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生态修复技术工程范文1
随着经济的发展，人们对于生态环境的过度开发和利用导致各类生态资源越来越紧张，生态环境修复受到了广泛的关注。水利工程施工会对周边的水土保持等产生较大的影响，施工过程中如果不及时采取一些措施，可能会导致严重的水土流失，破坏生态环境。目前，水利工程施工过程中的一些技术措施已经不能够满足当前生态修复的需求，因此，需要借助生态修复相关理论来预防水利工程施工过程中的的水土流失。
1生态修复的概念
生态修复指的是依靠生态系统自我调节能力使其能够向有序的方向发展，生态修复过程中一般不会人工干涉，但是特殊情况下可以辅助一些人工措施，帮助一些受破坏的生态系统进行修复，使其能够可持续发展。自然生态组成了一个稳定的系统，由于人类的活动导致自然生态平衡被打破，帮助生态系统恢复到原有的平衡，称之为生态修复。学术界并没有界定生态修复和生态恢复的区别，但是一般欧美国家采用生态恢复的说法，一些亚洲国家则更加倾向于使用生态修复的说法，其本质上是相同的，都是帮助自然生态系统可持续发展，并为人类所利用。
2水利工程水土流失特点
2.1以点或线状分布
水利工程的施工过程中由于涉及到大量的土石方工程，因此在施工过程中必然会产生水土流失的现象，如果不采取相应的措施，可能会导致生态环境的破坏。地面上的植被能够起到防风固沙、防止水土流失的作用，但是水利工程一般位于偏远的山川或者河流地区，且施工占用面积较大，导致水利工程施工不便利，难度增加。大兴水利，修建水库、大坝等设施，一定程度上已经对原有的生态环境进行了破坏，生态系统的平衡被打破，地面的环境遭到了破坏，导致土地大面积的暴露出来，极易造成水土流失，水土流失一般呈现出点状或者线状分布。
2.2被破坏的植被难以修复
水利工程设计规划的时候需要修筑一些构筑物，这些构筑物的修建需要永久的占用部分土地，被占用的土地被构筑物长久挤压，导致该地区的土壤弱化，土壤的肥沃程度降低，水土保持性能降低，不利于植被的恢复。生态系统自我修复能力降低，辅助人工措施后往往也难易恢复被破坏的植被。
2.3水利工程设计的多样化
水利工程的设计范围较大，主要包括防洪、港口、农田等多种类型的区域，不同的生态系统中的水土流失类型不同，因此水利施工过程中生态修复呈现出多样化的特点，水土流失的表现形式也多种多样。水土在重力作用下可能产生滑坡、塔防等现象，严重的还会引发洪水和泥石流等灾害。
3水土保持生态修复的作用
3.1减少自然灾害发生
水土保持生态修复对于维持生态系统的平衡具有重要意义，不仅能够使得水利工程施工过程中被破坏的植被得以修复，同时能够增加土壤的肥沃程度和蓄水能力，避免在在水利工程施工和运行过程中产生水土流失现象。水土保持还能够对地表水和地下水起到一定的调节作用，降低自然灾害发生的概率。
3.2促进水利工程经济效益的提高
水利工程的兴建就是为了优化水资源的配置，控制和调配水资源，但是实际工程施工过程中存在大量的属兔流失现象，水资源的含泥量较高，导致水资源数量减少。在水利工程施工时，同时进行生态修复，能够保证水库中的水资源充足，提高水资源的需水量，延长水利工程相关构筑物的使用年限，提升其经济效益。
4水土保持生态修复技术分析
4.1自然退化生态系统修复技术
水土流失产生的原因有很多，针对不同原因产生的生态破坏应当采取不同的措施进行防治。一些水资源比较丰富的地区，在进行水利工程施工过程中，应当充分结合当地的条件，采取引地表水或者打井、禁止放牧等措施帮助构建利于植被恢复的环境，在进行修复的过程中应当对不同的区域按照一定的分类标准进行划分，实行分级分块的生态修复，确保生态修复的质量和效果。
4.2过渡垦殖生态系统修复技术
针对过渡开发造成的生态系统破坏，需要退耕还林。按照国家相关法规和政策的规定，对于25度以上的坡地，都应当退耕发展生态林草，严格控制坡度大于25度的农田的开垦，做好坡地的生态保护工作。对于15度以下的坡地，根据坡地周围的环境，在靠近人、村和路的地方进行改造，在保证农民基本需要的情况下进行水土保持耕作。针对由于樵采导致的生态系统破坏，严重的可以采取封山育林的方式，对遭到破坏的地区进行一定时间的封闭，封闭时间一般可以为3年、5年或者8年，具体需要封闭的时间参考生态系统类型、气候、地区等因素综合确定。除此以外，封山育林还可以辅以补种植被等措施。
