黄河河流生态系统现状及发展趋势
张正芳，杨志芬，高毅
【摘要】@@ 黄河河流生态系统包括陆地河岸生态系统、水生生态系统、相关湿地及沼泽生态系统在内的一系列子系统,是一个复合生态系统.该系统贯穿了黄河流域不同自然地带,融合了不同自然地带的生态特点.
【期刊名称】农业科技与信息
【年(卷),期】2010(000)006
【总页数】1
黄河河流生态系统包括陆地河岸生态系统、水生生态系统、相关湿地及沼泽生态系统在内的一系列子系统，是一个复合生态系统。该系统贯穿了黄河流域不同自然地带，融合了不同自然地带的生态特点。由于不同区域河段的主要生态功能、生态环境现状、存在问题、发展趋势等存在很大的不同，故将黄河河流生态系统分为源区生态系统、干流生态系统、河口生态系统三部分。
1 黄河源区
黄河源区一般指黄河干流唐乃亥断面以上区域，集水总面积为12.20万km2，多年平均年径流量205.20亿m3，该区域属于高寒气候，内有高山、盆地、峡谷、草原、沙漠、湖泊、沼泽、冰川及冻土等地貌。虽然河源区流域面积只占全河的17%，但径流量占全河的35%，而且居高临下，被称作黄河的水塔，是黄河健康生命的动力源。根据《全国湿地保护工程规划》，黄河源区的沼泽湿地属于高寒湿地，总面积1501km2。黄河源区湿地具有涵养水源、净化水质、美化环境、调节气候、保护生物多样性、维护流域内生态平衡等生态功能。
近20多年来，在气候变化和人为活动的影响下，源区出现了包括草场退化、
河流生态系统健康评价及展望 1引言 人类社会的可持续发展归根结底是生态系统的可持续发展问题，而生态系统管理是合理利用和保护资源、实现可持续发展的有效途径[1]。河流对人类的发展非常重要,不仅可提供食物、工农业及生活用水,还具商业、交通、休闲娱乐等诸多服务功能。作为重要的生态系统类型，河流生态系统还是生物圈物质循环的主要通道之一，很多营养盐及污染物在河流中得以迁移和降解[2]。但在过去的几十年中，河流生态系统不断受到人类活动的干扰和损害。随着工业文明的迅速发展，人类对水资源的需求大量增加，很多河流因用水过度而面临断流或枯竭；此外，大量污染物的排入和森林及河岸缓冲带的乱砍乱伐严重影响了河流水环境状况，其结构受到极大破坏，诸多生态功能也因人类活动的干扰而逐渐丧失。在1999年联合国环境计划署组织的“面向21世纪水资源委员会”对流域面积最大的25条世界大河进行调查后的总结报告中指出，世界的大江大河水质欠佳，多数河流水量日益减少，而污染程度则日渐加重。 在被调查的河流中，中国的黄河，流入中亚咸海的前苏联锡尔河、阿姆河，美国科罗拉多河，印度的恒河和墨西哥的莱尔马河6条河水质极差，被评为最不卫生的河流；只有南美的亚马逊河、印度支那半岛的湄公河和北美的圣劳伦斯河水质较好。由此可见，如何维持现有河流生态系统的服务功能，修复受损系统，促进河流及其流域的经济、社会和环境的可持续发展已经成为一个全球性的问题。作为可持续发展概念的一个重要目标，恢复和维持健康的生态系统迅速成为科学家的共识，用健康来描述一个环境的状况是科学发展和社会价值观进步的必然结果，维持和恢复一个健康的生态系统已成为近年来环境管理的重要目标[3-5]。生态系统健康评价在森林、河流、农田、湿地等不同类型生态系统领域迅速展开[6-8]。而如何评价河流生态状况正成为水利科学、环境科学和生态学领域研究的热点之一。研究河流健康状况的评价不仅可应用于对河流现状的客观描述和评估，而且有助于管理决策者确定河流管理活动，对于河流的可持续管理及区域生态环境建设都具有非常重要的意义。 2生态系统健康概念 生态系统的概念首先是由英国植物生态学家A.G.Tansley于1935年提出的，最初定义是包括一个定义的空间中所有的动物、植物和物理环境的相互作用，以及由生物与环境形成的自然系统。其后有Lindeman. R的能量动态理论、Odum家族提出的生态系统发展中结构和功能特征的变化规律、Kumar. H. L的超级系统理论，以及马世骏等提出的社会－经济－自然复合生态系统模型（SENCE）等。总之，生态系统是一定空间范围内，有生物群落与其环境所组成，具有一定时空格局，它自身借助于功能流而形成的稳定系统。它具有整体性、生态功能、服务功能、自我维持和调控功能，并且具有动态的、生命的特征，是一个复杂的生命有机休，具有健康、可持续发展特性。因此，对生态系统进行健康评价研究甚为重要。
[原创]河流生态功能 河流的生态功能及水文变化的生物学效应 大坝建设对生态环境的影响是近来讨论的热点问题，学者和公众对于大坝建设对景观多样性、文化多样性、生物多样性的(生态系统、物种、基因)影响“存在性”基本认可，但对影响“程度”认知相差甚远～争论体现了:开发与环境保护协调发展的“度”的衡量，日益高涨的环保意识与不明确的生态环境保护目标的矛盾，以及由于目前理论与现状资料缺乏导致的大坝建设的“真实生态影响”难以搞清等问题。 淹没、阻隔、径流调节变化对生态环境的影响是大坝建设关注的主要问题，如何评价这些影响并提出缓减措施，是未来水利水电建设必须解决的问题，认识河流的生态结构与功能是评价的基础。基于这一认识，本文概要介绍河流生态功能与水文过程的生态效应，以期对水利水电工程建设的生态环境保护提供借鉴。 一、河流的生态结构 河流是一个完整的连续体，上下游、左右岸构成一个完整的体系，连通性是评判河道或缀块区域空间连续性的依据。高度连通性的河流对物质和能量的循环流动以及动物和植物的运动等非常重要。 从横向上讲，河流宽度指横跨河流及其临近的植被覆盖地带的横向距离。影响宽度的因素有:边缘条件、群落构成、环境梯度以及能够影响临近生态系统的扰乱活动(包括人为活动)。连通性和宽度构成了河流生态系统的重要结构特征。二、河流生态功能 河流的生态功能包括:栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能等方面。 1 生态功能-栖息地功能
