生态修复是一项复杂的系统工程.doc

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生态修复是一项复杂的系统工程，目的是依靠大自然的自我修复能力，并辅以适当的人工措施，加速被破坏的生态系统的功能恢复。河道生态系统是流域生态系统的一部分，人类在水利方面对河流的研究和开发利用已达到相当高的水平,但从生态角度研’究河道生态修复课题是近年才开始的。日本和西方一些发达国家起步较早，致力于消除人类活动对河流系统的不利影响，为修复河道生态系统做了大量的研究工作.在实践的基础上总结出了河道生态修复的八项措施：即恢复缓冲带;重建植被；修复马蹄形湿地；降低边坡；重塑弯曲河谷；修复浅滩和深塘;修复水边湿地；修复河塘等。 1.目前，我国已有少数地区进行河道生态修复方面的研究探索，归纳起来为两类：一是单纯利用植物护岸技术，二是植物与工程措施相结合的护岸技术。但都还处于初级阶段，缺少全方位的多层次生态修复研究，更没有系统的理论指导研究。赣榆县境内有河流15条，其中沭河、朱吉河、沙汪河、龙王河污染较严重。特别是沙汪河、龙王河水质已达到无法灌溉农田的程度，河道内几乎寸草不生，各种生物绝迹。近年来,我省正在全面开展河道清淤整治工作，利用这个有利契机，开展河道生态修复技术的研究，探索在河道整治过程中应采取哪些工程、生物等技术措施,才能保护河堤岸坡结构稳定，改善水体质量，增加河道生物种群，提高河道本身的自净功能，建立一个与周围环境相互协调、协同发展,保持社会经济可持续发展的良性循环系统。笔者以青口河为载体分析河道生态修复技术措施。 2 河道生态修复技术原则 2。1自然原则使河道完全恢复受人类干扰前的原始状态几乎是不可能的。河道的生态修复趋向于运用自然材料，如使用木桩、抛石、沉石进行护坡护岸，河堤采用乔、灌、草立体防护。在河道内营造适宜的生物栖息环境,增设过鱼通道，调整河道结构，宜宽则宽，宜弯则弯，恢复浅滩与沙洲等，模拟自然状态，创造良好自然环境与景观，促进自然生态系统良性循环. 2。2 生态原则因地制宜发展稳定塘、人工湿地及生物栅、生物浮岛等处理技术,重视河岸植被建设,构建河流生态走廊，治理与控制河堤水土流失，在水域内，种植各种喜水、耐水植物,发展水生动物，提高水域生物净化功能.既可降低费用，叹可实现对污水处理工程难以处理或处理费用较高的污染物的有效控制，既具有景观效应，又可改善局域气候，提高生物多样性保护等生态功能。 2。3 整体景观原则生态修复要从三维空间考虑，统筹进行上下游、左右岸，由河底至堤岸多层次立体修复，社会经济发展模式优化与河流各要素恢复相结合，统筹考虑沿岸的土地利用、水土保持、水资源利用等多方面的整体要求。河流生态修复工程设计中应考虑景观美学要求，合理规划河岸带宽度,控制污染，突出景观设计，尽显回归自然，将河道景观与周围社区环境有机地融为一体，满足居民的休闲娱乐与亲水需求，将治理、净化、修复与环境景观美化有机统一,营造人水和谐的生态空间。 2。4预防控制污染、保护水源原则据调查目前对河道生态环境造成污染威胁的因素主要来自农业面源污染、畜禽粪便污染、生活垃圾污染、工业污染和船舶污染。对于农业面源污染问题：应由农林技术部门结合每年的农业生产指导管理工作，在确保农业高产丰收的前提下，对农药、肥料的使用数量、品种、次数和质量上从严掌握，特别对于农药要尽可能采用高效低毒品种。