市化和傳統(tǒng)水利工程所造成的河道的非自然面貌，消除因此帶來(lái)的生態(tài)脅迫，為河道內(nèi)及濱河的生物重新構(gòu)建棲息場(chǎng)所，使得生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到接近自然的狀態(tài)，從而恢復(fù)城市河道各種功能，保持河道健康。 二、世界河流生態(tài)修復(fù)進(jìn)展 世界上許多國(guó)家都在進(jìn)行河道重返自然的生態(tài)修復(fù)。從上世紀(jì) 70 年代起開始，發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)人類活動(dòng)干擾對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，開發(fā)了河道生態(tài)修復(fù)的理論和技術(shù)。并在河道整治工程和堤防工程設(shè)計(jì)、施工規(guī)范中增加了河道生態(tài)建設(shè)的內(nèi)容，或頒布了專門的河道生態(tài)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則。 目前，國(guó)外河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括以下：根據(jù)“給河道以空間”的洪水管理理念，建設(shè)分洪道、降低河漫灘高程；恢復(fù)河道連續(xù)性和蜿蜒性；河道岸坡生態(tài)防護(hù)；重建深槽和淺灘序列；恢復(fù)洪泛區(qū)濕地；創(chuàng)建河道內(nèi)生物棲息地結(jié)構(gòu)；建設(shè)親水設(shè)施；應(yīng)用多孔和透水護(hù)岸材料和結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，利用生態(tài)學(xué)理論，采用生態(tài)技術(shù)修復(fù)受污染河水，恢復(fù)水體自凈能力，如：人工濕地處理系統(tǒng)、河道直接凈化技術(shù)、氧化塘處理系統(tǒng)、植物——土壤處理系統(tǒng)、水生植物處理系統(tǒng)、生物操縱技術(shù)等 1）德國(guó)的近自然河道治理工程 德國(guó)的 Selferr 首先提出近自然河溪治理的概念。它是指能夠在完成傳統(tǒng)河道治理任務(wù)的基礎(chǔ)上，接近自然、經(jīng)濟(jì)并保持景觀美的一種治理方案1。 20 世紀(jì)50 年代，德國(guó)創(chuàng)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，德國(guó)進(jìn)行了稱之為“重新自然化”關(guān)于自然的保護(hù)與創(chuàng)造的嘗試，開始在全國(guó)范圍內(nèi)開始拆除了被砼渠道化了的河道，將河道恢復(fù)到接近自然的狀況。同時(shí)進(jìn)行的垃圾處理場(chǎng)和采石場(chǎng)等的生態(tài)修復(fù)，使原來(lái)令人煩惱的不可用的場(chǎng)地變成了自然恢復(fù)用地。于是，“重新自然化”風(fēng)靡了全德國(guó)。20 世紀(jì) 80 年代開始的萊茵河治理，為河道的生態(tài)修復(fù)提供了經(jīng)驗(yàn)。萊茵河保護(hù)國(guó)際委員于 1987 年提出了萊茵河行動(dòng)計(jì)劃，以生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)作為萊茵河重建的主要指標(biāo)，到 2000 年鮭魚重返萊茵河。2000 年時(shí)萊茵河全面實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，沿河森林茂密，濕地發(fā)育，水質(zhì)清澈潔凈。鮭魚已經(jīng)從河口洄游到上游產(chǎn)卵，魚類、鳥類和兩棲動(dòng)物也重返萊茵河。 2)美國(guó)的自然河道設(shè)計(jì)技術(shù) 1989 年美國(guó)的 Mitsch 和 Jorgensn 正式探討由 H．T．Odum 等首次提出的生態(tài)工程概念，并賦予定義，生態(tài)工程正式誕生。之后不斷論證了生態(tài)學(xué)原理運(yùn)用于土木工程的理論問題，奠定了“多自然型河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)”的理論基礎(chǔ)。 20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)將兼顧生物生存的河道生態(tài)恢復(fù)作為水資源開發(fā)管理工作必須考慮的項(xiàng)目。