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河流生态修复方法

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河流生态修复方法

河流生态修复方法范文第1篇

关键词:河流生态修复;生物——生态修复技术;综述

中图分类号:X52 文献标识码:A

1 概述

河流是人类赖以生存的水环境,是人类社会生存和发展的起源地。河流系统是自然界最重要的生态系统之一。目前由于人类活动排放的各种污染物进入河流,使河流水质和河流底泥的物理、化学性质或生物组成发生变化,从而降低了河流的使用价值,使河流失去了原有的意义。为了恢复河流的使用价值,人们应当对水体中的污染物进行处理,从而使水体得到净化,使人类对河流环境的干扰降到最小,与自然共生存,为生物栖息和繁殖创造良好的生态环境,造福于子孙后代。近年来,对河流生态修复的研究不断深化,河流水生态修复有多种方法,这些方法通过强化自然界自身的净化能力和物质循环规律去治理受损河流,是实现人与自然和谐相处的治理途径。

2 河流生态修复概述

随着人们对传统水利工程给河流生态系统带来胁迫的反思,人们开始认识到恢复河流生态活力的必要性和重要性,于是出现了河流生态修复的概念和相应的工程技术。河流生态修复的概念最早是在德国提出的,它强调水利工程在具有防洪、供水、水土保持等基本功能的同时,还应该达到接近自然的目的,特别强调河溪治理工程中的自然美学成分。

生态修复措施主要利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动,对河流水体中的污染物进行转移、转化及降解作用,从而使水体得到净化,具有可持续性好、保持力强、工程造价低、耗能少等优点。

3 河流生态修复技术

河流生态修复的主要技术方法包括缓冲区恢复、植被恢复、河道补水、生物——生态修复、生境修复等技术。

3.1 缓冲区修复

缓冲区是河流与陆地的交界区域,如河边湿地、河谷或洪泛平原,具有水域与陆地双重属性。缓冲区是河流生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带,成为两者相互作用的重要纽带和桥梁。它受到地表水以及地下水的影响,是一种生态交错带,具有明显的边缘效应。

3.2 植被恢复

植被恢复是最普遍的河流修复方法。植被可以通过影响河流的流动、河岸抗冲刷强度、泥沙沉积、河床稳定性和河道形态而对河流产生很大影响。同时,合理分布的植被还有助于减轻洪水灾害、净化水体、截留来自农田的氮和磷以达到保护水质的目的,并可提供景观休闲场所和多种生态服务功能。

3.3 生物强化人工河道、生态沟渠及生态护岸

生物强化人工河道是指结合水系疏通工程和结构现状,构建的以生物处理为主体的人工河道,水质净化设施主体设于河道内或河流一侧,形成多级串联式的生物净化系统,从而改善水环境条件。自然河道生态塘则是以太阳能为初始能源,在塘中种植水生植物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统。通过多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,可净化河水中的有机污染物。

生态沟渠是指根据水生植物的耐污能力及生理特征,充分利用现有沟渠条件,在不同渠段选择利用砾间接触氧化、强化生物接触氧化等措施,逐级净化水质,在达到分级净化水质功能的同时,将净化设施与地表景观融为一体,美化河流景观。

生态护岸是利用石头、木材、多孔环保混凝土和自然材质制成的柔性结构等构建,对河岸进行加固,防止河道淤积、侵蚀和下切,同时多孔护岸材料,为植物的生长提供了有利条件,为野生动物提供栖息地,保障自然环境和人居环境的和谐统一。透水的护岸也保证了地表径流与地下水之间的物质、能量的交换。

3.4 生态修复耦合技术

生态修复耦合系统是综合人工湿地、微生物及水生动物协同净化等原理设计的生态修复系统,可去除河流水体中的营养盐和有机物,从而达到修复河流水环境的目的。其在利用湿地植物的同时,构建新的水生植物系统;在美化景观的同时,合理配置生态系统营养级结构;利用多种微生物净化水体的同时,构建具有完整营养级结构的水生动植物生态系统;并利用动植物、微生物的协同作用改善河流水质。

