河道生態(tài)修復基礎.doc

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河道生態(tài)修復基礎知識 一、概況 河道生態(tài)修復是指在生態(tài)學原理基礎上，使用綜合方法，改善水文條件和河道地貌學特征，修復受損傷的水生態(tài)系統(tǒng)的生物群體及結(jié)構，重建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，修復和強化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，并能使生態(tài)系統(tǒng)實現(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)修復是根據(jù)自然生態(tài)系統(tǒng)多樣性的要求，恢復河道自然屬性，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，消除因此帶來的生態(tài)脅迫，為河道內(nèi)及濱河的生物重新構建棲息場所，使得生態(tài)系統(tǒng)恢復到接近自然的狀態(tài)，從而恢復城市河道各種功能，保持河道健康。 二、世界河流生態(tài)修復進展 世界上許多國家都在進行河道重返自然的生態(tài)修復。從上世紀 70 年代起開始，發(fā)達國家針對人類活動干擾對河道生態(tài)系統(tǒng)的負面影響，開發(fā)了河道生態(tài)修復的理論和技術。并在河道整治工程和堤防工程設計、施工規(guī)范中增加了河道生態(tài)建設的內(nèi)容，或頒布了專門的河道生態(tài)工程設計導則。 目前，國外河道生態(tài)修復技術包括以下：根據(jù)“給河道以空間”的洪水管理理念，建設分洪道、降低河漫灘高程；恢復河道連續(xù)性和蜿蜒性；河道岸坡生態(tài)防護；重建深槽和淺灘序列；恢復洪泛區(qū)濕地；創(chuàng)建河道內(nèi)生物棲息地結(jié)構；建設親水設施；應用多孔和透水護岸材料和結(jié)構等。同時，利用生態(tài)學理論，采用生態(tài)技術修復受污染河水，恢復水體自凈能力，如：人工濕地處理系統(tǒng)、河道直接凈化技術、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)、生物操縱技術等 1）德國的近自然河道治理工程 德國的 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)河道治理任務的基礎上，接近自然、經(jīng)濟并保持景觀美的一種治理方案1。 20 世紀50 年代，德國創(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，德國進行了稱之為“重新自然化”關于自然的保護與創(chuàng)造的嘗試，開始在全國范圍內(nèi)開始拆除了被砼渠道化了的河道，將河道恢復到接近自然的狀況。同時進行的垃圾處理場和采石場等的生態(tài)修復，使原來令人煩惱的不可用的場地變成了自然恢復用地。于是，“重新自然化”風靡了全德國。20 世紀 80 年代開始的萊茵河治理，為河道的生態(tài)修復提供了經(jīng)驗。萊茵河保護國際委員于 1987 年提出了萊茵河行動計劃，以生態(tài)系統(tǒng)修復作為萊茵河重建的主要指標，到 2000 年鮭魚重返萊茵河。2000 年時萊茵河全面實現(xiàn)了預定目標，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、鳥類和兩棲動物也重返萊茵河。 2)美國的自然河道設計技術 1989 年美國的 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)學原理運用于土木工程的理論問題，奠定了“多自然型河道生態(tài)修復技術”的理論基礎。 20 世紀 90 年代，美國將兼顧生物生存的河道生態(tài)恢復作為水資源開發(fā)管理工作必須考慮的項目。1992 年出版了《水域生態(tài)系統(tǒng)的修復》。1998 年出版了《河流廊道修復》，指導河道修復工作3。美國陸軍工程師團水道試驗站在 1999 年 6 月完成了《河流管理一河流保護和修復的概念和方法》研究報告。2000 年在美國環(huán)保署頒布的“水生生物資源生態(tài)恢復指導性原則”中指出：一個完整的生態(tài)系統(tǒng)應該是這樣的自然系統(tǒng)——能適應外部的影響與變化，能自我調(diào)節(jié)和持續(xù)發(fā)展，其主要生態(tài)系進程，諸如營養(yǎng)物循環(huán)、遷移、水位、流態(tài)，以及泥沙沖刷和沉積的動態(tài)變化等完全是在自然變化的范圍內(nèi)進行的。在同一區(qū)域內(nèi)，其植物與動物統(tǒng)一的自然共性與多樣性是生物學方面最好例證。結(jié)構上，如河道尺寸的動力穩(wěn)定之類的自然特征也是如此。為使生態(tài)修復能加速實現(xiàn)生態(tài)完整性的目標，在流域范圍內(nèi)，采取有利于自然進程和自然共性的計劃方案，即隨著時間的推移仍能保持原有生態(tài)系。基西米河的生態(tài)恢復工程是美國迄今為止規(guī)模最大的河道恢復工程，它也是按照生態(tài)系統(tǒng)整體恢復理念設計的工程。自 1984 年開始進行試驗性建設，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，擴大蓄滯洪區(qū)，恢復洪泛區(qū)和沼澤地，恢復基西米河濕等，水質(zhì)改善、生物數(shù)量增加，生態(tài)修復取得了明顯效果。 我國在一些大城市開展了河道生態(tài)修復實踐，北京市實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。浙江省實施“萬里清水河道建設”以實現(xiàn)“水清、流暢、岸綠、景美”的目標，恢復和強化河道功能。但我國目前的河道生態(tài)修復多偏重于受污染水體的修復，只注重水質(zhì)的改善，未能提到河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構、功能修復的高度。我國城市河道生態(tài)修復尚處于探索階段，缺乏理論和技術支撐。 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。 （1）形態(tài)單調(diào)，生態(tài)脆弱 由于人類長期以來對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、淤積嚴重，河水中顆粒物、富營養(yǎng)物質(zhì)增加和有毒物質(zhì)增多。同時由于城市多建于地勢平坦之處，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膱鏊哂芯坝^和親水活動的需求，要發(fā)揮其作為人民親近自然、休閑娛樂場所的功能。同