河流生态恢复研究

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1、河流生态恢复研究摘要：主要研究河流的生态恢复问题，提出相关概念并加以区别，认识河流的重要性并对河流的健康程度进行一个评估，提出河流生态恢复技术的的思路，依据这个思路再进一步提出具体的河流生态恢复技术。最后以晋江市河流生态修复为例进行简要的分析。Abstract: Research of river ecological restoration problems, and puts forward relevant concepts and distinguish, recognize the importance of rivers and to a degree of river healt

2、h assessment, and put forward the thinking of river ecological restoration technology, based on this idea further put forward concrete of river ecological restoration technology. Finally in jinjiang river ecological restoration, for example a brief analysis.关键词：生态恢复、河流、生态Keywords:Ecological restorat

3、ion, rivers, ecology 我国对自然河岸带植被结构和功能以及管理的生学研究非常关注，正在努力探索修复受损河流生态系统的新理论和技术手段。河流是在相应的地理、气候、水文条件下经过长期演变形成的完整和谐的生态系统,其上下游、左右岸及干支流之间是相互影响的,其中某一环节发生变化,都会影响甚至破坏整个生态系统的平衡。近些年,我国的很多河道,特别是城市段河道得到了大规模的整治,较好的实现既定目标的效果,然而从总体上来看基本上还处于水质改善和景观建设阶段川,缺乏将传统水利与生物栖息地及文化景观建设的有机结合,尤其是在河流的系统性和完整性方面考虑不够。未雨绸缪,防患未然,对于人类活动的这些无

4、序干扰,以及对河流实施的以区段条块为中心的治理模式,成为目前河道治理中必须注意的大问题。相关含义1.1河流(River) 是陆地表面上经常或间歇有水流动的线形天然水道,由潜流(subsurfacewater)、相连的河漫滩(floodplain)及河岸植被共同组成,这是一般对河流狭义上的理解,从广义或更具体而言,河流系统应是一个完整统一的生命系统,它由河流源头、湿地以及众多不同级别的支流和干流,组成流动的水网、水系或河系的分支网络体系(文伏波等,2007)。具有时空上的高度可见性,在系统的纵向、横向与垂向上有高度的连通性。 1 1.2水系(River system) 指一条干流及其相属各级支流

5、的组合,在一定的汇水区域内,大小不一的河流构成脉络相通的河流系统,统称为水系或者河网。水系的形成和发育过程受到一定的地质构造和自然环境,如地壳运动、地形、岩性、气候、植被等因素的控制。在形态上,水系又有树枝状、长方状、羽毛状、放射状、平行状、环状、格栅状、分散状等各种不同的形态(丙孝芳,2004)。水系的特征可以用河网密度、河系发育系数、河系级数等各种计算参数表示。 1 1.3流域(River Basin) 是以河流为中心、被分水岭所包围的区域,在地域上具有明确边界范围(阮本清等,2001)。习惯上人们往往将地表水的集水面积称为流域,用来指一个水系的干流和支流所流经的整个区域(王树义,2000

6、)。流域是介于生态系统和景观之间的一个空间单元,与流域相对应的时间尺度通常是年或数年之类的年际比较流域作为综合的生态系统,包含河流等自然要素以及社会经济发展等因素,因此流域尺度研究不仅应关注流域内水体、河岸带、陆地等各子系统间的物质!能量和信息流动,还应将流域作为复合生态系统,进一步从大尺度上对流域内社会经济及各种资源的开发利用和保护等进行研究(龙笛,2007)。 1 生态河流具有的功能 22.1防洪效应 土壤中植物根系生态护坡较为发达，土壤和水资源保护这些植物具有很好的效果，因此耐冲击性能大大加强。故生态护岸是一种更加高级的护岸型式。生态护坡植被可以调节地表水和地下水，水循环变化。洪水来了，

7、植被渗透储存，削弱了高峰期，径流滞后效应。当旱季来临的时候，在堤防储存的水反渗透，对调节水含量的有正面影响生态护岸中大量根系发达的植物在水土保持方面也有相当好的效果，使护岸的抗冲刷性能大大提高。防洪效应是最基本，也是最本质的功能，其他效应都是锦上添花，但在现代人的生活中却是必不可少的。2. 2 生态效应 传统方法( 混凝土护坡) 进行堤岸防护的做法，河道大量被衬砌化、硬质化，虽然对防洪是有利作用，但整个生态系统被破坏，水体、土壤和其他生物从混凝土护坡分离，混凝土护坡阻止了河道与河畔植被的水气循环。生态护坡的优点是水、河流、堤坝、河道植被一起，构成了一个完整的生态系统。生态护坡坡面植被提供了觅食

