河流生态修复

河流生态修复

杨平荣

（江西省水利规划设计院江西

南昌

330029）

【摘要】河流是人类赖以生存的水环境，河流系统是自然界最重要的生态系统之一。在以往人类对河流的开发利用中，常以防洪为主要目的，修建了大量的堰坝、堤防、硬质化边坡外，这些工程措施，都不同程度地损伤河流生态系统。随着人类的发展，人们的生态意识不断提高，对河流的生态要求也不断提高，因此，对河流的生态修复的研究不断深化。本文主要介绍了河流系统的四维结构特征和生态修复技术。

【关键词】河流；生态修复

０．前言

河流是人类赖以生存的水环境，是人类社会生存和发展的起源地。河流系统是自然界最重要的生态系统之一。

以前，人类对河流的开发治理过程中，常以防洪为主要目的，除修建大量堰坝和堤防外，还有河道裁弯取直、硬质化边坡等，这些工程措施都不可避免地破坏了自然河流的连续化，对河流生态系统造成不同程度的损伤。堰坝的修建破坏了自然河流纵向（顺水流方向）的连续性[2]，使得河流被节点化、台阶化，其自然径流模式被改变，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化，其物理、化学和生态特征都呈现出不同程度的病态，流域生态系统受到扰动和破坏[3]。堤防破坏了横向（垂直于水流方向）的连续性，即水-陆连续性，使沿河湿地大量消失，从而导致水-陆生态连续性的破坏。另外，与防洪相关的工程措施，如河道裁弯取直及修建硬质化边坡，也在很大程度上破坏河流的生态系统[2]。美国佛罗里达州Kissimmee河在20世纪60年代为防洪将160km的弯曲河流改为78km长、60m宽和9m深的混凝土水渠，由此导致原河内的鱼类和水禽数量分别下降了75%和90%。

近年来，对河流生态修复的研究不断深化，河流水生态修复有多种方法[4,5]，这些方法通过强化自然界自身的净化能力和物质循环规律去治理受损河流，是实现人与自然和谐相处的治理途径。

[1]

使生态功能衰减。

１.4时间特征

在时间尺度上，河流系统的变化反映在河流在流域内的不断演变，而河流演变也使得生态系统不断调整、适应和均衡。河道形态可能在长时间内自然地改变，也可能由于人类的介入发生突变，但这些变化所带来的后果需要一定的时间才能被人察觉。在水生生物的生态环境中，有机物的发育和成长从几周到数年不等，而水生生物群落的演变需要数千年。考虑时间尺度，其重要性在于生态修复工程要从长远观点做好规划。

２．河流生态修复[2、4、5、9、10]

生态修复是利用生态系统原理,采取各种方法修复受损伤的水体生态系统的生物群体及结构,重建健康的水生生态系统,修复和强化水体生态系统的主要功能,并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我演替的良性循环。

河流生态修复的主要技术方法包括缓冲区恢复、植被恢复、河道补水、生物-生态修复、生境修复等技术。其中，生物-生态修复技术是目前河流生态修复的重要方法。

２.1缓冲区修复

缓冲区是河流与陆地的交界区域，如河边湿地、河谷或洪泛平原，具有水域与陆地双重属性。缓冲区是河流生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带，成为两者相互作用的重要纽带和桥梁。它受到地表水以及地下水的影响，是一种生态交错带，具有明显的边缘效应[11]。在河流两岸各设置一定宽度的缓冲区是重要的河流生态修复方法。缓冲区修复可起到分蓄和削减洪水的功能。其次，河流与缓冲区河漫滩之间的水文连通性是影响河流物种多样性的关键因素。此外，河岸缓冲区还具有其他修复作用，包括将洪水中污染物沉淀、过滤、净化，改善水质；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。因此，修复缓冲区生态对增加动植物物种种源、提高生物多样性和生态系统生产力、治理水土流失、稳定河岸、调节微气候和美化环境等均有重要的现实和潜在价值。

２.2植被恢复

植被恢复是最普遍的河流修复的重要技术方法。植被可以通过影响河流的流动、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、截留来来自农田的氮和磷以达到保护水质的目的，并可提供景观休闲场所和多种生态服务功能。

２.3生物强化人工河道、生态沟渠及生态护岸

生物强化人工河道是指结合水系疏通工程和结构现状，构建的以生物处理为主体的人工河道，水质净化设施主体设于河道内或河流一侧，形成多级串联式的生物净化系统，从而改善水环境条件。

