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城市化进程中河流的生态修复
作者: | 来源: | 时间:2016-01-26 | 关键词:

    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、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。


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