河流生态修复技术.ppt

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1、河流生态修河流生态修复技术复技术 ecological remediation第五第五组水利部索丽生副部长讲话水利部索丽生副部长讲话1河流生态修复的定义与原则 2城市内河流污染原因3河流生态修复技术4多学科交叉应用5河流生态修复的国内外成功案例6研究展望 背景背景水水是是生生命命之之源源，但但是是随随着着我我国国人人口口数数量量的的几几何何增增长长、现现代代工工业业废废水水的的乱乱排排乱乱放放、城城市市垃垃圾圾、农农村村农农药药喷喷洒洒等等等等，造造成成河河流流污污染染严严重重，本本来来已已是是极极少少的的淡淡水水资资源源加加剧剧短短缺缺，无无法法为为人人所所用用。据据统统计计，目目前前水水中

2、中污污染染物物已已达达2 2千千多多种种（22212221）主主要要为为有有机机化化学学物物、碳碳化化物物、金金属属物物，其其中中自自来来水水里里有有765765种种（190190种种对对人人体体有有害害，2020种种致致癌癌，2323种种疑疑癌癌，1818种种促促癌癌，5656种种致致突突变变：肿肿瘤瘤）。在在我我国国，只只有有不不到到11%11%的的人人饮饮用用符符合合我我国国卫卫生生标标准准的的水水，而而高高达达65%65%的的人人饮饮用用浑浑浊浊、苦苦碱碱、含含氟氟、含含砷砷、工工业业污污染染、传传染染病病的的水水。2 2亿亿人人饮饮用用自自来来水水，70007000万万人人饮饮用用高

3、高氟氟水水，30003000万万人人饮饮用用高高硝硝酸酸盐盐水水，50005000万万人人饮饮用用高氟化物水，高氟化物水，1.11.1亿人饮用高硬度水。亿人饮用高硬度水。根根根根据据据据全全全全国国国国环环环环境境境境质质质质量量量量报报报报告告告告书书书书（19931993）的的的的统统统统计计计计结结结结果果果果，海海海海河河河河水水水水系系系系最最最最主主主主要要要要污污污污染染染染物物物物为为为为氨氨氨氨氮氮氮氮，其其其其次次次次为为为为高高高高锰锰锰锰酸酸酸酸盐盐盐盐指指指指数数数数和和和和生生生生化化化化需需需需氧氧氧氧量量量量，另另另另外外外外，石石石石油油油油类类类类污污污污染

4、染染染亦亦亦亦相相相相当当当当严严严严重重重重，逐逐逐逐渐渐渐渐被被被被视视视视为为为为主主主主要要要要污污污污染染染染物物物物。目目目目前前前前海海海海河河河河水水水水系系系系污污污污染染染染严严严严重重重重，劣劣劣劣类类类类水水水水质质质质断断断断面面面面占占占占5050以以以以上上上上。主主主主要要要要污污污污染染染染河河河河段段段段为为为为 沧沧沧沧州州州州的的的的子子子子牙牙牙牙河河河河和和和和南南南南运运运运河河河河、北北北北京京京京的的的的北北北北运运运运河河河河、张家口的洋河以及天津的海河。张家口的洋河以及天津的海河。张家口的洋河以及天津的海河。张家口的洋河以及天津的海河。海河

5、：七大水系海河：七大水系污染之首染之首污污染染原原因因：一一是是粗粗放放型型的的经经济济增增长长模模式式的的不不利利影影响响。辽辽河河流流域域长长期期以以来来形形成成了了以以煤煤炭炭、石石油油、钢钢铁铁等等重重工工业业为为主主的的工工业业结结构构，资资源源开开发发强强度度大大，利利用用效率较低，污染排放强度高。效率较低，污染排放强度高。辽河：河：辽河水系河水系总体水体水质较差，劣差，劣类水水质断面占断面占40.6%河流生态修复的定义河流生态修复的定义河河流流生生态态修修复复是是指指利利用用生生态态系系统统原原理理，采采取取各各种种 方方法法修修复复受受损损的的水水体体系系统统的的生生物物群群体

6、体及及结结构构，重重建建健健 康康的的水水生生生生态态系系统统，修修复复和和强强化化水水体体生生态态系系统统的的主主要要 功功能能，并并能能使使生生态态系系统统实实现现整整体体协协调调、自自我我维维持持、自自我我 演演替替的的良良性性循循环环。美美国国土土木木工工程程师师协协会会将将河河流流生生 态态修修复复定定义义为为一一种种促促使使河河流流系系统统恢恢复复到到具具有有可可持持续续 特特征征的的较较为为自自然然状状态态，并可提高生态系统价值和生物并可提高生态系统价值和生物 多样性的环境保护行动。多样性的环境保护行动。河河流流生生态态修修复复是是重重建建系系统统干干扰扰前前的的结结构构与与功功

