河道生态恢复理论.doc

河湖生态修复理论

刘树坤

中国水利学会编印

目 录

第一章 恢复流域健全的水循环系统………………………………………………1
第二章 自然环境的保护和修复（一）……………………………………………8
第三章 自然环境的保护和修复（二）……………………………………………15
第四章 湿地生态系统的修复……………………………………………………29
第五章 河流整治与生态修复……………………………………………………45
第六章 大坝建设中的生态修复…………………………………………………54
第七章 水力发电站建设中的生态修复…………………………………………68
第八章 工程建设对河流鱼类的影响……………………………………………80
第九章 工程建设对水生昆虫的影响……………………………………………91

附件1 21世纪的中国大水利建设………………………………………………106
附件2 水利建设中的景观和水文化……………………………………………114
附件3 中国水利现代化和新水利理论的形成…………………………………122

第一章 恢复流域健全的水循环系统

流域是自然形成的，是天——地——生系统中的一个基本单元，而流域内的水循环作为流域内最重要的自然现象，健全的流域水循环具有多种重要的功能。
① 涵养地下水资源的功能
在流域水循环的过程中，降水量的30%~70%左右可能渗入地下，变成浅层地下水或深层地下水，使得大量的降水能被保留在流域内成为水资源，大量的地下水资源的补充使得能够保持较高的地下水位，保持一定的土壤湿度。由此形成多样的地理特征和多样的生态特征，构成丰富多彩的国土资源。
② 减轻洪涝灾害的保水功能
由于大量降水渗入地下，使地表径流减小，不仅可以减轻下游的洪涝灾害，渗入地下的降水缓慢流出后，可以保持河道的基流，满足河流的环境和生态要求。
③ 向泛滥域的物资输送功能
在降水集中的季节，江河漫溢，洪水泛滥是一种很自然的现象。这些泛滥区域作为水的游动空间，可以起到对洪水的调节作用。同时洪水也将水、沙、营养盐、饵料、物种等各类资源输送到泛滥区域，使广大洪泛区能够得到源源不断的物资补充，保持可持续发展。
④ 水质净化功能
即使是水质较差的水，在流域的水循环过程中，通过氧化、沉淀、稀释、微生物分解、水生物吸收等过程得到净化，从而使水变得洁净。另外通过水面、陆面、叶面形式蒸发又能够形成洁净的气态水重新降到地面，为流域源源不断地提供清洁的水资源。
⑤ 保持近地大气层热量平衡的功能
太阳向地球辐射大量的热能，使近地层大气温度升高，这些热能中有相当大一部分通过水的蒸发被吸收和消耗，使得近地层气温度保持在适合人类和其它生物生存的范围内。如果陆地水面减少，或地下水位大幅度下降，都可能使蒸发量减少，使局部地区气温升高。
⑥ 保持良好陆地水环境的功能
陆地水环境包括水质环境、水空间环境和水生态环境，在流域水循环过程中形成河流、湖泊、洼淀、湿地、洲滩等多种多样的水域空间环境，孕育了与此相应的多种多样的水域生态环境。
⑦ 保持流域良好生态系统的功能
在流域水循环的过程中，形成了多种多样的水、土和植被条件，孕育了丰富多彩而有具有各自特征的流域生态系统，有丰富多样性的生态系统通过食物链关系，维持生物物种的不断进化，并保持生态系统的相对稳定。
⑧ 维持流域人类社会发展的资源功能
流域水循环的过程也为流域内的人类社会发展提供了源源不断的水资源、动力资源，保障了人类文明社会出现以来数千年的不断进步和发展，同时也形成了相关的历史文化资源、人文景观资源。
概括来说，健全的流域水循环系统在流域内具有重要的资源功能、环境功能和生态功能等三大功能，其中任何一种功能损坏到不能支持流域内人类社会的可持续发展，流域的水循环都是不健全的。人类对于流域内水、土资源的大规模开发和利用，将使流域内的水循环机制发生重大的改变，如果规划不当就有可能损害流域健全的水循环系统。
在近代日本人口急剧增长，在400年前人口为3000万人，到100年前发展到4000万人，到60年前就发展到7200万人。特别是在近50年内，日本的经济也经历了高速的成长期。1956年日本的人口为9000万人，国民生产总值为96000亿日圆；到了1999年，人口就增加到1.3亿，国民生产总值达到490万亿日圆（按日本单位为490兆日圆）。由于过度的开发，流域的水循环系统也发生了很大的变化。
① 流域对水的涵养功能、保水功能、容纳洪水的功能降低。
