海河流域平原河流生态修复模式研究Ⅰ——修复模式

ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｔｈｅ
ｗａｔｅｒ
ｑｕａｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｈａｂｉｍｔ
ｓｔａｔｕｓ
ｏｆ
ｔｈｅ ｒｉｖ・－
ｅｒｓ．’１１ｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ４ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｓ，ｉ．ｅ．
ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ
ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｄｉｒｅｃｔ
Ｂａｓｉｎ哦ｓｃｒｅｅｎｅｄ
ｏｎ
ａｎｄ ｄｉｖｉｄｅｄ
ｉｎｔｏ
ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ，
ｍｏｕｎｔ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｂｉｍｔ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｒｅｌｉｅｄ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｓ
ｏｎ
ｔｈｅｉｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｉｓ，ａｎ
响…。向河道内排放污废水、过量用水、挤占河滩
主要针对水体污染物的特征投加化学药剂以强制 去除或固定污染物，改善水质以恢复河流生态的方 法，如投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投 加化学药剂除藻、调节ｐｉｔ值对重金属进行化学固 定一’等。化学修复技术操作比较简单，短期效果好， 但容易造成二次污染。
Ｗａｔｅｒ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
万方数据
ｍｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ
Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ
１１＂０１．４０
Ｎｏ．４
汪雯，等∥海河流域平原河流生态修复模式研究Ｉ——修复模式
严重。据统计，２０００—２００５年，流域内２３条主要平
原河流，年均断流２１６ ｄ，年均断流天数大于３００ 的河流有１ｌ条；３
８８３ ｄ
系统崩溃；外来物种人侵破坏河流生态系统的食物链 与营养级平衡；各种水利工程改变河流天然的地貌特
１５
地、砍伐森林、引入外来物种以及大规模筑坝、修建 水库、渠道化等水利工程措施，都会破坏河流生态系 统健康心］。过量用水和排污造成水量严重不足或水 质恶化使大部分水生生物难以生存，将导致河流生态
水利水电技术第４０卷２００９年第４期
万方数据
溅雯，等∥海河流域平原河流生态修复模式研究Ｉ——修复横斌
２。３生物一生态修复技术 生物一生态修复技术主要通过培育水生动槭
ｅ阶
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐａｃｔｉｎｇ
ｔｈｅ ｐｌａｉｎ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｓｅｄ
ａ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｓｔｕｄｙ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒ－－ｗａｔｅｒ ｎｍｏｕｎｔ ｔｈａｔ ｉｍ－
ｏｎ
ｔｈｅ ｅｅｏ・－ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｓ ｔｈｅｒｅｉｎ ｕｎｄｅｒ
ｔｈｅ
ｗａｔｅｒ
ｗａｔｅｒ
ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｐａｔｔｅｒｎ；ｆｏｒ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｃｏ—ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｔｈｅ ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｄ
ｏｕｔ
ｅｅｏ—
３００１７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｃｏ．ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｓ ｓｈｏｒｔａｇｅ．ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ａｒｅ
ｏｎ
ｔｈｅ Ｐｌａｉｎ ｏｆ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ
Ｂａｓｉｎ眦ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｄａｍａｇｅｄ
