水生态修复主要内容范文

水生态修复主要内容篇1

关键词：生态水利工程设计原则

一、 水利工程对河流生态系统的影响

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。

二、 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。

纵观人类社会对水的开发利用大致经历过五个阶段：

（一）以防洪建设为主的阶段

人类社会要求发展首先要确保自己的安全，特别是人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设。一般是堤防、城墙、城区排水系统等，并且随着社会经济水平的提高，不断提高防洪建设水平。

（二）以供水建设为主的阶段

人类社会防洪安全得到一定保障之后，经济就会发展。经济发展到一定程度之后，水的供需矛盾就日益突出，这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容，经济越发展，要求供水能力和保障率越高。

（三）以水资源保护为主的阶段

伴随社会经济的发展，供水量越高，排污量增加，水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容。

（四）以景观建设为主的阶段

在水质问题基本解决之后，随着人类生活水平的不断提高，旅游事业的发展，人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此，以水域空间管理，为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展。

（五）以生态修复为主的阶段

随着人们对保护生物多样性意识的增强，人们重新审视自然水域在生态环境中的作用，要求恢复水系自然生态功能的呼声越来越高。水域不仅要清洁、美观，而且要求水域生机盎然。即回归自然、修复水域的生态系统成为目前发达国家水系管理的主要内容。

综上所述，在社会经济的不同发展阶段，水利建设所表现的相应内容也有所不同。改革开放以来，由于经济发展十分迅速，而前一时期由于水利建设投资不足，问题积累较多，在现阶段表现的发展阶段性不十分清楚。在防洪方面城市防洪标准较高，大江大河可防中、小洪水；在供水能力方面北方缺水严重，江河断流，但地下水开采能力较强，造成地下水严重超采；水域污染已十分严重，流经城市的水系普遍呈严重污染，重大污染事故时有发生；在一些大城市水系已开始景观建设，但水质普遍较差；水系的生态修复问题尚没有引起足够重视。

现在人们对水利建设的要求应当是全方位的，可以预计在21世纪的前半段，人们将会要求恢复碧水蓝天、山川秀美，要求水系恢复良好的资源功能、环境功能和生态功能。而我国水利现代化要求我们进行大水利建设，在尽可能短的时间内完成水利五阶段的跨越。

三、生态水利工程的规划设计原则

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。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。

（五）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。

为满足我国现代化对水的需求，中国水利需率先实现现代化。努力完成全国防洪、供水、水资源保护、景观建设等方面的现代化目标，在本世纪末使全国水生态系统得到基本恢复。为实现这一目标，需抓紧制定我国水利现代化的行动计划，包括人才培养、资金保障、技术进步、法制建设、管理体制改革等。针对我国水利观念上的落后应通过宣传和教育来弥补，对水利技术的落后要通过发展水利科技和增加水利投入来解决，对管理体制上的落后必须通过有力的体制改革和法制建设来解决。

水生态修复主要内容篇2

关键词： 水利工程；水环境修复工程；产学研

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）19-0277-02

0 引言

现代水利是生态水利，为了培养有社会责任感及环境保护意识的工程技术人才，必须对水利工程硕士进行生态环境保护方面的教育[1~4]。然而，目前水利高等教育在生态工程与水利工程相结合的领域，明显滞后于水利建设的需要[2~4]。在水利建设中已大力提倡建设生态河道、生态灌区；污染水体的治理已明确划归水利部门承担的时候，许多水利类院校的课程体系中还没有涉及水环境水生态方面的理论课及实践课[3，4]。从产学研角度考虑，工科专业的培养目标应该以社会需求、企业需要为导向，加强与生产单位的联系，建立合作联动机制，协作解决实际问题[5~7]，故在水利工程硕士生中开设水环境修复课程很有必要。

《水环境修复工程》课以工程学的概念和方法为基础阐述了湖泊水库、河流、地下水等水体修复工程基本概念、原理和工程步骤。内容涵盖污染物在水体的迁移转化规律；环境修复技术基本原理、工程设计原则和步骤；植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复等具体修复技术等。本文以作者在水利工程专业硕士生一年级中开设《水环境修复工程》课二年来的实践为基础，解析了该门课程开设面对的问题，阐述了为提高教学效果所做的一系列做法。

