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篇1
2.1采石過程破壞城市生態景觀
2012年末，中國城鎮化率達到52.57%，相比于西方發達國家均在95%以上，美國是97%，中國城鎮化水平仍然較低，但當前正處于高速增長時期。大規模的城市建設產生了對石料、石材、石灰巖、石英砂等資源的大量需求，在城市周邊山體，形成了大量廢棄采石場和巍聳的高陡巖石邊坡。以深圳為例，城市化初期1953km2的國土面積一度擁有669家采石場，其中3000m2以上456座，邊坡總面積超過1000hm2。無序開采曾對城市生態景觀造成了嚴重破壞，給城市和人居環境帶來了安全隱患。海南省三亞市是旅游島建設的重點城市，目前周邊有49個廢棄的采石場，總面積達250×104m2，其中荔枝溝Ⅱ號采石場面積6.3×104m2，正處于城市發展中央區，邊坡高陡，巖石，曾給當地城市景觀和生態文明帶來嚴重破壞。這些采石場亟需政府整治和覆綠，但城市巖石邊坡，土壤破壞徹底，缺乏水肥土等植物生存的基本條件，土壤生態修復難度極大[12，16]，已成為我國城鎮化生態文明建設的研究熱點和工程難點[15-20]。
2.2城市山體巖石邊坡特征
（1）城市巖體邊坡成型特征：從城市巖體邊坡成型特征看，①城市房建工程需用大量石料耗材，考慮運輸成本，以就地取材為主的采石場，大多以城市中央為軸心，散亂分布在城市近郊或城鄉結合部，地勢較陡峭、巖體外露的高丘或山地。②采石場石壁、山體宕口多為爆炸成型，采用垂直開采方式，自上而下挖掘，機械與人工結合環形開挖，石壁坡面凹凸不平。邊坡坡度在80～90°之間，形成巨大的高低不平的斷崖層面，甚至倒坡，巖體相對高度多在80～130m。③為方便石材、石料運輸，廢棄采石場多呈半環形邊坡。坡面受炸藥震力作用，局部多有裂痕或節理，但整體巖層結構并未破壞，石壁穩固和安全。（2）巖體邊坡立地環境：從邊坡環境特征看，采石場立地條件惡劣，高陡石壁坡面缺少平臺或平臺窄小，殘存土壤極少，原生植被破壞，缺乏植被賴以生存的土壤。因此，必須從工程措施上，多途徑解決回填種植土問題。同時，采石場環形開采的微地形環境，造成石宕內小氣候差異性，形成陰陽坡，坡面溫度、蒸發量、輻射熱等差異顯著，石壁陽坡夏季溫度可達50℃以上，陰坡低5～10℃。在南方亞熱帶氣候生物循環旺盛條件下，應利用采石場生物小氣候特點，在土壤生態修復和種植養護技術上，加以優勢利用。（3）水土流失趨向：從水土保持學特征看，采石場選址確定后，首先采用大型推土機和挖掘機，將土層推平運出，直見結實的巖石層。因此，巖體邊坡早期存在水土流失，并出現高峰，但土層清場后，隨著采石深度的下移，水土流失趨勢減弱。而廢棄采石場即使暴雨也只有水的流失，幾乎沒有土的流失。而且環形盆底容量很大，遇漬水也可通過周邊滲漏，對下游區域不構成水土沖刷威脅，保障了下游農田和人居安全。（4）巖體邊坡剖面形態：從土壤發生學特征看，采石場邊坡不具有完整的剖面特征，腐殖質層（O層）、表土層（A層）及淋溶淀積層（B層）基本被機械鏟除，只剩殘余的弱風化層（BC）和母巖層（C層）。我們從深圳和三亞觀察到由花崗巖母質發育的城市巖體邊坡，其周邊殘留體剖面喬灌植被覆蓋良好，表土層（A層）深1～1.5m，風化層（B層）厚度3～4m，母巖層（C層）埋藏在5～6m以下。現狀巖體邊坡，90%為C層，BC層很薄。因此土壤生態修復過程中，必須靠外來土源輸入，既要修接納槽體，又要全面掛網錨固，工序復雜，工程成本較高，現市場價格達350～400元m-2。但在城市生態文明建設的推動下，技術市場需求仍然廣闊。（5）巖體邊坡力學性質：從巖體結構力學特征分析，采石場巖體多為近直立的花崗巖高邊坡，巖體強度較高。受爆炸及開挖等外力卸荷作用影響，巖體內產生大量節理、裂隙，原生或構造節理張開。在各種節理裂隙作用下，巖體被切割成大塊狀，坡面巖體結構較破碎，具有危巖落石發生的可能。巖體破壞模式主要為傾倒、墜落及局部崩（滑）塌破壞，造成邊坡局部失穩，形成大面積碎石流,采用工程防護措施時應注意這一特點。這增加了城市環境安全治理和生態施工的技術難度。因此，相對于其他山體邊坡，特別是道路創傷邊坡，采石場巖石邊坡生態修復的難度更大。
2.3城市高陡巖石邊坡土壤生態修復技術體系
（1）城市巖體邊坡土壤生態修復技術：實踐表明，巖體邊坡視角景觀特別是俯視景觀太差，生態修復技術難度太大。主要采?。孩賾陨镎趽鯙橹?，輔以全面覆蓋；②以種植苗木為主，結合灌草種子坡面混播；③充分利用邊坡及坡底平臺，種植高大喬木，以促早成林，發揮綠色遮擋效果；④坡面縱向間隔2m沿等高線設置植生槽，回填營養土；⑤充分利用槽內土壤資源栽植大苗木，建好植生帶。（2）V型槽+掛網噴混技術模式：針對80～90°坡度和土肥水皆無的城市高陡巖體邊坡的特殊性，單用掛網噴草或噴混植生技術效果很差。采用V型槽技術加掛網噴混植生技術模式，將工程措施與生物技術緊密結合，在垂直坡面上創造植物生長的微環境或植生帶。V型槽的作用：①V型槽由鋼筋混凝土現澆，深度約80cm，面寬約70cm，并與坡面成45°，2m間距等高線布設，主要功能是接納回填土和營養土；②分層切割坡面鐵絲網和噴植層重力下垂拉力，減少災害性拉力崩塌；③充分利用V型槽有限土壤資源，種植大苗，建立多層次植物生長帶。（3）V型槽技術模式的工藝流程[12]：包括：坡面亂石清理掛鐵絲網錨桿固網構筑鋼筋混凝土V型槽（搭設腳手架鉆孔錨桿制作綁扎鋼筋安裝模板澆筑混凝土）槽內回填種植土噴混植生（種植基材配置噴基底土層噴播種子無紡布覆蓋）V型槽栽種大苗植物帶建滴灌系統養護。（4）垂直巖體坡面噴混植生關鍵技術：南方80～90°巖石坡面推廣噴混植生，宜采?。孩賿祀p層鐵絲網，并用長、短錨桿固網；②在有機基材混合料中添加粘結劑，為降低成本，粘結劑可用國產膠粉，甚至可用硅酸鹽產品替代；③在網下墊草把或噴PE（聚乙烯）絲，可增加噴植層孔隙度和粘結力；④保障噴混層厚度10～15cm，可分2～3次噴基底，待物料凝結后再噴，以避免瀉底；⑤在噴播灌草種過程中，宜加入少量藤本種子，以加快覆綠，并攀緣局部倒巖。（5）V型槽種植帶建植技術：根據深圳、廣州南沙、海南三亞8個巖體邊坡治理工程實踐認為：①在回填土中加入營養基質，由腐殖質土、禽畜有機肥、復合肥、蘑菇肥及保水劑等組成，創造良好的根際土壤肥力環境；②針對南亞熱帶和熱帶氣候特點，種植帶建植堅持生物多樣性，強調以豆科、灌木、常綠及鄉土植物為主的原則（表2），增強植物的適應性和抗逆性；③加大藤本植物配置比例，組成喬、灌、藤、草人工生物群落；④提倡高密度種植，大苗、袋苗移栽。槽內分兩排進行種植，內側種植爬藤類，間距20cm；外側間隔50cm栽植灌木袋苗，每米段栽植苗木株數5～7株，主栽苗木為臺灣相思、小葉榕（Ficusmicrocarpa）、勒杜鵑（Bougainvilleaglabra）等，藤本植物包括爬山虎（Parthenocissusplanch）和葛藤（Puerariaphaseoloides）。（6）節水滴灌養護技術：水肥管理是V型槽及邊坡植物生長的安全保障。V型槽種植和噴混施工完成后，原工作臺、架拆除，養護工作困難，且不安全。因此，采用節水滴灌技術勢在必行。節水滴灌系統由高壓抽水泵站，蓄水池，PC（聚碳酸酯）主管、分管及滴水支管組成。蓄水池多設在山頂，以增加下泄壓力，或自流灌溉，直接將水滴送入植物根際。必要時可添加水溶性復合肥，水利用率高、工作方便，非常適合采石場邊坡水肥調節。同時做好缺苗修補、雨后追肥、防治病蟲鼠害等。養護2～3年，即可依靠自然雨水維護植被生長。
篇2
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2生態水利工程
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。
參考文獻
［1］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003，（7）：1~5.
