河流生态规划

2024-05-28

河流生态规划（精选九篇）

河流生态规划篇1

关键词：城市设计,生态触媒,山地河流,景观规划设计,策略构建

1 山地城市河流景观的现状

重庆是我国著名的老工业基地, 污染排放量大, 污染物种类多, 在城市功能调整的过程中, 重庆不只是注重长江和嘉陵江的治理和保护, 同时也着手对他们的支流展开整治, 这就为山地河流流域的生态建设提供了良好的机遇与条件。

重庆市特殊的山地自然地貌条件, 对茶园新区苦溪河流域的生态建设带来更加巨大的挑战。一方面, 山地河流沿岸地形被改变、植被遭破坏, 其自身的生态环境非常脆弱;另一方面, 在快速的城市化和高强度开发的影响下, 河道渠化、截弯取直等简单粗暴的做法都将使河流生态面临更加严重的困境。如何协调城市建设与山地流域城市的河流生态成为一个迫切的课题 (见图1) 。

国内外关于河流景观设计的理论研究已开展多年, 成果颇丰。但是基于山地城市这一前提, 从城市设计与生态触媒的角度对小流域范围内的山地城市河流生态网络、城市绿地系统网络、城市公共空间系统网络叠置进行流域范围内的空间规划进行研究的理论成果仍匮乏, 除少量的宏观评论性文章外, 并没有相关专著对此进行系统研究。

本文尝试以城市设计生态学、触媒理论的视角, 分析目前重庆小流域山地河流景观建设过程中存在的问题, 并试图提出解决问题的策略与建议。

2 山地城市河流特征分析

受山地地形地貌、地质条件和气候影响, 山地河流有其自身特点。首先, 水文特征表现为坡降较大, 断面相对狭窄, 流速快, 汇流历时短而水量集中, 流量与水位变幅大且不规则等。因此, 在山地河流的保护中, 如何通过景观规划的策略和手段减缓河流流速, 降低坡降较大河段水流对河岸的冲刷力, 延长雨水汇流时间, 分散汇流水量, 涵养水源, 利用城市雨水资源, 减缓河流季节性缺水问题成为本次研究的基础。

其次, 冲沟是山地河流汇水机制中的重要环节, 在暴雨来临时冲沟短时间内汇集大量水量, 具有较大的破坏力。在城市建设中, 如果不对其加以重视并进行谨慎处理, 将造成灾难性的后果。因此, 如何分析并梳理河流的汇水系统, 协调山地冲沟和城市建设, 在防灾减灾和保护生态环境的基础上保证土地的利用价值, 是本次研究的关键。

此外, 山地河流河道形态蜿蜒多变, 对城市用地和交通网络的组织都将造成较大影响。如何结合山地河流网络, 对现有城市功能和道路系统进行深入研究分析并调整反馈, 整合河流廊道沿线地块功能, 加强对山地河流的自然形态和季节性溪流、河曲、滩涂、湿地、水库等典型河流生境的保护, 强化人与水的联系, 也是本次研究的重点。

3 生态触媒效应

城市触媒理论是20世纪末由美国学者韦恩·奥图和唐·洛干提出的, 即认为城市各组成元素都是相互关联的, 如果其中一个元素产生正面效应, 它就会像化学反应中的“触媒”一样, 起到催化剂的作用进而影响其他元素发生变化。

城市触媒为城市系统中的某种元素, 城市的发展与演变过程实际就是多种城市触媒的作用过程, 城市触媒可以是有形的物质要素, 也可以是无形的意识要素, 因此以生态思想为载体的一系列设计策略与技术手法也可以作为一种触媒“媒介”, 影响和催化城市空间发展中的其他因素, 进而引导城市健康发展, 这一思想也符合了当下生态城市建设的主要趋势。由此, 我们从山地河流景观的研究入手, 尝试将其利用成为城市组团发展的主导因素, 将河流景观规划设计中的生态思想与触媒效应结合起来, 探寻一种景观视角的城市设计机制。

首先, 设计“生态触媒”媒介。河流水系作为山地城市自然环境的重要因素之一, 在影响构成城市骨架网络的同时, 也是组织城市空间形态形成特色彰显地域文化的有力因素之一。这些最终将导致城市的性质、用地布局、特色营建乃至发展方向的宏观定位。因此, 将河流水系作为“生态触媒”媒介是城市发展连锁反应的基础。

其次, 激发和带动城市的建设, 促使城市结构进行持续、渐进的发展。城市是一个多系统综合的有机体, 各系统关联度高, 如果其中的某一系统变量发生改变就会引起其他系统的变化与发展。河流水系作为城市肌体中不可分割的重要组成部分, 当对其进行设计改造时, 所产生的触媒效应必将激发和带动与之紧密相关的城市山水格局、空间结构、土地利用、开敞空间等系统的一系列连锁反应。

最后, 随着城市各项系统的发展与完善, 也将引导与影响人们生活方式的升级与改变, 突显与山川、与河流水系等自然景色亲近的健康乐活的生活方式。

因此, 基于人的亲水活动行为与河流水岸的关系的活力水岸景观设计就显得更为迫切。与此同时, 近河岸的重要节点滨水景观设计反过来也将影响河流水系这一触媒媒介整体景观形态的塑造与完善 (见图2) 。

4 基于生态触媒效应的河流景观设计策略构建

4.1 项目背景概况

茶园新区是重庆市重点发展的城市副中心之一, 而新城区的建设目标是建成具有活力的现代化生态城市。茶园新区三面环山, 一面临水, 具有良好的生态格局。区内河网密布, 苦溪河作为主要河流贯穿茶园南北, 具有典型的山地河流特征, 既为建设生态城市提供了机会, 也对城市河流的保护提出了挑战 (见图3) 。

4.2 规划理念

较多的河流水系是茶园新区最大的自然资源优势之一, 同时河流生态系统也是该片区最主要的生态触媒。为此该片区的设计理念源于“水”, 强调以水为源, 水系贯通, 山、水、城相融等理念。充分利用水的生态激发和与空间引导作用, 促进该片区城市建设的可持续发展与特色营建。

基于现状分析, 茶园新区需要水来滋养生态, 需要水来塑造特色, 更需要安全的水系来保证城市运作。因此, 以“水”为触媒点, 茶园新区城市设计的设计主题是“水生态、水城市、水生活”。水应该交融在山地城市之中, 成为外部空间环境中提供孕育生命系统的关键纽带。传统的以地表排放为主的雨水组织方式难以适应建设生态城市的要求, 因此需要“生态触媒”的理念融入到山地城市河流景观的建设中, 充分利用水的触媒作用, 催化与带动山地城市整体生态建设的完善与优化, 强化水与城的生态和文化联接, 达到改善城市水环境、提升城市品质、建设现代生态城市的目的 (见图4) 。

4.2.1 水生态——河流水系生态安全策略

(1) 梳理汇水体系, 建立连续网络的汇水机制

根据规划区域的红线与长江、苦溪河流域50年、100年洪水位线, 进行淹没区分析;基于地形、GIS空间分析扩展模块的水文分析功能, 对山地河流的汇水机制进行梳理与提取, 分析河流的汇水系统, 深入研究汇水线的分布、特点和在流域中的作用。根据其汇水面积、水量大小, 研究各汇水线的自身特点和在流域中的重要性, 保护必要的汇水线, 留出汇水廊道。

根据保留汇水线的汇水面积和水量大小, 长度、坡降、与周边地块关系及重要性, 结合不同河段的生态需水量以及各种水利设施的特点和适用范围, 确定重点保护的汇水线及具体的保护方法和策略。在上述策略的指导下, 通过调整局部的土地利用规划, 以防护绿地或城市活水湿地公园的形式保证城市建设中对汇水系统的保护, 将基地内被城市用地与交通系统隔断的自然原生的汇水廊道联接起来, 增强整个汇水体系的连续性与完整性 (见图5) 。

(2) 整合雨水收集系统, 创建多样节约的雨水收集类型

在分析现有城市市政基础设施的雨水收集排放功能的基础上, 基于公园绿地、各类公共空间与建筑屋顶的雨水资源, 根据其空间属性、地表材料和坡度计算出地表径流和汇水量, 采用各类雨水收集技术 (如渗透地面、雨水花园、水窖、屋顶花园等) , 通过不同形式的雨水汇流、下凹式绿地建设与建筑雨水收集设施模式, 起到减缓雨水的汇流速度、涵养水源、补充山地河流水量和减少市政雨水管道压力的作用, 形成一个多层级、多类型的雨水收集系统, 构建具有充分利用雨水资源的收集与利用机制的生态型城市 (见图7、图8) 。

(3) 优化防洪体系, 搭建生态安全的防洪机制

山地城市河流首要目标是制定合理的防洪排涝方案与措施, 解决滨水区域的安全问题。首先, 根据上、中、下游河流两边的现状与用地性质进行分段分层级的防洪措施控制。其次, 通过采取低冲击开发 (LID) 的理念和技术, 对雨水从源头就开始实施径流控制, 通过多类型雨水收集, 达到缓冲雨水因集中排放而对河道产生的冲击性压力。在自然段汇水线密集处尽量避免布置城市功能性较强的用地类型, 调整或增加湿地公园面积, 用以缓冲山洪的冲击;在城市段利用现状水塘和现状汇水线构建社区的休闲景观水系, 并和主河道串联, 形成暴雨时的补充行洪河道, 同时可承担部分市政雨水管道系统功能 (见图9) 。第三, 河道断面的设计要在满足行洪要求的基础上, 综合考虑水系生态景观要求, 扩大河道空间, 增加河流的过水断面, 降低洪水流速, 建设生态驳岸, 打造环境宜人的自然生态河道。最后, 控制水系防洪水位、常水位、枯水期生态流量, 实现拦水闸坝、驳岸等工程设施的景观化。