4 河流生态修复技术发展的展望

随着对河流的认识加深,人们已认识到河流生态修复的重要性,河流生态修复技术不断得到改进。生态河流与利用传统水利工程方法治理的河流不同,它是一个完整的生态系统,因此,在不断探索河流生态修复技术的同时,还应加强对修复后生态河流的维护和管理,从而实现河流生态系统长期的健康和稳定。

参考文献

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河流生态修复方法范文第2篇

哪种修复方法适合松花江的水生态修复,要根据松花江的实际情况和具体特点有针对性的选择。1)人类社会的发展已经不可能把河流恢复到原始状态。完全复原意味着对所有上下游及滨河带的输入输出(水质、水量、泥沙、生物有机体)的改变、复原,由于河流和流域的联系,只有在对整个河流系统和绝大部分流域都进行完全修复的时候,才有可能实现。在松花江多年的治理实践中,修建了大量水资源利用工程、防洪工程等(如取水口、排污口、拦河坝、堤防、河流裁弯取直、渠化等),加之各种人为破坏和干扰,河流原始形态和面貌已发生巨大变化,不可能再建立过去的那种原始条件。2)生态系统是一个动态的整体,生态平衡是一个动态的平衡。生态系统是在保持动态平衡时,不断发展演化的。河流生态修复并不意味着绝对的稳定性。正相反,河流系统必须依赖于一定程度的洪水、侵蚀和水质变化的扰动,来保证其多样性。河流的退化正是由于河流生态系统失去了动态平衡。随着时间的推移,河流生态系统在自然力与人类共同作用下,已经形成了新系统的动态平衡。因此,没有必要让河流恢复到原始状态。因此,松花江水生态修复的目标应该是结合防洪、河道整治和城市景观建设等工程规划,对河流系统恶化甚至丧失的(或即将要恶化和丧失的)必要生态功能和社会功能进行修复,完善河流自调节机制,并使其达到新的动态平衡。

2松花江水生态系统修复的任务

2.1松花江地貌学特征的改善

地貌学特征的改善包括恢复河流的纵向连通性、横向连通性和竖向连通性;对松花江而言,就是要保持其纵向蜿蜒性和横向形态的多样性;实施退耕还湿,恢复滩涂生态系统;加强沟通水系,增强过洪能力;加大恢复植被力度,增强滩涂生态功能;修复缓冲区,控制人为干扰和过渡利用;采用生态型护坡,避免河道直线化和河岸的混凝土化,使其具有作为河流的自然形态。

2.2水质、水量、水文、水力条件的改善

水质条件的改善要通过污水处理、控制污水排放、生态技术治污、源头清洁生产、发展循环经济等改善河流水系的水质。水量条件的改善是通过水资源的合理配置以维持河流河道最小生态需水量(和最低生态水位)和最大流量(最高水位)。水文情势和水力条件的改善是尽量保持自然河流丰枯变化的模式,使河流两岸水陆交错带以及滩涂湿地有适当的洪水的干扰,以保持生态系统的生物多样性,以及结构和功能的稳定。

2.3生物物种多样性恢复

生物物种多样性恢复包括濒危、珍稀、特有生物物种的保护、水陆交错带植被恢复、鱼类等水生生物资源的恢复等。

3河流生态修复的原则

3.1社会服务功能和生态功能同时修复

松花江水生态修复应在满足防洪、供水、发电、旅游等社会服务功能的同时,具备良好的生态功能。

3.2与防洪规划等相关规划相协调

松花江水生态修复应该符合社会发展总体规划,特别要与松辽流域和哈尔滨市的防洪规划相协调,还应与有国家和区域经济发展规划、流域综合规划、水环境保护规划、城市市政建设规划、自然保护区等规划相衔接。

3.3自然自我修复为主、人工干预为辅

松花江水生态修复要充分利用生态系统的自组织功能,当外界干扰未超过生态系统的承载能力时,可以按照自组织功能靠自然演替实现自我恢复目标。当外界干扰超过生态系统的承载能力时,则需要辅助人工干预措施创造生境条件。然后,充分发挥自然修复功能,使生态系统实现某种程度的修复。