1 开设的必要性

随着可持续发展的理念日益深入人心，水利行业已从过去的工程水利发展到现代的生态水利、资源水利、环境水利；治水思路转变为实现人与自然和谐发展。目前，水资源短缺和水环境恶化是制约中国经济社会可持续发展的主要问题，新的历史形势赋予水利行业新的使命：除了传统的防洪排涝外，还应解决水污染的问题。相应地，不少地方水利局转制为水务局,其职能发生了改变，从以往单纯建造水利工程，出现什么问题解决什么问题，到现在强调治水中人与自然的和谐相处，注重水资源保护和水环境改善。这一系列观念上、工作方针上的巨大变化，对水利高等教育人才培养体系带来了深刻的影响。不少水利专家认为水利专业课程设置也应作出相应调整，将过去以防洪排涝发电设施的设计建造为主，拓展到水体污染控制与修复等方面[1，3，4]。

水利工程建设在为人类社会带来福祉的同时，也往往对生态系统产生各种负面影响，近年来这种影响引起了各方的关注[8]。大家认识到，疏导河流、修筑闸坝和大规模引水等，会改变地形地貌，影响到水生态环境。水利工程的生态影响问题，实质上是人与自然的关系在水利工作上的具体体现。目前国内外普遍认同水利工程在改变自然的同时，不能以破坏生态为代价，保护水生态环境就是保护人类社会可持续发展的基础，水利工作者必须承担起水利建设与生态保护双重任务[1~4]。故为了培养有社会责任感及环境保护意识的高级人才，必须在水利工程硕士生中开设生态环境类课程。

2 需要解决的问题

在水利工程专业硕士生中开设《水环境修复工程》需要解决很多的实际问题,列举如下：①由于没有开设先修课程，学生们普遍缺乏基础知识：水利工程专业大部分硕士生的本科专业为水利水电工程，小部分为水文水资源；传统水利学科主要从水的物理变化角度来研究水体，尚未开设化学类及生物、生态类课程，而这些课程恰恰是水环境修复课所必须的先修课程，故学生们对于对于微生物在污染物降解中的具体作用等重要而基本的问题无法体会。②目前缺少水环境修复工程的相关的教材，特别是适合水利工程专业学生的水环境修复工程教材。③由于条件所限无法开设水环境修复工程实验课程：水利专业实验室目前普遍缺少水污染方面的实验条件，并且课时也不够。

3 产学研分析

3.1 《水环境修复工程》课程与产学研的有机结合 《水环境修复工程》课程与产学研的有机结合主要体现在三个方面[5~7]。一是教学单位要和治水的相关部门及相关机构相结合，对学生的教学要和实际的水环境修复工程、水资源管理实践相结合。二是学生和教师要主动地、广泛地关注和参与全国范围内的重大水事活动、治水实践、课题研究和项目实施，要加强与企业的合作,建立稳定的校内与校外实习基地，保证学生以工程训练、素质教育为目标的社会实践活动的质量。三是密切注意科技发展动态，及时将各企业中的水环境修复工程新知识、新技术、新工艺、新标准等编入教材和讲义并引进课堂，使学生尽早地参与科技开发和创新活动。

《水环境修复工程》课程与产学研结合集中反映到教学模式的转变上。目前我国研究型大学的教学模式正从“师主生从”模式向“师生互动”模式转变，各类研讨课受到了广泛重视[9~11]。师生互动的课堂教学是实质是基于问题的教学，问题是积极思考的结果，也是深入探究的动因，更是调动学生学习动机和思维主动性的最好刺激物[9]。

