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1、近自然流域治理的技术体系,主要包括生态调节措施和工程改造措施： 一、生态调节措施指不拆除原有的破坏河流生态系统的传统水利工程，而是对其进行改造，如碎化混凝土河底，在等宽河道中修建河心岛等，该种措施造价相对低廉，但并不能彻底地恢复河流原来的风貌。 二、工程改造措施是要拆除原有的水利工程，按照生态原则修建近自然治理的工程措施，如拆除高大、陡峭的护岸而修建长缓护坡，改变原有的堤线，恢复湿地、河岸缓冲带。主要实施工程类型：河道蜿蜒性特征的修复、河道断面多样化的修复、河流缓冲区的修复、人工湿地的构建、生态型护岸的配置、浅滩深潭结构的重塑、河道内部栖息地的改善与加强。,案例分析,一、基于近自然设计的河流生
2、态修复技术研究以长春市饮用水源地入库河道为例 1、实验地概况：实验地位于长春市二道区莲花山滑雪场山麓，长春市石头口门上游。该地区域属于大陆性季风气候区，气候东西过渡，热量水分适中；全年平均气温4。8，最高温度39。5，最低温度-39。8，日照时间2688h；年平均降水量522mm至615mm，夏季降水量占全年降水量的60%以上。实验河流为汇入长春市石头口门水库的一条严重受损的山区河流，总长3。2km，比降5，河流上宽2m-4m，下宽1m-3m，河岸坡度大于2:1。,实验河流的受损状况主要包括以下几点： （1）泄洪安全 （2）水文过程完整性 （3）生境多样性 （4）生态系统健康 （5）亲水性 （
3、6）景观效果,2、修复理念,传统的河道整治理念主要基于防洪和景观，莲花山受损河流近自然生态修复遵循防洪安全、生态系统功能强化、亲水文化空间创造、景观优化提升的新理念。 （1）影响防洪功能的关键因子：护岸、泄洪 （2）影响生态功能的关键因子：土壤侵蚀、水流活力、水质污染、河流生境、浅滩深潭。 （3）影响亲水功能的关键因子：缓坡护岸、亲水步道、亲水平台、水质、水声。 （4）影响景观功能的关键因子：植物种类、植物配置、复层结构、沿河步道、跌水效果、护岸效果。,3、修复技术方案基于近自然设计，采用土木工程和生态工程相结合的技术方案，为提高河流形态多样性、生态系统多样性和生物多样性水平。本工程主要采取以
4、下修复技术方案： （1）河道蜿蜒性特征的修复:,河流生态修复在原始河道自然弯曲的情况下，遵循原始河道的自然蜿蜒性，只在原始河岸基础上进行人工拓宽和加深，尽量保留原河道的自然蜿蜒形态。在原始河道的直线型部分，尽量模仿自然河流的蜿蜒形态，因地制宜的进行人工优化改造，重塑河流的弯曲形态，使河流逐渐恢复原始的自然风貌。,河道断面多样化的修复：,缓坡复试法：在河流两岸可利用土地面积较大的区域采用挖掘机削减护岸坡度，将原始直立式河岸或坡度较大的河岸改造为缓坡复式断面。 功能：平水期，洪泛区和缓冲区可供人们野炊、散步、放牧等；洪水期，可以疏导洪水，起到泄洪作用。,阶梯复式方法： 在河流两岸可利用土地面积较小
5、的区域采用阶梯复式断面，根据具体的坡度和坡长，在河流,的南北岸分别打入3排和2排木桩，每排木桩横向间距60cm，纵向间距25cm，每排木桩高度相差40cm，木桩间填充抛石，使表面平整，空隙内扦插柳树桩。 功能：平水期：洪泛区和缓冲区可给游人提供一个散步、观光的亲水文化空间；洪水期：泄洪、排洪，疏导洪水。,河流缓冲区的修复：,缓冲区位于河流与陆地交界处，直至河水影响消失的区域，是陆地生态系统和水生生态系统的生态过渡带，河岸带生态系统是一类具有高地下水位的生态系统，具有独特的植被、土壤、地形、地貌和水文特,征。缓冲区的主要作用是为洪水让路，分蓄和削减洪水；将洪水中的污染物沉淀、过滤、净化、改善水质
6、；截留、过滤暴雨径流，净化水体；提供野生动植物的生息环境；保持景观的自然特征；为人类提供良好的生活、休闲空间等。当已经配置了缓冲带时，减低河岸边坡是最有效的恢复措施。减小河道边坡，首先可以降低河岸塌方频率，从而减少直接进入河流的泥沙；其次能够增加河道的宽度，形成类似于洪泛平原功能的区域。洪峰期间，河流可以漫到洪泛平原，从而消耗洪水能量，减少水流对河岸的冲刷，水面扩大后，降低了流速和输沙能力，从而使泥沙沉积在边坡上，减小下泄水流的含沙量。,本研究采用降低河岸边坡比降、利用自然材料护岸和种植水生植物菖蒲及柳树的方法恢复河流缓冲区。,人工湿地的构建：湿地是一种自然景观，一个自然综合体，是地球上具有重