栖息地是植物和动物(包括人类)能够正常的生活、生长、觅食、繁殖以及进行生命循环周期中其它的重要组成部分的区域。栖息地为生物和生物群落提供生命所必需的一些要素比如空间、食物、水源以及庇护所等。河道通常会为很多物种提供非常适合生存的条件，它们利用河道来进行生活、觅食、饮水、繁殖以及形成重要的生物群落。 河道一般包括两种基本类型的栖息地结构:内部栖息地和边缘栖息地。内部栖息地相对来说是更稳定的环境，生态系统可能会在较长的时期仍然保持着相对稳定的状态。边缘地区是两个不同的生态系统之间相互作用的重要地带。边缘栖息地处于高度变化的环境梯度之中。边缘栖息地中会比内部栖息地环境中有着更多样的物种构成和个体数量。边缘地区相当于对其内部地区起到了过滤器的作用。边缘地区也是维持着大量动物和植物群系变化多样的地区。 栖息地功能作用很大程度上受到连通性和宽度的影响。在河道范围内连通性的提高和宽度的增加通常会提高该河道作为栖息地的价值。河流流域内的地形和环境梯度(例如土壤湿度、太阳辐射和沉积物的逐渐变化)会引起植物和动物群落的变化。宽阔的、互相连接的，并且具有多样的本土植物群落的河道是良好的栖息地条件，通常会发现比在那些狭窄的、性质都相似的并且高度分散的河道内存在着更多的生物物种 2 通道作用 通道功能作用是指河道系统可以作为能量、物质和生物流动的通路。河道由水体流动形成，又为收集和转运河水和沉积物服务。还有很多其它物质和生物群系通过该系统进行移动。 河道既可以作为横向通道也可以作为纵向通道，生物和非生物物质向各个方向移动和运动。有机物物质和营养成分从高处漫滩流入低洼的漫滩而进入河道系统内的溪流，从而影响到无脊椎动物和鱼类的食物供给。对于迁徙性野生动物和运动频
近年来，我国在社会经济高速发展、城市化进程加快的同时，城市河流的水质遭到恶化，水生态系统受到严重破坏，从而导致城市水体功能的退化和降低。城市河流生态系统受到了来自自然和人为因素的巨大压力，在各类直接或间接、潜在或显在、独立作用与累积干扰的作用下，城市河流生态系统整体状况及生态过程受到严重影响，但是，以往的针对水质、河岸带、河道等单要素的研究无法全面的反映城市河流生态系统的状况，需要以一种综合的、生态系统层次上的方式对其进行研究。在这一背景下，研究城市河流生态系统健康的理论体系和评价方法，系统地诊断城市河流生态系统健康存在的问题和相互关联，为城市水环境质量改善提供理论依据和理论支持。 １ 城市河流生态系统及其健康的内涵 １．１ 河流生态系统 河流生态系统是指在河流内生物群落和河流环境相互作用的统一体，河流生态系统是动态的、开放的、连续的系统，具有典型的结构特征和独特的服务功能［１］，它包括陆地河岸生态系统、水生态系统、相关湿地及沼泽生态系统在内的一系列子系统，是一个复合生态系统。 河流生态系统的结构是指系统内各组成因素（生物组分与非生物环境）在时空连续及空间上的排列组合方式、相互作用形式以及相互联系规则，是生态系统构成要素的组织形式和秩序。河流生态系统同其他水域生态系统一样，具有一定的营养结构、生物多样性、时空结构等基本结构。河流生态系统服务功能是指人类直接或间接从河流生态系统中获取的利益。按照服务功能性质分类，河流生态系统服务功能主要可分为淡水供应、水能提供、物质生产、生物多样性的维持、生态支持、环境净化、灾害调节、休闲娱乐和文化孕育等。 １．２ 概念和内涵 城市河流包括自然形成和人工开挖的流经城市区域的运河、河流、渠道，是城市的资源和环境载体，关系到城市的生存、发展，是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。 “健康”即指系统在各种不良环境影响中，结构 城市河流生态系统健康及其评价 Urban River Ecosystem Health and Its Evaluation ■ 边 博（河海大学环境科学与工程学院，南京 ２１００９８） ■ 程小娟（扬州环境资源职业学院，江苏 ２２５００９） 摘 要 介绍了城市河流生态系统健康的概念、内涵、特征以及研究尺度，阐述了河流生态系统健康评价的方法和评价指标体系，并指出了河流健康评价方法的发展方向，以及对我国河流管理的现实意义。 关键词 城市河流 生态系统健康 评价方法 指标体系
基于河流生态系统修复理念的中小河流治理应用 发表时间：2019-03-14T16:13:54.017Z 来源：《建筑模拟》2018年第34期作者：董琳朱晓春景文洲 [导读] 本文系统回顾了“生态治河”理念的演变历程，总结了目前生态治理中存在的一些误区，针对中小河流治理中河流生态系统恢复理念的应用提出了具体措施建议。 董琳朱晓春景文洲 海河水利委员会科技咨询中心天津 300170 摘要：中小河流是我国众多河流水系的重要组成部分，河流与其周边河岸带等环境载体一同构成了现今丰富多样、生动立体的生态系统。中小河流治理既是当前我国生态文明建设的主要任务之一，也是进一步提升防洪减灾能力的重要保障。本文系统回顾了“生态治河”理念的演变历程，总结了目前生态治理中存在的一些误区，针对中小河流治理中河流生态系统恢复理念的应用提出了具体措施建议。研究成果与结论可作为工程设计、河流管理等工作提供参考依据。 