水生态修复主要内容篇3

    保持生态系统完整性和多样性的原则生态系统的修复主要目的就是恢复当地生态系统的完整性和多样性,只有这样才能达到恢复原有生态系统的目的。以干旱地区土地资源的生态修复为例,除了要重视各种植被与水资源的恢复与保护之外,还应在方案中对土地资源的生态化开发和利用提出具体的措施,并综合利用各种工程、生物措施,使方案能够保持当地生态系统的独特性和多样性。在保护措施上应该体现出针对性和特殊性,决不能照搬所谓其它地区的成功经验,而是应该在消化这些经验的基础上形成自己独特的措施方案。

    修复模式长期化的原则一个地区生态系统的恢复绝不是一朝一夕就能完成的,需要持续性的生态修复措施才能慢慢的恢复以前的生态系统。这就需要长期不懈的坚持各项生态修复措施,将生态系统保护的观念贯彻到当地各级政府和人民群众当中去,制定详细的生态修复规划,全面设计生态修复的设计、施工、运行和管理各个关节,并能长期执行下去,只有这样才能看到生态修复的效果。

    根据现有的研究资料和笔者对干旱地区生态破坏形式的认识,认为干旱地区的生态修复主要有四种模式。具体内容如下。

    工矿园区生态修复模式新疆是我国资源大省,蕴含着各种丰富资源,而目前正处于各种工矿园区的开发建设,由于气候干旱在资源开发利用过程中受到自然因素的影响很容易造成生态环境破坏。不仅如此,资源开发开采过程中受到开发形式、粗放生产等方面因素的影响,会给这些地区的生态系统造成严重的破坏,对于工矿资源开采引发的生态系统破坏的修复,应该采取工矿生态修复模式。在这种模式当中主要是要根据当地的土壤、地貌条件,结合水土保持和生态修复的一般要求,重点做好工矿区水土保持和保水护土工作。这些措施既可以保证生态修复的进程和效果,又可以恢复干旱地区土地的生产能力,还可以为下一步的植被恢复创造条件。目前,工矿区的生态修复技术措施主要有以下几种。(1)非生物或环境要素的恢复技术,这种技术主要适用于工矿区土壤的恢复,包括表土转换、土壤改良等措施。(2)生物生态修复技术,这种技术包括先锋种种植技术、土壤种子库引入技术等等,主要是合理配置工矿区的固氮生物、消费者和分解者。(3)生态系统的整体规划设计修复技术,这种生态技术是综合利用各种生态修复技术,从中找到最适合工矿区生态修复需要的措施。

    荒漠—绿洲区生态修复模式新疆的荒漠—绿洲区是绿洲生态系统与沙漠生态系统的耦合带,这一地带受到人类活动和气候变化的影响,成为干旱地区生态破坏退化最严重的地区,也是干旱地区生态修复的重点区域。在荒漠—绿洲区的生态修复当中应该以绿洲区的保护作为第一道屏障,采用工程措施和生物措施相结合的方法。首先,在工程措施当中,应该减少人为活动对生态系统的破坏,在干旱地区薪碳问题和建筑材料问题是居民生活中必不可少的,这些材料在原来的生活习惯当中主要取材于干旱地区的各种植物,如胡杨等等,因此在荒漠—绿洲区生态修复当中,满足当地居民薪碳和建筑材料的需要能够大大减少人为因素对生态环境的破坏。除此之外,荒漠—绿洲区最重要的就是要做好防风固沙工作,主要工程措施有建设防风、防沙林带,设置网格沙障固沙措施等等,这些都是富有成效的措施。其次,在生物措施方面,一方面要保护好荒漠—绿洲区过渡地带的各种植被,种植一些与当地气候、生态环境相适应的植物,如胡杨等,在此基础上施行“退耕还林(草)”,注重调整人地关系,同时减少绿洲放牧数量,实行牲畜圈养,减少牲畜对草场的破坏。