7、要环境功能和生态系统的多种生物的栖息和孽生地。它既是一项重要的自然资源，又是地球生态环境的重要组成部分，与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。,湿地具有较强的消解污染物的能力，被誉为“地球之肾”。湿地的主要生态功能包括为鱼类和野生动物提供食物和生存环境；蓄积来自水陆两相,的营养物质而使底质具有较高的肥力；工业和生活废水的净化；碳、氢、氮和硫（包括温室气体）的生物地球化学循环。人工湿地不仅可以对河道水体污染进行治理，还可以美化环境，保持河道的自然生态，为水生动物与两栖动物提供栖息地。,本工程在河道上游和中游各修建一个人工湿地，将上游湿地、中游湿地与整个河流贯穿起来，构成一个河流湿地耦合系统。使
8、河流在平水期蓄集河水，确保河道内有常流水，即使在旱季也能保持水面；洪水期增加洪水在河道内的滞留时间，消减洪水能量，降低洪水对下游河道的冲击强度。,河水在河流湿地耦合系统内进行沉淀和渗透的过程中，河水中的有毒重金属和其他颗粒状污染物在湿地内进行沉淀，通过土壤的截留、湿地内植物根系的吸附和吸收、微生物的分解后渗入地下，慢慢汇入地下水系，补给地下水源，通过地下水系汇入水库，达到净化水质的目的。,生态型护岸的配置：,本工程充分体现“近自然生态修复”的理念，用块石、碎石、木桩（长1。5m2。2m，直径13cm15cm）、活体树桩（长30cm40cm，直径2cm4cm）等自然材料及废旧轮胎等构建多孔隙“柔
9、性生态护岸”代替无孔隙的钢筋、混凝土硬质护岸。,主要采取以下四种类型的“柔性生态护岸”，抛石+植物护岸、轮胎+抛石+植物护岸、木桩+抛石+植物护岸、阶梯木桩+抛石+植物护岸多孔隙“柔性生态护岸”主要有以下优点：可塑性强，可根据周围地质的变动自行调整，能抵御更强的自然变动；增加河岸孔隙度，为生物提供一个多孔隙的栖息地；与周围自然环境融为一体，体现河流自然景观；减少材料成本、运输费用和工程施工费用。,浅滩深潭结构的重塑：,浅滩和深潭结构的重塑有助于植被的良好发育和构建多样性的生物栖息地，还可以营造天然的河流景观。Herricks在美国的一条河流中，通过对鱼,鱼类生境条件的研究调查，在河流的不同位置
10、制造出不同的浅滩和深潭，为鱼类提供了一个生长繁殖和栖息的场所。,深潭与浅滩的大小及其组合应根据水力学原理来确定，按照弯道出现的频率来成对设计，即一个弯曲段，配有一对深潭与浅滩，每对深潭浅滩可按下游河宽的57倍距离来交替布置。,河道内部栖息地的改善与加强：,通过在河道内部设置各种生态措施来增加水流多样性，使水流对河床产生不同程度的冲刷，改善河道内部微地形、加强河道栖息地功能，以增加河道内栖息地,多样性水平和生物多样性水平。本次工程主要采用丁坝、溢流堰和生态跌水工、人工岛等措施来改善和加强河道内部栖息地。,河道测沟的人工维持管理：,该河流为山区河流，两岸均为山地，坡度较大，降雨时，径流运动较快，水
11、分下渗率低，因此，降雨时地表径流对河岸的冲刷强度很大。在该河流的生态修复过程中，根据水流冲刷强度的不同，分别采用抛石+植物组合、木桩+抛石+植物组合、木桩+抛石+植物+小型堰组合等方式对原始河岸的上游、中游和下游的三条冲刷沟进行人工维持和加固。,河岸带植被重建：,植被恢复是最普遍的河流修复的重要技术方法。植被可以影响河流的流动、河岸抗冲刷强度、泥沙沉积、河床稳定性和河道形态进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，提供景观休闲场所和多种生态服务功能。,正常发育的河岸带植被对河道岸坡有一定的加固作用，可以提供遮荫从而降低河流水温，在营养物质循环和水质改善方面也具