关键字：中小河道；河流生态系统；自然恢复；治理 Abstract：As an important part of China’s River System，Middle and Small Creeks，as well as surrounding reparation zone，constitute a diversified，vibrant and tridimensional Ecosystem. To efficiently harness Middle and Small Rivers is not only one of the mains tasks in current Ecological Civilization Construction，but a great improvement to China’s Flood Control and Disaster Reduction. A systematic review of evolution process is conducted in this paper to summarize and analyze the problems in present Middle and Small Creeks Harness. Some concrete measures are propounded，aiming at the application of Ecosystem Restoration Concept，to promote the Middle and Small Rivers construction. Results and conclusions can be referred by Engineering design or River Management. Key words：Middle and Small Creeks，Rover Ecosystem，Natural restoration，Harness 1 传统治理模式及变化趋势 中小河流是数量众多的河流水系的重要组成部分，是大江大河综合治理中关键的“最后一公里”，开展河道整治是恢复提高河道基本功能的根本措施，是提高水资源承载能力，改善生态环境的有效途径，支撑着人们日常生活和经济发展。 在中小河流治理之初，受传统的大江大河治理模式影响，以提高河道的防洪标准，恢复防洪功能，保障河流周边城镇、基础设施、基本农田防洪安全为目的。主要措施为清淤、复堤、新建堤防、护岸等措施。在河道治理中，采用裁弯取直、束河筑堤、清淤清障等方式增大过流断面，畅通河道、宣泄洪水，硬质护岸可以有效保护堤防不受水流冲刷的影响，防止河流溃决。经过一段时间的治理，中小河流在防洪排涝方面，取得了一定成效。 在传统的治理中，主要采用浆砌石、钢筋混凝土等硬质建筑材料，护岸基本型式为直立式和陡坡式，这种工程结构抗冲刷侵蚀和整体性较好，但堤岸过度硬化，封闭隔绝土壤与水体之间的物质交换，使得土壤、植物、生物之间失去有机联系，严重破坏岸坡周边的生态系统。经过裁弯取直的河道，较之自然蜿蜒曲折的河道，其水流流态更为均匀、汇流和下泄流速更快，不仅增加了上一级支流的防洪负担，也使得原来河流中生长的鱼类、植物失去适宜的水温、流速等生存环境。这些问题导致水生动植物数量急剧减少，河流生态功能退化。伴随人们对生态环境的认识和要求不断提高，传统治河方法的弊端已逐步为大家所认识，我国在近年来实施的中小河流治理中也突出生态治河理念，农村河道以保护农田为主兼顾恢复生态、美化环境，县城河道以县城防洪为主，兼顾亲水需求，营造水景观，尽量保持河流蜿蜒曲折的自然形态，恢复河流生态多样性。 2 河流生态系统修复 河流生态修复是指利用生态系统原理，采取各种方法修复受损伤的水体生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我演替的良性循环。 1962年，“生态工程”这一概念被首次提出，而后专家学者提出了对于生态治理的不同理解，Schlueter认为近自然治理首先要满足人类对河流的利用要求，同时维护河流的生态多样性，Bidner认为河道治理首要考虑河道的水力学特性、地貌学特点与河流的自然状况，以权衡河道整治与生态系统负面影响之间的尺度。Hohmann则强调生态多样性在生态治理中的重要作用，从维护河流生态平衡的角度出发，认为近自然河流治理要减轻人为活动对河流产生的压力，维持河流环境多样性，注重工程治理与自然景观的和谐性。 对于如何将生态系统修复理念应用于中小河流治理，有人主张河流生态治理应该更多的依靠自然界的力量，靠自然演替过程实现生态恢复目标；一些人认为，对于生态工程的把握，应在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上，采取二者并重的立场。 3 中小河流的生态恢复治理理念 尽管许多发达国家在河流治理方面积累了许多经验，但其理论和方法尚处于发展阶段，由于我国自然条件和经济发展阶段的不同，不能直接套用发达国家的生态治理模式，必须结合我国国情进行河流生态治理。 董哲仁提出河流生态恢复应在充分发挥生态系统自我修复功能的基础上，采取工程和非工程措施，促进河流生态系统恢复到较为自然的状态，改善其生态完整性和可持续性的一种生态保护行动。 中小河流以县、乡河流为主，河流沿岸多为集中居住地区或基本农田，两岸滩地宽度较小，加之投资规模受限，不适宜采用大江大河与城市规划相结合的综合生态治理模式，治理应从河流水系自身的自然规律出发，在提升防洪减灾能力的基础上，立足当地自然条件和防洪需求，统筹协调流域防洪安全、生态环境保护、水资源可持续利用三者之间的关系。河流生态修复的主要任务是通过极简单的建筑材料与自然修复手段，在没有人类活动干预，或者干预较少的情况下，通过水流、植物、动物、土壤等河流生态系统中各个环节的共同作用，恢复河流自然原始状态，在一定的时间作用下，达到自然的平衡状态，恢复自我组织、自我修复能力，实现持续河流健康状态。 4 生态恢复在河道治理中的运用 从治理目标来看，河道生态恢复需要根据环境变化、经济状况及河流特征等因素确定，将河道整治目标定位于河流生态系统健康的保护和恢复，对河流水文、水质、河流生物、河流形态、河岸带状况进行综合评估、统筹考虑，从而确定科学、合理、经济可行的河道整治目标。 从治理措施来看，为了有效恢复和维持河流生态系统，中小河流治理必须转变单一追求工程安全的传统水利工程设计思想，根据治理
