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1、南开大学学位论文使用授权书根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：(1)学位获得者必须按规定提交学位论文(包括纸质印刷本及电子版)，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；(2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；(3)根据教
2、育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文；(4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学术期刊(光盘)电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1：8 0 0 1 i n d e x h u n。本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，
3、如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。作者暨授权人签字：更磊猃2 0 1 1 年5 月2 5 日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目城市河道生态修复规划、效果评价及生物控藻技术姓名贾秀粉l 学号l2 1 2 0 0 9 0 5 2 1l 答辩日期l2 0 1 1 年5 月2 5 日论文类别博士口学历硕士口硕士专业学位囤高校教师口同等学力硕士口院系所环境科学与工程学院I 专业I环境工程联系电话0 2 2-2 3 5 0 8 8 0 7IE m a i ll i u c h u n g u a n g n a n k a i e d
4、u g n通信地址(邮编)：天津市卫津路9 4 号蒙民伟楼3 1 8(3 0 0 0 7 1)备注：I 是否批准为非公开论文l 否注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写(一式两份)签字后交校图书馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责
5、任由本人承担。学位论文作者签名：贾委捡2 0 1 1 年5 月2 5 日非公开学位论文标注说明根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级口限制(2 年)口秘密(1 0 年)口机密(2 0 年)保密期限2 0年月日至2 0年月日审批表编号批准日期2 0年月日限制2 年(最长2 年，可少于2 年)秘密1 0 年(最长5 年，可少于5 年)机密2 0 年(最长1 0 年，可少于1 0 年)本文受“城市河道摘要摘要随着城市化速度的加快，我国多数城市河道都被裁弯取直、沟渠化、硬质化，加之
6、污染问题严重，导致水质恶化，河道基本丧失生态功能。对城市河流实施生态修复，构建良好的河流生态系统是十分必要的。然而目前我国尚缺乏对城市河道进行生态修复的科学的规划方法，以及修复后的效果评价方法体系。本文通过调研和总结相关文献，总结了城市河道生态修复的规划设计方法，以及修复效果的评价标准和方法体系，并以天津大沽排污河生态修复工程为案例，验证提出的评价体系。此外，本文还利用室内模拟试验探讨了生态修复关键技术之一一滤食性鱼类控藻技术。主要结论如下：(1)城市河道生态修复规划方法主要是根据河道、岸坡、堤防和防洪墙等不同修复区域，采用水文恢复措施、地貌多样性修复措施及栖息地恢复措施进行城市河道生态修复。
7、重点完成水质条件、水文条件的改善，河流地貌特征的改善以及生物物种的恢复规划。(2)城市河道生态修复的生态效果评价体系应包括：指标选择及权重分配，数据标准化，综合评价指数计算，评价指数分级标准。生态效果评价指标为：水质指标，选取溶解氧、p H 值、B O D、C O D、总氮、氨氮、总磷；生物指标，包括浮游植物、浮游动物、底栖生物；生境指标，包括流速状况、水量状况、河道渠化程度、河道护岸形式、河道弯曲程度。(3)为了全面评价大沽排污河生态修复段的生态修复效果，对其进行水质、沉积物重金属含量及边坡植物多样性的调查和评估。结果表明，河道水质变化不大，沉积物重金属含量较高，上游潜在生态风险指数(彤)明
8、显降低，下游脚增大超过初测值6 倍，说明修复工程改善了上游的水质，而下游水质不仅没得到改善，反而有所恶化。由于河道护坡植物选择不够合理，维护不足，导致边坡植被多样性、多度、高度、盖度均比非修复段低，但是其景观效果较好，且增加了河岸带的植物种类。(4)为了选取最佳的鱼类来控制水华的爆发，通过比较白鲢和罗非鱼的控藻效果，发现罗非鱼对铜绿微囊藻生长的抑制效果优于白鲢。通过比较罗非鱼对三种典型淡水藻的摄食效果，发现罗非鱼对铜绿微囊藻的摄食率和消化率均高于四尾栅藻和斜生栅藻。因此认为罗非鱼是控制铜绿微囊藻水华的较佳鱼种，摘要在本试验条件下其最佳放养密度为4 班。而同等条件下，白鲢对铜绿微囊藻的控制效果稍