同时要尽可能结合水利部门正在大力推广的节水灌溉技术及农作物灌溉定额,引导广大农民自觉采用节水灌溉技术,坚决杜绝跑马水,确保药肥不随灌溉水溢出田块而成为污染源。对于畜禽粪便污染问题：要加强对畜禽业的日常业务指导,在大户集中养殖区域内大力推广畜禽水产生态循环养殖,利用畜禽粪便发展沼气，对于面上农户个体养殖产生的畜禽粪便也要采取措施处理，尽可能减少畜禽粪便污水直接排入河道。对于居民生活垃圾污染：可紧密结合当前新农村建设工作，将生活垃圾集中后统一送往处理场所。另外目前正在全省建立的河道管理长效机制,同样有利于减少面上产生的垃圾。对于工业污染：可由环保部门根据相关法律法规，严格控制污染企业的建设，同时利用目前工业企业产业结构调整的良机，对原有污染企业进行关停或转产，逐步向无污染工业过渡。对于船舶污染：可由水利、交通和港口管理部门加强对船舶的日常管理,提高船民的环保意识，减少生活垃圾及油污对河道水质的污染。 3 河道生态修复技术措施浅析 3。1 基本思路根据青口河的地理位置及特点，对该河道进行生态修复必须从以下几方面考虑，一是进行河道生态修复后，不能影响整个河道的行洪能力，即在不破坏原坡面的情况下进行生态修复；二是对河堤及滩面进行修复时，应选择快速覆盖,根系发达、抗冲刷能力强,适应本地区的乔、灌、草种；三是岸坡消落带的生态修复应考虑到防水浪冲刷及鱼巢设置的功能,同时对消落带植物的选择要重点考虑；四是对河道整体结构的调整要回归自然，宜宽则宽,宜弯则弯，恢复浅滩和深塘，修复河边湿地；五是在不同河段内放养水生动物和微生物，种植水生植物，以分解吸收水体中的营养液，达到净化水体的功能；六是对沿线的污水口截流分流，使污水雨水分流，杜绝污水入河。在物种的选择上要注意选择适宜本地区气候环境，根据不同河段土壤成分不同，同时不造成外来种入侵。尽量选择抗逆性好,管理可以粗放，植物根系发达，固土能力强,环保效果好，能有效地消除油污、烟尘和有毒化学物质的植物种类，而且立体景观效果好，植物生长后构成的景观层分明.因此选择的乔木树种为：银杏(Ginkgo biloba）、香樟(Cinnamomum camphora)、垂柳(Salix babylonica)、刺槐（Robinia pseudoacacia）、苦楝(Melia azedarach、香花槐(Cla— drastis wilsonii）、板栗（Castanea mollissma);灌木树种为:紫薇（Bignoniaceae）、红叶小檗(Berberis amuren- sis）、金叶女贞（Ligustrum lucidum)、瓜子黄杨、月季花等;草种为：中华结缕草（Zoysia sinica）、狗牙根（Cyn— odon dactylon）、画眉草、红花草、菖蒲、毛莨、水葱、扁杆草、虾草、睡莲等。 3。2 生态修复技术首先，结合青口河清淤整治工程制定修复计划，分段制定科学的调整河流结构修复方案，按照宜弯则弯，宜宽则宽,入水相亲,和谐自然的思路。在保证水利工程作用的前提下修复河道结构，恢复河道生态功能，使退化的河道生态系统修复到与其原有能保持自然潜能状态极相近的状态。 3.2.1上、中游段因该段河面较宽，有不少浅滩、深塘等，应顺自然弯曲河道疏通河道中泓，并修复浅滩、深塘、水边湿地等工程措施，调整河道结构。植被措施布设，河堤、滩面以用材林、经济林为主,主要栽植杨树、水杉、板栗、银杏.堤肩以银杏、水杉间种，间距4m,滩面及内外堤坡栽植杨树、板栗，靠近水面为杨树,株行距为2m×2m,板栗为5mx5m.