河流生态修复技术研究进展
第12期(第319期)
[文章编号]1009 2846(2008)12 0019 03
吉 林 水 利2008年12月
河流生态修复技术研究进展
姜正实1,麻俊仁2
(1 吉林省抚松县委党校,吉林 抚松 134500;2 吉林省抚松县环保局,吉林 抚松 134500)
[摘要] 面对河流生态系统退化的现状,综合国内外对于城市河流生态修复技术的研究进展,指出我国目前在此领域存在的不足,并展望了未来城市河流生态修复技术的发展方向,为城市河流生态修复技术的发展提供理论依据。[关键词] 河流;生态修复;生态系统[中图分类号] X171 1
[文献标识码] C
1 国外河流生态修复技术研究进展
1 1 理论研究进展
河流生态修复技术的主要理论基础是20世纪50年代德国创立的 近自然河道治理工程[1]
学 ,工程设计理念中吸收生态学的原理和知识,改变传统的工程设计理念和技术方法,使河流的整治要符合植物化和生命化的原理。在修复目标上,强调河流自然的健康状态;在修复方法上,强调人为控制和河流的自我设计相结合[2]。
欧洲国家对阿尔卑斯山区的早期开发造成的大面积森林砍伐和植被破坏,以及为治理水土流失,泥石流等灾害而兴建的大规模的传统水利工程所引发的生物多样性降低,人居环境质量的下
[3]
降促成了人们对传统水利工程的反思。
河流生态修复的概念最早是在德国提出的,它强调水利工程在具有防洪、供水、水土保持等基本功能的同时,还应该达到接近自然的目的,特别强调河溪治理工程中的自然美学成分[4,10]。伴随着工程实践和生态学理论的发展,20世纪50年代德国正式创立了 近自然河道治理工程学 。其核心思想是河道的整治要符合植物化和生命化的原理。以河道原始的自然状态为受损河流修复的最终目标[5]。
近自然生态工程技术,属于生态工程技术的一个分支,其理论发展最为重要的时期在1962年,这主要是因为1962年 Odum提出了著名的生态系统自组织原理(self-organizingactivi ties),并且将这个重要的概念应用到工程领域中,使生态工程有了坚实的理论基础,并且促进
[收稿日期]2008-11-10
了生态工程理论的完善和技术的应用[6]。Schlueter(1971)认为 近自然治理 (Nearna turecontrol)在满足人类对河流利用的要求同时,又要维护或创造河流的生态多样性。
Bidner(1983)提出河流整治首先要考虑河道的水力学特征、地貌学特点与河流生态环境多样性、物种多样性及其河流生态系统平衡。1989年,生态学家Mitsch及Jorgensn正式探讨 EcologicalEngineer(Ecologicalengineering) 这个概念,并给与相应的定义,生态工程理论正式诞生。
河流生态工程技术在各国概念的表述也不尽相同,在德国称为 河川生态自然工程 ,日本称为 近自然工事 或 多自然型建设工法 ,美国称为 自然河道设计技术 ,但基本原理是一样的。一些国家已经颁布了相关的技术规范和标准[11,12]。
同时,一些国家的科学家和工程师对河流生态恢复工程开展了一些科学示范工程研究,较为著名的有英国的戈尔河和思凯姆河(等科学示范工程[13];20世纪80年代开始的莱茵河治理,1987年提出的莱茵河行动计划以生态系统恢复作为莱茵河重建的主要指标。2000年莱茵河全面实现了预定的使目标生物群落重返莱茵河及其支流所需要提供的条件的修复目标,莱茵河成为 一个完整的生态系统的骨干 ;从20世纪90年代起,美国将恢复60万km的河流或溪流。已经开展的大型河流按流域整体生态恢复工程的实例有密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河
[15]
[14]
[13]
[9]
[8]
[7]
。
[作者简介]姜正实(1972-),女,吉林抚松人,讲师,主要从事党校教学工作。
!
