河流生态修复技术范文

河流生态修复技术篇1

关键词：河流；整治工程；生态修复技术

中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：

随道我国对河流整治观念认识的不断深化，更注重生态，基于人与自然和谐发展，减轻人为活动对河溪的压力，维持河溪环境、物种多样性及其河溪生态系统平衡。河道治理不仅仅是利用水利工程满足人类社会需求，而且兼顾水域生态系统健康性需求，促进人类与自然相和谐，保证水资源可持续利用。各地在进行防洪工程建设和河流整治工程中，已经采取了一些新技术和新材料加强河流的生态建设。

1 当前河流生态系统所面临的问题

1.1 人为影响河流自然形态

我国现有的大部分江道平面图形、断面、河相关系以及河底与水面纵向比降均失去了天然河道的特点，主流和江道总体保持稳定，江道形态是人工建筑物控制下的河床变形。

例如人工构筑物改变了上下游主河槽的宽度， 改变了天然滩地的形状甚至位置。人为的对河道进行裁弯取直和河道断面矩形化也极大的改变了河流的形状。

1.2 湿地功能退化

湿地主要包括沼泽、泥潭、水域带等。湿地中的水体指水深不超过六米，可为静止的，也可为流动的，可以是淡水，也可以是咸水。湿地因拥有许许多多的对人们有益的功能而被人们誉为“地球之肺”。大面积的湿地可以滞留洪水，延缓洪水过程，同时湿地中的水还可以减缓土壤的沙化过程。湿地中的植物不仅可以滞留沉积物， 还可以分解转化有毒物质，同时植物还可以转化碳元素，减少温室气体的产生，改善生态环境。因此湿地是人类健康、可持续发展的必要物质基础。然而自上世纪80 年代以来，由于过度围垦、鱼塘开发、取土挖沙等人为的不合理开发，湿地面积明显萎缩，湿地生境破碎化，湿地水体受到污染，生物多样性下降，湿地功能退化。

1.3 水体污染严重

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力即水体的环境容量，使水环境质量逐步下降，水体的使用价值降低从而导致水体的物理特征、化学特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用。

1.4 水生生态系统遭到破坏

生态系统遭到破坏是指在一定的时空背景下，生态系统受自然因素，人为因素或两者的共同干扰下， 使生态系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的量变和质变， 系统的结构和功能发生与原有的平衡状态或进化方向相反的位移。水生态系统主要功能是生物生产力、能量流动、物资循环和信息传递。但近几十年，由于人类受利益的驱动，大量排污、过度开垦、不合理工程建设，使得水生生物多样性下降，水生生态系统退化。

2 传统河流治理对生态系统的影响

传统的河流治理, 主要考虑的是河流的抗洪、排涝、航运等功能。在岸坡处理上注重抗冲刷防坍塌的措施, 而对河流周边及河流本身的生态环境考虑不多。在方法上,主要采用混凝土、砌石等硬质材料建造护岸工程, 这对于提高抗冲能力、抗侵蚀性及耐久性作用明显, 但负面影响也较显著。这些硬质材料切断了水、空气、土壤、植物、生物之间的有机联系, 破坏了生态系统。

自然河流的渠道化是传统河流治理对生态系统造成胁迫的一个主要方面, 渠道化包括河流形态直线化、横断面几何规则化及河床材料的硬质化。形态直线化改变了河流蜿蜒型的基本形态, 使急流、缓流、弯道、浅滩相间的格局消失; 横断面几何规则化使水域生态系统的结构与功能发生改变, 生物群落多样性降低, 鱼类的产卵条件发生变化, 鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变, 可能造成物种的数量减少和某些物种的消亡; 河床材料的硬质化, 切断或减少了地表水与地下水的有机联系通道, 本来存在的沙土、砾石或黏土中的大量微生物再也找不到生存环境, 水生植物和湿生植物无法生长, 使得植食两栖动物、鸟类及昆虫失去生存条件。

渠道化的后果, 可能会使本来复杂的食物链在某些关键物种和重要环节上断裂, 对于生物群落多样性的影响不是局部的, 而是全局性的。因此, 美国、荷兰、日本等许多发达国家陆续开展了河流复原工程, 对河流实施生态修复并且取得了较好的效果。

3 生态恢复技术在河道治理工程中的应用

河流进行生态修复, 其目标是在满足人类需求的前提下, 使工程结构对河流的生态系统冲击最小化, 不仅对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小, 而且要适宜于创造动物栖息及植物生长所需要的多样性生活空间。

3.1 重现蜿蜒曲折的水流形态

改变长期已惯用的治河方法，裁弯取直，制造丰富多变的河底线、河坡线，在有可能与河边绿地相结合的地方，可修建蜿蜒曲折的水路、水塘，创造较为丰富的水环境，改变原来呆板、单调的河道模式。

在需要护岸的地段, 宜采用鱼巢、生态混凝土等岸坡防护结构, 充分利用乱石、木桩、芦苇、柳树、水葱等天然材料与植物护坡, 避免河流岸坡的硬质化。常见的生态护坡断面如图1。

图1 生态护坡断面示意图

3.2 修建主槽与滩地相结合的断面型式

大多数的河流属于季节性河流，只有在汛期才可能发生较大流量的洪水，平时和汛期对河道断面的需求差别很大。因此，有条件在河中修建主槽，平时使少量水体在主槽内流动，在滩地修建湿地或进行绿化，甚至可以提供人们休憩的场所，充分发挥河道的多项功能

3.3 采用新型生态材料护坡

不再大量使用现浇混凝土、混凝土板、浆砌石等阻断水和空气交换的硬质护坡材料，改用干砌石、卵石笼、大块石等更为通透的材料来防止水流的冲刷，并可在这些材料之间和表面复土，促进植物的生长。同时，适当开发利用“生态混凝土”、“双绞格网结构”等近年来逐渐兴起的新型材料。生态混凝土是由特殊级配的集料和胶结材料制成，其力学性能在满足工程需要的同时，具有蜂窝状结构，多孔且连续的特点及良好的透水性和透气性，使得植物能在其中生长。而且植物的垂直根系穿过坡体表层，锚固在较稳定的岩土层上，起到预应力锚固的作用，植物的根系在土中盘根错节，使边坡土体成为土与草根的复合材料，而草根可视为带预应力的三维加筋材料，使得土体强度提高。植物通过吸收和蒸腾坡体内水分，降低土体的空隙水压力，提高土体的抗剪强度，有利于边坡稳定。双绞格网网箱、网垫和网袋具有生态环保性、整体性、柔韧性、耐久性、透水性、造价低及良好的消浪性能等优势，非常适合于河道护岸工程，可用于河流生态修复。

3.4 开发采用植物护坡做法

植物护坡的实践历史久远，但作为一种工程技术方法进行系统研究，形成一门学科，仅有几十年的历史。早在1591 年中国最早将柳树等应用于河岸边坡的加固与保护，17 世纪利用植被护坡的技术保护黄河河岸。20 世纪50 年代，国内植被护坡技术主要用于水土保持和防风固沙，从70 年代开始，景观改善已逐渐成为植物护坡的重要方面。液压喷播技术自20 世纪50 年明并用于植被护坡。20 世纪80 年代初以来，发明了三维网植草护坡、液压喷播植草护坡、土工格室植草护坡等。植被护坡在增加边坡稳定、减少水土流失等方面有着很大的作用，而且可以抑制土壤侵蚀，提高土层对滑移的抵抗力。此外，边坡植物的存在使人工环境逐渐恢复为自然环境，为生物的生存和繁衍提供有利的场所。可采用木桩与植物梢、辊相结合的护岸型式，或在坡面分层栽种柳条等当地土生植物，形成植物为主的护坡工法。采用草坪草和野生草种相结合的做法，草坪草对管理要求高，需水量大，适宜在人群比较集中的场所栽种，野生草种生命力强，适宜各种不同的河边环境，可在普通河段采用。

4 结束语

总之， 河道生态治理工程不单单是满足人们对水的需求， 同时也是改善和恢复河道生态系统的工程， 是有利于保护自然环境和使社会发展可持续的工程， 是以人为本和人与自然和谐相处的工程。

参考文献

[1] 李铁峰，王莹莹，邢丽英.河道治理的生态水利基础及模式［J］.科技资讯，2009.