按照谁承包,谁栽树管理收益的原则签定承包合同。河道水面放养水生动物和微生物，种植水生植物，在浅水区、湿地区种植湿生植物，草种选择菖蒲、水葱、扁杆草、毛莨等。具体参见更多相关技术文档。 3.2。2城区段该段生态修复突出景观设计，建造亲水景观，以人为本,人水相亲，满足城市居民亲水愿望,提高河流生态系统的休闲娱乐价值,改善人居环境质量。拟定修造护河石栏杆、亲水平台，布设石桌石凳、休息绿地等。两岸防护堤、滩面以乔、灌、草立体防护，乔木选择银杏、香樟、水杉、垂柳；灌木选择紫薇、红叶小檗、金叶女贞、瓜子黄杨、月季花等；草种选择中华结缕草、狗牙根、画眉草、红花草；水生植被选择睡莲、水葫芦、虾草等。布设方式堤肩以香樟、银杏间种，间距4m，滩面栽植2行垂柳，株行距为4m×3m;迎水坡正常水位线以上以“品"字形栽植灌木红柳2行,株行距0。6mxO. 6m，防止浪蚀,堤肩到滩面沿等高线布设一条“~"形灌木带，树种以红叶小檗和金叶女贞(瓜子黄杨）混交.坡面及滩面种植草坪护坡，滩面至正常水位线以画眉草为主,滩面以上至堤防坡面以红花草、结缕草、狗牙根覆盖。将城区段修造成河道景观与周围社会环境有机地融为一体，无论是护河栏杆、亲水平台和绿地景观，还是开放的水面均为城区居民提供生活、休闲、栖息场所. 3。2。3下游段青口河下游段盐份含量较高，适宜种植的物种较少，，两岸堤肩、滩面以苦楝、香花槐间，种,株行距4mx3m,迎水坡正常水位线栽植红柳2行作为放浪林，株行距0. 6m×0.6m；背水坡、护堤地种植刺槐、苦楝，株行距3mx3m,坡面以中华结缕草或大穗结缕草等耐盐性强的植物护坡。 3。3 管护措施 3.3。1 明确职责，竞标承包。河堤背水坡角以外6m至临水坡角以内15m，为护堤范围，公开向农民招标承包，一包30年，承包后按水利部门规划要求进行日常管理，看管树木花草，防止人畜破坏。 3.3.2明确效益分配办法,用材林、经济林成材收益分配,承包户得8成,水利部门提留2成作为苗木更新储备金. 3。3。3 建立审批制度,护堤乔木成材后，需要采伐时,承包户必须提出申请，经水利部门核实，林业部门批准方可采伐,否则按森林法、水法论处。 4 结语河道生态修复应是一个完整的生态系统，它不仅包括植物,还包括动物及微生物,系统内部之间以及系统与相邻系统间均发生着物质能量和信息的交换，具有很强的动态性。真正意义上的生态修复应该是在保证边坡稳定的基础上，以营造边坡及河道内生物多样性为目标.在水一土一生物之间，形成物质、信息和能量循环体系，通过良性循环，进行自我组织和自我修复，使生态修复不仅具有景观效果，还能修复受污染的河流水体，提高河流的自净能力，从而为整条河流生态系统的健康提供保障。该河道生态修复技术仅从植被措施的角度考虑，这些技术还不是真正意义上的生态修复.要重建一个健康的河道生态系统，除采取工程和植被措施外,还必须有选择地放养水生动物及微生物，恢复生物的多样性，重建生物生态链。河道生态修复是目前国内外水环境修复研究的一个热点和难点。对于通过人工干预修复后的水环境难以保持长期的稳定性,因此,河道生态修复后水生系统的稳定性管理技术有待于更进一步研究探讨。流看作廊道（通道）及生态边缘区，强调河道的自然化及两岸的亲水性 ! 在满足防洪要求的基础上, 尽可能保持城市河流的自然状态，营造优美的水边环境, 提供丰富自然的亲水空间已被纳入现代城市景观的规划范围！！” 从可持续发展角度 ! 