生態修復技術在河流治理設計中的應用

摘要：本文對生態修復技術原理和適用性進行了分析，并就其在河流治理設計中的應用進行了探討。

關鍵詞：生態修復;河流治理;設計;應用

0 引言

河流原本是陸地上蘊含豐富的淡水自然生態系統，隨著城市化發展和人口快速增長，人類對土地資源和水資源需求不斷增加，導致河流生態系統遭到嚴重破壞。河流治理很早就開始了，起初人們看重的是河流自身功能的體現，如防洪、排澇、灌溉、養殖、航運等，河道整治主要從工程結構上考慮問題，注重施工效率和工程效果，表現在渠道化、硬岸化，破壞了河岸的過濾效果和河流的自凈能力，也切斷了河水與駁岸的自然生態鏈;河道裁彎取直，改變了河流自然形態，看似流水通暢了，行洪能力提高了，實則河水流速增加，洪峰提早出現，滯洪能力大為削弱;河道斷面形式單一，不僅景觀效果差，也破壞了河流生物多樣性，因為河灘、濕地和深潭本是生物群落的棲息地，改造成統一、規則的梯形斷面，這些都不復存在了。從上世紀60年代起，歐美國家發起新的河流整治理念，重視河流的自然形態和生態功能，通過拆除河道硬質襯砌、恢復河灘濕地、再現蜿蜒河流等措施，重現河流的自然景色和生物多樣性，80年代后這種理念被亞洲的日本、韓國所接受，開展了一系列的河流整治活動，例如韓國河流生態修復起步雖晚，但很多理論已被應用到河流整治中^[1]。我國傳統河流整治觀念的改變是進入21世紀開始的，當時的初衷是改善城市面貌、提高城市環境質量、利用城市濱河空間和帶動沿河經濟發展等，但通過生態修復治理水質的重要性并沒有引起足夠重視，而且普遍的問題是盡管強調生態治理的重要性，然而技術上缺乏可操作的具體措施，并且許多人對于生態修復的認識僅停留在景觀再造上，簡單的以為生態修復就是河岸綠化和設置一些親水空間，完全不考慮河道的基本情況和功能定位^[2]。因此，本文對生態修復技術及其在河流治理中應用進行了探討。

1 生態修復技術原理及其適用性

1.1 生態修復與生態修復技術

所謂生態修復，是在生態學原理指導之下，以生物修復為主要手段，輔以物理修復、化學修復及其他工程技術措施，并將它們優化組合成為耗費最省、效果最佳的環境污染治理的綜合修復方法。生態修復技術就是以生態修復理論為基礎，針對各種退化環境特點，采取適應當地生態環境修復的技術^[3]。生態修復技術包括單項生態修復技術和復合生態修復技術兩大類，前者主要包括植物修復技術、微生物修復技術和化學修復技術三種單項修復技術;后者是將各種單項技術進行組合，例如化學-生物修復技術、植物-化學修復技術、植物-物理化學修復等。由于生物修復非常復雜，單項修復技術往往修復效果不佳，所以將不同單項技術聯合起來可以取長補短，綜合效果顯著。河流是陸地水環境的重要組成部分，針對河流生態環境特點采取的生態修復技術即為河流治理生態修復技術。

1.2 河流治理中的生態修復技術

在河流治理中，主要采用緩沖區恢復、植被恢復、河道補水、生物-生態、生境、水生生物群落等修復技術，適用于中小河流治理^[4]。緩沖區是河流與陸地之間起到緩沖作用的漫灘、濕地等區域，通過恢復緩沖區不僅能滯洪和蓄洪，也起到沉淀、過濾和凈化洪水的效果，為野生動植物提供棲息之地，恢復生物多樣性。植被恢復是河流治理的主要技術手段，可改善河道形態，凈化河水并減輕洪水威勢。河道補水的途徑有擴大水庫泄流量、引水、污水回用等，通過增加河流流量可以更好地發揮河流的生態功能。生物-生態修復技術包括河流人工曝氣、疏浚底泥、建設河道生態塘（渠）、微生物強化（投菌）、生態護岸等技術，可以改善水生物生存環境、增強河流的生態處理能力。生境修復是恢復河流自然景觀、生物多樣性的重要技術措施，包括恢復淺灘、再造深塘、恢復河流蜿蜒形態等。天然河流里存在著各種各樣的水生生物群落，由于不合理的河道治理破壞了水生生物生存環境，導致大量水生生物群落消失，修復水生生物群落即利用適宜的鄉土品種優化群落結構，建立生產者、消費者和分解者完整有效的食物鏈結構，恢復水體自凈能力。