［2］董哲仁.生態水工學的理論框架［J］.水利學報，2003，（1）：1~6.
［3］董哲仁.河流形態多樣性與生物群落多樣性［J］.水利學報，2003，（11）：1~7.
［4］Mitsch W.J.，Jorgensen S E..Ecological Engineering and EcosystemRestoration［M］.Published by John Wiley&Sons，Inc.，Hoboken，NewJersey，2004：134~137.
［5］董哲仁.荷蘭圍墾區生態重建的啟示［J］.中國水利，2003，（11A）：45~47.
［6］O’Neill R.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，et al.A Hierarchical Con－cept of Ecosystems［M］.Princeton University Press，Princeton，NJ.1986：153.
篇3
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。
論文關鍵詞：生態水利工程設計原則
論文摘要：闡述水利工程與水域生態的關系，介紹了生態水利規劃的基本原則：工程安全性與經濟性原則；提高河流形態的空間異質性原則；生態系統自設計與自我恢復原則；景觀尺度與整體修復原則；反饋和調整設計原則。
參考文獻：
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［2］董哲仁.生態水工學的理論框架［J］.水利學報，2003，（1）：1~6.
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篇4
1 人為干擾對礦區生態系統的影響
1.1 人為干擾的概念
人為干擾是區別于自然干擾的另一種主要干擾方式,是指由于人類生產、生活和其它社會活動形成的干擾體對自然環境和生態系統施加的各種影響。人為干擾無論從傷害強度、作用范圍、持續時間還是發生頻率、潛在危害、誘發性等方面,都常常高于自然干擾。
1.2 人為干擾的方式
對于中國礦區環境生態系統,人為干擾的主要方式是污染。主要包括:水資源的破壞和污染、廢氣污染、固體廢物污染、噪聲污染等污染。
煤礦開采礦區廢水的排放使許多水域被污染,水質下降甚至喪失飲用水的價值,洗煤污水的污染程度較礦井水為重;煤矸石在露天堆放過程中,經雨水淋溶后部分物質形成地表徑流進入土壤、地表水體或地下水體時,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤礦開采過程中噪聲污染主要是由于各種機械設備工作時所產生的,不僅直接影響的身體健康,還會影響周圍居民的工作、生活和學習。
2 礦區受損生態系統的特征
根據目前的研究成果,礦區受損生態系統的主要特征可以概括為:
1)生態系統受損傷的各種變化都始于結構的改變
礦區水土資源受到污染破壞、物種資源急劇衰減、礦區植被面積下降、植物光和作用的轉換效率低,能量流動效率降低、物質循環受阻等,修復礦區生態需要借助于生態系統的外部力量才能促進礦區生態功能的轉變,礦區生態治理和維持成本加大。
2)生態系統過程受阻和功能衰退是受損生態系統的主要特征
礦區產業結構的演變通過對生態系統的破壞力和生態修復能力而影響礦區生態系統功能的發揮。開發初期,礦區生態惡化程度較低,生態系統維持成本較低,礦區生態自我修復的能力較強,對礦區生態長期影響較小;礦區形成期,礦區污染和生態環境破壞力加大,礦區生態的自我修復能力急劇下降,治理成本上升,但是礦區生態治理在可以接受的范圍之內,需要加大礦區治理的力度或實行清潔化生產,以消除開采過程生態系統的破壞力。如果失去礦山生態治理的時期,礦區進入衰退期,整個礦區的惡化程度急劇上升,礦區生態修復的周期長、成本高、修復能力脆弱,對礦區持續發展的長期影響大,嚴重阻礙礦區社會的持續發展能力。
3)關鍵組分和過程的狀態決定著生態系統的回復進程
一個具有自我維持能力的生態系統才是真正健康的生命系統,生態系統的關鍵物種(如建群種、優勢種、關鍵的傳粉動物、頂級食肉動物等)和關鍵生態過程,在受損傷的的生態系統中還是否存在,對于受損傷的生態系統的恢復進程至關重要。在礦區生態修復的過程中,要注重生物種類、數量、生物量的增加,更要注重物種間的競爭和協同關系,才能更充分地利用系統自身的潛能,促進礦區生態系統的恢復進程。
3 探索人為干擾下的生態演替規律
礦區生態系統是人類生態系統經過漫長的發展時期才產生的,在人為干擾下礦區生態系統先后存在3種不同的類型:
1)原始型礦區生態系統
人類社會早期礦區生態系統,社會生產力水平低,礦業開發利用程度很低,對自然生態系統的壓力不大,生態與礦業開發的矛盾沒有顯現。
2)掠奪型礦區生態系統
19 世紀開始社會生產力有了飛速提高,對礦產的需求量不斷擴大。人們僅僅為了追求經濟發展而進行掠奪式的開發,環境污染嚴重,礦區環境生態系統嚴重破壞。
3)協調型礦區生態系統
這種礦區生態系統類型以生態與經濟協調和可持續發展的理論作指導,必將成為普通存在的先進礦區生態系統類型。礦產資源的綜合利用率高, 礦區災害很少發生, 礦區生態系統處于健康狀態。
4礦區生態系統修復和重建技術
礦區生態修復的綜合技術主要包括監測、預測及風險評估技術,管理技術,規劃設計 技術,工程修復技術,化學與生物修復技術。
4.1 監測、預測及風險評估技術
主要是對礦區生態環境損害進行動態監測與預測,揭示損害的程度、范圍、機理和規律及風險,為礦區生態環境治理技術的選擇和有關法規與技術標準的制定提供依據。
4.2 管理技術
主要是對受損礦山生態環境進行科學的管理、宏觀過程管理以及礦山整個生命周期的環境修復管理。
4.3 規劃設計技術
礦區生態環境規劃設計技術包括傳統規劃法和計算機輔助規劃法。在詳盡調查、監測的基礎上,運用先進的規劃技術和手段對礦區生態進行詳細的規劃。
4.4 工程修復技術
包括回復生態系統的各種工程措施。應根據不同的破壞特征、不同的自然條件采取不同的技術措施,主要包括生態破壞的工程修復技術和環境污染的工程(物理)修復技術。
4.5 化學與生物修復技術
指提高和改善重建系統生產力和環境安全的各種化學和生物措施,其中生物工程(含植物修復)、生態工程、化學修復和土壤改良技術等是十分重要的。
4.6 采煤沉陷區生態修復技術
采煤沉陷是我國兩大面廣的礦區生態問題,其主要的修復技術主要包括疏排法、挖深墊淺法、充填復墾法、直接利用法、修整法、生態工程復墾法等方法。將土地復墾技術和生態工程技術結合起來,綜合運用生物學、生態學、經濟學、環境科學、農業科學、系統工程學的理論,運用生態系統的物種共生和物質循環再生等原理,結合系統工程方法對破壞土地所涉及的多層次利用的工藝技術。
5 結論
本文主要闡述了在人為干擾下生態系統的變化,特別是對中國礦區生態系統的研究,提出礦區生態修復和重建技術,在開發礦產能源的同時,走經濟與生態環境的可持續發展之路。
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篇5
1 生態修復相關的重要概念和理論
1.1 環境與生態