7、能能及及有有关关的的物物理理、化化学学和和生生物物学学特特征征，使使其其发挥应有的作用。发挥应有的作用。其包括两个修复其包括两个修复：（：（1 1）景观修复景观修复;（2 2）生态修复生态修复景景观观修修复复：从从景景观观尺尺度度上上考考虑虑恢恢复复，研研究究景景观观要要素素间间的的物物质质、能能量量交交换换与与动动态态平衡平衡。景景观观恢恢复复：注注重重于于景景观观格格局局及及其其各各要要素素间间的的功功能能联联系系，使使生生态态系系统统回回到到以以前前或或与之相近的状态。与之相近的状态。景观生态景观生态学学河流生态修复的基本原则河流生态修复的基本原则 河河流流生生态态修修复复的的基基本本原

8、原则则一一般般包包括括自自然然原原则则、社社会会经经济济技技术术原原则则、美美学学原原则则3 个个主主要要方方面面。自自然然原原则则 是是生生态态恢恢复复与与重重建建的的基基本本原原则则，只只有有遵遵循循自自然然规规律律的的 恢恢复复和和重重建建才才是是真真正正的的恢恢复复与与重重建建，否否则则只只会会事事倍倍功功 半半;社社会会经经济济技技术术原原则则是是生生态态恢恢复复与与重重建建的的后后盾盾和和支支柱柱，在在一一定定程程度度上上制制约约着着生生态态系系统统的的恢恢复复与与重重建建的的可可 能能性性，水水平平与与深深度度;美美学学原原则则是是指指退退化化的的生态系统的生态系统的 恢复重建应

9、给人以美的享受。恢复重建应给人以美的享受。城市河道污染原因城市河道污染原因部部分分管管材材老老化化、破破损损、渗渗漏漏进进一步造成污水外溢，排入河道。一步造成污水外溢，排入河道。截截截截污污不不不不彻彻底底底底目前，在很多城郊结合部，目前，在很多城郊结合部，目前，在很多城郊结合部，目前，在很多城郊结合部，由于没有完善的垃圾收集由于没有完善的垃圾收集由于没有完善的垃圾收集由于没有完善的垃圾收集处理设施和系统，农村地处理设施和系统，农村地处理设施和系统，农村地处理设施和系统，农村地区的大量生活垃圾和部分区的大量生活垃圾和部分区的大量生活垃圾和部分区的大量生活垃圾和部分工业垃圾无序堆放在河道工业垃圾

10、无序堆放在河道工业垃圾无序堆放在河道工业垃圾无序堆放在河道边甚至直接向河中倾倒，边甚至直接向河中倾倒，边甚至直接向河中倾倒，边甚至直接向河中倾倒，一到雨天，垃圾渗滤液和一到雨天，垃圾渗滤液和一到雨天，垃圾渗滤液和一到雨天，垃圾渗滤液和垃圾就直接进入河道，这垃圾就直接进入河道，这垃圾就直接进入河道，这垃圾就直接进入河道，这些垃圾对河道水体的污染些垃圾对河道水体的污染些垃圾对河道水体的污染些垃圾对河道水体的污染影响严重。影响严重。影响严重。影响严重。垃圾堆放和垃圾堆放和垃圾堆放和垃圾堆放和倾倾倒倒倒倒在城市外围地区农业施肥和在城市外围地区农业施肥和在城市外围地区农业施肥和在城市外围地区农业施肥和农

11、村地区家禽、畜牧业；由农村地区家禽、畜牧业；由农村地区家禽、畜牧业；由农村地区家禽、畜牧业；由于农业生产的需要，各种氮于农业生产的需要，各种氮于农业生产的需要，各种氮于农业生产的需要，各种氮磷肥的施用很大一部分通过磷肥的施用很大一部分通过磷肥的施用很大一部分通过磷肥的施用很大一部分通过径流进入河道，造成河道水径流进入河道，造成河道水径流进入河道，造成河道水径流进入河道，造成河道水体富营养化。家禽、畜牧业体富营养化。家禽、畜牧业体富营养化。家禽、畜牧业体富营养化。家禽、畜牧业的排放物无组织现象也比较的排放物无组织现象也比较的排放物无组织现象也比较的排放物无组织现象也比较突出。突出。突出。突出。农