河流生态修复技术篇2

关键词：水环境修复；河流；湖泊水库；地下水

水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体，是水生生物生存与繁衍的空间，也是各种污染物的最终归宿。根据水的地理位置，将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域；地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域[1]。

人类不合理的生产和生活方式对水环境造成了不同程度的损害，世界水资源委员会指出，全世界有50%以上的水域已被污染，水域生态系统遭到严重破坏。我国水环境受损也比较严重，超过60% 的河流、湖泊和湿地生态系统的结构与功能遭到不同程度的破坏[2]。

水环境修复，就是利用生态系统原理，采取各种技术手段，提高水体质量，修复生态系统结构，使流域生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环[3-5]。

随着水环境恢复理论地不断完善和深入，近年来水环境恢复研究发展较快。美国有关受损水环境的修复研究，自1970 年起由clean lake program（clp）组织实施，投入经费逐年增加[6]。欧洲一些国家也从20 世纪70 年代开始水环境治理和修复工作。如荷兰在1990 年对aldefeane 地区水环境进行修复，成效显著[7]。20 世纪80 年代，我国开始了对水环境恢复的研究工作，并在巢湖、太湖等不同地区开展了水环境恢复的研究与实践[8-10]，取得了许多成功的经验。

为了保证人类的可持续发展，开发切实可行的技术对受损水环境进行修复，成为了环境科学与技术领域的研究热点之一。水环境修复的对象不仅包括水体，还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境，本文将从这3个方面，综述其最新的水环境修复技术，为水环境修复技术的研究提供基础。

1 河流修复技术

河流修复是指使河流生态系统恢复到未被破坏前的近似状态，且能够自我维持动态均衡的复杂过程[11]。河流修复技术多种多样，①物理技术：河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等[12-15]；②化学技术：投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节ph值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等[16]；③生物-生态技术：微生物修复技术、水生动植物修复技术[17-19]、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。

本文将重点介绍以下方法：河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术。

1.1 河道引水技术

河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质[20]，在水源允许的情况下，引进外部清洁的水源，增加河水水量，不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间，增加浮游植物的生物量[21]，使污染河水不易黑臭，同时水体复氧量也会增加，提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。

1.2 水生植物修复技术

水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用[22]。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统[16]。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上，利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技术应用之一。

1.3 原位化学反应技术

原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），在受污染的地点，原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[ca（oh）2]、灰烬（koh）硫化钠na2s）等。此外，化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物，常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等[3]。

2 湖泊水库修复技术

湖泊水库水质恶化主要有2 个原因：一是外界输人的大量营养物质在水体中富集，二是内

源性负荷。因此湖泊水库修复可从外源性污染物质的控制和内源性污染物质的控制2方面展开。外源性污染物的控制技术主要有：清洁生产、退耕还林、改变消费模式[4]、废水集中处理技术[3]等；内源性污染物的控制技术主要有稀释和冲刷、底泥疏浚和覆盖、水力调度技术、气体抽提技术、空气吹脱技术、投加石灰法、水生植物修复技术、生物调控技术、生物膜技术、微生物修复技术、仿生植物净化技术、土地处理技术、深水曝气技术等[3]。外源性污染物控制技术中清洁生产是一项有效技术，内源性污染物控制技术中底泥疏浚是修复湖泊水库的一项有效技术，这不同于河流的修复。

2.1 清洁生产

清洁生产是指通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施，达到污染物的源头削减、过程控制、提高资源利用效率的目的，减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术[24]。清洁生产技术主要包括源头控制、过程减排和末端循环3类技术。源头削减应尽量采用无污染、少污染的能源和原材料；过程减量应尽量采用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺和设备；末端循环时对必须排放的污染物，采用回收、循环利用技术，回收其中有利用价值的资源。清洁生产可以产生环境和经济双重效益，使得汇入湖泊水库中的外源性污染物浓度大大减少，达到修复的目的。 　2.2 底泥疏浚

底泥是湖泊水库中的内污染源，有大量的污染物质积累在底泥中，包括营养盐、难降解的有毒有害有机物、重金属离子等[3]。底泥中的有害物质释放到水体中会使水质急剧恶化。底泥疏浚可以彻底去除其中的有害物质。一般有2 种形式的疏挖，一种是把水抽干，然后用推土机和刮泥机进行疏挖，另一种是采用带水作业。第1 种方法存在一定的技术限制，第2 种方法应用性更强。带水疏挖可以采用机械式疏挖，也可以采用水力式疏挖。疏浚技术主要包括确定疏挖底泥体积、选择挖泥机、计算压头和功率、设计底泥堆放场以及底泥利用几个部分。疏浚时应注意防止底泥泛起以及底泥的合理处置，避免二次污染。欧洲多国均采用过该技术对湖泊水库进行修复，并且效果显著。例如瑞典的trummen 湖，清除表层1 m 厚的底泥后，水深增加1.1～1.7 m，tp 浓度迅速下降，这种状态维持了18 年[25]。

3 地下水修复技术

地下水具有多种功能，与人类生活密切相关。随着工农业的快速发展和人民生活水平的提高，地下水受到了严重污染。因此，对受污染的地下水环境修复变得越来越重要，其修复技术的研究已引起国外学者的广泛关注[26]。

根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4 类，即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术[27]。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等[27]；化学技术包括有机粘土法[28]和电化学动力修复技术[29]；生物技术包括原位生物修复技术例如bs 技术，和异位生物修复技术例如堆肥式处理法、预制床法、厌氧处理法、生物反应器法等；复合技术包括渗透性反应屏法、抽出处理法、注气～土壤气相抽提（sev）法[27]。复合法修复技术兼有以上2 种或多种技术属性，例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，综合各种技术有点，在修复地下水时更加有效。抽出处理技术，简称b&t 技术，是最常规的污染地下水治理方法。该方法采用水泵将含水层中地下水面附近的地下水抽取出来，把水中的有机污染物质带回地表，然后在地面用地面污水处理技术对其进行净化处理，最后将处理好的水重新注入地下或排入地表水体，以防止地面沉降，或海水人侵，并且可以加速地下水的循环流动。地面污水处理技术方法很多，最常用的包括以下7 种：沉淀、膜分离、交换树脂、活性炭吸附、空气吹脱、化学氧化和生物降解[30]。由于液体的物理化学性质各异，p&t 技术只对有机污染物中的轻非水相液体去除效果很明显，而对于重非水相液体来说，治理耗时长而且效果不明显[27]。

参考文献：

[1]姬鹏程，孙长学.流域水污染防治体制机制研究[m].北京：知识产权出版社，2010.

[2]廖文根，杜强，谭洪武等.水生态修复技术应用现状及发展趋势[j].中国水利，2006，17（563）：61-63.