廣義上講，環境是人以外的一切事物的總和，如現代人居環境即為廣義的環境概念;狹義上講，環境是影響有機體生長、發展和生存的外界物理條件的總和。生態系統簡稱生態，是有生命的主體(包括人類)與無生命的客體的總和。研究有機生命體與無機環境關系的科學稱為生態學，研究生命體以外的無機環境的科學稱為環境學。生態修復的研究與實踐離不開環境學和生態學，而后者尤為重要。
1.2 生態環境與環境生態
生態包括環境，“生態環境”的說法是不科學和難以理解的，可以牽強地理解為與生命體最密切相關的環境。我國所謂的生態環境實際就是生態，準確地講“生態環境建設”應為“生態建設”[1]。生態修復是對生態系統的修復，故不能稱為生態環境修復。
環境雖然是無機的，但完全從無機角度理解環境是不完整的。特別是自然環境，本身是生物體或生物群體周圍的整體狀況，只有應用生態學原理研究、認識和理解環境，才能更有效地解決環境問題，這就是環境生態學。環境生態作為概念不易理解，但環境生態學無疑是科學的，他對生態修復理論和技術的形成起到了直接的推動作用。
1.3 干擾與生態演替
自然界發生的大大小小的事件，如火災、水災、泥石流、蟲害、大風、人類活動等，改變著生態系統的結構與功能，這些事件稱之為干擾。干擾可分自然干擾和人為干擾。干擾促使某一相對穩定的生態系統發生變化，舊的環境和物種破壞了，新的環境和物種又會產生，并在一定時間內維持其相對穩定。在沒有嚴重干擾的情況下，自然生態系統會定向地、有秩序地由一個階段發展到另一個階段，這稱為生態內因演替。演替的結果，最終會出現一個相當穩定的生態系統狀態，這稱為頂極穩定狀態。每一演替階段有其特定生物群落特征，頂極穩定狀態的群落稱為頂極群落。干擾常使生態系統受損并改變，稱為外因演替。生態系統正常演替總是從低級向高級發展，而干擾使演替進程發生變化，嚴重時，如人類大規?；顒樱瑒t使生態系統向相反方向演替，這稱為逆序演替。生態修復就是使擾生態系統的逆序演替轉向正常演替[2]。
1.4 生態穩態與生態閾值
生態系統不是絕對平衡的，而是永恒地發生著演替，舊的平衡打破了，新的平衡就會產生，當演替到頂極狀態時，在很長時間內將處于相對穩定狀態，即穩態。生態系統動態平衡中的穩定狀態，稱為生態穩態。穩態生態有相當強的自我調控能力，在干擾作用下雖不斷地振蕩和變化，但只是量變;當干擾嚴重并超過其調控能力時，系統將發生質變、崩潰，而走向逆序演替，甚至不可逆演替。穩態生態抵抗干擾的自我調節能力的限度稱為生態閾值[2]。只有研究生態穩態和生態閾值，才能確定修復生態系統的類型、區域、難易程度、時間周期，并確定合理的修復指標。
1.5 人與自然共生理論
人與自然共生和和諧相處，是人類對“自然改造論”深刻反思后產生的新認識。人是自然生態系統的組成部分，不是其對立面，脫離生態規律的自然改造，損害了自然生態系統，必然損害人自身。人與生物、生物與生物之間存在著互利互惠的共生現象。任何形式的自然改造必須建立在人與自然共生的基礎之上。F.Vester基于共生現象的研究，總結了人類系統與生物系統之間生物控制的8條規律。據此研究，生態學家提出了以最小能量輸入和最小物質消耗以保證生態系統自我調節和恢復能力的生態設計原則。這也是生態修復規劃設計的指導思想。
2 國外的環境生態修復與生態恢復
修復的本意是對錯誤和缺陷進行糾正的作用或過程，修復最早從污染環境治理角度被定義為:借助外界作用力使某個受損的特定對象部分或全部恢復到原初狀態的過程。環境生態修復起源于環境修復，生態恢復又受環境生態修復的影響。
2.1 環境修復與環境生物修復
環境修復是對被污染的環境采取措施使污染物濃度降低到未污染前的狀態。早期的環境修復主要采用工程技術手段，以后采用物理和化學手段。1972年美國嘗試采用微生物生命代謝活動降解管線泄漏造成的汽油污染，1989年對Exxon Val-dez油輪泄油造成污染的阿拉斯加海海面進行修復(阿拉斯加研究計劃)，從而出現了環境微生物修復技術，后來出現了環境植物修復技術，最終形成了環境生物修復技術。環境生物修復被定義為利用生物生命代謝活動降解被污染環境的污染物，并使之無毒化和無害化。
2.2 環境生態修復
20世紀60年代，美國生態學家H.T.Odum提出生態工程概念，受此啟發，歐洲一些國家嘗試應用研究，并形成所謂“生態工程工藝技術”，實際屬于清潔生產的范疇。隨著生態學與環境生態學的發展，90年代美、德等國家提出通過生態系統自組織和自調節能力來修復污染環境的概念，并通過選擇特殊植物和微生物，人工輔助建造生態系統來降解污染物，這一技術被稱為環境生態修復技術。由于生態系統的復雜性，該技術至今還不成熟，國外的環境生態修復也只是對輕度污染陸地的環境修復，最典型的事例就是通過濕地自調節能力防治污染。這與我國的生態自我修復有很大差別。
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篇7
我國是世界上煤炭產量最大的國家，煤炭作為我國的主要能源，約占一次能源構成的74%，為我國國民經濟的高速發展提供了重要支撐。但近年來由于礦產煤炭資源開采等高強度干擾的負效應導致環境質量明顯下降，由于直接挖損、采掘引起地表沉陷和煤矸石堆積等原因，破壞和占用大量的土地，使本已十分脆弱的自然生態系統不斷退化，礦區退化生態系統穩定性差、自我調控能力低，產生諸如耕地數量急劇下降、農作物減產、生態環境惡化等形式的退化，表現出極端的脆弱性，甚至已威脅到礦區生態安全，同時也給人體健康帶來直接或間接的負面影響（胡振琪，2009，2010）。因此，基于以往研究提出礦區土地生態整治關鍵技術，將為礦區土地生態整治提供科學依據。
1 礦區土地生態整治研究進展
發達國家對礦區生態修復與調控技術研究非常重視。美國平均每年采礦占用土地4 500 hm2，其中47%已得到整治，1970年以來其生態治理率也達到70%左右；英國的土地生態恢復率達到87.6%；德國生態治理率達53.5%；澳大利亞礦區生態恢復與土地生態整治被認為是世界上先進的。我國礦區土地復墾與生態整治工作起步較晚，直到1989年《土地復墾規定》的生效實施，土地復墾才被真正得到重視。目前，我國的土地復墾與生態恢復工作發展迅速，已復墾土地34萬hm2，復墾率已達12%。近年來，我國土地復墾與生態重建研究在土地破壞機理、復墾土壤生產力模型、土地復墾界面演替、殘余變形預測、礦山區域土地與生態價值評價等以及非充填復墾和充填復墾技術方面取得了較大進展（胡振琪，1997，2001，2009，2010；白中科，1997，2004；卞正富，1998，1999，2000）。土地復墾與生態恢復研究內容更加注重生態與環境問題和生態持續能力的恢復，礦區土地生態整治將得到深入研究和推廣；農林科學、生態學和環境科學等領域的研究成果也不斷被引入土地生態整治中，使復墾土地重構、重新植被、土壤改良、侵蝕控制等技術更加科學高效（胡振琪，1997，2001，2009，2010；白中科，1997，2004；卞正富，1998，1999，2000；秦文展，2010）。