② 由于城市化的发展，地表径流加大。洪水加大、加快，洪水灾害风险增加。
③ 流域水涵养和保水功能降低，使流域内发生缺水的风险也相应增大。
④ 河流的日常流量减少，使河流的净化功能、环境功能、生态功能都受到损害。
⑤ 水域污染严重，水质变差。
⑥ 地下水位降低，引起地面沉降。
⑦ 城市水面积减少，城市热岛效应加强。
⑧ 流域生态环境恶化，水生多样性减少。
⑨ 流域水文化环境破坏，水文化丧失。
由于日本的专家和政府较早地注意到了这一问题，在1991年的河川审议会答辩中，就提出了“今后的河流治理应当怎么办？”的问题。
在1996年6月河川审议会提出的《21世纪的社会展望及今后的河川整治方向》中，提出了河川整治的基本对策：
① 建设可靠的、安心的、安全的国土环境。
② 建设与自然相协调的健康、健全的生活环境。其中包括建立“健全的水循环系统和相应的管理体制”。
③ 建立有个性、有活力的地域社会。
之后，于1998年7月在河川审议会水循环小委员会上又提出了“流域的水循环应当怎么办？”，“在水循环过程中，下水道应当怎么办？”两个问题。
在同年的8月，在日本国内设立了“构筑健全的水循环系统省厅联席会”，由建设省牵头，有环境、国土、厚生、农林水产、通商产业等省厅参加。
1999年3月，“联席会”提出了“建立新的水循环和国土管理的综合行政”的建议。其中包括：①、鼓励流域分散蓄水工程建设，国家对该类工程费用补助1/3。②、通过调整产业结构和社会生活习惯，对水的需求进行管理。③、加强对水环境的管理。以此作为改善流域水循环的初步对策。
同年6月，国土厅提出了《21世纪的水计划》，对健全的水循环作了初步的解释，其内容是：“水资源是一种可以循环的天然资源，为了创造安全而舒适的生活，实现健全的产业活动，同时又不损害水所具有的保护自然环境和生态系统的功能，我们应当注意保持各种各样的平衡，以求得人类活动与水循环系统的协调，从而建立起健全的水循环系统，这应当作为我们的规划目标”。
同年7月，在《食料、农业、农村基本法》中，加入强调农业产业活动应当重视国土保护、水土涵养的相关内容。
同年10月，“构筑健全的水循环系统省厅联席会”提出了《构筑健全的水循环系统的中间报告》，对健全的水循环定义为：“以流域为中心，在连贯的水的流动过程中，注意把握适当的平衡，以保持水在推动人类社会发展和生态环境保护方面的应有功能”。我在同年早些时候发表的《21世纪中国的大水利建设》一文中，提出了大水利的概念是：“通过流域的综合整治与管理，使水系的资源功能、环境功能、生态功能都得到完全地发挥，使全流域的安全性、舒适性（包括对生物而言的舒适性）都不断改善，并支持流域实现可持续发展”。可以看出，两者基本方向是非常一致的，而“大水利”的概念较“健全的水循环系统”的概念更完善。
2000年12月，日本在修改后的《环境基本法》中，明确地要求各流域要进行健全的水循环系统规划。同时，在以后的两年时间内，由各有关省厅一起对东京都的江户川、中川、荒川；大阪府的春木川、津田川、近木川等河流作为试点，对流域水循环状况进行了调查。
从以上的发展过程来看，日本政府非常重视流域水循环的状况，明确地提出了建立“健全的水循环系统”的流域管理目标。这一问题确实非常重要，但是对于如何改善流域水循环的现状，还处于调查研究阶段，但是有关的课题也在抓紧进行研究。
⒈ 水循环健全性的评价及评价方法
流域的水循环是否健全，应当用什么样的指标来评价，用什么样的方法来评价，这是首先要解决的问题。在确定评价方法之前须要确定三个基本原则：① 加深对水循环系统的认识，对于本流域水循环的基本特征应有较深刻的认识。② 要尊重流域整体的利益，不能为了局部利益而牺牲全局的利益。③ 应当为子孙有所考虑，不能为了当前的利益而牺牲子孙后代的利益。
⒉ 在健全性评价的基础上，探明流域水循环的机理
收集和掌握流域水循环有关的各类数据，加深对流域水循环健全性的理解，同时掌握流域水循环的变化过程，用详实的数据揭示流域水循环的机理。
⒊ 建立包括地下水在内的健全的总体水循环系统
地下水的循环过程也是流域水循环的重要组成，应加强对流域地下水的管理，控制对地下水的开发利用。建立相应的法规，相应的管理组织体系。
⒋ 促进流域水循环健全化的对策
目前日本政府拟采取的对策是首先公开有关流域水循环的信息，让全流域的居民都了解流域水循环的状况，在各地展开关于流域水循环的讨论，提高对流域的认识，向全流域推广，在此基础上，加强流域的水管理。