4.3沿河生态修复技术
不断减轻导致生态破坏的驱动力，对生态系统加以修复是沿河生态系统修复的重点工作内容，与此同时，还要避免河流生态环境的单一性过高，单一性过高的河流生态系统容易出现破坏，应当保证河流朝着多元性、多样化的方向发展，并且要确保河流的连续性和连通性受到破坏后能够及时恢复。必要时可以设置复合断面形态，包括主河槽和护堤地，如果施工条件允许，也可以提前设置马道或者季节性河道。
4.4经济过度开发生态修复技术
对于由于经济过度开发导致的生态破坏，可以采取粮果、林果间套种植的方法帮助恢复土壤原有的肥力，充分利用山地的自然坡度进行植物的种植，增加土地的使用效率。采取植物轮作的方式，提升植物的产出率。对原有生态系统生物链进行分析研究，采取措施模拟原有的生态链，逐步建立农田的循环经济模式，实现生物链的良性循环。
4.5开发建设生态退化修复技术
水利工程的施工会打破当地的生态平衡，由于早先的水利工程对于环境修复这部分并不重视，并没有制定有针对性的措施，因此已经造成了严重的生态环境破坏。针对这种水利工程项目应当立即停止施工，找出生态环境破坏产生的原因，并进行适应性的调整和防治。比如，施工范围内，可以充分利用土地种植一些成活率高、适应性强的植物进行生态修复，能够起到很好的水土保持的作用。适当加强区域的生物覆盖，避免出现施工过程中大量水土流失的现象。
4.6减少生态植物的破坏，维护原有生态系统
水利工程施工对周边环境的扰动较大，尽可能的保护原有生态植物不被破坏，维护原有的生态平衡，对于一些必须要进行砍伐的植被，在其被破坏后应当适当的采取措施，替代其丧失的生态功能，防止裸露的土地产生水土流失。水利工程施工是应当尽量避开植被茂密的区域，控制整个工程对生态环境的破坏。
生态修复技术工程范文2
关键词 矿区生态系统;人为干扰;修复与重建技术
中图分类号X3文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)18-0096-02
1 人为干扰对矿区生态系统的影响
1.1 人为干扰的概念
人为干扰是区别于自然干扰的另一种主要干扰方式,是指由于人类生产、生活和其它社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响。人为干扰无论从伤害强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在危害、诱发性等方面,都常常高于自然干扰。
1.2 人为干扰的方式
对于中国矿区环境生态系统,人为干扰的主要方式是污染。主要包括:水资源的破坏和污染、废气污染、固体废物污染、噪声污染等污染。
煤矿开采矿区废水的排放使许多水域被污染,水质下降甚至丧失饮用水的价值,洗煤污水的污染程度较矿井水为重;煤矸石在露天堆放过程中,经雨水淋溶后部分物质形成地表径流进入土壤、地表水体或地下水体时,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤矿开采过程中噪声污染主要是由于各种机械设备工作时所产生的,不仅直接影响的身体健康,还会影响周围居民的工作、生活和学习。
2 矿区受损生态系统的特征
根据目前的研究成果,矿区受损生态系统的主要特征可以概括为:
1)生态系统受损伤的各种变化都始于结构的改变
矿区水土资源受到污染破坏、物种资源急剧衰减、矿区植被面积下降、植物光和作用的转换效率低,能量流动效率降低、物质循环受阻等,修复矿区生态需要借助于生态系统的外部力量才能促进矿区生态功能的转变,矿区生态治理和维持成本加大。
2)生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统的主要特征