8、栖息地，以及为那些惧怕两栖动物和鱼类等水生动物提供理想的避难场所，在生物多样性保护发挥积极作用的地方。只有生态护岸是用天然的材料，避免混凝土及外加剂、防冻剂的作用，防止对水质和环境的有害影响发生，以致破坏生态系统。2. 3 自净效应 生态护岸种植水柳、芦苇等植物，能吸收无机盐的水，水生植物根系对大量的微生物吸附，用于水净化，增加氧气含量的水体，有利于微生物的生长，促进水净化，改善水质。2. 4 景观效应 生态护岸技术广泛应用于国内外，在大堤建成生态绿色走廊，达到现代生态护岸的梦想，回归自然，供人们休息，提供必要的娱乐场所人们与自然更和谐。河流健康评估 在采取河流生态恢复处理措施之前，首先要做的

9、就是对河流进行健康程度的评估，明确有哪些方面是需要进行处理的，同时要明确如何处理以及采取哪一种处理措施是更为合理的。3.1物理-化学评估 3 其评估的指标可以反映河流水流和水质变化、河势变化、土地使用情况和岸边结构。3.2生物栖息地评估 3 是勘查分析河流廊道的生物栖息地状况, 调查生物栖息地对于河流生态系统结构与功能的影响因素,进而对栖息地质量进行评估。3.3水文评估 3 是分析水文条件的变化对于河流生态系统结构与功能产生的影响。3.4生物评估 3 是分析水文条件、水质条件和栖息地条件发生变化对于河流生物群落的影响程度。4.河流污染治理的技术思路我国的河流污染问题导致了河流的生态功能被破坏，

10、其因素众多，包括工业污染、生活废水污染、人口的增加等4。被污染的河流的治理技术应该围绕以下思路来进行：（1）治理技术必须有效：所采用的治理技术必须要切实可行，保证能够有效地去除城市河流中的污染物，减少或避免污染物的转移，杜绝二次污染的出现。（2）治理技术必须长效：所采用的治理技术必须长期有效，能够长久地发挥治理河流的作用。（3）理技术要与生态环境相容：所采用的治理技术必须要与河道生态系统相容，尽可能使用当前最前端的生态技术，减少在城市污染河流治理过程中对河流的影响5。（4）治理技术要经济适用：对于城市河流来说，其治理工作是一个长期的过程，要保证治理工作长期有效地进行，就必须要保证所采用的治理技

11、术具备一定的经济性。城市能够负担起河流长期治理的人力、物力、财力方面的投入，是保证城市污染河流治理工作持续进行的关键。（5）治理技术要体现出景观的协调性：城市河流作为城市景观的组成部分，治理污染河流所采用的治理技术，还必须保持与城市景观的协调性，能构建出优美的河道景观体系。 对于城市污染河流的治理来说，思考其技术要点还要重视对污染问题根源的控制。只有从源头上解决城市河流的污染问题，才能恢复城市河流的生态体系。对于现今城市河流的污染源来说，主要可分为点源与非点源两种。污染控制工作主要是针对点源进行的，如大型工矿企业、城市污水排放口等，其具体控制方法可以从建设污水、废水处理设施等方面进行考虑；针对

12、非点源，如合流制城市管网污水出水口、小型工厂等，可以从改进管网布局、收集污废水并集中处理等方面考虑。而对于农业生产中产生的污染，可以从控制农药使用、控制固体废弃物的排放等方面考虑6-7。5.河流生态恢复技术5.1城市化河流自然化的设计方法5.1.1 矮墙式河岸处理方法矮墙式河岸处理方法是将原有的板桩墙截断或者用更短的板桩来代替它，这种矮墙的设计方法非常适用于缺乏后退距离的滨水地区。采用短墙后，原有的河岸坡度需要重新调整使之变得平缓，或者需要回填部分土壤创造一个平缓、自然的岸坡。也可以在板桩墙外建造一个悬臂架子，将河岸延伸至桩墙以外，并且在悬臂架子中种植水生植物，形成一个小型的人工湿地生境。另有

