河流生态修复理论技术及其应用

于洁 王昭

1. 河北陆源土地规划咨询有限公司 河北 石家庄 050000；2. 河北三和土地评估有限公司 河北 石家庄 050000

引言

在城市化进程中，由于对经济发展的重视，导致对河流的生态保护重视不够。由于人类活动的干扰和环境因素的影响，河流面积逐年缩小，生态质量下降，生态系统服务功能退化，影响生态环境的可持续发展。如何通过科学方法和技术手段对河流进行生态修复，促进生态系统结构和功能的恢复和改善，实现接近河流生态自然状态的修复目标，保证河流生态系统的健康良性循环，已成为亟待解决的问题。结合实际情况，国家应采取多种形式的生态修复措施，全面恢复河流生态系统功能，实现人水和谐共处。

1 河流生态修复现状

1.1 现阶段缺乏管理体制

从我国河流的总体情况来看，管理模式单一，效率低下，管理技术整体落后。大多数地区在修复河流生态时采用类似的方法。河流修复简单，缺乏系统的管理措施，生态修复目标不明确，导致河流生态恢复的质量不令人满意。特别是在东南沿海地区，降雨、台风和持续降雨非常常见，这些地区对河流的生态承载能力要求较高。如果修复措施缺乏科学合理性，使河流生态功能减弱，河流就会出现各种不利问题。

1.2 自然河流出现中断

一些工程通过修建水库以达到防洪和蓄水的目的，导致了自然的河流出现中断。首先，大坝的修建中断了下游的水流，原始的动态河流已成为静态水库。这种管理模式导致下游地区河流生态结构被破坏，以及下游物种的死亡或迁移。特别是水生生物几乎灭绝，其他生物的迁移将导致其他地区物种结构的变化，从而影响其他地区的生态结构。其次，大坝的建设将导致河流侧向出现中断问题。大坝建设可以提供一种很好的局部防洪手段，但这种管理方法也会导致河流横向结构的变化。最后，由于修建堤防，干流区和滩地区被隔离，滩地区的生态结构发生变化，这将导致这些地区的生态环境退化。

1.3 河流岸坡硬化

河流岸坡多为混凝土硬质陡坡挡墙。由于混凝土的护坡，河流的形状变得几何规则。天然河道成为水泥固化的人工河道，河流生态缓冲带退化消失，生态过渡空间不足，生物多样性低。

1.4 植物群落单一

河流区域仅种植少量景观植物，群落单一，空间异质性不明显，导致河流的生态服务功能太弱，无法发挥缓冲作用。一些入侵物种如水葫芦出现并呈现扩散趋势。

1.5 河流水质富营养化

由于污水排放，河流的水质明显下降，由于缺乏河流缓冲带和水生植物，水体的净水能力减弱，水质趋于富营养化。

2 河流生态修复理论技术及其应用

2.1 水环境修复技术

2.1.1 自然生态环境建设。水环境修复应尊重规划，因地制宜地整合水利、水生态等多学科，创造符合治理条件的近自然生态环境。尽量不将现有河道裁弯取直，保持原有河道，形成天然凹岸，创造天然缓流区。

2.1.2 护岸材料的选择。河流是重要的排水渠道。在流速较大的情况下，传统的硬质岸坡可以完全切断水生动植物与护岸之间的物质交换通道，选择孔隙率较大的柔性护坡，并利用根系和护坡材料的共同作用，确保河岸的抗水流冲击能力。根据景观设计，可以塑造微地形，材料隐藏在土壤表面以下，兼顾安全、生态、自然。