河道生态环境综合治理方案 一、指导思想 以科学发展观为指导，牢固树立科学治污、绿色生态和可持续发展的理念，以“治污减排、改善环境、防范风险”为主线，依托治理工程，实施综合整治，强化环境监管，打造完善的“治、用、保”生态保护体系，促进流域生态指标明显改善，实现全市经济社会平稳较快发展。 二、任务目标 按照流域性、综合性、系统性治污原则，以提升小清河流域水环境质量为目标，深化流域生态环境综合治理，确保小清河流域生态环境“一年一变样、三年大变样”，最终将小清河（段）建设成为集生态、航运、防洪、旅游等多功能为一体，沿河两岸建设成为全省生态经济先行区和蓝黄经济增长极，打造“治、用、保”生态保护体系样板区。 三、时间范围 小清河流域综合治理，紧紧围绕加大产业结构调整力度、强化流域污染治理、构建再生水循环利用体系和生态修复保护等四个方面，总体分两个阶段： （一）第一阶段（2012.4-2013.12）。重点抓好污水处理厂新、改、扩建及管网配套工程。2013年6月底前，彻底解决我市小清河流域污水直排环境问题。2013年底前，在重点排污口、河流入湖口、支流入干流处，因地制宜建设人工湿地净化工程，切实发挥湿地系统在净化水质、改善生态环境、防止污染事故蔓延等方面的综合作用，构建好我市小清河流域“治、用、保”科学治污体系基本框架。 （二）第二阶段（2014.1-2015.12）。2015年底前，我市小清河流域形成完整的流域“治、用、保”科学治污体系，小清河干流达到水环境功能区标准，主要支流张僧河、阳河消除劣Ⅴ类水体，基本解决小清河流域污染问题。 四、主要任务 本次治理共实施污染防治、再生水循环利用、生态修复与保护、生态旅游、饮用水安全与环境安全防控工程等6大类22小类98项，计划总投资74.07亿元。 （一）污染防治工程。1、工业污染治理工程。按照新修订的排放标准要求，以造纸、化工和畜禽养殖等行业为重点，开展新一轮限期治理工作，投资5.18亿元，实施14项工业废水污染治理工程。从2013年起，我市小清河流域区域内企业直排废水COD、氨氮排放浓度限值分别不得超过60mg/L、10mg/L。对不能按期达标排放的企业，依法实施限产治理，限产治理仍然达不到要求的，依法采取限产限排或者停产整治措施。2、城镇污水和污泥处理工程。抓好城镇污水处理厂升级改造、管网铺设、污泥处理设施建设，努力提高管网覆盖范围和污水集中处理能力。所有新（扩、改）建的城镇污水处理厂全部执行一级A排放标准。3、城镇垃圾无害化处理工程。提高城镇垃圾无害化处理能力，建立完善的城市生活垃圾收集、运输系统。投资4.8亿元，实施2项城乡垃圾收集转运设施及处理场建设工程。到2015年，建成一批符合农村实际的垃圾收集处置设施，小清河流域内镇全部建成垃圾收集、转运、处置体系，基本解决城镇垃圾污染问题。4、农业污染防治工程。加强规模化畜禽养殖场治理，投资6900万元，实施15个规模化畜禽养殖污染治理工程。到2015年，确保规模化畜禽养殖场和养殖小区配套固体废物和污水贮存处理设施，畜禽养殖污染治理率和废弃物综合利用率达到70%以上。同时，投资5.8亿元，实施11项清洁种植和生态农业示范工程，示范面积达到723公顷。投资1.2亿元，实施水肥一体化、高效节水节肥等23个农业面源污染防治工程，到2015年，基本解决化肥、农药造成的农业面源污染问题。 （二）再生水循环利用工程。在张僧河新建橡胶坝16座，提水泵站21座，利用巨淀湖调蓄下泄再生水。加大电力、化工、造纸等用水行业节水技术改造力度，提高再生水循环利
水利工程对河流生态系统的胁迫与补偿 (1) 本文阐述了河流生态系统的特点，指出河流形态多样性是生物群落多样性的基础。水利工程对于生态系统胁迫的主原因，是由于水利工程在不同程度上造成河流形态的均一化和非连续化，其结果导致生物群落多样性的下降。最后，文章提出了水利工程对生态系统补偿的技术对策点。 关键词：河流生态系统生态系统胁迫 1．引言 自然界或人类对于生态系统造成的不利影响，生态学中称为胁迫（stress）。人类活动对于河流生态系统的胁迫主来自以下5个方面：（1）工农业及生活污染物质对河流造成污染；（2）从河流、水库中超量引水，使得河流流量无法满足生态用水的最低需；（3）通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失，导致湖泊、河流的退化；（4）在湖泊、河流或水库中，不适当地引入外来物种造成生物入侵，使乡土种受到威胁或消失；（5）水利工程对于生态系统的胁迫。本文重点讨论水利工程的负面影响问题。 众所周知，兴建的大量水利工程满足了人们对于供水、防洪、灌溉、发电、航运、渔业及旅游等需求，水利工程对于经济发展、社会进步的作用巨大。水利工程在生态建设方面也同样具有积极作用。通过调节水量丰枯，抵御洪涝灾害对生态系统的冲击，改善干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水等方面，水利工程同样贡献巨大。 那么，“水利工程对生态系统造成胁迫”这个命题又从何谈起呢？ 事物无不具有两重性。从人类幼年时代开始至今在地球上进行的大规模生产和经济活动，首推大片土地的农业垦殖及城市利用，其次是森林大规模砍伐，自工业化社会以来的温室气体排放等，都是引起全球生态系统变化的重因素。而自远古至今兴建的水利工程是一种在流域和区域水平上对生态系统产生重大影响的事件。人类为自身的安全和经济利益，在疏导河流、整治河道，筑坝壅水等方面，不仅明显地改变着地地形地貌，影响着局部气候，同时也大幅度地改变着河流自身的形态，在不同程度上降低了河流形态多样性。其结果将导致水域生物群落多样性的降低，使生态系统的健康和稳定性都受到不同程度的影响。 一般认为，生态系统是指一定空间中的生物群落（动物、植物、微生物）与其环境组成的系统，其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的
