城市河道生态修复技术研究

摘要：逐水而居是人类繁衍与发展的开端，城市与河道变迁有着密切的关系，河道是城市的血脉，城市是河道的载体。随着经济社会的极速发展及人口数量的快速扩张，城市河道发生了巨大的变化：河水严重污染、河道原有自然形态发生巨大改变、河道两岸自然景观遭到严重破坏等等，河道对城市生态系统的调节作用逐渐被削弱。之所以要保护和修复城市河道的生态系统，这是由于城市河道生态系统具有众多非常重要的功能，这些功能均直接或间接地影响了生物的多样性及社会经济的可持续发展，保护和修复城市河道生态系统对保护和修复生态功能具有重要意义。

关键词：城市河道；生态修复；水质修复

1城市河道的现状、功能及城市河道生态修复技术研究进展

1.1 城市河道的现状

1.1.1 河道形态多样性破坏

许多工程从当地土地利用情况及防洪行洪安全的角度出发，对绝大部分城市河道进行了裁弯取直的工程措施，同时，对河床加以混凝土衬砌以减少入渗量。这样的工程措施改变了城市河道原有的天然形态及走势，使之现在的城市河道介于天然河道与人工水渠之间。

1.1.2 洪峰流量增大

人为地拓宽城市河道，并硬化河道两岸及河床，不仅大幅度地减少了河床及河岸的入渗量，同时也加快了河道中水流的速度，导致洪峰增大，洪水更为频繁。

1.1.3 水质日渐恶化

随着经济社会快速有序的健康发展，城市污水大量排放，污水处理达不到国家标准，导致地表径流中携带着污水中的污染物汇入城市河流，使得城市河道中污染物的种类与浓度大幅度的增加，减弱了城市河道原有的自净能力，水质变得日渐恶化。

1.1.4 河道生态系统受损

河床作混凝土衬砌以及河道两岸硬化、植被大量减少等损害了城市河道原有的健康的水气循环，破坏了河道周边的自然生态环境，致使许多生物赖以维持生存的自然特征逐渐消失。城市河道生态系统遭到破坏，导致河道生态系统许多重要功能丧失，长久发展下去将发生难以想象的灾难。

1.1.5 河道景观严重匮乏

多数城市河道均已硬化，其河岸在硬化后草木稀少，滨河的植被带被大量砍伐，河道优美的自然特征消失，毁坏了河道原有自然形态和植被，河道形态单一，植被单调，景观严重匮乏。

1.2 城市河道的功能

1.2.1 生态功能

城市河道为人类及动植物的生命活动提供了必需的要素，并维持着生态结构的稳定和平衡。城市河道生态系统具有一定的调节水量功能、自净功能、调节气候功能等。

1.2.2 景观功能

城市河道的自然特性丰富了城市景观，为居民提供了娱乐休闲、且亲近自然的亲水娱乐场所，提高了现代居民的生活质量与生活品味。

1.2.3 防洪功能

城市河道能够容纳城市暴雨后产生的地表径流并将其迅速排出，防止城市发生内涝，有一定的调蓄洪水的功能。

1.2.4 供水功能

供水是城市河道的重要功能之一。由于城市是人口较为密集，同时在生产与生活方面需要消耗大量的水，城市河道使两岸居民提供生产与生活用水更方便且快捷。

1.2.5 运输功能

河道具有运输功能。从古至今，水运都是重要的交通形式。

1.3国内研究动态

目前，我国已经清晰地认识到传统的水利工程对城市河道产生的严重影响及后果，并从各种不同的角度分析了进行城市河道生态修复的重要性及迫切性，在此基础上提出了“生态水工学”的理论并对“生态水工学”进行了深入地研究，开始了关于城市河道生态修复的基础理论和技术手段的研究。

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同时，对城市河道的生态护岸工程也有一些初步的研究，发展了植被护岸、防浪林建设等生态型的护岸技术并取得了良好的社会和生态效益。我国在一些大城市中开展了河道生态修复实践，提出了“水清、流畅、岸绿、景美”的治水目标，以恢复和强化河道的综合功能。现阶段我国在城市河道生态修复方面多偏重于受污染水域的修复，只注重受污染水质的改善，并未着重提到河流生态系统的结构及功能修复等问题。