[3]李明传.水环境生态

复国内外研究进展[j].中国水利，2007（1）：25-27.

[4]张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[m].北京：化学工业出版社，2002.

[5]司全印，冉新权，周孝德等.区域水污染控制与生态环境保护研究[m].北京：中国环境科学出版社，2000.

[6]张维昊，张锡辉.内陆水环境修复技术进展[j].上海环境科学，2003，22（11）：811-816.

[7]claassen t，maasdam r.restoraton of the broads area alde leanen，the netherlands measures and results[j].wat sci tech，1995，3l（8）：229-233.

[8]hu weiping，zhai shuijing，zhu zecong，et al.impacts f the yangtze river water transfer on the restoration of lake taihu[j].ecological engineering，2008，34（1）：30-49.

[9]zhang shuqing，liu panwei.strategy of water pollution prevention in taihu lake and its effects analysis[j].journal of great lakes research，2010，36（1）：150-158.

[10]zhai shuijing，hu weiping，zhu zecong.ecological impacts of water transfers on lake taihu from the yangtze river，china [j].ecological engineering，2010，36（4）：406-420.

[11]martin r，perrow a j.handbook of ecological restoration [m].the united kingdom：cambridge university press，2002.

[12]陈亚宁，李卫红，陈亚鹏等.塔里木河下游断流河道输水的生态响应与生态修复[j].干旱区研究，2006，23（4）：521-530.

[13]侯俊.生态型河道构建原理及应用技术研究[d].南京：河海大学，2005.

[14]钟萍，李丽，李静媚等.河流污染底泥的生态修复[j].生态科学，2007，26（2）：181-185.

[15]刘晓海，高云涛，陈建国等.人工曝气技术在河道污染治理中的应用[j].云南环境科学，2006，25（1）：44-46. 　[16]汪雯，黄岁棵，张胜红等.海河流域平原河流生态修复模式研究i—修复模式[j].水利水电技术，2009，40（4）：14-21.

[17]pokorny j，kvet j，onodak j p.functioning of the plant component in densely stoked fish ponds [j].bulletin of ecology，1990，21（3）：44-48.

[18]scheffer m，berg m，breuklaar a，et al.vegetated areas with clear water in turbid shallow lakes [j].aquatic botany，1994，49：193-196.

[19]kivaisi a k.the potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries：a review[j].ecological engineering，2001，16：545-560.

[20]彭喜花，于鹄鹏.城市河道水体修复技术综述[j].水资源研究，2011，32（2）：25-28.

[21]marten s.the effect of aquatic vegetation on turbidity.how important are the filter feeders[j].hydrobiologia，1999（408）：307-316.

[22]徐洪文，卢妍.水生植物在水生态修复中的研究进展[j].中国农学通报，2011，27（3）：413-416.

[23]webb a a，erskine w d.a practical scientific approach to riparian vegetation rehabilitation in australia[j].journal of environmental management，2003，68：329-341.

[24]段宁，但智钢，王?.清洁生产技术：未来环保技术的重点导向[j].环境保护，2010（16）：21-24.

[25]holdren c w，taggart j.managing lakes and reservoirs（3rd edition）[m].us：north american lake management society，2001.

[26]薛晓菲，崔建国.地下水环境修复技术进展[j/ol].科技情报开发与经济，2006（6）：148-150.

[27]杨梅，费宇红.地下水污染修复技术的研究综述[j].勘察科学技术，2008（4）：12-20.

[28]xu s，sheng g，boyd s a.advance in agronomy [m].usa：academic press，1997.

[29]刘庆生，邱廷省.受污染土壤及地下水修复的新进展[j].能源环境保护，2004（18）：25-28.

河流生态修复技术篇3

关键词：生态修复技术；技术比较；技术展望

1.引言

作为城市系统中自然地理因素之一的城区河道，它具有供应水源、提供绿地、保护环境和开展旅游等一系列的生态功能，对城市生态建设具有十分重要的意义，可为城市的生活和生产就近提供水源，减弱城市热岛效应和洪涝灾害，为城市绿地建设提供基地，丰富城市景观多样性和城市物种多样性，为市民创造文体娱乐与亲近自然的空间。河流独特的形象功能具有不可估量的社会经济意义，世界上有许多著名城市中河流及两岸景观，已成为该城市的标志，如巴黎的塞纳河，伦敦的泰晤士河等。城市河流作为城市生态系统的重要因素，越来越为城市建设者所关注，其生态功能的应用，也逐渐被引人到生态城市的建设中。

2.城市河道底泥处理技术比较

城市河流水体底泥污染已经成为世界范围内的一个环境问题。污染物主要是通过大气沉降、废水排放以及雨水淋溶和冲刷进人水体，最后沉积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到严重污染。

底泥的污染归根结底是对水体的污染和底栖生物的危害。如果能消除其对水体和底栖生物的作用，则就能有效降低污染底泥的环境影响。因而，底泥污染的控制既可采用固定的方法阻止污染物在生态系统中的迁移，也可采用各种处理方法降低或消除污染物的毒性，以减小其危害。由于有些城区河道底泥淤积严重，开展底泥修复工作是提高河道排洪能力和促进河水水质改善的必要措施。底泥修复技术主要有两种，即物理修复和生物一生态修复。

2.1物理修复

物理修复是借助工程技术措施，消除底泥污染的一种方法，主要有疏浚、引水、填沙掩蔽等措施。其中疏浚是最常见的方法。物理修复最大的优点是见效快。当底泥中污染物的浓度高出本底值2一3倍时，即认为对人类及水生生态系统有潜在危害，则要考虑进行疏浚。

目前国内最常用的疏浚清淤机型式主要有抓斗式、链斗式、反铲式、耙吸式和绞吸式等。但是这些机型基本上都是庞然大物，适合大型水体，而城区河道一般宽度不是很大，而且桥梁较多，净高净宽都小，而且难以抛锚，所以这些庞然大物并不适合城区河道进行疏浚作业。

通过相关研究和技术应用来看，物理疏浚技术在一定程度上取得了效果较为明显，但是从总体来说还是存在几个问题：（1）成本比较高。疏浚的成本受到许多因素影响，其中主要包括设备类型、项目大小、堆放场、底泥密度、输送距离、底泥的综合利用等。也有人作过相应的预算，机械清淤lhm2时底泥约需9.9-24.7万美元。（2）疏浚过深将会破坏原有的生态系统。底泥疏浚可能会去除底栖生物，破坏鱼类的食物链。如果底泥被完全疏挖，可能需要2-3年的时间才能重新建立底栖生物群落。如果底泥疏挖不彻底，底栖生物群落的恢复相对比较快。因此采取疏浚方法时，必须加强实验研究和科学决策，慎重考虑投入效益比。（3）城市河道清淤疏浚工作不同于湖泊，湖泊水面开阔，方便疏浚船进行水上作业。而城区河道断面一般较小，且河道中长年有水流动，这给疏浚作业带来了困难。特别是有些需要清淤的河道靠近闹市区，疏浚工作必须安排在夜间进行，这也会给施工带来一定的不便。（4）疏浚底泥的处理是环境保护的选择。疏浚底泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而使其处理困难。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。

2.2生物一生态修复

城市河道接纳的主要污染物是生活污染源，所以底泥中有机物含量高，可生化性强，而且城区河道水条件稳定，适合采用生物一生态修复技术。底泥的生物一生态修复技术，是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对底泥中的污染物进行转移、转化及降解，从而达到底泥修复的目的。近年来生物一生态修复技术已经得到各国广泛的重视。

