城市河道水生态修复技术研究

高 嵩，金 勇，钱 军，沈 杰，朱泽中，赵扬搏

(扬州市勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225007)

1 研究背景

城市河道是指位于或者流经城市用地范围的河道。长期以来，受城市发展需求，河道被人为建设改造，河道平面、纵向、垂向形态较自然河道发生较大变化，城市河道平面形状直线化、断面形状规则化、护岸型式硬质化。城市河道的建设改造，降低了河流水环境承载能力，破坏河流连续性，削弱了河流的生态功能，威胁河流的健康。因此，修复被损坏的河道，恢复水体原有的生物多样性、连续性，使水生态系统转入良性循环，是当前社会经济发展和生态文明建设的迫切需要。

2 水生态修复技术研究

水生态修复技术主要是通过一系列生态工程技术措施，创造适宜多种生物栖息繁衍的环境，恢复河流水生态系统，恢复水体生物多样性，实现水生态系统的良性循环，如图1所示。

图1 城市河道水生态修复技术体系

2.1 地貌形态修复技术

城市河道因为防洪、用地等原因，很多河流被截弯取直，堤岸硬化，断面形态单一，水动力条件单一，降低了水体自我净化能力，减少了生态的临界面，大大降低了生物的多样性。因此，进行河流生态修复，河流形态多样性恢复至关重要，纵向上，设计丁坝、跌坎、石垫湍滩等，为生物提供多样性的生境条件和生存空间；横向上，根据河岸稳定、过流能力要求以及生态需求，设计水体岸线生态护坡，如抛石护岸、生态袋护岸、生物毯护岸等，同时在河道内尽量设计生态潜坝、遮蔽物等，恢复河道内生境。

2.2 生态护岸技术

生态护岸是指通过工程措施将河道护岸恢复到自然状态或者具有自然护岸特性的人工型护岸。生态护岸主要采用植物、自然材料与人工材料相结合的方式对河岸进行防护，保证护岸结构稳定、保全河道生态结构、维持物种多样性。护岸生态改造方案应以河道前期调查为基础，包括河道类型、河床形态、河岸结构、生物物种分布，对河道护岸进行生态改造或修复。生态护岸主要包括下列类型：水生植物柔性护坡、生态砼连锁块护坡、生态袋护岸、绿化混凝土护岸等，护岸优缺点详见表1。

表1 生态护岸方案比选

2.3 生态补水技术

为了改善城市河流的流态，修复河流水环境，建成人水和谐的生态河道，可以通过优化城市河流的闸泵调度方式，恢复、增强水系的连通性，在满足人类对水资源利用需要的同时，进行城市河流的水动力调度，优化河流水体流态，保持河道具有一定自净能力的水量，维持河流水生生物繁衍生存。

2.4 水生动植物修复技术

(1)水生植物修复技术

水生植物，是指植株的部分或全部可以长期在水体或含水饱和的基质中生长的植物，按照结构层次分为沉水植物、挺水植物、浮游植物和漂浮植物等。水生植物通过物理作用(过滤沉淀)、生物化学作用(吸收富集、光合作用、呼吸作用)、协同与竞争作用提高水体透明度、吸收营养盐、富集重金属、转化和降解有机物，并形成多样化的生境，达到清水的功效。水生植物的存在能够有效地增加周围生物的多样性。

(2)水生动物修复技术

水生动物的修复是指在适当的条件下，通过合理的生物操纵，使得浮游动物、底栖动物、鱼类在种类、密度、配比处于适当的状态下，有效地控制河道内藻类的过量生长，增加系统的稳定性，促进物质循环，达到改善水质的作用。

2.5 人工湿地技术

人工湿地处理技术是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的组合来进行水质净化，当水通过湿地时，其中的污染物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。该技术具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的湿地植物还具有美化环境的作用。

2.6 河道曝气技术

河道曝气技术是根据河流受到污染后缺氧的特点，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水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物质得以净化，从而改善河流的水质。

2.7 人工生态浮床技术

人工生态浮床技术是运用无土栽培技术，综合现代农艺和生态工程措施对污染水体进行生态修复或重建的一种生态技术。具体是在受污染河道中，用轻质漂浮高分子材料作为床体，人工种植高等水生植物或经过改良驯化的陆生植物，通过植物强大的根系作用削减水中的氮、磷等营养物质，从而达到净化水质的效果。

2.8 微生物强化技术

在河流水环境中，微生物作为分解者，对水体净化作用重大。微生物强化技术通过对受污染水体加入人工驯化培养的活性微生物，快速提高水体中微生物浓度，促进有机物和污染物的降解，加快河道水质净化。

2.9 生物膜技术

生物膜法在传统污水处理中应用较多，将其应用于河流水环境修复的本质就是对河流中原有的生物净化过程的进行强化。它通过模拟河流中砂石等材料上附着的生物膜的净化作用，人工填充各种载体，在载体上形成生物膜，当污染河水经过生物膜时，污水与载体上的生物膜充分接触，吸附污染物和净化水体。

2.10 金刚石薄膜纳米电子技术

金刚石薄膜纳米电子技术以纳米金刚石材料为核心，利用材料的负电子亲和势性能，在弱电场的驱动下向水中释放大量低能电子，使水中络合物离散，形成碳纳米点，高效吸收巨大的太阳光清洁能源，降解水体中各类污染物，有效修复流域生态环境。

综上所述，城市河道水生态修复技术特征见表2。

表2 城市河道水生态修复技术特征表

3 城市河道生态修复典型案例

七里河是扬州城区河道，河道周边小区较多，沿线生产生活产生的污水未经处理便通过管道直排入河，附近居民和商家随意丢弃在河岸的生活垃圾经雨水冲刷流入了河道，各种现象长期未得到根治，导致了七里河变成了“脏黑臭”。

2019年开展七里河水生态整治工程，采用抽干河道、控源截污、清除污泥等手段。通过微生物改善河底的生存环境，使之有利于动植物生长，然后在此基础之上种植苦草、再力花等水生植物，超过6000km2的河底栽种了100多万株矮生耐寒的苦草。同时投放螺蛳、河蚌等水生动物，塑造健康稳定的水生态循环系统，并安装了2台“曝气机”，对河道实施了“立体生态修复”。最终达到了提高水体自净能力的目的。

4 结语

城市河道健康的生态系统是保障城市生态安全的必要条件，也是建设生态文明城市的基本要求。根据不同河道的具体情况，采取适宜的生态修复技术，恢复水体原有的生物多样性、连续性，使水生态系统转入良性循环，最终达到恢复与重建河流生态系统的目的。