现代城市河道生态修复方法与实践

作者:刘小梅    文章来源:山西水利科技    点击数:1898    更新时间:2011/6/27

摘要:河道生态修复是河道污染治理的有效手段之一,其主要内容包括水质水文条件、河流地貌特征以及生物物种等方面的修复。文中通过分析现有城市河流生态破坏现状及其成因,在生态修复理论基础上,结合湖南张家界索溪河综合治理工程,分析说明河流生态修复方法的使用。

关键词:城市河流;污染治理;生态修复

中国分类号:X321 文献标识码:B

0 引言

城市河道是城市生存与发展必不可少的要素,在城市及周边地区经济发展和生态保护中,有着十分重要的地位。随着城市化进程的加快,城市河道在城市污水排放总量不断增加情况下接纳污染的负荷越来越大,逐步超过水体纳污能力,使河道生态系统遭到破坏,导致水体发黑发臭,对城市人民生活带来较大影响。河道生态修复是污染治理的有效手段之一,主要包括河流地貌特征的修复、水文特征及生物物种的恢复。文中在分析现有城市河流生态破坏现状及其成因基础上,在生态修复理论基础上,结合湖南张家界索溪河综合治理工程,分析说明河流生态修复方法的使用,以希望为生态修复技术在河道水环境治理中的应用提供新的思路和参考。[1]

1 城市河道生态破坏现状及成因分析

城市河道是指城区内用于防洪、排涝、引清、蓄水、排水及航运的天然或人工水道。多年来,城市河道整治工程一直注重提升河道防洪能力,而淡化了河流的资源功能和生态功能,使我国多数城市河道形态结构发生了较大变化,主要表现在:1)河道渠道化和裁弯取直工程降低了天然河流的蜿蜒性;2)河道断面形状呈现几何规则化、单一化的断面形态;3)河床材料变为硬质化的不透水性材料;4)水利工程的建设造成了河流形态表现出不连续性。河道形态结构的变化,河道系统形态多样性的降低,使得河道系统生态环境异质性降低,生物多样性降低,引起水体自净化能力的下降。并且随着城市化进程的加快,大量工业、生活污水未经处理直接排入河道,不少城市河道相继出现黑臭问题或富营养化现象,表明河道的生态功能已经几乎损失殆尽,人们也由此逐渐认识到河流生态系统的重要性,河流整治工程不仅仅关注其传统功能如防洪、航运等的发挥,还要有利于生态系统的保护和修复,要与周边环境和人文景观相协调。

2 河流生态修复的理论基础

按照国内有关专家提出的“水文-生物-生态功能河流连续体”概念[3],河流生态系统由河流水文-水力学过程空间连续性、生物群落结构空间连续性、营养物质流和能量流空间连续性、信息流空间连续性为要素的河流连续体模型;同时,考虑水文、生物及河流生态系统演变和进化的动态特征,需要建立时间坐标和尺度。由此说明:河流生态系统是一种开放的、流动的生态系统,其连续性不仅指一条河流的水文学意义上的连续性,同时也是对于生物群落至关重要的营养物质输移的连续性。基于河流连续体概念及传统的河道整治理论,结合生态水工学的相关理念,进行河流生态修复主要包括三方面内容,一是水质条件、水文条件的改善;二是河流地貌特征的改善;三是生物物种的恢复。总目的是改善河流生态系统的结构与功能,主要标志是生物群落多样性的提高。[2]

3 河流生态修复方法与工程实践

河流生态修复方法主要包括水质水文条件、河流湖泊地貌学特征、生物物种等方面的修复方法。河道生态系统修复方法的合理使用,能使河道的结构与生态功能恢复到一定程度,从而达到恢复河道生态系统健康的目标。对于特定的河道,应具体分析其受损的功能及程度,再根据河道所处的状态因地制宜地选择合理、有效的修复方法。现结合张家界索溪河综合治理工程说明具体应用情况。[3] [4]

3.1 工程概况

张家界索溪河综合治理工程位于湖南张家界武陵源区,自索溪水库大坝附近武陵源景区标志门开始至索溪土家族乡龟形洲结束,主河道总长13km。武陵源风景名胜区于1992年被联合国教科文组织列入了世界自然遗产名录,而穿越武陵源区的索溪河水环境状况较差,且防洪标准低,与河道周围以及上游自然秀丽的峰林景观极不协调。针对现状存在的问题,充分利用索溪峪得天独厚的自然条件优势及区位优势,从水质水文条件、河流地貌学特征、生物物种等方面对索溪河进行了修复,并取得良好的生态效果。