礦區土地退化是當今土地與生態環境科學領域研究的重要內容。國內外相關研究主要集中在研究退化土壤的定向培育技術，人工土壤構造技術，復墾土壤的侵蝕控制，污染土地適宜的覆土厚度，污染土壤生物修復技術等方面（胡振琪，2001，2009，2010；白中科，1997，2004；卞正富，1998，1999，2000）。目前，國內外礦區土地生態整治工作主要集中在工程處理、受損土壤物理處理和化學處理、生物處理以及礦區景觀研究、主要污染治理和生態恢復技術包括開采沉陷預防及控制技術、煤礦塌陷區地表恢復及復墾技術、煤矸石山植被覆綠及景觀重建技術、水資源綜合利用技術、礦區環境綜合治理技術及其應用等（胡振琪，1997，2001，2009，2010；白中科，1997，2004；卞正富，1998，1999，2000；李樹志，2000）。
2 礦區土地生態整治關鍵技術
2.1 礦區植被恢復技術
植被作為礦區生態系統的重要組成部分，在很大程度上決定著礦區土地退化的進程和逆轉，是礦區生態系統演化的主要指征之一，因此，生態系統退化阻控與恢復的核心問題最終歸結到退化生態系統植被生態保育上。篩選適應礦區生態環境的適生植物是合理重建礦區植被的重要前提。一般地，所選植物應具有較強的適生性、固氮潛力、成活率和發達的根系。植被栽植應注重工程設計，更應重視植被保護及管理。
2.2 人工土壤重構技術
土壤重構是在重塑地貌的地表再造一層人工的土體，以便于種植。復墾土地往往缺少熟化的表土或土壤貧瘠，一些人造表土可作為自然表土的改良劑或直接作為表土使用（胡振琪，2005）。
2.3 沉陷地貌重塑技術
沉陷地貌是由于采礦運走了埋藏于地層內部的礦體和部分圍巖，或者采礦的同時將地下水疏干，原來的力學平衡被打破，上部巖石發生彎曲變形，重新形成新的應力張力平衡，使地面下凹而形成的再塑地貌。與挖損地貌不同的是，沉陷地其地表物質組成不變，只是地面下沉呈坑狀、凹型盆地，同時在四周出現裂隙。針對不同的沉陷地貌，可以采用煤矸石填充法復墾，作為農田進行再種植，或者作為遷村用地或路基。地貌重塑是土地復墾與生態重建的基礎工程（湯惠君，2004）。具體的工程技術常見的有梯田法復墾技術、疏排法復墾技術、挖深墊淺法復墾技術、泥漿泵充填復墾技術、利用粉煤灰（矸石、塘泥）造地復田技術等。
2.4 生物修復技術
礦區生態恢復主要的生物技術措施包括植物修復和微生物修復。植物修復主要是利用超富集植物對重金屬的吸收作用把重金屬由地下轉移到地上部分，收割地上部以降低土壤中重金屬含量。另外，利用重金屬耐受型植物穩定修復也是較好的途徑。豆科植物是理想的先鋒植物，可加速脆弱礦區生態演替（黃銘洪和駱永明，2003）。
微生物修復是指利用微生物的代謝活動降低土壤中有毒有害物的濃度或使其無害化，從而使污染土壤環境盡可能恢復到原始狀態的過程（黃銘洪和駱永明，2003）。近年來，關于叢枝菌根（AM）真菌在礦區土地生態整治中的應用研究越來越深入。是自然界中普遍存在的一種土壤微生物，90%以上的陸生有花植物都能與它形成共生體系。叢枝菌根能夠促進植物吸收利用礦質養分和水分，提高作物抗逆性和抗病性，改良土壤結構，增強土壤肥力，提高苗木移栽成活率，促進植被恢復，叢枝菌根的這些生理生態特性使得菌根技術具有克服礦區生態重建中氮、磷及有機質含量極低、土壤結構不良、持水保肥能力差、極端值、干旱或鹽分過高引起的生理干旱等潛力。在受損的生態系統中人為地引入AM真菌接種劑，能夠加速被破壞生境中植被的恢復。在長期世代演替的自然生態系統中，AM真菌是其結構發生變化的一個重要調節因子，已被認為是礦區、退化草場等生境植被恢復的“生物調節劑”。迄今為止，已有很多關于應用菌根生物技術恢復退化生態系統的成功范例。澳大利亞在礦區土地復墾中廣泛地使用了菌根生物技術。在煤矸石山和礦區塌陷地栽培植物時接種AM真菌，不但提高了植物的成活率，而且提高植被蓋度，增加了物種豐富度，對植物生長具有明顯的促進作用，對土壤具有一定的改良效應，提高了生態系統的穩定性（畢銀麗等，2007，2008，2010；杜善周等，2008）。大量的試驗已經證明在被擾動生境的恢復過程中，外來菌種的引入和土著菌種的培育可以增加植物的產量，也可以促進原生植被恢復。
2.5 化學改良技術
多數礦區退化土壤缺乏有機質和礦質營養元素。整治土地未來利用方向為農林業的，其首要前提是培肥土壤。有機廢棄物可作為土壤添加劑，同時可通過螯合作用降低其毒性。包括化肥等無機添加劑也可有效改善土壤肥力特性，大部分礦區廢棄地缺乏N、P等營養物質，一般添加肥料或利用豆科植物的固氮能力來提高土壤肥力（黃銘洪和駱永明，2003）。
2.6 景觀恢復技術
采礦跡地是劇烈人為干擾下的一種特殊景觀類型，是人類為獲得礦產資源而對土地進行劇烈改造的區域。基于景觀生態規劃與設計的生態重建就是使采礦廢棄地具有具體利用方式和一定水平的生產力，維持相對穩定的生態平衡，與周圍景觀特征相協調，最終達到生態整體性目標。礦區廢棄地有多種類型，不同類型具有不同的生態重建途徑。礦區廢棄地隸屬各種尺度的景觀類型，基于景觀生態學原理設計科學的景觀格局和適合的生境條件，即依靠景觀生態規劃與設計實現生態重建目標（龍花樓，1997；陳秋計，2006；謝宏全，2007）。通過土地整治和生態建設提高自然和半自然生境的面積，增加土地利用的多樣性和景觀要素的鑲嵌性，以提高農田的生物多樣性保護和景觀娛樂休閑功能。
農田景觀恢復施工技術。礦區開采沉陷量不大或開采下沉后土地坡度變化較小的非積水塌陷區。采用直接平整利用或自然恢復利用的方式：積水較少區利用煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物進行充填復墾；積水較深區域，采用挖深墊淺法，建立塘基式農田；未穩定沉陷區采用預復墾。
另外，對于位于沉陷區的村落，可采用村落恢復技術，在新農村建設中注意保護、規劃村落，發展中心村，節約用地，維護鄉村特色。礦山尤其是露天礦采礦時常常會破壞山體，可采用山體恢復技術對山脊生態廊道進行修復，保持山脊線的自然連續性，并盡可能留出更寬的視線通廊。
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篇8
規劃修編要重點把握以下八項原則：一是堅持以人為本的原則。重點解決好與人民群眾切身利益密切相關的水問題，努力滿足人民群眾對供水安全、防洪安全和生態環境用水等方面的需求。二是堅持人與 自然 和諧的原則。充分考慮水資源承載能力和水環境承載能力，妥善處理開發與保護的關系，促進水利的可持續 發展 。三是堅持資源節約和保護的原則。繼續把水資源的節約、保護、配置放在突出位置。四是堅持流域水利發展與區域 經濟 社會發展相協調的原則。強化流域水利服務于經濟社會發展的能力，提高水利社會管理和公共服務水平。五是堅持全面規劃與突出重點的原則。在統籌考慮流域各方面對水利需求的同時，牢牢抓住海河流域水資源短缺、水環境惡化、防洪保安要求高的特點，在規劃中著重解決生態環境修復、供水和防洪等方面的突出問題。六是堅持協調統一的原則。妥善協調流域規劃與區域規劃、綜合規劃與專業規劃、水利規劃與其它行業規劃的關系。七是堅持繼承與發展的原則?，F行規劃是修訂的基礎．必須在繼承的基礎上進行創新。八是堅持以創新促發展的原則。規劃修編力求體現先進性、 科學 性、經濟性，并應重視采用新思路、新資料、新方法、新技術，提出新成果，努力提高規劃的科學性。
三、圍繞流域發展與管理的需求，突出規劃修編的主要內容