13、一种不采用悬臂架来重建岸坡和恢复植被的方法，它将一种渗透性网格结构的构件安装在改造后的岸坡上，用于锚固重新种植的植被。栽植的蔓藤类植物生长后悬挂于缩短的板桩岸堤的顶端，宛如幕帘一般，可以起到柔化堤岸的视觉效果。在一些河岸高度侵蚀的地区，采用石灰岩块锚固重建的岸坡的做法可以起到美观的效果。同样，板桩护堤被缩短后，用石灰岩块沿着新造的坡岸成阶梯状排列，在石灰岩块之间种植本地的草本植物或休眠的树木枝条，而在坡顶种植灌木和乔木。这种技术的优点在于具有自然特征的石灰岩块能够固定岸坡，维持岸坡的整体性，同时，生长在岩石块之间的植物的根系能够使岩石块稳固。5.1.2板桩护岸的植物强化处理方法板桩护岸的植物强

14、化处理方法通过在一些关键部位种植树木枝条和灌木，来改善现有的板桩墙式护岸。种植在褶皱形板桩墙式驳岸的凹槽内的亲水植物，会逐渐会生长出驳岸外。这些植物不仅可以软化和美化硬直的河岸，同时也能起到强化板桩护岸的作用。合理选择植物种类，通过精心的设计能够形成小型的滨水生境，改善河流的生态环境。矮桩墙的运用和板桩墙式驳岸自然强化方法都是很好的河岸处理方法，它们向我们展示了在不改变桩墙护岸的结构功能的情况下，也可以很容易的对现有桩墙护岸进行自然化改造。5.2河岸恢复的生物工程技术85.2.1植物扦插技术许多被证实可行的生物工程技术已经被开发用于河岸稳定，都依靠本土植物的作用。其中活的植物枝条扦插是最简单的

15、方法之一，该方法主要将活的植物枝条插入现有河岸土壤中，由于这些本土植物的活枝既无需要太多的维护，也不需要对根系进行特殊的处理，它们能够在恶劣的滨河环境中迅速生长。另有一种改进了的活枝扦插技术，它用一簇活枝做成柴笼，将活枝簇扦插入河岸的土壤中。这种方法的优点在于柴笼要比单根枝条更容易存活生长，能够更快速在在河岸上形成植被。这些方法的一个重要特点是能够稳定河岸坡脚，能够减少河岸的泥泞及进一步被侵蚀。5.2.2植物纤维卷技术另有一种类似的技术可以增强河岸对侵蚀的免疫力，它采用一种纤维卷作为扦插枝条的容器，这种纤维卷通常用椰子的纤维包裹成卷状，它具有的海棉特性及稳固性能够为植被的生长提供媒介和基底。同

16、时，它还能起到缓冲媒介的作用，防止退化的岸坡受到水波和激浪的冲击。5.2.3植被垫层技术 植被垫层技术是恢复河岸植被实用方法中最好的方法之一，它运用了本地植物和树木的活枝作垫层进行河岸的稳固。这种技术能够较好的运用于侵蚀程度严重的河岸护坡。植物垫层利用生长在河岸护坡不同层面上的根系稳固下层土壤，来达到稳定护坡的目的，同时还可以为鱼类等水生生物提供良好的生境。坡脚亦可采用悬架、石块和坡脚抛石的方法进一步稳固。此外，本地植物可以种植在坡顶上和垫层中以强化河岸的自然特征和生态功能。5.3挑空式亲水平台 亲水平台是一个重要的景观处理的手法，它能够将人们带到离水边很近的地方。它能够作为教育宣传点、观景点

17、、野生动物观赏点、垂钓区、社区入口、林荫道的连接点和非正式的集会场所。当亲水平台作为滨水区的通道时，它也可以为公共开敞空间和滨水林荫道提供连续性。当然，亲水平台还有另外一个重要作用，即它能够为鱼类等水生生物提供遮护和阴蔽。自然景观亲水平台的例子：天然河道的河岸蜿蜒曲折，大块的漂石（冰河时期遗留下的，美国中西部非常普遍）被运用于沿河岸的植被护坡坡底的设计中，这些漂石具有诸多功能。首先，合理排放的石块能够消解由游艇激起的水波能量。其次，安放在坡脚的石块能够像锚碇一样牢牢锁住土质岸坡起到稳定河岸的作用。第三，这些石块粗糙的表面以及摆放的随意性能为水生有机物提供了各种各样的栖息场所。而这些有机生物成为