2.2 河岸带结构修复技术

在没有岸坡护砌的河段，首先要考虑植树种草的方案。当边坡不能满足相应的稳定性要求或其他需要时，可选择硬质护坡或土壤生物边坡等其他边坡防护方法。

2.2.1 植被护坡。地表径流对边坡生态的不利影响可以通过植物茎叶拦截降水来减少，植物根系在起加固作用。其中，草本植物因其体积小而发挥了更大的加筋作用，木本植物则起到了锚固作用。与硬质护坡相比，植被护坡具有以下优点：第一，植被护坡成本降低；第二，植被护坡有助于改善河流生物多样性；第三，有助于减少面源污染对河流的影响，可提高下游净化能力；第四，植物护坡有助于提高河流岸线的观赏质量，美化环境[1]。①生态植草区设计。生态植草区的结构包括种植层、过滤层和排水系统，其中种植层为种植土壤和植物，植物为马尼拉草，种植厚度为20cm。过滤层为砾石和卵。②植物缓冲区设计。植物缓冲坝由实心红砖制成，填充砾石和种植土。通过地表植物的过滤、截留和吸收，可以防止大颗粒悬浮物、有机成分、氮和磷流入河流。内部砾石填料可以供微生物着床，减少有机污染物。植物缓冲区主要选择马尼拉草原等植物，在草皮上种植爬山虎等园林绿化植物，增加植物多样性，建立稳定、鲜明、优美的复合生态系统。

2.2.2 生态型硬质护坡。传统的硬质护坡一般与生态河道的理念背道而驰。例如，混凝土板护坡和砌石护坡抑制了河流生态系统之间的横向联系，破坏了水生和湿生生物的理想生态环境，使河流的自净能力下降。此外，对于一些土质特别软的大坝，如果完全采用植被护坡，难以满足要求，因此，依然采用一些硬质护坡。但是，一般情况下，尽量采用生态型硬质护坡来保护边坡。不仅性能好、不易损坏，而且它有助于维持河流生态系统的横向联系，不会对河流的自净能力造成伤害。

2.2.3 土壤生物工程护坡设计。土壤生物工程是一种边坡生物防护工程技术。有生命力的植物根、茎或完整的植物体是结构的主要元素。以一定的方式、方向和顺序种植在边坡的不同位置，在植物生长过程中加固和稳定边坡，控制水土流失和进行生态恢复。土壤生物工程不同于植草、植树等一般边坡生物防护工程技术。它具有生物量大、养护要求低、生态环境恢复快、施工简单、成本低、与自然相似等特点。它非常适用于河流风险河段的生态护坡工程。

2.3 河道结构修复技术

在河流生态修复中，可以采用先进的修复技术恢复河道结构，使河道结构更加合理，让河流的原始形态得到了更好的保护，为河流生物创造了浅滩和深池塘的生存环境，这可以更好地保护河流的多样性。在修复过程中，尊重河道结构，最大限度地保护最原始的河流生态，减少人为改建河道的行为，充分发挥河道两岸的地理优势，做好防洪改扩建工作，不仅可以减少改建工程对生物结构的破坏，还可以为改建工程节省大量资金投入。

2.4 河床断面修复技术

河床断面生态修复原则如下[2]：①确保行洪安全，特别是有防御设施的河道。确保在洪水设计作用下的行洪安全性。②尽量采用接近天然水道的几何不对称断面，采用对称断面时应采取复合断面。③采用适当的断面宽度和深度，避免泥沙淤积和冲刷。河流生态修复工作中，应对河床断面进行修复。首先，改变混凝土的硬化结构，提高河床的渗透性。用绿色植物代替混凝土护岸，不仅可以提高河流的生态稳定性，还可以改善人们的视觉体验，进一步提高河床修复的质量，满足河岸改造的要求，实现生态河堤建设的目标，为水生生物提供更好的繁殖环境。稳定该地区河流的生态结构。其次，为了解决河床泥沙淤积问题，需要清除沿河两岸的拦河坝泥沙，形成宽断面，使泥沙在两岸受到冲击形成堆积。最后，做好断面绿化工作，种植绿草和藤蔓，提高断面的稳定性和美观性。

2.5 栖息地修复与加强技术

2.5.1 植物缓冲区强化。植物缓冲区是上游水位与河岸护岸之间的过渡带，具有生态、经济、景观等多种功能。其中，净化水质、保护物种多样性、调节河流流向、巩固河流生态功能是河流生态修复的重要内容。在两岸培育两栖沼生植物群落，形成河岸植物缓冲带。为了稳定植物缓冲区，迎水侧增加防冲措施。

