&&&&河流渗滤系统的自净作用
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第3章+水环境监测09-3监测,三,检测,第3章,水检测,水环境,水环境监测,环境检测,环境监测,水环境容量
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第3章+水环境监测09-3
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3秒自动关闭窗口中国人口?资源与环境2010年第20卷第3期专刊CHINAPOPULATION,RESOURCESANDENVIRONMENT　Vol.20　No.3　2010
城市河流生态系统修复
　耿福源　赵　莹　史秀娟
(1.山东省水利科学研究院,山东济南.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055;
3.山东省海河流域水利管理局,山东济南250100)
摘要　城市河流生态系统的退化已被公认是全球性的生态环境问题。盲目填占河流、减少水面,盲目硬质化衬砌,大量工业、生活污水及面源污染不经处理直接排入河流等使城市河流生态系统服务功能降低或丧失。因此,,使河流重新回到健康状态已经成为人类亟待解决的环境问题之一。关键词　城市河流;城市河流生态系统;城市河流生态系统修复
中图分类号　X171.1　　　　　文献标识码　A　　　-)-0365-03
　　段,但经过多年演化已具有自然河流特点的运河、渠系
环境,影响河流生态系统良性发展。
对特定的城市河流生态系统而言,受损往往是自然与人为干扰共同作用的结果,其中起主导作用的是人类系统的干扰,叠加在自然干扰之上,压迫或改变了城市河流生态系统的演替过程,使其部分特征得不到表达,生态作用过程中断或破坏,河流生态系统退化,生态服务功能下降。因此,河流修复的主要目的在于减轻人类活动对河流自然模式或多样性的限制。并非一定是恢复河流生态系统某种自然结构与状态。这种活动本身应集中在重建一种使河流自然过程能够再生的状态,使河流生态系统回到自然演替的轨迹上,在合理控制人类干扰强度的情况下,保持在生态平衡状态。相对于其它区域的河流,城市河流生态系统受人类的干扰最为严重,要完全实现生态学意义上的修复,几乎是不可能的。因此,城市河流生态系统的修复规划与决策应是生态上的考虑、适用修复技术手段、社会经济支撑条件与可获得的历史资料等的综合平衡结果。它首先是通过一些人为的或自然修复措施,对城市河流生态系统进行的一种重建或改造活动。同时,由于城市河流对城市系统的重要支撑地位,修复过程中,更强调的是依据人类系统的价值取向,增加人类期望的特点而减少人类不希望的特征,形成一种不同于初始或原始状态良性循环的生态系统,更好地服务于城市社会经济系统。
。城市河流在远古时代
为城市提供充足的水源,随着城市的发展,城市河流不仅发挥提供城市水源的作用,还承担水上交通运输的作用,尤其是近代,城市工业化的发展使得城市河流对于城市的作用更加重要
。但正是由于城市化的加快,日益增加的
非理性社会经济活动加剧了城市河流生态系统的退化。混凝土“包”起来的河道治理工程导致城市河流自我净化能力降低,水质污染严重。因此,如何对城市受损河流生态系统进行修复,使河流重新回到健康状态已经成为人类亟待解决的环境问题之一。
1　城市河流生态系统修复概念
城市河流生态系统为城市提供了供水、旅游休闲娱乐、城市形象、承载与净化人类活动过程中废物等人类服务功能,并且是生物栖息与繁衍、实施生物多样性保护的场所,所提供的生态服务具有多功能性的特征