12、有重大作用，为沿岸野生动物提供多种栖息地环境和生态廊道，并可以增加河道两岸的美学价值。在植被恢复时，选择适合当地的乡土植物，草本植物通过种子进行培育，乔木则通过移植进,进行培育，灌木则通过栽种活枝条进行培育。混合植物带能有效去除COD、NH4+_N、TP等污染物，改善局部水环境。河岸带植被恢复的方法主要有，乡土植物的种植，保持河岸带植被的遗传多样性和生物多样性，在河岸带植被恢复时要考虑到水流的扰动、当地土壤底质、不同种类植被的特性、种植密度、种植宽度、乡土植物重建等因素该工程通过对河道两岸的乡土植物群落进行调查和查阅相关文献，最后确定所采用的植物种类。边坡植物主要采用当地耐水淹、管理方便、树姿
13、优美的垂柳、垂丝海棠、梧桐、俄罗斯红叶李、毛樱,毛樱桃、野蔷薇等树木；地被植物主要采用根系发达、抗寒、抗旱的豆科植物紫花苜蓿；水生植物主要采用繁殖迅速、枝叶柔韧性强、对洪水阻力小的芦苇和菖蒲。为了控制和防止工程前期的水土流失，在施工过程中同步插入柳条，使其根系固定岸边土壤；在工程完成后立即在整个河岸带上播种地被植物紫花苜蓿，使其尽快覆盖整个地面，防止水土流失。,动植物栖息地的保护和恢复：,在河流的治理规划中，保留一些静水区和湿地，营造多样性的水域栖息地环境，使之具有不同的水深、流场和流速，适于不同生物发育和生长需要。,河流生态修复工程对动植物栖息地应本着避让原则和最小破坏原则。在本次施工过程中
14、对原始河岸边的柳树、杨树等植物尽最大可能进行保留。对于已经受损的动植物栖息地，例如，人工构建多孔隙河岸带创造植物生长基盘的方式恢复植物生境；构建多孔隙柔性生态护岸的方式恢复青蛙、蛇类等动物的栖息地生境；在河床内植入栖木为野生鸟类提供一个落脚之地和避难场所；人工搭建鱼巢为鱼类提供避难、栖息、繁殖之场所。,4、成果,（1）2008年6月2009年9月，修复工程经历了7场典型洪水的考验，河道泄洪畅通，除了3处遭到轻微损坏外，河流主体部分安全稳固，修补后的受损部分之后,（2）修复工程恢复了河流与河漫滩的水文连续性，维持了河流水文过程的完整性。洪水期，生态河道能有效缓冲洪水；枯水期，生态河道能有效蓄积河
15、水，使河流不至于干涸、断流，维持了水流的连续性。 （3）修复一年后A-1区、A-2区、A-3区的河床底质适宜性指数分别由原来的0.20、0.17、0.18提高到0.31、0.35、0.38；未修复的B-1区、B-2区、B-3区的河床底质适宜性指数均在0.21以下。 （4）修复后的A-1区、A-2区、A-3区的植物群落生物多样性指数和底栖动物群落生物多样性指数均高于未修复的B区；修复区内的大型动物如鱼虾类，青蛙，蛇等数目和出现频率均高于未修复区。,（5）修复工程通过降低河岸坡度、设置亲水台阶、搭建亲水平台、铺设沿河步道、建造湿地广场、修建透水堰坝、创造娱乐场所等措施，增加人们的亲水和娱乐机会，提
16、高河流的亲水性。 （6）修复工程重塑了河流的蜿蜒曲折风貌、恢复了河岸线的优美自然景观。 5、不足 （1）生态护岸采用的木桩暴露在空气中，日晒雨淋，久而久之会逐渐氧化、变形、腐烂。 （2）不同于传统的水利工程，河流近自然生态修复工程的竣工并不代表河流生态修复目标的实现，最终目标的实现往往需要几年，甚至十几年。,（3）本项目由于经费有限，研究范围仅局限于长春市石头口门水库上游1.5km处长度约为1km的河段，修复工程从防洪、生态、亲水、景观等方面达到了预期的效果，取得了一定的成绩。,二、北京地区退化河溪近自然治理措施研究以怀九河为例,1、河溪近自然治理的内涵,河溪近自然治理也称近自然生态工法或多自然型河流治理法，是在指能够完成传统河流整治任务的基础上可以达到接近自然、廉价并保持景观美的一种治理方案。,2、怀九河生态系统特征及其近自然治理状况,（1）总体情况良好，但河段差异性极大。 （2）整个大流域自然资源丰富，可以为河溪近自然治理提供充足的原材料。 （3）污染源单一。,3、怀九河河溪近自然治理措施设计,河道的近自然治理的方法包括生态调节措施和工程改造措施，生态调节措施是指不拆除原有的破坏河流生态系统的传统水利工程，而是对其进行改造；工程改造措施则是要拆除原有的水利工程，按照生态原则修建近自然治理的工程措施。,