生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2010,29(4):805-811 城市化过程对河道系统的干扰与生态 修复原则和方法* 陈利顶1** 齐 鑫1,2 李 芬1,2 杨丽蓉1,2 (1中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京100085;2中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要 城市化快速发展在带来大量工业和生活污水的同时,对自然生态系统的干扰也打 破了原来生态系统的结构和平衡,由此带来的生态环境影响已经引起人们的高度重视三本 文系统分析了城市化过程对河道系统的干扰类型二特征,影响河道生态系统健康的关键过 程和河道系统生态修复的基本原则和发展方向三认为城市河道系统受到的干扰主要体现 在结构固结化二形态规整化和功能简单化3方面;影响河道生态系统健康的关键过程可归 纳为3方面:物质交换通道的阻隔二生物栖息环境的破坏和河道生态水文过程的失衡三指 出河道系统的生态修复应该遵循以下6个原则:1)道法自然原则;2)功能引导原则;3)时空 尺度分异原则;4)生态循环与平衡原则;5)利益相关者参与原则;6)综合效益最优原则三在 此基础上,进一步分析了河道系统生态修复的时空尺度和生态修复的方法以及发展方向三 关键词 城市化过程;河道生态系统;人为干扰;生态系统健康;环境影响 中图分类号 TV85;X171.4 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2010)4-0805-07 Disturbances of urbanization to river course system and related ecological restoration prin? ciples and approaches.CHEN Li?ding1,QI Xin1,2,LI Fen1,2,YANG Li?rong1,2(1State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco?Environmental Sciences,Chi? nese Academy of Sciences,Beijing100085,China;2Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100039,China).Chinese Journal of Ecology,2010,29(4):805-811. Abstract:The rapid development of urbanization brings large volume of waste water to the envi? ronment,and its disturbances to natural ecosystem may break the structure and the balance of original ecosystems.Much attention has been paid on the resulted environmental effects,but how to restore a healthy river course system is still lacking scientific methodology.In this paper,the disturbance types and characteristics of urbanization on river course system,the key processes affecting river course system health,and related ecological restoration principles and approaches were elaborated.In general,there are three characteristics of the disturbances on river course system,i.e.,structural fixation,shape regulation,and function simplification.The key proces? ses affecting river course system health are the stoppage of substance exchange path,the destruc? tion of wildlife habitat,and the imbalance of river eco?hydrological processes.Following six prin? ciples have to