对河流的开发治理，必须考虑河道生态系统的可持续性, 协调人与河流之间的关系，适度发展，维护流域生态的可持续性和流域经济的可持续发展 ! 综上所述，河流的生态修复不仅是对人类前期不合理开发河流的补救措施，也是今后继续利用河流资源的有力保障和借鉴模式！ # 河流生态修复的内涵、目标和方法 # ！ $ 河流生态修复的科学内涵河流蜿蜒曲折的河道形态，起伏变化的河床断面及两岸滋生的河岸植被，组成了一个流淌而又丰富多变的立体空间！因此，从河道治理角度对河流进行生态修复不可能停留在有限的点线面上，而应是一项复杂而庞大的立体工程 ! ％” 修复河道形态！即把经过人工改造的河流修复成保留一定自然弯曲形态的河道, 重新营造出接近自然的流路和有着不同流速带的水流 ! 具体来说就是恢复河流低水河槽（在平水期、枯水期时水流经过）的弯曲、蛇形，使河流既有浅滩，又有深潭，造就水体流动多样性，以有利于生物的多样性 ! &" 修复河床断面 ! 主要是改造城市河流中被水泥和混凝土硬化覆盖的河床, 恢复河床的多孔质化，同时改造护岸，建设生态河堤，为水生生物重建生息地环境，使城市河流集防洪、生态功能于一体, 增强城市自然景观，为城市居民创造优美的水边环境，提供丰富自然的亲水空间！ ’” 修复丧失的河岸带植被和湿地群落！即运用生物、生态工程的技术与方法, 依据人为设定的目标，恢复河岸带植被及原有自然泛滥平原和湿地景观, 充分发挥河岸带植被的缓冲带功能和护坡效应，尽可能恢复和重建退化的河岸带生态系统, 保护和提高生物多样性！＃ ! ＃河流生态修复的目标在遵循自然规律的前提下, 采用一切现有的工程和生物手段，尽可能地消除河流建设项目对环境带来的不利影响，重建受损或退化的河流生态系统，恢复河流泄洪排沙等重要自然功能, 维持河流资源的可再生循环能力，促进河流生态系统的稳定和良性循环！＃ ! ( 河流生态修复的方法河流生态修复方法分为调度措施修复和工程措施修复！前者是对流域水资源利用导致的生态受损进行修复, 不在本文探讨范围；后者则是针对因河道治理造成的生态受损, 也是本文论述的重点！近年来国外流行 “多自然型河流治理法” , 并在河道整治中采用 “近自然施工法” ！多自然型河道治理方法最早在欧洲国家特别是在瑞士、德国等国兴起, 后来在日本得到迅速发展，是一种多种生物可以生存、繁殖的治理法, 它以保护、创造生物良好的生存环境与自然景观为建设前提，不是单纯的环境生态保护，而是在再生生物群落的同时，建设具有设定抗洪强度的河流水利工程 [ ” ］！基于多自然型河流治理法的思想，结合河流生态修复的科学内涵, 将河流生态修复方法阐述如下 ! ＃！ ( ! $ 河道形态修复方法对现有天然河道除了尽可能保持原有的宽度和自然的状态外，对人工河道形态的修复可从以下四个方面着手：！恢复河道的连续性！拆除废旧拦河坝、堰，将直立的跌水（用于控制河床降低）改为缓坡, 设置辅助水道，并在落差大的断面 (如水坝）设置专门的各种类型鱼道； ” 重现水体流动多样性！采用植石治理法，即在河底埋入自然石, 造成深沟及浅滩，形成鱼礁！这些人工营造出的浅滩、放置的巨石、修建的丁坝、鱼道等有利于形成水的紊流； # 给河流更多的空间！降低滩地的高程，修改堤线，撤去河岸护坡，重现水际线的自然变化，以扩大河道的泄洪和调蓄能力［ # ］；＄慎重选择河道整治方案！在河道整治线的选择上，应考虑重要生息地、有大型深潭的弯道、河畔林的保护及濒临灭绝物种的移植等; 滩地高程的确定，应考虑其冠水频率及水深；河床坡降的选择, 要考虑其对河流冲淤的影响！