到目前为止，还没有看到非常明确的关于“健全的流域水循环系统”的研究成果，但是在学术界已成为热门的讨论话题，并且展开了广泛的国际交流。从初步的研究来看，流域的水循环可以分为三个层次的水循环来加以讨论。
大规模的水循环，即全流域规模的水循环。主要研究从降雨到流入湖、海的全过程，要从流域内人类活动、水资源、水环境、水生态的变化过程来研究流域水循环在流域中的作用。在此基础上确定改善流域水循环的目标，确定流域健全的水循环的评价标准。
中规模的水循环，即流域内某一局部区域或某一支流域内的水循环。基本上是自然的水循环与人工的水循环的混合，经济越发达的地区对自然水循环的干扰越大。
小规模的水循环，即在某一城市或人口密集区内的水循环。由于人类活动的严重干扰了自然的水循环系统，水循环系统出现明显的人工化特征。
在改善水循环系统时，应以形成健全的水循环系统为目标。首先研究流域规模的大规模水循环，以恢复自然水循环特征为主，评价其功能是否健全，并评价某些大规模的工程建设对流域水循环可能产生的影响，并寻求改善流域水循环的具体措施。
在大规模水循环的基础上，再来研究某一区域内的中规模的水循环，这时要以大规模水循环的背景作为区域水循环的边界条件，在流域水循环所给定的边界条件下研究如何调整区域内的人类活动，以求改善区域的水循环状况。
在中规模水循环的基础上，来研究某一城市的小规模水循环，重点是研究城市内人工水循环和自然水循环之间的相互影响，如何将人工水循环对自然水循环所造成的不利影响控制在一定范围之内，并寻求补偿自然水循环的措施。
综上所述，日本政府已经意识到流域水循环由于人类活动的影响所出现的问题，把改善流域水循环，形成健全的水循环系统作为今后流域建设和管理的主要目标。这还是一个崭新的课题，有待进行广泛、深入的研究。这种认识与我在最近提出的“以流域为单位的可持续发展论——流域、区域、地域三层次可持续发展理论”在观念上是一致的，这些新理论的形成可以更好地推动国土环境的改善和水利建设事业的发展。
流域水循环状况的恶化和改善，在我国也是一个非常现实的问题，主要表现在：
① 现行的流域水利建设规划的实施使流域水循环短路化、广大平原泛滥区域绝缘化。
② 生态环境破坏、土地开发利用不当，使水循环过程中的水土流失加剧。
③ 由于对污染源管理不利，水循环过程中使污染物扩散，对环境、生态、人类健康都造成了非常不利的影响。
对于后两个问题大家都已形成共识，但是对于第一个问题尚认识不足。其实我国各流域水循环系统已经出现了相当紊乱的局面，这主要表现在两个方面：
北方流域：北方各流域由于降雨量较小，河流径流量也较小，但是为了防洪的需要大多流域在上游大量修建水库，在中下游修建堤防、减河，使洪水直接快速入海，即水循环的短路化。北方流域多平原，洪泛区面积很大，由于水循环短路，这些洪泛区与江河水循环绝缘。而北方地区蒸发量远大于降雨量，因此这些地区的正常水循环无法维持，用水靠大量开采地下水，造成地下水位持续下降。在河道上游修建的水库拦截大量径流，在枯水年分将造成下游河道断流。这样的流域水循环是极不健全的，那么就有许多问题需要我们来回答：
① 这样不健全的水循环长期持续下去对流域会产生什么影响，还能够持续多久。
② 这样的水循环要不要修复，如何修复。
③ 流域水循环修复可能性如何，健全的流域水循环的标准如何确定。
回答这些问题并不是很简单的，例如华北大平原的地下水肯定是须要修复的，但是水位已经下降了几十米，用什么水来修复，从长江引水，还是搞节水，需要多少钱，需要多少时间，在这样长的时间里华北大平原的生态和环境还会恶化到什么程度等。
南方流域：我国南方各流域由于降雨量较大，发生流域水循环的短路化、绝缘化对流域的发展影响相对较小，靠本地的降雨基本可以维持本地的生态和环境，在流域水循环中的问题主要表现在：
① 人口大量侵占河流水循环空间，围湖造田，围垦湿地，是水循环短路化，湿地急剧减少，对生物多样性构成较大威胁。
② 在经济发展过程中，向水域内大量排放污染物，使流域内具有生态环境功能的正常水循环变成了污染物输送的水循环，严重破坏生态环境，威胁人类健康。
南方流域水循环状况的恶化，从水量的方面来看会感觉好一些，但是从生态环境方面来看，其修复是相当困难的。
有关这方面的论述已经很多，这里不必重复，但是对于这些问题本质的认识和解决办法还研究很少，本报告想唤起对这一问题的注意，并且尽快着手解决。流域水循环是我们这一代人破坏的，我们有责任解决这些问题，不能将问题留给子孙去解决，到那时可能就来不及了，因为这些问题的后果是非常严重的。