12、业农业、畜牧、畜牧、畜牧、畜牧业业及及及及渔业污渔业污染染染染河流生态修复技术河流生态修复技术调水河道曝气 水生植物修复技术底泥疏浚 生态护岸技术 人工湿地技术 通过改进水库调度，来改变水通过改进水库调度，来改变水体水质，恢复河流体水质，恢复河流 丧失的生态丧失的生态功能和保持自然径流模式。另功能和保持自然径流模式。另外，也可以外，也可以 通过水利设施的调通过水利设施的调控引入上游的清洁水改善下游控引入上游的清洁水改善下游污污 染河道的水质，减少河道的染河道的水质，减少河道的污染总量。污染总量。调水水人人工工 向向水水体体中中连连续续或或间间歇歇式式充充入入空空气气(或或纯纯氧氧)，加加速速水

13、水体体 复复氧氧过过程程，提提高高水水体体的的溶溶解解氧氧，使使得得恢恢复复水水体体中中好好氧氧生生 物物的的活活力，改善水体的自净能力。力，改善水体的自净能力。河流曝气河流曝气 曝气在国内外河道治理中的应用曝气在国内外河道治理中的应用1 1）德国：）德国：）德国：）德国：早在早在20世纪世纪80年代德国年代德国Enscher河进行河进行纯氧曝气复氧纯氧曝气复氧。2 2）英英英英国国国国泰泰泰泰晤晤晤晤士士士士河河河河：1850年年有有关关部部门门在在泰泰晤晤士士河河中中安安装装大大型型充充气气设备设备，增加水体中的溶解氧。，增加水体中的溶解氧。3 3）美美美美国国国国：20世世纪纪7080年

14、年代代初初期期，圣圣克克鲁鲁斯斯港港大大量量鱼鱼死死亡亡，然然后在后在河口处安装曝气设备河口处安装曝气设备，解决了这一问题。，解决了这一问题。4 4）澳澳澳澳大大大大利利利利亚亚亚亚：帕帕斯斯是是澳澳大大利利亚亚西西部部的的最最大大港港口口，在在河河沿沿岸岸固固定定地地点点进进行行复复氧氧曝曝气气和和河河流流移移动动式式曝曝气气，使使溶溶氧氧率率达达到到90，来来改善当地水质。改善当地水质。5 5）中中中中国国国国：上上海海苏苏州州河河支支流流新新泾泾港港下下游游是是一一条条严严重重污污染染河河道道，对对其进行其进行纯氧曝气纯氧曝气来有效降低黑臭水体中的来有效降低黑臭水体中的COD浓度。浓度。

15、水水生生植植物物对对水水体体营营养养物物质质具具有有吸吸收收分分解解作作用用，对对于于重重金金属属等等污污染染物物质质具具有有一一定定的的吸吸附附净净化化作作用用，同同时时水水生生植植物物的的光光合合作作用用能能够够增增加水体中的溶解氧。加水体中的溶解氧。水生植物修复技水生植物修复技术底底泥泥疏疏浚浚可可以以将将富富含含营营养养物物质质的的底底泥泥从从水水体体中中永永久久去去除除，能能够够控控制制内内源源污污染染物物的的释释放放或或减减少污染物生物少污染物生物 有效性，有效性，底泥疏淤底泥疏淤生生态态护护岸岸是是结结合合治治水水工工程程与与生生态态环环境境保保护护而而兴兴 起起的的一一种种新新

16、型型护护岸岸技技术术，在在治治理理水水土土流流失失、水水土土污污染染、加加固固堤堤岸岸、增增加加动动植植物物种种类类、调调节节微微气气候候和和美美化化环环境境 方方面面都都有有着着巨巨大大作作用用。主主要要包包括括植植被被护护岸岸、木木材材 护护岸岸和和石石材护岸三种类型。材护岸三种类型。生生态护岸技岸技术利利用用湿湿地地水水体体中中的的微微生生物物和和湿湿地地植植物物降降解解、吸吸收收和和截截流流污污水水中中的的污污染染物物，从从而而达达到到修修复复污污水的目的。水的目的。人工湿地技人工湿地技术河流生态修复的国内外成功案例河流生态修复的国内外成功案例美国开展了对 Mississipp 河进行

17、了生态修复工程修复前修复前密密密密西西西西西西西西比比比比河河河河（英英英英语语语语：Mississippi Mississippi RiverRiver）是是是是美美美美国国国国最最最最大大大大的的的的河河河河流流流流，是是是是世世世世界界界界第第第第四四四四长长长长河河河河。若若若若以以以以发发发发源源源源于于于于美美美美国国国国北北北北部部部部的的的的艾艾艾艾塔塔塔塔斯斯斯斯卡卡卡卡湖湖湖湖的的的的上上上上密密密密西西西西西西西西比比比比河河河河为为为为河河河河源源源源，全全全全长长长长3767km3767km。是是是是北北北北美美美美洲洲洲洲流流流流程程程程最最最最长长长长、流流流流域