重要的生态支持系统之一,城市复合生态系统的良性运行与发展依赖于河流每一项服务功能的正常发挥。而城市人口集中,开发强度较大,城市河流生态系统受到严重的干扰。以防洪与航运为目的的河道裁弯取直、堵塞汊流与缩窄河身等,河道生态流量的挤占,点源与非点源污染的高强度集中排放,城市建设对河流廊道的侵占,河岸与河道的固化等严重降低了河流的自净能力,破坏了生物栖息
作者简介:陈风琴,博士生,工程师,主要研究方向为环境生态。3科技部国际科技合作与交流计划项目(2007DFB70200)资助。
2　我国城市河流生态系统修复的研究现状
　　世界上一些发达国家都在进行河流回归自然的生态
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中国人口?资源与环境　2010年　第3期　专刊
恢复。20世纪60年代后期,德国及瑞士等西方发达国家已深刻认识到混凝土护岸是导致河流污染的根本原因,开始了修复受损河岸生态系统的实验研究。20世纪90年代以来,德国、美国、日本、法国、瑞士、奥地利、荷兰等国家大规模拆除已经修建的混凝土河道,对其进行生态恢复
等处理技术;重视河岸植被建设,构建河流生态走廊,治理与控制水土流失;在水域内,种植各种喜水、耐水植物,发展水生植被,提高水域生物净化功能。既可降低费用,又可实现对污水处理工程难以处理或处理费用较高污染物的有效控制,并具有景观、改善局域气候、生物多样性保护等生态效益。
3.4　美学原则
我国河流生态修复的研究与实践多偏重于河流受污
染水体的修复,注重水质的改善,而不强调河流生态系统结构、功能的修复。近年来我国已经开始研究城市河流的“生态型护岸技术”,但这些技术只是从维持岸坡结构稳定的角度来研究问题的,并没有考虑其对环境、生态的影响,并非是真正意义上的河道生态护岸
河流修复工程的设计中考虑景观美学要求,滨岸生态廊道建设中考虑污染控制与城市生态流传输、生态正效应放大需要,合理规划河岸带宽度、周边建筑布局及式样,有机融入城市水景观建设,求,,营造人3.。
我国生态学和水利学者已经认识到水利工程对河流污染产生的严重影响,修复研究的重要性。2003年,董哲仁
从纵向、横向、竖向3个空间维度,统筹进行上下游、左右岸、由河底至河岸的多层次立体修复,社会经济发展模式优化与河流各要素的恢复措施相结合,点(点源)、线
(河流廊道)、面(面源)修复相结合,统筹考虑沿岸土地利
水工学”的理论框架,思想,在水工学、,吸收、融合生态学理论,应该超前开展“”的研究,并探讨了河流生态修复的技术手段和基础研究问题。2004年,杨海军等
用、水土保持、水资源利用等多方面要求,达到修复河流系统内各组成要素结构与功能目的,最终在景观与生态系统尺度上恢复其价值。
在国家自然科学基金会和日本住友财团的资助下,开
展了城市受损河岸近自然修复过程的自组织机理研究,但仅仅取得了初步成果,还存在许多问题有待进一步深入细致研究。
在研究机构上,中国科学院于日成立了水工程生态研究所,其主要目的是寻求水利工程生态系统调控和水环境保护的生态对策。
4　城市河流生态系统修复的模式
城市河流生态系统修复模式要考虑到结构、功能及河流动态过程等各个方面。以污染源控制、底泥疏浚与污水处理工程为主导,综合运用河流水体曝气复氧、多功能河道生态工程修复等强化自然修复与城市地表径流非点源控制技术,生物自然修复与工程修复相结合,景观建设与生物栖息地营造相结合,实现河流生态系统的修复,建立“控源、截污、清淤、增容、拓岸、筑绿、造景、营栖”的城市河流生态系统修复模式。
控源。通过合理规划社会经济发展布局,提高植被覆盖面积,进行产业结构优化调整,推进水资源节约型城市体系建设,加强环境审计管理,实施城市清洁生产及工艺革新等措施减少各类污染源污水、污染物产生与排放量,减少水资源开采强度,降低对城市河流生态系统胁迫强度。
