河流生态修复技术
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河流生态修复技术范文第1篇
河流生态修复技术范文第2篇
关键词：生态水利工程设计原则
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相
互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
参考文献：
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河流生态修复技术范文第3篇
关键词：河流治理；基本原则；修复任务；技术；重要性
Abstract: water the word is not strange to us, what's more, he is our human survival condition indispensable. However, with the development of social economy, the rising of urbanization, the production of life bad behavior, and the river regulation and so on, all have transgressed against nature's laws, constantly cause river ecological system function gradually degradation, therefore, in view of the present situation of medium and small rivers in China, this paper puts forward the management principle of medium and small rivers, and management of technology, this paper discusses how to repair and at the same time medium and small rivers of water ecological, promote the water ecological continuous cycle.
Keywords: river management; Basic principles; Repair mission; Technology; importance
中图分类号：S891+.5文献标识码：A 文章编号：
0引言
由于我国的中小型河流非常的多，而人类活动的延伸使得我国中小河流存在着退化的现象，以及山洪灾害的日益加剧。而城市的形成和发展，离不开城市河流，河流就作为其重要的资源和环境的载体，而河流生态的退化，让我国对河流的治理及其生态系统功能的完善化就显得格外的重视了。水生态系统是一个依赖水生存的多样群体，对维持全球物质循环和水分循环起着重要作用。随着人们用水量的持续增加，以及人们对水生态系统日益严重的干扰，中国水生态系统受损严重。水生态系统修复即指通过一系列保护措施，最大限度减缓水生态系统的退化，将已经退化的水生态系统恢复或修复到可以接受的、能长期自我维持的、稳定的状态水平。
1我国中小河流治理存在的问题
（1）缺乏系统治理，防洪标准偏低；（2）洪涝灾害频繁，人员伤亡严重；（3）管理薄弱，河流规划和整治的前期工作滞后；（4）未注重河流系统性作用；（5）投入不足，治理任务艰巨；（6）经济发展与河争地问题凸显
2中小河流治理规划应遵循的基本原则
（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。
3河流水系生态修复的任务
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。
4河流生态修复技术
（1）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。
（2）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。
（3）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。
5中小河流治理中生态修复的重要性
中小河流承载着调节局部气候、淡水供给、为多种生物提供栖息地的作用，沿岸有活跃的物质、养分和能量流动。自然状态下的中小河流堤岸往往物种丰富，生产力高。因此，生态河流研究的空间尺度应该是对河道具有直接影响的空间，主要包括河槽、河堤、河堤背水坡及其护堤地5～10 m(没有堤防的河道为河口两侧外20～50 m)的范围。天然河道系统内的水量、水质和生物三者相互联系，相互制约，共同构成河道生态系统。自然河道堤岸是生物活动最为活跃的区域，其间植物、微生物的存在为河道生物及水质自然净化带来了活力。然而，不合理的河道治理工程势必引起生物生境的破坏，长河道边坡是由多种异质性很强的生态因子描述的生境，形成了极为丰富的流域生境多样化条件，这种条件对于生物群落的性质、优势种和群落密度以及微生物的作用都产生重大影响。
下面根据流域水循环过程与天然生态系统、河湖生态系统、地下水生态系统和人工生态环境建设用水的关系，本文提出了区域生态环境用水体系及分类，为生态环境用水保障提供统一的技术平台。见图。
生态环境用水体系及其分类图
6结束语
河流生态修复技术范文第4篇
概况地讲，被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。
对于水利工程对河流生态系统的胁迫，应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科，以建设水工建筑物为手段，目的是改造和控制河流，以满足人们防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到，传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时，却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支－生态水利工程学（Eco-HydraulicEngineering）。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学【2】【3】。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。