18、了候鸟和芝加哥河内鱼类的食物。这种亲水平台另外一个重要特点是它的挑空式的构造能够在平台下面形成阴蔽区域，这种荫蔽区域容易吸引鱼、青蛙、乌龟等生物。5.5创造和恢复野生生物环境的技术有许多技术方法被用于芝加哥河的河岸恢复中来增加和促改善野生动物的生存环境。这些设计方法常被运用于芝加哥河较自然的河段的处理上。其中方法之一是紧贴水面以下构造一个梯台，梯台或者平台的功能是形成一个狭窄的滨水湿地，并维持湿地中自然生长的滨水植物。这个新的湿地生境会吸引野生动物，包括昆虫、小龙虾、蜗牛、水鸟、鱼等前来栖息。利用石块锚固，重建后的岸坡，其水面线以上的区域可以用本地植物恢复植被，并逐渐的融入到公共林荫道中。垂在

19、岸边的植物同样也能够为滨水的野生动物提供庇护。此外，为了增强和提高鱼类的栖息环境质量，可在河岸水线及水线以下的区内构建一个用石块填充的洞穴以形成浅滩，这些小的生境为鱼类提供了产卵的场所，同时也吸引那些生长在卵石河床的昆虫前来，例如石蛾、蜉蝣，它们都是鱼类很好的食物。同样的，湿地的植物和灌木能够为被石块洞穴吸引而来的鱼类提供重要的庇护。这种设计方法的优点是能够在河岸的恢复过程中为野生物提供生存环境。5.5 浮岛技术 浮岛技术是一项相对较新的概念，在世界的其他地区，人们采用这项技术在荒凉、恶劣的生态环境下为创造野生动物的栖息地。这项技术非常适用于河岸陡峭，岸坡不稳定，土壤受侵蚀速度快的自然河流。这

20、类河流虽然自身未经人工化改造，但其汇水区受城市化影响而导致河流的健康恶化。经过锚固后，近岸的一系列浮岛可以保护河岸不受水波和激浪的侵袭。这些浮岛由塑料管道连接而成，在支撑管道之间安置可渗透的植草纤维格。这样，这些飘浮的平台就成为了植物生长的基础媒介。一段时间过后，浮岛上的植被会逐渐与河岸上的植被生长在一起，形成一个庞大且复杂的湿地生物栖息环境。 展示了浮岛是怎样成为水生生物觅食、筑巢的场所，它会吸引浮岛下面鱼类上来。当浮岛发展形成湿地以后，河岸的植被通常会因为生态的延续性而自我重建。以晋江市河流生态修复为例进行案例分析6.1河流及其流域生态环境存在的主要问题6.1.2河流水量在时间上分布不均，

21、水体受污染严重 晋江市多年平均降水量1147mm，旱年降水量为500 多mm，降雨量在时间上分布不均。受降雨量影响，多数情况下河流的水位较低，丰水期水量也很小，部分河流在干旱季节甚至断流。但是在春夏季，尤其 7 月到 9 月期间，受台风影响，瞬时降雨量大，溪河水量骤增，水位暴涨9，经常会引起水灾。可见，河流水量受降雨量影响呈现出时间上的分布不均。河流沿岸分布有许多工厂和村落，由于缺乏污水排放处理系统，工业废水和居民的生活污水是直接通过市政污水管道排放到河流中，水体富营养化。部分河道里长满水葫芦，淤积河道，致使河流的流动性变差，河流水质恶化，有的甚至会发出恶臭。九十九溪是晋江境内最大的河流，根据

22、沿岸的12 个监测站对九十九溪水质进行测定显示二类水质有4 个，占33%，三类水质有6 个，占50%，四类和五类水质各一个，水质不容乐观10。6.1.3河道“三化”现象普遍，河流生态环境恶化 以往晋江市在河道治理过程中，侧重于对排涝、排污、清淤等功能的考虑，河道护岸材料多选用水泥、钢筋和石块，导致河道“三化”现象普遍，即河流形态平行直线化，河道断面渠道化，驳岸材料硬质化。这一现象导致原本“深潭 浅滩”相互交替的河床、曲折蜿蜒的河流形状和自然的植物群落等河流自然属性消失，许多生物赖以生存的环境发生变化，河流生物群落多样性和生态系统稳定性下降，造成了河流生态环境逐步恶化。6.1.4流域汇水功能薄弱