矿区产业结构的演变通过对生态系统的破坏力和生态修复能力而影响矿区生态系统功能的发挥。开发初期,矿区生态恶化程度较低,生态系统维持成本较低,矿区生态自我修复的能力较强,对矿区生态长期影响较小;矿区形成期,矿区污染和生态环境破坏力加大,矿区生态的自我修复能力急剧下降,治理成本上升,但是矿区生态治理在可以接受的范围之内,需要加大矿区治理的力度或实行清洁化生产,以消除开采过程生态系统的破坏力。如果失去矿山生态治理的时期,矿区进入衰退期,整个矿区的恶化程度急剧上升,矿区生态修复的周期长、成本高、修复能力脆弱,对矿区持续发展的长期影响大,严重阻碍矿区社会的持续发展能力。
3)关键组分和过程的状态决定着生态系统的回复进程
一个具有自我维持能力的生态系统才是真正健康的生命系统,生态系统的关键物种(如建群种、优势种、关键的传粉动物、顶级食肉动物等)和关键生态过程,在受损伤的的生态系统中还是否存在,对于受损伤的生态系统的恢复进程至关重要。在矿区生态修复的过程中,要注重生物种类、数量、生物量的增加,更要注重物种间的竞争和协同关系,才能更充分地利用系统自身的潜能,促进矿区生态系统的恢复进程。
3 探索人为干扰下的生态演替规律
矿区生态系统是人类生态系统经过漫长的发展时期才产生的,在人为干扰下矿区生态系统先后存在3种不同的类型:
1)原始型矿区生态系统
人类社会早期矿区生态系统,社会生产力水平低,矿业开发利用程度很低,对自然生态系统的压力不大,生态与矿业开发的矛盾没有显现。
2)掠夺型矿区生态系统
19 世纪开始社会生产力有了飞速提高,对矿产的需求量不断扩大。人们仅仅为了追求经济发展而进行掠夺式的开发,环境污染严重,矿区环境生态系统严重破坏。
3)协调型矿区生态系统
这种矿区生态系统类型以生态与经济协调和可持续发展的理论作指导,必将成为普通存在的先进矿区生态系统类型。矿产资源的综合利用率高, 矿区灾害很少发生, 矿区生态系统处于健康状态。
4矿区生态系统修复和重建技术
矿区生态修复的综合技术主要包括监测、预测及风险评估技术,管理技术,规划设计 技术,工程修复技术,化学与生物修复技术。
4.1 监测、预测及风险评估技术
主要是对矿区生态环境损害进行动态监测与预测,揭示损害的程度、范围、机理和规律及风险,为矿区生态环境治理技术的选择和有关法规与技术标准的制定提供依据。
4.2 管理技术
主要是对受损矿山生态环境进行科学的管理、宏观过程管理以及矿山整个生命周期的环境修复管理。
4.3 规划设计技术
矿区生态环境规划设计技术包括传统规划法和计算机辅助规划法。在详尽调查、监测的基础上,运用先进的规划技术和手段对矿区生态进行详细的规划。
4.4 工程修复技术
包括回复生态系统的各种工程措施。应根据不同的破坏特征、不同的自然条件采取不同的技术措施,主要包括生态破坏的工程修复技术和环境污染的工程(物理)修复技术。
4.5 化学与生物修复技术
指提高和改善重建系统生产力和环境安全的各种化学和生物措施,其中生物工程(含植物修复)、生态工程、化学修复和土壤改良技术等是十分重要的。
4.6 采煤沉陷区生态修复技术
采煤沉陷是我国两大面广的矿区生态问题,其主要的修复技术主要包括疏排法、挖深垫浅法、充填复垦法、直接利用法、修整法、生态工程复垦法等方法。将土地复垦技术和生态工程技术结合起来,综合运用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程学的理论,运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理,结合系统工程方法对破坏土地所涉及的多层次利用的工艺技术。
5 结论
本文主要阐述了在人为干扰下生态系统的变化,特别是对中国矿区生态系统的研究,提出矿区生态修复和重建技术,在开发矿产能源的同时,走经济与生态环境的可持续发展之路。
参考文献
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生态修复技术工程范文3
论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
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生态修复技术工程范文4
关键词：河道；污染；生态修复
中图分类号：X143文献标识码：A文章编号：16749944（2014）10002402
1引言