截污。城市污水是造成河流水质恶化的最重要贡献源,对汇入城市河流的污水实施工程或生态截流并集中处理后排放,是改善水质最为有效的手段,但费用较为昂贵。
清淤。当外来源切断或水体动力条件变化时,会导致底泥中污染物的释放,对水体造成污染。利用特殊的环境疏浚设备,移走、清除水体中的污染底泥,可为河流生态系统的修复创造条件。清淤有助于增强行洪与航运能力,清出的富含营养物质的淤泥,可用于林地投放、绿地施用及
3　城市河流生态系统修复的原则
3.1　历史原则
河流生态系统修复中,实施对河流沿岸带古建筑、古文化遗址、文物史迹,甚至古城格局等历史与自然文化遗迹的保护,促进自然地理环境特征的恢复与保存,尽量恢复传统河流风貌,推动自然文化遗产的延续与光大,提升河流生态系统的历史底蕴与文化品位,创造人文意境。
3.2　自然原则
完全恢复受人类干扰前的原始状态几乎是不可能的。城市河流的回归自然倾向于运用自然材料。如使用木桩、铺草、抛石、沉石等护坡、护岸,对河流护坡与护岸进行近自然甚至自然状态改造,在河道内及河流廊道营造适宜的生物栖息环境,实施河流裁弯取直段及浅滩、边滩与沙洲的复原,模拟自然状态,创造良好的自然环境与景观,促进自然良性循环。
3.3　生态原则
因地制宜发展稳定塘、人工湿地、及生物栅、生物浮岛
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城市河流生态系统修复
农业生产,实现资源化利用,也可作河道两侧护岸及堤防加固的填土材料。
增容。减少城市生产与生活对河流生态环境用水的挤占,分配河流生态系统必需的生态环境用水,提高河流水流流速,加强河流中水流同河道、河岸基质以及地下水的交换,利用各种物理、化学与生物强化自然修复手段,增强河流对污染物的稀释及自净能力。
拓岸。外延城市规划红线,拓宽河床,扩大河道蓄水容积、提高行洪能力,增加河岸管理带宽度。
筑绿。加强河岸带的植被建设,保持其结构上的连续性与稳定性,促进城市蓝带与绿网的交融。
造景。建设亲水景观,满足城市居民的亲水愿望,提高河流生态系统的休闲娱乐价值,改善人居环境质量。
营栖。考虑水生生物的生存需求,,护与恢复河道内栖息地,,滩与边滩的发育,,使的规律或行动指南,是可作为依据的法式或标准,具有可移植与可推广的含义,但同时它的使用也是相对的,不存在“万能”或“普适”的意义,它本身也具有动态的特征,应用于不同区域,适用于不同类型与受扰程度的河流时,应根据当地情况与特点进行必要的修改与调整。
实的科学态度,而不是回避的态度。要承认并且深入研究存在的问题,如城市河流污染严重、城市河流生态环境用水短缺、城市河流生态系统破坏严重等。对于涉及到城市河流区域的规划新建项目要结合现有城市河流生态系统存在的问题,采取各种工程措施、管理措施和生物措施,尽可能减轻对城市河流生态系统的压力,并为城市河流生态系统修复留出足够的空间。
(编辑:温武军)
[1]周怀东,彭文启等.[M].北京:化学工业出
版社,[2].J(3:3].城市河流生态系统修复刍议[J].水土保持通
报,):89-93.
[4]何松云,韦亚芬,杨海军.城市河流生态恢复的研究现状与问题
[J].东北水利水电,):44-46.
[5]何松云,杨海军,闫德千.城市河流生态恢复的尺度[J].东北水
利水电,):40-41.
[6]董哲仁.水利工程对生态系统的威迫[J].水利水电技术,2003,
[7]董哲仁.河流治理生态工程学的发展沿革与趋势[J].水利水电
[8]杨海军,李永祥.河流生态修复的理论与技术[M]1长春:吉林
针对城市河流生态系统的胁迫问题,应该采取面对现
科学技术出版社,2005.