流域綜合規劃應對流域的防洪、排澇、供水、灌溉、發電、航運、岸線利用、水資源保護、水土保持生態建設等各項任務，進行全面規劃，結合海河流域特點和實際，海河流域綜合規劃要突出解決以下四方面重大問題。
1．優化水資源配置，構建安全高效的城鄉供水保障體系
通過建設南水北調東中線，溝通流域水系，組成海河流域“二縱六橫”的水資源配置格局。合理配置引江水、當地地表水和地下水、引黃水以及非常規水等多水源．統籌協調生活、生產、生態用水，受水區和非受水區用水，城市和 農村 用水。
按照全面建設節水型社會，實施總量控制和定額管理的要求，提出主要省際河流水量分配規劃方案．加大農業節水、 工業 節水和城市節水力度，統籌灌溉規劃、城鄉供水規劃，以及區域產業布局調整建議規劃等，保障飲水安全、糧食安全。
2．維護河流健康，構建清潔良好的水生態環境保護與修復保障體系
確立河流生態功能，明確生態環境保護與修復目標，確定基本生態水量，開展北運河等生態修復試點，保障白洋淀、七里海等重要濕地生態用水。
以京津等大中城市水源地、省界緩沖區、地下水資源保護為重點，加強水功能區監督管理，提出水域納污能力和限制排污總量及分階段目標，提出地下水限采方案，建立完善的水質水量監控體系。
充分發揮大自然的自我修復能力，擬定官廳和密云水庫上游、太行山等重點區的水土保持方案。
3.實施洪水管理，構建人水和諧的防洪減災保障體系
建立較完善的防洪體系，實現由控制洪水向洪水管理轉變，溝通水系、相機調度，注重洪水資源利用。加強中小河流、中小水庫、山洪災害防治、洪水資源利用和岸線利用規劃，制定不同標準下的洪水資源利用方案及措施，提出洪水調度方案調整意見。
4.加強綜合管理，構建有序可行的水管理能力保障體系
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嘉興市域內大小河流湖蕩縱橫相連，河道總長約1.38萬km，水面積約268 km2，河道分布密度為3.5km/km2，總長959km，水面積42.22km2。
根據2010年嘉興市環境保護監測站對遍布全市的64個地表水監測斷面的水質監測結果，僅4個斷面水質滿足功能區類別要求（以河網常規斷面評判），IV類及以上水質斷面超過80%[1]。水監測斷面水質的主要超標項目有溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷。由此可見，嘉興市河道水質狀況不容樂觀，如何采取有效治理措施將這些被污染的水體治清，使之達到功能區類別要求是當前環境保護工作的一項迫切任務。本文將介紹一種在國外河道污染治理中廣泛采用的治理技術——河道曝氣技術。
2 河道曝氣技術簡介
2.1 河道曝氣技術的發展
隨著社會發展和生活水平的提高，世界各國的河流水質都面臨著來自工業、農業、生活等方面的不同程度的污染。因此，從五六十年代起，英、德、美等發達國家就開始考慮解決日益嚴重的河道污染問題。其中，河道曝氣技術作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術，在很多國家被優先采用。
2.2 河道曝氣技術的基本原理
河水中溶解氧的含量是反映水體污染狀態的一個重要指標，是維持水中生物生存及保持河湖對污染物凈化能力的重要因素， 當水中溶解氧
2.3 河道曝氣技術應用與分類
根據國外的河道曝氣實踐[2]， 河道曝氣一般應用在以下兩種情況：第一種是在污水截流管道和污水處理廠建成之前， 為解決河道水體的有機污染問題而進行人工充氧； 第二種是在已經經過治理的河道中設立人工曝氣裝置作為對付突發性河道污染（如暴雨溢流、企業突發事故排放等）的應急措施。另外，在夏季，因水溫較高，有機物降解速率和耗氧速率加快，也可能造成水體的溶解氧降低。以上兩種情況發生后，進行河道曝氣復氧是恢復河道的生態環境和自凈能力的有效措施。
河道曝氣復氧一般采用固定式充氧站和移動式充氧平臺兩種形式。固定式沖氧站是在需要曝氣增氧的河段上安裝的固定的曝氣裝置。當需要長期曝氣復氧，且曝氣河段有航運功能要求或有景觀功能要求時采用固定式充氧站。移動式充氧平臺就是在需要曝氣增氧的河段上設置的不影響河道航運功能，并且可以自由移動的曝氣增氧設施。國外報道較多的是曝氣船。這種曝氣形式的突出優點，是可以根據曝氣河道水質改善的程度，機動靈活地調整曝氣船的運行，從而達到經濟、高效的目的。
2.4 國內外河道曝氣技術治理河道的工程實踐
由于河道曝氣復氧工程的良好效果和相對較低的投資與運行成本費用， 成為一些發達國家在中小型污染河道乃至港灣和湖泊水體污染治理中經常采用的方法。雖然河道曝氣在國外已經開展了20多年，在我國，尚未在河道大規模綜合治理中應用過。部分歐美國家的成功經驗和我國已經開展的一些試驗結果表明：人工曝氣復氧是治理河流污染的一種有效的工程措施[3]。
蘇州河河道曝氣復氧一期工程[4]，經治理后，蘇州河生態系統逐步改善，隨著水質的好轉， 生態系統同步改善。水生生物種類和底棲動物生物量不斷增加，水體的生物毒性下降， 水中開始有魚；德國柏林teltow運河的純氧曝氣設施[5]，在水溫25℃，水體溶解氧濃度為6.3mg/L 時，純氧曝氣仍可使水體溶解氧濃度提高1.5mg/L；釜山港灣曝氣設施[6]治理效果顯示，曝氣能夠有效地改善水縈江河口快艇區域的水質，可以增加DO、削減COD、改善透明度、消除臭味。
3.3.2 高效去氨氮原因分析
河道曝氣復氧對消除水體黑臭、促進河道水生態系統健康發展具有良好效果，其原理是水體中的溶解氧與黑臭物質（如H2S、FeS等）之間發生了氧化還原反應，且具有反應速率快的特點。由于黑臭物質（還原物）的耗氧量是化學耗氧量的一部分，這部分物質的去除亦可降低水體的化學耗氧量。同時，河道充氧可以使處于厭氧狀態的較松散的表層底泥轉變為好氧狀態的較密實的表層底泥， 因而可能減緩深層底泥中污染物向上復水體的擴散。水體曝氣復氧有助于加快恢復黑臭狀態的河道正常的水生態系統。
4討論與建議
在“十五”、“十一五”期間整治的90條96段，長205公里的市區河道中，主要整治措施還是截污納管、生活污水處理和底泥疏浚等傳統措施。有關河道的截污納管、沿河兩岸的生活污水處理、河道的有關規劃如景觀設計、文化挖掘、旅游開發、土地開發等的力度都在加大，但通過水生態修復技術來改善水質的相關技術研究與應用還沒有新的進展。
鑒此，本論文從環境保護角度出發結合該技術提出以下幾點河道治理理念。
（1）在使用傳統措施治理河道污染的基礎上，為使河道的水質達到水體功能區要求，選擇河道曝氣水生態修復措施來進一步凈化水體；
（2）加強水生態修復技術的相關技術研究與應用的投入；
（3）制定相關法律法規，在污染相對比較嚴重的工業園區內的河道，可以借鑒“流域管理與區域管理相結合”的模式，要求相關區域的企業在保證達標排污的基礎上，通過簽訂相關合作公約，與政府部門共同治理流經園區內的河道。比如在園區內的河道上游安裝固定式河道曝氣裝置，保證流經園區的水質污染物濃度不升高；
（4）據嘉興市環境保護監測站常規地表水監測的數據顯示，嘉興市飲用水源地涵養區地表水溶解氧濃度常年低于5mg/L，對污染物的凈化不利。在水源地涵養區安裝河道曝氣裝置可以保持河道溶解氧的高水平，進一步凈化涵養區的水質。同時，該裝置亦可作為對付突發性河道污染事件（如暴雨溢流導致涵養區水質惡化等），恢復河道的生態環境和自凈能力的有效措施。