2.5.2 生态清淤。生态清淤的主要目的和要求如下[3]：①清除河流表面严重污染的污泥和沉积物，消除河流污染源，改善区域水质和底栖生境环境；②清淤时最大限度地搅拌泥沙，防止“二次污染”，应采取防扩散和防泄漏措施；③清除沉积物，重建水生植物和水生生物群落的生态，防止河床原状底泥受到破坏；④达到回收标准值后排放，加强回收水质监测，及时采用物理、化学方法处理。确保河流符合排放标准；⑤安全合理地处理去除的污染污泥，避免污泥污染物对环境的二次污染。

2.6 水生生物生存环境修复技术

水生生物生存环境修复是河流生态修复中的关键，这也是河流生态修复的关键内容。河流岸坡的自然环境是生物生存的基本保障，为生物提供了可持续稳定的生长环境，是生物栖息地和繁殖的重要场所[4]。目前，由于一些地区的大坝固化工程，水生生物面临着更加严重的生存问题。这些硬化的堤坝改变了中小河流的自然岸坡特性，直接影响到水生生物的数量。一些地区的河流中不再存在水生动物，许多动物迁徙到其他地区。为了实现河流生态的可持续健康恢复，确保水生生物稳定的生存环境，有必要制定河流生态恢复的综合措施。如在河流治理方案中，在保证防洪安全的前提下，尽量保留堤防和岸坡的自然属性，减少人为加固措施。物种的人工输入可以使动植物和微生物的结构更加合理，保证河流生物结构的稳定，促进河流生态的稳定发展。

2.7 河流廊道生态修复技术

河流生态修复工程的规划应实现工程设计与自然生态的有机结合，在不影响防洪等既有工程正常运行的前提下，满足河流生态修复的要求。从技术上讲，河流修复工程应综合考虑自然规律。在其他工程开始之前，河流的河道自然弯曲，洪水可能会溢出浅滩。洪水后退工程技术是对河流漫滩所有结构物进行整治。因此，在河道设计过程中，有必要避免河流泥沙严重冲刷和持续淤积的问题，这有利于河道形态恢复到历史状态。然而，从实际情况来看，洪水后退技术的应用并不符合发展社会经济的总体目标。由于大多数河道已完成堤防工程施工，这一假设在现实中是不允许的[5]。然而，对于没有进行堤防工程的河段，这项技术可以作为未来河流治理的重要策略和河流保护工程的设计方向。

3 河流生态修复管护措施

在实施河流生态修复的同时，结合工程措施和管理措施，两者相辅相成，互相补充。管理和保护措施不仅是工程措施的制度保障，也是充分发挥工程效益的重要手段。管理措施是河流生态系统自我设计和自我组织功能的催化剂。

3.1 完善部门整合机制

政府出台河流开发保护法律法规，完善法律体系，依法管理。规范涉水行政行为，充分发挥对河流的协调、引导和监督作用。加强部门整合机制，建立部门矛盾协调机制，明确各部门用水管理、用水控制制度。

3.2 加强宣传教育

河流生态环境与居民生活密切相关，通过广播、报纸、电视、互联网等媒体宣传河流生态保护知识，争取各部门、各人民群众的理解、关心、支持和配合，加强对沿海居民和企业的教育，大力宣传河流保护法律法规，在全社会形成爱水、环保的良好氛围。

3.3 建立水资源监测评价体系

建立流域生态监测网络体系，实时监测河水、水资源、环境和自然资源的质量，系统的状态和演化过程为生态系统修复提供了科学依据。

3.4 实行严格的水资源管理制度

坚持以水定城、以水定需、以水定产、以水定人，确保经济社会可持续发展。落实用水总量控制、用水效率控制、水功能区污水限制、水资源管理责任与考核四项制度，以及“水资源开发利用、水功能区用水效率与污水限制”三条红线，完善控制指标体系，努力加强监督检测[6]。进一步落实取水许可证和有偿使用制度，积极探索水权制度改革，推进水权交易试点，严格监督管理入河排污口，开展入河排污口调查，审批水利工程，核定水源区纳污能力，确定功能区污水排放总量。全面推进节水型社会建设，加强工业、城市和农业节水。

4 结束语

综上所述，河流作为城市的生态载体，具有重要的社会、生态和经济价值。河流生态修复是在不破坏原有生态结构和功能的基础上，根据河流生态系统现状，实现接近河流生态自然状态的修复目标，保证河流生态系统的健康良性循环，根据自然规律，利用现有的修复理念和先进技术，实现河流生态修复。