河道渠化治理应根据河势，因势利导规划治导线，尽可能保留天然河流自然弯曲的轮廓，不宜盲目裁弯取直［ $ ] ！＃！（！ # 河床断面修复方法％” 城市河流中局部河段河床的硬化覆盖可如下处理： ! 拆除以前在河床上铺设的硬质材料，恢复河床自然泥沙状态，并可根据情况用植石法设置鱼巢； " 部分河段采用复式断面！将不同保证率的河道径流分成数个等级, 分级逐步扩宽河道开度 ! 河道的上部平台和上部护坡（护坡采用生态护岸材料和型式）过流频率较低，裸露时间长，可以种草或栽植低矮乔木，平时作为河道立体绿化的一部分，开辟为人们休闲娱乐的河边绿地，洪水时期作为临时洪水通道； # 慎重考虑河道覆盖与侵占河道 ! 覆盖后的河道作为建筑用地确有较高的经济价值，但缺乏科学论・ " % ・万方数据证的覆盖往往导致过洪断面的立体侵占问题 ! ！” 改造原有河道护坡和护岸结构，修建生态型护岸 ! 生态型护岸一般可分为自然原型护岸（主要种植植被保护河堤）、自然型护岸 (不仅种植植被，还采用天然石材、木材护底) 、多自然型护岸（在自然型护堤的基础上, 再用钢筋混凝土等材料） ” 种类型［ # ］ , 多采用笼石结构构筑挡土墙及护坡，与传统的浆砌石结构护岸相比，有结构简单、适应不均匀沉降性能好、施工更简便等优点 ! 生态型护岸最为突出的优点在于其显著的生态功能，是护岸修复的理想形式！ # ! $ ! ＄再造丧失的河岸植被和湿地群落河岸带是湿地的组成部分之一，具有廊道、缓冲带和植被护岸等功能！事实上, 河岸带的生态恢复与重建, 是修复丧失的河岸带植被和湿地群落的延伸！通过河岸带生物恢复与重建技术（包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与组建技术、群落演替控制与重建技术等) 及河岸缓冲带技术（包括河岸带坡面工程技术、土壤恢复技术、河岸水土流失控制技术等）［＄］，在河岸带生物恢复与重建的基础上建立起两岸一定宽度的植被，发挥河岸带植被护岸功能，是河岸带生态重建的标志，也是河流生态修复的目的所在 ! 应当指出的是，修复工作应依据当地的实际河流地貌状况进行，因地制宜，与周围的自然景观协调一致，适应自然的营造力，不能盲目强行修复 ! # ! ％国外先进经验和措施一些经济发达的欧美国家在河流治理方面做了很多有利于生态环境保护和恢复的工作，并取得了显著的综合效益！ %＆’& 年河道直线化方案的提出使丹麦的 &（) 的河流逐渐改造成直线形 ! ％&＊（年丹麦开始实施的河流复原工程从目标上可分为 ” 种类型，即类型 ! ：滩地、深潭的创出、鱼类产卵环境的改善等小规模、局部性的环境改善; 类型 ” ：恢复河道的连续性，包括设置鱼道，河道内跌水改为陡坡急流等; 类型 # ：恢复河道以及平原地带的生态、水理功能，即恢复到原来的弯曲河道形式，在冲积平原地带进行湿地再造等！目前，在斯凯恩河上正在进行着类型 # 中号称最大规模的河道复原工程［＊ ] ! 日本在 +, 世纪 &, 年代初开展了 “创造多自然型河川计划" ，提倡凡有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建河堤, 并将其命名为 “生态河堤” ［ + ］！为挽救城市河流的生态, 日本政府采取了 “放任自流” 的办法，千方百计使流经城市和郊区的河流两岸重新草木葱茏！堤坝不再用水泥板修造，而是改用天然石块铺陈, 还给草木自然生长的空间！