城市河道底泥的生物一生态修复技术包括原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术就是指底泥不疏浚直接采用生物一生态技术对实进行修复。异位修复是指对疏浚后的底泥进行进一步的生物一生态修复。

2.2.1原位修复

原位修复技术对有机污染的底泥，最实用的办法就是不疏浚，而是采用生物一生态修复技术在原地直接吸收、降解污染物。这样不但可以节省大量疏浚费用，而且还能减少疏浚带来的环境影响。

自然的河道中有大量的植物和微生物，它们都有降解污染有机物的作用。植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。河道生物一生态修复包括微生物修复和水生生物修复两大部分，两者弃一不可，只有互相配合，才能获取总体治理效果。有研究表明，运用水生植物和微生物共同组成的生态系统能有效地去除多环芳烃的污染，高等水生植物可提供微生物生长的所需碳源和能源，根系周围好氧菌数量多，使得水溶性差的芳香烃，如菲、蕙以及三氯乙烯在根系旁能被迅速降解。根周围渗出液的存在，能提供降解微生物的活性。种植的水生植物的根茎能控制底泥中营养物的释放，而在生长后期又能较方便的去除，带走部分营养物。城区河道由于其特殊的地理位置，采用生物一生态修复技术时所选用的植物不但要满足净化水体的要求，而且还应该满足美化环境的要求。

使用生物一生态修复技术，可以使河道整治由环境水利向生态水利转化。但该修复技术在应用中也暴露出主要缺点：（1）在城市河道底泥修复过程中，生物—生态修复速度是十分缓慢的，相对于河道底泥疏浚，底泥修复其实是一个十分缓慢的过程。而且生物一生态修复过程中的水生植物的生长是与季节有关，微生物的生长活性与温度、pH、溶解氧等诸多因素有关。（2）河流水质变化是随机性，因为河流水质一般与进人河流的污染源排放特性相关，与河流周围居民的生活特性和工厂生产周期相关。所以河道接纳的污染物的不确定性对所选取修复的生物种类提出了很高的要求。（3）在以水生植物修复时，必须及时将其清除，从而避免植物在枯萎后产生腐败分解，重新污染水体。

2.2.2异位修复

异位修复技术是与底泥疏浚同时进行使用的。此技术融合了疏浚和生物一生态修复技术的优点于一身，在今后一段时间内就有着很好的应用前景。疏浚底泥在很多时候是一种必需的选择，但疏浚后的底泥处理则是一个环境保护的难题。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。因此，建议采用生物处理方法加强对疏浚底泥的处理力度，利用人工反应器对疏浚污泥进行处理，先使其达到无害化，然后用作它用。比如用作建筑材料或路基材料，以代替粘土。底泥具有颗粒细、可塑性高、结合力强、收缩率大等特点，所生产的砖瓦质量高，而且不损坏耕地。这样一方面可节省粘土的用量，减少对土地资源的破坏，另一方面又充分利用了污泥，减少了处置费用，节约用地，一举多得。而且建筑材料需求量大，完全有可能大量接纳疏浚污泥，使疏浚污泥变废为宝。

3.结语

相对于我国来说，各种水体都受到了不同程度的污染，其中，城市河道的污染最为严重，如果采用国外投入大量资金用于疏浚和污泥处理来达到修复底泥的目的，这是不现实。综合考虑经费投入和处理效果，大力发展生物一生态修复技术，如高等植物对底泥中重金属的累积，特异微生物对有机物的分解等，在我国是一条切实可行的途径。我国河流污染大都较为严重，单纯使用物理修复疏浚所需经费太大，而单纯使用生物处理又难以达到理想的效果，今后在城区的河道修复中应以发展疏浚和生物处理相结合的方法为主，实现底泥的资源再优化。

参考文献

1、李正最.吴雅琴.河流与城市生态系统〔J〕.水电站设计，2001.17（4）.18一20

河流生态修复技术篇4

关键词：生态修复 生态护坡 河道

河道生态修复是利用生态工学原理、技术，通过河道水污染控制、水量和水流态的调节，河道河底和岸坡的形态结构的生态改造，恢复河道生物多样性，重建河道生态系统的结构和功能，使之达到良性的自然生态平衡。面对社会发展的需要，面对水利工程建设新的理念，如何更好的发挥与造就河道各项功能，使水环境、水景观、水文化更适应社会发展需求，并与其协调发展，在总结的基础上，值得我们进一步探讨。本文着重从生态护坡与水质生态修复两方面阐述河道的生态修复理念和措施。

1生奈护坡技术

生态护坡是一种新型的护岸技术，它集防洪效应、生态效应、自净效应和景观效应于一体，是融现代水利工程学、生物科学、环境科学、生态学、美学等学科于一体的水利工程。

1.1 河道生态护坡建设原则

河道生态护坡建设因地制宜，强调近自然特征，重建河道坡岸植被缓冲带，其建设原则为：(1)生态边坡必须能够营造一个适合陆生植物、水陆两生植物、水生动植物生长的生命环境；(2) 生态护坡应满足渠道功能和堤防的稳定要求，并降低工程造价，尽量采用自然材料，减少刚性结构，避免二次环境污染；(3)护坡栽种植物的选择应充分考虑到栽种植物与周边环境的协调、地域适应性及生态平衡的问题，选择对土壤要求低，抗病虫害能力强，易维护管理的品种【1】。

1.2生态护坡类型

生态护坡是既满足河道护坡功能，又有利于恢复河道护坡系统生态平衡的系统工程。生态护坡技术可以归纳为3种：

1.2.1全自然护岸

全自然护岸又叫全植被护岸，通常是指在经过平整处理的岸坡上，种植不同品种的护坡植物而形成的护岸，通过植被根系力学效应和水力学效应来固土保土、防止水土流失和绿化坡岸，具有生态和景观的双重功能【2】。可以采用土壤生物工程技术和水生植物全(半) 技术，对河道开展以生态修复和稳定坡岸为目标的全自然护岸技术，使河岸土壤侵蚀得到有效控制，坡岸的结构稳定性增强；同时河岸生境得到改善，本地植物快速恢复，生物多样性增加，河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变，生态稳定性得到增强【3】。全自然护岸中植被防护能力有限，适用于护坡角度较小、河流流速平缓、防洪需求较低的河段。但这类护岸接近自然状态下的护岸，对坡岸平衡生态体系影响小，自然融合能力较强，完整地保留了陆地与河流的物质、能量、信息等交换能力，也为多种物种的生存和繁衍提供了栖息地， 施工快速、简便，造价也十分低廉。

1.2.2半自然护岸

半自然护岸是利用一定的工程措施，采用植被与石材、木材等自然材料相结合，使坡面既有一定的防洪能力，又为植被生长提供适宜的基质【4】。结合植被使用的天然材料通常有石块、卵石、木桩等，使用的组合形式多种多样。如安徽某农业观光园区河用草皮、水生植物、木桩营造了一个具有江南水乡特色的水景观，半自然的生态护坡为村民提供了休闲的地方，为发展旅游观光农业提供了良好的环境。如半自然护岸修复中，对坡面做削坡和压实处理之后抛石，抛石护岸是既省资金又施工方便的一种施工工艺。在半自然护岸中，石材、木材等自然材料的使用起到了一定的框架和加固作用，岸坡的稳定性和抗冲刷能力得到了提高，随后通过植被根系的加筋纠结作用，以及植被茎叶的缓冲吸能作用，使坡岸能有效抑制暴雨、径流对坡岸的冲刷作用。