河道是包括河堤、护坡、河床、水体、微生物和动植物的复杂生态系统，既是防洪排涝、引水抗旱的重要通道，又是休闲娱乐和观赏旅游的场所。自从进入工业革命之后，人们一味追求经济的发展，大量工业废水、农业污水和生活污水直接排入河流，加上河流管理和维护的缺失，河道普遍出现形状单一、河道结构硬化、水环境恶化、河流生态系统严重破坏、河道景观严重散失等问题[1]。然而，河道环境基础设施的建设远远滞后于经济的发展，如何进行河道生态修复建设是当前河道生态修复亟待解决的问题。因此，河道生态修复技术的进步对于河道生态修复具有十分重要的意义。
2河道生态修复的原则
河道生态修复是在坚持自然原则、生态原则、整体景观原则的基础上达到改善河流水质、优化河流景观、设计合理的空间的目标[2，3]。
2.1自然原则
自然原则是河道生态修复的关键。河道生态修复材料的选择方面应尽量运用自然材料，例如，运用木桩、抛石、沉石进行护坡护岸，在河堤上采用乔、灌、草立体防护，河道内可以通过营造适宜的生物栖息环境来净化河道水资源，在一定程度上可以改善河道污染的现状，缓解河道污染的问题。
2.2生态原则
生态原则，就是要充分考虑河流的生物多样性。在采取因地制宜发展稳定塘、人工湿地及生物栅等处理技术的同时，应重视河岸植被建设，为水生动物的生存繁衍提供合理空间，确保水体适合分解微生物的生存。水生动植物和微生物可以提高水域生物净化能力，从而有效控制水体污染物，使河道生态系统的物质循环和能量流动处于良性状态。
2.3整体景观原则
整体景观原则，就是从整体景观的宏观概念出发，整体上把握河道景观的现状以及河道污染情况，将治理、修复、净化与环境景观美化有机结合，进行立体修复，进而实现生态环境、社会以及经济效益的最大化。
3河道生态修复技术
河道生态修复主要目标是净化水质、优化河流景观和设计合理的空间。目前改善河流的水质主要技术手段有物理修复、化学修复和生物修复3种方法，优化河流景观和设计合理的空间包括生态工程修复、生态护堤和河道景观设计等措施。
3.1净化河流水质技术
3.1.1物理修复技术
物理修复主要是采取各种工程措施改善受污染河道的水文条件和底泥环境条件，从而达到河道生态修复的目的[4]。目前物理修复技术主要包括底泥疏浚、底泥稀释和冲刷、引水换水、机械除藻、水力调度、气体抽提、空气吹脱等技术，这些技术有目的明确、见效快等优点，但同时存在工程量大、成本高、治理不彻底等不足。
3.1.2化学修复技术
化学修复就是向受污染的河道中投入化学改良剂，通过药剂学改良剂能够与污染物发生化学反应，生成对环境无害的中性物质，以达到净化水质的目的[4]。该方法常用于处理突发性水污染，有速度快、效果好等优点，但治理效果不佳，也不能从根本上解决问题，因此化学修复只能作为一种辅助治理手段。
3.1.3生物修复技术
生物修复技术是充分利用水体中的植物、水生动物和微生物的吸收、降解和转化作用，将水体中的有害污染物浓度降至最低，实现河道水质生态恢复的目标。
（1） 植物修复。植物修复法是利用高等水生植物及其根际微生物的共同作用去除水体中的污染物，其净化机理是植物的直接吸收、植物根茎部释氧、生物化感、植物根系微生物降解。研究表明，水麻、一年蓬等植物能高效吸收重金属镉；水芹菜、马尾草等植物能富集水体中N、P；金鱼藻、眼子菜等水生植物向水体中释放的化感物质能抑制藻类的大量繁殖[5]。
（2） 微生物修复。微生物作为生态系统中的分解者，不仅能够清除水体污染物，对水中营养成分的循环也起着重要作用，一些有特殊分解转化能力的微生物在河流生态修复中倍受欢迎。微生物修复技术包括两个方面：一方面是投加营养物质或曝气增氧等方式，目的是促进土著微生物的生长；另一方面是直接向水体中投加高效降解菌。目前应用广泛的有：①微生物强化法（通过调控污染水体中的溶解氧浓度、pH值、营养盐浓度等，促进土著微生物吸附、吸收和降解河道中的污染物）；②生物膜技术（由细菌、真菌、原生动物和藻类等组成生物膜，通过与污水充分接触，降解其中的污染物）；③投菌法（向污染水体投加针对不同污染物性质的高效菌种，如有机污染物高效降解菌、硝化细菌、光合细菌等，从而达到净化水质的目的）。这些技术在国内外河流污染治理工作中得到了广泛应用[6]。