4.2.2水城市——宜居城市高效复合策略

根据“生态触媒”效应, 在构建河流水系生态安全策略的设计过程中, 需对流经自然段与城市段的河流水系这一重要的带状触媒体进行评价, 保证河流水系的在生态化转型的同时催化与带动城市绿地系统、开放空间体系的优化与完善, 并对隔断汇水廊道等不合理的土地利用布局提出优化与调整建议, 加强河流水系对城市系统的触媒带动效力和范围。

(1) 绿地系统网络

山地城市中, 河流作为天然的生态廊道, 具有完整性和连续性。因此, 在保护河流廊道的同时, 以河流及汇水体系为媒介, 保护茶园新区原有的汇水体系, 以城市绿地的形式保留重要的汇水线, 同时结合河流典型生境和城市周边功能, 串联山地生态绿地、城市公园、街头绿地、社区绿地、道路绿地等各类公共绿地和开放空间, 形成基于汇水体系的、以河流廊道为骨架的绿地系统网络, 构建具有明显山地特色的山水园林城市 (见图10) 。

(2) 开放空间体系

在绿地系统规划的基础上, 补充和完善河流廊道各类用地功能, 策划和布局景观项目, 组织和梳理绿地框架结构和景观序列, 为满足各类型公共活动需求, 布局系列点状和带状滨水空间节点, 可依其景观功能的重要性进行分级;应考虑水岸开放空间与周边土地开发、利用的衔接关系, 促进商业娱乐用地与河流两侧绿地的结合, 打造多功能、多层次的综合性城市公共开放空间体系, 满足居民便捷出行和休闲娱乐的需求 (见图11) 。

(3) 土地利用调整

根据河流网络、绿地系统景观框架以及开放空间体系, 对城市相关地块土地利用布局进行调整:一是基于汇水体系的河流网络与绿地系统骨架的分析, 在保持总体土地布局配比不变的原则上, 受洪泛冲击压力大、隔断重要汇水廊道、不尊重现状地形等因素影响的土地布局进行适当的调整, 可以置换为湿地公园、防护绿地、公园绿地、广场绿地等形式;二是主体景观带上增加商业、休闲、娱乐复合开发带动人气, 同时强化商业娱乐中心氛围;三是临社区公园布置相应的社区商业及文化娱乐设施, 提供生活配套的便利性和多样性。

4.2.3 水生活——知水亲水活力水岸策略

水体及两岸的滨水空间若仅有观赏功能, 而没有参与性和空间使用功能, 人与水无法进行互动, 其对城市系统的触媒效应将大打折扣。自古以来人依水而生、城依水而建, 人的亲水天性加上滨水地带丰富的景观资源以及生态价值, 使得山地城市滨水地区成为开展各种城市游憩活动的绝佳空间。因此, 滨水区的游憩活动场地、步行网络组织、特色场所营造、亲水堤岸构建等涉及人的水岸生活的影响因素, 是城市景观水系规划中构建活力水岸目标的重点考虑对象, 是公共利益与价值的具体体现, 也是山地城市空间中最具活力与人气的地带, 最终成为提升整个城市开敞空间品质的催化媒介。

(1) 滨水步行网络

基于绿地系统和河流网络, 为了增强水岸与城市的可达性与可感知性, 构建以下三种类型的慢行滨水步行网络。一是沿着河道、溪谷、保留的汇水廊道和主要绿化廊道, 形成环状网络结构。二是以各城市综合服务片区为中心, 连接商业、文化娱乐、公园广场, 形成回字形结构。三是居住区范围的慢行交通系统, 连接社区公园、小游园、街头绿地等各个组团中心 (见图12) 。

(2) 场所营造

河流水系自古以来就有着独特的景观与文化优势, 是体现与传承城市文化的重要载体, 对人们有着天然的吸引力。在设计中应有效利用这一特色, 对城市人文历史与特色文化进一步挖掘并通过景观设计方式体现出来。采用分主题式的设计方式, 结合河流发展的历史文化, 在大的主题定位之下, 根据路网结构与区域分区, 将河流景观分段、分区域, 然后给不同的区段赋予和斌水特色、滨水活动相契合的主题。分析、提取与融入传统水岸景观特色要素与符号, 增加景观与文化的互动, 设计有特色的滨水步行道、滨水广场、滨水绿地公园、亲水平台、码头、栈道等亲水活动场所, 营造具有可识别性、场所感的地域性滨水景观。

(3) 堤岸策略

堤岸的处理, 在总体原则上, 根据两边的现状地形与用地功能, 采用分段分类型的处理方式, 主要有三种方式:一是自然式堤岸, 适用于河岸两边是生态绿地的地段, 保持自然状态并结合水体特征配置相应植物, 稳定河岸。二是人工式堤岸, 适用于商业中心、文化中心等滨水活动丰富的地段, 可通过河岸叠落分台处理与设置挑台的方式, 满足人的亲水活动需求。三是混合式堤岸, 适

用于居住片区、社区商业节点等滨水活动一般的地段, 可通过设置自然台阶与滨水栈道的方式, 增加人与水的联系 (见图13) 。

5结语

山地城市河流景观规划设计是一个复杂的系统, 涉及到城市的各个子系统, 综合度高、关联度广, 目前国内相关的专项研究还比较少。本文意图通过基于茶园新区汇水系统的梳理与保护的前提下, 建立“水生态、水城市、水生活”的规划策略, 探索协调河流、城市与人的关系, 应用规划设计策略保护河流生态廊道, 并以此为触媒提升城市空间的总体质量。

参考文献

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河流生态修复原则的探讨篇2

对河流生态修复的原则进行了探讨,归纳出了正确认识与客观评价河流开发历史的原则;部分修复河流主要功能的原则;修复目标因地制宜的.原则;流域大尺度整体修复的原则;景观修复辅助生态修复的原则;工程措施和非工程措施并举的原则;经济可行性原则,以指导河流的生态修复.

作者：韩守江何清作者单位：黑龙江省水利水电勘测设计研究院,黑龙江,哈尔滨,150080 刊名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(21) 分类号：X7 关键词：河流生态修复原则流域措施

浅谈河流的生态修复篇3

关键词：河流生态修复河道整治

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-122-02

随着社会发展，城市化进程加剧，生活生产行为以及在城市化进程中对河道河流的整治，违背了自然的规律，造成了河流生态系统的功能逐渐退化。另一方面，随着人们生活水平的提高，人口数量的增加，所需求的水资源量不断增加，对水质的要求也在不断提高，河流生态修复已经变得十分必要。

1 人类活动对城市河流系统产生的干扰

随着社会的快速发展，城市化进程对区域的生态环境产生了巨大的影响。人类的生产生活对河道的自然形态结构、河流的水质等的影响也日益显现出来。主要表现为：(1)生活生产的污染物向水体排放；(2)由于水利工程（如：筑坝、水库、堤岸）的建设，造成了生态流量不足，河流形态表现出不连续性，部分河流甚至出现断流的情况；(3)许多水景观质量被破坏；(4)地区地表硬化，河床的材料由具有透水性能的材料变为硬质化的不透水性材料。

人类的活动使得河流生态系统的功能日渐简单化，仅仅局限在景观娱乐，排泄纳污通道方面，由于河流污染，堤岸加固，河道底部防滲、固化处理等，河流生态系统的水源供应，水产品养殖，水流运输，补给地下水等功能日趋衰弱。

2 国内外河流生态修复现状

河流生态修复是生态工程学的一个分支，利用综合方法，使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退化的自然功能。恢复河流系统健康，实现河流和人类的和谐发展是河流生态修复的总体目标。通过河流生态修复重建健康的水生生态系统，形成各种生物群落配比合理、结构优化的河道生态系统，并且使河流生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的动态平衡过程。

2.1 国外河流生态系统修复现状

20世纪40年代，德国学者最先提出了“近自然河道治理工程”的概念，接近自然，植物作为首选的工程材料，重点维护动植物及生态的相互协调作用。20世纪80年代莱茵河的生态恢复计划，投入了数百亿美元，终于在2000达到了目标，为河流生态修复提供了许多经验。20世纪90年代，河流生态修复的技术愈加成熟，英国成立了河流生态修复中心，开始在流域尺度下开展河流生态修复并且制定了河流修复指南。美国出版了《河流廊道修复》，佛罗里达州开始对密西西比河、伊利诺伊河以及凯斯密河流域进行生态修复。

2.2 国内河流生态系统修复现状

我国河流生态修复到20世纪80年代才开始被重视，起步较晚，所以处于探索阶段。我国在河流生态修复过程中也显现出一些问题，主要是偏向于水质的改善，而忽视了河流的生态系统结构以及功能的修复改善。位于浙江海宁市的辛江塘及北京市北护城河、转河等河道整治工程，采用了恢复河道自然平面形态、多样性断面，增加水栖多样性、植被护岸等手段，水质得到改善，生物多样性逐渐恢复，工程投资低，治理效果良好，为我国今后的河流生态修复提供了十分宝贵的经验。

3 河流水系生态修复的任务及原则

河流水系生态修复的任务：(1)改善水质、水文条件。包括水力学条件、水量等方面的改善，合理配置水资源，维持最小生态需水量。控制污染源头，提倡清洁排放改善水质。(2)改善河流地貌特征。恢复河流的横向连通性和纵向连续性，扩大滩地，防止河床材料硬质化。(3)稀有、濒危物种的恢复。恢复水陆交错带植被，注重河流生物栖息地的建设。

城市河道系统生态修复应遵循的原则：(1)遵循自然原则。根据河流生态系统的自我调节能力，合理利用，适当的进行人为改造，保证河流系统自然、健康发展，构建河流与人类的和谐关系。(2)功能协调原则。在河流的不同时期和不同河段有着不同的功能需求，因此主要功能要优先考虑，各项功能相互协调。(3)生态循环与平衡原则。生物多样性是维持河流生态系统平衡和健康的基础，增加河流系统的生物多样性,使河流系统的物质和能量处于良性循环。(4)景观美化原则。经过河流生态修复后，可以给人们带来美好的享受。依据景观生态学原理，增加景观异质性，保留原河道的自然属性，运用植物以及其他自然材料塑造亲水的河流景观，突显城市地方特色与文化。