生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）以及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程，左侧表示人类活动对扰的河流生态系统的修复过程。
这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则，笔者试归纳为以下五项内容。
1．工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
2.提高河流形态的空间异质性原则
有关生物群落研究的大量资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性（spacialheterogeneity）存在正相关关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。
非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统的某种程度的退化。
河流生态系统生境的主要特点是：水－陆两相和水－气两相的联系紧密性；上中下游的生境异质性；河流纵向的蜿蜒性；河流横断面形状的多样性；河床材料的透水性等。水－陆两相和水－气两相的紧密关系，形成了较为开放的生境条件；上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境多样化条件；河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间；河流的横断面形状多样性，表现为深潭与浅滩交错；河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落多样性。所以说，提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。
由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及侵蚀状况等，建立河流地貌数据库。河流生物调查，包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量，建立生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。
关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。需要强调的是，在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。
3．生态系统自设计、自我恢复原则
有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。
生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。
生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢？ H.T.Odum认为：“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”（1989）【5】。Mitsch认为：“所谓自组织也就是自设计”（2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半【7】。
我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开”（《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为，系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的，这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统，是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后，有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另一类是被严重干扰的生态系统，它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后，还需要辅助以人工措施创造生境条件，再靠发挥自然修复功能，有可能使生态系统实现某种程度的修复。这就意味着，运用生态系统自设计、自我恢复原则，并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。
4．景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。
所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
这里说的“景观”（landscape）是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题，O’Neill,认为：“生态学不可能建立在单一的时空尺度上，它应该适应所有尺度的调查研究。”（1986）【8】。按照这种观点，尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次，依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握？景观尺度包括空间尺度和时间尺度。
为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题，显然是把复杂系统简单割裂开了。
其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。
再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为，对于给定需要修复的物种，考虑的范围应是这个物种的分布区【9】。举例来说，为便于理解，可以借用“流域”这个概念，比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界，应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展，还应该包括所谓“临时生境”，指在自然界对于物种产生胁迫的时期，成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物，那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络图。另外，还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调，