9、逊于罗非鱼，在本试验条件下的最佳放养密度为1 2 班。关键词：城市河道；生态修复；规划方法；效果评价；富营养化I IA b s t r a c tA b s t r a c tW i t ht h ep a c eo fu r b a n i z a t i o na c c e l e r a t e d，m a j o r i t yo fO u ru r b a nr i v e r sa r ec h a n g e dt os t r a i g h t e n i n g,d i t c h e sa n dh a r dq u a l i t a t i v e，s h o w
10、i n gc o m m o na r t i f i c i a ll a n d s c a p e B e s i d eo fs e r i o u sp o l l u t i o np r o b l e m s，c a u s e df i v e rw a t e rq u a l i t yd e t e r i o r a t e da n de c o l o g i c a lb a s i cf u n c t i o nl o s t T h e r e f o r e，i ti sn e c e s s a r ya n du r g e n tt oc r e
11、a t eau r b a nr i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ns y s t e r m H o w e v e r,O u rc o u n t r ys t i l ll a c ko fs c i e n t i f i cp l a n n i n ga p p r o a c hb e f o r eu r b a nr i v e re c o l o g i c a lr e m e d i a t i o n,a n dt h ee v a l u a t i o nm e t h o ds y s t e ma
12、 f t e rr e p a i rt h ee f f e c ta tp r e s e n t T h i sa r t i c l et h r o u g hr e s e a r c hr e l a t e dl i t e r a t u r e s，s u n m l a r i z e st h eu r b a nr i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np l a n n i n gd e s i g nm e t h o d,a n dt h ee v a l u a t i n gs t a n d a r
13、d，m e t h o ds y s t e m T h ek e yp o i n ti sw et a k eD a G us e w a g er i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np r o j e c t sa se x a m p l et ov e d f yt h ee v a l u a t i o ns y s t e m I na d d i t i o n,t h i sp a p e ra l s ou s e di n d o o rs i m u l a t i o nt e s t st od i s
14、c o v e rt h ek e yt e c h n o l o g yo fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n-t h et e c h n o l o g yo fc o n t r o la l g a eb y p r e d a t o r yf i s hf i s h T h em a i na c h i e v e m e n ta r ea sf o l l o w s：(1)A c c o r d i n gt od i f f e r e n tr i v e r,b a n k,l e v e ea n df l o
15、o dw a l l s，U r b a nr i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np l a n n i n gs y s t e mu s i n gd i f f e r e n tr e p a i ra r e,ah y d r o l o g i c a lr e c o v e r ym e a s u r e s，g e o m o r p h o l o g yd i v e r s i t yr e p a i rm e a s u r e sa n dh a b i t a tr e c o v e r ym e