4 河流生态修复技术

4.1 河道自然形态的恢复

我国河道整治主要存在的问题有：(1)河道景观植被群落缺乏，植被种类单一化；(2)河道大部分都为为混凝土或浆砌块石梯形明渠的构筑形式，此种形式导致河道硬质化现象突出，还显的十分生硬、单调。

在保证防洪安全的前提下，合理拆除阻水结构，将人造化的矩形、梯形断面修整为自然形态，根据河流生态学理念，宜宽则宽、需弯则弯，保持河道的自然平面形态的同时，满足河道的排涝泄洪以及抗旱引水需求，处理好生态保护及土地规划利用两者之间的关系。

4.2 城市河流硬质护岸生态修复

我国城市河流护岸的硬质化已经高达70%，硬质护岸由坚硬石块或者混凝土材料构成，河流被渠道化、人工化极大影响了城市的河流水质和生态景观，破坏了河流系统原有的生态平衡。

河流护岸的生态修复可采用石块、木材、植物或者其他的透水性材料代替硬质材料对河岸进行加固处理，保证河床的稳定同时防止河道的淤积，不阻碍河流中的物质与岸边物质能量交换，改善地下水补给与地表水质量，生态护岸为植物提供了生长的良好条件，能成为动植物的栖息地。

4.3 生物多样性的恢复

生物多样性是保证河流生态系统平衡及健康的基础。恢复生物多样性，首先要恢复生物的栖息地。生态学与工程学相结合，恢复河流水陆交错区的功能，建造能够适合水生动植物、两栖动物生存繁殖的河岸工程生态结构。根据所要修复目标生物的生活习性，可设置鱼道、浅滩-深塘等，还可设置丁坝、乱石堆或者河岸的覆盖物模拟水生生物喜爱的活动环境，来修复河道内的栖息地。另外，还需恢复流域内的栖息地，即恢复涉水鸟类及生活在河滨半水生动物的栖息地。所采用的方式有：(1)食物供给，通过种植鸟类等所要摄取的植物，保证了鸟类所需食物的充足供应，为鸟类生存的提供了基本保障。(2)建造巢形建筑物，通过建造人工巢箱来解决自然巢穴的缺乏问题。(3)建造林间水库，水库放水所产生的洪水效应，可以防止阔叶树木被破坏。

除恢复生物栖息地以外，还需培育物种，来达到物种多样性的目的。人工和生物调节相互结合，在防止外来物种对本地物种造成侵害的前提下，通过选育、培养、引种以及种群动态调控等生物技术，再加以保护，恢复生物多样性，增加水体自净能力，改善水体生态环境。

4.4 改善水质，防治污染

可以采用外流引水稀释冲刷、生态浮床技术、河道曝气、底泥疏浚等方法对污染水体进行处理。外流引水稀释冲刷，可在短时间减小污染负荷，影响污染物沉积率，外流的引入对原水质会产生一定影响，因此，该方法有利有弊。生态浮床技术，利用物种的共生关系，以水生植物为主体，建立高效的人工生态系统，降低河流污染负荷。河道曝气，加速了河流的复氧过程，使溶解氧浓度提高，增强好氧生物的活性，从而提高水体自净能力。底泥疏浚，可以彻底清除地步的有毒有害物质。在治理的同时，要控制生活工业废水以及农业面源污染排入河流，完善管理制度，以达到修复效果。位于江苏省北部的新沂河，水质污染严重，为净化水质利用不同级配的卵石构成廊道系统，通过重力流将水引入廊道，水流通过卵石层，水质得以净化；建立人工湿地，利用湿地的沉淀、吸附、降解等作用，对水质进行处理；利用生物滤池的原理建立的人工快速渗滤池可加快水质的净化，也都达到了不错的处理效果。

5 结语

河流与人类生存息息相关，在城市防洪泄洪方面也起着重要作用，但人类城市化建设对河流的改造，使河岸硬质化，水质及景观遭到破坏，河流生态功能退化，河流的生态修复能够，提高河流自净能力，改善水环境，因此河流的生态修复是十分有必要的。河流生态修复，应从实际功能需求出发，在修复河道的过程中不断实践、积累经验，实现环境与社会经济的和谐发展。

参考文献：

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[7]董哲仁.河流生态修复的尺度格局和模型[J].水力学报,2006,(12):1476-1481.

河流生态规划篇4

1 河流生态分类

所谓河流生态分类是将河流生态系统作为分类对象，将河流景观划分为相对同质的单元；通过河流生态分类将河流水生态结构与过程的空间差异性进行层次化和等级化[2]。作为一种针对水生态系统的区划体系，它能反映水生生物及其自然环境的特征，使水环境管理从单一的水质管理转变为整体的水生态管理，从水化学指标转变为水生态指标，并为管理者和科学家提供环境管理与规划预测等方面的服务。

2 国外河流生态分类的研究进展

河流生态分类由Frissell[2]首次将陆地生态系统的分区理念引入河流水生态系统而提出，按河流物理结构在组织生态系统中的重要性将河流系统划分为流域、河片、区、河段、形态单元和水动力学群落生境区6个等级体系，其划分的指标为潜在的生产能力（流域尺度上的气候、地质、地形、土壤、生物相，河片尺度上的河槽坡度、形状以及河流级数）与栖息地单元（河段尺度的结构和基质以及栖息地特征）。但基于结构的分类未能完全体现河流空间结构属性。实质上，河流在其空间结构上具有4维属性，即：（1）在纵向上，河流是一个狭长的线状网络，从河源至河口发生着物理的、化学的和生物的连续变化，河流是一个具有生物适应性的有机体；（2）在横向上，河流系统与高地系统、河泛平原存在着物质与能量的交换，河流的物质与能量主要来源于高地系统的生产，而河泛区平原的存在又是由于河流所带来的物质所形成的；（3）在垂直方向上，河流与地下水发生交换，地下水是河道基流的主要来源，对河川径流水文要素和化学成分有所影响，而河流也通过渗漏和侧向补充着岸带周围的地下水；（4）在时间维上，河流系统的时间尺度在多方面有所体现，如河道形态可能需要很长时期的自然改变，即使是由于人类活动的改变也需要几十年才显现出来。因此，基于Frissell结构的分类体系在实用性上受到了限制，如Rohm et al.[3]的研究表明，基于结构的分类能作为河流分类的地理框架，但不足以应用于小尺度上的鱼群分类、预测资源格局以及生物损伤的诊断。然而，在大中尺度上基于河流景观结构的河流生态分类具有明显的优势，一方面，在大中型尺度上，基于结构的河流分类能够较好地解释生物多样性和生产力的变化、预测大型无脊椎动物的物种生活史和行为特性以及预测冲积系统的区域内河床形态、谷底和河流类型的分布；另一方面，基于结构的分类简化了生态系统的复杂性，结构特征之间的内在联系通过去趋势对应分析DCA、蒙特卡罗随机测试等分析技术进行量化，便于在广阔尺度上进行分类；此外，基于结构的分类多采用定性地图叠置的途径进行，该方法具有对数据多寡和精度要求低、便于在大的区域范围内实施等优点。

基于结构的分类将河流看作是连续的，而事实上由于河流横向、垂向关联的强度沿着河网发生变化，从而出现了河流连续统的不连续性，呈现出“斑块”的分布特征。斑块是相对同质的非生物及生物的结构和功能“单元”，它是形成生态系统异质性的重要原因，而异质性的程度在决定生物分布特征以及景观的非生物功能中起着关键的作用[4]。对于任何生态系统而言，不同尺度上的结构以及过程斑块就形成了一种镶嵌的、交互式的分层结构。而河流的这种“斑块镶嵌”结构，很大程度上是由重要的河流过程所产生的，其中河槽对于扰动的响应/回复过程与物质传输过程为其主要的过程。基于此，一些学者采用景观生态学中的斑块镶嵌理论，提出了基于河流过程的分类解释河流生态系统的景观格局。如Whiting和Bradley[5]经过研究发现：源头水河槽的响应/回复过程是由河槽形态、泥石流的撞击速度及频率、河槽基质大小以及沉积物运送速率控制的，因此以其作为指标对河流源头段进行分类。因此，与河流景观结构划分主要应用于大中型尺度的河流生态分类相比，基于河流过程的划分更适用于中小型尺度的河流生态分类。

综上所述，河流生态分类在理论与方法上经历了由基于结构进行分类向基于过程进行分类的转变，进而演变为将结构分类和过程分类有机融合的发展历程。与此同时，实现河流生态分类的技术也在不断发生变化，由早期主要采用地图叠置的定性分区演变为当前以定量分析为主的、定性分析为辅的分区途径；定量分析所采用的方法主要为主成分分析、聚类分析、相关分析、对应分析、逐步判别分析等数理统计分析技术或者空间回归树（SPAR-TA）、人工神经网络（ANN）等数学模型方法。相比传统的定性地图叠置分区，当前的分区途径需要大量的、具有较高精度的数据，使得分区过程更为严谨、客观。

3 对我国河流水环境生态分区的启示

由于我国从东到西、由南至北地形的差异导致出现多样的河流景观分布格局、气候的差异导致河流流量的多样性变化以及社会经济发展与环境保护的不平衡导致的河流水环境状况的差异，使得在大中尺度与中小尺度上流域水环境生态功能分区的方法、指标因子与实现技术上存在差异。

在大中型尺度上，气候、地势地貌、河流级数、土壤、植被类型、土地利用方式等流域背景结构因子，它们通常在整个流域内部发生连续的、显著的变化，并能进一步引起其它重要的结构特征因子也随之发生改变。立足于全流域，它们很可能是流域生态系统空间差异性的主要成因，所以我国流域一二级水环境生态功能分区在立足结构划分基础上，可选择气候、地势地貌、岩性、河流级数、土壤、植被类型、土地利用类型等作为分区指标。从实现技术而言，流域的这些结构特征信息相对易于从现有的地形图、水系分布图、遥感图等资源中提取，分析其空间结构的分形特征，从而在广阔尺度上，以地图叠置法为主、以特征因子的欧式距离为辅进行区域的差异性分析，结合专家意见进行不同区域的边界划分，从而实施一、二级水环境生态功能分区。例如孟伟等[6]选择辽河流域的气候、径流深度、地貌、土壤、植被和土地利用类型作为指标因子，以地图叠置为手段，最终实现了一、二级水环境生态分区。

