河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)課件

1、河流生態(tài)修復(fù)技術(shù),ecological remediation,第五組,1,PPT學(xué)習(xí)交流,水利部索麗生副部長(zhǎng)講話,2,PPT學(xué)習(xí)交流,1,河流生態(tài)修復(fù)的定義與原則,2,城市內(nèi)河流污染原因,3,河流生態(tài)修復(fù)技術(shù),4,多學(xué)科交叉應(yīng)用,5,河流生態(tài)修復(fù)的國(guó)內(nèi)外成功案例,6,研究展望,3,PPT學(xué)習(xí)交流,背景,水是生命之源，但是隨著我國(guó)人口數(shù)量的幾何增長(zhǎng)、現(xiàn)代工業(yè)廢水的亂排亂放、城市垃圾、農(nóng)村農(nóng)藥噴灑等等，造成河流污染嚴(yán)重，本來(lái)已是極少的淡水資源加劇短缺，無(wú)法為人所用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前水中污染物已達(dá)2千多種（2221）主要為有機(jī)化學(xué)物、碳化物、金屬物，其中自來(lái)水里有765種（190種對(duì)人體有害，20種致

2、癌，23種疑癌，18種促癌，56種致突變：腫瘤）。在我國(guó)，只有不到11%的人飲用符合我國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水，而高達(dá)65%的人飲用渾濁、苦堿、含氟、含砷、工業(yè)污染、傳染病的水。2億人飲用自來(lái)水，7000萬(wàn)人飲用高氟水，3000萬(wàn)人飲用高硝酸鹽水，5000萬(wàn)人飲用高氟化物水，1.1億人飲用高硬度水。,4,PPT學(xué)習(xí)交流,根據(jù)全國(guó)環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(shū)（1993）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，海河水系最主要污染物為氨氮，其次為高錳酸鹽指數(shù)和生化需氧量，另外，石油類(lèi)污染亦相當(dāng)嚴(yán)重，逐漸被視為主要污染物。目前海河水系污染嚴(yán)重，劣類(lèi)水質(zhì)斷面占50以上。主要污染河段為 滄州的子牙河和南運(yùn)河、北京的北運(yùn)河、張家口的洋河以及天津的海河。,海河

3、：七大水系污染之首,5,PPT學(xué)習(xí)交流,污染原因：一是粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的不利影響。遼河流域長(zhǎng)期以來(lái)形成了以煤炭、石油、鋼鐵等重工業(yè)為主的工業(yè)結(jié)構(gòu)，資源開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大，利用效率較低，污染排放強(qiáng)度高。,遼河：遼河水系總體水質(zhì)較差，劣類(lèi)水質(zhì)斷面占40.6%,6,PPT學(xué)習(xí)交流,河流生態(tài)修復(fù)的定義,河流生態(tài)修復(fù)是指利用生態(tài)系統(tǒng)原理，采取各種 方法修復(fù)受損的水體系統(tǒng)的生物群體及結(jié)構(gòu)，重建健 康的水生生態(tài)系統(tǒng)，修復(fù)和強(qiáng)化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要 功能，并能使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)、自我維持、自我 演替的良性循環(huán)。美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)將河流生 態(tài)修復(fù)定義為一種促使河流系統(tǒng)恢復(fù)到具有可持續(xù) 特征的較為自然狀態(tài)，并可提高

4、生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值和生物 多樣性的環(huán)境保護(hù)行動(dòng)。,7,PPT學(xué)習(xí)交流,河流生態(tài)修復(fù)是重建系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能及有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用。 其包括兩個(gè)修復(fù)：（1）景觀修復(fù); （2）生態(tài)修復(fù),8,PPT學(xué)習(xí)交流,景觀修復(fù)：從景觀尺度上考慮恢復(fù)，研究景觀要素間的物質(zhì)、能量交換與動(dòng)態(tài)平衡。 景觀恢復(fù)：注重于景觀格局及其各要素間的功能聯(lián)系，使生態(tài)系統(tǒng)回到以前或與之相近的狀態(tài)。,景觀生態(tài)學(xué),9,PPT學(xué)習(xí)交流,河流生態(tài)修復(fù)的基本原則,河流生態(tài)修復(fù)的基本原則一般包括自然原則、社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則、美學(xué)原則3 個(gè)主要方面。自然原則 是生態(tài)恢復(fù)與重建的基本原則，只有遵循自然規(guī)律的 恢復(fù)和重建才是

5、真正的恢復(fù)與重建，否則只會(huì)事倍功 半;社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則是生態(tài)恢復(fù)與重建的后盾和支柱，在一定程度上制約著生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建的可 能性，水平與深度; 美學(xué)原則是指退化的生態(tài)系統(tǒng)的 恢復(fù)重建應(yīng)給人以美的享受。,10,PPT學(xué)習(xí)交流,城市河道污染原因,部分管材老化、破損、滲漏進(jìn)一步造成污水外溢，排入河道。,截污不徹底,11,PPT學(xué)習(xí)交流,目前，在很多城郊結(jié)合部，由于沒(méi)有完善的垃圾收集處理設(shè)施和系統(tǒng)，農(nóng)村地區(qū)的大量生活垃圾和部分工業(yè)垃圾無(wú)序堆放在河道邊甚至直接向河中傾倒，一到雨天，垃圾滲濾液和垃圾就直接進(jìn)入河道，這些垃圾對(duì)河道水體的污染影響嚴(yán)重。,垃圾堆放和傾倒,12,PPT學(xué)習(xí)交流,在城市外圍地區(qū)