參考文獻：
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[5] 凌暉等. 純氧曝氣在污水處理和河道復氧中的應用[J]. 中國給水排水，1999，15（8）：49-51
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長橋溪水生態修復公園工程位于杭州西湖風景區，南至絲綢博物館，北端接國際小水電交流中心，西側與南山村居民點闊石板路毗鄰，東接玉皇山路，占地約4.5公頃。
長橋溪水生態修復工程是一項通過物理、化學、生物、生態等手段，凈化長橋溪流域居民生態污水和攔截長橋溪泥沙入西湖的多功能水生態修復工程。通過地下污水收集廊道將污水收集起來，送入地埋式污水處理系統，采用物理和化學手段對收集的污水作初步處理后，又通過地上部分采用的人工濕地系統，利用水生植物的吸附、降解作用再次進行水質凈化，最終達到地表水Ⅲ類水體的水質標準后排入西湖。地上部分將水處理工藝與園林造景緊密結合起來，展示了溪水的生態修復流程。園內池岸為自然式護坡，種植各類水生、沼生植物，既可增加景觀又可防止水流沖刷泥土。通過木橋、棧道、汀步等自然分隔，有利豐富水景。游人在此不僅能欣賞園林美景，也能了解污水處理和生態凈化的全過程，獲得觀賞、游樂、修學的多重效果。比如說，生態科普可分為圖片文字科普及形象實踐科普兩大類。圖片文字科普利用園路邊的宣傳牌及部分生態建筑亭、廊架等加以展示，讓游人認識和了解一些具有特殊生態功能的植物和部分生態科技知識；而形象實踐科普則可向游人開放凈化水處理系統構筑物，使游人親眼目睹污水處理的過程，并參與采樣、試紙測試等活動。這些親歷性的方式對游人來說充滿了吸引力。生態工程、生態科技等方面還有無數象這樣可供學習、享受和觀瞻的東西，為游人提供生態科技、技術、文化、美學等各方面的旅游資源，讓人們從中親近自然，體會到重返自然的樂趣。使游人初步了解濕地具有的物理凈化作用，通過減緩水流，促進沉積物沉降的特性；濕地還具有生物凈化作用，通過植物吸收，經化學和生物過程轉換，把有機物和某些有毒物質分解或儲存起來，在收獲濕地生物時以有用的方式從濕地排除有機物和某些有毒物質。濕地中的許多水生植物，包括挺水、浮水和沉水植物，在它們的組織中富集的重金屬濃度比周圍水中的濃度高出10萬倍以上。許多植物還含有能與重金屬整合的物質，從而參與金屬解毒過程。典型的濕地植物如鳳眼蓮、香蒲和蘆葦等都已被成功地用來處理污水。公園綠化設計的重點就是建立一個健康、穩定的水生態植物群落，由挺水、浮水和沉水植物共同組成的一個功能齊備的水生植物小環境。
園區內的水系按照濕地串聯系統的原理及要求設計水深和水體形式，由南往北依次為漫灘、跌水、暗管連通、漫灘、景觀塘。水系流經自然式水塘通過多級跌水，使水與大氣充分接觸，曝氣、充氧從而增加了水中的溶解氧含量，使水更具活力。通過自由水面濕地系統四個塘的自然凈化作用，使水體質量在原有基礎上能夠有一定的提高。漫步于公園之中，游人可親眼看見水在一步步變清，最后流入西湖，每一步過程都通過宣傳牌進行說明，使游人能了解維持生命的水循環系統是如此微妙且環環相扣。除了對水的凈化過程進行藝術性展示外，公園里還種植了百余種植物，盡顯西湖流域的生物多樣性。長橋溪水生態修復公園用藝術、科學與教育的結合，來喚起人們對水的重視。根據生態的特點，園內建筑小品以供游人休憩的亭、廊為主，以減少對環境的污染，材料以天然石材、木材為主，體現自然質樸、情趣。水面上的曲橋及部分棧道均采用木質材料，充分體現生態特色，鄉土風情。游步道為塊石、卵石、木板等自然材質，注重環保，體現野趣。
工程完工后，經西湖風景名勝區環保監測站與杭州市環保監測站抽樣檢測，長橋溪截淤整治工程凈化水處理系統出水指標已達到設計要求，基本達到國家地表水Ⅲ類水標準。經質量監督部門檢查，長橋溪截淤整治工程土建、綠化等工程綜合質量等級為優良。工程運行后，長橋溪水生態得到了根本性的修復，入湖水質大為改善，對西湖水質的改善起到了很好的作用。同時一改長橋溪原來臟亂差的環境，成為一個集生態、觀賞、休閑、科普教育和水生態修復示范為一體的新型公園。
公園還將進一步測試園區內眾多水生植物的凈水能力，并在今后的水系綠化設計中加以推廣。雖然公園每天只能處理有限的水量，但它卻作為一個實驗室、一個范例，讓人們看到希望，更是一種激勵，西湖的水也將變得更加清澈，形成更為良性的生態循環。
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黃壁莊水庫位于海河流域子牙河水系滹沱河干流上，是一座以防洪為主，兼有灌溉、發電、工業和城市生活、環境供水為一體的大（1）型控制性水利樞紐工程，總庫容12.1億m3。免費論文，洪水資源化。
1黃壁莊水庫調度存在的主要問題
1.1 水庫預測預報能力不足
自20世紀五六十年代以來，受人類活動的影響，流域下墊面情況發生重大改變，給水文預報帶來很大難度。免費論文，洪水資源化。目前水庫常用的常規預報和河北雨洪兩種預報模型在實際應用中，預報的精度仍不夠高。洪水遇見期短，水庫防汛決策支持手段落后，基本沒有實現實時制定和比選洪水調度方案的目標，仍停留在基于事先制定的洪水調度方案開展洪水調度的階段。
1.2水庫洪水資源利用低，防洪興利矛盾突出
水庫承擔的防洪任務越來越重，興利要求也越來越高，防洪與興利的矛盾非常突出。目前水庫汛期調度采用分期汛限水位，但主汛期調度仍采用汛限水位“靜態控制法”，嚴格按照設計的汛限水位進行控制，不考慮實時降雨預報和洪水預報成果，只要水庫超過汛限水位，洪水過后必須降到汛限水位，許多地區多數年份僅在主汛期來一次洪水，往往庫水位降至汛限水位后，再無洪水可蓄，造成水資源的極大浪費。免費論文，洪水資源化。免費論文，洪水資源化。
1.3 崗黃水庫調度方式嚴重影響了下游的生態環境
20世紀60年代以后，滹沱河下游逐漸成為一條泄洪河道,流域生態環境發生了顯著變化。一是河道常年斷流。滹沱河河道常年干涸，河灘裸露，植被稀少，生態環境脆弱。二是石家莊市地下水位下降，形成地下水降落漏斗。三是流域內大量洼淀、濕地逐漸消失。調蓄流域洪水的主要場所從平原洼淀轉移到了山區，由于洼淀干涸多年，大都被開辟為農田。
1.4 水庫水污染形勢嚴峻， 威脅供水安全
水庫水質保持在Ⅱ類和Ⅲ類水質，水庫水質明顯改善，達到了國家地表水飲用水標準。但是由于上游沿河兩岸分布著許多技術含量低、能耗高、污染重的鄉鎮企業，這些小企業產生的污水大多未經處理直接排入水體，對水環境的破壞尤為嚴重。庫區農民在征地線以下種地，大量使用化肥、農藥，高水位時淹沒耕地，水體富營養化程度偏高，造成夏季水庫藻類大量繁殖，水體透明度降低，水質、色度等指標超出國家地表水飲用標準。
2 加強水庫科學調度管理的基本思路
目前黃壁莊水庫調度現狀還滿足不了新時期對水利的需求，還存在一些問題影響著水庫綜合效益的充分發揮。根據治水新理念，水庫科學調度管理要實現以下四個目標：一是不斷提高水庫預測預報水平，實現防汛調度指揮科學化，確保流域防洪安全。二是水庫防洪調度要承擔適度風險，實現洪水資源化。免費論文，洪水資源化。三是把生態調度納入水庫調度統一考慮，建立防洪、興利與生態協調統一的水庫綜合調度運用方式，不斷改善下游生態環境，確保流域生態安全。四改善庫區水生態環境，確保水庫供水安全。