3.4确保生态系统用水需求

应在水资源承载能力范围内,规划社会经济发展用水,应在满足社会经济发展需要的前提下,确保生态系统的用水需求。

3.5确保河流水质达标

污水达标排放,控制面源污染,确保河流水质达标。

4松花江水生态修复措施建议

目前的松花江哈尔滨市区江段,现有江道形态已失去天然河道的特点,这是哈尔滨市城市、社会、经济发展的需求造成的。在河流生态修复过程中,应从尊重历史的角度出发,在满足防洪安全的前提下,进行适当修复,建议如下:1)虽然受两岸堤防限制,整个江道形态固定,但江道内河流的蜿蜒形态依然存在。同时,鉴于现有堤防是多年历史形成的重要防洪体系,而且目前还达不到100年一遇标准。因此,建议两岸堤防位置不变,保持现有江道水流形态的蜿蜒性以及两岸堤防的非自然形态。2)江道内已有不少滩岛、浅滩和深潭,地表景观较为丰富,具有多样化的水生环境和动植物栖息地,不易再造浅滩和深潭,而应结合《松花江流域防洪规划》和《黑龙江省哈尔滨市防洪规划修编报告》,清除主江道有碍行洪、恶化航道及严重影响城市环境的淤积滩涂,增强河流的泄洪功能。3)现状堤防已将江道严重缩窄,最窄处仅有1.5km,不宜为了土地开发利用或顺直堤防。将堤防向江道内推进,进一步挤占河流的空间和洪水的行洪空间,不利于河流的防洪功能和生态功能的修复。4)鉴于现状堤防、大坝等人工构筑物破坏了江道水流的横向和竖向连通性,可采取措施恢复或改善,修复松花江两岸水陆交错带生态系统,使该江段河流廊道成为具有生命源泉意义的百里生态长廊。5)由于大顶子山航电枢纽的建设以及松花江7个规划梯级的建设,河流纵向连通性修复困难,但需加强河流水生鱼类等生物的生态监测,一旦发现有发生生态问题的趋势,及时进行科学研究并采取适当修补措施。6)合理设置生态缓冲区。从哈尔滨市的实际出发,应用生态修复理论,针对哈尔滨松花江城区段堤岸及堤内水陆交错带,研究探索能促进水生生态系统与陆生生态系统联系,恢复横向、竖向连通性,并适于动植物及微生物生存的生态型河流堤岸及生态缓冲区。修复中,应尽量采用非工程措施,如生物措施和管理措施,如生态良好部位不加干扰自然修复、破坏部位人工植树种草等措施。但为了保证堤岸的安全,在某些部位,如冲刷较大的部位,可采取工程措施,修复材料应尽量采用建筑材料和植物材料的组合。

河流生态修复方法范文第3篇

【关键词】生态水利工程;概念;设计原则

0.前言

水利工程作为一项综合性工程,其修建主要目的是为了开发使用水资源及消除水害。根据服务对象将水利工程进行划分,水利工程主要存在目的有防洪、农田、水力、港口与航道、排水与供水、环境及海图围垦等工程,即集发电、灌溉、供水和防洪为一体综合工程项目。修建水利工程需对鱼道、水闸、渡槽、渠道、堤、坝、进水口和溢洪道等建筑物进行修建来实现既定目标,而水利工程的修建在给人们生活带来利益的同时,也不可避免存在诸多不利影响,对生态环境造成不同程度的损害。因此,设计水利工程时务必要统筹兼顾环境、社会、经济等因素,保持水利工程建设与生态环境的平衡,以可持续发展观为导向,引进生态水利工程概念,探究生态水利工程设计原则,促进人与自然和谐共处。

1.生态水利工程的概念

随着生态环境被人们日益重视,生态学概念已被逐步引用到各行各业。生态水利工程作为一门正在发展探索新学科,它是在水利工程学科基础上发展,主要探究的是水利工程建设在合理利用水资源和满足人们各类需求前提下,统筹兼顾生态健康及可持续发展,并以结合生态学理论、原理和技术方法来确保生态、经济、社会效益的和谐共存。[1]生态水利工程大体包括四个内容:(1)生态水利工程在开发水利途中,要首先考虑生态系统,以不影响当地生态环境为导向,将水利工程结合到当地生态系统里,将水利工程看作生态系统中不可或缺重要部分;(2)由于传统水利工程在建设途中,会严重影响着当地生态环境,基于此生态水利工程建设在进行时,要防止建设途中对生态环境的相关影响;(3)在生态水利工程施工完毕并投入运行后,要按照当地生态规律调节控制水资源,避免强制性打破原有生态规律现象发生,这要求生态水利工程运行不仅要满足实际情况,还需综合考虑当地的生态规律以及水利资源的调配方法;(4)在选择生态水利工程建设地址时,要将对生态系统的影响大小放在首要地位,选址选在对生态系统有着较小影响作用的地方,如此一来就可减少建设途中和今后生态水利工程在运行时对生态系统影响程度。