ｏｎ
ｄｕｅ
ｔｏ
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｌｌ ｗａｔｅｒ
ａｎｄ
ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ
ｅｃＯ，ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ｗｅｌｌ
ａｓ
９
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｄｅａ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ；ｐｌａｉｎ ｆｉｖｅｒ；ｅｃｏ—ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ
物、投放微生物、修复受损生态系统的结构以及恢
刽造丰富多样的生境，恢复和增强海流的自净能力， 大幅度的提高水生态系统抗冲击的能力。
复、潺道天然形态实现河流酶生态修复。其关键在于
强化自然界自身的净化能力，形成河流生态系统良
３生态修复技术在海河流域乎原河流修复中 的应用
海河流域生态修复，一般只熊在现有的水文条
收稿日期：２００９－０１—１０
基金项目：水和Ｉ音ｌ浑黻创新项目（ｘＤ鼢０町一岱）；天津市科技支撑计划重点
项目和天津市社会发展科技计划重点项目（∞Ⅵ；ｓｚｓＦＤ２ｌ∞）。
兴建，流域内河流生态系统受到越来越大的压力，出 现河道断流、湿地萎缩、地下水位下降、水污染及河
１４
作者简介：汪雯（１９８４一），女，河北唐山人，硕士研究生。
镶演替［１０１。具体两蠢包括微生物修复技术、水生动
植物修复技术、人工湿地技术以及多自然型河流构 建技术等。 微生物修复技术是向污染严重且缺芝有效降解污
件、河道形态及水彝ｊ设施的基础上进行。本节讨论以
上技术在海河流域平原河流生态修复中的适用性。 海河流域平原河流普遍颤流于漓，河流缺乏生态 水量。因此，河道补水是迸行生态修复的基础和关 键。但是，这与海河流域严重缺水的现状相矛盾。因
平原河道的流量逐步减少；流域内２ ８４６座闸坝多
河道补水技术【４Ｊ主要通过水利设施（闸门、泵站 等）的调控，引入上游或者附近水源，补充河道水量
并稀释污染物质、向河流充氧促进污染物降解。
生态防渗技术主要用于河床渗漏严重而导致生态 水量不足的河流。通过衬砌等方法改善河床或河岸的 透水特性，减少下渗引起的水资源损失，保证河道内 具有充足的流量；同时维持河道内生态系统的完整 性，创造出适宜水生生物生长的环境。如植生型防渗 砌块就是生态防渗技术的一种”Ｊ。
底泥疏浚与物理覆盖技术可以较大程度的消减污
处于平原地区，河流被分割截断，部分河段蓄水形
成静止水面；城市河流渠道化严重；中东部子牙新
河、永定新河等一系列人工减河的开挖改变海河流 域原有的汇流人海自然流势，中西部平原区天然河 道也由于防洪堤防的加固失去大水泛滥、小水归槽
的天然河道特性。 由于以上三方面共同影响，海河流域平原河流生
ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ
ｔｏ
ｂｅ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｏｒ ｇｕｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｅｃｏ．ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｔｈｅｒｅｉｎ．Ｂａｓｅｄ
ｔｏ
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｉ．己ｗａｔｅｒ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ。１３
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ
Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ
关键词：海河流域；平原河流；生态修复；水环境；生态环境
中图分类号：Ｘ１７１．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００．０８６０（２００９）０４．００１４．０６
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｅｃｏ－ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｆｏｒ ｐｌａｉｎ ｒｉｖｅｒｓ ｉｎ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ Ｉ：ｅｃｏ－ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ
征以及水文、水力条件，从而减弱河流的自我恢复能 力。
ｋｍ的总河长中，河道年均干
涸长度１
７２１
ｋｍ，占总河长的４４％。长期干涸使平
原河流（段）逐步沙化，沙化趋势明显的有永定河、 大清河及子牙河水系、滏阳河及漳河。由于河漫滩部 分被开垦和人为采砂活动进一步破坏河漫滩植被，加 剧河道沙化，造成河流自身的生态系统发生退化且成
ｍｏｄｅ