吉林水利河流生态修复技术研究进展姜正实等 2008年12月
1 2 工程实践
在河流生态系统修复策略方面,1965年德国的EmstBittmann在莱茵河用芦苇和柳树进行生态护岸实验,可以看作最早的河流生态修复实[15]践,此后著名的塞纳河、多瑙河等都采用了近自然的河流治理方法。
20世纪70年代末瑞士Zurich州河川保护建设局将生态护岸法发展为 多自然河道生态修复技术 ,对河流治理重视恢复植被和建设自然护岸,并于1983年颁发的河流保护法规中明确的规定了在河流整治中,应该从生态学的观念出发,在河道整治工作中应对生态和景观方面存在缺陷的河流双方面同时予以改善。
20世纪80年代开始的莱茵河治理,1987年提出的莱茵河行动计划以生态系统恢复作为莱茵河重建的主要指标。2000年莱茵河全面实现了预定的使目标生物群落重返莱茵河及其支流所需要提供的条件的修复目标,莱茵河成为 一个完整的生态系统的骨干 ;从20世纪90年代起,美国将恢复60万km的河流或溪流。已经开展的大型河流按流域整体生态恢复工程的实例有密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河。
随着修复实践的发展,河流修复己经从单纯的结构性修复发展到生态系统整体的结构、功能与动力学过程的综合修复。从修复的范围来说,河流修复不光包括河道本身,还应扩展到河漫滩乃至流域。河流生态系统的退化是人为干扰与自然干扰累积作用的结果,修复规划中必须考虑两者之间的相互作用机制。有人提出了 目标期望 的思想,将保证生态系统的完整性作为修复的指导思想与目标。从管理角度对此进行论述,河流及其水资源的管理方式也是河流修复能否成功的重要影响因素。
还有人借鉴景观生态学的等级思想,分别以河岸带与流域两个尺度开展研究,提出了与各自尺度相对应的群落组织和景观组织水平的修复措施。河流修复是一项综合性、系统性的活动,必须综合考虑水文、土地利用、地貌、水质、生物与生态等,甚至娱乐、经济、文化等方面。
观中的作用,基于景观生态学相关理论的的河流整治方面的探讨,河岸带的植被的特征和保护,河岸带功能及管理,另外还有一些基于水污染治理的角度的研究,如对受污染河道生态修复机理机制的探讨。
近年来,河流生态修复已经成为水利学和生态学领域学术讨论的热点问题。我国水利学者和生态学已经认识到水利工程对河流污染产生的严重影响,从不同角度积极阐明开展河流生态修复研究的重要性。
2003年,董哲仁首次提出 生态水工学 的理论框架,认为应该革新传统水利工程的设计思想,在水工学的基础上,吸收、融合生态学理论,应该超前开展 生态水工学 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[19]。2005年,董哲仁、周怀东、李文奇、彭文启、张祥伟、孙东亚等进一步阐述了河流健康的内涵、评估的原则方法和技术、河流生态修复工程的评估准则、国外河流生态系统健康的定义、评价指标和实例等[8]。2002-2004年,不同研究领域的学者分析了河流治理工程中的生态学问题[19]。
近年来,陈吉泉、王东胜等从不同角度分析了水利工程对生态环境的影响,认为以往的水利工程设计首先是在满足其防洪功能的前提下,着重于工程的结构设计,很少去考虑工程对周边生态环境的影响,使河流在结构和功能上受到损[9,18]害。
河流生态系统结构和功能的损坏及水污染,已经给我国水生态系统的生物多样性与水的可持续利用造成了很大的危害。水利部目前已将 水生态的修复与环境保护 作为 十一五 时期的重要目标。 河流生态的修复与建设 已成为水
[16,17]
利部今后五年的重要研究课题之一。2 2 工程实践
四川成都府南河的治理是城市河流治理的成功范例。府南河公园是一个以水的整治为主题的生态环保公园,受到污染的水从府南河抽取上来,经过公园的人工湿地系统进行自然生态净化处理,最后变为"达标"的活水,回归河流。该公园的创意由美国贝∀达蒙女士提出,该项目也获得了世界人居奖等3项国际大奖。
合肥的护城河经过多年的改造和建设,如今形成了由逍遥津、包河公园、银河公园、鱼花塘、玻泊山庄等组成的环形风景区,成为城市中心区市民日常休憩的开放式公园,也使合肥市得
2 我国河流生态修复技术的研究进展
2 1 理论研究进展
我国河流生态修复方面的研究起步较晚,早期的研究中主要是注意到了河流生态系统某个方面的功能,如河岸植被特征及其在生态系统和景!
!