23、雨洪管理上强调“产 汇 流”过程，即降雨后，雨水会先汇聚到河流流域内的低洼地带，如: 农田、水塘、水库等，经过汇水区域的滞留与过滤之后，多余的水分才会流入周边的河流。然而，晋江市城镇化水平高，耕地面积呈逐年减少趋势，据有关材料显示在1996 年至2005 年，9 年期间，晋江市耕地面积减少5484. 27hm2，年均减少 609. 36hm2。此外，流域内的水塘与水库多被填埋用作建设用地，因此，流域内的汇水功能变得较差10，致使暴雨天气，常产生内涝现象。6.1.5 水利设施与河流水量存在鲜明的反差 晋江市河流源近流短，河道浅窄，无法满足暴雨天气的行洪要求，因此，水利部门对晋江区域内河道改造过程

24、中的防洪设施要求很高，多数要达到 20 年一遇的防洪标准，有的甚至要达到 50 100 年一遇的标准。但是晋江市内河流常水位普遍较低，全市境内水资源十分贫乏，平时又无法通过补足水源形式来增加河流水量，导致较低的常水位与宽阔的河道、高大的防洪设施之间产生了鲜明的反差。6.1.6 河岸植物种类单一，绿化景观效果较差 已经建成的河岸带景观，其植物种类比较单一，多是选用城市园林绿化树种，绿化设计上更是采用等距离配植行道树的城市园林绿化模式，这种模式使得鸟类以及其他动物无法在河岸带安家，生物多样性降低，生态功能较差。滩涂地带多为草地，植被层次单一。处于自然状态的河流，虽然河岸带的植物种类较为丰富，但是由

25、于长期疏于管理，河岸带的植物景观效果不佳。河流生态修复的对策运用板桩护岸的植物强化处理方法、植被垫层技术、创造和恢复野生生物环境的技术进行重新规划，提升水体质量；加强雨洪管理，建设生态护岸；以自然式配植为主；根据河段的类型进行规划设计；注重对河流地貌多样性的保护和修复，增加栖息地多样性；植物配植应兼顾生态功能与景观功能；第一阶段: 净化水质，柔化硬质护岸；第二阶段：加强流域规划与管理，增强汇水功能；第三阶段: 逐步摈弃硬质护岸，构建多样性的栖息地，实现河流生态修复。7. 结语 在明确相关概念的基础上，从河流生态恢复的目的出发，根据河流保护与开发的实际需要归纳出几种河流生态恢复的几种技术方法，对

26、我国的河流生态恢复具有一定的积极作用。仍有许多方面的工作需要进一步的深入研究才能在实践中发挥巨大作用。需要加强学科之间的合作、加强实际效果研究、加强新理论和新技术的运用才能更加有利于河流生态恢复的实现。参考文献：1 吴阿娜. 河流健康评价：理论、方法与实践D. 华东师范大学:华东师范大学, 2008.2 关 健. 生态型河道建设J. 北方交通, 2014 :94-96.3 赵 楠, 张 睿, 尚 磊. 河流生态修复的研究内容J. 河南水利与南水北调, 2010(5):55-57.4 侯勇. 城市污染河流治理的技术思路分析J. 环境保护与循环经济, :74-75.5李青. 城市污染河流生物生态修

27、复研究以广州市石井河流域为例D. 广州：中山大学，2010.6严展悦，葛建保. 河流水污染控制技术探究以城市河流为例J. 科协论坛（下半月），2010（2）：125- 126.7焦燕. 南方典型重污染城市内河河水联合生物处理技术研究D. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.8 万 帆、 熊 花. 城市河流的自然化和生态恢复设计方法以芝加哥河为例C. 2008.9中国晋江 . 晋江概况OL. 晋江: 晋江市人民政府，2014 3 03http: / / www. jinjiang. gov. cn / zjjjshow. aspx? ctlgid = 181736 10晋江市土地利用总体规划专题研究报告 晋江市，晋江市国土资源局，2010: 35 96