第二章 自然环境的保护和修复（一）
在流域内由于人类的大规模开发建设，自然环境遭受到严重的破坏，其主要表现是：适合于各类生物生息的自然环境减少，特别是自然原生环境的大幅度减少、生物多样性减少、生物灭绝速度加快。自然环境的破坏不仅威胁到自然生态系统，也威胁到人类自身的生存和发展，因此对于自然环境的保护和修复已经被提到日程。在自然环境的保护中，目前最迫切的是保护各类物种的生息地，特别是临危物种的栖息地，如山林、湿地、河流、湖泊、岸边林、水田等。而我们所从事的水利工程建设可以说是对生物栖息环境影响最大的人类活动，但是大多水利工作者几乎对生态学一无所知，特别是对水生态学及河流生态学了解甚少。我自己在这方面也是一个一无所知者，在日本有机会进行这方面的学习，把我的一些体会写成报告，供各位参考。由于水生态学内容十分庞杂，无法在一篇报告内加以概括，伴随我的学习过程，将分成多篇报告加以介绍。
一、现有的环境影响评价制度不足以保护生物多样性
现有的环境影响评价制度是在建设项目开始之前，通过调查、预测等手段，评价项目建成后对环境的影响，防止环境恶化于未然。1969年首先在美国制定了《国家环境政策法》（简称NEPC），以后世界很多国家，特别是OECD各加盟国都先后沿袭采用。
在日本，需要进行环境影响评价的工程项目包括：
1. 公路（高速国道、首都高速公路等、一般国道、大规模林道）
2. 河流工程（大坝、闸、湖泊水位调节设施、减河）
3. 铁路（新干线铁路、普通铁路、轻轨）
4. 机场
5. 发电站（水电站、火电站、地热电站、原子能电站）
6. 废弃物最终处理场
7. 公有水面的填埋、围垦
8. 土地利用区划调整
9. 新住宅街区开发
10. 工业开发区设立
11. 新城市基础设施建设
12. 流通产业基地设立
13. 新居民点选址
在环境影响评价中，需要进行评价的环境要素主要有：大气质量、噪音、振动、水质等公害环境要素；动物、植物、生态系统、景观等自然环境要素两大类。评价的目标也有公害防止和自然环境保护之分。具体而言，有如下四方面内容。
1. 保持环境自然要素的良好状态
⑴ 大气环境（①大气质量、②噪音、③振动、④恶臭、⑤其它）
⑵ 水环境（①水质、②底质、③地下水、④其它）
⑶ 土壤及其它环境（①地形、②地质、③基础、④其它）
2. 生物多样性的及自然环境的系统保护
⑴ 植物
⑵ 动物
⑶ 生态系统
3. 人与自然的亲密接触
⑴ 景观
⑵ 接触的活动场地
4. 对环境的负荷
⑴ 废弃物等
⑵ 废气的温室效应等
在上述的环境影响评价中，将对于自然环境要素有关的部分提出，称之为自然环境影响评价。自然环境除了2、3两项之外，还有地形、地质、地下水位、涌泉等环境，它们相互关联，有机地复合。因此在进行自然环境影响评价时，除了对各要素进行单独评价之外，还要充分考虑它们之间的相互关联。
生态系统的狭义解释是构成动植物的生物要素和土壤、水文等非生物环境要素的物质和能量的循环系统，广义的解释是由动植物及其生息、生育环境所组成的自然复合体。生态系统的自然复合体具有较强的地域特征，注意把握生态系统的上位性、典型性和特殊性，从中抽选出若干应加以关注的动植物种，或者是生物群落，对这些种群与其它动植物的关系以及它们的生息、生育环境进行调查，并重点进行评价。在生态系统中很重要的是特殊物种的存在需要大量普通物种的存在来支持，因此在评价上位种、典型种和特殊种时也要注意评价支撑他们的全部物种。由于这样的评价需要有大量详尽的调查资料，再加上生态系统的复杂性，使评价具有很多不确定性，存在着许多困难。在许多场合，由于项目建设的前提已经确定，大多数的环境评价结论是“影响轻微”、“对于动植物的影响可以忽略”、“不存在需要保护的动植物”等，使环境评价沦为一种形式，有人讥讽环境评价是“环境评佳”。但是，与前期评价结果相反，项目建设后对于生态系统所造成的不良影响的案例比比皆是。就目前的环境评价理论水平而言，环境评价制度不足以保护生物的多样性。
二、从项目建设环境影响评价转为战略的生态修复
自然环境的生态修复是一个广泛的环境保护措施用语，包括对环境影响的回避、减轻、必要的补偿措施等，借以达到环境保护的目标。如：
1. 生息场地的保护
⑴ 使地形变化最小化，对于施工道路的选择要慎重，尽量避免或减少由于施工场地地形的变化导致生息地的消失、缩小。
⑵ 避免繁殖期施工，降低对音响敏感物种的噪音影响。
⑶ 对重要动物的种、卵进行异地保护，对生息在地形变化区域内的个体移到它地保护，以保护物种。
2. 生息环境质量的保护
确保地下水的通道，建有防渗墙的工程应留有一定的透水通道，保持地下水位，减轻由于水环境变化引起的生息环境的变化。
生态修复是自然环境保护中最重要的技术，但是对自然环境生态修复措施的效果在事前很难预测，因此要在施工过程中和工程建成后，进行调查以确定其效果，如果效果不理想还要采取必要的补救措施。生态修复也应当进行多方案的比较，优选方案并充分论证其可行性。总之，这还是一个缺少实践经验的全新领域，今后会有较大的发展。