TechnologiesofRiverPollutionandEcosystemRestoration
CHENFeng2qin
　GENGFu2yuan　ZHAOYing　SHIXiu2juan
(1.AcademyofWaterConservancyResearchofShandongProvince,JinanShandong250013,C
2.Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’anShaanxi710055,C
3.HaiheRiverBasinConservancyAuthority,Ji’nanShandong250100China)
Abstract　Thedegradationofurbanriverecosystemhasbeenrecognizedasaglobaleco2environmentalproblem.Forlongtime,theecologicalfunctionsoftheriverwereneglected.Allkindsofecologicalprocessesarebroken,theriversarepolluted,andtheecologicalfunctionsareweakenedduetoblindlyriverfilling,decreasingofriverareas,especiallyalargenumberofuntreatedindustries,domes2ticsewageandnon2pointsourcepollution.Therefore,howtorestoretheriverecosystemisaburningquestiontobesolvedforhumanbeings.
Keywords　ecosystemrestorationofurbanriver
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    　　摘要：水体自净是指进入水体的污染物质随时间和空间的变化，通过一系列的物理、化学和生物的变化而自然降解，使水体部分或完全恢复到原有的水质状况。在漭河治理过程中，经过不断探索、科学论证，借鉴外地成功经验，加大了河道污染的治理力度，保留水体自净的自然环境，恢复了水体自净的能力，取得了明显的治理效果。
　　水体自净是自然界水体所具有的一种特性，指进入水体的污染物质随时间和空间的变化，通过一系列的物理、化学和生物的变化而自然降解，使水体部分或完全恢复到原有的水质状况。在水体自净的能力内，水体存在着这种正常的生态平衡，但是如果进入水体的污染物超过了水体的自净能力，破坏了这种平衡，水质就会变坏，污染也就不可避免。
　　一、水体自净物理生化作用
　　(一)物理净化
　　物理净化是通过混合、吸附、挥发、沉降等使污染物质的浓度降低。由于水体内部存在着梯度场，在梯度场作用下污染物浓度高和低的水团进行混合，其中污染物浓度高的水团因混合被冲淡而改变了原有的浓度;如对于废水与水体混合的结果，导致废水中各有害物质浓度的降低。当悬浮物进入水体后，在重力的作用下可逐渐下沉，即沉降，通过沉降作用，可以使混浊的水体变清。除了一般沉降外，还有吸附沉降，即悬浮状态的污染物被水中的胶状物、悬浮固体微粒、浮游生物等吸附而沉降，例如砷化物就易于与水中的氧化铁、硫化物等结合而发生沉降。水体中某些具有挥发性的污染物质，如酚、金属汞、二甲基汞、硫化氢、氰氢酸等，在阳光和水流紊动的作用下，可挥发逸散进入大气而使水体中的浓度下降。
　　(二)化学净化
　　由于天然水质以及废水中污染物的成分相当复杂，它们相遇后，在一定条件的作用下，会发生中和、氧化还原、分解等化学反应而使污染物降解。
　　(三)生物净化
　　由于水生生物的活动引起污染物的降解，其中以水中微生物对有机物的氧化分解作用最为重要。
　　二、影响水体自净的因素
　　水体的自净作用，是一个十分复杂的过程，影响水体自净作用的因素非常多，这些因素相互交织在一起，综合地影响着水体的自净作用，其中主要有：
　　(一)污染物