2.生态水利工程的设计原则

2.1安全、经济性原则

生态水利工程作为综合性、复杂性工程,治理河流时,要在符合水文学、工程学规律基础上,确保工程建设耐久、安全和稳定。建设生态水利工程要以设计规范为标准,严格遵守,保证工程能抵抗侵蚀、冰冻、干旱、洪水等灾害。[2]对生态水利工程进行设计时,要以河流断面为设计依据,并统筹兼顾河流泥沙冲刷能力和运输能力,探索河流变化中规律特征,确保生态水利工程耐久和持续性。因无法事前把握生态演替过程,工程设计具备风险性,故而设计要遵守风险最小、利益最大设计原理,利用经济工具分析生态水利工程,以检测和评估生态系统为基础,结合河流生态体系自复能力,设计投入最少,产出最大技术方法。

2.2河流环境多元化原则

河流中存在不同类型植物与动物,只有保障河流环境多元化才能确保生物维持多样化。生态环境多样化不仅包含河流形状,还包括土壤情况。河流的生态系统主要由气、水相结合,具备纵向渗透性和横向生物多样性,而水陆与水气间密切关系组成了生态环境系统,因河流系统的异质性,使得水文脉冲、水质、水深、水温、流速和流量处在不断变化中。[3]又因河床材料的异质性,使得生态环境具备多样性特点,进而河流周围生物群落在朝着多样化方向不断发展。而科学技术发展的突飞猛进,扩大了水利工程建设规模,大规模河流治理工程,导致河流走向了渠道化、非连续化、单一化发展道路,生物群落种类在日益减少,河流生态系统在逐步退化。基于这种情况,生态水利工程要将生物维持多样化看作设计原则,并在设计途中,保护河流原有多样化物种和生态环境,降低河流渠道化、非连续性特征,确保生物群落生存环境良好。

2.3生态系统修复原则

河流在与周围乡村、城市、森林、田地构成生态系统的同时,自身也为河流生态体系。基于这种背景,河流是生物生存重要场所,河流生态系统不仅包括生物系统和水文系统,还包含人造工程设施系统等。河流始发地到终点站所有地带地下水和地表水构成了水文系统,水文系统与生物系统一起构成河流自然生态系统。此外,人类活动和人类工程设施会对水域生态系统造成一定影响,一旦水域生态体系遭到危害,就需整合性探究各类影响因素,在充分利用河流自身修复能力、整个水域修复能力基础上,清晰掌握生态系统中各要素特点,根据要素间共同作用来归纳河流系统综合修复方案。

2.4生态系统自我恢复原则

生态系统自我恢复力主要表现在适应生态发展上,即为适应生态环境,在生态环境选择中存活物种,寻找能促进其生存的能源条件和生存环境。根据生态系统自我恢复力,自然界在选择适应生态发展物种基础上,构建合适生态体系。对此,生态水利工程设计要有效控制河流,结合生态理念,以自然观念为导向,促进河流其自我修复力的充分发挥,确保人与自然和谐共处,并根据建设地址实际状况,参照河流自然、美学价值来制定设计方案。具体设计中,要以大尺度景观作为基础,避免短时期、小尺度景观,大尺度对河流自我修复有着重要影响,而小尺度景观对河流自我修复不利。[4]景观整体性要求着眼于生态系统结构与功能,掌握不同生态体系各要素间作用,来提出整体性、综合性修复河流生态系统设计方案。