3.2 水质、水文条件的恢复

水质水文条件恢复主要通过水资源的合理配置维持河流最小生态需水量,通过河道内外污染源处理改善河流水系的水质,提倡多目标水库生态调度,以恢复下游的生态环境。索溪河属山区性河流,河道坡降较大,河水暴涨暴落,水位水量随季节变化显著。非汛期,由于天然降水量小,索溪水库对径流的拦截,河道内水流很小,水位很低,甚至干枯,水生生物栖息场被严重毁坏,丧失生态及景观功能。因此,需要考虑索溪河生态环境需水。鉴于索溪水库工程任务以旅游为主,结合防洪、发电、养殖、灌溉等综合利用功能,根据生态需水量计算成果,结合水库的发电及旅游放水情况,综合确定在枯水期全天候下泄流量4~5m3/s,以满足生态需水要求,并保证索溪河最小生态水深0.5~1.0m。另外,通过两岸铺设截污干管、底泥疏浚等措施,消除内外污染源,以改善河道水质条件。

3.3 河流地貌学特征的修复

河流地貌学特征通过恢复河流的纵向连续性和横向联通性,保持河流纵向蜿蜒性和横向形态的多样性,采用生态型护坡进行修复,为生物多样性创造栖息环境。张家界索溪河从河流形态上保持了河流的蜿蜒性,即恢复生态湿地、河湾、急流和浅滩。河道断面采用了复式断面,枯水期水流归顺于主河槽,河滩处作为休闲景观平台,以满足人们“近水、亲水”的要求。河道口宽50~107m,其中主槽宽度一般为8~10m,局部17~20m,深0.8~1.0m。通过挖掘和垫高的方式来实现浅滩和深槽,时宽时窄,时深时浅,因地制宜,变化自然,利用上游水库调度的水体川流不息,汇聚成时急时缓的山间小溪景观。游客可以涉水游玩,同时附近居民长久以来借助山间小溪小聚并清洗家用物品,形成独特的地方文化和民族风情。沿河设置3 道挡水坝,最大设计落差不超过1.5m,以满足鱼类上溯的需要。在保证护岸结构安全的前提下,河道护岸采用斜坡式生态型护岸,具体包括混凝土格埂加干砌石护坡、块石垒砌斜式挡墙、生态石笼植草护坡、环保绿化混凝土护坡等,并以防冲及生态效果好的混凝土格埂加干砌石护坡护岸为主,改变了原直立墙生硬的视觉效果,从而改变原游客“凭岸观河”的尴尬,取而代之的是“下河拾野”的闲趣。

3.4 生物物种的恢复

生物物种的恢复主要包括保护濒危、珍稀、特有生物物种,恢复河湖水库水陆交错带植被以及水生生物资源,以恢复水生生态系统的功能。张家界索溪河通过种植水生植物以及为水生动物营造栖息环境,吸引索溪河上下游河流中的各种水生动物,修复索溪河水中的生物链,达到丰富水体和净化水质的目的。宽窄深浅不一的主河槽和挡水坝(或拦沙坝)、潜坝的设置,即为恢复水生植物以及为水生动物栖息的生态环境,而适合该工程水位变化的水生植物主要品种有:鸢尾、香蒲、水葱、黄菖蒲等。边坡绿化工程是边坡保护和绿化工程的有机结合,适合该地区主要培植的草种,其目的一方面是保护边坡及预防和抑制崩塌,防止水土流失,另一方面保护生态环境,并使整条河道形成绿色植物景观。

4 结语

河流生态修复包括水质水文条件、河流湖泊地貌学特征、生物物种等方面。河道生态系统修复方法的合理使用,能使河道的结构与生态功能得到一定程度的恢复,并达到恢复河道生态系统健康、提升水体自净能力的目的。河流生态修复工作在我国还处于初级阶段,在实际工作中,既要借鉴西方国家的先进研究成果和经验,又要结合我国国情,有针对性地结合城市河道的功能和特点,在满足城市防洪安全的前提下,因地制宜开展河流的生态修复,把河流形态多样性与生物多样性目标应用到河道整治工程建设中去。

参考文献]
[1]王雪,田涛,杨建英,等.城市河道生态治理综述[J]. 中国水土保持科学,2006(5):106-111.
[2]董哲仁,孙东亚,彭静. 河流生态修复理论技术及其应用[J].水利水电技术,2009(1):5-9.
[3]陈利顶,齐鑫,李芬,等.城市化过程对河道系统的干扰与生态修复原则和方法[J].生态学杂志,2010(4):805 - 811.
[4]赵进勇,孙东亚,董哲仁. 河流地貌多样性修复方法[J].水利水电技术,2007(2):78-83.
[作者简介]刘小梅,女,1965 年生,1986 年毕业于太原理工大学,硕士,高级工程师,副总工程师,从事水务工程规划设计及技术管理工作。

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