be followed when restoring river course system,i.e.,1)nature?based principle, 2)key function?steered principle,3)spatial and temporal scaling principle,4)consideration of ecological circulation and balance,5)public participation of stakeholders,and6)optimization of comprehensive benefits.The development directions,approaches,and spatiotemporal scale issues related to the ecological restoration of river course system were analyzed. Key words:urbanization;river?course ecosystem;human disturbance;ecosystem health;envi? ronmental effect. *国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07526?002?02)和国家杰出青年基金资助项目(40925003)三 **通讯作者E?mail:liding@https://www.doczj.com/doc/6d450656.html, 收稿日期:2009?12?07 接受日期:2010?01?30
重视河道生态环境需水，改善流域生态环境 —石羊河河道生态环境需水量的思考 王开录1，阎有喜2 （1.甘肃省武威市石羊河流域综合治理指挥部，733000，武威；2.衢州学院建筑工程系，324000，浙江衢州） 摘要：河流是石羊河流域生态环境的主要影响因素，是石羊河流域绿洲的生命线。重视石羊河河道生态环境需水是石羊河流域荒漠化防治的需要，是维护本流域生态安全的需要，是流域地下水位恢复的需要，是保护绿洲永存的需要，是流域经济社会可持续发展的需要。因此，要考虑石羊河流域河道本身的生态环境需水，就必须加大河流水源涵养的保护力度，合理制定各河流水库的调度方案，对各条河流分段划定生态环境功能，分段确定各河段的入河流量及年过水总量，分段确定各河段的河道外引用水总量，确保不使河流干涸而丧失环境功能。树立人与自然和谐相处的理念，恢复河道生态环境需水，改善流域生态环境，保障流域生态安全，保障流域内经济社会可持续发展。 关键词：河道；生态环境；需水量 《中华人民共各国水法》第三章第二十一条规定，“在干旱和半干旱地区开发、利用水资源，应当充分考虑生态环境用水需要”。第三十条规定，“县级以上人民政府水行政主管部门、流域管理机构以及其他有关部门在制定水资源开发、利用规划和调度水资源时，应当注意维持江河的合理流量和湖泊、水库以及地下水的合理水位，维护水体的自然净化能力”。中华人民共和国水利部发布的《水资源评价导则》要求，在进行水资源开发利用及其影响评价时，要调查统计分析河道外用水和河道内的用水情况。水法提到了水资源开发要注意江河的合理流量和湖泊、水库及地下水的合理水位，水资源评价导则提到河道内的生态用水问题，实际上，不论是江河的合理流量，还是湖泊的合理水位，均涉及到河流本身的生态需水和用水问题。 对于石羊河流域来说，由于水资源缺乏，生产用水和生态环境用水矛盾突出，如何考虑河道本身的生态环境需水量，如何保证河道本身的合理流量，如何保证其尾闾湖泊的合理水位，是需要认真思考的问题。 1 河道生态环境需水量的内容 随着生产力的发展和对河流水资源开发利用程度的提高，人类对河流影响和控制能力越来越强，河流生态环境需水的研究范围逐步扩大[1]。刘昌明等认为，河流系统生态环境需水量主要有8个方面的内容，一是河流系统中天然和人工植被耗水量，包括水源涵养林、水土保持措施及天然植被和绿洲防护林带的耗水量；二是维持水（湿）生生物栖息地所需的水量；三是维持河口地区生态平衡所需的水量；四是维持河流系统水沙平衡的输沙水量；五是维持河流系统水盐平衡的水量；六是保持河流系统一定的洗释净化能力的水量；七是保持水体调节气候、美化景观等功能而需损耗的蒸发量；八是维持合理的地下水位所必需的入渗补给量等[2]。 对于石羊河流域来说，干旱少雨，资源性缺水严重，笔者认为，维持合理的地下水位所必需的入渗补给量、维持水（湿）生生物栖息地所需的水量、保持河流系统一定的洗释净化能力的水量和河道水流蒸发量，应必须考虑。根据河道内生态环境用水可一水多用和重复利用的功能，其它几个方面的问题也就随之解决了。 2 石羊河流域的河道特性与生态用水现状 石羊河流域的河流有一个显著的特性，就是支流发源于山区，支流河流象树叉一样，深入到山区内，分布在干流的上游，干流形成于平原绿洲区，延伸至沙漠区，形成湖泊。由于上游的建库筑坝，引水灌溉，造成河道断流或萎缩，尾闾湖泊干涸消失而沙漠化。