在中小型尺度上，河岸坡度、河流形态、相邻的土地利用的变迁、河岸植被、水文、基质类型、河槽内的大型木屑等栖息地特征因子决定着河槽响应/回复、物质传输等生态过程，而这些过程形成的是河流景观特殊的斑块结构，并通过控制资源的有效性而最终影响了河流局部区域内的生物群落。因此，我国流域三级水环境生态功能分区在立足过程分区基础上，可选择相邻土地利用的变迁、河岸坡度、河流形态、河岸带植被、基质类型、水文特征、河槽内的大型木屑等作为分区指标。依据所选择的指标，结合分区对精度的要求，选取流域内具有典型性及代表性的地点合理布设监测点，通过监测点的野外调查与实验分析、并结合提取已有信息获取的指标数据，建立指标因子数据库；在二级分区的基础上，运用主成分分析、聚类分析、相关分析、对应分析、逐步判别分析等定量分析技术手段确定不同区域的同质性与异质性，在以水定陆的理念指导下最终实现流域三级水环境生态功能分区。

4 结语

由Frissell首次将陆地生态系统的分区理念引入河流水生态系统而提出的河流生态分类是以河流生态系统作为分类对象，将河流景观划分为相对同质的单元，通过河流生态分类将河流水生态结构与过程的空间差异性进行层次化和等级化。国外的河流生态分类从理论方法上可分为基于结构的大中型尺度及基于过程的中小型尺度河流生态分类两种，从实现技术上多采用地图叠置为主的定性分区以及多种数理统计方法为代表的定量分区。我国的大中型尺度，即一、二级河流水环境生态分区中适用基于结构的、定性地图叠置为主的分区；中小型尺度，即三级河流水环境生态分区适用基于过程的、多变量定量分析为主的分区。

参考文献

[1]Omernik,J.M.Ecoregions of the conterminous United States(Map Supplement)[J].Annals of the Association of American Geographers,1987,77(1):118-125.

[2]Frissell,C.A.,W.J.Liss,C.E.Warren,and M.D.Hurley.A hierarchical framework for stream habitat classification:viewing streams in a watershed context[J].Enviro nmental Management,1986,10:199-214.

[3]Rohm,C.M.,J.W.Geise,and C.C.Bennett.Evaluation of an aquatic ecoregions classification of streams in Arkansas[J].Journal of Freshwater Biology,1987,4:127-140.

[4]Forman,R.T.T.and M.Godron.Landscape Ecology[R].John Wiley and Sons,New York,1986.

[5]Whiting,P.J.and J.B.Bradley.A process-based classification system for headwater streams[J].Earth Surface Processes and Landforms,1993,18:603-612.

生态河流设计的探讨篇5

天然的河流有凸岸、凹岸, 有浅滩和沙洲, 河流蜿蜒曲折, 深潭和浅滩相间, 许多动植物依赖河流生存, 这些自然的地貌和物种群, 有利于河流的滞洪和水体的自净, 也形成了复杂、稳定、动态的河流生态系统。城市在快速的城市化进程中, 社会经济发展迅速, 基础设施不断完善, 都市利用密度迅速提高, 市区内河涌或被侵占, 或被覆盖, 或被裁弯取直;同时, 由于道路面积扩大, 地面的不渗透区域增加, 房地产业的大幅度开发, 农田、绿化、水面积和自然裸地减少。这些不仅严重影响河涌的行洪排涝功能, 而且对河流的生态系统带来灾难性的影响。

由于传统的河流整治主要只是考虑河流的防洪、排涝、排污、灌溉为主要功能, 即“一河两堤”, 在整治对策上, 单纯地采取了在河流两岸大量修建高标准的钢筋混凝土护堤;同时由于河流水面的缩窄, 为了保证泄洪和防止冲刷, 又大量地使用混凝土、浆砌块石等硬质材料砌筑河床使河流被完全人工化、渠道化;不少河流已通过硬底化、封闭渠箱式改造, 被作为排污通道。渐渐的城市景观受到了破坏, 河流中生物的生育环境也随之消失, 大量的工业和生活污水直接排入河道, 河水受到严重污染, 使河道变成了开敞式的“下水道”。水生态严重恶化, 无法满足人们回归自然的要求。

2 修筑自然化河流的工程实例

2.1 工程环境现状

本工程位于某市新开发区, 河涌的上游是低丘地区, 基本属侵蚀台地丘陵, 地势较高, 两岸的生态景观保护较好, 下游地形以坡度较缓的丘陵区为主, 流域范围内植被良好。河涌两岸竹林、山丘、田野、村落、工厂错落分布。现状水质较好, 上游段达到Ⅲ类水的标准, 下游段在各排污口附近河段水质较差, 达到V类。河流现时有一定的水自净能力。

2.2 功能定位

由于工程位于某市城市新发展区域的重点景观地段, 联系着该地区大部分的自然景观和现代城市景观, 因此环境建设要求标准较高“, 一河两岸”景观环境建设是该区基础建设的重要组成部分。河涌整治后要体现现代科技与自然生态的结合, 在解决防洪排涝的基础上, 满足美化环境、维持风景区的生态平衡, 为居民和游客提供休闲娱乐场所的要求。

2.3 设计原则

在设计过程中, 注重“创造性保护”和“生态恢复”, 优先考虑对生态环境的影响, 通过保护和恢复岸边水生植物带, 解决保护水质、水土流失等问题, 并为水生和岸生小动物提供生存必要的空间和保护。打破传统河涌整治中水面与绿化相互分开的模式, 将“水”和“绿”有机联系起来, 形成完整的“水绿生态系统”。设计遵循以下原则:

(1) 满足防洪排涝安全原则。

该河流具有典型的山溪性河流的特点, 是组成市区水网的重要河流和排涝通道, 承担开发区防洪排涝的任务, 因此在河涌整治过程中, 必须首先满足防洪排涝安全。

(2) 水利工程与生态、景观有机结合的生态原则。

在岸线平面布置上尽可能保持原自然河道的蜿蜒曲折, 保留河流现有的弯岔, 为各类水生动植物创造良好的繁殖空间。堤岸采用缓坡式生态型, 坡度节奏变化, 护岸采用土石等天然材料或环保的建筑材料, 并与植物护坡相结合, 保留沿河岸边的浅水湿地, 起到净化水质和改善生态环境的作用。

(3) 以人为本, 亲水和亲近自然原则。

设计考虑为市民创造多样的休闲娱乐空间, 同时考虑人类与生俱来的亲水特性, 在设计中注意设置人与河水直接接触的空间, 达到不论四季水面如何涨落, 人们都可达到亲水的目的。

(4) 立体设计, 注重意境的营造原则。

本工程建成后将是人们休闲游憩的场所, 故设计上从人们的视觉兴趣出发, 进行全方位立体设计, 运用堤、岸、坡、道路、平台以及草、灌、乔、水、石等自然素材营造丰富多彩的三维空间, 同时利用河水的涨落以及草木的季相变化等自然韵律以及草木等自然因素随时间而不断生长变化等现象, 营造丰富多彩的视觉空间。

2.4 河涌横断面型式和水面景观营造

依“亲水”和“生态”的原则, 结合本工程的特点将横断面设计为复式断面, 设置两级或多级平台, 采用生态型缓坡护岸, 使用土石等天然材料, 与植物护坡相结合, 在水陆交接处保留或营造岸边浅水湿地, 以净化水质和改善滨水生态环境的作用。

根据沿岸不同的地形, 将河涌的横断面大致分为三种形式:

(1) 上游段。

两岸的生态景观保护较好, 沿河有大片的竹林和小片蕉林, 河水清澈。设计考虑此段为旅游服务的特点, 保留原有竹林为基调, 搭配多种乡土植被, 用蜿蜒的人行园路贯穿河涌两岸绿带, 并设置戏水平台、休息凳、避雨亭等休闲设施, 为游人提供一个生态游的好去处。绿化植物除保留原有竹林、蕉树和果树外, 增加香花植物和耐阴耐湿的花草地被, 利于人们休闲旅游。

(2) 中游段。

此段河涌紧依天鹿南路相伴而行, 河涌的绿化景观设计考虑与道路绿化相结合, 并选用各类景观树种成自然混交林的基调, 根据开花季节的不同配置各类植物, 形成色彩斑斓、自然气息浓郁的林带。草坪地以耐湿、护坡效果好的植物为主。

(3) 下游段。

此段流经村庄, 是人口相对稠密的区域, 设计考虑此段为周边居民服务的可能性, 采用疏林草坪和林带相结合的种植方式, 用蜿蜒的人行园路贯穿河涌两岸绿带, 并设置戏水平台、休息凳、避雨亭等休闲设施, 为居民提供一个休闲的好去处。绿化树种以绿色为基调, 配搭部分景观花木和部分香花植物, 草坪地以耐湿、护坡效果好的植物为主, 营造出清雅宜人的“碧涌绿岸”亲水环境。

2.5 工程的设计特点及难点分析

根据规划, 该区域定位为“生态园林城”、“山水园林城”。工程的上游还规划了生态旅游区, 是整个区域的重点景观地带, 河涌作为其中的动态自然景观, 其整治是重中之重, 应起到画龙点睛的作用。因此, 设计思路不仅仅停留在“风景如画”的一般园林设计上, 还要满足保护生态景观的要求。在满足防洪排涝基本功能的前提下, 通过采取相应的工程措施和非工程措施, 保持其现有的生态景观, 改善河涌水环境, 是本次设计的重点和难点。