最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
需要说明的是，对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟类，经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线，监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”（Rivercorridor）泛指河流及其两岸与生物栖息地相关的土地，也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。
5．反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中，恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的，可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程，在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化，这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间，生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后，一种理想的可能是：监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值，表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是，监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间，形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。
河流生态修复技术范文第5篇
快速城市化进程使河流生态系统承受了前所未有的环境破坏压力，大量河流被“渠道化”“硬质化”“园林化”，导致河流系统美学价值的丧失，也产生了生态系统退化与服务功能下降等环境问题[1,2]。然而，目前的生态修复工程多追求近自然治理[3,4]，生态设计也由此被简化为模仿、模拟甚至重复单纯的自然过程与功能，这种缺乏创造性的模仿设计限制了生态美学在景观设计中的应用[5]。近些年，有研究开始注意到这种片面强调科学性，单纯引入自然生态系统导致景观美学价值降低的问题[6]。河流生态修复是一项综合、系统的环境生态工程，不仅要考虑水文、生境等生态方面的问题，还要研究经济和文化等社会方面的问题[7]。城市化是一种长期的干扰，面向未来的城市河流生态修复工作，也应是一个长时间、多尺度的改造过程，一个与人类社会相协调的过程[4]。在城市河流的生态恢复中，展开多尺度、跨学科的综合研究是实现可持续发展的必然趋势[8]。生态学理论在景观设计中有重要的指导作用，能促进人居环境的可持续发展[9]。现代景观生态学研究的重要内容是结构和功能，强调景观的时空变化，已被广泛用来管理和修复河流生态系统[10]。此外，景观的美学价值在环境保护中也十分重要，与人类社会对生态环境的感知与影响息息相关[11,12]。景观美学是社会文化中的重要组成部分，有助于构建文化愿景。当河流在社会文化方面也发挥作用的时候，恢复进程才真正开始[13]。如果对景观美学与生态学概念中的关联性进行研究，将产生更好的恢复效益。然而，目前生态学与景观美学理论的关联性还缺少研究。文章将通过对河流生态与美学价值的研究，探讨美学对生态修复的影响：首先引用栖息地理论来分析景观美学价值，讨论景观美学与河流生态修复的关系。其次在三个不同的尺度上，阐述城市河流生态修复过程中景观美学的价值。最后结合实际案例，提出通过生态修复技术结合景观美学，促进城市河流生态恢复的设计手段。
1景观美学与河流生态修复概念
1.1景观美学与栖息地理论
景观美学通常是指人类通过观察风景而感受到的享受和愉悦。该理论中，感知与偏好的进化、文化偏好等理论，形成了视觉指标研究的基础[16]。环境审美的生物学基础理论认为，人类对景观的审美偏好与进化过程中对环境的适应有关[17]，审美偏好受到了生存需要的影响[18]，安全感是景观偏好中的重要因素[19]。因此产生的栖息地理论认为，人类的审美体验源于对审美客体的感知。审美客体的特征包括形状、颜色、空间组织等方面，是安全环境的信号。
1.2景观美学与生态美学
根据栖息地理论，人类的审美偏好是源于生存需求，可以驱动景观的变化，从而影响生态环境质量[11]。伴随着城市化进程，这对景观设计和管理产生了深远的影响：传统上以审美为单一目的的景观规划设计可能会导致审美-生态冲突，损害可持续发展[14]。如图1所示，在可感知的景观领域中，人类获得了审美体验，产生了感知过程与情感反应。这样的反馈又会影响人类的行为，进而影响到景观格局[11]。因此，生态美学理论认为，缓和审美-生态冲突的关键在于扩大美学的范围，将它放在景观感知与评估范围中去研究和实践。生态美学旨在探讨景观研究中审美价值与生态价值的耦合，融合了自然科学、自然审美哲学、生态艺术与设计以及景观感知整体性研究实践中的诸多观点，将美的形式与生态功能相融合,把审美体验视为人与环境系统相联系的途径，通过加深对生态系统的理解和评估，来建立人与景观间的和谐关系[12]，为城市景观设计提供新的视角。
2景观美学与河流生态修复策略
如图2所示，景观美学与河流生态修复策略主要体现在以下三个层面：
2.1土地利用与流域规划
河流生态系统修复，应关注流域的整体性，注重土地利用变化、景观格局与过程等[1]。一些研究认为，在土地利用尺度上，生态学和美学的共同基础是景观结构[9,11]，可以为土地利用规划提供基础理论[16]。景观结构主要包括景观格局、景观异质性和景观尺度效应等。斑块-廊道-基质模型构成三维空间的景观格局，为生物多样性与景观格局和过程之间提供了重要联系，影响生物多样性、种群动态、动物行为和生态系统过程等。可以根据土地覆盖形态的比例关系，研究各类土地利用与河流生态系统的相互作用，比如周边植被覆盖情况[22]。