16、a s u r e sf o re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ni nr i v e r s T h ep o i I l ti st oi m p r o v ew a t e rq u a l i t yc o n d i t i o n,h y d r o l o g yc o n d i t i o n,t h ef i v e rm o r p h o l o g i e sa n dr e c o v e rb i o l o g i c a ls p e c i e s(2)T h ee v a l u a t i o ni n d
17、 e x e so fe c o l o g i c a le f f e c t si n c l u d e：w a t e rq u a l i t yi n d e x e s，t h es e l e c t i o no fd i s s o l v e do x y g e n,p Hv a l u e,B O D，C O D，t o t a ln i t r o g e n,a m m o n i an i t r o g e na n dp h o s p h o r u s；t h eb i o l o g i c a li n d i c a t o r s，i n c
18、l u d i n gp h y t o p l a n k t o na n dz o o p l a n k t o n，b e n t h i c；h a b i t a ti n d e x，i n c l u d i n gv e l o c i t ys t a t u s，w a t e rc o n d i t i o n s，h i g h l yc h a n n e l i z i n gd e g r e e，r i v e rc h a n n e lr e v e t m e n tf o r m，r i v e rb e n dd e g r e e(3)I no
19、 r d e rt oc o m p r e h e n s i v e l ye v a l u a t et h eD a G us e w a g er i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ns e g m e n to ft h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ne f f e c t，c a r r i e so nt h ei n v e s t i g a t i o na n da s s e s s m e n t T h er e s u l t ss h o wt h
20、a tt h es a m p l i n gw a t e rd r a i n a g er i v e re c o l o g i c a l1 1 1A b s t r a c tr e s t o r a t i o np e r i o dc h a n g e dl i t t l e，f i v e rs e d i m e n t sh e a v ym e t a lc o n t e n ti sh i g h e r,a f t e rh a l fy e a rt i m e，u p s t r e a mp o t e n t i a le c o l o g i
21、 c a lr i s ki n d e x i sr e d u c e ds i g n i f i c a n t l y,a n dd o w n s t r e a mm o r et h a ns i xt i m e si n c r e a s eR,e x p l a i n st h er e s t o r a t i o np r o j e c th a si m p r o v e dt h eu p s t r e a ma n dd o w n s t r e a mo ft h ew a t e rq u a l i t y,w a t e rq u a l
22、i t yn o ti m p r o v e d，i n s t e a do fd e t e r i o r a t e d B e c a u s eo ft h es l o p ep r o t e c t i o np l a n tu n r e a s o n a b l e,c o u p l e dw i t ht h ec h o i c eD a G ub l o w d o w ni n s u f f i c i e n t,l e a dt om a i n t a i nr i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i