河流与城市生态系统 摘要：河流是城市生态系统的重要组成部分。本文分析了河流具有的供应水源、提供绿地、保护环境、旅游娱乐、交通运输等各项生态功能，指出保持河流的自然地貌特征、维持自然水文过程、控制河流水污染、综合规划河流是发挥河流在城市生态系统中作用的基本方法。 关键词：河流城市生态系统城市生态建设 人类诞生伊始濒水而居，近水而种。河流与城市的发生、发展息息相关， 河流或穿城而过，城市或滨水一侧。在远古时代河流就为城市提供了稳定的水源和肥沃的土壤，后来，随着水上交通工具的发展，河流成为了城市物资运输的重要通道；在近代工业化阶段，河流对城市的作用更加重要，不仅成为水源地、动力源、交通通道，而且是污染净化的场所；在现代，城市生态化成为城 市建设的主流，在其生态建设过程中，河流显示出不可替代的意义。河流对城市的繁荣与衰落，对城市社会、经济、环境协调发展有至关重要的意义。 1 河流与城市生态 城市生态建设就是城市模拟自然生态系统，创建一个物质循环畅通、能量流动高效、系统过程稳定、结构和功能协调的生态系统，为城市人口提供一个与社会和自然发展相匹配的、持续稳定的物质环境，保证城市人口的身心健康发展。河流本身所具备的物质静态和动态特性，为城市生态提供了一定的基础。 1.1河流与城市水源 水在人类生活中是必不可少的物质之一，许多城市人均用水量(除工业用水)已达到100L/d·人以上，如此庞大的用水量从就近河流中引取，具有投资少，稳定性高等诸多优势。城市生产中所必需的大量的各类工业用水从就近的河流中解决，也具有明显低成本、高稳定的优势。地下水可以作为城市的水源，但是地下水安全性、卫生性、稳定性，经济高效性等方面都无法与地表河流相比，且城市地下水在很多情况下，大部分补给量仍来源于河流，河流水量的减少、水质的恶化均会影响到地下水量的时空分布和水质的时空分布，且大量使用地下水，将不可避免地引起地面沉降而加剧地质与洪涝灾害。尽管人类可以远距离调水，但是伴随而来的将是高的供水成本。可以预见，河流在未来仍是城市生产和生活用水的最佳水源。 1.2河流与城市热岛效应
河道生态修复基础知识 一、概况 河道生态修复是指在生态学原理基础上，使用综合方法，改善水文条件和河道地貌学特征，修复受损伤的水生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的良性循环。 城市河道生态修复是根据自然生态系统多样性的要求，恢复河道自然属性，改变因城市化和传统水利工程所造成的河道的非自然面貌，消除因此带来的生态胁迫，为河道内及滨河的生物重新构建栖息场所，使得生态系统恢复到接近自然的状态，从而恢复城市河道各种功能，保持河道健康。 二、世界河流生态修复进展
世界上许多国家都在进行河道重返自然的生态修复。从上世纪70 年代起开始，发达国家针对人类活动干扰对河道生态系统的负面影响，开发了河道生态修复的理论和技术。并在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河道生态建设的内容，或颁布了专门的河道生态工程设计导则。 目前，国外河道生态修复技术包括以下：根据“给河道以空间”的洪水管理理念，建设分洪道、降低河漫滩高程；恢复河道连续性和蜿蜒性；河道岸坡生态防护；重建深槽和浅滩序列；恢复洪泛区湿地；创建河道内生物栖息地结构；建设亲水设施；应用多孔和透水护岸材料和结构等。同时，利用生态学理论，采用生态技术修复受污染河水，恢复水体自净能力，如：人工湿地处理系统、河道直接净化技术、氧化塘处理系统、植物——土壤处理系统、水生植物处理系统、生物操纵技术等 1）德国的近自然河道治理工程 德国的Selferr 首先提出近自然河溪治理的概念。它是指能够在完成传统河道治理任务的基础上，接近自然、经济并保持景观美的一种治理方案1。20 世纪50 年代，德国创立了“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要符合植物化和生命化的原理。70 年代中期，德国进行了称之为“重新自然化”关于自然的保护与创造的尝试，开始在全国范围内开始拆除了被砼渠道化了的河道，将河道恢复到接近自然的
河流的生态功能及水文变化的生物学效应 大坝建设对生态环境的影响是近来讨论的热点问题，学者和公众对于大坝建设对景观多样性、文化多样性、生物多样性的（生态系统、物种、基因）影响“存在性”基本认可，但对影响“程度”认知相差甚远！争论体现了：开发与环境保护协调发展的“度”的衡量，日益高涨的环保意识与不明确的生态环境保护目标的矛盾，以及由于目前理论与现状资料缺乏导致的大坝建设的“真实生态影响”难以搞清等问题。 淹没、阻隔、径流调节变化对生态环境的影响是大坝建设关注的主要问题，如何评价这些影响并提出缓减措施，是未来水利水电建设必须解决的问题，认识河流的生态结构与功能是评价的基础。基于这一认识，本文概要介绍河流生态功能与水文过程的生态效应，以期对水利水电工程建设的生态环境保护提供借鉴。 一、河流的生态结构 河流是一个完整的连续体，上下游、左右岸构成一个完整的体系，连通性是评判河道或缀块区域空间连续性的依据。高度连通性的河流对物质和能量的循环流动以及动物和植物的运动等非常重要。 从横向上讲，河流宽度指横跨河流及其临近的植被覆盖地带的横向距离。影响宽度的因素有：边缘条件、群落构成、环境梯度以及能够影响临近生态系统的扰乱活动（包括人为活动）。连通性和宽度构成了河流生态系统的重要结构特征。 二、河流生态功能 河流的生态功能包括：栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能等方面。 1 生态功能-栖息地功能 栖息地是植物和动物（包括人类）能够正常的生活、生长、觅食、繁殖以及进行生命循环周期中其它的重要组成部分的区域。栖息地为生物和生物群落提供生命所必需的一些要素比如空间、食物、水源以及庇护所等。河道通常会为很多物种提供非常适合生存的条件，它们利用河道来进行生活、觅食、饮水、繁殖以及形成重要的生物群落。 河道一般包括两种基本类型的栖息地结构：内部栖息地和边缘栖息地。内部栖息地相对来说是更稳定的环境，生态系统可能会在较长的时期仍然保持着相对稳定的状态。边缘地区是两个不同的生态系统之间相互作用的重要地带。边缘栖息地处于高度变化的环境梯度之中。