2.5.1 解决行洪断面、消能工与生态景观的矛盾

本工程大部分河道均属山区河道, 河床地质条件良好, 河底纵坡较大, 根据有关资料提供的设计流量, 现有河道过流断面明显不足, 而且由于河底纵坡较陡, 对应于20 年一遇的设计洪水, 流速较大, 河床冲刷严重, 现场查勘已发现冲刷引起塌岸的现象。因此, 在拓宽行洪断面的同时, 应每隔一定距离设置消能工进行消能。根据不同河段河底纵坡、陡缓程度及河床深浅程度进行消能工的设置。同时尊重原有主流走向, 留出深槽, 确保河涌生态景观需水量, 深槽两侧大水时可行洪, 平常基本不过水。尽量保留现有竹林、植被, 深槽两侧可选种根深耐冲且株矮的植被固滩。

2.5.2 解决工程材料与生态景观的矛盾

工程的上游规划为生态旅游区, 整治后具有生态旅游价值, 尽量避免留下人工痕迹, 因此工程设计尽量少用圬工, 尽量选用天然材料。护脚工程除了有500m 是利用原浆砌石挡土墙外, 其余均采用干垒 (砌) 石护脚, 部分结合打木桩护脚, 石料尽量选用天然大卵石料和黄蜡石, 固滩护坡以植被为主。在利用原有浆砌石进行护脚的河段, 尽量通过护滩植被进行隐蔽。

3 结束语

生态河流是融水利工程学、环境科学、生态学等多学科为一体的综合性问题, 它是以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为目的, 设计时应以全新的视角加以探索和研究, 不应停留在传统的河流整治上, 仅追求防洪、排涝、排污和景观视觉等功能, 而应以自然和生态为原则, 在规划、设计、施工和管理等环节均贯彻“以人为本”、“人水和谐”的理念, 以河流生态的可持续性支撑城市生态的可持续性。

摘要：随着社会经济不断进步和发展, 人民生活水平提高, 人们对改善城市水域环境要求也在不断提高, 单调呆板的水环境已不能满足人们追求多样化的要求。人们崇尚自然、渴望回归自然、希望亲水的意愿, 给城市河流整治工作提出了更新更高的要求。

中小河流生态治理探讨篇6

1河流生态治理的含义

河流生态治理是在维持河流一定的自然结构和生态环境的需求下,采用科学、生态的治理措施,构建健康、完整、稳定的河道生态系统,满足人类社会和相应时期内的可持续发展需求。

20世纪80年代,北美和西欧国家最早提出了生态健康河流的概念,其河流治理方案注重河道的生态结构,发挥河流生态系统的整体功能。典型成功案例为1987年欧洲各国启动的莱茵河行动。日本于20世纪90年代初开展了“多自然型河流河川计划”,取得了良好的效果。1991—2002年,日本60% 以上的河流治理工程为多自然型河流治理工程[2,3]。

目前我国的河流状况同发达国家相比,存在着巨大的差距。无疑也是在走一条先破坏后恢复、先污染后治理的老路。因此,河流治理必须从我国实际情况出发, 开展生态治理,达到人水和谐、人水共同发展的目的。

2河流生态治理设计理念

河流生态治理宜建立在对河流生态环境历史资料和现状监测数据全面调研和深入分析的基础上,综合运用水利工程学、环境工程学、生态工程学和景观工程学等基本概念、原理、方法和技术,开展设计工作。

首先,以全流域综合利益为目标,重长期生态经济效益。河流治理大多涉及不同的行政区域,治理工程要处理好上下游、左右岸、经济与生态、城市与农村、发展与保护、近期效益与长远效益的关系。转变重目标效益和行政区域利益的观念,树立以市场为导向,以全流域综合利益为目标,重长期生态经济效益的观念。

其次,河流治理应从工程水利向生态水利转变。工程水利强调“兴利除害”,多以快排、速排为目的,治理后河道河槽渠化,河岸硬化,边界整齐,走线笔直,虽满足防洪安全,但忽视了人水和谐的需要。

生态水利岸线基本保留原有自然形态,形成蜿蜒曲折、深浅不一、高低错落、急缓相间的河流形态。岸坡采用生态护岸,将水、岸滩连为一体,构成一个完整的生态系统。

河流治理应以保障人民群众的生命财产安全为根本,力求将生态理念与传统地域文化完美结合,保护生态河流,做到以水资源的可持续利用和水环境的持续改善支持、保障经济社会的可持续发展。

3河流生态治理工程实践

3.1合理确定河流防洪标准

中小河流治理工程中所遇到的情况较为复杂,有些河流难以确定一个统一的标准,需根据每条河的现实情况确定其防洪标准。例如: 北京市某河地处浅山区与平原交接段,山区河道主要保护对象为各乡镇,人口不足5万,以农村人口为主,且涉及的企业均为小型企业,防洪标准确定为10年一遇; 平原段河道主要保护对象为某城镇组团,人口达21. 5万,沿线为重要的石油化工生产基地,防洪标准确定为20年一遇。

湖北省某河道规划设计标准为50年一遇。河流经过某中等城市城区,且有大型企业防护需求,防洪标准定为50年一遇比较合理。但河流出城后进入山区后, 两岸为天然林地,河滩地上有少量耕地,如按50年一遇标准设计,堤防需加高4 ~5m。基于这种现状,工程防护设计按防冲不防淹设计,主要以防止岸坡崩塌、减少两岸淘刷冲蚀为主,允许洪水短时间浸泡农田、林地。

3.2河流生态治理是一个长期的过程

河流生态破坏不是一朝一夕形成的,河流生态恢复也不可能一蹴而就。因此,设计人员要与业主进行深入的沟通与交流,使其充分理解河流生态治理工程是一个长期的过程,工程建设只是一个开端,后续要经过长时间的管理和养护才能达到理想的效果。

另外,中小河流生态治理工程受工程投资及占地条件限制,仅允许在河道范围内进行生态治理,这不能满足河流生态恢复及沿河居民对河流周边生态绿化景观的需要,因此,河流生态设计要统筹考虑,为今后流域生态恢复及景观环境建设打好基础。

3.3生态设计理念及工法的使用

河道岸线布置要遵循自然规律,基本保留河流自然形态,顺应河岸的基本走势,宜宽则宽,宜弯则弯,尽量避免人为改变河势。在河流治理工程设计中,为便于说明或定位设计河岸线,可布置五条导线,即: 河流中心控制导线、两侧坡脚控制导线和两侧上口控制导线。其中,中心控制导线便于总体设计说明,两侧坡脚控制导线和两侧上口控制导线有利于施工中进行放线定位。

河流设计中,在条件允许的情况下,尽量选择自然缓坡,以利河流的自然修复,同时也可拉近人水之间的距离。若河流两岸土地紧张,采用较缓的岸坡难度较大,就需要设计师提供多个经过经济技术比较的治理方案,供决策者选择。

在河流设计中尽量减少硬质材料护砌,避免自然河流渠道化。可结合河流及周边场地条件,选用生态材料护坡。生态护坡具有岸坡稳定、透水透气、固土护坡等特点,有利于河流的自我修复功能。常用的生态材料有格宾石笼、生态袋、三维植被网、活木扦插、联锁砌块等,既可强化河道的安全功能,也可为景观建设打下良好基础。

4结语

目前,中小河流治理收到工程投资、占地拆迁等条件限制,很难在短时间内达到理想的生态治理效果,需要结合现实情况,选择合理的治理方案和措施,逐步推进。决策部门也应逐步转变观念,适当调整有关规定, 如打破河道蓝线与绿化边界的隔离关系等,使中小河流治理不局限于工程水利的束缚,推动生态河流建设。

参考文献

[1]水利部,财政部.中小河流治理工程初步设计指导意见[R].2011.

[2]河道整治中心(日本).多自然型河流建设的施工方法及要点[M].周怀东,杜霞,李怡庭,张祥伟,译.北京:中国水利水电出版社,2011.

河流生态规划篇7

为促进水资源的优化配置和可持续利用, 保障建设项目的合理用水和生态保护要求, 2002年3月24日中华人民共和国水利部、中华人民共和国国家发展计划委员会第15号令发布《建设项目水资源论证管理办法》, 揭开了我国建设项目水资源论证的序幕。

水资源论证工作经过3年多的探索和总结, 根据《建设项目水资源论证管理办法》, 水利部为规范水资源论证工作, 指导水资源论证报告书的编制, 2005年5月12日发布水利行业指导性文件《建设项目水资源论证导则 (试行) 》, 明确提出建设项目取水应保证河流生态水量的基本要求:①“建设项目取水量占取水水源可供水量比例较大时, 必须定量分析取水对河流生态基流量的影响”;②“对引水、蓄水等水利水电工程的论证, 必须分析对下游水文情势的影响, 并提出满足下游生态保护需要的最小流量”。以文件形式提出“河流生态基流量的概念”, 水资源论证工作进一步规范化。

1 云南省水资源特点

云南省有1 000 km2以上河流103条, 100 km2以上河流306条, 分属长江、珠江、红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江6大水系。径流以大气降水补给为主, 仅滇西北有少量融雪补给, 由于受季风气候的影响, 河川径流的变化有明显的丰水期和枯水期。汛期 (5-10月) 径流量占全年径流量的75%～80%, 7-8月份为主汛期, 其中滇西北三江并流地区有大、小雨季之分和少量春汛 (3-4月份为小雨季) 。全省年平均降水量1 258 mm, 但降水地区差异较大, 金沙江河谷局部地区最小降水量300 mm, 伊洛瓦底江的昔马平均年降水量4 000 mm。降水量年内分配不均, 雨季5-10月份降雨量占年雨量的85%～95%, 旱季11月至第二年4月份降雨量仅占年雨量的15%～5%, 其中3-4月份降水量仅占年降水量的2%～3%, 麻栗坝大 (二) 型水库水文站44年实测最枯日流量为多年平均流量的2%;达号中型水库实测最枯日流量为多年平均流量的1%。水资源供需矛盾突出, 冬春连旱比较严重。

