河流生态修复技术

水利部索丽生副部长讲话
1
河流生态修复的 定义与原则
2
城市内河流污染
3
河流生态修复技 术
原因
4
多学科交叉应用
5
河流生态修复的 国内外成功案例
6
研究展望

水是生命之源，但是随着我国人口数量的几何增长、现代工业废水 的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成河流污染严重， 本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为人所用。据统计，目前 水中污染物已达2千多种（2221）主要为有机化学物、碳化物、金 属物，其中自来水里有765种（190种对人体有害，20种致癌，23 种疑癌， 18 种促癌， 56 种致突变：肿瘤）。在我国，只有不到 11%的人饮用符合我国卫生标准的水，而高达65%的人饮用浑浊、 苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水， 7000万人饮用高氟水，3000万人饮用高硝酸盐水，5000万人饮用 高氟化物水，1.1亿人饮用高硬度水。

确定修复后评价具体时间。由 于某些恢复 工程的效果不能在 短时间内体现，有的甚至需要 几 十年，为保证河流生态修复 效果，有必要建立一套确定后 评价具体时间的标准，为修复 工作的跟踪评 价提供便利。

开展基于多学科融合应用的河 流生态修复 研究。河流生态 修复的多学科交叉综合性越来 越显 著，尤其是地貌学和景 观生态学对于河流修复的影 响更是受到了广泛的关注，未 来应尝试将多学科融 合的方 法、思想等应用于河流生态修 复中，以丰富和完善河流生态 修复理论，提高整体修复效
人工 向水体中连续或间歇式充 入空气( 或纯氧) ，加速水体 复 氧过程，提高水体的溶解氧， 使得恢复水体中好氧生 物的活 力，改善水体的自净能力。
曝气在国内外河道治理中的应用
1）德国：早在20世纪80年代德国Enscher河进行纯氧曝气复氧。
2）英国泰晤士河： 1850年有关部门在泰晤士河中安装大型充气 设备，增加水体中的溶解氧。
修复方法
调水引流 截污治污 河湖清淤 生物控制
A
B
C
D
第一步

调水入流
密歇根湖和密西西比河之间 通过调水引流实现水生态修 复。该工程将水从芝加哥输 送到密西西比河流域。进行 水资源管理实验，以解决关 键的不确定性问题，统一考 虑人类和生态系统的水需求； 设计和实施适应性调水引流 管理方案，以促进生态可持 续的水管理。
缺点，故高效、廉价、安全的药剂的研制(如絮凝剂的 研制和与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将 来的发展方向。
研究展望
01
制定包含河流生 态修复完整过程 的技术规范
02
确定修复后评价 具体时间
03
展基于多学科融 合应用的河流生 态修复 研究

制定包含河流生态修复完整 过程的技术 规范。对河流历 史及现状的调查、修复目标 的制 定、修复措施的计划和 实施、修复影响的评价和 监 测分别提出具体要求和原则源自文库 以指导河流生态 修复实践。
第二步

截流治污
水体污染主要是由过量的氮 造成的，这些氮可能来自农 业化肥、动物粪便、污水管 线，以及大气沉降，氮污染 会影响饮用水供应，并且会 改变生态系统的功能。美国 环保署(EPA)的研究人员认为， 反硝化作用（脱氮作用）是 去除水体氮污染的最佳途径。
第三步
河流清淤

美国用于河流清淤的设备 很多，有许多专门的机器， 造价在几万到几十万不等， 还有专门挖铁砂的挖掘机。
根据《全国环境质量报告书》 （ 1993 ）的统计结果，海河水系 最主要污染物为氨氮，其次为高 锰酸盐指数和生化需氧量，另外， 石油类污染亦相当严重，逐渐被 视为主要污染物。目前海河水系 污染严重，劣 Ⅴ 类水质断面占 50 ％以上。主要污染河段为 沧州的 子牙河和南运河、北京的北运河、 张家口的洋河以及天津的海河。

河流生态修复 是 重建 系统干扰前的结构与
功能及有关的物理、化学和生物学特征，使其 发挥应有的作用。

其包括两个修复：（1）景观修复;
（2）生态修复
景观生态 学
景观修复：从景观尺度上考虑恢复
研 究景观要素间的物质、能量交换与动态 平衡。 间的功能联系，使生态系统回到以前或 与之相近的状态。
第四步
生物控制

对芦竹的治理，人们使用了 很多方法，其中包括化学控 制：使用草甘膦等药物进行 控制。还有就是强迫牛吃芦 竹，但是收效甚微。后来人 们使用了综合的生物控制法， 引进了一种黄蜂，是芦竹的 天敌，结果将芦竹控制住了。
修复后

我国对于永定河的生态修复
修复前

永定河，古称㶟（lěi 水，隋代称桑干河，金代称卢沟，旧 名无定河，海河流域七大水系之一，是河北系的最大河流。 永定河是北京的“母亲河”，北京段主河道长 169.6公里， 流经首都西南五区，流域面积为3168平方公里。自20世纪 70年代以来，由于北京市把永定河主要作为泄洪河道，忽 视了其生态涵养和城市景观的作用，使得永定河及沿岸的 生态环境逐步恶化，并且已经严重影响了“母亲河”形象， 永定河流域的开发治理工作已势在必行。
水生植物 修复技术
生态护岸 技术
人工湿地 技术
第一步
水生植物修复技术

