基于生态修复技术的河流治理研究

雷书姗

(昌图县水利事务服务中心，辽宁 昌图 112599)

0 引 言

河流属于旅游、休闲、景观、生态的重要场所，也是引水抗旱、防洪排涝的主要通道，它是包含生物、水体、护坡、河床、河底等结构的复杂性系统。随着经济的发展及人口数量的增多，河流生态环境逐渐变差，并给沿河居民身体健康和自然景观带来不利影响，逐渐成为制约社会发展的关键因素[1-2]。河床硬化、浆砌石、块石护坡等为以往河道整治方法，在维护岸坡稳定性和有利于河道清淤的同时，这种硬质式护岸也给生态环境、水系统循环带来负面的影响。据统计，无法满足功能区水质要求的已整治河道约占58%，并且地下水补给被硬化覆盖的河床阻断。随着人们对河道景观、自然环境、水体文化等要求的提升，河流生态修复越来越引起工程界的关注[3-4]。生态修复因存在成本低、能耗少、投资好、生态效果好等特点，逐渐成为未来河道整治的发展方向。

1 河道生态修复

河道生态修复是利用物质循环、生态平衡、工程学的原理方法或技术手段，改善或恢复受胁迫、破坏及污染环境下的生物生存与发展状态。通过创设各类水生物种适宜的生境条件，形成系统稳定、功能强大、结构优化、群落配比合理的生态系统，从功能与结构的角度对受损河道生态系统重建。

1.1 必要性分析

河流对促进经济发展、农业灌溉、调蓄洪水等方面具有重要作用，但河道被违建侵占、垃圾堆积和沿河杂草丛生等现象普遍存在，越来越多的河道普遍存在功能退化、水体黑臭、鱼虾不生等问题，给水环境和生态文明建设带来不利影响，最大程度的重建或恢复水环境及水生态功能已迫在眉睫。

1)洪涝风险增大。裁弯取直使得河流束窄加深，不透水范围受硬化覆盖扩大，从而减弱了河流泄洪能力，致使洪涝风险增加并带来防洪隐患。

2)可持续性受阻。合理开发与利用河流生态功能，必须保证人水关系协调，充分考虑河流生态系统的可持续性，因此河道生态修复已成为河流整治的良好模式，并在一定程度上补救传统的整治措施。

3)自净能力降低。天然河流的自净功能具有重要作用，而土壤与水体间的关系因水泥护砌和衬底被割裂，从而导致环境与生物、土地与水体相隔离，水陆系统间的能量、物质交换的阻断，孤立于土壤之外的河流系统无法支撑复杂的水生生物群落。因此，为保证河流生态功能必须确保河道强大的自净能力。

4)生物多样性减少。水体流动的多样性受河道整治发生明显改变，水流速度因裁弯取直措施明显增大，使得对河岸与河床底部的冲刷作用大大增强，加之河床异质性的减少致使无法组合形成多样性生物群落，生物栖息环境及生长条件破坏乃至消失。随着人们对河道景观、自然环境要求的提升，增大水生物种多样性逐渐成为河道整治的重点。

1.2 生态修复目标

依据相关资料，概括总结的生态修复目标为：在遵循自然规律和生态健康基本标准的情况下，最大程度的降低生态环境受传统河道整治的负面影响，重建退化或受损水系统，恢复泄洪、排沙等自然功能以及水生命健康，以实现人水和谐相处、河流系统良性循环和系统稳定。

1.3 生态修复原则

1)生态功能。为促进河流生态系统的良性发展尽量保留其原有生物群落，通过实施有效的整治措施满足各类水生物种生长需求，维护水系统良性循环以及提升河道的自净能力。工程中比较常见的生态措施有稳定塘、人工湿地、生物浮岛、生物栅等，河岸植被和生态走廊的建设有利于遏制堤岸的土壤侵蚀，同时发展水生动物、栽植喜水和耐水植物可以提升河流净化功能。这些措施可以充分发挥水景观效应、保护生物多样性以及改善局部气候，对解决污染物控制成本高、污水处理工程难的问题具有积极作用。

2)因地制宜。实际上，人类活动对生态系统的干扰破坏难以完全恢复，应结合河道的具体特点实施有效的生态修复措施，通过对河道结构的调整，营造适宜的生物栖息环境及符合当地实际的河流自然环境，最大程度的促进水系统良性循环。

3)景观美学。将景观美学原则纳入水生态修复工程，强调景观设计和合理规划方案，有机统一景观美学与河流生态修复，有机地融合周围环境和河道景观，统筹河道左右岸、上下游，从三维空间的角度把河流各要素恢复与经济模式相结合，考虑水土保持、水资源开发和土地利用等要求形成整体景观。

4)自修复性。水体的自净能力在一定程度上取决于河道内水量的多少，而河流与水环境承载力的最基本条件是水体容量和水面率。为保证能量交换、水分和空气流通必须有足够的水面率，实现水体交换、循环与流动的必要条件是拥有足够的水体容量，这也是河道航运、排涝和行洪的基本要求。因此，为营造丰富多样的生境要尽可能不修建硬质护岸，尽量选择近自然生态护岸；为促进地下水与河流的自然交换应尽量保留和扩大水免滤，发挥保护生态系统、调节小气候、改善水循环、净化大气和调蓄洪涝等功能[5]。

2 河道生态修复技术

根据生态系统受以往治河方法的作用程度、内容的差异，考虑不同河流的实际情况选择适宜的修复技术，从而实现水质达标、生态功能逐步修复等目标。关于水生态修复技术的研究我国尚处于起始阶段，生态修复措施的大规模应用还不成熟，但未来必将掀起推广应用和研究生态修复技术的热潮。目前，先期处理、人工湿地、生态护坡、河床河堤、河道形态等为国内外主要的河道修复技术。