2.5反馈调整原则

设计生态水利工程虽在结构上与河流生态系统相统一来确保生态系统可持续发展,但具体执行中,却不可一味按照既定目标来执行,要根据自身特性来不断发展。河流生态在修复中难免会遭受人类干扰,对此可采取监控技术,监控生态变量,促进生态走向良好发展方向。因生态、社会系统在时间和空间上都存在不确定,且生态系统不仅会受到自然系统影响,还会受到人类系统影响,生态水利工程设计发生转变成为了必然,要求采取反馈调整方法,按照既定流程来设计。 生态水利工程建设中监测要贯穿始终,成为工作开展基础,并按照完整历史数据和监测资料来有效评价,追踪河流生态结构与功能,预测发展方向。评价中可采取参数比较方法,可通过比较河流初期状况,或其他条件类似生态水利工程,来得出评价结果。

综上所述,随着人们对环境保护的日益重视,生态理念被融入到了各行各业。由于传统水利工程建设重点放在了人类生活便利上,忽视了对生态环境的负面影响。对此,生态水利工程概念的提出成为了必然,它转变了传统水利工程设计理念,在水利工程建设中融入了生态学原理,讲究的是人与自然的和谐发展,并以可持续发展观为导向,制定生态水利工程设计原则。

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河流生态修复方法范文第4篇

关键词:河流治理;生态修复技术;应用研究

中图分类号:P343.1文献标识码:A 文章编号:

传统的河流治理,主要考虑的是河流的抗洪、排涝、航运等功能。在岸坡处理上注重抗冲刷防坍塌的措施,而对河流周边及河流本身的生态环境考虑不多, 这样会导致河流发生渠道化,从而影响河流的生态问题。于是,许多发达国家陆续开展了河流复原工程,对河流实施生态修复并且取得了较好的效果。下面笔者将结合实例对生态修复技术在河流治理中的应用作出探讨。

一、城市河道污染的成因

城市河道和湖泊是与人类生产和生活紧密相连的水环境,作为城市生态系统重要的组成部分,具有供应水源、改善环境、提供绿地、文化教育和娱乐休闲等功能,对城市的生态建设具有重要意义。但是随着城市化进程的不断加快,城市人口聚集,经济活动日趋频繁,工业废水和生活污水大量排放,垃圾的随意丢弃,使城市环境污染、水质恶化,原来清澈的河水变得又黑又臭,环境污染问题日益严重,严重制约城市的社会、经济与环境可持续发展,同时危及人民的身体健康。城市河道黑臭的污染来源主要有工业废水、生活污水垃圾等点源污染及地表径流、农业径流、大气的干沉降和湿沉降、村落集约化畜禽养殖、水产养殖、城市的水土流失以及河道底泥层等非点源汚染。由于长期处于过量纳污的状态,导致水体供氧和耗氧失衡,水体环境缺氧,使原本山好氧微生物健康降解水体污染为主导,将有机物中的氮、硫、碳分解成碑酸盐、硫酸盐及二氧化碳等的方式减弱甚至消失,从而失去净能力,而在此时厌氧微生物沾性趋强,污染物转化并产生甲烧、氨氮、硫化氧、挥发性存机酸等臭恶臭物质以及铁、猛硫化物等黑色物质,从而导致河道水体黑臭。氨氮是目前城市河道水体中的首要污染物,通常远远超出地表水V类氨氮含量的标准,在区域水环境氨氮污染严重和城市河道有机污染物沉淀、累积的现状下,氧氮的降解是城市河道污染水体治理过程中必须面对的难题。

二、生物修复技术的特点

在城市河道污染中,营养物缺乏或营养元素比例失衡是水体环境中微生物降解存机污染主要限制因素之一,向水体中投加适当比例的有机酸可以提高微生物的代谢能力,从而增强水体自净能力,对水体修复具有积极作用。虽然在污染水体生物修复中以微生物修复为主,但如果能配合水生植物,浮游生物及负类从水体整个生态系统上进行全而的生态修复,彻底打通氮素、磷素等污染物循环的各个关节,那么污染水体的修复效果将会更持续和有效。

三、生态修复技术在河流治理中的应用

3.1微生物对污染水体的净化作用

相对于水生植物而言,微生物具有培养周期短、生长繁殖迅速、适应能力强、转化效率高等特点,因此在治理河道污染水体的过程中起着不可替代的作用。微生物从以下几个方面对河道水体进行净化:微生物对水体有机污染物的去除:一方面菌体的同化作用会转化部分有机污染物为自身物质,另一方面微生物分泌的胞外酶能快速降解大分子有机物,实现对水体有机污染物的降解和去除。微生物对水体氮素的去除:通过氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的作用,实现水体中氮素的生物地球化学循环过程,并最终使水体中过量的氮素以气态的形式逸出水体。微生物对水体憐素的去除:一方面微生物的代谢作用可以降低水体中磷素浓度;另一方面某些微生物能通过同化作用,将水体中的有效磷转化为菌体自身的有机磷,通过食物链的传递作用,去除水体中的憐素。3.2微生物驱动的水体氮素循环