2.2河流生态系统与廊道设计
第二层面是河流廊道的生态系统功能。根据生态美学理论，景观的生态系统功能会引起情感反应与审美偏好[17,23]，影响河流修复和土地管理[24]。城市河流如果具有生物多样性高、水质清澈等良好的生态功能，同时也会产生高美学价值，唤起积极的情感反应与保护意识。如果河流的生态系统功能降低，可能会引起负面情绪[25]。因此通过合理的规划设计，提高空间异质性，利用河流廊道连接孤立斑块，可以保持廊道网络畅通，改善生态系统功能。
2.3景观与生态特征
景观美学与河流生态修复策略的第三个层面建立在河流自然景观及其呈现的生态特征上，可以用于美学价值的感知与评价。影响审美评价的河流生态特征包括水体、水岸、陆生植被、周边景观和整体河流景观。这五个属性包含13个因素（表1）。上述审美价值的13个因素可以分为三类。（1）河流生态健康与审美价值紧密相关的因素：营养物质、透明度、水生植物、沉积物、水色、驳岸、陆地植被和背景植被。（2）整体景观和水面。河流景观越开阔，水体的可视面积越大，审美价值越高。然而，目前还没有水体可见面积的大小与景观开放程度之间关系的研究。（3）因素则是河流周围的植被，健康的植物群落同时也会具有较高的美学价值[25]。
3基于景观美学的城市河流修复方法
3.1生态与美学价值并存
城市河流生态系统常与公众活动密不可分。公众行为可能会对生态环境产生破坏，但也可能起到保护作用。研究发现，教育仅能将公众对普通景观的保护意识提高35%。而提高视觉吸引力，可以将保护意识提升近90%[27]。因此，城市的河流生态修复项目，可以采取让步设计，主动把公众的影响纳入考虑范围，综合美学等社会因素与生态因素的共同作用。这种让步设计整合了生态与景观美学的共性，通过提升美学价值，提升社会的保护意识，争取更多的社会资源，促进河流生态环境的恢复与良性发展[30]。因此，在城市河流的具体生态修复工程中，需要有一个宏观的视角，同时考虑美学与生态价值（图3）[25]。可以根据河流所处位置周边人口的分布情况与密集程度，分析可能受到的干扰强度，再确定美学价值的考量在项目中所占的比重。比如，郊外的河流所受的人类干扰较少，可以更多地考虑生态因素；而人口密集的城市河流，则可以更关注美学价值。例如Sasaki的上海苏州河城市设计作品，不仅通过设计引入阶梯湿地，用以恢复原生栖息地，解决雨洪管理的问题，改善河流生态条件，与此同时，还考虑到该场地位处中心城区，设计团队还让这样的阶梯湿地为公众提供亲水活动的空间，将原本呆板的防洪设施改造为城市画廊，垂直的墙体成为画布，可供艺术家进行创作，并增加了游人的审美体验。
3.2美感度与自然度并存
部分研究认为自然度对美感度的影响是不确定的[29]，但也有观点认为存在着重要的正向影响[31]，并从栖息地理论的角度给出解释：人类来源于自然界，自然环境能为人类的生存和繁衍提供支持。也有研究表明，景观的感知自然度与其美学等级、自然度等级、生态完整性等级和形态状况之间存在统计上的显著关系[13]。自然江河的壮阔风景，的确符合人类的审美共性，同时具有生态与美学价值[2]。但如果直接把自然环境复制到城市中，可能反而会产生杂乱、衰败的视觉效果，降低场地的安全感与吸引力。因此，在城市河流环境中，自然度与美学的关系可能不是简单的线性关系，恢复项目不能只追求自然度的提高。多数学者认为，公众喜爱的景观具有如下的共同特征：有水体存在，较高的自然度，大量植被，丰富且鲜明的色彩对比[32]。在城市河流景观中，生态形态质量与美学之间有强联系，审美客体的色彩丰富程度与审美价值呈正相关[15]。如通过生态修复技术，改良水体状态可以同时提高美学价值。提高河岸植被的覆盖质量，也有利于使生态目标与审美价值达成一致[14]。在群落尺度，物种丰富度高的景观更受欢迎。因此，色彩丰富程度在一定情况下，也是生物多样性的直观表现[33]。通过提高植被质量，增加色相、明度与饱和度的对比，是一个既能提升生物多样性，又有较高美学价值的方法[15]。除此之外，对于自然生物群落的处理方式，有研究提出了提供“养护线索（CuestoCare）”的观点，即用环境暗示公众，这里的景观虽然具有高自然度，但也有良好的养护管理，以此来增加环境的安全感，提高视觉吸引力[34]。可以在河流景观中，有意地将自然的河流生境与规则的人工场地形成对比，使规则的环境看起来安全、整洁，自然的群落看起来更有生命力。美国斯坦福市弥尔河绿色廊道的总体规划，以增加自然度、为原生生物群落提供生境，作为设计的切入点。设计团队认识到了城市与生态共生的必要性，让场地与周边社区成为了互利共赢的关系。在群落设计上，通过引入乡土植物群落，为本土生物提供了栖息地。在布局设计上，将自然的植物群落与整齐的人工草坪融合在了一起，产生多样化的生境与丰富的景观美学效果。同时利用场地环境，促进公众参与科普与养护活动，使原生的动植物持续回到这里，生态系统与城市环境保持平衡。因此该项目成为了一个可持续的自我再生式的景观。
3.3工程手段与生物多样性并存
河流生态修复技术范文第6篇
1. 建设生态水利工程的必要性
水利工程指具有防洪、排涝、河道整治、发电、灌溉、供水、航运、生态环境等单一功能或多种功能的兴利除害的工程，这就是传统的水利工程。传统的水利工程规划规划主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。生态水利，就是按照生态学原理，遵循生态平衡规律的法则和要求建立起来的满足良性循环和可持续利用的水利体系，生态水利工程不仅需要满足工程本身的生态规划要求，又要满足整个流域水系的生态要求，或者说在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时(如防洪、河道整治工程)，兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产和环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段。建设人类美好的生存环境和社会持续发展，需要生态水利工程。
2. 当前生态水利工程工作面临的困难
2.1 生态水利工程规划缺乏基于不同区域的评价标准和规划方法。
生态水利工程对于工程的服务目标具有明显的地域性区别，因为对于不同地区的生态环境来说它们都具有自己的特点，所以生态水利工程每个地区也应该具有不同的特点，必须因地制宜的进行规划。对于我国的生态水利工程建设来说也有了一些大体的方法和规划标准，但是对于不同地区的工程来说就没有具体的规划指标和参考模式。因此，对于我国现阶段的生态水利工程的规划和建设来说还具有很大的问题，最主要的就是缺乏针对于不同地区生态环境特点的把握以及因地制宜的不同规划方案。