2 云南省水资源论证河流生态流量控制

云南省水资源论证工作始于2002年, 由云南省水利水电勘测设计研究院编制的《云南省德宏州麻栗坝水库工程水资源论证报告》为云南省第一个水资源论证报告, 同时也是水利水电规划设计总院第一批评审通过的水资源论证报告之一。德宏州麻栗坝水库工程位于陇川县陇川坝子首部的南宛河干流上, 水库控制灌溉面积1.512万hm2, 水库蓄水通过输水隧洞出库后直接进入灌区。下游南宛河西岸沿河片0.8万hm2农田灌溉通过南宛河输水, 考虑上述因素和区间不断有支流和灌溉回归水的汇入等情况。麻栗坝水库枯水季节非灌溉时段坝址至第一条较大支流处的生态流量, 以麻栗坝水文站44年实测最枯日流量考虑。

云南省多年平均水资源量2 210亿m3, 居全国第3位。根据水能资源普查资料, 云南水能资源蕴藏量103 640 MW, 可开发水能理论蕴藏量71 168 MW, 可开发水能资源占全国的20.5%, 居全国第2位。

随着国家经济的快速增长和综合国力的增强, 人民生活水平得到了逐步提高, 国民的环保意识在不断增强, 人们开始关注自身的生存环境和可持续发展空间, 关注开发建设项目可能造成的不利环境影响对区域经济和生活质量的影响。《中华人民共和国环境影响评价法》和《建设项目水资源论证导则 (试行) 》颁 (发) 布实施后, 各级人民政府对环境保护更加重视, 在科学发展观的指导下, 综合考虑辖区内的资源优势、环境制约因素, 强化了经济增长, 社会进步与环境保护的宏观调控力度, 努力协调资源开发与环境保护的关系。在水资源开发项目论证、审批 (核准) 环节, 河流生态流量采取环境影响评价和水资源论证相互协调的双控措施, 从源头控制开发建设项目可能造成河流生态的环境影响, 基本实现了有保护的开发, 在开发中保护的发展目标, 促进了经济的持续、稳定增长。

河流生态流量是近年环境影响评价和水资源论证关注重点, 河流生态流量如何确定?鱼类学家、植物学家, 工程设计、环境影响评价、水资源论证等业内人士均有不同见解。国家环保总局、水利部先后推荐了多年平均流量法、多年平均枯水时段法、Tennant法、生态基流Q95法等近10余种计算方法, 但经多年实践争议仍很多, 为此水利部水资源管理司曾在南昌组织过研讨会, 力求通过研讨制订合理的控制标准。由于我国地域辽阔, 气候多样, 要对各省 (区) 河流生态流量提出明确的控制标准是困难的。各省 (区) 根据各自的地理条件、气候特征, 按《导则》基本要求综合分析论证确定所在区域河流的生态基流控制标准是必要的。

云南省水资源论证根据本省的地理条件、气候特征, 水资源特点, 主要采用多年平均流量法、多年平均枯水时段法、设计枯水年时段法、Tennant法等4种方法, 现状云南省水行政主管部门、省环境保护行政主管部门在无规范明确规定、又缺乏合理论证情况下, 基本认同河流生态基流采用多年平均流量法控制。

3 云南省中小河流水资源开发生态流量探讨

云南省山地和丘陵面积占94%, 平坝占6%, 地处我国空中水气走廊通道地带, 水汽条件充足, 受孟加拉湾暖湿汽流、北方冷空气入侵和局地地形抬升影响形成降水。云南省是我国年平均降水量较丰富的省 (区) 之一, 全省年平均降水量1 258 mm, 为全国平均降水量的1.9倍, 水资源尚称丰沛。

云南省大部分地区年降水量在900～2 740 mm之间, 相对湿度约80%左右, 属水资源丰沛地区。根据开发建设项目对河流生态流量影响分析, 影响最大的是水利、水电工程, 水工程拦河筑坝取水, 使枯水期坝址以下一定距离的河段出现减水现象普遍存在。因此, 水工程取水对河流生态流量影响分析重点时段是枯水期。根据《建设项目水资源论证导则 (试行) 》要求, 地表取水可以不同时段 (枯水期、最枯水月、最枯水日) 的取水量占相应时段径流量的比值, 定量分析取水前后水功能控制断面相应时段径流量的变化和影响, 提出满足下游生态保护需要的最小流量。《建设项目水资源论证导则 (试行) 》对“北方河流生态基流指标原则上不应小于多年平均流量的10%, 枯水时段不应低于同期流量均值的20%;水资源丰沛地区建设项目取水可控制在规划的水资源开发利用程度范围内”的最低要求[1]。研究水资源丰沛地区中小河流水资源开发生态基流适度下泄, 协调区域经济发展与环境保护关系, 提出区域态流量控制最低要求是必要的。

针对云南省水利、水电工程建设环境影响评价、水资源论证河流生态基流争议的热点问题, 结合云南水资源丰沛、时空分布不均, 湿度大, 年径流具有丰、枯悬殊的特点, 本文着重探讨4种常用生态流量法在云南资源论证中的适宜性。

(1) 多年平均流量法。

多年平均流量法采用河流取水口断面多年平均流量的10%控制河流生态流量, 对于控制径流面积、径流量较大, 有国家级、省级保护野生鱼类, 狭域特有种和重要的经济鱼类等敏感保护目标的大型河流、重要的中型河流, 河流生态流量最低标准应采用多年平均流量的10%控制。但对一般无重要保护对象, 3-4月份降水量仅占年降水量的2%～3%的中小河流, 枯水段径流量很小, 不可能满足多年平均流量的10%控制要求, 不符合云南省径流量丰、枯悬殊特点。

(2) 多年平均枯水段法 (11-4月) 。

多年平均枯水段法采用河流取水口断面多年平均枯水段 (11-4月) 流量的20%控制河流生态流量。多年平均枯水段法基本符合云南省径流量丰、枯悬殊, 湿度较大特点, 绝大部分中、小河流水文分析成果表明枯水段径流能满足此方法的基本要求, 业内人土普遍认为此方法更符合云南省无重要保护对象的中小型山区性河流特性。从协调资源开发与环境保护的关系, 促进地区经济增长角度看, 云南省中、小河流生态基流宜参照《建设项目水资源论证导则 (试行) 》“…河流生态基流指标原则上枯水时段不应低于同期流量均值的20%”的最低要求执行。

(3) Tennant平均流量法 (10-3月) 。

Tennant平均流量法一般以10-3月多年平均径流量的10%控制生态流量, 与多年平均枯水段法 (11-4月) 相近, 分析结果云南省中、小河流下泄生态流量一般要比多年平均枯水段法 (11-4月) 小15%左右。分析认为, 此方法时段跨度不符合云南省径流量丰、枯悬殊特性;下泄该时段多年平均流量10%生态流量对河流生态的影响程度一般、较差同列为一个层次, 不易判别对河流生态的影响程度;分析结果下泄生态流量小于“北方河流生态基流指标原则上枯水时段不应低于同期流量均值的20%”的最低要求。

(4) 生态基流Q95法。

生态基流Q95法采用设计保证率P=95%最枯月 (日) 径流量控制。此方法有很强的环境保护意识, 但将人类生存的基本要求, 经济发展置于次要地位, 立足点与科学发展观“以人为本、民生水利”有一定差距, 人类要生存、要发展, 离不开水资源的支撑。现实生活中是在水资源最枯的年份或月份, 人类生存对水资源的需求量越大, 并且是越枯的月份 (栽插、保苗) 越是想尽办法采取各种措施竭尽全力取水。目前生态基流Q95法不具可操作性, 现阶段不可能实现。

4 结语

水资源、环境资源是人类赖以生存和发展的重要资源, 二者联系非常紧密, 一旦人类赖以生存的重要生态系统遭到严重破坏, 就丧失了发展的基本条件, 这是全社会所关注的。在水资源开发中, 河流生态流量标准越高, 水电站经济效益、水工程供水效益降低幅度越大, 电力供应不足, 不仅经济发展受到一定限制, 纯公益型的水利工程投资也将较大幅度增加。寻求水资源合理开发、探讨河流道生态流量的适度下泄, 保护河流道生态基本平衡与经济社会的协调发展是有益的。经多年实践分析认为, 云南省一般无重要保护对象的中、小河流生态流量采用多年平均枯水段法 (11-4月) 控制较为适宜。

注:Q为多年平均流量;q为生态流量。

参考文献

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黄河河流生态恢复的目标篇8

1 河流生态修复技术的发展情况

河流生态修复研究技术大致走过了3个阶段:第1阶段 (20世纪50年代) , 德国首先提出了“近自然河道治理工程”的概念, 注重河道的综合治理, 强调植物、动物和生态的相互制约和相互协调作用, 处于起步阶段, 主要应用于小河小溪的研究;第2阶段 (20世纪80年代) , 国际上的河流修复技术开始逐步应用在大型河流;第3阶段 (20世纪90年代) , 随着技术方法的全面成熟, 流域尺度下的河流生态修复工程逐渐增多, 进行河流流域整体生态修复技术的研究。

目前采用的生态修复技术主要有3类:一是物理方法, 即通过工程措施, 进行机械除藻、疏挖底泥、引水稀释等;二是化学方法, 如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等;三是生物—生态方法, 如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被等。

我国对污染河流的修复技术研究和应用起步较晚, 多是对一些污染水体和河流进行研究修复, 目前存在的主要问题是:只注重水质改善, 缺乏生态系统的全局意识, 忽视了植被生态位和河流生态系统的研究。黄河作为我国第二大河, 以占全国水资源2%的水量, 支撑着全国15%的人口和7%的国民经济生产的安全用水;干流已建和在建的梯级水库30多座, 总库容达582亿m3, 水电总装机容量达1 750万k W, 开发利用率约60%, 是我国重要的水电基地之一。

目前黄河主要表现出的问题是:流域粗放型的经济发展模式, 造成水资源消耗大、污染排放强度高, 水电工程多、河流片段化严重, 水环境压力不断增加, 加之上游来水量减少, 河流输沙动力明显降低, 水沙关系更加不平衡。近年来, 国家在黄河流域批复了一系列区域发展规划, 包括上游宁夏、甘肃等省 (区) 的经济区, 中游的关中—天水经济区、晋陕宁蒙能源基地, 下游新增的千亿斤粮食核心区和黄河三角洲高效生态经济区, 这些对黄河生态保护和水资源合理开发利用提出更为严峻的挑战。