1.4 国外研究动态

国外许多国家都在进行河道重返自然的生态修复，开发了河道生态修复的理论和技术。德国进行了“重新自然化”的尝试，将河道恢复到接近自然的状况；美国的自然河道设计技术首次提出了生态工程概念，奠定了“多自然型河道生态修复技术”的理论基础；日本推出《近自然工法》，指出应采取一定措施来保护河道两岸的生态环境，恢复自然生态环境等河道治理策略；英国制定了“生物多样性计划”确保了可持续的洪泛区保护与生物物种多样性保护有机地紧密联系在一起。国外在城市河道生态修复技术方面取得了明显效果：水质均得以改善，同时生物数量与种类也均有所增加。

2河道生态修复技术

2.1物理修复

物理修复主要是采取修建水工建筑物、机械除藻、疏挖河道底泥、引水冲淤、调水稀释等各种工程措施，来改善受污染河道的水文条件、底泥环境条件等，从而达到河道生态修复的目的。通过修建水工建筑物，优化选择过水构筑物的形状等水利工程措施，可以充分利用河水流经过水构筑物时形成的跃动、翻腾、紊流等水流现象来增加水中空气的溶解量，从而提高河流的复氧能力与自净能力，以达到改善河流水质的目的。美国基西米河生态修复工程就是采用河流通道修复技术在整个流域尺度下大规模进行并取得成功的重要事例。机械除藻是指通过人工操作机械来将受污染的河道中大量繁殖的藻类进行打捞去除。

2.2化学修复

化学修复就是向受污染的河道中投入化学改良剂，通过药剂与污染物发生化学反应生成对环境无污染的中性物质来达到去除水体中污染物，修复河道生态环境的目的。对于受重金属污染严重的河流可以向其中加入某些化学药剂通过其对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用来降低重金属的生物有效性。如使用石灰或碳酸钙等来提高水中 pH 值，促使河流中 Cd、Cu、Hg、Zn 等元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀以减少水中重金属污染物的量。

2.3 生物修复

生物修复技术是利用水体中的植物、微生物和一些水生动物的吸收、降解、转化水体中的污染物，来实现水环境净化、水生态恢复的目标。生物修复技术可以是单一的植物、动物或微生物修复，也可以是由不同种植物、动物、微生物共同构成的生态系统进行的水体生态修复。植物、微生物和水生动物在河道生态修复中扮演着不同的角色，各自为水体的净化起着不可或缺的作用。植物修复是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及共存微生物体系去除环境中的污染物。通过在水体中种植水生植物，利用植物的吸收、挥发、过滤、降解、稳固等作用，可以将水中有机和无机污染物进行有效的去除，达到净化水质的目的。例如在污染河道中种植对重金属具有较强耐性和富集能力的“超富集植物”，可以将大污染物迅速吸收和富集到植物体中，利用植物自身的主动运输作用运送到植物地上部分，最后收割植物地上部分就可以将大量的重金属污染物从水中和底泥中带走，以达到去除污染改善河道水质的效果。

动物修复指通过河流中水生动物种群的直接( 吸收、转化、分解) 或间接作用( 改善水体理化性质，维持河道中植物和微生物的健康生长) 来修复河流污染的过程。在受污染的水体中投入对该污染物耐性较高的虫类、虾类、鱼类等，通过食物链消化将一些有机污染物吸收、利用或分解成无污染的物质从而改善水环境修复受污染的河道。

结束语

中国对城市河道生态修复研究还处在初级阶段。城市河道生态修复是一项复杂的生态工程，在实际工作中，不仅要大量借鉴国外发达国家的先进研究成果和实践经验，又要结合中国国情，有针对性地根据不同城市河道的功能和特点，在满足城市防洪防旱安全前提下，因地制宜展开城市河道的生态修复，把河道形态多样性与生物多样性具体应用到河道生态修复工程中去。城市河道建设要充分发挥其作为水利工程的功效，而且还要融入城市园林景观、建筑艺术和绿色生态等多方面内容，充分发挥出城市河道的综合功能，使城市河道真正做到恢复自然、和谐、原生的生态状态。