生态修复技术在河流治理设计中的应用

摘要：本文对生态修复技术原理和适用性进行了分析，并就其在河流治理设计中的应用进行了探讨。

关键词：生态修复;河流治理;设计;应用

0 引言

河流原本是陆地上蕴含丰富的淡水自然生态系统，随着城市化发展和人口快速增长，人类对土地资源和水资源需求不断增加，导致河流生态系统遭到严重破坏。河流治理很早就开始了，起初人们看重的是河流自身功能的体现，如防洪、排涝、灌溉、养殖、航运等，河道整治主要从工程结构上考虑问题，注重施工效率和工程效果，表现在渠道化、硬岸化，破坏了河岸的过滤效果和河流的自净能力，也切断了河水与驳岸的自然生态链;河道裁弯取直，改变了河流自然形态，看似流水通畅了，行洪能力提高了，实则河水流速增加，洪峰提早出现，滞洪能力大为削弱;河道断面形式单一，不仅景观效果差，也破坏了河流生物多样性，因为河滩、湿地和深潭本是生物群落的栖息地，改造成统一、规则的梯形断面，这些都不复存在了。从上世纪60年代起，欧美国家发起新的河流整治理念，重视河流的自然形态和生态功能，通过拆除河道硬质衬砌、恢复河滩湿地、再现蜿蜒河流等措施，重现河流的自然景色和生物多样性，80年代后这种理念被亚洲的日本、韩国所接受，开展了一系列的河流整治活动，例如韩国河流生态修复起步虽晚，但很多理论已被应用到河流整治中^[1]。我国传统河流整治观念的改变是进入21世纪开始的，当时的初衷是改善城市面貌、提高城市环境质量、利用城市滨河空间和带动沿河经济发展等，但通过生态修复治理水质的重要性并没有引起足够重视，而且普遍的问题是尽管强调生态治理的重要性，然而技术上缺乏可操作的具体措施，并且许多人对于生态修复的认识仅停留在景观再造上，简单的以为生态修复就是河岸绿化和设置一些亲水空间，完全不考虑河道的基本情况和功能定位^[2]。因此，本文对生态修复技术及其在河流治理中应用进行了探讨。

1 生态修复技术原理及其适用性

1.1 生态修复与生态修复技术

所谓生态修复，是在生态学原理指导之下，以生物修复为主要手段，辅以物理修复、化学修复及其他工程技术措施，并将它们优化组合成为耗费最省、效果最佳的环境污染治理的综合修复方法。生态修复技术就是以生态修复理论为基础，针对各种退化环境特点，采取适应当地生态环境修复的技术^[3]。生态修复技术包括单项生态修复技术和复合生态修复技术两大类，前者主要包括植物修复技术、微生物修复技术和化学修复技术三种单项修复技术;后者是将各种单项技术进行组合，例如化学-生物修复技术、植物-化学修复技术、植物-物理化学修复等。由于生物修复非常复杂，单项修复技术往往修复效果不佳，所以将不同单项技术联合起来可以取长补短，综合效果显著。河流是陆地水环境的重要组成部分，针对河流生态环境特点采取的生态修复技术即为河流治理生态修复技术。

1.2 河流治理中的生态修复技术

在河流治理中，主要采用缓冲区恢复、植被恢复、河道补水、生物-生态、生境、水生生物群落等修复技术，适用于中小河流治理^[4]。缓冲区是河流与陆地之间起到缓冲作用的漫滩、湿地等区域，通过恢复缓冲区不仅能滞洪和蓄洪，也起到沉淀、过滤和净化洪水的效果，为野生动植物提供栖息之地，恢复生物多样性。植被恢复是河流治理的主要技术手段，可改善河道形态，净化河水并减轻洪水威势。河道补水的途径有扩大水库泄流量、引水、污水回用等，通过增加河流流量可以更好地发挥河流的生态功能。生物-生态修复技术包括河流人工曝气、疏浚底泥、建设河道生态塘（渠）、微生物强化（投菌）、生态护岸等技术，可以改善水生物生存环境、增强河流的生态处理能力。生境修复是恢复河流自然景观、生物多样性的重要技术措施，包括恢复浅滩、再造深塘、恢复河流蜿蜒形态等。天然河流里存在着各种各样的水生生物群落，由于不合理的河道治理破坏了水生生物生存环境，导致大量水生生物群落消失，修复水生生物群落即利用适宜的乡土品种优化群落结构，建立生产者、消费者和分解者完整有效的食物链结构，恢复水体自净能力。