在城市的开发建设中，或是大型项目建设中都要进行绿化，但是绿化也与传统的林业、农业一样，具有改变自然的一面，可能对原来的生态系统造成干扰，或增加对自然环境的负荷。1980年美国加里福尼亚洲在新城镇的开发中，尊重原有地形，把区划单位缩小，尽量保留了原有地形的风貌。坡面的绿化也打破惯例，采用了本地原有物种，人工灌溉只维持两年，以后全靠天水，形成适合本地环境的自然绿化，在生态环境修复方面进行了很好的尝试。
美国决定把生态系统保护的重点放在湿地保护方面，因为湿地是美国野生生物的最重要的生息地，而美国全国50%以上的地区，90%的洲都有湿地因开发而消失。基于这一认识，美国提出了“湿地的总量和质量不能再降低”的“无净损失”的概念。美国环境标准审议会（CEQ）制定了对策优先的顺序是：①禁止一些行为以避免对环境的影响，②限制一些行为以减小影响，③通过回复、修复、康复等手段修复影响，④通过保护政策和管理手段消除或减少经常存在的不利影响，⑤提供替代资源，通过置换的手段补偿不利影响。这五种手段可以简称为：“回避”、“最小化”、“修复”、“减轻”、“补偿”等。对于湿地可以简单地采用“回避”措施使影响“最小化”，如果仍然有影响，可采用积极的“补偿”措施，这种综合对策称之为补偿修复。这些措施表示美国的环境保护已由过去的消极保护转变到积极地修复。
美国在自然环境修复方面尝试用市场经济手段进行调节，将土地开发权与生态环境修复责任捆绑在一起，并且将这种责任债权化，开发商在开发土地时，需要购入相应数量的环境修复债权，环境修复团体在对环境修复达标后可以以债权形式出售。开发需求增加时，环境修复债权也升值，环境修复转变成一种产业，进入市场。这种经济调节方式促进了加里福尼亚海岸湿地面积的增加，但是它的缺点是这种开发与修复并行的补偿方式不能完全补偿自然环境由于开发所失去的全部功能。
目前美国在生态环境的评价方面主要是针对生物的生息地进行评价，即标准的HEP（Habitat　Ｅvaluation Procedure）手法，首先选定评价对象的野生生物种群，其生息地的现状，由于项目建设生息地的减少状况，预测进行环境生态修复和不进行修复两种情况的生物生息地单位ＨＵ（HU：Habitat Unit）。ＨＵ是生息地面积与生息环境适合度指数（HIS：Habitat Suitability Index）的乘积。HIS在最适合评价生物的情况下选为１，在不适合的情况下选为０，具体由专家认定。目前这种评价还不在于追求严密的科学结论，主要目的还是通过评价过程调整开发方与保护方的分歧。为了更好地进行评价，围绕上位种和濒危种的生息适合度模型的开发研究成为目前的重点。
由于目前的研究尚不够深入，在进行生息环境调查时，往往很难发现濒危种，一般都是作为绿地加以保护，最后大多变成公园绿地，加上外来物种的侵入，很难成为濒危物种的生息地。因此，现在都把上位种、濒危物种生息地的保护放在首要地位，优先加以保护。在生态生息环境的保护方面，与其对具体的工程环境影响评价，不如从战略角度对上位种、稀有种、濒危种的生息地主动地有计划地进行保护。
三、生物生息地的保护和恢复
美国、日本都把湿地放在保护的首位，据日本环境厅第四次调查结果：从按网格统计的结果来看，日本的河边绿地、湿地、沼泽地、沙丘等区域的植被所占比例极少，仅占国土植被面积的０.７％，出现的网格数比原生植被的１.６％还要少，在面积上是仅次于寒带、高山带植被的稀有植被。在调查网格中很难表现的河畔林，在生态学中却有重要作用，而且受人为的干扰也比较大。大部分的湿地因水田的开发、城市化、河道整治、排水工程等遭受破坏，作为湿地保护的措施，主要有以下两种：
⒈ 对于还没有丧失湿地功能的采取原地封闭保护。
⒉ 对于已开发的湿地恢复其功能，或在其它地区创造湿地环境加以补偿。
对于第一种做法几乎没有人反对，但是对于第二种做法却有人持不同意见，认为生态系统相当复杂，人工无法恢复和创造。但是事实说明，现在的自然环境，已很少有原生的自然环境，对大多数生物来说可以在适合它们的人工环境中生存下来。另外在有些情况下，为了确保人类社会的安全，必须进行一些工程建设，如防洪工程，对于由此而造成的生态环境损失，也应当用修复或再创造的办法加以补偿。日本在海滨、城市中建设了大量的绿地，主要是为了改善人居环境，但是建成后，有大量鸟类、昆虫、小动物栖息，形成了丰富的生物群落。事实说明，自然生态环境是可以通过人工得到某种程度恢复的。
目前日本在自然生态环境保护方面主要在做两件事。一是对日本的自然生态环境进行调查，二是选择合适地点进行生态环境修复的试点。
调查表明，即使在城市中也还有相当丰富的生物多样性，对埼玉县、神奈川县的调查结果如下：
生物类别 埼玉县 神奈川县
哺乳类 17 12
鸟 类 77 80
爬虫类 8 8
两栖类 6 8
植 物 136 272
鱼类、圆口类 34
合 计 279 380

