探讨河流生态修复技术模式

刘高

摘要：河流是大自然和人类社会的大动脉。奔流的江河孕育了各种大大小小的城市，滋养着形形色色的生命。在我国，随着城市化进程突飞猛进的发展，老城区经过改造，城市面貌日新月异，在此过程中对城市河流景观生态安全带来巨大的冲击，已经对城市化的继续推进形成巨大阻力。河道整治势在必行。传统的河流治理模式主要以“防洪兴利”为主，目前随着人们观念的更新，“建设人与自然相和谐的水边环境”、“在水资源开发利用与生态系统健康之间寻找平衡”以及“河流生态建设”等成为新时期的治河理念。

关键词：河流；生态；修复

前言：城市河流因为和“社会的经济、工业命脉——城市”密切相关，既是河流生态受到严重干扰的节点，也是河流功能的主要实现段。城市是人类社会活动的集散地，大量聚集的人口要求城市必须具备有相应的农业生产，如农业灌溉和养殖业，以供给城市的消耗。城市工矿单位各个生产环节都需要大量的洗涤、净化、冷却用水。城市生态系统脆弱而单一，河流给城市生态提供水源和栖息地，沿河形成的生态廊道无论对人类还是其它生物都尤为重要。河流两岸形成的绿道和人文景观常常是城市内景观的基本轴线，是城市景观的重要组成部分。

一、景观整治思路及原则

1.1景观整治思路

1）进行生态修复，提升河道自净能力。主要通过恢复河道形态多样性、恢复生物多样性，营造人工生态系统，最终形成“水绿生态系统”。

2）以人为本，营造亲水和亲近自然的滨水空间。通过滩地改造、护岸建设，将河滩地营造为可供市民休闲的景观绿地。

3）建设新街河流域调度控制中心，实现调度管理自动化，推进水利现代化建设。

4）充分利用山水环境资源，以绿化为主，把新街河建设成为集河流恢复、自然保育、旅游、教育和市民休闲娱乐等功能于一体的城市滨河景观带。

1.2景观整治原则

1）整体协调——充分考虑周边环境和河流、山体形态，与周边环境相协调，全面提升整理环境的品味和档次。

2）特色营造——加强公园的可识别性和设施的使用价值，创造独特的滨水景观风情。

3）人文关怀——在研究当地人文景观，充分满足人对亲水性公园的渴望以及与之交往的需求的前提下，为人们的休闲、旅游、娱乐等活动创造舒适的环境。

4）自然生态——在尊重自然，合理利用现有自然资源，结合生态科技手段的基础上进行环境生态的保护和提升。

5）可操作性——景观整治主要在原有的地形地貌基础上，采用园林景观设计原理进行设计，充分考虑项目实施的可行性。

二、生态技术应用评价

2.1水质改善措施

在花都湖建成而上游未完全实现截污的情况下，考虑采取适当的措施对河水进行处理，改善水质，控制水体恶变，使水体具有一定的纳污能力，构建及完善花都湖的良性生态体系，健全自然的生态景观环境，发挥河湖的综合功能，实现水的生态功能和可持续利用。

根据花都湖内湖水域的年均库容量、污染程度（水体指标）、底泥污染程度、水力动力学特点、生物相、污染物排入衡量、水域边界条件等综合因素，本次水体原位生物治理及生态构建工程采用原位生物治理生态修复综合技术，其主导技术是：高效酶生物底泥改良剂：生物净水剂原位生物治理修复技术；水生植物及生态浮床原位生态修复技术；辅助措施是：增设浮水喷泉式增氧曝气造景装置。

2.2原位生物治理技术

原位生物治理技术主要是根据受污染水体个性化的基础因素及边界条件合理适量地投加复合酶制剂、高效酶生物底泥改良剂及生物水净化剂。生物复合酶是一种天然有机的、含多种酶的复合产品，它是利用自然形成的有机物结合表面活化剂、和其它生物性刺激成分合成的一种有效酶类净化剂和消除并控制异味的环境污染治理产品。其原理是通过促进和激活环境中原有的土著微生物群落，达到对环境中的污染物进行氧化降解，从而减少或最终消除环境污染的受控制或自发的过程。高效酶生物底泥由多种具絮凝和吸附功能的物质组成。其主要作用在于絮凝及吸附水体、底泥中有机污染物及悬浮物，螯合重金属离子、降低底泥氨氮及硫化氢等发臭物质的浓度，分解消除水体和底泥中的氨氮、硫化氢等有害物质，减少底泥中污染物质向水体的释放，净化水质，提高水体透明度。生物净水剂是由繁殖速度快、竞争能力强、氨化、硝化作用强、去污效果好的多种有益微生物及相应辅助剂优化组合而成的复合活菌制剂。有益菌入水后，立即被激活，进入对数生长期，快速繁殖成优势菌群。分解有机物、降低水中小分子有机物的含量，减少氨和硫化氢等的释放。同时生物水净化剂能与浮游生物竞争水中养分，抑制藻类和腐败菌的繁殖，有效地抑制藻类的爆发，保持水中藻相和水相平衡，有效控制富营养“水华”的产生，增加水体透明度，并可明显去除水中的臭味、异味，改善水体水质。