1992 年出版了《水域生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)》。1998 年出版了《河流廊道修復(fù)》，指導(dǎo)河道修復(fù)工作3。美國(guó)陸軍工程師團(tuán)水道試驗(yàn)站在 1999 年 6 月完成了《河流管理一河流保護(hù)和修復(fù)的概念和方法》研究報(bào)告。2000 年在美國(guó)環(huán)保署頒布的“水生生物資源生態(tài)恢復(fù)指導(dǎo)性原則”中指出：一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該是這樣的自然系統(tǒng)——能適應(yīng)外部的影響與變化，能自我調(diào)節(jié)和持續(xù)發(fā)展，其主要生態(tài)系進(jìn)程，諸如營(yíng)養(yǎng)物循環(huán)、遷移、水位、流態(tài)，以及泥沙沖刷和沉積的動(dòng)態(tài)變化等完全是在自然變化的范圍內(nèi)進(jìn)行的。在同一區(qū)域內(nèi)，其植物與動(dòng)物統(tǒng)一的自然共性與多樣性是生物學(xué)方面最好例證。結(jié)構(gòu)上，如河道尺寸的動(dòng)力穩(wěn)定之類的自然特征也是如此。為使生態(tài)修復(fù)能加速實(shí)現(xiàn)生態(tài)完整性的目標(biāo)，在流域范圍內(nèi)，采取有利于自然進(jìn)程和自然共性的計(jì)劃方案，即隨著時(shí)間的推移仍能保持原有生態(tài)系?；髅缀拥纳鷳B(tài)恢復(fù)工程是美國(guó)迄今為止規(guī)模最大的河道恢復(fù)工程，它也是按照生態(tài)系統(tǒng)整體恢復(fù)理念設(shè)計(jì)的工程。自 1984 年開始進(jìn)行試驗(yàn)性建設(shè)，1998 年正式開工，工程將延續(xù)到 2010 年結(jié)束。工程采用拆除水閘，重新開挖原有河道，擴(kuò)大蓄滯洪區(qū)，恢復(fù)洪泛區(qū)和沼澤地，恢復(fù)基西米河濕等，水質(zhì)改善、生物數(shù)量增加，生態(tài)修復(fù)取得了明顯效果。 我國(guó)在一些大城市開展了河道生態(tài)修復(fù)實(shí)踐，北京市實(shí)施的城市水系綜合治理中，提出了“清、流、綠、通”的水系治理目標(biāo)。浙江省實(shí)施“萬(wàn)里清水河道建設(shè)”以實(shí)現(xiàn)“水清、流暢、岸綠、景美”的目標(biāo)，恢復(fù)和強(qiáng)化河道功能。但我國(guó)目前的河道生態(tài)修復(fù)多偏重于受污染水體的修復(fù)，只注重水質(zhì)的改善，未能提到河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能修復(fù)的高度。我國(guó)城市河道生態(tài)修復(fù)尚處于探索階段，缺乏理論和技術(shù)支撐。 三、河流的功能 城市河道界于天然河道和人工水渠之間，具有其自身的特點(diǎn)。 （1）形態(tài)單調(diào)，生態(tài)脆弱 由于人類長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于河道的利用和改造，城市河道通常形態(tài)順直，河岸河底多采用混凝土襯砌，生物棲息地破壞，河岸植被寬度不夠，動(dòng)植物種群和數(shù)量少。由于城市中地表徑流攜帶入河的泥沙、污染物多，河道污染、淤積嚴(yán)重，河水中顆粒物、富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加和有毒物質(zhì)增多。同時(shí)由于城市多建于地勢(shì)平坦之處，河道比降小，流速慢，自凈能力差。這些特性致使城市河流環(huán)境容量小、生態(tài)系統(tǒng)脆弱。 （2）防洪壓力大 城市化后的熱島、雨島等作用，局部降雨量增大；城市區(qū)域大部分地面被不透水的道路和硬質(zhì)鋪裝所覆蓋，地表蓄入滲能力大幅度降低，導(dǎo)致地下水含量減少和地表徑流量增加，最終使洪水匯流速度加快，洪峰增大，洪水更為頻繁。以上海為例，上海市區(qū)與郊區(qū)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壓力巨大。 （3）生態(tài)和景觀需求大 除了要發(fā)揮汛期排洪、排澇的安全功能外，城市河道兩岸是人們?nèi)粘Ｐ蓓膱?chǎng)所，具有景觀和親水活動(dòng)的需求，要發(fā)揮其作為人民親近自然、休閑娛樂場(chǎng)所的功能。同