　　目前在日本已开始制作上位种、珍稀种、濒危种的《生息环境适地分布图》，主要是通过遥感及生物学家的现场调查确定，对于适合这些物种的环境资源进行普查。
与此同时，许多国家还在抓紧恢复、创造生物生息环境。在德国的南部，沿河100~200m的地带被列为禁止开发区，恢复自然生态系统；对于交通量较少的公路、停车场，去除表面的沥青、水泥路面；恢复旧河道、湿地等。1996年还改正了联邦法，明确规定河流再自然化，恢复过去的洪泛区。
日本在去年也确定了钏路湿原、标津川等10处河流自然恢复的工程试点，正式启动了河道的自然修复事业。丹麦也确定了34处自然修复项目。
在日本规模最大的河流自然修复工作是在离东京较近的荒川进行的，开展了流域整体的生态系统恢复工作。由国家、县、市、町、村共同进行，在埼玉县还成立了（财团法人）埼玉县生态保护协会，对荒川中游距河口57km处的30hm²河滩地开展了国内最大规模的自然修复工作。现在已发现有鸇鸟、狐狸等平原生态系统的上位物种出现，一般认为这些生物的出现最少需要50hm²以上的良好环境才行。荒川上游工程事物所在河滩地内创造了水池、苇地、凹凸地、草地、沙地等适合多种生物的生息环境。除鸇鸟、狐狸之外，还有鵟、大鹰、翡翠鸟等鸟类栖息。
埼玉县还在该河道自然生态修复区下游的北本市地区征收了33hm²的土地，建立了北本自然观察公园，该公园地处大宫台地的低谷地带，多池塘和湿地。在公园内设有自然学习指导员，负责对前来观察的游人进行指导。
在自然观察公园的下游，距河口48km处，由荒川上游事物所征收了13 hm²的土地，创建自然生态修复区，在池沼地的周围已出现稀有植物，并有鼬、狸等类哺乳类动物出现。
荒川的生态修复是以河道的上、中、下游纵向相连，又以河道为轴横向与周边城市相连，逐步恢复荒川流域的生态网络。
流域的生态修复是一项相当复杂的工作，需要采取科学慎重的态度，积极进行调查研究，在实践中不断总结经验。我国所进行的西部地区的“山川秀美工程”也是一项大规模的生态修复工程，如果能纳入流域生态修复的范畴，可能会取得更好的效果。