1.2.3多自然护岸

多自然护岸是利用工程措施，较大规模地使用混凝土、高分子材料及药剂等人工材料与植物结合形成一个具有较大抗侵蚀能力的护岸结构【5】。随着材料科学的发展，多自然护岸出现了很多不同的结构类型。常用的有生态石笼和生态袋。生态石笼用网塑结构框将石块固定在河岸上，是集石笼结构的稳定性，卵石等填料的净水性、水生植物的保护性和净水性为一体的新型护岸结构，该新型护岸结构兼有景观功能、生态功能和亲水功能；生态袋是用高分子聚丙烯及其它材料制成，耐腐蚀性强，抗UV，不降解，对植物友善。具有透水不透土的过滤功能，既能防止填充物(土壤和营养成分混合物) 流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，并且随着根系的生长，边坡稳定性加强，维护费用降低。多自然护岸对生态干扰较大，施工较为复杂，造价也相对较高，但护岸作用明显而牢固，也有相应的生态功能。多用于对护岸抗冲击能力要求较高，或坡岸陡峭不适合修建以上两种类型护岸的河道岸坡。

2水质生态修复技术

水质修复主要从生态一生物修复技术考虑。

2.1生态调水

通过水利设施(闸门、泵站等) 的调控引入污染水域上游或者附近的清洁水源冲刷稀释污染水域，以改善水环境质量。河道整治在治本的同时，治标的措施也各种开展，通过内河水闸积极引清调水，改善水质。

2.2曝气复氧

曝气复氧是人工向水体中充入空气或氧气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧，修复和增强水体中好氧微生物的活力，促进有机污染物的降解速度，从而改善受污染水体的水质，进而修复水体的生态系统。通过生物治理和曝气复氧逐步修复水生态系统，可以提高河水的自净能力，水质明显改善。具体方法为：一是采用“生态坝”的方法，对污水进行阻截过滤，营造出一个相对独立的水环境；二是在河中安上了曝气增氧的装置，增加水中的含氧量可以抑制藻类繁殖；三是在水边、水面和水下种植“三水植物”，发挥这些植物天然的自净能力，并放养了螺蛳、鱼虾蚌等生物，优化水体水生生物的多样性。

2.3底泥疏浚

底泥疏浚是水域污染治理中普遍采用的措施之一，一般而言，疏浚污染底泥意味着将污染物从水域系统中清除出去，可以较大程度地削减底泥对上覆水体的污染贡献率，进而解决内源释放而造成的二次污染。这种方法较为简单，而且应用已较多。生态疏浚仍处于研究和开发当中，但已经有一些生态疏浚的方法和技术被投入使用。这种疏浚技术充分遵循了自然界的自身规律，通过强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体，这是人与自然和谐相处的治污思路，也是一条新的技术路线，是人们遵循生态系统自身规律达到治污目的的一种尝试。

2.4生物修复技术

生物修复指生物(特别是微生物) 对环境中的污染物进行吸收或氧化降解，从而减少或最终消除环境污染的受控制或自发的过程。污染水体的生物修复技术主要包括投加菌种、投加营养物、提高生物可利用性、人工投放动物或植入植物等修复方法。还包括生物操纵技术、人工生物膜技术、湿地净化技术等。

3结语

生态修复是河道治理的发展趋势和新需要，既要满足行洪防洪的基本需要，又要尽可能地从生态的、可持续的角度来看待河道的修复。河流生态修复具有多学科交叉性，修复方案要从多方面进行完善，今后对河道的开发和治理一定要在保护河流生态环境的前提下进行，坚决避免先破坏后修复的不合理模式。要用生态的手段来解决生态的问题，使可持续性发展的生态理念在河道建设中得到落实和体现。

参考文献

[1]顾秋平，徐乃文，徐国强．生态护坡技术在生态河道建设中的应用研究[J]．上海水务，2008，(3)．

[2]孙字．河道植物护岸技术[J]．水科学与工程技术，2005，(1)．

[3]赵广琦，奉树成，邵飞，毕华松．植物护坡及其生态效应研究[J]．园林科技，2008，(4)：31-38．

[4]候高健，徐竟成，黄翔峰．河道护岸生态化建设进展[J]．环境科学导刊，2009，28(5)：9-43．

河流生态修复技术篇5

所谓生态修复是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展；主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作，恢复生态系统原本的面貌，比如砍伐的森林要种植上，退耕还林.让动物回到原来的生活环境中。这样，生态系统得到了更好的恢复，称为"生态修复"。水生态修复是在生态修复的基础上提出的，水生态是指环境水因子对生物的影响和生物对各种水分条件的适应。生命起源于水中，水又是一切生物的重要组分。生物体不断地与环境进行水分交换，环境中水的质（盐度）和量是决定生物分布、种的组成和数量，以及生活方式的重要因素。因此水生态修复的提出更有前瞻意思和研究价值。

2.水生态修复的方法

水生态修复是一项理论复杂、因素众多、操作困难的工作，既要因地制宜，又要符合科学，更要讲究实效。按照水生态系统的理论，根据现在的实际状况和上海地区的实践经验，对修复水生态系统，创造水边和水中生物多样性环境，提出10条操作性措施。

1、两岸造树林河岸上应尽可能留出空间，种植树冠较大的树木，逐步形成林带，地面则栽上草坪，贴岸的树冠还可以伸向河道上空。其作用之一，可以增强生态功能，大树扎在土壤时深而密的根须与草坪形成一个土壤生物体系。其作用之二，可以发挥景观作用，岸边的林带草坪，与河道组合，可以有效地改善这一地区的温度、湿度与舒适度，形成一道独特的风景线。

2、河坡植草坪（或灌木）传统的做法往往忽视生态，把河坡搞成直立式，或用块石和水泥板覆盖河坡并勾缝，其实，在不知不觉中已经破坏了生物的生长环境。从修复水生态系统出发，有条件的河坡都应植上草坪或灌木。护坡上的草坪和灌木所起的作用很大：一是草坪和灌木与土壤形成的土壤生物体系，同样可以像两岸的树林与草坪一样，起到减少有机物对河道、湖泊的冲击和营养化程度的作用，有些灌木的根须还能够直接伸到水体中吸收水中的营养成分；二是河坡是水域向陆域的自然过渡带，草坪和灌木与土壤的结合，改善了温度、湿度，提供了食物；三是在稳定边坡，防止水土流失的同时，改变了护坡硬、直、光的形象，给人们以绿色、柔和、多彩的享受。

3、墙上攀绿藤城市化地区的部分河道，由于整个地区水面积的严重不足，为了确保水安全，提高河道汛期的蓄水量，不得已加高加固了防汛墙。弥补的办法是，在墙的陆域一侧种植绿色的爬藤植物，从下爬到上，到了顶以后从上爬到下，一直到水面；有条件的地区，在防汛墙的两面墙上，可依墙分层而建一些条式和点式的花坛，种上灌木或花草；硬质结构的直立或斜坡式护坡，宜种植一些垂枝灌木。

4、水边栽植物水边是水生态系统里一个非常重要的组成部分，要尽可能构建挺水植物多样性的环境。在种植方法上，一般可以直接栽在河边的滩地上、斜坡上，也可栽在盆、缸及竹木框之类的容器做成的定床上；直立式防汛墙的下面，在不影响河道断面的基础上，利用河底淤泥在墙边构筑一定宽度，并有斜坡的湿地带，创造挺水植物生长的条件。