　　污染物在水体中的降解总是在一定条件进行的，不同污染物及不同浓度，在水体中发生降解的条件要求不同。污染物有易于水解的与难于水解的，有易于生物分解和易受化学分解的，有低浓度与高浓度之分。它们在水体中的降解各自有着自己不同的情况和不同的条件要求，例如合成洗涤剂(A BS)、有机氯农药(D D T、六六六)等合成有机化合物，它们化学性质较为稳定，在自然界中需10 年以上的时间才能完全分解，且难溶于水，又难于被生物分解，所以一旦进入水环境，在水环境中长期存在，它们随着水循环过程在地球上逐渐蔓延，不断积累。而氰化物虽是剧毒物质，但它们的性质比较活泼，易于挥发，易于氧化分解，易于被水生植物所吸收，所以氰化物排入水体后危害虽大，却易于净化。
　　(二)水情要素
　　水情要素对水体的自净作用影响较大，例如水温不仅直接影响水中污染物质的净化过程，而且影响了水中微生物的活动。一般来说我国南方高温多雨地区，对氰、酚和耗氧废弃物的氧化还原和生化分解过程的强度就比北方干旱地区大，反应速度快。因为许多水文要素有季节变化的特点，所以水体自净作用的强度也随季节的变化而有差异。
　　(三)水生生物
　　水生生物的种类和数量直接关系着水体自净作用的生物环节，很明显，如果能分解污染物质的微生物愈多，则水体的自净作用愈强;如果水体受污染严重，微生物受抑或大量死亡，则水体的自净作用便会降低下来。例如挥发酚，在有利于微生物的浓度范围内，自净过程随浓度增大而加快，但当浓度超过这个范围后，浓度愈高就愈不利于自净，不仅是因为其自身氧化消耗大量氧的问题，而且也是因为高浓度的酚抑制和杀害水体中的微生物所致。
　　(四)周围环境
　　周围环境因素包括大气、底质、地质地貌以及太阳辐射等，它们通过不同的途径干预着水体的自净作用，像太阳辐射，一方面通过辐射能使水中污染物迅速分解;另一方面又通过引起水文的变化以及促使水生植物的光合作用等来影响水体的自净作用。
　　三、漭河治理及其水体自净能力恢复
　　漭河是黄河的一个支流，发源于山西省阳城县花野岭，流经河南省济源、孟州、温县，于武陟县入黄河，流域面积1328km2。自西向东流经济源，分为南北两支在济源市市区汇合，济源水文站以上流域面积480km2。北支北漭河发源于山西省阳城花野岭，南支南漭河古称(又名县南河)。永酚凭茫涝端吩兀λ&出原山勋掌谷，俗谓白涧河&;中国最古老的地理专著《尔雅释地》载：&梁莫大于α骸&历史文献曾记载了人类有关漭河防水、治水，修建大型堤坝的早期情景。
　　解放后，通过在山区造林，修小水库;丘陵坡地搞梯田水窖;低洼地带搞排水改种等措施，加大了漭河治理的力度。总结本地区和外地的经验，采取了&坡沟兼治，从支沟到干沟，从山上到平原，全面规划，综合治理&的方针和&荒山绿化，坡地梯田化，沟地川台化，平地水利化&的整治措施，从20 世纪50 年代起到70 年代止掀起了漭河治理的新高潮，取得了较好的治理效果。
　　20 世纪80 年代以后，随着我国改革开放步伐的加快，工业化与乡镇企业化迅速发展，随之也造成了河水的污染。工业废水、生活污水排入河道，农药化肥残留物也随着雨洪的冲刷流入了河道，河流已经失去了自净能力，鱼虾绝迹，严重的水污染已经威胁到沿河人民的居住和生活环境。鉴于这些情况，市政府对漭河进行了多次治理，以改善漭河的水质污染状况。
　　最初市区段采取的是全部硬化衬砌方法，把河底进行了硬化，岸坡进行了衬砌，本想一劳永逸解决问题，但是经过运行后发现，一旦下游橡皮坝拦水，河道开始蓄水后，河水很容易腐臭，影响水环境和周边环境。究其原因是硬化衬砌破坏了水体自净自然环境，事倍功半，适得其反。
　　后来，经过科学论证，采用外地市区河段治理的成功经验，加大了河道污染的治理力度，将污染水源生活污水和工业污水用管道引到污水处理厂去处理，将河道边坡整治，保留水体自净的自然环境。现在的漭河已经是清水流淌，鱼虾可见，基本恢复了水体自净的能力。
　　由上可知，除了地方政府加大对河道污染的治理力度外，还要尊重科学，创造水体自净环境，通过水体自净作用，还原自然，达到人与自然和谐相处。
　　作者简介：王善永(1966-)，男，工程师，从事水文水资源工作。
收录时间:日 09:11:49 来源:中国测控网 作者:匿名
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