2.2 生态水利工程规划工作的目标和标准的确定比较难。
对于生态水利工程来说其建设的目标和任务与原有单一的水利工程建设来说有所不同，它更加注意维护和保证生态环境的健康和发展，主要任务和目标就是实现人类和生态系统的和谐相处。所以基于这种特殊的任务，生态水利工程建设的第一步就是确定好规划的目标和建设标准，对于工程要达到的标准都要有一个具体的量化。目前我国的生态保护工作的目标还都处于定向描述的阶段，没有明确的目标和标准，也没有具体量化的一些要求，所以这也就给工程的预期目标和标准的建设以及工程的建设质量都带来了一定的困难。
2.3 生态水利工程规划缺少生态水文测验资料。
对于工程的建设来说，一些前期必备的资料是必不可少的，生态水利工程建设依然如此。生态水文的测验资料是生态水利工程规划的关键和重要参考内容。如果不能从水文测验站的观测资料去分析水文过程对生态过程的正负影响机理，就很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的规划理论、方法与技术参数。当前，我国水文测验工作相对落后，水文测验站还不能适应当前生态水利工程规划对资料的需求。有关生态水文站方面的规划与布局在我国还未正式开展，国内也少有报道，不过我国已经提高了对这方面工作的重视程度，经过一段时间的努力也会有一定的发展的。
2.4 生态水利工程规划技术人才匮乏。
不管对于什么类型的工程来说，人才都是工程建设中必不可少的关键组成部分。实现生态水利工程是水利工程和生态学的有机结合，需要生态水利工程的规划人员不仅具备水利工程规划的知识和经验，还要具备生态保护和生态恢复学的理论和知识。以往的人才培养目标和方向，使两者分属于不同的学科与专业，具有两方面综合知识和规划能力技术人才匮乏，加之生态水利工程的实践活动的经验缺乏，可以参考与借鉴的规划项目有限，难以保证生态水利工程的规划水平和质量。
3. 生态水利工程基本规划原则
3.1 工程安全性和经济性原则。
(1)生态水利工程是一种综合性工程，既要满足人类的需求，同时也要考虑可持续发展的要求。另外，生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。
(2)从生态水利工程的经济上分析，应准寻风险小效益大的基本原则，由于生态系统的演变方向是随机的，生态水利工程规划具有一定的风险，这需要在规划规划中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，应该合理的利用生态系统的恢复能力，力争以最小的投入获得最大收获的规划路线。
3.2 生态系统自我规划、自我恢复原则。
生态系统的自组织功能是其重要特征。生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。依靠生态系统自规划、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成规划和实现规划。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
3.3 景观尺度及整体性原则。
(1)河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
(2)同时，必须重视水域和生态环境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。
(3)再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生动态变动。
(4)最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复长期的工作。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.4 反馈调整式规划原则。
3.4.1 生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
3.4.2 生态水利工程规划主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目按照规划执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照规划预期的目标发展，可能出现多种可能性。最理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中，恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的，可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程，在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化，这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间，生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后，一种理想的可能是：监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值，表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是，监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间，形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。
3.4.3 意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程规划不同于传统工程的确定性规划方法，而是一种反馈调整式的规划方法。是按照“规划-执行(包括管理)-监测-评估-调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。这就需要在项目初期建立完善的监测系统，进行长期观测。依靠完整的历史资料和监测数据，进行阶段性的评估。
3.4.4 评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。评估的结果不外乎有几种可能：
(1)生态系统大体按照预定目标演进，不需要规划变更;
(2)需要局部调整规划，适应新的状况;
(3)原来制定的目标需要重大调整，相应进行规划。