水生态修复主要内容篇4

关键词:生态修复;词语;辨析

水土保持是一门涉及自然科学、技术科学和社会科学的高度综合性学科,与水文学、植物学、地质学、土壤学、气象学、环境学、农学、林学、信息学、社会学等各种专业学科有着千丝万缕的联系。水土保持是生态建设的主体,由于社会环境对水保工作要求的严肃性、复杂性、紧迫性,传统的水保治理摸式正受到冲击,新时期水保工作的重点逐步转移到以人工治理与生态自我修复相结合的现代水土保持模式上来。水土保持生态自我修复,其根本目的是要达到人与自能和诣共处,实现传统水土保持向现代水土保持观念的转变。生态修复作为一门新的边缘学科,其内容十分广泛,有许多关于生态修复方面的新名词、术语、观念、思想、理论正在生态建设领域得到普及和应用,使生态建设科学体系日趋完善,了解一些生态修复方面的名词、术语及它们之间的辩证关系,对于开展生态修复工作意义重大。

1生态修复、生态恢复、生态重建

生态修复是根据人与自然以及经济社会与生态环境辩证关系的原理,采用人工治理与大自然自我修复相结合的方式对生态环境进行改造,恢复生态系统的生物多样性,达到人与自然和谐共处,推动整个社会走上生态发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的一项浩大的系统工程。生态修复涉及内容广泛,它需要生态水文学、植物地理学、资源生态学、森林园艺学、地质学、环保学、材料工程学、生物遗传学等相关学科共同参与、相互渗透。生态修复不仅是水土流失地区的重点工程,也是广大城市、农村河流、沙漠、森林、矿山、海洋等区域开展生态治理的重点,由于人们居住环境的空间性,其外延已扩展到对空气大气层污染的修复[1]。

生态恢复是指依靠大自然的自我修复能力和植物群落演替规律,以及生物界“物竞天择,适者生存”的原理,对某一生态区域采取简单的封禁措施,让该区域生态环境得到恢复和改善的进程,一般仅指恢复其天然植被和自然生态,其外延较小[2]。因此,应将生态修复与生态恢复区别开。

生态重建是生态建设的重要组成部分,一般指对遭受自然灾害和人为因素破坏的地区进行修复治理,使其恢复原貌和改善生态的生态活动。如对因战争、地震、洪涝、台风、滑坡、泥石流、海啸等天灾人祸而造成破坏的地区进行建设治理、环境改造和生态恢复。从某种程度而言,对一个地区进行生态移民和文化遗址的修复,也属于生态重建的范畴。

2生态环境、生活环境、自然环境

生态环境指由生物群落和非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的统一整体。主要或完全由自然因素组成,并对人类的生存和发展产生影响。保护和改善生态环境,才能改善人们的生活环境,提高生活质量。

生活环境指与人类生活密切相关的各种自然条件和社会条件的总体,由自然环境和社会环境中的物质环境构成。生态环境按是否经过人工改造来划分,可分为自然环境和人工环境。生态修复必须做到保护自然环境,创建良好的人工环境,又不能以损坏原有生态为代价[3]。

自然环境是各种天然因素的总体,由自然界中各种生物和非生物因素所组成。自然环境并不等同于生态环境。自然环境的外延比较广,但只有具有一定生态关系构成的系统整体才能称为生态环境,非生物因素构成的整体可以称为自然环境,不能叫做生态环境。因此,生态环境反是自然环境的一种,二者具有包含关系。

3生态移民、生存移民

生态移民是从保护生态脆弱区的生态环境出发,既考虑移民能脱贫奔小康,又考虑保护迁入地近期和中长期生态环境,同时还要保护迁入地原居民利益不受损害,属多目标移民。生存移民则着考虑增加移民经济收入、解决温饱,不太关注对迁入地生态环境短期和长期的损害,属于单目标移民。生存移民迁入地多居于未开垦的处女地或荒漠地区。

从改善生态脆弱地区的生态环境来看,应实行生态移民。对于环境恶劣、人烟稀少的地区,可以根据需要实行单一的生存移民,以开辟新的“生态家园”。无论何种移民方式,都应保护好当地动、植物资源,实现人与自然和谐共处。