第三章 自然环境的保护和修复（二）
在上一个章节中主要论述了目前的环境影响评价制度不足以保护生物多样性，应当由对具体建设项目自然环境影响评价转变到积极地自然环境的战略修复，在自然环境的修复中，重点是对上位种、珍稀种、濒危种的生息地进行保护和补偿修复。本报告中将重点介绍生态环境的修复过程，这不仅是环境评价过程，还包括针对开发行为对自然环境产生的影响，制定修复规划的过程。
从时间流程来说，应按调查---分析---预测---评价---规划---设计---施工---管理的顺序连贯进行；从空间来看，它由通过保护、恢复、再创等手段生成的生态系统所组成。而生态环境的修复技术应当是这一时间流程和空间的生态分布的最优组合，修复的目的是把对自然环境的影响控制在最小的限度之内。
一、生态修复与生态工程
生物修复技术是生态工程的一个分支，生态工程的定义是：“为了人类与自然的共同利益对生态系统进行设计的学科”。
但是这里需要说明的是，生态系统是自然的产物，与人工系统有本质的区别。系统工程中对系统的定义是：“系统是多种相互关联的要素，作为一个整体以达到某种目的的集合体”，在人工系统中，要素也好，要素之间的相互关联也好，都是由人工设计生成的。而生态系统既然称为系统，也是由多种相互关联的要素构成整体的集合体。但是，它的所有构成要素中的各类生物都是自然进化的产物，人工无法生成。另外，各要素间的机能关联也是自然进化的产物，各生物间构成生态网络，这也是人工无法生成的。在进行生态修复时必须充分地认识到生态系统与人工系统的这种本质差别。
二、生态系统修复的过程
⒈ 调查
包括资料调查及现场踏勘。
⑴资料调查
首先要编制资料目录，有关国土自然的资料会相当多，分散在国家及地方民间团体的办公机关、博物馆、大学等，甚至在地方志中也有许多有价值的资料。还有历史资料、照片、画像等也是宝贵的资料。
⑵调查范围和空间尺度的设定
调查范围可分为大范围的概括调查和实施修复范围的调查，调查内容如下表。
调 查 的
种类
地 形
植 被
动 物 群
规划尺度
制图比例
网格尺度
最小抽出
单元
大范围概况调查
小地形100~1hm²
丘陵、台地、沟谷、河流、池沼
“纲”水平
常绿阔叶林、夏绿阔叶林、针叶林、宅地
两栖、爬虫类、鸟类、中型哺乳类（狸、兔等）
地域规划
以生态角度的土地利用规划为重点