4. 结束语
生态水利工程是一门将生态学和工程学很好的结合在一起的一门学科，也是将人与自然和谐相处的思想很好的运用于实际的学科。因此在生态水利工程的规划过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高规划的科学性。
河流生态修复技术范文第7篇
针对水利工程对生态系统的影响进行较深入地分析，结合生态水利工程规划基本原则有针对性地提出规划设计方法。有效降低水利工程对生态系统的影响，使生态系统明显提高稳定性。
关键词：
生态水利；水利规划设计；规划设计方法
1概述
水利工程的建设在满足水利规划需求的同时也产生很多负面效应，生态水利工程在社会经济发展中具有重要地位，规划设计生态水利工程的方法亟待解决。但在水利工程规划过程中，应对水利工程建设影响生态系统的因素进行综合考虑，有效降低水利工程对生态系统的影响。
2生态水利工程规划设计方法
2.1安全性和经济性。
生态水利工程属于综合性工程，不仅要要与水利工程学原理相符，也要与生态学原理相符。其工程设施应与水文学和工程力学规律相符，才能保证工程设施具有安全及稳定性。生态水利工程在经济方面，应严格按照降低风险增加效益的原则，因生态系统具有随机的演变方向，在规划方面也具有风险性，这更应科学比较规划设计方案，提高对长期评估及定点监测生态系统的重视程度。此外，还应对生态系统恢复能力进行合理利用，采取投入最小且利益最大的规划方法。
2.2生态系统自设计及自我恢复。
自组织功能是生态系统的一个重要特征。在生态学中对分布的丰富物种采用自组织功能进行解释，也充分表明食物网的发展与时间具有一定关系，可持续的生态系统是充分体现了其自组织功能。自然选择的物种就是自组织机理，即部分物种与生态系统友好，可经受自然选择考验，积极探寻适宜的能源和环境条件。受此影响，生态环境能够对具有足够数量繁殖的种群提供一定的支持。自组织功能原理类似于达尔文进化论，只是在研究尺度方面存在一定的差异。达尔文进化论主要是针对生活于地球生物圈的种群开展相关研究，而生态系统种群间产生自组织功能。通过生态系统自设计、自组织功能，自然界可对适宜物种进行科学选择，具有结构合理性，进而实现设计要求，生态工程的成功经验充分说明人工与自然力的贡献难分伯仲。
2.3景观尺度及整体性。
河流生态修复规划及管理应基于大景观尺度、长期和可持续性的保持而避免在小尺度、短期及小范围实施，河流生态修复在大景观尺度上开展具有较高的效率。生态修复小范围不仅具有较低效率，也具有较低的成功率。整体性主要是基于生态系统结构功能，对其要素之间具有的交互作用加深了解，河流生态系统综合、整体的系统修复方法，不只是修复河道水文系统，更不是对单一动物或植被进行修复。而且，应对水域和生态环境的特点提高重视程度，具有随机的水位、流量及水量的水文周期变化等表现，也具有因河流侵蚀与淤积产生的交替变化而形成河势摆动等表现，这对于生物种群基本生存条件具有决定性作用。随不断变化的降雨、水文及潮流等条件动态系统在时空中收缩或扩展而构成水域生态系统，生态系统由限制生态环境时的高度临界状态变化到扩张时的冗余状态。而且，还要对动态扩展的生态环境边界进行综合考虑。因动物迁徙和植物扩散的随机性，生态环境边界也产生动态变化。另外，在时间尺度方面，河流生态修复也非常重要。演进河流系统的过程具有动态性，各河流生态系统都具有历史渊源，应收集、整理有关历史资料，对生态现状与长时间尺度的河流变化之间的关系加深了解，河流生态修复工作具有长期性。根据有关研究结果发现，湿地大约需15~20年才能进行重建或修复。所以，应长期准备河流生态修复项目，并开展长期监测和管理。
2.4反馈调整式设计方法。
生态系统的发展是一个渐进过程，在长时间尺度方面，河流修复工程需要一定时间，自然生态系统需数百万年才能进化。结构复杂性、系统有序性、生物群落多样性及内部稳定性都具有一定程度的提高是进化的趋势，并增强抵抗外界干扰的能力。在短时间尺度方面，生态系统演替也就是生态系统类型的替代也需要较长时间，希望在短时间内河流修复能获得显著效果不现实。对成熟的河流生态系统结构模仿就属于生态水利工程设计，以构建健康、可持续的河流生态系统为目标。按照设计规划，对河流工程项目执行后，逐渐产生自然生态演替的动态过程。此过程并非遵循预期设计目标，并产生多种可能性，不受外界影响的自然生态演进状态是最顶层的理想状态。在河流生态修复工程中，通常难以将其恢复到河流原始未受干扰的状态，自然生态演进过程中，这种原始状态是极限状态上限。若不实施生态修复工程，生态系统受人类活动影响而不断恶化，这是极限状态下限，生态修复在两种极限状态之间具有较多的可能性。对于实施完成的具体生态修复工程，比较理想的结果为：各生态变量的监测结果是目前科技水平可达到的最优值，表明生态演进符合理想趋势。此外，各生态变量监测值是可接受的最低值，包络图产生在两种极端状态之间，实施生态修复工程后的实际状态都处于此包络图中。生态和社会系统可意识到并非静止，在时间与空间方面表现出不确定性。不仅自然系统演替，变化的人类系统及其产生的干扰也造成一定程度的调整生态系统。生态水利工程设计受其不确定性影响而导致与传统确定性的设计方法之间存在一定区别，属于反馈调整式的设计方法。采取反复循环方式，遵循“设计－管理－监测－评估－调整”的流程实施。在此流程中，基础工作是监测。监测工作涉及生物监测和水文观测，在项目建立初期需对监测系统进行完善，以实现观测的长期性。根据历史资料及有关监测数据，采取阶段性评估方法对河流生态系统结构功能及其发展趋势进行客观评估。参照比较方法是比较常用的方法，一是比较河流系统历史及项目初期状况，二是比较相似自然条件下没有实施生态修复的河流。评估结果主要分为：一是生态系统基本上按照预定目标发展，无需进行设计变更；二是需对设计进行局部调整，对新状况进行适应；三是调整原制定目标，采取适宜的设计方法。反馈调整式设计积极倡导各界群体参与，具有广泛性，采取协商沟通方式，积极争取多方的共同利益。交流融合多学科特征，使生态水利工程设计提高科学性。
3结论
综上所述，在水利工程规划设计中应严格遵循基本原则，对突况采取有效方法进行处理，不仅达到水利建设发展的实际需求，还可明显减轻对自然的不利影响，使生态系统得到优化，进而提高生态系统稳定性。
作者：周林 单位：五常市供水公司
参考文献
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[2]董哲仁.生态水利工程原理与技术[M].北京：水利水电出版社，2009.
[3]邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技，2013.10.