2 结合我国实际进行黄河生态恢复

(1) 要充分认识水利工程对国家社会经济发展的重要性, 在当前和今后相当长的一段时间内, 社会发展离不开水利工程。水利工程首先是服务于经济社会的, 但其对河流产生的生态问题也应得到重视。应积极面对水利工程对生态系统的胁迫问题, 采取各种生物、工程和管理措施[2], 尽可能缓解河流生态系统的压力。及时补偿造成的生态系统胁迫, 最大程度地恢复河流原貌。简言之, 既不能因为保护生态而不发展, 也不能因为发展而放弃生态保护, 我们承认黄河存在的生态问题, 但绝不放弃对黄河的保护。

(2) 以我国目前的经济实力, 很难进行高标准的河流生态恢复建设。必须先进行经济分析、对投入产出进行计算, 从而获得最大的生态效益。应尽可能地充分利用生态系统的自我修复能力, 减轻由于人为因素造成的河流生态系统的胁迫是工作的重点, 加大治污力度和污水排放控制, 保持最低生态需水量等。在此基础上再对河流恢复问题进行研究, 包括建设必要的人工辅助措施, 主要是构筑生物栖息地和恢复河流自然形态, 以充分利用生态系统的自我修复功能。

(3) 要处理好我国水利工程建设与河流生态的关系, 首先要从水利工程的建设目的着手, 在开发利用水资源, 建设水利工程满足人类社会需求的同时, 更应考虑水域生态系统的健康可持续发展。综合水利工程学与生态学知识, 改变水利工程的规划设计方法, 发展生态水利工程学, 从而满足健康生态系统的需求问题[3]。

总之, 就我国目前的状况来看, 黄河生态恢复的目标应立足于现状, 创造条件使其发挥生态系统自我恢复功能, 从而达到可持续发展的目标。

3 黄河生态修复的目标

黄河生态修复是随社会发展的一项长期的、复杂的、艰巨的、不断变化的任务。因此, 目标也是不断发展、变化的, 生态修复目标也需要不断调整和完善。就当前的黄河来说, 其合理的生态目标是:保证河流安全, 保持现有的生态功能不丧失, 维持现有的生态现状, 保证现有生物的生存环境不恶化, 提供良好的水质资源, 主要表现在以下几个方面。

3.1 关键物种

保护黄河水生生态系统通过保护关键物种, 从而实现其生物多样性, 保证其应有的生态功能。识别关键物种最可靠的方法是进行去除试验, 即把假定的关键物种从水域生态系统中去除, 然后测定系统内其他物种组合的反应。但目前不具备这样的试验条件, 可以根据生物种群的特性确定关键保护物种。根据实地调查结果和相关研究, 发现鱼类的分布具有明显的地理差异, 因而用鱼类作为关键性的指示物种。

根据鱼类的生态意义、特有性、经济价值以及出现频率等因素综合考虑从而在诸多鱼类中确定重点的保护对象。根据黄河各河段的生态、气候特性, 将黄河分为兰州 (刘家峡) 以上、兰州—花园口、花园口—河口3个河段。依据调查结果, 兰州以上河段关键性保护鱼类主要是拟鲶高原鳅、极扁扁咽齿鱼、骨唇黄河鱼和花斑裸鲤;在中游河段的兰州—花园口主要是经济价值较高的鲤鱼和鲶鱼;在花园口—河口的下游河段主要是鲤鱼、鲻鱼和梭鱼。保护重点是恢复和保护关键物种的产卵场所、栖息场所以及洄游通道, 确保鱼类生存不受危害。

3.2 水资源

一定的环境流量是维护黄河健康的必须保证, 这样才能满足生物正常生存繁衍以及自净、输沙、塑槽等功能的需要, 也是黄河生态系统保护目标实现的水流条件, 只有通过大量的研究和观测数据才能确定此基数。利用Tennant法估算生态需水量, 以1956—1985年的实测资料作为生态基准数据, 按照在鱼类洄游产卵季节的4—6月取平均流量的40%, 即在鱼类洄游产卵的重要河段, 计算流量不应低于500 m3/s, 保证洄游鱼类正常的繁殖产卵和鱼苗的孵化。

在保证水量的同时, 水质也是维护黄河生态系统平衡的关键因素。黄河水质污染严重, 曾被列入我国五大污染河流之一, 对鱼类资源造成极大的破坏, 随着国家对黄河水质的不断治理和保护, 目前黄河水质已基本能保证水生生物正常繁殖生长的需要。对黄河水质要求根据不同河段生态功能要求的不同而定, 黄河上游河段及其支流应达到地表1~2类水质标准, 黄河下游河段应达到渔业用水标准。

3.3 周边环境

河流是一个连续体, 周边的环境对河流有着极大的影响。上下游的湿地、植被都和河流的生态功能有着紧密的联系, 在物质交换、能量传递、功能结构上是一个有机的统一体。黄河上游湿地是提供水源和一些鱼类栖息地的重要场所, 中游和下游的一些湿地是提供能量和物质的重要场所。因此, 要保证黄河现有湿地的各种功能, 保证黄河与周边环境生态功能的连续统一。

4 维护生态目标的措施

4.1 多途径增加黄河的可供水量

根据历年来黄河的供水能力, 合理配置平、枯水年份的水资源, 将历年来黄河平枯年份的平均天然径流量为水资源分配的基础, 并在各省、区用水总量的基础上科学合理的分配流域支流及地下水。

根据生态功能进行生态需水研究, 加强保护黄河源区的牧场、湿地、湖泊;科学论证可行的情况下, 实施外流域调水工程, 补充黄河尤其是下游河段的水资源, 以保证生物的繁衍, 维护黄河生态平衡。

4.2 宣传普及有关环境保护的法律、法规, 提高民众保护水域环境的意识

规范流域内居民的用水方式, 加强流域上下游的配合, 探索和建立水污染信息共享和信息披露机制、水污染事故应急处理机制, 定期采样监测黄河各河段的水质状况, 发现问题后及时采取切实有效的措施, 将损失降到最低[4]。

4.3 加强对稀有、濒危、特有鱼类资源的保护

根据不同河段的特点、鱼类的分布情况, 加强对鱼类资源的保护, 科学设立禁渔期 (鱼类产卵季节) 、禁渔区 (鱼类产卵、越冬、索饵场所) , 禁止在鱼类产卵季节进行捕捞作业, 严禁使用小网目渔具和破坏性电网等工具捕鱼。明令禁止在主要越冬、索饵、产卵场所以及稀有、濒危等保护鱼类的产卵季节下网捕捞。

4.4 开展基础性研究, 建立人工增殖放流站

加大对濒危、稀有及主要经济鱼类生态学和生物学方面的研究, 实施人工放流。进行鱼类繁殖生物学、鱼类产卵场所生态环境及人工繁殖试验的研究;对鱼类遗传多样性进行研究从而构建遗传基因库, 开展湿地对河流生态功能影响的研究, 进行保护区建设及其对河流生态功能修复作用等方面的相关研究。

4.5 加强水利工程建设的渔业环境评估

水利工程建设应做详细的渔业环境评估, 对所涉及河段的1.3~1.5倍范围进行评估, 应包括水域理化性状、鱼类资源、饵料生物资源以及水利设施建设对鱼类繁殖场所、栖息环境、饵料资源等方面的影响等内容, 并提出切实可行的补救措施。应在水利工程建设的前3~5年, 实施开展涉及濒危、稀少、特有鱼类的生物学、生态学、人工繁殖、苗种培育、成鱼养殖技术、人工放流等方面的研究, 以保证其繁衍。

参考文献

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[3]董哲仁.河流生态恢复的目标[J].中国水利, 2004 (10) :6-9.

北方河流生态修复模式研究篇9

近自然河流修复、人工湿地、生态浮床等生态修复技术近些年来在河流生态修复实践中有着不少应用。但河流污染往往类型复杂,既有城市生活污水及工业废水为主的点源污染;也有来自农村生活、种植业及养殖业为主的面源污染;也存在着人们对自然资源不合理开发利用引起的水土流失、湿地萎缩等生态环境恶化的问题。单一技术通常无法适应这些特征,需要在功能定位及目标需求的基础上,设计复合式技术工艺,才能高效稳定地发挥净化作用和生态功能[2]。本文以大连市复州河蔡房身段生态修复试验为例,通过对其河滩区的改造,探索包括近自然河流修复、人工湿地、生态浮床在内的多种生态修复技术相结合的生态修复方法,为北方河流生态修复提供易于推广的新模式。

1 河流生态修复模式

从修复空间角度来看,河流生态修复模式主要有两种:体内修复和体外修复。体内修复是指对河道本身进行修复,利用河岸、河床、河滩等建立生态修复措施以达到净化污染的目的。常用技术有生态护坡、生态河床修复、生态浮床等。体外修复是指在河道外修建生态修复措施,并通过水泵将污水引入,净化后再排入河道。这种修复模式由于依赖水泵,因此一定程度上增加了运营和管理成本。同时体外修复往往需占据大片河岸土地,对河道生态环境也会造成一些影响。

从选用生态修复技术数量上来看,河流生态修复模式分为单一式和复合式。单一式河流生态修复模式是指在分析河流及其污染类型的基础上,选择一种最佳适用的生态修复技术对河流进行修复。而复合式河流生态修复模式则是选用两种或更多的生态修复技术来修复河流。单一式的模式在我国已有不少应用,如张振兴等[3]运用近自然河流生态设计理念对长春市钱家沟河流和莲花山河流进行生态修复;朱琳等[4]运用水平潜流人工湿地技术净化北票市凉水河水质;高阳俊等[5]运用组合式生态浮床技术治理滇池入湖河流。常见河流生态修复技术及其适用类型见表1。