目前，多自然型河道治理在日本已很普及 ! 美国在其国土内的大小河流上总共修建了 $( ,,，多座挡水建筑物，在过去的十几年里，拆除废旧坝（堰) 、恢复生态的工作空前展开，到目前为止已有约（，, 座坝（堰）被拆除［＊］ ! 拆除对象原则上满足 ” 个条件： $ 坝（堰）的机能丧失；％从坝（堰）本身可得到的利益可以用其他方法得到补偿; & 坝（堰）的修复费用太高 ! 英国国家河流管理局则正在制定一项旨在改善和恢复河道及洪泛区自然生态环境的行动计划 ! 该计划包括恢复河道特征和行洪滩地，保护沿河岸的城市、道路和农田，减轻径流影响的缓冲区等内容 [ & ］！ # ！ & 国内研究及应用现状我国在河流生态修复方面的研究工作起步较晚, 尚处于学习引进国外先进经验的阶段, 真正卓有成效的正式研究有待展开，距在全国范围内大规模推广河流生态修复工作更是为时尚早！但可以断言, 未来几年内我国必将兴起河流生态修复的研究和应用推广热潮！近几年来我国有些城市进行了小规模的试验性工程，且主要集中于河床断面的生态修复，建设了一批生态河堤，取得了较好的工程和社会效果！比较成功的实例有成都府南河望江公园多自然型护岸试验工程！该护岸工程为日本国际协力事业团首次在我国于项目调查、可行性研究阶段实施的试验工程［％, ］，目的是将日本等西方国家在河流环境生态保护方面的成功经验介绍给中国！此外，成都市河道管理处工程技术人员自行设计的木桩护坡脚、卵石筑矮堤、斜坡种植草坪、坡顶设置钢栅栏等工程结构的沙河生态河堤也是一项成功的试验工程，该工程具有施工工艺简单、成本造价低的优点，在城区无大洪水河道极具推广价值！类似的工程实例还有黑龙江省富锦市松花江堤防工程、太原市的治汾美化工程、水位多变情况下中山岐江公园的亲水生态护岸工程等！ $ 结论与建议 $ ! ’ 结论河流的生态修复是大势所趋，在国内乃至全世界范围内都有广阔的研究和应用前景 ! 作为一种新生事物, 它也有其不完善的一面，尚存在许多有待解决的技术问题，如在生态护岸的材料选择和结构稳定性研究中，关于植被荷载、植被根系强度等力学参数的确定，稳定性研究中的相似律条件以及生态护岸结构稳定性的计算方法等课题将是今后研究工作的重点！伴随着更多新材料、新技术的 (下转第 "，页）・ ’ % ・万方数据两种工况的干扰能量成果表明，南锚基坑支护体系各部位的干扰能量值均大于零，表明南锚基坑开挖过程中支护体系整体是稳定的 ! 随着基坑开挖往下进行，一方面，基坑支护体系受到的冻胀力不再继续增加，另一方面，由于内部支撑及时发挥作用，使得基坑整体支护体系的受力更加均匀, 最终表现为支护体系整体的稳定性在基坑开挖完工后的稳定安全系数值反而大于基坑在前三级开挖时的稳定安全系数值 ! ! 结论 "＃本文对常见的稳定评判方法进行了比较，干扰能量法从理论上来看比较完善，由于干扰能量是标量，因此可极方便地进行局部和整体稳定性的分析！＄＃本文将干扰能量法应用于润扬大桥南锚基坑支护体系的安全稳定分析，效果很好 ! 计算结果中, 南锚基坑支护体系各部位的干扰能量值均大于零，表明南锚基坑是稳定的！同时应用干扰能量法得出前三级开挖完成后基坑支护体系的整体稳定安全系数为 "#”$ ，基坑开挖完工后基坑支护体系的整体稳定安全系数为 %#&” ，这与实际监测得到的结果相符！

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