河流生态修复技术范文第8篇
水源短缺加剧
导致汾河水源短缺情况加剧的主要原因一是降水减少、经济社会发展对水资源需求量增加等，引起汾河中下游干流河道断流；二是工业和城市生活严重依赖地下水开采，以及农业用水增加，致使地下水严重超采，造成水位急剧下降；三是污水垃圾处理水平低，中水价格不合理，回用规模小，加剧水资源的短缺；四是植被被破坏，土壤储存水分能力下降；五是煤炭等矿产资源的过度开采，造成水资源的严重破坏。
生物多样性急剧减少
汾河中下游流域的生物多样性在人为因素影响下急剧减少，主要是河道乔灌木的过度砍伐，造成了大量动物、植物、微生物受到威胁；其次是为了提高粮食产量和加大畜牧业的发展，人们过度开垦和过度放牧，造成生物所需的食物大大减少；三是捕捞业的发展，人工过度的捕捞使得生物数量大大降低，很多种类已经绝迹；四是山西工业化的发展造成环境污染，很多不能适应环境的生物被很快淘汰。
生态修复技术概述
水环境生态修复技术是通过调控水生态环境中相互制约又相互促进的各环境影响因子，促使其形成平衡和稳定的生态系统为目标。生态修复技术包括利用培育的高等植物或培养、接种的微生物的生命代谢活动，对水体中污染物进行富集、转化、吸收及降解，使水质得到净化的相关技术。该技术具有修复效果稳定、低耗能或不需耗能、工程造价相对较低、运行成本低廉以及不形成二次污染等特点，主要用于受污染而失衡的自然水生系统的修复。这类水生态修复技术在发达国家已经得到较为成功的应用，在我国也开始大量的应用，主要有土地处理、高效微生物固定化和人工湿地等技术。
1土地处理技术
废水的土地处理，是将一、二级处理出水用于农田、牧场或林木灌溉，或将原废水经土壤渗滤后回注于地下水等处理技术的总称。废水中通常含有农作物需要的各种营养成分。据我国一些城市污水的测定结果表明，污水中含T-N为30~90mg/L，NH3-N为20~50mg/L，P为3~4mg/L，K为5~40mg/L。上述养分经一级或二级处理后只有少量被除去，而大部分随出水排出。利用废水灌溉，不仅解决了农牧林业对水、肥两大要素的需求，并通过其中的腐植性提高土壤肥力和地温，可获得十分显著的增产效果，而且能除去人工生化处理难以除去的N，P营养物和难生化降解有机物，进一步降低COD，SS和病原菌，使废水资源得到再生。
2高效微生物固定化技术
高效微生物固定化技术是近年来随着废水处理的不断完善和需求而发展起来的新型技术。是指将经过培养的高效微生物、酶或菌藻共生群限制在特定的材料区域内部，达到提高微生物或酶的浓度，创造有利于生物代谢的环境，有效减少微生物流失，并使固液容易分离的目的。该类技术主要用于治理富营养化水体。
3人工湿地技术
人工湿地是在土地处理、稳定塘和生物滤池等污水处理技术基础上发展起来的一种人工构建并控制的、主要利用天然净化能力的污水处理和生态修复技术。它利用了微生物、湿生植物和动物等一系列生物的代谢活动，综合了物理的、化学的和生物的复杂过程，使污水中污染成分得以降解，并将其无害化或转化为可利用的物质。
人工湿地技术的可行性分析
1人工湿地水质净化机理
人工湿地床基具有巨大表面积、特定的化学组成和无数的植物根系及其代谢产物（氧、生物活性物质），为污染物的过滤截留、物理和化学吸附、化学分解和沉淀、生物摄取和氧化分解、矿化等提供了很好的条件。污水中的有机物主要依靠人工湿地床基内的物理和生物、化学的综合过程去除；不溶性有机物被过滤截留、水解、生物摄取和氧化分解；溶解有机物直接被水解、生物摄取和氧化分解；氨氮在床基中大部分通过硝化—反硝化生化过程被去除，部分氨氮和硝氮通过植物吸收而去除；有机氮主要呈悬浮状，被床基过滤截留，并通过生化作用矿化为氨氮、硝氮，进而通过植物吸收和硝化—反硝化过程去除；污水中磷大多以正磷酸盐形式存在，并主要通过人工湿地床基中的钙、铁、铝离子沉淀固着，以及植物的吸收过程去除，沉淀固着在床基中的磷可通过床基料更换而移出；污水中一些微量的金属通过人工湿地床基的吸附或沉淀作用去除，被湿地植物吸附、吸收去除。污水中大部分病原菌和病毒被人工湿地床基好氧微生物摄食分解，部分被植物根系分泌物杀灭。
2人工湿地的类型分析
从工程设计的角度出发，按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同划分为表面流人工湿地（自由表流湿地和构筑表流湿地）、潜流人工湿地（水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地和复合式潜流湿地）。不同类型的人工湿地对特征污染物的去除效果不同，具有各自的优缺点。表面流人工湿地和自然湿地类似，污水从湿地表面流过，在流动的过程中得到净化。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地面积较大，水力负荷率较小，去污能力有限。