吉林水利河流生态修复技术研究进展
报,2003 11:1-6
姜正实等 2008年12月
到了园林城市的美誉。
苏州市在城市发展建设中,保持了三纵三横加一环的河网水系及小桥流水的水城特色,保持了路河平行的基本格局和景观,城市改造取得了很好的效果。著名华裔建筑师贝聿铭曾这样评价苏州:"苏州之所以成为苏州的关键在于水,建筑物还是其次的"。其他大中城市如沈阳、哈尔滨、太原、天津等也相继开展了城市河道生态修复和景观重建工作等等。
国内的城市河流治理仍处于探索阶段,很多工作仍着眼于修复河流某一方面的功能,如国外在兼顾景观的同时,更侧重生态修复和重建等方面的工作,国内则较多地考虑景观建设,生态修复工作还有待加强。城市河流生态修复和景观建设缺乏相应的理论指导,未形成系统的河流建设和管理模式,未综合考虑河流建设与经济社会发展、水资源、旅游、居民需求、文化等方面的关系。
[4]张明,曹梅英 浅谈城市河流整治与生态环境保护[J]
中国水土保持C,2002,(9)33-34
[5]谭炳卿,孔令金,尚化庄 河流保护与管理[J] 水资源保
护,2002,3:53-57
[6]BeierC,RasmussenL Effectsofwhole-ecosystemmanip
ulationsonecosysteminternalprocesses[J] TrendsEcolEvol 1994,9:218-223
[7]BlankT,DayJ Theeffectsofvariedhydraulicandnutrient
loadingratesonwaterqualityandhydrologicdistributionsinanaturalforestedwetland[J] Wetlands,2000,20(5):48-61
[8]董哲仁 生态水利工程原理与技术[M] 北京:中国水利
水电出版社,2007
[9]张水龙,冯平 河流工程生态化的理论基础研究进展[J]
三峡大学学报,2006,28(1):6-10
[10]邵美玲,谢志才,叶麟等 三峡蓄水后香溪河库湾底栖动
物群落结构的变化[J] 水生生物学报,2006,30(1):69
[11]杨海军,内田泰三,盛连喜等 受损河岸生态修复研究进
展[J] 东北师范大学学报(自然科学版),2004,36(1):95-100
[12]杨海军,李永祥 河流生态修复的理论与技术[M] 长
春:吉林科学技术出版社,2005
[13]Mitsch,WJ Ecologicalengineering:anewparadigmfor
engineersandecologists[M] WashingtonDC:NationalAcademyPress,1996,145
[14]Mitsch,W J,1998,Ecologicalengineering:the7-year
itch[J] EcologicalEngineering,1998,10(2):119-130
[15]Lewis,R R III Wetlandrestoration/creation/enhance
mentterminology:Suggestionsforstandardization Wet landCreationandRestoration:TheStatusoftheScience,Vol II EPA600/3/89/038B U S EnvironmentalProtec tionAgency,1989,Washington,D C
[16]汪明喜,蔡庆华 长江三峡地区干流河岸植物群落的初步
研究[J] 水生生物学报,2000,24(5):458-463 [17]封福记,杨海军,于智勇 受损河岸生态系统近自然修复
实验的初步研究[J] 东北师范大学报自然科学版,2004,36(1):107-110
[18]张建春,彭补拙 河岸带研究及其退化生态系统的恢复与
重建[J] 生态学报,2003,23(1):57-59
[19]董哲仁 生态水工学的理论框架[J] 水利学报,2003,
1:1-6
[20]蔡庆华,唐涛,刘建康 河流生态学研究的几个热点问题
[J] 应用生态学报,2003,9(14):37-43
3 河流生态修复技术发展的一点展望
在重视具体修复技术开发的过程的同时,还
以应重视河流景观建设的管理工作,探讨合理的管理机制,实现河流景观建设"投资一收益-更多投资-更大收益"的良性循环[20],并结合水利与生态学等相关学科,开展有关流量过程与生态修复之间密切联系的研究,从机理上修复包括河流流量、生物等在内的整个生态系统。
生态河流与利用传统水利工程方法治理的河流不同,它是一个完整的生态系统,因此,在不断探索河流生态修复技术的同时,还应该加强对修复后生态河流的维护和管理,从而实现河流生态系统长期的健康和稳定。#
参考文献:
[1]伍光和,田连恕,胡双熙等 自然地理学[M] 北京:高
等教育出版社,2002:150-165
[2]董哲仁 生态水工学-人与自然和谐的工程学[J] 水利
水电技术,2003,34(7):80-85
[3]董哲仁 河流形态多样性与生物群落多样性[J] 水利学
Researchprogressintechnologyofriverecologicalrehabilitation
JiangZhengshi1,MaJunren2*
Abstract:Abstract:Inthisarticle,someresearchesaboutpracticeexperienceonthetechnologyofriverecologicalrestoringinsomecitiesindomesticandoverseawerecollectedconsidergingthecurrentsituationofriversystemdegenerating.Theinsufficienciesinthisfieldinourcountrywerepointedoutandshowsthetheoryandexpectationofthetechnologyofriverecologicalrestoringincities.Keywords:rivers;ecologicalrestore;ecosystem
!