23、 o ns i d es l o p ev e g e t a t i o nd i v e r s i t ya n da b u n d a n c e，h e i g h t,c o v e r a g et h a nt h er e s t o r a t i o np e r i o da r el o w,b u tt h el a n d s c a p ee f f e c ti sg o o d，a n di n c r e a s e dr i p a r i a nz o n eb i o d i v e r s i t y(4)F i l t r a t i o ne
24、 f f e c t so fs i l v e rc a r pa n dN i l et i l a p i ao nM i c r o c y s t i sA e r u g i n o s aw e r et e s t e du s i n gi n d o o re x p e r i m e n t s S i l v e rc a r p sa tt h es t o c k i n gd e n s i t yo f1 2g Ls h o w e dt h eb e s tf i l t r a t i o ne f f e c t A n dN i l et i l a
25、p i aa tt h es t o c k i n gd e n s i t yo f4 0g Lh a dt h eb e s tf i l t r a t i o ne f f e c t T h r e ea l g a ef i l t r a t i o nr a t e sa n dd i g e s t i o nr a t e so fN i l et i l a p i aw e r et e s t e du s i n gv a r i o u ss i z e so ff i s h T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef
26、 i l t r a t i o nr a t e si n c r e a s e dw i t l lt h ei n c r e a s eo f f i s hs i z e a r r i v e da t1 1 7 x 1 0、1 8 x 1 0 4、5 9 x 1 0 4c e l l s 9 1 h 0 1，r e s p e c t i v e l y 1 1 1 ea v e r a g ef i l t r a t i o nr a t ea n dd i g e s t i o nr a t eo fM i c r o c y s t i sA e r u g i n
27、o s ai sh i g h e rt h a na n 6 t h e rt w oa l g a e T h ed i g e s t i o nr a t e sd e c r e a s e dw i mt h ei n c r e a s eo ff i s hs i z e T h ea v e r a g ed i g e s t i o nr a t e sa r r i v e da t6 5 7、4 1 8、3 7 0，r e s p e c t i v e l y K e yw o r d s：U r b a nr i v e r；,E c o l o g i c a
28、lr e s t o r a t i o n；P l a n n i n gm e t h o d s；E f f e c ta s s e s s m e n t；E u t r o p h i c a t i o nI V第一章引第一节1 1 11 1 21 1 3第二节1 2 11 2 21 2 3第三节。1 3 11 3 21 3 3第四节研究目的及内容71 4 1 研究目的。71 4 2 研究内容8第二章城市河道生态修复的规划方法9第一节城市河道生态修复规划总论92 1 1 规划目标92 1 2 规划原则92 1 3 规划范围1 02 1 4 规划重点1 02 1 5 主要规划指标1
29、 l第二节规划步骤。l l2 2 1 前期准备1 22 2 2 规划内容132 2 3 其他1 5V目录2 2 4 结论和建议l6第三节技术选择1 72 3 1 生态修复设计方案1 72 3 2 修复措施182 3 3 规划技术工具1 8第四节小结1 9第三章城市河道生态修复效果评价方法2 0第一节评价的基本原理和方法2 03 1 1 评价基本原则2 03 1 2 评价范围2l3 1 3 工作程序2 l3 1 4 评价方法2 2第二节评价指标体系的建立2 23 2 1 指标选择及权重分配2 23 2 2 数据标准化2 53 2 3 综合评价指数计算。2 73 2 4 评价指数分级标准2 8第三