5、水流多样化新的河道治理理念，要求在基本满足行洪需求的基础上，宜宽则宽、宜弯则弯、宜深则深、宜浅则浅，形成河道的多形态，水流的多样性。其作用有两条：一是水流的多样性，能够满足不同生物在不同阶段对水流的需要；二是河道的多形态、水流的多样性本身是水系景观的一个重要组成部分。

6、水中建湿地河流、湖泊中的湿地，是修复水生态系统的一项重要手段，也可以称土壤生物工程，国内外有些中、小城市甚至用来处理城市的生活污水。河道与湖泊的治理中，在基本不影响行洪和槽蓄功能的前提下，应尽可能保留和建设一些湿地，一切都要因地制宜。另外，湿地也是水景观中不可多得的重要一笔，它充满了野趣、野味和自然气息，是人们回归自然的一种象征。

7、水面养萍草水面上的植物有两种，一种是根在水里的浮水植物，它们是水葫芦、水葫狸等；另一种是根在河、湖底泥里的浮叶植物，它们是荷花、水鳖等。

8、水下种水草实践证明，水草茂盛的水体，往往水质很好，而且与众不同的是清澈见底。人工种植水草，也是修复河道、湖泊水生态系统的重要一环。

9、曝氧放细菌人们肉眼看不到的细菌、真菌、放线菌、土壤原生动物等生物种群的生存和繁衍，无时不刻地将水中的有机物质分解成无机物质和水，它们需要充足的氧气，所以，应尽量用各种方法和手段进行曝氧，通过增加水体中氧气的方法来促使好氧细菌的生长繁殖，以达到增强和加快分解水中有机污染物的目的。

10、管理经常化修复水生态系统，就是要通过人的努力，连接河道、湖泊中产生者―消费者―还原者的生物链，并积极地、经常不断地进行必要的干预，促使其达到平衡

3.水生态修复的近况

近年来，水利科技工作高度重视生态问题，把改善和修复生态作为水利科技工作的重要任务之一，保护河流的健康生命，深入研究水利工程对生态环境的影响。针对水利工程的规划、设计、建设、运行管理等各个阶段研究与生态环境保护有关的技术问题和相应的对策和措施，积极探索水利工程有利于生态的调度和使用模式等。

在受污染水体生物生态修复技术研究方面，选择了水库、城市河湖、山峡河段、行洪河道等典型水体，开展建设人工湿地、稳定塘、生物浮床、生物廊道、橡胶坝、生物隔栅等，种植水生植物，采用生物膜处理、生物操纵等技术措施修复受污染水体，对于净化水体、提高自净能力、恢复水域失衡的生态系统等，发挥了重要作用。

在生态水工学关键技术研究方面，作为水利工程学的一个新的分支，主要研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理及技术方法。阐明了生态水利工程学的内涵、理论框架和工程设计原则。

在河道整治生态水工技术的开发与推广方面，研究开发了一些生态型护岸技术和产品，如生态混凝土，鱼巢砖，净水石笼、植物纤维垫，土工植草固土网垫，土工网复合技术，土工格栅等。很多产品已经在河道整治工程中得到广泛应用，效果良好。

4.总结

在未来的发展中，水生态修复应用前景广阔，有很大的提高，并可以在未来发挥良好的作用效果。值得进一步研究，在国家政策的导向下，可以取得可观的进步。

参考文献：

[1] 陈兴茹. 国内外河流生态修复相关研究进展[J]. 水生态学杂志. 2011（05）

河流生态修复技术篇6

关键词：截污纳管；排污口；河道生态治理；黑臭；复合处理方法与技术

中图分类号：TU992.25

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10004903

1 引言

任由排污口污水不断排入河道显然不可取，在现今河道排污口及河道生态治理过程中有多种处理方法及技术，P者在各种水处理及河道水质修复治理的基础上，根据自身的经验与探索，对温州市瓯海经济开发区河道排污口及生态修复治理作了一整套的复合处理方法及技术总结。

2 排污口截污并管技术

由于瓯海经济开发区普遍存在河道两岸排污口较多，大多位于常水位以上30～80 cm的范围，少数排污口为半水下式，不排除水下存在不可见排污口。排污口现状如图1、2。

排污口截污并管技术：沿河两边各设一根污水总管，标高要低于每边最低排污口的标高。管道安装采用吊支架的方式，管道支架采用DN40镀锌钢管桩打入河岸侧壁的方式。河两边污水分别集中至河道下游排污口最低位置，在河道下游最低位置设集水井及污水提升泵，污水提升泵将污水提升至WS-AO预制玻璃钢曝气生物滤池。

3 排污口WS-AO 一体化玻璃钢生物滤池技术

河道排污口采用排污口截污并管技术后，在下游集

水井内污水经提升进入WS-AO一体化玻璃钢生物滤池，WS-AO一体化玻璃钢生物滤池为预制玻璃钢产品，外加镀锌钢管等防护结构（DN32镀锌钢管+石笼网+级配石英砂填充）。

该生物滤池采用玻璃钢一次手工制作成型。内部共分4仓，1、2仓为接触氧化池，接触氧化池内设组合填料+Φ215曝气器，池外设涡旋鼓风机，鼓风机通过气管向池内鼓风曝气。

接触氧化池内组合填料表面生长着吸附、降解有机污染物能力极强的由多种微生物组成的生物膜，污水中有机污染物经微生物膜，游离微生物等的吸附、降解等作用，CODcr、BOD5、NH3-N等大部分得以去除，CODcr去除率可达75%～85%，BOD5去除率可达90%～95%，NH3-N去除度可达50%～60%。由于生物膜上微生物的老化死亡，生物膜将会从滤料表面脱落下来，然后随着废水流出池外。由于生物膜的吸附作用，在它的表面往往附着一层薄薄的水层，水中的有机物被生物膜所氧化，其浓度要比滤池进水中有机物的浓度低得多，因此当废水在滤料表面流动时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水中去，并进一步被生物膜所吸附。同时，空气中的氧也将经过废水而进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与、作用下对有机物进行分解和机体新陈代谢，产生了包括二氧化碳等无机物，它们又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水排到流动着的废水及空气中去；在此过程综合作用下，废水中有机物的含量大大减少，因而得到了净化。

在该池中发生的主要生物反应可描述为：

BOD+O2=CO2+H2O+新好氧污泥（1）

接触氧化池出水进入斜板沉淀池，沉淀池内设PP斜管，生物膜、固体悬浮物及多余污泥在沉淀池内沉淀除去，较消澈出水再进入砂滤池。砂滤池内设粒径为5～15 mm的石英砂，经过石英砂过滤的清洁出水进入下一级过滤。

该WS-AO预制玻璃钢曝气生物滤池有效解决了现今排污口污水污染河道的问题，且一体化玻璃钢预制曝气生物滤池整体安装简单，形体小，不占用河道面积，处理高效。经过复合人工湿地处理出水可达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）Ⅱ类污染物中的一级排放标准后排入河道。

4 复合人工湿地净化技术

该复合人工湿地净化技术用于净化处理河道水质，河水中含有大量的有机污染物、固体悬浮物、N、P等污染物，严重污染河道，该人工湿地可直接放于河道内，采用毛竹桩防护结构。

