河流生态修复的规划与设计方法研究

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1、河流生态修复的规划与设计方法研究董哲仁，孙东亚，赵进勇（中国水利水电科学研究院，北京100038）摘要：本文阐述了河流生态修复的目标、任务以及时空尺度等基本问题，并对河流生态修复规划原则、设计方法和规划技术工具进行了总结和发展，同时提出了河流结构功能整体模型作为河流生态修复的科学基础，最后介绍了河流生态修复工程案例。关键词：河流生态修复，规划，设计1概述人们对于河流生态系统的胁迫效应反思和总结以后，认为应试图缓解对河流生态系统的压力，对于各种胁迫因素给予补偿，恢复河流生态系统原有面貌，于是出现了“河流恢复（riverrest

2、oration）”的概念和相应工程技术。美国土木工程师协会(ASCE)对于“河流恢复”有以下定义：“河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。”（ASCE，2003）。西方发达国家经历一百多年对于河流大规模开发利用的工程建设以后，从20世纪50年代开始，逐步把重点从开发利用转向对河流的保护。从50年代开始以水质恢复为第一阶段，到80年代初期转入第二阶段即河流生态恢复阶段。80年代初期的特点是建设小型河流的生态恢复工程，到8

3、0年代末进入以单一物种恢复为标志的大型河流恢复行动。90年代开始规划流域尺度的河流生态整体恢复工程并开始若干示范工程建设。目前发达国家的河流生态恢复建设正处于方兴未艾的形势中。我国的河流生态修复工作起步较晚。90年代末我国水利部门开始探索通过应急调水的方法恢复急剧退化的河流生态系统并取得初步成功，这些试点包括塔里木河、黑河和扎龙湿地等。应急输水缓解生态系统急剧退化是修复河流生态的一次有益的尝试。到21世纪初水利部门开展了水域生态修复规划编制的试点，这些试点包括海河流域生态环境修复水资源保障规划、桂林漓江、武汉、无锡的水生态修

4、复规划。与此同时，一些中小型河流的生态修复试点工程陆续开展，包括北京市、浙江省、重庆市等。2河流生态修复的目标、任务以及时空尺度2.1河流生态修复的目标按照国际生态恢复学会（SocietyofEcologicalRestoration）的定义，生态修复是帮助研究和管理原生生态系统的完整性的过程，这种完整性包括生物多样性的临界变化范围、生态系统结构和过程、区域和历史状况以及可持续的社会实践等。在“河流生态恢复”的目标方面，学术界存在着不同的表述，这些表述也反映了不同的学术观点，从过程、目标到相关措施都有很大的差异。对于河流生态

5、恢复定义有以下主要表述：“完全复原”(Fullrestoration)，定义为“使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态”（Cairns,1991)。完全复原首先是河流地貌学意义上的恢复，这就意味着拆除大坝和大部分人工设施以及恢复原有的河流蜿蜒性形态。然后，在物理系统恢复的基础上促进生物系统的恢复。“修复”（Rehabilitation），定义为“部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能”。通过生态修复方案的实施，在大多数情况下，具有重要功能的可持续的生态系统和栖息地仍可以被重建。“增强”，（Enhancement），

6、定义为“环境质量有一定程度的改善”（NationalResearchCouncil1992）。典型的增强措施包括改变具体的水域、河道和河漫滩特征以补偿人类活动影响。比如改变河流内鱼类栖息地结构等。但有的学者认为，这些增强措施虽能提供改善栖息地条件的机遇，但缺乏生态学基础，其有效性受到置疑（Beschtaetal.1994）。“创造”，（Creation），定义为“开发一个原来不存在的新的河流生态系统，形成新的河流地貌和河流生物群落”（NationalResearchCouncil，1992）。创建新的栖息地的做法是一种管理手

7、段，试图把丧失栖息地的影响降到最低或弥补这种影响。“自然化”（Naturalization），由于人类对于水资源的长期开发利用，已经形成了一个新的河流生态系统，而这个系统与原始的自然动态生态系统是不一致的。在承认人类对于水资源利用的必要性同时，强调要保护自然环境质量。通过河流地貌及生态多样性的恢复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统（RhoadsandHerricks，1990）。2.2河流生态修复的任务河流水系生态恢复的任务有三大项：一是水质条件、水文条件的改善，二是河流地貌

8、特征的改善，三是生物物种的恢复。总目的是改善河流生态系统的结构与功能，主要标志是生物群落多样性的提高。水质条件、水文条件的改善包括：水量、水质条件的改善，水文情势的改善，水力学条件的改善。通过水资源的合理配置以维持河流河道最小生态需水量。通过污水处理、控制污水排放、生态技术治污、提倡源头清