ＷＡＮＧ Ｗｅｎｌ，ＨＵＡＮＧ Ｓｕｉ．１ｉａｎ９１，ＺＨＡＮＧ Ｓｈｅｎｇ．ｈｏｎ９２，ＬＩＮ Ｃｈａ０２，ＬＩＵ Ｄｅ．ｗｅｎ３，ＣＨＥ Ｈｏｎｇ－ｊｕｎ３ （１．Ｃｏｆｉｅｇｅ
ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ
措施以及加快河流修复的进程。 ２．２化学修复技术
损河流生态系统，改善流域水环境现状，必须对其进 行生态修复。根据海河流域现状，建立一套针对性的 平原河流生态修复模式体系，能够为下一步的生态修 复实践工作提供必要的指导和支持。
２河流生态修复主要技术
河流生态系统是一个复合系统，由河岸生态系 统、水生态系统、湿地及沼泽生态系统等子系统组 成，其生态健康受水文、地形、动力等诸多因素影
染物的微生物的河流投加高效微生物以降解污染物进
而修复水体的生态技术¨¨。该法的主要缺点是高效
微生物的选育周期长，净化效果受到诸多外界环境踺
索的限制。
此，河道於水技术应优先在有补水条件（如滦河）或
有相当历史文化及经济意义（如永定河卢沟桥河段和 北运河）的河流（段）使用。同时，补水水源应多样 化，除科学统筹上下游合理分配承资源秘使耀纛水ｊ艺 调客水外，还应充分利用流域降雨年内分布不均而形 成的大量雨洪资源和污水处理后的中水资源。流域内 部分沙质河床渗漏严重。经济条件允许时，霹采用河 床防渗技术减少渗透量并为满足河流生态基流和实施 河道补水技术创造必要条件。 如果通过调度或采鬻其它技术手段也难以保证其
水利水电技术第４０卷２００９年第４期
海河流域平原河流生态修复模式研究１，张胜红２，林超２，刘德文３，车洪军３
（１．南开大学环境科学与工程学院水环境数值模拟研究室，天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室， 环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津３０００７１；２．水利部海河水利委员会水资源保护局， 天津３００１７０；３．水利部海河水利委员会水资源保护科学研究所，天津３００１７０）
３０００７１，Ｃｈｉｎａ； ３００１７０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＭＷＲ，Ｔｉａｎｊｉｎ
３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＭＷＲ，Ｔｉ粕ｊｉｎ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｅｅｏ・ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
１
海河流域平原河流生态概况
海河流域人口众多而水资源极其短缺，人均水资
口生态恶化等一系列生态环境问题。 海河流域平原河流普遍断流干涸，部分河段沙化
源量３０５ ｍ３，仅为全国平均值１／６。随着社会经济发 展及一系列为保证防洪和供水安全的大规模水利工程
染底泥对上覆水体的污染贡献率，进而解决内源释放 而造成的二次污染【６】，并为后续的生物技术介入创
造出良好的条件ｏ ７ｌ。但这种方法的工程量大，费用
态健康恶化。河道内水生生态系统和河岸生态系统均
遭到破坏，生物多样性降低，生物量锐减。为修复受
高，且为避免对底质生态系统的破坏，要求疏浚的精 度比较高。 人工增氧是通过工程手段，如曝气船、曝气机或 水坝水闸等水利设施的跌水、泄流等提高河流溶解氧 浓度以实现河流生态修复的技术¨Ｊ。它能加快污染 物质氧化还原反应速度，提高水体中好氧微生物的活 性，创造适宜于水生动植物生存的环境。多用于应急
以简单讨论。 ２．１物理修复技术
流水污染极其严重，大部分河段水质为劣Ｖ类，部
分河流或河段已经成为或退化成为城镇排污河流。据
２００５年水质调查，主要平原河流２７个代表断面中， ２１个断面水质为劣Ｖ类，仅有滦河下游、永定河卢 沟桥段和南拒马河张坊段３个断面水质达到Ⅲ类。主 要的超标项目有氨氮、ＣＯＤ、ＢＯＤ”挥发酚和总磷， 部分河段氟化物、镉、汞、铅等超标。 由于防洪减灾和水资源开发利用，海河流域河 流人工化严重，河流天然形态遭到破坏，自然水文 节律逐步消失。水库和供水渠道的修建使进入下游
摘要：由于水量不足、水质恶化及河流天然形态遭到破坏，海河流域大多数平原河流生态健康 受到相当程度破坏。因而，对它们进行生态修复，需要建立相应生态修复模式体系对其进行指导。 文中总结了现有河流生态修复技术，从中筛选出１３种适宜于海河流域的修复技术。依据功能不 同，将其分为水量调整技术、水质净化技术和生境改善技术３类。在此基础上，从影响海河流域 平原河流生态健康的关键因素——水量入手，综合考虑河流水质与生境现状，提出海河流域平原 河流生态修复模式体系。该体系包括４种修复类型（即管理保护、直接修复、补水修复和生态系统 替代）和９种修复模式。
为区域风沙源。 由于流量匮乏和大量污水排人，海河流域平原河
河流生态修复是指使河流生态系统恢复到未被破
坏前的近似状态，且能够自我维持动态均衡的复杂过
程旧】。因此，河流生态修复技术广义而言即为“河流 修复技术”。对破坏的河流生态系统进行生态修复，
首先要停止引起河流生态系统继续恶化的活动，再根
据河流的具体情况，采取适宜的修复技术，恢复与加 强河流的自净能力，创造出良好的生境条件，最终达 到恢复与重建河流生态系统的目的。本节在简述河流 受损成因的基础上，根据修复的原理，将河流修复技 术分为物理修复、化学修复和生物一生态修复技术加