该人工湿地包括竖流沉淀池、集水井、Ⅰ级复合湿地床、Ⅱ级复合湿地床及清水池。

此技术用于净化河道水质，河水通过进水口进入竖流沉淀池，在中心导流筒内泥水分离，清水沿着溢流堰流入集水井内，在集水井内，河水由潜污泵提升进入Ⅰ级复合湿地床及Ⅱ级复合湿地床，两级复合湿地床均由两道滤层组成，第一层滤层由过滤棉+密目钢丝网结构，第二层滤层由锰砂滤料组成，Ⅰ级复合湿地床锰砂粒径由1.2～2.0 mm组成，Ⅱ级复合湿地床锰砂粒径由0.6～1.2 mm组成，两级复合湿地床锰砂滤料即起到对污染物截留作用，同时，锰砂又有除铁、锰、砷的功能。最后出水在清水池内投加除藻剂（CuSO4），随清澈出水一起流入河道，有效杀灭河水中的藻类。

复合湿地床上可种植空心菜、水芹菜等水生蔬菜，亦可种植黄菖蒲、鸢尾等挺水植物品种。挺水植物可随季节收割。

集水井内污水提升和除藻剂投加计量泵均采用太阳能发电供电，因此，无需另外设动力提升。

该复合型人工湿地能有效改善河道水质，整体安装简单，形体小，不占用河道面积，处理高效，对于河道水质的长期净化与维持，效果显著。

5 太阳能生态浮岛组合修复技术

太阳能生态浮岛组合修复技术采用生态及生化技术用于净化处理河道水质，生态浮岛采用浮盆+UPVC外框架的形式，生态浮岛上种植挺水植物，利用挺水植物对各种植物的吸收和富集功能不同来净化河道水质，河道太阳能曝气板设于组合式生态浮岛的正中间，采用蓄电池蓄积太阳能，用于阴雨天时曝气使用。浮岛下方悬挂￠150×80 mm组合填料，填料下方悬挂￠65×1000 mm管式曝气器（三元乙丙橡胶材质）。

太阳能板收集的太阳能在蓄电池内收集并转化成电能，通过鼓风机至生态浮岛下方的管式微孔曝气器内，管式微孔曝气器产生1～2 mm的气泡，单根管式微孔曝气器充氧能力≥0.40 kg O2/h；

橡胶膜片在压缩空气的压力下撑开向水体充氧，释放的气泡直径约为1.0～2.0 mm，在曝气停止时微孔闭合，以达到防堵塞、防倒灌、防逆流的使用要求，确保污水不会进入曝气系统，并防止污泥堵塞。长时间的停止工作后，仍能正常地恢复曝气。

硅橡胶膜片套附在高强度的ABS支撑管的外壁上，二端采用不锈钢套环将膜片与支撑管固定。支撑管开孔处为整张膜片无孔区，确保在长时间运行后，不会发生膜片变形现象；同时当曝气停气时，由于水压的作用和膜本身的回弹作用，使膜片压于支撑管上，防止污水回流。

生态浮岛下方悬挂的组合填料表面生长着吸附、降解有机污染物能力极强的由多种微生物组成的生物膜，污水中有机污染物经微生物膜，游离微生物等的吸附、降解等作用，CODcr、BOD5、NH3-N等大部分得以去除，CODcr去除率可达75%～85%，BOD5去除率可达90%～95%，NH3-N去除率可达50%～60%。有效去除河水中的有机污染物。

6 微生物脱氮除磷及强化消解底泥技术

由于河道长期受周边生活污水及少量工业废水的污染，河水及河道底泥存在大量的N、P及有机物，采用ISSA PGPR原位生态修复处理技术强化消解底泥、脱氮除磷。

生物处理法是利用生物（即细菌、霉以及原生动物）的代谢作用处理各种废水的方法，而维持微生物代谢必需有各种营养物质和能量。

6.1 工艺流程

通过把激活原位ISSA PGPR微生物所需的各种营养物质（微量元素，蛋白质，酶及其他载体）通过纳米技术及微包覆技术制成生物材料，投放在人工建立的生物平台上，然后在生物平台的一边通过泵和水管将河流中的污水抽入生物平台内，利用缓释技术把颗粒溶解后在另一边通过水管流入到河流中，这些颗粒营养物质连续不断地激活水环境中的PGPR微生物，使之不断繁殖，然后通过微生物的有氧反硝化作用去氮，以及建立高效食物链来降低水体中的富营养物质如氮、磷等，从而达到降解的效果（图3）。

6.2 技术产品特征

（1）生物材料是一种聚羟基脂肪酸酯的有机高分子的材料，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯。它具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的热加工性能，具有较好的水解稳定性的特点，还常作为一种性能优良的环保生物塑料，又具有许多可调节的材料性能，成本也很低，额外的附加值也很高。

（2）生物平台比较精美，方便运输，且运行成本较低。

（3）微生物的原位选择性激活：选择性的激活水环境中原有的PGPR微生物，无需另外投放微生物。

（4）污染物的原位理：就地把污染物转化为微生物及其他生物的“食物”，由传统的“转移对抗”变成“和谐利用” 。

（5）整体修复：不仅改善水质，恢复水体生态，而且可以降低淤泥中富营养物质，实现生物除淤（淤泥体积最高减量可达40%）。

（6）食物链：通过低端微生物的快速繁殖来加速食物链的形成并快速改善高端生物的生长环境，大大加速“食物链”的效果：氨氮和总磷的下降，透明度及溶氧的增加。

（7）植物促生作用：PGPR能很好地促进水生植物的生长。

（8）适用范围广：pH值范围4.5～10.5，水温不超过50℃，激活广谱的原位PGPR微生物，可修复不同类型的水体污染，并实现水环境的综合治理。

6.3 技术优势

（1）传统的生物处理是采用对抗处理法、针对特定的污染物投入特定的菌种，处理的污染物单一且效果不明显，污染物也只是相对地转移而已；生态修复技术是采用和谐处理法，投入生物材料后原位处理，激活很多微生物菌种，针对的污染物广泛，处理的污染物全面效果也很明显。

（2）传统的生物处理会产生大量的污泥，而污泥的处理有需要额外的物理法来处理；该生态修复技术将采用生物清淤的办法，直接通过微生物作用使底泥能够减少。

（3）传统的生物处理投入的菌种需要一定的适应期，成活率不高，对污染物的降解过程比较缓慢，降解率低，短时间内效果不明显；该生态修复技术是通过原位激活微生物，没有适应期，微生物快速繁殖，见效快，降解效果也很明显，2个月水质明显改善，一年内基本恢复水体生态，实现水质提升到五类甚至四类水质标准。

（4）传统的生物处理采用曝气的方法，成本高，需要大型的鼓风机和许多曝气机、安装工程量大、耗电量大、且在运行过程中会产生很大的噪音，严重影响周围的生活环境；生态修复技术成本低，只需要一台0.37 kW的小型泵，安装携带都方便，耗电量低，且无噪声。

（5）传统的生物处理后的水体自净能力差，且效果不保持；生态修复技术处理后的水体自净能力强，效果持续长久。

7 水生动植物长效修复技术

水生动植物的长效修复技术使人工干预净化向自然生态修复转化。

针对温州市瓯海经济开发区河水中N、P浓度普通在10 mg/L以上，N、P浓度普通较高。因此，在水生植物修复方面，选取抗逆性、适应性及对N、P浓度的富集性均较强、繁殖系数大、生长速度快，水肥吸收能力强，植株相对高大、对其他水生植物有强烈郁闭和侵扰作用，极易形成单一优势群落的挺水植物。在河道内较多的选择荷花、再力花、芦苇等观赏价值高且易种植的植物，以达到“曲院风荷”的效果。

