河流生态修复理论技术及其应用

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1、河流生态修复理论技术及其应用董哲仁孙东亚彭静中国水利水电科学研究院，北京100038提要：本文提出了河流生态修复整体模型，系统阐述了水利工程对河流生态系统胁迫及其机理，对传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法及河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了简单介绍。关键词：胁迫，生态修复，模型，示范工程THEORIESANDPRACTICESOFRIVERRESTORATIONDongZheren,SunDongya,PengJingChinaInstituteofWaterResources

2、andHydropowerResearch,Beijing100038,ChinaABSTRACTTheholisticmodelofriverecosystemstructureandfunctionisproposed.Stressesofhydraulicengineeringonriverecosystemsareanalyzedcomprehensively.Countermeasuresandtechnologiesarebroughtforwardforecologicalcompensationsandrehabilitati

3、ons,whichovercomesomeshortcomingsoftraditionalmethodologiesinhydraulicprojectplanning,designandmanagement.Onedemonstrationprojectonriverrestorationisbrieflyintroduced.Keywords:Stress,riverrestoration,holisticmodel,demonstrationproject1、前言水利工程在防洪、灌溉、供水、发电、航运和旅游等诸多方面对于保障社会安全、

4、促进经济可持续发展发挥着巨大的作用，这是举世公认的事实。但是另一方面，水坝和堤防建设、河道整治工程和跨流域调水工程等各类水利工程对于河流、湖泊生态系统也造成了胁迫效应。水利工程的负面影响主要表现为改变了自然水文规律和引起地貌特征变化，从而不同程度地改变了生境条件，导致淡水生态系统结构和功能的变化。水利工程的生态影响问题引起了社会各界的广泛关注，也逐渐变成了水利水电建设发展的瓶颈问题。如何正确对待和处理水利工程的生态影响问题，需要坚持可持续发展的原则，用辩证的观点进行分析。在工程技术层面上，纵观传统意义上水利工程的建设和管理目标，都是以建设和运

5、行工程设施为手段，通过改造和控制河流，实现预期的经济效益和社会目标。传统意义上的水利工程尽管满足了社会经济需求，但是在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求，因此对生态系统构成了胁迫效应。面对这个复杂问题，应坚持全面权衡利弊，力争趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于河流生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护二者兼顾的目标。本文系统阐述了水利工程的生态影响现象，分析了胁迫效应的机理，对于传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了系统的反思，总结了河流生态修复规划原则与评估方法和

6、河流廊道生态修复技术，对典型示范工程进行了介绍。2、水利工程对河流生态系统胁迫和机理分析自然力和人类活动对于淡水生态系统构成双重胁迫。各类水利工程对淡水生态系统的胁迫是大规模人类活动的负面影响之一。这种影响主要表现为改变了自然水文规律和引起地貌特征变化，从而不同程度地改变了生境条件，导致淡水生态系统的结构和功能的变化。2.1水文－生物－生态功能河流连续体四维模型本文作者根据近20多年来生态学理论的发展以及对于河流生态系统的认识深化，在前人提出的河流连续体概念（Vannote,1980）的基础上，通过进一步完善，提出“水文－生物－生态功能河流连

7、续体”概念。所谓“水文－生物－生态功能河流连续体四维模型”的内涵是：由河流水文－水力学过程空间连续性；生物群落结构空间连续性；营养物质流和能量流空间连续性；信息流空间连续性为要素的河流连续体模型，同时，考虑水文、生物及河流生态系统演变和进化的动态特征，需要建立时间坐标和尺度。（1）河流水文－水力学因子三维连续性河流的流动是水体一种不可逆的单向运动，河流的水文－水力学因子用流量、水位、流速、脉动压力、水温等指标度量。如果在河流的某一横断面建立三维坐标系，即水流的瞬时流动方向y轴（纵向），在地平面上与水流垂直方向x轴（横向），与地平面垂直向下的z

8、轴（竖向），借以考察河流的三维运动（图1）。在纵向y方向河流的流动是主导方向，河流的流量、流速、脉动压力、水温等沿上中下游都是连续分布的，反映了河流顺水流方向的连续