2 生態修復技術在河流治理設計中的應用

2.1 設計原則

應用生態修復技術對河流進行治理應遵循自然循環、生物多樣性、功能需求主功能優先及多功能協調、景觀美化、治理分時段河段細化、綜合效益最大化等原則，治理效果的評價應以社會合理、生態合理、環境合理、操作合理等指標進行衡量。社會合理即工程應抗沖、耐久，并具備適當的景觀與親水效果、休閑功能等;生態合理即水生生物豐度高、河流流速分布多樣化、濱河植物生長良好、生物通道暢通、生態系統自我修復功能良好等;環境合理包括水流結構多樣化、水體凈化能力強、工程透水性良好;操作合理即取材環保、材料加工環保、施工簡單易行、避免水土流失、施工對水生生物影響小、河流維護方便、造價合理等。

2.2 河道斷面設計

河道斷面形式是影響河流生態功能的關鍵因素，其中橫斷面關系到河槽、灘地、河岸植物群落結構和河流濕地的恢復，而縱斷面影響河流沿線縱比降、跌水、深潭等流速多樣性，對魚類洄流、繁衍有重要影響^[5]。

河流橫斷面有復式斷面、梯形斷面和直墻河道（矩形斷面），其中復式斷面生態性最好，梯形斷面較差，直墻河道最差，所以應首選復式斷面，在地形受限條件下可以選用梯形斷面，盡量避免直墻河道。在設計河流橫斷面時，灘地高程被高潮水位的淹沒深度不應超過1.2～1.5m。復式斷面第二臺階岸墻高度不應超過2.5m，否則應設置第三臺階。河岸與灘地寬度應滿足行人安全要求，城區河灘寬度不得小于1～3m。為了改善視覺效果，河道寬深比應在3以上，當寬深比在8以上封閉感就會消失。生物廊道寬度根據保護的水生生物而定，無脊椎動物的生物廊道寬度應在3～12m;鳥類遷徙、小型哺乳動物與魚類覓食廊道寬度應在12～30m;野生動物廊道應在30～60m。

河流縱斷面沿線比降超過3%時，應考慮采用人工階梯深潭結構，也可以采用魚道和階梯跌水結合，以緩解水流對河道的沖擊。當沿線比降在1%～3%時，可采用透水堰、階梯跌水、河底修復等輔助措施來緩解水流對河道的沖擊。應拆除不必要的水壩、高堰、橡膠壩等設施，少設置節制閘。河道兩頭的防洪閘、防潮閘應為常開狀態，并進行適度調節。

2.3 生態護岸構建方法

生態護岸是在保持邊坡形態穩定的基礎上，利用植物或結合工程技術措施對河道坡面進行防護的一種新型護岸形式，其構建方法是對硬質護岸進行生態修復改造。圖1是生態護岸的各種構建方法。（a）設置了深潭、淺灘和人工濕地;（b）將0.8～1m石塊埋入河床和河濱帶，有利于魚類繁衍;（c）利用球狀生態混凝土進行修復;（d）是景觀型多級階梯人工濕地護岸的一種做法;（e）不拆除硬質護岸而開新槽并種植輥式植被的方法;（f）是在混凝土護岸上開設凹槽，再回填土壤和碎石，以利植物種植。

3 結語

對河流進行生態修復是一個復雜的系統工程，涉及到水利工程學、生物學、生態學、環境科學、城市規劃與城市園林等眾多學科，由于對生物學、生態學及可持續發展理論缺乏深入的理解和運用，我國當前許多河流治理仍停留在景觀改善、帶動周邊經濟發展的層面上，因此在河流治理中應積極吸取國內外成功經驗，并結合河流特點采用切實可行的技術方法。

參考文獻：

[1]陳興茹.國內外城市河流治理現狀[J].水利水電科技進展，2012，32（2）：83-88.

[2]劉輝，何爭妍.利用水生態修復技術治理杭州河道水質的對策與建議[J].杭州農業與科技，2009（1）：13-15.

[3]王健勝，劉沛松，楊風嶺，等.中國生態修復技術研究進展[J].安徽農業科學，2012，40（20）：10554-10556.

[4]袁衛玲.關于中小河流治理中的生態修復[J].湖南水利水電，2013（5）：70-72.

[5]王越，丁艷榮，徐建華.中小河流治理技術研究及生態修復探討[J].工程建設與管理，2012（6）：42-44.