3 水庫實現科學調度的對策與措施
3.1加強預報預測能力建設，實現防汛調度科學化
解決水庫預報預測能力不足的途徑有以下幾個方面：一是加強水文遙測站網的建設，還需增加一倍才能滿足預報的需要。二是加快遙測、遙感等新技術的應用，以獲取更多更精確的水文氣象信息和森林植被、土地利用、水庫塘堰等下墊面信息。三是研制高精度水文預報模型。人類活動對流域下墊面的影響很大，用過去的觀測資料率定的集總式模型參數，顯然難以正確模擬當前的水文過程了?？梢越梃b模擬在降水空間分布不均和下墊面及土壤含水量存在空間差異條件下的水文過程。四提高降水預報的精度，提高水文預報預見期，建議在崗黃流域采用新一代雷達測雨技術提高中小尺度天氣系統的監視能力。此外還要不斷完善防汛決策支持系統，建立洪水調度方案實時制定和比較分析系統，改善防洪調度分析手段，建成先進實用、高效可靠的防汛決策指揮系統，實現防汛調度指揮科學化。
3.2開展汛限水位動態控制研究工作，探索水庫洪水風險管理模式，實現洪水資源化
水庫汛限水位動態控制課題在2006年正式立項研究,2008年初提交初步研究成果。應根據研究成果編制水庫調度規程，進一步明確水庫汛限水位動態控制的時間與條件，使其具有可操作性，在實際應用中發揮作用。并從中不斷總結經驗，提高水庫洪水風險管理水平，實現對雨洪資源的現代化管理，大大提高水庫蓄水能力和雨洪利用率，使水庫更好地為下游經濟發展服務。
3.3 結合下游河道的綜合整治，適時開展水庫生態調度，逐步修復下游生態環境
黃壁莊水庫應結合滹沱河的綜合整治工程在近期重點解決城市河道斷流問題，在流域生態系統的恢復、水體水質改善、濕地保護、城市環境美化等方面發揮作用。在南水北調通水后水庫要考慮進行維持下游河道生態流量的調度，改變幾十年來下游河道斷流的局面，恢復河流基本生命。
水庫可充分利用雨洪資源和水庫棄水，向下游河道、濕地進行生態補水。在適宜地進行地下水回灌，有效遏制地下水位持續下降趨勢，不斷涵養地下水源，明顯改善石家莊市地下水生態環境。
3.4加大水資源保護和水污染防治力度，改善水質，確保水庫供水安全
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1基本情況
通渭縣鹿鹿山水土保持生態修復項目是黃河水土保持生態工程生態修復試點項目。實施期為2004—2006年，項目區年均降水量500ram，年均氣溫3～5oC，適宜各類生物生長，屬黃土丘陵溝壑區第三副區。該地區為石質山地，項目區轄隴陽、北城、寺子3鄉，12個行政村54個村民小組，總人口7839人，人口密度84人／km，全部為農業人口，農業勞動力4706人。人均土地1．19hm，人均耕地0．26hm，總面積93．30kmz。完成封禁面積56．25km2．人工補植9Ohmz，人工種草277．5Ohm2，設立封禁工程圍欄5km、標志碑5座、標語牌9O個、封育區“四至”邊界標志界碑600個；新建管理房3間、示范養殖圈舍150座。布設植被監測點5個、氣象觀測點1個、徑流泥沙監測點1個，選擇監測典型農戶60戶。
2生態修復成效
生態修復是指對生態系統停止人為破壞，以減輕負荷壓力，依靠生態系統的自我調節能力與自身組織能力，使其向有序的方向進行演化；或者利用生態系統的這種自我修補能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態系統逐步恢復或向良性循環方向發展；主要指致力于那些在人類活動影響下受到破壞的自然生態系統的恢復與重建工作。
該項目實施后，項目區水清、山綠、水土流失減輕，群眾的思想觀念轉變，實現了生物、產業趨于多樣化，取得了明顯的生態效益、蓄水保土效益、經濟效益和社會效益。據測算，到項目實施年限末期，林草覆蓋率從52．30％提高到60．29％；監測區年土壤侵蝕模數由1430t／km。·a降為964．40t／km項目區內農戶人均純收入自1613．80元提高到1967．20元；農、林、牧、副各業產值結構由基期的76．70：0．94：17．30：．5．06變為50．30：．1．07：29．50．：19．13；土地利用結構調整為農地：林地：草地：荒地：其他=21．12：20．97：34．30：4．30：18．56。舍飼養殖數量6000多(只)，實現牛、馬、豬、兔、雞、鴿等多元化養殖。各產值機構有了較大變化，土地利用結構更加合理，使區域生態、經濟系統開始良性循環。該項目的實施為本區域經濟社會的可持續發展打下了堅實的基礎。初步實現了人與自然和諧相處。
3幾點啟示
3．1科學規劃，對位配套措施是實施生態修復工程的前提
水土保持生態修復是一項系統工程，直接關系到群眾的生產和生活，在項目實施過程中，始終堅持以科學發展為指導，以構建和諧社會為目標，堅持以人為本理念，科學規劃。在生態修復技術措施運用上，以保護和利用水土資源為核心，依據“源于自然，還于自然”的思想，為大自然恢復其自我修復能力創造條件，對位配置各類措施，以封為主，封禁、補造、撫育、管護并重，工程、生物、農藝措施相結合，生態修復與群眾脫貧致富相結合的原則。使項目區形成一個相對獨立的生態隔離區，減少或禁止人、畜活動對生物群落的干擾和破壞，促使土壤質量正向發育，生態系統自我調控能力向健康狀況演化。取得了良好的生態效益和經濟效益。
3．2加強組織、建章立制、加大宣傳是生態修復工程順利實施的基礎
生態修復是新時期水土保持生態建設的重大戰略調整，縣委、縣政府高度重視，加強生態修復的組織領導和部門協調，專門成立項目執行領導小組，健全管理機構、配備工作人員，明確和落實各部門的責任權屬。制定和頒布有關項目建設的法規及管理制度，對生態修復區林草及其設施的管護管理提出具體的操作要求。做到管理有章可循，有法可依。利用集市、廟會等多場合、多形式、多渠道對農民進行廣泛宣傳教育，印發傳單、公告、宣傳畫及日歷和手冊。為生態修復的順利實施提供組織保證和營造良好的輿論氛圍。
3．3建立部門聯動機制，整合項目，為生態修復項目的實施提供資金保障
水土保持生態修復涉及農、林、水、環保、畜牧、財政、扶貧、科技等諸多方面，綜合性很強，我們利用中央資金的主導作用和退耕還林草的機遇，深化投資管理機制改革，整合項目資金，統籌兼顧，合理規劃，相互配套，鑲嵌實施，達到資金技術、土地和勞動力資源的合理配置，使有限的投入資金發揮最佳使用效益。在項目建設中，與相關部門在工程實施、科研和監測等方面密切配合，加強合作，全面提升生態修復的科技水平和效益，加快生態修復進度。在管理上實行目標管理責任制，形成部門之間“各負其責，各盡其力，各投其資，各計其功”的工作機制。為生態修復工程建設提供了資金保障。
3．4立足實際，政策引導，狠抓落實是實施生態修復的關鍵
自然生態系統的承載能力是有限的，土地資源的開發必須符合自然生態系統的內在規律，使其得到休養生息。必須按照“順應天時，遵循自然規律；順應市場，遵循經濟規律；順應科學，遵循市場規律”的原則，堅持川臺河谷區發展全膜覆蓋玉米、淺山區種植馬鈴薯、深山區發展畜草產業的種植結構調整思路，大膽探索，積極挖掘本地資源潛力，引導農民轉變觀念，大力發展玉米、洋芋、畜草、中藥材等富民產業。通過政策引導，利益驅動，解決了許多與群眾切身利益息息相關的實際問題，使支柱產業開發和扶貧攻堅取得了明顯的成效。通過生態修復，既滿足了生態系統的自我修復條件，又確保了當地社會經濟可持續發展、社會安定團結、人民安居樂業。為社會主義新農村建設起到了示范帶動作用。