（3） 复合生物修复。植物修复和微生物修复都是单独研究植物和微生物在净化水质的过程中发展的河道水质净化技术，单独运用某一种植物或微生物是很难达到理想效果，因此，在实际应用中，人们会将各种生物修复技术进行整合，多种生物合理配置，从而使修复效果达到1+1>2的效果。目前国内外广泛应用的复合生物修复技术主要有人工浮岛技术（由人工设计建造漂浮在水面上供动植物、动物和微生物生长栖息繁衍的生物生态设施）和人工湿地技术（由人工基质和生长在上面的多种水生植物组成）[7]。这两种方法都是利用基质填料、微生物和水生动植物之间的协同作用，实现对水体中绝大部分有害物质，如重金属、有机物等，进行分解吸收，达到净化水体的目的[8]。
3.2优化河流景观和设计合理的空间
3.2.1生态工程修复技术
生态工程修复主要把握好三个方面的内容：一是降低边坡坡度；二是配置凹岸和凸岸、浅滩和深塘；三是修建池塘。凹岸和凸岸、浅滩和深塘的交替出现，一方面增加流水的紊动，促进了河水充氧，另外，浅滩、深塘和池塘的底层有大量底沙和淤泥，为水生动物提供了主要栖息地和保护区，以及觅食空间，保护了生态多样性[3]。另外，河坝、混凝土河道等对河流生态系统有一定的负面影响，在河道生态修复中应尽量避免。有很多新兴生态环保材料，如生态砖、生态水泥和生态混泥土等都能够提高河流的生态效益。
3.2.2生态护堤技术
生态护堤技术分为植物护坡技术和植物工程复合护坡技术。植物护坡主要通过植被根系的力学效应（深根锚固和浅根加筋）和水文效应（降低孔压消弱溅蚀和控制径流）来固土防止水土流失，在满足河道生态环境需要的同时，还能进行景观造景[5]。生态护堤技术可以防止单一工程型护坡技术带来的呆板和负面生态效应，极其有利于保护和恢复生态环境，同时也具备传统护坡的防范、保护功能。生态护堤技术将河流的安全防护和对河道生态环境的保护有机结合，是确保河流安全和生态环保的良好措施[7]。
2014年10月绿色科技第10期
廖思红，等：河道生态修复技术自然与生态
3.2.3河道景观设计
河道道景观设计包括河道形态设计和河岸的绿化美化。河道形态设计首先保障河流安全防护，降低河水流速、削减洪峰流量，在此基础上应提高河流的空间异质性，为各种生物提供良好的栖息场所[9]。例如横断面上避免混凝土和浆砌石的硬质护岸；纵断面上设置蛇形曲线，合理布置深潭浅沟，尽量恢复河流的生态原貌[10]。在流经城市的河流修复中，河流绿化应考虑将河水和植物合理搭配，从而使得河流生态与城市整体景观和谐统一。
4展望
河流的污染和结构的破坏是一个全球性的生态问题，加强河流的治理是一个全球性的生态热点问题。鉴于每一条河道治理的复杂性和不可预测性，应充分考虑“一河一策”的修复理念，关注多种修复技术的联合作用。尤其倡导以生物修复技术法为主导，物理修复技术和化学修复技术相结合，最大程度实现河道的污染治理、河道景观美化和沿河居民生活环境的统一。
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生态修复技术工程范文5
[论文摘要]开展生态修复研究与实践，应理清环境、生态、环境生态、生态恢复、生态建设、生态工程等与之相关的一些概念及科学内涵，避免概念上的混乱。我国的生态工程与国外的环境生态修复和生态恢复有较大差别，将生态学应用于农林水等生产领域，是我国生态工程研究与实践的突出特点。流域生态修复是今后生态修复的发展方向，水土保持工程是建设项目生态修复的主体;当前亟待开展生态修复机理、生态修复潜力、生态修复指标体系等方面的研究。
在人与自然和谐相处，人口、资源和环境协调发展战略思指导下，水利部提出了“加强封育保护，充分发挥生态自我修能力，加快水土流失防治步伐”的水土流失防治新思路。全水土保持生态修复试点启动后，各地因地制宜，采取措施，加配套，积极开展封山禁牧、轮封轮牧，努力探索和总结生态修的技术和经验。生态修复已为水土保持工作者所熟知，但其学涵义及有关问题尚待明确和研究。现对生态修复的若干关概念、理论及有关问题作一讨论，以期达到抛砖引玉之目的。
1 生态修复相关的重要概念和理论
1.1 环境与生态