2.3水生植物及生态浮岛生态修复技术

水生植物及生态浮岛生态修复是一项水环境治理与生态修复相兼顾的实用技术，一般由四部分组成，即浮岛框架、植物浮床、水下固定装置及水生植被。其原理是运用无土栽培技术，以高分子材料为载体和基质，采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土栽培植物技术。采用该技术可将原来只能在陆地种植的草本陆生植物种植到自然水域水面，并能取得与陆地种植相仿甚至更高的收获量与景观效果。其对污染水体的治理与修复作用主要包括植物对氮、磷等营养物质的直接吸收利用和对有机污染物的促降作用。植物根系、浮床和基质在吸附悬浮物的同时，为微生物和其它水生生物提供栖息、繁衍场所，兼可美化水域景观。

2.4浮水喷泉式增氧曝气技术

浮水喷泉式增氧曝气机主要由循环水泵、抗紫外工程塑胶浮筒、不锈钢网罩、增氧喷头等部件组成。电机带动水下叶轮旋转，将水提升喷洒到空中形成细小的水滴，水滴携带氧气返回水中；水下叶轮的巨大扭矩带动大范围水体流动以及由喷泉造成表层水体的大量扰动，为水体提供了极高的增氧率，同时水体具备了活水的流动特征；充足的氧气使水体养分保持在平衡状态，以控制沉积物和淤泥的积累；特有的水体对流形式，在垂直循环运动过程中表层水体与底部水体交换，新鲜的氧气被输入水底，废气也会被搅混释放出水体表面，在水底形成耗氧微生物群落，可以有效防止厌氧消化，大大减少腐烂恶臭味；表层较热的水体厌氧性较高，底部温度较低的水被输送到表层后，抑止水体表面藻类繁殖生长。浮水增氧喷泉式曝气机主机一体性完整，拆装维护方便，且固定简单，即装即用，不受水位波动影响。

三、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、动力等诸多因素影响。向河道内排放污废水、过量用水、挤占河滩地、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。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,将导致河流生态系统崩溃;外来物种入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征以及水文、水力条件,从而减弱河流的自我恢复能力。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。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—生态修复技术加以简单讨论。

3.1物理修复技术河道补水技术

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。

底泥疏浚与物理覆盖技术可以较大程度的消减污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,并为后续的生物技术介入创造出良好的条件。但这种方法的工程量大,费用高,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。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。多用于应急措施以及加快河流修复的进程。

3.2化学修复技术

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pH值对重金属进行化学固定等。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。

3.3生物—生态修复技术

生物—生态修复技术主要通过培育水生动植物、投放微生物、修复受损生态系统的结构以及恢复河道天然形态实现河流的生态修复。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性演替。具体而言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乏有效降解污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因素的限制。

水生动植物修复技术是利用水生动植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复水生生态系统的河流生态修复技术。水生植物群落是健康河流生态系统的重要组成部分,且可以通过根系的吸收与吸附作用有效降低水体中污染物浓度,提高水体透明度和溶解氧含量。同样,水生动物群落亦是健康河流生态系统的重要组成部分,也能通过食物链吸收并转化水中的营养元素或污染物质来净化水质。典型的水生动、植物修复技术有生物浮床(人工浮岛)、生物沉床、生物操纵等。

结束语：

目前我国先进的河道整治理念为：利用仿生态手段建设可持续开发利用及符合生态、社会、经济等综合效益的生态景观型河道。在我国必须发展符合生态学原理的、结合自然和人文生态的河道生态景观。河道生态技术有：生态浮岛、生态驳岸、生物岛栅、人工曝气、人工造流等，其中生态浮岛、生态驳岸、人工曝气技术应用条件更易具备，值得推广。

参考文献：

1.侯俊.生态型河道构建原理及应用技术研究.南京:河海大学,2016.3

2.李学菊.人工沉床技术在水环境改善中的应用研究进展.农业环境科学学报,2014.5

3.张金池.生态学原理在河道景观设计中的应用.南京林业大学学报，2011.8