自然河道生态塘则是以太阳能为初始能源，在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统。通过多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，可净化河水中的有机污染物。

生态沟渠是指根据水生植物的耐污能力及生理特征，充分利用现有沟渠条件，在不同渠段选择利用砾间接触氧化、强化生物接触氧化等措施，逐级净化水质，在达到分级净化水质功能的同时，将净化设施与地表景观融为一体，美化河流景观。

生态护岸是利用石头、木材、多孔环保混凝土和自然材质制成的柔性结构等构建，对河岸进行加固，防止河道淤积、侵蚀和下切，同时

１．河流系统的四维结构特征[2、7、8]

河流系统具有纵向（上游—下游）、横向（河床—泛滥平原）、垂直方向（地表径流—地下水）和时间变化（如河流形态变化及生物群落演替）4个方向四维结构特征。河流的水文循环在其横向、纵向、垂向以及时间尺度都与其所在的流域生态发生联系。一旦河流在4个维度上的水文循环被人为改变，就可能导致与流域生态的联系被干扰，甚至遭到严重的破坏。

１.1纵向特征

纵向即为沿水流方向。河流是一个线性系统，从河源到河口均发生物理、化学、生物的变化，各种变化随上、下游物理条件连续变化而不断调整和适应相适应。河流流动是一个动态的生态系统。保持上、下游河流纵向连续性，是维持河流生态均衡的核心。在河流上人为的筑坝、堰等破坏了河流的纵向连续性，对水中生物洄游与迁移形成障碍，如富春江水库建成后，虽然有鱼道，但鱼道几乎不起作用，富春江非常有名的鲥鱼已灭绝；水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律，由于堰坝的阻隔，营养物质不能够向下游扩散而在库区里富集，导致库区水体富营养化，条件适宜时，藻类在水体表面大量繁殖，产生藻华现象，进一步恶化水质，影响水生生物生存。

１.2横向特征

横向即为垂直水流方向。河流横向的水文循环和生态联系河流与其所在流域的横向联系体现在水域与陆地的连续性上。水域和陆域的连续性使得河流生态系统与陆地生态系统之间能够进行物质、能量、信息的交换，保证了水、陆生态系统的连续性和生物通道，即水生物—两栖生物—陆地动物的连续通道。堤防的建设使洪水灾害在一定程度上被杜绝，但也把干流与滩地隔离，致使滩地植被面积明显减少，生物多样性遭到破坏，滩区的生态功能退化。

１.3竖向特征

竖向即为沿水深方向。河流地表水和地下水相互影响，相互转化，地下土壤的有机质又与河床表面的营养质相互作用，相互转化。由于人类活动的影响，对天然河流采用砼、浆砌石等不透水材料衬砌的负面作用，将割断地表水与地下水的通道，导致河流动态变化的停止，致

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科技信息○河务专论○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2009年第1期

多孔护岸材料，为植物的生长提供了有利条件，为野生动物提供栖息地，保障自然环境和人居环境的和谐统一。透水的护岸也保证了地表径流与地下水之间的物质、能量的交换。

２.4生态修复耦合系统

生态修复耦合系统是综合人工湿地、微生物及水生动物协同净化等原理设计的生态修复系统，可去除河流水体中的营养盐和有机物，从而达到修复河流水环境的目的。其在利用湿地植物的同时，构建新的水生植物系统；在美化景观的同时，合理配置生态系统营养级结构；利用多种微生物净化水体的同时，构建具有完整营养级结构的水生动植物生态系统；并利用动植物、微生物的协同作用改善河流水质。

1）生境修复是河流生态修复的重要途径。生境修复就是要遵循河流自然演变的规律，使河道恢复自然的蛇形弯曲形态，重新塑造自然河川的主流、深潭、浅滩和急流相间的格局。浅滩-深塘结构是河流经自然发育后形成的常见河道形态，有利于稳定河床和岸坡，有助于植被的良好发育和构建多样性的生物栖息地。通过修复河道系统和营造浅滩-深塘结构，可由浅滩段增加的紊动增加水中溶解氧量和促进河流自净功能的恢复，干净的石质底层是很多水生脊椎动物的主要栖息地，也是鱼类觅食的场所和保护区，此外，还可营造天然的河流景观；恢复裁弯河流，利用弯曲河流消耗河流能量、减少下游侵蚀、增加水流在河道内滞留时间，强化河流的自净功能，同时恢复了河流的天然景观，并使河流拥有更复杂的动植物群落。