4生物入侵、植物侵蚀

生物入侵指人类有意识或无意识引进外来生物品种和生物品种自然入类,对新生态系统物种及人在健康上带来威胁的生物侵害行为。它危胁本地的生物多样性,引起物种的消失和灭绝,破坏生态系统功能,造成生物污染,能压制和排挤本地种群,导致生物多样性消失。生物入侵已成为一种严重的自然灾害,必须严加预防和控制。

植物侵蚀指引种不良植物和品种或不良物种自然传播,而造成某一地区土壤结构层次和肥力受到破坏,植被受到影响,生态环境受到侵害的过程。相对于生物入侵,它的影响较小,但也不能忽视。

我国有1/2以上的外来入侵有害物种是由人为因素造成的。要防治生物入侵,必须加强执法监督,认真贯彻实施《植物检疫法》和《植物检疫条例》,做到防治结合,利用自然界植物“相生相克”的原理,充分利用生物修复技术制止生物入侵,如充分种植皇竹草就能大大减轻紫茎泽兰的入侵。

5生物圈、生物多样性、生态多样性

生物圈指地球上所有生命与其生存环境的整体,地球表面上到平流层、下到数十千米的地壳,形成一个有生物存在的包容层。它最显著的特征就是其整体性,即任何一个地方的生命体都不是孤立的,都与自然界的其他部分存在千丝万缕的联系。生物圈的另一个显著特征就是生物多样性。生物多样性即一个区域内生命形态的丰富程度,它包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态多样性3个层次。生物多样性是生命在其形成和发展过程中跟多种环境因素相作用的结果,是生态系统进化的体现,同时意味着生物种群在个体数量上的均衡分布。生态修复的目的就是要通过增加生态多样性以达到生物多样性。

6水华、赤潮、富营养化

赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌暴发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象,是水域荒漠化的体现。携带营养物质的泥沙进入水域或有机物附着在泥土中吸入水中,是形成赤潮的原因之一。赤潮是水域富营养化的特征之一。

富营养化是指由于大量含氮、磷生物营养物质的污水不断排入湖泊、河道、海湾等缓流水体,引起水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖,使水体透明度下降,溶解氧减少,水质恶化,鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。水体发生富营养化现象时,随着藻类及浮游生物数量的不同,水体出现不同种类的颜色,如红色、蓝色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”,发生在海洋则叫“赤潮”。

7绿色住区、绿色生态建筑

绿色住区是一个发展的、动态的多样化建筑结合体,是一个被赋予可持续发展设计思想和充满想念空间的生态概念,它是按照住宅周围的自然、人文环境,综合运用生态学、建筑学的基本原理以及现代科技手段,合理安排,组织建筑内外空间与系统内其他相关因素之间的关系,使其成为一个有机的统一体。绿色住区不是单纯的“住宅小区+周边绿化”模式,关键是住区内综合素质的提高。

绿色生态建筑也称可持续性建筑,是根据人与自然和谐的原理,在合理布局、科学论证、精心设计的基础上,在某一区域开发、建设的具有生态示范园区保护特生的生态范围或设施。生态建筑讲求材料的严格筛选、资源的精确配置和环境的合理布局。并不是一切新疑的、天然的和绿色的建筑就是生态建筑,苏州园林式的建筑,可以称得上典型的生态建筑。

8循环经济、可持续发展利用

循环经济是一个从德国引进的新的生态文化概念,是指由“资源—产品—废物”为特征的传统经济发展模式向以“资源—产品—再生资源”为特征的新发展模式转变的过程,它包含了人类发展观念的变革。循环经济已成为我国内地各省市身体力行实现资源可持续利用新发展观念的载体。利用循环经济理念,可以进行生态工程示范区试点,变废为宝,实现资源的循环再生利用。利用循环经济模式,可以治理水域的荒漠化问题,改善和利用水体富营养化状况,有效降解土壤中的有害物质成分,提高土壤有机质含量。进行资源再生利用的各地“种植—养殖—沼气—种植”等工程及小水电代燃料工程等,即是循环经济模式的应用。