氮素污染是当前我国水体中的首要污染物,氮素过多会引起水体富营养化,破坏水体中的生态平衡,丧失自净能力。而氮素的其它形式,例如氨氮、亚硝酸盐氮更会威胁水生生物的生存甚至人类的健康。自然水体中的氮素,主要以氨氮和有机态氮的形式存在,也有少量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。水体中微生物可以将有机形态氮迅速分解转变成氨。在有氧的环境下,水体中的微生物将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。当水体中硝酸盐氮含量较高时,说明水体环境在需氧方面是稳定的。在大量缺氧时,确酸盐氮或亚确酸盐氮在水体微生物的作用下,发生反砲化作用,还原为氮气。空气中氮气在藻类等植物的固氮作用固定成氨,溶解于水体中。硝酸盐氮也可被水生植物直接吸收利用,形成植物蛋白质,其被水生动物食用,又转化成动物蛋白。动植物的死亡后通过微生物的分解又可以再次产生氨,在銷化细菌的作用下又氧化成稍酸盐,如此往复循环。

微生物强化修复技术是造宜于城市污染河道原位修复的、受到广泛重视和应用的治污技术,具有成本经济和应用简单,且便于与其它治污技术稱合使用的特点。其技术核心在于促进水体微生物的活性,加快水体污染物的降解和转化。日前,基于微生物强化修复的污染河道原位修复主要采用两种技术,一种是直接向水体中补充高密度发酵获得的能高效降解污染物的功能微生物,另一种是向水体补充能促进微生物生长、解毒及污染物降解的有机酸、营养物质、缓冲剂等微生物激活剂。

四、把生态环境保护融进到水利建设工程的各个环节之中

注重水利工程建设的各个环节对环境的影响。首先在水利工程的设计阶段,要以和谐持续发展为理念,注意保护动植物栖息地,鱼类产卵环境以及鸟类和水禽栖息地和避难所等。在工程的建设阶段,优先考虑采用环保的技术措施,在水利工程建设阶段,尽量采用有利于植物生长、动物成长,或对动植物生长和环境影响最小的环保材料。最后在水利工程完成阶段,要建立健全水利工程环境影响监测和反馈机制,跟踪评价对环境的影响,以便及时发现不良影响并采取解决措施,最大限度的降低环境破坏程度。同时注意工程附近居民的生活状况, 如果发现不良的影响,要采取措施减少影响带来的损失,必要时加以赔偿。

在水利工程建设方面,应建立生态补偿机制,以“谁损害,谁补偿,损害谁,补偿谁” 为原则,明确补偿的主体和补偿的范围。所以,建立生态补偿机制,还原生态价值,不仅有利于减少水利工程在建设过程中对环境产生的不良影响,也促进了当地的经济发展,呼应了和谐社会理念。

五、生态修复技术的发展前景

尽管污染水体的微生物强化修复技术具有诸多的优点,但在实际应用中也面临一定的问题。而投放微生物激活剂尽管不存在太多的安全性问题,其实用性也与待处理水体环境的微生物生态关联甚深,其中含有的酶类的环境耐受力是其作用效果发挥的限制性因素。另外,对于流动性较强且污染程度较轻的水体来说,微生物强化修复技术的应用效果是比较差的。因此,微生物修复技术今后的发展趋势是:1)从原位环境中分离蹄选高效的功能微生物,并建立具有应用价值的高密度发酵工艺,以提高投加微生物降解污染物的效率并有效降低应用成本;2)从分子水平上深入研究微生物在污染水体中的环境生态行为及其与环境因子的相互作用关系,掌握微生物强化修复污染水体的过程与机理3)微生物强化修复技术与物理,化学修复方法,以及其它生物修复技术相结合,优势互补,提高污染水体修复的效果和经济效益。