30、节本章小结2 9第四章城市河道生态修复评价实例天津大沽排污河3 0第一节研究区概况3 04 1 1 自然地理概况3 04 1 2 气象和水文3 04 1 3 河道存在的问题3l4 1 4 大沽排污河生态修复工程3l第二节大沽排污河生态效果评价。3 24 2 1 监测方法及技术3 24 2 2 修复效果评价3 34 2 3 研究区植被调查结果3 84 2 4 对照区植被调查结果3 8第三节小结4 2V I目录第五章生态修复关键技术一滤食性鱼对藻类的控制作用4 3第一节实验材料4 35 1 1 仪器设备4 35 1 2 实验藻种“5 1 3M 11 培养基4 45 1 4 试验用鱼4 4第二节试验
31、方法4 45 2 1 藻种的活化与贮备培养4 45 2 2 藻细胞计数4 55 2 3 实验设置4 5第三节试验结果4 75 3 1 不同密度鲢鱼对铜绿微囊藻的摄食效果4 75 3 2 不同密度罗非鱼对铜绿微囊藻的摄食效果试验4 75 3 3 罗非鱼对三种淡水藻的摄食率4 85 3 4 罗非鱼对三种淡水藻的消化率4 9第四节讨论。5 05 4 1 不同密度的鲢鱼和罗非鱼对铜绿微囊藻的摄食效果：5 05 4 2 罗非鱼对三种藻的摄食率5 15 4 3 罗非鱼对三种淡水藻类的消化率5 2第五节本章小结5 2第六章结论与建议5 3第一节主要结论5 36 1 1 城市河道生态修复的规划方法5 36 1
32、 2 城市河道生态修复效果评价方法5 36 1 3 城市河道生态修复效果评价应用实例5 46 1 4 滤食性鱼对淡水藻类的控制作用5 4第二节建议5 46 2 1 探索科学的生态修复规划方法5 46 2 2 制定完善的河道生态修复评价体系5 56 2 3 探索实用的生物控藻技术5 5V 目录参考文献5 6致谢、6 1个人简历6 2第一章引言第一章引言城市河道(u r b a n r i v e r u r b a ns t r e a m)是指城区内用于防洪、排涝、引清、蓄水、排水及航运的天然或人工水道。随着城市化速度的加快，城市河道水环境问题日益突出：城市建设挤占河道，使河道空间减i x；水
33、面狭窄，行洪能力降低；部分城市河道被水泥板覆盖，水面积急剧减少。工业污水和生活污水处理滞后，致使大量污水直接进入河道，河流水质普遍恶化。城市污水集流系统完备之前，河道仍然承担着排放污水的功能，污水漫溢常常影响城市环境和市民生活。在城市社会经济优先发展的阶段，城市河道的开挖或改造设计一般依据以下原则：基于水力学最佳水力半径的概念，用最经济的断面输送最大流量。这种设计思路的优点明显，即空间省，成本低。在这种理念指导下，我国多数城市河道都被裁弯取直、沟渠化、硬质化，呈现千篇一律的人工景观。一些研究者(董哲仁等，2 0 0 9)指出，健康的城市河流生态系统是保障城市生态安全的必要条件，也是建设生态城市
34、的基本要求。因此，对城市河流实施生态恢复，构建良好的河流生态系统是十分必要和紧迫的。第一节城市河道生态修复规划1 1 1 城市河道生态修复规划概念美国土木工程师协会(A S C E)对于河流恢复有以下定义：“河道修复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性”(A S C E，2 0 0 3)。河道生态修复就是使受损生态系统的结构和功能恢复到受干扰前状态的过程。城市河道生态修复主要包括两层含义：一方面，要充分考虑河流系统生态平衡的要求，采取生态修复的方法和措施，实现河流各种功能的恢复和平衡；另一方面，
35、恢复或重建河流生态系统的必要结构和功能，恢复其生态系统价值和生物多样性，实现河流生态系统平衡和可持续性特征，使其能够实现自我维持。因此河流生态修复面临两个任务：一是怎样将对河流的进一步损害降到最第一章引言小；二是怎样对已经造成的破坏进行修复。河道生态修复需要很长时间，要对河道采取有效的生态修复措施，使河道恢复的效果最好，就需要在修复前制定有效的生态修复规划，避免对河道造成二次破坏。城市生态修复规划就是通过生态辨识和系统规划，运用生态学原理和方法来辨识、模拟、设计生态系统及人工复合生态系统内部各种生态关系，提高系统生态功能，增加资源开发利用效率，扩大生态适宜度，促进人与环境可持续发展。其本质是一
36、种重新定位人与环境关系，并促进其相互协调的复合生态系统规划。1 1 2 制定生态修复规划必要性多数情况下，河流生态修复所面临的问题错综复杂，自然和生物价值的恢复更加不确定。为了兼顾河流各项功能的平衡，在生态修复工程前有必要进行生态恢复的规划设计。河流生态修复工程动辄就达到上千万元，即使将这些花费中的5 -1 0 用来进行规划也是有必要的。如美国密西西比河流域河流生态修复工程自1 9 7 6 年开始对于重建河道生物栖息地进行了规划和评估，经过7 年的研究工作，花费资金预算的4 3 提出了密西西比河被渠道化的河道恢复工程规划报告，并经佛罗里达州议会作为法案审查批准(L o i l i n，1 9