18、域域域面面面面积积积积最最最最广广广广、水水水水量量量量最最最最大大大大的的的的河河河河流流流流，位位位位于于于于北北北北美美美美洲洲洲洲中中中中南南南南部部部部。但但但但其其其其污污污污染染染染非非非非常常常常严严严严重重重重，以以以以至至至至于于于于密密密密西西西西西西西西比比比比河河河河口口口口周周周周边边边边的的的的地地地地区区区区被被被被称称称称为为为为死死死死区区区区。当当当当河河河河流流流流的的的的污污污污染染染染物物物物流流流流入入入入海海海海洋洋洋洋时时时时，它它它它们们们们会会会会滋滋滋滋生生生生大大大大量量量量的的的的藻藻藻藻类类类类，从从从从而而而而夺夺夺夺走走走走了了

19、了了水水水水中中中中的的的的氧氧氧氧气气气气，致致致致使使使使所所所所有有有有生生生生物物物物死死死死亡亡亡亡，这样的地区就称为海洋死区。这样的地区就称为海洋死区。这样的地区就称为海洋死区。这样的地区就称为海洋死区。背景小知背景小知识修复方法修复方法A调水引流B截污治污C河湖清淤D生物控制第一步第一步 调水入流调水入流 密密歇歇根根湖湖和和密密西西西西比比河河之之间间通通过过调调水水引引流流实实现现水水生生态态修修复复。该该工工程程将将水水从从芝芝加加哥哥输输送送到到密密西西西西比比河河流流域域。进进行行水水资资源源管管理理实实验验，以以解解决决关关键键的的不不确确定定性性问问题题，统统一一考

20、考虑虑人人类类和和生生态态系系统统的的水水需需求求；设设计计和和实实施施适适应应性性调调水水引引流流管管理理方方案案，以以促促进进生生态态可可持持续的水管理。续的水管理。第二步第二步 截流治污截流治污水水体体污污染染主主要要是是由由过过量量的的氮氮造造成成的的，这这些些氮氮可可能能来来自自农农业业化化肥肥、动动物物粪粪便便、污污水水管管线线，以以及及大大气气沉沉降降，氮氮污污染染会会影影响响饮饮用用水水供供应应，并并且且会会改改变变生生态态系系统统的的功功能能。美美国国环环保保署署(EPA)(EPA)的的研研究究人人员员认认为为，反反硝硝化化作作用用（脱脱氮氮作作用用）是是去除水体氮污染的最佳

21、途径。去除水体氮污染的最佳途径。第三步第三步 河流清淤河流清淤美美国国用用于于河河流流清清淤淤的的设设备备很很多多，有有许许多多专专门门的的机机器器，造造价价在在几几万万到到几几十十万万不不等等，还有专门挖铁砂的挖掘机。还有专门挖铁砂的挖掘机。第四步第四步 生物控制生物控制 对对芦芦竹竹的的治治理理，人人们们使使用用了了很很多多方方法法，其其中中包包括括化化学学控控制制：使使用用草草甘甘膦膦等等药药物物进进行行控控制制。还还有有就就是是强强迫迫牛牛吃吃芦芦竹竹，但但是是收收效效甚甚微微。后后来来人人们们使使用用了了综综合合的的生生物物控控制制法法，引引进进了了一一种种黄黄蜂蜂，是是芦芦竹竹的的

22、天敌，结果将芦竹控制住了。天敌，结果将芦竹控制住了。修复后修复后我国对于永定河的生态修复修复前修复前永定河，古称（li 水，隋代称桑干河，金代称卢沟，旧名无定河，海河流域七大水系之一，是河北系的最大河流。永定河是北京的“母亲河”，北京段主河道长169.6公里，流经首都西南五区，流域面积为3168平方公里。自20世纪70年代以来，由于北京市把永定河主要作为泄洪河道，忽视了其生态涵养和城市景观的作用，使得永定河及沿岸的生态环境逐步恶化，并且已经严重影响了“母亲河”形象，永定河流域的开发治理工作已势在必行。背景小知背景小知识修复方法修复方法水生植物修复技术生态护岸技术人工湿地技术第一步第一步 水生植