结语

一条荒凉的河流,经过系统、科学的规划、设计,通过多种生态修复技术的应用,生态系统得以逐步恢复。通过城市河道生态修复技术研究、应用和推广,希望可以对的河道生态治理提供一些帮助。河流生态修复具有多学科交叉性,仅仅从景观修复的角度也不足以解决当今河流存在的各种问题。城市河流的生态环境修复和保护,需要各个行业共同关注,也在此呼吁今后对河流的开发和治理一定要在保护河流生态环境的前提下进行,避免先破坏后修复的不合理模式。

【参考文献】

河流生态修复方法范文第5篇

1研究区域大洋河流域

地理坐标介于123°31′—123°43′E,39°48′—39°N。源于鞍山市的岫岩县西北部偏岭山脉的帽山,流经丹东市的凤城和东港市,由东港孤山镇和黄土坎镇入黄海,河长202km,年平均径流量31×109m3,流域面积6520km2。整个大洋河流域形状呈梯形,上宽下窄。河网发育良好,密度大,支流多,河道弯曲,比降大,流程短。水系内多为山地,丘陵,为山区性河流。该区属于北温带湿润季风气候,4季分明,降水丰沛,年内时空分布不均,多暴雨,为暴雨洪水和泥石流多发地[11]。流域内现有人口83.3万人,现有耕地面积8.8万hm2。河口区发育典型的湿地生态系统,主要湿地植被为芦苇群落,河口区域为强感潮河口,高低潮差约4m。

2资料与方法

2.1材料来源收集或购买的数据,主要有大洋河全流域高精度DEM数据和大洋河流域1∶50万河网水系图。具体参数如表1所示。

2.2计算方法河口湿地发育阶段与流域发育阶段是一致的。可以通过河流流域地质地貌发育过程来推算和确定河口湿地发育阶段。而流域地质发育过程的具体方法前人已有探索,本文主要引用地形发育阶段学说提出的面积——高程积分曲线分析法和水系分形理论提出的河道分维数算法来确定流域河口的地质发育阶段[12-14]。

2.2.1积分曲线法积分曲线法源于美国地理学家W•戴维斯提出的地形发育阶段的学说。经过后人的逐渐完善,逐渐演变称为高程分析法,或叫面积-高度分析法[式(1)]。该理论认为:任何一流域地形的发育阶段,可以用反映物质分配状况的高程积分曲线来表示,任何一个流域地貌地形的高程曲线的形态,就可以判别该流域地形发展的阶段。高程积分值大于60%时,地貌特征发生迅速变化,水系不断扩展与分枝,侵蚀过程强烈,视为未均衡的幼年期地形。当高程积分值大于35%而小于60%,侵蚀过程变慢,流域的地貌形态基本上趋向于稳定状态,地形特征不再发生明显的变化,视为均衡的壮年期地形。当高程积分值小于35%,侵蚀过程很弱,地貌形态稳定,地形不再发生变化,属于老年残丘阶段[15]。具体的高程曲线特征如图2所示。

2.2.2分形理论分形理论是一门新兴学科,旨在探索自然界中无序、非稳定、非平衡、非确定性的非线性现象和过程,研究自然界中有序-无序、宏观-微观、整体-局部之间的内在规律[12]。在流域地貌特征的研究中,分形维数可以看作是复杂的流域地貌量化参数,能够综合的体现流域地貌特征。同时,分形研究有助于研究河流长度与流域汇水面积的关系,有助于模拟流域水网形态,反映水系所处流域地貌侵蚀发育程度和流域地貌发育程度的差异[13]。具体计算公式如下:地貌划定为侵蚀发育幼年期,此时,水系尚未充分发育,河网密度小,地面比较完整,河流深切侵蚀剧烈,河口泥沙供应量逐渐增加,河口湿地处于发育阶段。1.6<D≤1.89流域处于地貌发育壮年期,流域地势起伏大,在河流侧蚀、重力作用和坡面冲刷下,尖锐的分水岭山脊不断蚀低,谷坡变得缓平,河口泥沙供给充足且稳定,河口湿地面积扩展迅速,易形成大面积的河口冲积平原和湿地三角洲。1.89<D≤2流域地貌发育处于老年期,河流下蚀作用弱,河口泥沙供应减少,河口湿地处于发育的老年期,面积不再扩大,而在潮汐作用强烈地区,开始出现河口湿地退化和海侵现象。