37、9 0；W h a l e n，2 0 0 2)。制定严格的生态修复规划有5 个原因：(1)规划过程透明化可以保证公众的关注点受到重视，有利于明确项目的必要性以及任务的具体化。(2)制定清晰、可估量的目标，使得管理者可以对已经完成的工程进行评估。(3)规划可以避免只看到明显的局部问题，而考虑整个流域的相关问题。(4)建立优先权，避免只针对表面症状采取措施，而是针对实质性原因采取措施。(5)规划可以避免工程的无效执行。例如在修复工程中次序颠倒。河流的恢复很可能需要许多年的时间，所以，从一开始就有一个恰当、正确的规划是非常必要的(王伟中，2 0 0 8)。1 1 3 城市河道生态修复规划研究进展欧
38、洲国家经过一个世纪对河流的大规模工程改造后，从上个世纪5 0 年代开始，逐步将重点转向河流的生态保护。5 0 年代开始第一阶段，实行水质恢复，2第一章引言主要工作是水污染控制(N a t i o n a lR e s e a r c hC o u n c i l，1 9 9 2)。8 0 年代初期进入河流生态恢复阶段。着重强调河流的生物群落及种类多样性恢复。河流生态恢复的目的不仅仅是水质指标的提高，更重要的是恢复及提高河流生态系统的功能和结构。9 0 年代开始规划流域尺度的河流生态整体恢复工程。只有从全局角度才有高效率、低风险。并开始若干示范工程建设。2 0 0 0 年1 0 月欧盟理事会和欧
39、洲议会签署并颁布了欧盟水框架指令(E Uw a t e rF r e a m w o r kD i r e c t i v e)这一法律文件，主要内容是水域的保护与管理。这个指令明确提出水域保护规划要以流域为单位的原则，并且提出了流域规划编写的框架。这个文件还提出了水生态分类、监测与评估的原则。目前发达国家的河流生态恢复建设正处于方兴未艾的形势中(董哲仁等，2 0 0 9；2 0 0 4)。我国的河流生态修复工作开始较晚。从9 0 年代末我国水利部门才开始探索通过应急调水的方法恢复急剧退化的河流生态系统并取得初步成功，这些试点包括塔里木河、黑河和扎龙湿地等(段树国等，2 0 0 7)。第二节城
40、市河道生态修复效果评价1 2 1 城市河道生态修复效果评价概念对受损生态系统恢复重建进行评价是当前恢复生态学研究的重点。对生态恢复进行评价，可以及时了解生态系统状态、生态恢复程度等信息，用以指导生态系统管理并提供决策依据。城市河道生态修复效果评价早期是由生态系统健康发展而来的，是评价生态系统恢复状况的一种方式。“生态系统健康”是由R a p p o r t 等(1 9 7 9)提出的“生态系统医学(E c o s y s t e n lm e d i c i n e)”概念衍变而来，旨在将生态系统作为一个整体进行评估。S c h a e f f e r 等(1 9 9 2)提出了进行评价的原则
41、及方法。发展至今，生态系统效果评价已经是一个将生态社会经济人类健康三个领域整合在一起的综合性定义。我国高彦华等(2 0 0 3)对生态恢复评价进行了较系统的总结，根据生态系统健康与生态环境安全概念，从不同视角、多种途径判断并分析生态系统恢复状况，并提出了监测与评价的指标体系、权重分配与参照系统、外来种影响以及“3 S 技术运用等问题。方东等(2 0 0 1)选取总磷、总氮、叶绿素a、浮游生3第章引言物、浮游植物等多项环境监测指标前后对比，对南京玄武湖水环境污染的治理效果进行了监测与评价，指出水环境已从高度富营养化降到中度富营养化，生态工程治理效果显著。1 2 2 城市河道生态修复效应评估内容城
42、市河道生态修复效果评价一般包括4 个方面内容：河流物理、化学评估；生物栖息地状况评估；水文调价评估；生物群落变化评价。(1)物理、化学评估主要反映水流和水质变化、水势变化、两岸土地使用情况及边坡结构。(2)生物栖息地评价是调查分析河流廊道的生物栖息地状况，分析河流生态系统结构与功能对生物栖息地的影响，进而对栖息地质量进行评估。(3)水文评估的目的是分析水文条件的变化对河流生态系统结构与功能产生的影响。(4)生物评估，是分析水文条件、水质条件和栖息地条件发生变化对于河流生物群落的影响程度。1 2 3 城市河道生态修复效果评价方法对应以上的城市河道生态恢复效果评价内容，目前主要有两种评价途径：(1
43、)指标直接评价法。根据所要评价的内容，选取相应的指标，采用定性或定量的方法将生态恢复前后的数据进行对比，监测某个指标的连续变化趋势，来直接评价生态恢复工程对生态系统某个方面的影响程度或取得的效果。(2)综合效益评价法。综合效益评价是针对多种对象、不同因子、多级结构和多种指标的评价。一般依据工程的生态恢复情况设定几个子目标层(一般分为社会效益、经济效益、生态效益等三个方面)，选取各子目标的一个或多个评价指标作为指标层，构造相应的综合指数。接下来依据不同权重分配，计算指标层得到子目标的综合指数，再进一步计算得到整体的综合指数，以此来评价恢复生态系统的整体效益(吴丹丹等，2 0 0 9)。第三节城市