然而河流污染通常类型复杂,单一式的生态修复模式往往无法较好的净化水质,应根据河流的污染现状、物理结构和生态系统等特点,制定技术上科学、工程上合理、经济上可行的复合式生态修复模式[6]。

我国北方河流污染类型复杂、严重,河水流量小、水流截面狭窄,但河道漫滩较为开阔,有较大可利用空间[6]。根据上述特点,利用河流河滩建设复合式生态修复系统的生态修复模式应是我国北方地区污染河流修复的适用模式。

2 研究区概况

研究区位于辽宁省大连市,瓦房店境内东风水库上游复州河蔡房身段(39°43'N,121°59'E),见图1。此处为河流的转弯段,由东西流向转为南北流向,河道开阔,有多处分叉侧流,河滩面积大。研究区河流污染严重、类型复杂,由于其上游支流回头河是流经瓦房店污染较重的河流,因其接纳了瓦房店市的生活污水和工业废水,虽然有龙山污水处理厂进行处理,但受处理能力限制,出厂水质较差。此外,研究区上游流经大片农田及果园,大量流失的化肥和农药残留物成为面源污染。同时瓦房店市畜禽养殖规模较大,大部分畜禽粪便直接排入地表水[7]。复杂的污染情况使得研究区水质长期处于劣V类,严重影响周边生态环境及沿岸居民用水。

3 试验场地及建设方法

研究区内河谷开阔,两岸堤防内有大片防护林,复州河在此分散为四处汊流,河漫滩平坦、面积大,有较大利用空间,较为适合选用体内修复模式。同时研究区内河流污染严重、污染类型复杂,单一式河流生态修复模式并不能较好的改善河流污染状况。因此根据对研究区河流的污染情况调查,针对研究区内河流有机污染、氮磷污染严重,长期面源污染输入及不合理的河道挖沙引起的生态破坏的现状,并参考研究区河流形态,选用近自然河流修复、人工湿地、生态浮床三项生态修复技术构建复合式生态修复技术方案。综上选择复合式体内生态修复模式作为试验场地建设依据,并依此提出两个试验场地方案(见图1)。

方案一:方案一的拟改造区域位于复州河道的右侧汊流及相连河滩,全程长约450 m,河道坡降为0.18%,占地面积约5 500 m2,由于正处于枯水期,该汊流已经断流。

方案二:方案二的拟改造区域位于复州河道的左侧汊流及相连河滩,全程长约200 m,河道坡降0.65%,占地面积约5 500m2,目前该汊流河道通畅,流速较快。

由于方案一的场地较方案二更远离主河槽,因此降低了丰水期受冲刷的风险。此外,方案一的拟改造区域更为狭长,有利于生态河道的建设。而方案一由于河道坡降较低可能导致进水流量的问题可以通过在出口处疏挖等措施进行解决。综上选择方案一作为试验地点,试验方案流程图见图2。平面布局来看整个试验场地分为3个区域:生态河道、人工湿地、生态池,三部分设施共同组成复合式生态修复系统。

3.1 生态河道

生态河道以原始河滩上干涸的汊流为改造基础,对其采用近自然的设计理念进行生态修复,包括蜿蜒性构建、复式断面构建、深潭浅滩构建及河岸植被带恢复。修复后的生态河道总长约为200 m,宽约10 m,河道坡降约为0.14%。入口处设置拦污栅,阻挡固体垃圾进入河道,河道末端构建溢流堰及水闸,控制进入人工湿地的流量。

3.1.1 蜿蜒性构建

与直线型河道相比,蜿蜒的河道可以有效降低河道坡降,从而减小河流流速及输移泥沙的能力。同时对栖息地的质量和数量的改善也有一定帮助[8]。本方案的生态河道的蜿蜒性构建,保留原始河道的蜿蜒形态,仅对其进行必要的拓宽和加深,而原始河道中的直线型部分则进行蜿蜒性修复(见图3),以恢复河流的自然风貌。直线型河道进行蜿蜒性修复可由经验公式推求[8]:

式中:R为弯曲半径;Lm为弯曲波长;Tm为弯曲幅度;L为过渡段长度;B为河道宽度;KR、KL、KT、K为经验系数,一般KR=2~3,KL=10~14,KT=4~5,K=1~5。

3.1.2复式断面构建

在满足河道防洪功能的前提下,采用复式断面替代传统生态亲和性较差的矩形和梯形断面,因地制宜的设置边坡和平台,可以有效的为水生动植物提供更多类型的栖息地,本方案复式断面见图4。

3.1.3 深潭浅滩构建

自然河流的纵断面呈现出深潭浅滩交错的格局,深潭浅滩能形成急流、缓流等多种水流形态,有利于增加水体中溶解氧含量,以形成多样化的河流生境[9]。本方案采用人工堆放抛石,借助水流冲刷以恢复深潭浅滩结构。深潭浅滩的数量根据河道的蜿蜒性确定,每个弯曲段设置一对深潭浅滩。

3.1.4 河岸植被带恢复

河岸植被带恢复在生态河道的建设中应用普遍。河岸植被可以影响河流的流速、河岸抗冲刷强度、泥沙沉积等。同时,合理分布的河岸植被还有助于减轻面源污染,提供景观休闲场所和多种生态服务功能[9]。试验区域河岸柳树成荫,河心滩地原有野生草本植物茂盛,包括水蓼、狗尾草、莎草、蓖麻、苍耳、蒲公英、水葱、芦苇、香蒲等。考虑到整修河道时有大量草籽及植物根部附于土壤中,因此仅补种些芦苇在河岸两侧。

3.2 人工湿地

3.2.1 沉砂池

为满足人工湿地进水水质要求及减轻湿地污染负荷,应根据进水水质状况,在人工湿地前合理设置格栅、沉砂、初沉、稳定塘、厌氧、好氧等预处理工艺。考虑到研究区河面漂浮物较多的现状,在生态河道首末端设置格栅,人工湿地前设置简易沉砂池。沉砂池面积为110 m2,容积为46.2 m3,当进水流量为2 000 m3/d时,污水停留时间约为0.6 h。

3.2.2 人工湿地

人工湿地区由4列并联运行的共12块人工湿地组成,总面积约为1 000 m2。每列人工湿地由表面流人工湿地、水平流人工湿地、垂直流人工湿地以不同顺序串联而成,排列方式见图2。3种类型的人工湿地池体尺寸均为长15 m,宽5 m,深0.8m。外墙材料为浆砌石,内部隔墙为水泥砖,池体四周均用土工膜进行防渗处理。每个池体前后均设有管孔进出水,纵向各级人工湿地间有调节池,进行水位调控。第一、二、四列各类型相同的人工湿地的填料、植物、设计均相同,仅排列方式有差异。第二列及第三列的类型相同的人工湿地排列方式相同,但垂直流人工湿地的填料不同,水平流人工湿地的植物不同,表面流人工湿地的设计有差异,第二列表面流人工湿地有沉水区,而第三列没有。这样的排列方式便于后期分析不同填料、植物、设计、浓度及排列方式对人工湿地净化效果的影响。

3.3 生态池

生态池是一种利用细菌、藻类、水生植物等协同作用处理污水的自然生物处理技术,亦可用于污染河流的治理。用于河流治理的生态池可以利用河边的洼地构建。试验区河滩上原有挖沙留下的洼地可作为生态池的改造基础,经修整后的生态池面积约为1 200 m2,深约1.3 m。由于生态池的容积较大,因此拥有丰富的生态多样性与生物多样性。而结合生态浮床可以有效增强生态池的自净能力与自我修复能力,使污染物得到充分的分解与净化。而浮床在水体表面的覆盖率不同,也会导致其对水体中营养物质去除率不一样。覆盖率以30%为分界点,当覆盖率小于30%时,营养物质去除率随覆盖率增加显著;而当覆盖率超过30%时,覆盖率增加对提高去除率的贡献则十分有限[10]。因此本方案生态池中的浮床覆盖率选定为30%,敷设面积为360 m2。

4 初期运行效果

4.1 现场运行情况

复合式生态修复系统于2015年9月9日建成后进行调试运行,由于季节因素,生态浮床及人工湿地的植物尚未完全种植,现场情况见图5。通过生态河道进入人工湿地的河水流量为2 000 m3/d,多余河水从溢流堰排入主河槽,每列人工湿地日处理流量500 m3/d。四列人工湿地分别净化后的河水经过三角堰流入生态池,后经溢流堰排入主河槽。从9月9日调试运行至10月28日,系统共运行50 d,现场运行状况良好,经过几次大雨的考验,证明利用河滩地建设的复合式生态修复系统不会对河道行洪产生影响。

4.2 初期数据分析

自调试运行起,对系统各关键节点水质进行跟踪监测,分别于9月15日,9月21日,9月28日,10月12日,10月28日进行了5次采样并检测。选择生态河道入口及生态池出口两个采样点分析系统初期整体运行效果。分析指标为SS、COD、TN、TP等,各指标检测方法均按照国家标准,分析结果见图6。

从最后一次数据来看,对各项指标均有一定的净化作用,其中SS和COD的净化作用较强(SS的净化率为78.1%,COD净化率为61.0%),而TN和TP的净化率一般(TN净化率为20.4%,TP净化率为16.2%)。而TN的前三次净化效果不佳,可能是由于进水流量过大,导致污水停留时间过短反硝化作用不完全导致的,因此在第三次取样后,将进水流量由3 000 m3/d调整为2 000 m3/d后,可见TN的净化率有所提高。

5 结语

(1)本研究提出的生态修复模式利用北方河道拥有宽敞的河漫滩的特点,规避了常规生态措施占用农田或防护林用地的情况,共节约土地5 500 m2。

(2)复合式生态修复系统建成后运行稳定,日处理污染河水2 000 m3,雨季的运行状况证明,经过恰当选址的河漫滩建设复合式生态修复系统不会对河道行洪产生影响。

(3)通过对系统初期运行效果分析,对污染河流的SS、COD、TN、TP等指标均有一定净化效果。

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