边缘栖息地中会比内部栖息地环境中有着更多样的物种构成和个体数量。边缘地区相当于对其内部地区起到了过滤器的作用。边缘地区也是维持着大量动物和植物群系变化多样的地区。 栖息地功能作用很大程度上受到连通性和宽度的影响。在河道范围内连通性的提高和宽度的增加通常会提高该河道作为栖息地的价值。河流流域内的地形和环境梯度(例如土壤湿度、太阳辐射和沉积物的逐渐变化)会引起植物和动物群落的变化。宽阔的、互相连接的，并且具有多样的本土植物群落的河道是良好的栖息地条件，通常会发现比在那些狭窄的、性质都相似的并且高度分散的河道内存在着更多的生物物种 2 通道作用 通道功能作用是指河道系统可以作为能量、物质和生物流动的通路。河道由水体流动形成，又为收集和转运河水和沉积物服务。还有很多其它物质和生物群系通过该系统进行移动。 河道既可以作为横向通道也可以作为纵向通道，生物和非生物物质向各个方向移动和运动。有机物物质和营养成分从高处漫滩流入低洼的漫滩而进入河道系统内的溪流，从而影响到无脊椎动物和鱼类的食物供给。对于迁徙性野生动物和运动频繁的野生动物来说，河道既是栖息地同时又是通道。生物的迁徙促进了水生动物与水域发生相互作用(例如:鲑鱼溯河产卵的迁移活动。产卵期间溯河到达河流系统上游地段的那些产卵的和垂死的大量成熟鱼种为
河流生态系统的理论及运用 2?研究背景 水资源利用现状 近年来我国生态环境的恶化不断加剧，人类一味的追求水资源的最大经济可利用水量，忽视生态环境自身对水资源的需求。特别是北方地区水资源供需矛盾尖锐，在水资源严重短缺的情况下，生态环境用水被经济用水所挤占，北方多数地区河流开发过度。水资源、水问题可以概括为“水多、水少、水脏、水生态恶化〃，这些问题严重影响了我国的可持续发展⑴。进入22世纪，而对严峻的水资源短缺、经济快速发展与生态协调等问题，我国学者提岀了“而向生态〃的新概念, 而向生态的水资源利用重视自然生态的需求，综合考虑自然——社会——经济复合生态系统的需求，我国进入了面向生态的水资源利用模式生态保护型阶段。 1.2河流生态环境问题 人类对水资源开采程度好破坏程度的不断增强使水文循环受到严重的扰动，水资源自然循环的途径和通量发生改变，其可再生能力也有不同程度的改变，出现一系列的问题，如河道断流、地下水位下降、水资源短缺、水污染等等。水作为生物木身的组成部分，在自然生态系统中
起着无可替代的重要的决定作用。要使生态环境朝着良性循环的方向发展，必须首先满足生态系统所必须的水量要求。 2.生态需水基本理论 2.1河流生态需水及其特点 基于自然水循环角度［2］,河流生态需水可以定义为：在特定时段内，在一定的生态保护目标下，维持河流基本结构与功能所需要的一定水质目标下的水量。其内涵可以理解为：（2）维持河流生态系统现状；（2）避免河流退化；（3）提供水来支撑自然过程，以保留关键的生态服务和社会服务功能。具体可以归结为一下几个方面：（1）维持河床沉积物的大小和移动性；（2）维持常年性河流不断流；（3）维持河道的纵向连续性；（4）维持河流特征和环境；（5）维持洪泛平原; （6）维持河滨植被；（7）维持河口的生态平衡；（8）维持娱乐和舒适性。河流生态需水特点：质与量的统一性［引；时间与空间性；尺度多样性；最优性与阙值性。这些特点涉及到方方面面的因素，必须统筹兼顾，全局把握，针对特点有目的的改造河流，造福人类。 2.2河流生态需水重要水文要素与指标 河流生态需水研究的一个重要问题就是如何选取水文指标。这些指标包括：（1）与流量状况总体趋势密切相关的指数如平均日流量、平均的
黄河河流生态系统现状及发展趋势 黄河河流生态系统包括陆地河岸生态系统、水生生态系统、相关湿地及沼泽生态系统在内的一系列子系统,是一个复合生态系统。该系统贯穿了黄河流域不同自然地带,融合了不同自然地带的生态特点。由于不同区域河段的主要生态功能、生态环境现状、存在问题、发展趋势等存在很大的不同,故将黄河河流生态系统分为源区生态系统、干流生态系统、河口生态系统三部分。 1黄河源区 黄河源区一般指黄河干流唐乃亥断面以上区域,集水总面积为12.20万km2,多年平均年径流量205.20亿m3,该区域属于高寒气候,内有高山、盆地、峡谷、草原、沙漠、湖泊、沼泽、冰川及冻土等地貌。虽然河源区流域面积只占全河的17%,但径流量占全河的35%,而且居高临下,被称作黄河的水塔,是黄河健康生命的动力源。根据《全国湿地保护工程规划》,黄河源区的沼泽湿地属于高寒湿地,总面积1 501km2。黄河源区湿地具有涵养水源、净化水质、美化环境、调节气候、保护生物多样性、维护流域内生态平衡等生态功能。 近20多年来,在气候变化和人为活动的影响下,源区出现了包括草场退化、湖泊萎缩、湿地消减、土地沙化、生物多样性锐减、流域产水量下降、黄河源头多次断流等一系列生态问题。目前采取了包括管理、工程、生态等在内的一系列保护措施,在一定程度上减缓了生态恶化速度,但受全球气温升高、气候变化异常以及人类活动等影响,源区的生态环境还将受到不同程度的破坏,加之源区生态环境脆弱、生态系统稳定性差、自然条件恶劣,如果不采取强有力的保护措施,黄河源区生态环境将呈整体退化趋势。 2黄河干流 黄河干流是连结流域主要生态单元的“廊道”,是连结源区草甸湿地、上中游库塘湿地、中游灌区湿地、下游河道湿地及河口湿地等生态单元的基础,是维持河流水生生物和洄游鱼类栖息、繁殖的重要条件。黄河干流生态系统受黄河水资源短缺和泥沙影响作用,水生生态系统简单而脆弱,生物多样性指数不高,但湿地资源相对丰富,其中与黄河干流水力有密切关系的重要湿地有9处,总面积约 1 541km2。黄河干流湿地在均化洪水、提供栖息地、保护生物多样性、改善小气候、供水等方面发挥着重要作用,是维持黄河干流生态系统良性循环的重要基础。