2.2.3计算与分析在地理信息系统软件中生成大洋河流域DEM数据,如图3,针对研究流域地形特征,对不同海拔高度进行等高面切面,共取11个流域地形切面(20~1000m),计算不同等高面的切面面积、相对高度和相对面积,结果如表2所示。将计算得出的相对高度与相对面积在统计软件冲生成关系曲线,如图4所示。另将河网水系图数字化,如图5。在相关软件中几何校正后进行矢量分级提取,按经典水系分级标准,将大羊河流域所有干、支流分为5级水系,并计算统计水道数、水道分支比和水道长度比,结果如表3、表4所示。将获得的流域分支比(Rb)和流域平均长度比(Rl)带入公式2,计算得到大洋河河网分维指数:育的晚年阶段。从面积积分曲线和河网分维指数计算结果得出,大洋河流域都应处于河流发育的晚年时期。此阶段河流下蚀作用弱,河口泥沙供应减少,河口湿地也处于发育的老年期,面积不再扩大,而在潮汐作用强烈地区,开始出现河口湿地退化和海侵现象。通过课题组已有研究发现,目前大洋河河口天然湿地在萎缩与退化,天然湿地面积下降,湿地核心区域面积缩减,湿地最大斑块面积指数下降,破碎化程度加剧,湿地生境多样性减少等特征[16]。大洋河河口湿地呈现的景观结构与本文结论相吻合,即大洋河口湿地处于历史发育的晚年阶段。

3讨论

3.1流域人类活动缩短河口湿地的演化进程。河流中上游的筑坝、采砂,河口地区围海造田,围海养殖等人类活动直接改变了河流的含沙量和河口湿地的景观格局,加速了河口湿地自身的演化速率,促使湿地加速萎缩与衰亡[17-18]。另一方面,河流流域范围内的毁林开荒等农牧业生产活动,加速了流域水土流失,增加了河流的泥沙含量,给河口湿地提供了充足的泥沙来源,促使河口湿地植被生长,暂时性增大湿地淤积速率,扩大湿地面积,但从整个河口湿地地质发展过程来看,后一种行为事实上是缩短了河口湿地的生长时间,加速了其灭亡过程。除此之外,河口地区的防洪建闸、围海工程、人工种植湿地植被等行为改变着河口湿地的沉积环境,改变湿地的生境状况,也影响着河口湿地生态系统的自然生长演化过程[19-20]。

3.2河口泥沙输入量的变化趋势是湿地生态健康评价的重要指标之一。河口泥沙输入量的变化是河口湿地生态健康状态的重要标志之一。流域自然输沙能力主要通过河流对河床的朔源侵蚀、底蚀和侧蚀来完成。一般来说,在流域地貌发展早期至壮年期,流域溯源侵蚀和底蚀强烈,河流泥沙含量高,保证了河口湿地泥沙和营养物质来源,此阶段河口湿地扩展迅速,湿地植被发育良好,该阶段为河口湿地生态系统健康发育期。而在流域发育晚期,河流主要通过侧蚀提供泥沙,其泥沙供应能力减弱,带至河口的营养物质减少,河口湿地植被开始退化,湿地面积开始萎缩,此阶段河口湿地处于“非健康”的衰亡期。已有研究发现,密西西比河三角洲由于泥沙输入量的减少,导致了该地区湿地植被出现退化,湿地面积开始萎缩,而通过人工引渠输沙工程,采用沉积物修复方法,对湿地生态环境的修复有显著的效果[21]。

4结论

4.1河口湿地是一个自然演化的“生命体”河口湿地作为一个独特的“活体”,有着其自身的地理发育、成熟和衰老的生长过程。在河流流域地貌发育早期,河流底蚀、侧蚀、溯源侵蚀强烈,含沙量高,泥沙在河口地区沉降易形成河口湿地,随着流域地貌发育到壮年期,河流泥沙含量输出稳定,河口湿地面积继续扩张;到流域地貌发育晚期,侵蚀减弱,河流含沙量减少,河口湿地缺乏稳定的泥沙供应,逐渐萎缩、直至消亡。