垂直潜流人工湿地是指污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。其硝化能力高于水平潜流人工湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。其缺点是对有机物的处理能力不如水平潜流人工湿地系统，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，夏季有孳生蚊蝇的现象。水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名，它由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有防渗，防止污染地下水。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷较大，对BOD5、CODcr、SS、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，有利于在北方地区的冬季运行。
沈阳环境科学研究院开发的复合流式潜流人工湿地技术（以水平流为主，与垂直流结合）中的复合流湿地结构由底至上分别为防渗区、导淤区、主控区及种植区。与其他类型人工湿地相比，复合流式潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD5、CODcr、SS、氮磷等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，特别是能有效地解决湿地系统的淤堵问题和北方地区的冬季运行问题。
3人工湿地生态修复适用性分析
从汾河流域亟待解决的主要生态环境问题来看，主要是水污染的治理、生物多样性的恢复以及水资源的保护和利用问题。而人工湿地的技术特点正是以不同类型的湿地系统的营建和组合来实现河流水质的净化、生物栖息地的营建和水源涵养与保护，这从形式到内容都与汾河生态修复的总体目标相一致。再从该技术的经济可行性和技术成熟性来看，人工湿地技术是目前水质净化与生态修复技术中投资较低，且便于维护管理的实用技术。目前，我国已经颁布实施了《人工湿地污水处理工程技术规范》，使人工湿地生态治污技术进入到标准化、规范化的阶段,在河道与湖泊水体净化和生态修复方面已有很多成熟应用的经验。从人工湿地类型特点的适用性来看,水平潜流人工湿地和复合流式潜流人工湿地的选用有利于处理污染负荷较高的水体,适宜净化目前汾河中下游严重污染的水质。表面流人工湿地处理负荷虽然较低，但便于在汾河滩地应用，对河水水质有较好的缓冲调整作用，有利于汾河流域生物多样性的改善与营建。
因此，可根据汾河及其支流的不同河道特点、河床与滩地的可利用性、不同河段的水质污染状况和生态修复目标，在不同河段将潜流湿地与表流湿地优化组合，合理布设。对于汾河太原出境处的严重污染河段还可考虑适当的预处理措施，以保证水质达标及湿地系统的入水要求。综上，结合汾河流域的生态环境问题和人工湿地生态修复的技术特点，以人工湿地为主要技术手段实施该流域的生态修复是可行的。
汾河流域污染治理和生态修复的对策
1源头治理调整布局和优化结构
对生活污水及工业废水要进行源头治理，坚决杜绝未经处理直接向汾河排污。在沿岸几个重点排污城市应增扩建污水厂，扩大处理规模，中小城市也应因地制宜地建设合适规模的污水处理厂或污水处理设施。工业废水应当根据各个企业的产品及所产废水性质区别对待，经过处理的废水，有回用条件的应该回用，不能回用的也要实行达标排放，应坚持“谁污染，谁治理”的原则，从污染源上治理汾河水污染。对于汾河中下游流域的污水治理，应结合实际情况，建议污水先通过城市污水厂处理，再通过湿地系统处理后排放入河，这样对于水环境容量较低、自净能力较弱的汾河来讲是十分必要的，有利于汾河的断面达标。特别是人工湿地技术，不但成本低，而且植物根系土壤可以涵养水分，大量植被的形成有利于生物数量与种类增多，同时可营建生态景观，恢复人与自然和谐相处的生态环境。
2加快汾河支流流域治理
汾河支流是汾河全流域的重点水源补充，直接影响着汾河流域的水生态环境，与其生态修复息息相关，故针对汾河支流应采取有效的治理措施。第一，对汾河支流流域内的污染源进行治理，从源头上对排入汾河支流的污水进行治理，降低入河的水质指标，为汾河支流的生态修复做准备；第二，以人工湿地技术为主，在汾河支流干线实施生态修复，提高水环境容量；第三，在汾河支流入汾河河口处营建河口人工湿地，利用潜流湿地、功能表流湿地和景观表流湿地相结合的方式进一步改善汾河的支流水质，同时营造湿地景观环境，提高汾河流域河口环境质量。
3落实汾河流域干流人工湿地生态修复工程
以汾河流域干流殊区域重点段生态修复为基础，以人工湿地生态修复技术为依托，加快落实汾河整个流域干流人工湿地生态修复工程，改善汾河水水质指标，增强汾河的自净能力。通过湿地工程的营建，流域内的植被系统逐渐得到修复，野生动物系统也会随之得到恢复，有效地提高了生物多样性，从而使汾河流域生态环境从根本上得到修复。
4提高全民水忧患意识，依法保护水资源
水是生命的源泉，是人类生存的命脉。水利，是农业的命脉，也是工业和整个国民经济的命脉，是国民经济的基础产业和基础设施。因此，必须加大宣传力度，增强全民水忧患意识，强化水利基础产业的重要地位。加大环保宣教力度，提高环保法律法规的普及，提高全民的环境意识和法制观念。公众要通过扩展环境权益来提高环境意识，把个人的环境意识的提高过程与对人们切身利益的保护和改善联系起来，自觉参与环境管理。