23、物修复技术水生植物修复技术 种种植植挺挺水水植植物物和和浮浮叶叶植植物物，对对于于重重金金属属等等污污染染物物质质具具有有一一定定的的吸吸附附净净化化作作用用，同同时时水水生生植植物物的的光光合合作作用用能能够够增增加加水水体体中的溶解氧。中的溶解氧。第二步第二步 生态护岸技术生态护岸技术建建设设抛抛石石联联合合技技术术护护岸岸、同同化化技技术术护护岸岸、自自嵌嵌式式植植生生挡挡土土墙墙护护岸岸、直直立立式式生生态态护护岸岸和和格格宾宾柔柔性性护护岸岸5 5种种不不同同类类型型的生态护岸。的生态护岸。第三步第三步 人工湿地技术人工湿地技术改改善善河河道道和和周周边边区区域域的的生生态态环环境境

24、，在在永永定定河河房房山山和和大大兴兴段段建建设设滩滩地地、湿湿地地景景观观和和郊郊野公园。野公园。修复后修复后多学科交叉应用多学科交叉应用物理学A化学B生物学C水文学D景观生态学E地物地貌学F物理方法物理方法现现状：状：状：状：引水稀引水稀释释、底泥疏浚。、底泥疏浚。引水稀引水稀释释就是通就是通过过工程工程调调水水对污对污染水体染水体进进行稀行稀释释。使。使水体在短水体在短时间时间内达到相内达到相应应的水的水质标质标准准该该方法能激活水流，方法能激活水流，增加流速，使水体中增加流速，使水体中DODO增加，水生微生物、植物的数量和种增加，水生微生物、植物的数量和种类类也相也相应应增加，从而达到

25、增加，从而达到净净化水化水质质的目的。的目的。底泥疏浚指底泥疏浚指对对整条或局部沉整条或局部沉积严积严重的河段、湖泊重的河段、湖泊进进行行疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。劣势：劣势：劣势：劣势：由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术以后的发展趋势。以后的发展趋势。化学方法化学方法现状：通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中污染物的一种方法如治理湖泊酸化可投加生石灰，抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂

26、。如除磷可投加铁盐等化学净化法由于投加的是化学药剂，因此不仅治理费用较高，而且还易造成二次污染目前该方法主要用于酸化湖泊的治理。趋势：化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，故高效、廉价、安全的药剂的研制(如絮凝剂的研制和与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将来的发展方向。据据调调查查，国国外外河河流流修修复复研研究究的的 75%75%是是致致力力于于河河道道形形态态的的修修复复，大大约约 40%40%是是尝尝试试修修 复复丧丧失失的的河河岸岸植植被被和和湿地群落湿地群落地貌学地貌学它它是是景景观观中中最最重重要要的的廊廊道道类类型型，具具有有物物质质 的的传传输输、污污染染物物的的净

27、净化化、动动植植物物迁迁移移和和水水陆陆生生动动植植 物物的的栖栖息息地地等等功功能能，其其不不仅仅可可以以保保 护护生生物物多多样样性性，而而且且能能维维持较高的鱼类产量持较高的鱼类产量景景观生生态学学研究展望研究展望 01制定包含河流生态修复完整过程的技术规范02确定修复后评价具体时间03展基于多学科融合应用的河流生态修复 研究制制定定包包含含河河流流生生态态修修复复完完整整过过程程的的技技术术 规规范范。对对河河流流历历史史及及现现状状的的调调查查、修修复复目目标标的的制制 定定、修修复复措措施施的的计计划划和和实实施施、修修复复影影响响的的评评价价和和 监监测测分分别别提提出出具具体体

28、要要求求和和原原则则，以指导河流生态以指导河流生态 修复实践。修复实践。确确定定修修复复后后评评价价具具体体时时间间。由由于于某某些些恢恢复复 工工程程的的效效果果不不能能在在短短时时间间内内体体现现，有有的的甚甚至至需需要要几几 十十年年，为为保保证证河河流流生生态态修修复复效效果果，有有必必要要建建立立一一套套确确定定后后评评价价具具体体时时间间的的标标准准，为为修修复复工作的跟踪评工作的跟踪评 价提供便利。价提供便利。开开展展基基于于多多学学科科融融合合应应用用的的河河流流生生态态修修复复 研研究究。河河流流生生态态修修复复的的多多学学科科交交叉叉综综合合性性越越来来越越显显 著著，尤尤其其是是地地貌貌学学和和景景观观生生态态学学对对于于河河流流修修复复的的影影 响响更更是是受受到到了了广广泛泛的的关关注注，未未来来应应尝尝试试将将多多学学科科融融 合合的的方方法法、思思想想等等应应用用于于河河流流生生态态修修复复中中，以以丰丰富富和和完完善善河河流流生生态态修复理论，提高整体修复效修复理论，提高整体修复效谢谢大家！大家！