2）鱼道恢复是近年来河流系统生态修复中最受关注的问题之一。鱼类必须通过栖息地间的通道，进行每天的觅食活动以及不同生命阶段中更大范围的活动。这些活动在遇到大坝、水库等结构时会被阻断，从而导致鱼类的局部灭绝。西方国家在进行河流修复时普遍注意了鱼类通道的重建。可以通过河流中建筑物的自由落差、下游坡度、降低流速、保持足够水深，以及修建石坡鱼道、鱼类分水槽、鱼梯等方法修复鱼类活动通道[12]。

3）水生生物群落修复是指利用生态学基本原理以及水生生物的基础生物学特性，以人工和生物相结合的方式改善水体生态环境条件，通过引种移植、保护和生物操纵等技术措施，系统重建水生生物多样性。

３．结论

本文简要介绍河流的四维结构特征（纵向、横向、垂直向、时间尺度），简单分析了基于防洪目的堤坝、硬质化护坡等工程措施对河流生态可能产生的负面影响，对河流的生态修复主要在于遵循河流自然演变规律，恢复河流在四维尺度上的连续性，保证各向的生态联系。●【参考文献】

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作者简介：杨平荣(1983—)，男，汉，江西临川，助理工程师，主要水利工程设计。

［责任编辑：张艳芳］

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（上接第774页）区居民对森林资源的需求。保护区的建立为许多珍贵稀有动植物的保护与繁衍提供了一个安全、稳定的场所，但由于保护区交通不便，信息闭塞，经济落后，区内的各类资源是当地居民生产生活的重要依托和主要来源。保护区建立后，减少了周边社区居民的生活来源，缩小了他们的活动范围，在很大程度上给他们的生产生活带来许多不便之处。为了缓解社区居民对保护区森林资源的依赖和需求，就必须采取积极措施，多途径解决社区居民生产生活、习俗文化、社区发展等方面对森林资源的需求。

2.社区共管必须坚持因地制宜、统一规划和制定适合的管理方案原则。在保护区，由于在自然环境、社会环境、习俗文化等方面存在的差异，保护区在管理上就要区别对待，要因地制宜地根据本地特点制定统一的规定和适合的管理方案，否则，社区共管难以达到预期目标。与此同时，自然和社会经济条件也在发展变化，要适应变化及时修改管理方案。

3.必须拓宽保护区合作伙伴关系。实践证明，单靠保护区本身的力量，要搞好保护区的资源保护工作是不够的，应该广结伙伴，开展合作管理，公平分享所得利益，才能真正实现自然保护区的有效管理和社区可持续发展的双重目标。

4.社区共管的持久性与艰难性。实施社区共管，由于社区自然条件、资源状况、农户的文化素质与习俗、社会经济及技术能力等诸因素的制约，致使各项活动不可能一帆风顺。许多工作都是在与村民反复讨论，基本达成一致性意见后才能实施，从而导致社区共管的艰难性。此外，由于社区不同农户之间，村社之间以及社区与资源管理与利用部门之间其利益需求各不一样，实施一个有效的冲突管理方案，并不

意味着对所有村社和农户都产生良好的作用；同时，缓解社区冲突或纠纷不可能仅靠一个项目就能解决，基于此，确定了社区共管的持久性。

5.社区共管不是扶贫。帮助和促进社区社会经济的发展，不仅仅是给他们钱这样简单的事，社区共管不是扶贫，更要帮助其建立自我认识和自我发展的能力，使其能够充分认识到自己发展的问题和有利条件。

（二）今后的思路1.进一步优化社区产业结构，提高社区居民经济收入。根据实际情况，建立符合保护区基本情况的经济体系，增强保护区自我积累和自我发展能力，关键要选择和培育支柱主导产业，调整产业结构。要进一步以发展生态旅游为龙头，大力发展好高山云雾茶、方竹笋、高山反季节蔬菜、特种中药材种植、养殖业，组织社区居民外出务工，调整社区居民经济收入结构，提高其经济收入，从而减少资源保护和社区可持续发展的矛盾。

2.维护和加强保护区生存系统的稳定性。保护区周边社区的发展应遵循生态效益、经济效益和社会效益相结合的原则，在安排社区产业结构调整时应遵循生态平衡原则，维护和加强保护区生存系统的稳定性。

3.改进保护区管理方法。一方面，要从保护自身管理机制入手，转变管理思维，对保护区管理机构性质重新定位；另一方面，要引进社区开展资源利用替代，建立合适的能源需求保障措施，确保林区居民对资源合理利用的需求。［责任编辑：翟成梁］

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