广义上讲，环境是人以外的一切事物的总和，如现代人居环境即为广义的环境概念;狭义上讲，环境是影响有机体生长、发展和生存的外界物理条件的总和。生态系统简称生态，是有生命的主体(包括人类)与无生命的客体的总和。研究有机生命体与无机环境关系的科学称为生态学，研究生命体以外的无机环境的科学称为环境学。生态修复的研究与实践离不开环境学和生态学，而后者尤为重要。
1.2 生态环境与环境生态
生态包括环境，“生态环境”的说法是不科学和难以理解的，可以牵强地理解为与生命体最密切相关的环境。我国所谓的生态环境实际就是生态，准确地讲“生态环境建设”应为“生态建设”[1]。生态修复是对生态系统的修复，故不能称为生态环境修复。
环境虽然是无机的，但完全从无机角度理解环境是不完整的。特别是自然环境，本身是生物体或生物群体周围的整体状况，只有应用生态学原理研究、认识和理解环境，才能更有效地解决环境问题，这就是环境生态学。环境生态作为概念不易理解，但环境生态学无疑是科学的，他对生态修复理论和技术的形成起到了直接的推动作用。
1.3 干扰与生态演替
自然界发生的大大小小的事件，如火灾、水灾、泥石流、虫害、大风、人类活动等，改变着生态系统的结构与功能，这些事件称之为干扰。干扰可分自然干扰和人为干扰。干扰促使某一相对稳定的生态系统发生变化，旧的环境和物种破坏了，新的环境和物种又会产生，并在一定时间内维持其相对稳定。在没有严重干扰的情况下，自然生态系统会定向地、有秩序地由一个阶段发展到另一个阶段，这称为生态内因演替。演替的结果，最终会出现一个相当稳定的生态系统状态，这称为顶极稳定状态。每一演替阶段有其特定生物群落特征，顶极稳定状态的群落称为顶极群落。干扰常使生态系统受损并改变，称为外因演替。生态系统正常演替总是从低级向高级发展，而干扰使演替进程发生变化，严重时，如人类大规模活动，则使生态系统向相反方向演替，这称为逆序演替。生态修复就是使扰生态系统的逆序演替转向正常演替[2]。
1.4 生态稳态与生态阈值
生态系统不是绝对平衡的，而是永恒地发生着演替，旧的平衡打破了，新的平衡就会产生，当演替到顶极状态时，在很长时间内将处于相对稳定状态，即稳态。生态系统动态平衡中的稳定状态，称为生态稳态。稳态生态有相当强的自我调控能力，在干扰作用下虽不断地振荡和变化，但只是量变;当干扰严重并超过其调控能力时，系统将发生质变、崩溃，而走向逆序演替，甚至不可逆演替。稳态生态抵抗干扰的自我调节能力的限度称为生态阈值[2]。只有研究生态稳态和生态阈值，才能确定修复生态系统的类型、区域、难易程度、时间周期，并确定合理的修复指标。
1.5 人与自然共生理论
人与自然共生和和谐相处，是人类对“自然改造论”深刻反思后产生的新认识。人是自然生态系统的组成部分，不是其对立面，脱离生态规律的自然改造，损害了自然生态系统，必然损害人自身。人与生物、生物与生物之间存在着互利互惠的共生现象。任何形式的自然改造必须建立在人与自然共生的基础之上。F.Vester基于共生现象的研究，总结了人类系统与生物系统之间生物控制的8条规律。据此研究，生态学家提出了以最小能量输入和最小物质消耗以保证生态系统自我调节和恢复能力的生态设计原则。这也是生态修复规划设计的指导思想。
2 国外的环境生态修复与生态恢复
修复的本意是对错误和缺陷进行纠正的作用或过程，修复最早从污染环境治理角度被定义为:借助外界作用力使某个受损的特定对象部分或全部恢复到原初状态的过程。环境生态修复起源于环境修复，生态恢复又受环境生态修复的影响。
2.1 环境修复与环境生物修复
环境修复是对被污染的环境采取措施使污染物浓度降低到未污染前的状态。早期的环境修复主要采用工程技术手段，以后采用物理和化学手段。1972年美国尝试采用微生物生命代谢活动降解管线泄漏造成的汽油污染，1989年对Exxon Val-dez油轮泄油造成污染的阿拉斯加海海面进行修复(阿拉斯加研究计划)，从而出现了环境微生物修复技术，后来出现了环境植物修复技术，最终形成了环境生物修复技术。环境生物修复被定义为利用生物生命代谢活动降解被污染环境的污染物，并使之无毒化和无害化。
2.2 环境生态修复