2 生态修复技术在河流治理设计中的应用

2.1 设计原则

应用生态修复技术对河流进行治理应遵循自然循环、生物多样性、功能需求主功能优先及多功能协调、景观美化、治理分时段河段细化、综合效益最大化等原则，治理效果的评价应以社会合理、生态合理、环境合理、操作合理等指标进行衡量。社会合理即工程应抗冲、耐久，并具备适当的景观与亲水效果、休闲功能等;生态合理即水生生物丰度高、河流流速分布多样化、滨河植物生长良好、生物通道畅通、生态系统自我修复功能良好等;环境合理包括水流结构多样化、水体净化能力强、工程透水性良好;操作合理即取材环保、材料加工环保、施工简单易行、避免水土流失、施工对水生生物影响小、河流维护方便、造价合理等。

2.2 河道断面设计

河道断面形式是影响河流生态功能的关键因素，其中横断面关系到河槽、滩地、河岸植物群落结构和河流湿地的恢复，而纵断面影响河流沿线纵比降、跌水、深潭等流速多样性，对鱼类洄流、繁衍有重要影响^[5]。

河流横断面有复式断面、梯形断面和直墙河道（矩形断面），其中复式断面生态性最好，梯形断面较差，直墙河道最差，所以应首选复式断面，在地形受限条件下可以选用梯形断面，尽量避免直墙河道。在设计河流横断面时，滩地高程被高潮水位的淹没深度不应超过1.2～1.5m。复式断面第二台阶岸墙高度不应超过2.5m，否则应设置第三台阶。河岸与滩地宽度应满足行人安全要求，城区河滩宽度不得小于1～3m。为了改善视觉效果，河道宽深比应在3以上，当宽深比在8以上封闭感就会消失。生物廊道宽度根据保护的水生生物而定，无脊椎动物的生物廊道宽度应在3～12m;鸟类迁徙、小型哺乳动物与鱼类觅食廊道宽度应在12～30m;野生动物廊道应在30～60m。

河流纵断面沿线比降超过3%时，应考虑采用人工阶梯深潭结构，也可以采用鱼道和阶梯跌水结合，以缓解水流对河道的冲击。当沿线比降在1%～3%时，可采用透水堰、阶梯跌水、河底修复等辅助措施来缓解水流对河道的冲击。应拆除不必要的水坝、高堰、橡胶坝等设施，少设置节制闸。河道两头的防洪闸、防潮闸应为常开状态，并进行适度调节。

2.3 生态护岸构建方法

生态护岸是在保持边坡形态稳定的基础上，利用植物或结合工程技术措施对河道坡面进行防护的一种新型护岸形式，其构建方法是对硬质护岸进行生态修复改造。图1是生态护岸的各种构建方法。（a）设置了深潭、浅滩和人工湿地;（b）将0.8～1m石块埋入河床和河滨带，有利于鱼类繁衍;（c）利用球状生态混凝土进行修复;（d）是景观型多级阶梯人工湿地护岸的一种做法;（e）不拆除硬质护岸而开新槽并种植辊式植被的方法;（f）是在混凝土护岸上开设凹槽，再回填土壤和碎石，以利植物种植。

3 结语

对河流进行生态修复是一个复杂的系统工程，涉及到水利工程学、生物学、生态学、环境科学、城市规划与城市园林等众多学科，由于对生物学、生态学及可持续发展理论缺乏深入的理解和运用，我国当前许多河流治理仍停留在景观改善、带动周边经济发展的层面上，因此在河流治理中应积极吸取国内外成功经验，并结合河流特点采用切实可行的技术方法。

参考文献：

[1]陈兴茹.国内外城市河流治理现状[J].水利水电科技进展，2012，32（2）：83-88.

[2]刘辉，何争妍.利用水生态修复技术治理杭州河道水质的对策与建议[J].杭州农业与科技，2009（1）：13-15.

[3]王健胜，刘沛松，杨风岭，等.中国生态修复技术研究进展[J].安徽农业科学，2012，40（20）：10554-10556.

[4]袁卫玲.关于中小河流治理中的生态修复[J].湖南水利水电，2013（5）：70-72.

[5]王越，丁艳荣，徐建华.中小河流治理技术研究及生态修复探讨[J].工程建设与管理，2012（6）：42-44.