9生物堤、城市森林、水下森林

按照生态修复的原则,在河岸营造乔灌木混交林带,形成生物堤坝。生物堤可以约束河道摆动,缓洪落淤,避免洪水冲淘,省工效宏。对于新型河道两岸的混凝土堤坝,可以按照“技术本土化”的要求,建造“绿化混凝土”即多孔混凝土,使树木通过这些孔隙进入土壤层,达到枝繁叶茂、连成一片,形成特殊的混凝土生物堤。

城市森林是一个由美国、加拿大生态学家提出的新的生态术语,它不同于山区、高海拔区域的天然林、原始林,是直接服务于城市、服务于人群,具有生命力的城市基础设施,是一个城市的建设理念和生态效益相结合的产物。城市森林建成后,可以维持大气圈的碳氧平衡,缓解城市尤其是象南京、武汉、重庆这类“火炉”城市的热岛效应。城市森林与郊区森林结合可形成完整的生态体系。

“水下森林”是一种新的生态修复手段,即在水面以下种树,以解决河道里黑臭问题。在水面下种植菹草等沉水植物能将河水变清50 cm,起到净化水质的作用。除了沉水植物外,也可以栽培一些浮游植物和挺水植物,适当放养一些鱼、蚌、螺蛳类水生动物,达到动植物和谐共生、净化水质,从根本上消除黑臭的目的。

10效益监测、预防监督

生态修复效益监测是全国水土保持监测工作的一项重要内容[4]。选择一些有代表性的试点区,通过科学监测,以“3s”技术和信息化手段了解和掌握生态自我修复的规律和效果,为建立生态自我修复效益评价指标体系奠定基础。

在开展水土保持开发建设项目监督执法的同时,各部门在机构、管理制度等方面,必须把生态修复纳入水保监督执法的日常工作,要有专门队伍和人员负责生态修复区的监督管护工作,充分发挥乡村管护人员的作用,加强对试点工程区的管理,加大执法力度。在生态修复过程中,效益监测和预防监督相辅相成,缺一不可。

11结语

当今时代,科学技术、新兴学科正以前所未有的速度和规模飞跃发展,增强了人类知识更新、改造自然的能力,给人类社会带来空前的繁荣,也为今后的进一步发展准备了必要的物质技术条件。随着生态修复工作在各地的迅速开展,将会有更多更先进的新技术、新工艺、新材料、新观念在实践中涌现。因此,在实际工作中应学会掌握和接受更丰富、更实用的新名词、术语,以指导生态修复领域各项工作的正常有序开展。

12参考文献

[1] 吴文卫,杨逢乐,赵祥华.污染水体生态修复的理论研究[j].江西农业学报,2008(9):138-140.

[2] 何发钧,徐洁,杨永辉,等.宁夏彭阳县土石质山区生态修复技术与效益分析[j].内蒙古农业科技,2005(s2):217-219,251.

[3] 蔡继祥.淮河流域的污水处理现状与生态修复措施[j].现代农业科技,2008(19):347-348.

水生态修复主要内容篇5

关键词：水土保持; 生态修复;退化生态系统; 概念; 技术方法

Abstract: This paper summarizes the basis of analyzing the existing ecological restoration research results and proposes a generalized concept of ecological restoration of soil and water conservation ecological rehabilitation and special soil and water conservation, and the types and technical method were discussed.

Keywords: soil and water conservation; ecological restoration; degraded ecosystem; concept; technical method

中图分类号：S157文献标识码：A文章编号：

生态修复( Ecolog ical Remediation) 的叫法主要应用在我国和日本。日本学者多认为, 生态修复是指通过外界力量使受损生态系统得到恢复、重建或改进( 不一定完全与原来的相同) ,这与欧美学者“生态恢复”概念的内涵类似; 焦居仁( 2003) 认为, 为了加速被破坏生态系统的恢复, 可以辅助人工措施为生态系统健康运转服务, 加快恢复生态系统被称为生态修复。该概念强调生态修复应该以生态系统本身的自组织、自调控能力为主, 以人工调控能力为辅。