种植挺水植物和浮叶植物， 对于重金属等污染物质具有一 定的吸附净化作用，同时水生 植物的光合作用能够增加水体 中的溶解氧。
第二步
生态护岸技术

建设抛石联合技术护岸、同 化技术护岸、自嵌式植生挡 土墙护岸、直立式生态护岸 和格宾柔性护岸5种不同类型 的生态护岸。
景观恢复：注重于景观格局及其各要素
河流生态修复的基本原则
城市河道污染原因
截污不彻底

部分管材老化、破损、渗漏进 一步造成污水外溢，排入河道。
垃圾堆放和倾倒 目前，在很多城郊结合部， 由于没有完善的垃圾收集 处理设施和系统，农村地 区的大量生活垃圾和部分 工业垃圾无序堆放在河道 边甚至直接向河中倾倒， 一到雨天，垃圾渗滤液和 垃圾就直接进入河道，这 些垃圾对河道水体的污染 影响严重。
第三步
人工湿地技术

改善河道和周边区域的生态 环境，在永定河房山和大兴 段建设滩地、湿地景观和郊 野公园。
多学科交叉应用
A B C
物理 学
化学
生物 学
D
E
F
水文 学
景观 生态 学
地物 地貌 学
物理方法
现状：引水稀释、底泥疏浚。
引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释。使 水体在短时间内达到相应的水质标准．该方法能激活水流， 增加流速，使水体中DO增加，水生微生物、植物的数量和种 类也相应增加，从而达到净化水质的目的。 底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行 疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。 劣势：由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不 治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术 以后的发展趋势。
水生植物对水体营养物质具有吸 收分解作用，对于重金属等污染 物质具有一定的吸附净化作用， 同时水生植物的光合作用能够增 加水体中的溶解氧。
底泥疏浚可以将富含营养物质 的底泥从水体中永久去除，能 够控制内源污染物的释放或减 少污染物生物 有效性，
生态护岸是结合治水工程与生态环 境保护而兴 起的一种新型护岸技术， 在治理水土流失、水土污染、 加固 堤岸、增加动植物种类、调节微气 候和美化环境 方面都有着巨大作用。 主要包括植被护岸、木材 护岸和石 材护岸三种类型。
利用湿地水体中的微生物和湿 地植物降解、 吸收和截流污水 中的污染物，从而达到修复污 水的目的。
河流生态修复的国内外成功案例
美国开展了对 Mississipp 河进行了生态修复工程
修复前

密西西比河（英语：Mississippi River）是美国最大的河流，是 世界第四长河。若以发源于美国北部的艾塔斯卡湖的上密西西比 河为河源，全长3767km。是北美洲流程最长、流域面积最广、水 量最大的河流，位于北美洲中南部。但其污染非常严重，以至于 密西西比河口周边的地区被称为死区。当河流的污染物流入海洋 时，它们会滋生大量的藻类，从而夺走了水中的氧气，致使所有 生物死亡，这样的地区就称为海洋死区。

污染原因：一是粗放型的经济 增长模式的不利影响。辽河流 域长期以来形成了以煤炭、石 油、钢铁等重工业为主的工业 结构，资源开发强度大，利用 效率较低，污染排放强度高。
河流生态修复的定义
河流生态修复是指利用生态系统原理，采取各种 方法修 复受损的水体系统的生物群体及结构，重建健 康的水生 生态系统，修复和强化水体生态系统的主要 功能，并能 使生态系统实现整体协调、自我维持、自我 演替的良性 循环。美国土木工程师协会将河流生 态修复定义为一种 促使河流系统恢复到具有可持续 特征的较为自然状态， 并可提高生态系统价值和生物 多样性的环境保护行动。
化学方法
现状：通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中
污染物的一种方法．如治理湖泊酸化可投加生石灰， 抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂。如除磷可投加铁盐 等．化学净化法由于投加的是化学药剂，因此不仅治 理费用较高，而且还易造成二次污染．目前该方法主 要用于酸化湖泊的治理。
趋势：化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等
3）美国：20世纪 70～ 80年代初期，圣克鲁斯港大量鱼死亡，然 后在河口处安装曝气设备，解决了这一问题。
4）澳大利亚：帕斯是澳大利亚西部的最大港口，在河沿岸固定 地点进行复氧曝气和河流移动式曝气，使溶氧率达到90％，来 改善当地水质。 5）中国：上海苏州河支流新泾港下游是一条严重污染河道，对 其进行纯氧曝气来有效降低黑臭水体中的COD浓度。
农业、畜牧业及渔业污染
在城市外围地区农业施肥 和农村地区家禽、畜牧业； 由于农业生产的需要，各 种氮磷肥的施用很大一部 分通过径流进入河道，造 成河道水体富营养化。家 禽、畜牧业的排放物无组 织现象也比较突出。
河流生态修复技术
调水
河道曝气
水生植物 修复技术
底泥疏浚
生态护岸 技术
人工湿地 技术
通过改进水库调度，来改变水 体水质，恢复河流 丧失的生态 功能和保持自然径流模式。另 外，也可以 通过水利设施的调 控引入上游的清洁水改善下游 污 染河道的水质，减少河道的 污染总量。