1)先期处理技术。先期处理为实施生态修复的基本条件，若未实施治污和污染控制则难以开展以生态修复为基础的技术，其中外源和内源性控制为先期处理的两大类型。①外源控制：实践表明，减轻河道污染及发挥河流生态功能的根本措施为控制污废水直接排入河道。外界输入的营养物质的富集为引起水质恶化的关键因素，水生态修复的重要前提为外源性输入的有效控制[6]。因此，有必要加强引排污染源、截污工程建设力度，从而控制外源性污染的输入。②内源控制：针对河流内源性营养物水生植物通常具有一定的吸收作用，而对底泥中营养物质的释放某些植物的根茎还发挥着抑制功能，在生长后期这些水生植物的去除还比较简便，并在一定程度上带走过多的营养物质。另外，对形成水华的微囊藻及其它藻类的生长一些植物也具有抑制功能，所以对内源性营养物质污染的控制可以通过种植水生植物来实现。

2)人工湿地技术。人工湿地生态系统因植物根系的传递特性以及输氧作用而呈现出厌氧、缺氧、耗氧状态，其利用反硝化和硝化作用可以脱除超过60%的总氮。人工湿地主要利用微生物的反硝化、硝化、氨化作用实现氮的去除，其中湿地植物能吸收总氮的8%-16%用于植物蛋白等有机氮的合成，并以植物收割的方式去除。

人工湿地可以充分利用生物代谢或微生物与生物的吸收、吸附，以及沙土、沙石、砾石降解污染物，由此发挥净化水体的功能。另外，水面、滩涂湿地、沙卵石能为水陆生物栖息和植物生长提供良好的生存环境，创造休闲景观区和美丽的城市环境。在满足河道防洪要求的情况下，可用人工挖填、推土修建人工湿地或自然湿地以增加水陆过渡带，修建适宜的湿地景观平台发挥保护多样性生物、调节气候、净化水体、湿地调蓄洪水等环境、生态和景观功能。

3)生态护坡技术。预制混凝土块、混凝土、干砌石或浆砌石等传统护岸形式，对保证防洪安全、防治土壤侵蚀和增强岸坡稳定性等发挥着巨大作用，同时也对河流生态和景观环境造成负面影响，加剧了生态系统破坏、陆地和水体环境的恶化，降低了水体自净能力。

将生态植物材料与工程措施相结合或者利用生态型的植物，以保证河流冲刷时岸坡稳定性及完整性，这也是实施生态护坡的关键。生态学、水力学、水土保持学、水文地质等为生态护坡技术的理论依据，通过实施植物与工程措施形成良性循环、绿色生态的护坡系统，最大限度的发挥生态工程自我修复、自我组织和自支撑功能，以达到边坡生态修复、抗滑动、抗冲蚀目的，实现生态环境、人类社会、河道治理与水资源的协调统一，减少洪涝灾害与坡面水土流失，改善自然环境与小流域气候的目标。因此，生态护坡属于一个涉及动植物与微生物的综合性技术[7]。

4)河床河堤技术。将河床上铺设的硬质材料拆除，恢复适宜各类水生动植物生长的生态化、多孔质化河床。为符合人与自然和谐相处的科学发展观以及改善河床生态环境、生物防护稳定河床的方法，提高河道行洪能力、增强水生态自修复功能及改善水体环境，创建岸绿、景美、水清、休闲的亲水环境。

河堤发挥着植被护岸、缓冲带、廊道的功能，在提供一道人水相亲风景线的同时为防洪安全提供保障。所以，要注重堤防加固和生态修复工程，以生态与防洪功能兼具为要求把河堤建成坚固绿色长廊。通过河堤及其沿线景观治理，实现防洪安全、自然与人文景观协调的目标。河堤生态修复就是以生物与水体、水体与土体相互涵养，创建适宜的生境河堤替代过去人工混凝土建筑，提高河流滞洪枯补、调节水量、水体自净等功能，为水生动植物生长繁衍创建适宜的环境空间[8]。

5)河道形态技术。天然河流大多呈蜿蜒曲折走向，为达到现代航运要求或便于规划建设，在传统河道整治中天然河流走势大多被裁弯取值。通过两岸植物的储水和水体渗透自然蜿蜒河道能够发挥调蓄洪水的辅助功能，并在一定程度上降低水流速度，而河岸被钢筋混凝土和水泥加固后阻断了水体的交流、增大了洪涝风险。另外，直线化河流形态改变了河道原有流态，并改变水生动物原有的栖息环境，不利于生态保护。因此，在达到行洪标准的基础上转变以往的整治理念，依据“遇弯则弯，易宽则宽”的原则随地形和层次变化，修复正向和横向连通性；在条件允许时可建设“带囊状”结构的蓄水湖，这有利用生态保护和自然景观的恢复。

3 结 论

生态修复技术能够恢复遭受破坏的河道原有生态系统功能，对促进区域发展和水生态文明建设具有重要作用，其应用和研究前景非常广泛。河流生态修复将景观美学纳入设计理念，强调河岸带宽度和景观设计的合理规划，生态修复、环境景观美化、防洪治理、水质净化的协调统一，营造河道景观与周边环境的有机相融、人水和谐相处的生态空间，以达到河岸休闲娱乐与居民亲水的要求。因此，生态修复工程要融合美学、经济学、生态学、规划学、环境科学、水力学等多门学科，在遵循生态健康基本标准和自然规律的情况下，恢复河流活力、生机及其生态功能，实现河流生态系统生物多样、水质良好、水量充足的良性循环。