44、河道藻类的生物控制1 3 1 水华发生特点水体发生富营养化后最典型的表现就是藻类大量繁殖，水体颜色变绿，甚至爆发“水华，导致水质严重恶化。如何控制藻类的增殖，抑制水华的发生，4第一章引言一直是困扰研究者和管理者的一个难题。在我国广大地区，湖泊中的水华一般为蓝藻、绿藻和硅藻。季节分布上，春秋两季浮游植物种类较多，主要为硅藻门和绿藻f-I：夏季浮游植物种类较少，但密度很大，主要是蓝藻门的铜绿微囊藻，冬季浮游植物不论在种类还是在密度上均为全年最低(田春，2 0 0 5：刘娴，2 0 0 6：袁信芳等，2 0 0 6)。曾辉(2 0 0 6)在2 0 0 4 年7 8 月香溪河下游河段发现绿藻占了绝大
45、部分(5 1)。栅藻是淡水中常见的浮游藻类，极喜在营养丰富的静水中繁殖。许多藻类对有机污染物具有较强的耐性，在水质评价中可作为污染带的指示种。在各种水华当中，蓝藻具有耐高温机制、耐低光机制、固氮机制、储藏营养元素机制、浮力调节机制和休眠机制等特点，这使得大部分蓝藻水华在夏季具有更高的竞争优势，发生的范围最广，危害最大(胡传林等，2 0 1 0)。另外蓝藻中的铜绿微囊藻产生的毒素还给公众健康带来极大隐患(D a v i s 等，2 0 0 9)。目前控制水华爆发的方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法主要包括机械打捞、底泥疏浚、人工曝气，这种方法需耗费较多的人力、物力和财力，不适宜大面积水域。
46、化学法主要包括添加化学药剂杀藻和凝聚沉降等，使用化学药剂除藻的优点是见效快，但容易造成二次污染。生物法是指合理调整水生食物链，利用营养与捕食关系，以及生物间的相互作用，达到控制藻类的目的。生物法具有无污染、低消耗、可持续性等优点，因此受到越来越多的关注。1 3 2 生物操纵法的提出及定义自从H r b；i 6 e k(1 9 6 1)等及B r o o k s(1 9 6 5)等人开展早期的研究工作以来，大量的实验结果表明，水生态系统中鱼类种群生物量和年龄组成的变动，可使系统的营养结构和水质状况发生显著的变化。据此S h a p i r o 等在上世纪7 0 年代提出了生物操纵(b i o m
47、 a n i p u l a t i o n)一词。即“生物操纵对湖泊内生物及其生境进行的一系列调控，利用生物间相互作用实现湖泊使用者认为有益的结果，也就是藻类生物尤其是蓝藻类的减少。生物操纵法的提出，改变了过去仅仅关注营养盐的控藻思想，促使人们思考通过食物网的作用来控制藻类。这些年以来，围绕生物操纵法控制藻类进行了大量的研究和实践，并根据操纵对象的不同将生物操纵法分为经典生物操纵法和非经典生物操纵法两类。经典生物操纵理论是S h a p r i o 等(1 9 7 5，1 9 9 0)最先提出的以营养级为基础5第一章引言“自上而下的技术，即通过添加肉食性鱼类或减少浮游生物食性鱼类，使浮游动物
48、生物量增加，以控制蓝、绿藻生长。鲢鱼和罗非鱼由于其滤食范围比较宽，栖息在水体上部，主食浮游藻类(主要组成为蓝藻)，成为生物控制的主要鱼种，并且被证实可以有效控制蓝藻水华的爆发。此后又有人提出利用鲢、鳙、罗非鱼等滤食性鱼类控制水体中浮游植物生长的非经典生物操纵理论，受到广泛的关注，并在武汉东湖、滇池、巢湖等富营养化湖泊的污染治理中得到应用(D r e n n e r 等，2 0 0 2；K e 等，2 0 0 9)。利用滤食性鱼类控制藻类是治理水体富营养化的一个重要思路，但是放养滤食性鱼类的适用条件和效果尚存在争议。J e p p e s e n 等(2 0 0 2)研究表明不同的鱼类密度会对浮
49、游植物产生相反的影响，并非放养鲢鱼和罗非鱼就能控制蓝藻，如果达不到阈值密度可能会导致蓝藻增加。高红婷等(2 0 0 8)，S m i t h(1 9 8 9)，V 6 r 6 s(1 9 9 7)，D o m a i z o n(1 9 9 9)，L a w s 等(1 9 9 0)认为放养适宜密度的滤食性鱼类可以控制大型藻类或形成丝状体的蓝藻，但是却不能摄食小于1 0l ar n 的藻类，这导致了水体中的小型藻类大量繁殖。另外滤食性鱼类也不能降低水体中的氮磷含量，更不能形成稳定良性生态系统。可见鱼的种类、放养密度以及对不同藻类的摄食偏好还有待进一步研究。鱼对不同藻的摄食率和消化率不同，未失活
50、的藻类会随粪便排到水体中，重新增殖，严重影响滤食性鱼对水华的控制效果。如陈少莲等(1 9 9 1)在东湖的研究发现，放养的鲢、鳙鱼大量摄食了浮游动物，加快了水体营养物质的分解释放过程。1 3 3 利用滤食性鱼类直接控藻选择滤食性鱼类来控制藻类是由于它们具有特殊的滤食器官，这些器官主要是鳃弧骨、腭褶、鳃耙和鳃上器官(鳃耙管)等。白鲢、罗非鱼都属于滤食性鱼类，在淡水中为上层鱼类，它们多孔的膜质鳃耙决定了其独特的摄食性。不同个体发育阶段的鲢鱼，其摄食方式也不同。其身长为6 4 7 1 4 m m 时属于吞食阶段，身长为1 5 1 9 m m 时为吞食向滤食转化演变阶段，身长3 0m r n 以上为滤