生态重建( Ecological Reconstruction) 一般是指通过外界力量使完全受损的生态系统恢复到原初状态。

生态改建( Ecolog ical Renewal) 一般是指通过外界力量对部分受损的生态系统进行改善, 增加人类所期望的人工特点, 减少人类不希望的自然特点。

1.针对生态修复概念的界定

生态修复已广泛应用到环境、水利、林业、农业等诸多领域, 因而统一生态修复概念的界定是十分必要的, 这须遵循以下原则:

(1) 应统一“生态”的内涵。生态系统简称生态, 是指人类种群周围空间中直接或间接影响人类生存、生活和发展的各种自然因素的总体, 亦称自然环境系统, 包括阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、地壳的稳定性等无机组分和动物、植物、微生物等有机组分。

(2) 应与国际上相应概念的内涵保持相似性。为了加强与发达国家的科技合作与交流, 我国所界定的生态修复的内涵应与国际接轨。

(3) 应具有通用性。生态修复所界定的概念应适用于环境、水利、林业、农业等不同领域, 不应因研究领域不同而产生歧义。

基于以上原则, 笔者把生态修复概念界定为: 在特定的区域、流域内, 依靠生态系统本身的自组织和自调控能力的单独作用, 或依靠生态系统本身的自组织和自调控能力与人工调控能力的复合作用, 使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态。

2．水土保持生态修复的类型

2. 1 广义水土保持生态修复类型

依据生态修复对象的不同, 广义水土保持生态修复可划分为如下类型:

(1) 退化坡面生态系统生态修复。指对退化耕地、林地、草地、荒地等生态系统的生态修复, 这是水土保持生态修复的重点。

(2) 退化河流生态系统生态修复。指对主要因人为驱动力所导致的退化河流生态系统的生态修复。2003 年以前, 水土保持主要是以小流域为单元进行综合治理的, 因小流域的面积均较小, 其汇水的部位基本上都是季节性河道, 或发生暴雨时才有径流流过, 这样的河流或沟道并不构成水生态系统, 无需进行生态修复; 2003 年以后, 水土保持综合治理大示范区建设在全国广泛开展起来, 大示范区的面积可逾1000km2, 位于大示范区的河流有些是常年性河流, 尤其是在湿润地区均是常年性河流。这些常年性河流的水生态系统常因各种人为驱动力的作用而退化, 对这样的河流生态系统进行生态修复也是水土保持生态修复的范畴。

(3) 内陆河流域退化绿洲生态系统生态修复。内陆河流域从上至下, 可分为山区生态系统和平原区生态系统。以河流为中心, 从内往外, 平原区生态系统又可分为绿洲生态系统和荒漠生态系统, 而绿洲生态系统由内往外又可再分为人工绿洲生态系统和天然绿洲生态系统。内陆河流域退化绿洲生态系统的生态修复主要是指对退化天然绿洲生态系统的生态修复。

(4) 退化水库生态系统生态修复。对位于大示范区内的退化水库生态系统进行生态修复也属于水土保持生态修复的范畴。

(5) 退化矿区生态系统生态修复。是指对废弃矿地生态系统进行生态修复。

2. 2狭义水土保持生态修复类型

依据生态修复所依靠的作用力不同, 狭义水土保持生态修复可分为:

(1) 生态自然修复, 即完全依靠生态系统本身的自组织和自调控能力进行生态修复。

(2) 自然和人工共同修复生态, 即以依靠生态系统本身的自组织和自调控能力为主, 以人工调控能力为辅进行生态修复。

3． 水土保持生态修复的技术方法

3. 1广义水土保持生态修复的技术方法

3. 1. 1退化坡面生态系统生态修复

(1) 退化耕地生态系统的生态修复。少施化肥, 增施农家肥料; 种植绿肥植物, 增加固氮作物品种; 轮作、套作, 间种、混种; 减少化学防治, 增加生物防治; 植等高植物篱等。