1/2.5万

500m

50m*50m
（2500m²）
生态修复区调查
微地形
1hm²-百m²
山麓、缓坡、低湿地、水田
群落、群集水平
松林、灌木林、庭园、寺庙林
昆虫（肉食性）、鸟类、两栖、爬虫类、小型哺乳类
地域规划
以环境角度的土地利用规划为重点

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50m

5m*5m
（25m²）
⑶基础环境的调查和制图
基础环境调查主要是指对支持生态系统的土地环境要素进行的调查，并制图。土地要素包括地质（表层地质）、地形、土壤、水文等四项。其中地形、地质、土壤三项关系密切，一般可用地形来代表。地形图多以等高线表示，在基础环境调查中，不是原封不动地搬用地形图，要用地形分类图。按形状分类的地形，其成因、构造也大体相同，地质与土壤的分布也基本一致。
地形分类图可用地形图加航空照片判读制成，并通过现场踏勘修正。现在可用电子地图，GIS进行机械分类。日本国土地理研究院可以提供50m网格的电子地图，有些民间的公司还出售更高精度的电子地图。
在有蛇纹岩、石灰岩等对植被及动物有影响的特殊地质条件的地区，还需要有表层地质图；在需要对土壤肥沃度进行评价时，还需要收集或编制土壤图。
水文调查的对象主要是地表水及地下水。要有水系图，但是光有水系图还不够，还要进行现场踏勘。
在地下水位较高，对动植物的生育、生息会有影响时，要编制地下水位图。地下水的观测可以通过观测井水位在不同降雨季节的观测进行分类和制图。这项工作虽然很辛苦，但是对于湿地保护是非常重要的。涌泉对于动植物的生育、生息环境也非常重要，需要通过现场踏勘确定涌泉的位置，并制图。在水文环境图中，如果能标上水量、水深、水温、水质等数据，作为生态系统的基本信息是非常有用的。这些需要将现场调查结果添加在GIS图上，生成综合的生物生息水环境图，称为“水环境图”。
⑷生物调查
生物调查主要是为了把握生物相及其分布。一般需要提出植物种清单及分布图、现有植被图、动物清单及活动痕迹位置图等。在进行现场调查之前，需要先收集已有资料，制成物种清单数据库，对调查地的生物相有了初步了解之后再进入现场。
①植物种清单及植物分布图的编制
植物相的调查通常要在春、夏、秋分三次进行，随季节植物会有所消长。调查离不开现场踏勘，在踏勘范围很大，难以全部踏勘时，最少也要保证对全部植物群落进行调查。在水边、悬崖处常有多样的特殊植物，调查不要有遗漏。
要对所有的植物种编制分布图是困难的，可以对红名单上记录的物种、以及在本地需要保护的物种（下称注目种）编制分布图。
埋在土中的种子也要进行调查，因为它只是在土中休眠，也是植物相的组成部分，而且是植物复原的重要资源。种子调查有多种方法，可以取表土样本，直接观察，或对样本进行催芽实验，也可以在现场割掉地表植物后进行催芽实验。
②动物种清单和活动痕迹图
动物的调查方法，根据对象物种有很大不同。调查方法有踏勘目击、发现痕迹、访问、捕获等。动物与植物不同，它不是固定在一个场所，即使在某一地目击痕迹，也只能说明它是生息地的活动场所的一个点，还必须积累大量零星资料，制成《生息适地图》才对生态修复有用。
⒉资料分析、确定目标
⑴生态系统类型的区分
在对象区域内，一般是由多个生态系统所组成。要对这些生态系统分类，并将他们的分布制成图，供预测、评价、规划使用。
所谓生态系统是指与周边地区具有不同的生态构造和机能，在视觉上也与周围有明显区别，而且在空间上具有较高的均匀性。由这样概念确定的生态系统一般称为生态型（ecotope）。构成生态型的要素是：作为其存在的基础条件的地形、地质、水环境；在这样基础条件下生成的植被；依存与这样植被和水环境条件生活的动物群集。我们希望尽可能地提炼出这些要素的均匀空间，但是，实际上这些要素的分布边界不是完全重合的，很难得到完全的均匀空间。因此在实际操作上其精度只要能满足工作需要就可以了。尽量选择最有用的要素，去掉次要要素，对生态型分类可能更实用。
⑵动物生息适地图的编制
一般是根据现有的植被图，按一定的条件，或按各类模型确定各类生物的生息适地。如草地性鸟类、疏林性鸟类、苇地性鸟类等。
⑶保护目标的确定
①确定保护目标的方法
生态修复的目标由需要保护的物种、及其生息地的生态系统组合而成。保护目标在原则上是以对象地区在工程建设之前的存在种和生态系统为样本。但是如果现有的生态系统已经遭到严重的破坏，以现状为样本就未必合适，可以根据可能制定比现状生态系统要高的修复目标。可以参照相邻地区的生态演变资料，进行类比推断，制定合理的保护目标，甚至对相邻地区也提出较高的保护要求。
②保护目标种
根据现有资料和现场调查得到的动植物清单选定保护目标种。他们将作为环境影响评价中的对象，预测可能对它们的影响，制定相应的保护对策。在对生态系统的影响评价中，要选出其上位性、典型性、特殊性的物种，但是基本与动物、植物的保护目标种是一致的。对一个物种的选择应当从动物、植物两方面的生态系统同时进行，把选出的所有物种统称为“注目种”。
a. 动物、植物的保护目标种
稀有种：有灭绝危险、在红皮书中记载的物种、或与其相近的物种。红皮书有国家版和地方版，要同时参照两种版本确定。在地方版还没有出版时，要求生态修复事业承担部门自行对当地的稀有种进行评价。
法定保护种
根据文物保护法、自然公园法、地方公共团体的自然保护条例等规定需要保护的物种。一般与上述稀有种重复的较多。
象征种
美丽或具有魅力，能唤起社会群众环境保护意识的物种。花草、外形美丽的物种，能形成良好生态环境，受孩子们喜爱的物种。
b. 生态系统的保护目标种
生态系统保护目标种在环境影响评价的相关法中没有出现过这种提法，可以说是“在生态系统的保护角度来说具有上位性、典型性、特殊性”的物种。
上位性物种：在生态系统的生物群集中，处在营养阶段上位的物种，容易受到生态干扰和环境变动的影响。如：
哺乳类——熊罴、狐狸、鼬鼠
鸟类——狗鹫、大鹰、凫、鹭、翡翠鸟
爬虫类——蟒蛇
昆虫类——田鳖
典型性物种：在维持生物间的联系，或维持生态系统的机能方面具有重要作用的物种和群集；植物中的优势种、现存量大的物种；动物中个体数量多的物种、个头大的物种、属于代表性群落中的物种等。另外，具有生物群集多样性和生态变迁特征的物种也被列为典型种。
在维持生物间的联系，或维持生态系统的机能方面具有重要作用的物种如：
植物群落——头陀菌、小楢林、芒草原（是多量物种的生息环境）
哺乳类——鹿类（食性对植物有很强的影响）
鸟类——啄木鸟类（在树身穿孔，捕食甲虫类）
带有生物群集多样性和生态变迁特征的物种如：
哺乳类——狸（森林）
鸟类——木鼠鸟（日本五十雀，体小，尾短、背青、腹白，生活在落叶阔叶林内）
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