3．5依法監督，狠抓管護是生態修復效益正常發揮的保證
生態修復能力的體現根本在于徹底控制人為活動對生態環境的一切干擾因素和防止水土資源的污染，關鍵是水土保持監督執法和封禁成果管護。為此，要采取以下強有力的措施：
①建立健全水保監督執法網絡?？h、鄉、村、社四級執法網絡組織機構健全，并逐級簽訂監督管護目標管理責任書，做到責、權、利絕對明晰。
②依法具體落實“三區”劃分與“三權一案三同時”制度，嚴格管理，獎懲兌現。加強修復成果管護。
同時，對水保預防監督執法的檢查情況納入鄉鎮年終綜合考核評比的內容，推行獎勵機制，以管促封。使生態修復效益能夠正常發揮。
3．6合理布設監測網絡，為生態修復提供科學依據
監測工作所獲取的基礎數據，對于生態自我修復能力的研究及評價意義重大，根據基礎監測指標體系和監測評價體系要求，合理布設監測網絡，采用實地定點、定時，多方位、多層次、多目標、多樣點統計調查的方法進行。著重做好以下監測內容：
①蓄水效益監測。定點觀測和統計徑流、土壤侵蝕、泥沙變化、流域降水量等數據，分析評價項目實施后的蓄水保土效益。
②生態效益監測。林地監測：采用多樣點抽樣調查法。草地監測：選用不同草地類型，采用刈割測定生長量等，分析評價了項目實施后的生態效益。
③社會效益監測。通過布設網點社經調查，采用分層抽樣的調查方法，以定點觀測和典型農戶調查結合，進行統計調查，統計分析，評價項目實施后的經濟及社會效益。
篇13
關鍵詞：生態混凝土，干濕交替，生態護坡，強度，水質凈化
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
第一章 緒論
1.1 研究背景
近年來，在水利工程建設中，人們逐漸意識到河堤護坡是河流生態系統的一個重要組成部分，它是河道水流生態系統向陸地生態系統過渡的一個通道。河道不僅僅具有防洪、航運等基本功能，還應具有生物棲息地和人文景觀等功能。傳統的漿砌石或混凝土河堤護坡雖然結構穩定，具有防止水流和波浪對岸坡基土的沖蝕和淘刷作用，但水體封閉在河道中，切斷了水體和近岸陸地土壤之間各生態要素間的物質、能量及信息系統的有機聯系，破壞了原有水陸交錯帶的生物群落。水生植物、水生動物不能正常生長而消失，生物多樣性急劇下降，從而影響整個河流的生態環境。
此時就需要考慮發展能與自然協和共生的建筑材料來建造護坡。此護坡可保持水土，加固堤岸，又可維持甚至增加生物多樣性并凈化水質。這樣，生態混凝土的概念就被引進了。生態混凝土又稱環境友好型混凝土，又名親環境混凝土，可以減輕環境負荷同時也與有機物相適應，它實質上是一種有著連續孔隙的多孔混凝土，水與空氣能夠很容易通過或存在于其連續通道內,能與生態環境相適應，可使水質得到凈化。雖然與普通混凝土相比，它的強度和耐久性都有所不及，但是其有著極為廣泛的應用前景，對人類社會的可持續發展有著深遠的意義。
生態混凝土的凈水功能主要由于它存在大量的孔隙，所以具有良好的透水與透氣性。就目前國內外的研究現狀來看，它的凈水機理主要是物理作用、化學作用以及生態綜合效應三個方面：
1．物理作用
多孔混凝土的孔隙率在5%～35%之間，并且連通孔占15%～30%，平均孔徑為4～5 mm，并且孔隙彎彎曲曲，這就形成了很好的過濾材料，但是它的比表面積是遠遠小于如沸石、活性炭等良好的吸附凈水材料。而且在實際應用中，我們可以想像到，它的孔隙會慢慢堵塞，從而喪失了過濾的功能。因此它通過物理作用來凈水的效果是不會太明顯的。
2．化學作用
大家都知道,我們經常使用石灰來凈化水質,因為它不但可以調節pH,而且作為無機混凝劑可使污水中的懸浮物質絮凝沉淀,在澄清的同時也降低了水中污染物質的含量?；炷两M成材料中的水泥在水化過程中,以及混凝土浸泡在水中都會不斷地溶蝕出Ca（OH）2, 從而起到凈化作用。但是這會影響混凝土的耐久性，其堿性也會對生態植物產生影響。
3．生態綜合效應
由于生態混凝土是多孔結構的，所以它就提供了適合微生物生長的生存環境。在其表面和內部有大量的細菌棲息繁衍,包括硝化菌、甲烷菌、脫氮菌等喜氧性和厭氧性細菌。而且多孔混凝土上形成的生物膜中生物種群較多,可以充分發揮生物膜的作用,降解水中的污染物質。另外水草等植物附著生長在生態混凝土上時，可以吸收水中的N、P等污染物質。
總之，生態混凝土在水中富集的微生物、動植物形成了一個綜合的生態效應從而取得良好的水質凈化效果，因此是我們研究的重點。
1.2 國內外研究現狀
由于環境保護的需要，水土保持、水質凈化和退化生態環境的修復和重建得到了世界各國的重視。人們試圖通過多種途徑解決保水、排水、保護水資源、保護生物的多樣性等一系列包含復雜技術的生態環境保護問題。多孔混凝土是一種采用特殊工藝制備的含有連續空隙的混凝土，它既有一定的強度同時又具有透水性和透氣性；多孔混凝土在水中富集的微生物、動植物形成了一個綜合的生態效應從而取得良好的水質凈化效果，在美國、日本、歐洲等國家得到了較為廣泛的應用。
直到20世紀90年代美國、日本、歐洲等國家才開發使用生態混凝土這種新型的材料，尤其是日本在這方面做了深入細致的研究。日本大成建設技術研究所進行了連續四年的探索性研究，在1993年提出生態材料(environment conscious materials)概念的基礎上, 日本混凝土工學協會在1994－1995年設立了“生態混凝土研究委員會”，1995年日本混凝土工學協會提出了生態混凝土(environmentally friendly concrete / eco-concrete )的概念。[1]
在生態混凝土的水質凈化方面，文獻報道日本近畿大學的玉井元治教授從90年初就開始進行多孔混凝土（POC）在自然水環境中生物附著和水質凈化的可能性的研究。表明POC在自然水環境中會有大量不同的生物附著生長在其上面并具有水質凈化的效果。[2]文獻報道日本長崎大學于1994年起進行海水現場試驗,將直徑1m高0.5m的有孔試塊10個一組地投入海中,并于1995年2月至1996年2月每月實測一次水質變化,發現生態混凝土有富集營養物質的功能. 另有文獻報道,使用生態混凝土在公園內小河上建造凈水渠(15m×2m×0.4m),水在其中停留1～3h可去除水中的BOD40%～50%,長時間停留可去除80%～90%。[3]日本德島大學的水口裕之教授1997年在實驗室建立了POC水質凈化裝置并開始研究多孔混凝土的空隙率，粗骨料粒徑，孔隙直徑對混凝土的強度，生物膜附著和水質凈化效果的影響。發現空隙率20%～30%，粗骨料粒徑5～20mm的混凝土（28天強度7.5～23MPa）在實驗裝置中浸泡30天，T-P除去率達60%，T-N去除率達50％。[4]林正浩和水口裕之教授通過在生態混凝土中添加高爐礦渣和沸石粉方法，研究其對多孔混凝土強度和水質凈化的影響，取得了較好的成果。[5]日本宮崎大學中澤隆雄博士等也通過室內實驗裝置對POC的水質凈化效果進行了研究，表明POC對廢水的TOC、T-P、T-N的去除有明顯的效果。[6]