(2) 退化林地、草地、荒地生态系统的生态修复。在封禁的基础上, 补种乡土树种、草种。封禁在我国早就得到广泛的应用, 这里需要强调的是封禁只是解除了导致坡面生态系统退化的不合理放牧、刈割、开垦、樵采、挖药材等人为压力( 或称人为驱动力) , 还需预防、解除导致坡面生态系统退化的自然驱动力, 如火灾、鼠害等。一般来说, 自然驱动力并不是导致坡面生态系统退化的主要驱动力, 但也不容忽视。封禁时间的长短因生态系统类型、受损程度、气候等因素的不同而不同, 一般来说, 乔木林、灌木林、草地生态系统可分别为8 年以上、5～8 年、3～5 年。

3. 1. 2 退化河流生态系统生态修复

在土壤侵蚀地区, 导致河流退化的驱动力主要有修路、开矿、樵采、河岸放牧、化肥与农药的面源污染、工业废水与生活污水的点源污染、过度捕鱼等, 对由于这些驱动力所导致的退化河流生态系统进行生态修复, 最重要的是要减轻或解除导致河流生态系统退化的驱动力, 让河流休养生息。此外, 还可采取如下两种方法: 一是减少河流人工直线化的程度, 增加河流弯曲度, 以增加河流生境的多样性, 进而增加水生生物多样性;二是在河流两岸种植生物隔离带( 种类和宽度应因地制宜) , 一方面防治面源污染, 另一方面为河流水生生物增加营养源。

3. 1. 3 内陆河流域退化绿洲生态系统生态修复

一是合理开发利用水资源, 实施生态应急补水工程, 至少要满足天然绿洲生态系统最小生态需水量; 二是合理调整土地利用结构, 适当减少人工绿洲面积, 使人工绿洲和天然绿洲面积比例调整到1：1 左右。

3. 1. 4 退化水库生态系统生态修复

对退化水库生态系统的生态修复可采取与退化河流生态系统相同的方法。

3. 1. 5 退化矿山生态系统生态修复

该生态系统的土壤、植物等组分完全受损, 缺乏植物生长所需要的营养元素, 对这种严重退化的生态进行生态修复, 可采取的方法有: 覆盖土壤, 对土壤进行物理处理, 添加营养物质, 去除有害物质, 种植适应性强的先锋树种或草种、间种乡土树种或草种。

3. 2 狭义水土保持生态修复的技术方法

(1) 生态自然修复的基本技术方法是封禁法。该方法适用于受损程度较轻的生态系统。

(2) 自然和人工共同修复生态的基本技术方法是“封禁+补种”法。该方法适用于受损程度较重的生态系统

4．结 语

水土保持是土壤侵蚀地区经济社会可持续发展的生命线,是生态环境建设的主体。水土保持生态修复的提出与实施是水土保持工作理念的重大创新, 但水土保持生态修复不应局限于当前的狭义水土保持生态修复, 应从狭义水土保持生态修复向广义水土保持生态修复转变。即使实现了这样的转变, 水土保持生态修复也只是水土保持流域综合治理的一个重要方面,它不能完全替代人工造林种草等水土保持生物措施, 更不能替代坡改梯、淤地坝、谷坊、小型水库、蓄水池等水土保持工程措施。

参考文献

[1] 焦居仁. 生态修复的要点与思考[ J] . 中国水土保持, 2003( 2 ) : 1 ~2.

水生态修复主要内容篇6

关键词：生态水利工程设计原则

一、水利工程对河流生态系统的影响

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。

二、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。

三、生态水利工程的规划设计原则

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。

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、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。

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。

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。

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.

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［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.

水生态修复主要内容篇7

关键词：生态　水利工程　设计原则

1水利工程对河流生态系统的影响

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，或者说是辅助性设计。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。

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.

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［7］gosselink j.g.landscape conservation in a forested wetland water－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.

［9］董哲仁.美国基西米河生态恢复工程的启示［j］.水利水电技术，2004，（9）.

水生态修复主要内容篇8

关键词：生态　水利工程　设计原则

1水利工程对河流生态系统的影响

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

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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，或者说是辅助性设计。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。

.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~a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。

.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。