向富营养化的水体中放养水生动物，如鱼、虾、螺、贝等，在水生态系统物质循环与流动中具有特殊的地位和作用。一方面，可以捕食底质中大量的有机质及腐败的水生植物残体等，大幅度降低底质中有机质含量及营养物质的释放；另一方面，大型螺类等释放的某些物质又是水体中天然的絮凝剂，可以降低水中的悬浮物颗粒并吸附大量的氮磷营养盐。通过建立水生动物群，能进一步恢复物种多样性，促进水体的微循环，为其他水生生物的生长创造更佳条件（图4）。

8 结语

通过工程治理过程实践总结的一些经验和技术，对温州市瓯海经济开发区河道污染严重的情况乃至全国的河道污染处理技术都还需要进一步的探索和研究，改进和创新。随着河道治理技术的不断成熟和发展，河道污染也将逐步改善，最终得以根治。

参考文献：

[1]

吴启堂，陈同斌.环境生物修复技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]吴启堂，高婷，蔡宏，曾曙才.水面植物生物膜循环推流式水处理方法：200410051449[P].2004-10-05.

[3]何俊仕.蒲河流域雨洪资源利用及河道水生态修复应用研究[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[4]刘灿灿，沈耀良.曝气生物滤池的工艺特性及运行控制[J].工业用水与废水，2008（13）.

[5]《河道治理设计》撰写委员会.河道治理设计[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[6]杨志峰，张远.河道生态环境需水研究方法比较[J].水动力学研究与进展，2003（8）.

河流生态修复技术篇7

    关键词:河流治理;基本原则;修复任务;技术;重要性

    0..引言

    由于我国的中小型河流非常的多,而人类活动的延伸使得我国中小河流存在着退化的现象,以及山洪灾害的日益加剧。而城市的形成和发展,离不开城市河流,河流就作为其重要的资源和环境的载体,而河流生态的退化,让我国对河流的治理及其生态系统功能的完善化就显得格外的重视了。水生态系统是一个依赖水生存的多样群体,对维持全球物质循环和水分循环起着重要作用。随着人们用水量的持续增加,以及人们对水生态系统日益严重的干扰,中国水生态系统受损严重。水生态系统修复即指通过一系列保护措施,最大限度减缓水生态系统的退化,将已经退化的水生态系统恢复或修复到可以接受的、能长期自我维持的、稳定的状态水平。

    1.我国中小河流治理存在的问题

    (1)缺乏系统治理,防洪标准偏低;(2)洪涝灾害频繁,人员伤亡严重;(3)管理薄弱,河流规划和整治的前期工作滞后;(4)未注重河流系统性作用;(5)投入不足,治理任务艰巨;(6)经济发展与河争地问题凸显

    2.中小河流治理规划应遵循的基本原则

    (1)遵循自然原则。根据河流生态系统的自我调节能力,合理利用,适当的进行人为改造,保证河流系统自然、健康发展,构建河流与人类的和谐关系。(2)功能协调原则。在河流的不同时期和不同河段有着不同的功能需求,因此主要功能要优先考虑,各项功能相互协调。(3)生态循环与平衡原则。生物多样性是维持河流生态系统平衡和健康的基础,增加河流系统的生物多样性,使河流系统的物质和能量处于良性循环。(4)景观美化原则。经过河流生态修复后,可以给人们带来美好的享受。依据景观生态学原理,增加景观异质性,保留原河道的自然属性,运用植物以及其他自然材料塑造亲水的河流景观,突显城市地方特色与文化。

    3.河流水系生态修复的任务

    河流水系生态修复的任务:(1)改善水质、水文条件。包括水力学条件、水量等方面的改善,合理配置水资源,维持最小生态需水量。控制污染源头,提倡清洁排放改善水质。(2)改善河流地貌特征。恢复河流的横向连通性和纵向连续性,扩大滩地,防止河床材料硬质化。(3)稀有、濒危物种的恢复。恢复水陆交错带植被,注重河流生物栖息地的建设。

    4.河流生态修复技术

    (1)在保证防洪安全的前提下,合理拆除阻水结构,将人造化的矩形、梯形断面修整为自然形态,根据河流生态学理念,宜宽则宽、需弯则弯,保持河道的自然平面形态的同时,满足河道的排涝泄洪以及抗旱引水需求,处理好生态保护及土地规划利用两者之间的关系。

    (2)河流护岸的生态修复可采用石块、木材、植物或者其他的透水性材料代替硬质材料对河岸进行加固处理,保证河床的稳定同时防止河道的淤积,不阻碍河流中的物质与岸边物质能量交换,改善地下水补给与地表水质量,生态护岸为植物提供了生长的良好条件,能成为动植物的栖息地。

    (3)除恢复生物栖息地以外,还需培育物种,来达到物种多样性的目的。人工和生物调节相互结合,在防止外来物种对本地物种造成侵害的前提下,通过选育、培养、引种以及种群动态调控等生物技术,再加以保护,恢复生物多样性,增加水体自净能力,改善水体生态环境。

    5中小河流治理中生态修复的重要性

    中小河流承载着调节局部气候、淡水供给、为多种生物提供栖息地的作用,沿岸有活跃的物质、养分和能量流动。自然状态下的中小河流堤岸往往物种丰富,生产力高。因此,生态河流研究的空间尺度应该是对河道具有直接影响的空间,主要包括河槽、河堤、河堤背水坡及其护堤地5~10 m(没有堤防的河道为河口两侧外20~50 m)的范围。天然河道系统内的水量、水质和生物三者相互联系,相互制约,共同构成河道生态系统。自然河道堤岸是生物活动最为活跃的区域,其间植物、微生物的存在为河道生物及水质自然净化带来了活力。然而,不合理的河道治理工程势必引起生物生境的破坏,长河道边坡是由多种异质性很强的生态因子描述的生境,形成了极为丰富的流域生境多样化条件,这种条件对于生物群落的性质、优势种和群落密度以及微生物的作用都产生重大影响。

    下面根据流域水循环过程与天然生态系统、河湖生态系统、地下水生态系统和人工生态环境建设用水的关系,本文提出了区域生态环境用水体系及分类,为生态环境用水保障提供统一的技术平台。见图。

    生态环境用水体系及其分类图

    6.结束语

河流生态修复技术篇8

在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。

2生态水利工程

从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。

3生态水利工程的规划设计原则

3.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

3.2提高河流形态的空间异质性原则

一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。

3.3生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。

将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。

3.4景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。

3.5反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。

论文关键词：生态水利工程设计原则

论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。

参考文献：

［1］董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫［J］.水利水电技术，2003，（7）：1~5.

［2］董哲仁.生态水工学的理论框架［J］.水利学报，2003，（1）：1~6.

［3］董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性［J］.水利学报，2003，（11）：1~7.

［4］MitschW.J.，JorgensenSE..EcologicalEngineeringandEcosystemRestoration［M］.PublishedbyJohnWiley&Sons，Inc.，Hoboken，NewJersey，2004：134~137.

［5］董哲仁.荷兰围垦区生态重建的启示［J］.中国水利，2003，（11A）：45~47.

［6］O’NeillR.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，etal.AHierarchicalCon－ceptofEcosystems［M］.PrincetonUniversityPress，Princeton，NJ.1986：153.

［7］GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater－shed［J］.Bioscience，1990，40：588~600.

［8］董哲仁.河流生态恢复的目标［J］.中国水利，2004，（10）：1~5.