20世纪60年代，美国生态学家H.T.Odum提出生态工程概念，受此启发，欧洲一些国家尝试应用研究，并形成所谓“生态工程工艺技术”，实际属于清洁生产的范畴。随着生态学与环境生态学的发展，90年代美、德等国家提出通过生态系统自组织和自调节能力来修复污染环境的概念，并通过选择特殊植物和微生物，人工辅助建造生态系统来降解污染物，这一技术被称为环境生态修复技术。由于生态系统的复杂性，该技术至今还不成熟，国外的环境生态修复也只是对轻度污染陆地的环境修复，最典型的事例就是通过湿地自调节能力防治污染。这与我国的生态自我修复有很大差别。
2.3 生态恢复
生态修复技术工程范文6
关键词：生态水利工程设计原则
一、 水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
二、 生态水利工程
从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支-生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。
纵观人类社会对水的开发利用大致经历过五个阶段：
（一）以防洪建设为主的阶段
人类社会要求发展首先要确保自己的安全，特别是人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设。一般是堤防、城墙、城区排水系统等，并且随着社会经济水平的提高，不断提高防洪建设水平。
（二）以供水建设为主的阶段
人类社会防洪安全得到一定保障之后，经济就会发展。经济发展到一定程度之后，水的供需矛盾就日益突出，这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容，经济越发展，要求供水能力和保障率越高。
（三）以水资源保护为主的阶段
伴随社会经济的发展，供水量越高，排污量增加，水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容。
（四）以景观建设为主的阶段
在水质问题基本解决之后，随着人类生活水平的不断提高，旅游事业的发展，人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此，以水域空间管理，为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展。
（五）以生态修复为主的阶段
随着人们对保护生物多样性意识的增强，人们重新审视自然水域在生态环境中的作用，要求恢复水系自然生态功能的呼声越来越高。水域不仅要清洁、美观，而且要求水域生机盎然。即回归自然、修复水域的生态系统成为目前发达国家水系管理的主要内容。
综上所述，在社会经济的不同发展阶段，水利建设所表现的相应内容也有所不同。改革开放以来，由于经济发展十分迅速，而前一时期由于水利建设投资不足，问题积累较多，在现阶段表现的发展阶段性不十分清楚。在防洪方面城市防洪标准较高，大江大河可防中、小洪水；在供水能力方面北方缺水严重，江河断流，但地下水开采能力较强，造成地下水严重超采；水域污染已十分严重，流经城市的水系普遍呈严重污染，重大污染事故时有发生；在一些大城市水系已开始景观建设，但水质普遍较差；水系的生态修复问题尚没有引起足够重视。
现在人们对水利建设的要求应当是全方位的，可以预计在21世纪的前半段，人们将会要求恢复碧水蓝天、山川秀美，要求水系恢复良好的资源功能、环境功能和生态功能。而我国水利现代化要求我们进行大水利建设，在尽可能短的时间内完成水利五阶段的跨越。
三、生态水利工程的规划设计原则
（一）工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
（二）提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
（三）生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
（四）景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
（五）反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计―执行（包括管理）―监测―评估―调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