6、農(nóng)業(yè)施肥和農(nóng)村地區(qū)家禽、畜牧業(yè)；由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，各種氮磷肥的施用很大一部分通過(guò)徑流進(jìn)入河道，造成河道水體富營(yíng)養(yǎng)化。家禽、畜牧業(yè)的排放物無(wú)組織現(xiàn)象也比較突出。,農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及漁業(yè)污染,13,PPT學(xué)習(xí)交流,河流生態(tài)修復(fù)技術(shù),調(diào)水,河道曝氣,水生植物修復(fù)技術(shù),14,PPT學(xué)習(xí)交流,通過(guò)改進(jìn)水庫(kù)調(diào)度，來(lái)改變水體水質(zhì)，恢復(fù)河流 喪失的生態(tài)功能和保持自然徑流模式。另外，也可以 通過(guò)水利設(shè)施的調(diào)控引入上游的清潔水改善下游污 染河道的水質(zhì)，減少河道的污染總量。,調(diào)水,15,PPT學(xué)習(xí)交流,人工 向水體中連續(xù)或間歇式充入空氣( 或純氧) ，加速水體 復(fù)氧過(guò)程，提高水體的溶解氧，使得恢復(fù)水體中好氧生 物的活

7、力，改善水體的自凈能力。,河流曝氣,16,PPT學(xué)習(xí)交流,曝氣在國(guó)內(nèi)外河道治理中的應(yīng)用 1）德國(guó)：早在20世紀(jì)80年代德國(guó)Enscher河進(jìn)行純氧曝氣復(fù)氧。 2）英國(guó)泰晤士河：1850年有關(guān)部門(mén)在泰晤士河中安裝大型充氣設(shè)備，增加水體中的溶解氧。 3）美國(guó)：20世紀(jì)7080年代初期，圣克魯斯港大量魚(yú)死亡，然后在河口處安裝曝氣設(shè)備，解決了這一問(wèn)題。 4）澳大利亞：帕斯是澳大利亞西部的最大港口，在河沿岸固定地點(diǎn)進(jìn)行復(fù)氧曝氣和河流移動(dòng)式曝氣，使溶氧率達(dá)到90，來(lái)改善當(dāng)?shù)厮|(zhì)。 5）中國(guó)：上海蘇州河支流新涇港下游是一條嚴(yán)重污染河道，對(duì)其進(jìn)行純氧曝氣來(lái)有效降低黑臭水體中的COD濃度。,17,PPT學(xué)習(xí)交流

8、,水生植物對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有吸收分解作用，對(duì)于重金屬等污染物質(zhì)具有一定的吸附凈化作用，同時(shí)水生植物的光合作用能夠增加水體中的溶解氧。,水生植物修復(fù)技術(shù),18,PPT學(xué)習(xí)交流,底泥疏浚可以將富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的底泥從水體中永久去除，能夠控制內(nèi)源污染物的釋放或減少污染物生物 有效性，,底泥疏淤,19,PPT學(xué)習(xí)交流,生態(tài)護(hù)岸是結(jié)合治水工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)而興 起的一種新型護(hù)岸技術(shù)，在治理水土流失、水土污染、 加固堤岸、增加動(dòng)植物種類(lèi)、調(diào)節(jié)微氣候和美化環(huán)境 方面都有著巨大作用。主要包括植被護(hù)岸、木材 護(hù)岸和石材護(hù)岸三種類(lèi)型。,生態(tài)護(hù)岸技術(shù),20,PPT學(xué)習(xí)交流,利用濕地水體中的微生物和濕地植物降解、 吸收和

9、截流污水中的污染物，從而達(dá)到修復(fù)污水的目的。,人工濕地技術(shù),21,PPT學(xué)習(xí)交流,河流生態(tài)修復(fù)的國(guó)內(nèi)外成功案例,美國(guó)開(kāi)展了對(duì) Mississipp 河進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)工程,修復(fù)前,22,PPT學(xué)習(xí)交流,密西西比河（英語(yǔ)：Mississippi River）是美國(guó)最大的河流，是世界第四長(zhǎng)河。若以發(fā)源于美國(guó)北部的艾塔斯卡湖的上密西西比河為河源，全長(zhǎng)3767km。是北美洲流程最長(zhǎng)、流域面積最廣、水量最大的河流，位于北美洲中南部。但其污染非常嚴(yán)重，以至于密西西比河口周邊的地區(qū)被稱(chēng)為死區(qū)。當(dāng)河流的污染物流入海洋時(shí)，它們會(huì)滋生大量的藻類(lèi)，從而奪走了水中的氧氣，致使所有生物死亡，這樣的地區(qū)就稱(chēng)為海洋死區(qū)。,背

10、景小知識(shí),23,PPT學(xué)習(xí)交流,修復(fù)方法,24,PPT學(xué)習(xí)交流,第一步 調(diào)水入流,密歇根湖和密西西比河之間通過(guò)調(diào)水引流實(shí)現(xiàn)水生態(tài)修復(fù)。該工程將水從芝加哥輸送到密西西比河流域。進(jìn)行水資源管理實(shí)驗(yàn)，以解決關(guān)鍵的不確定性問(wèn)題，統(tǒng)一考慮人類(lèi)和生態(tài)系統(tǒng)的水需求；設(shè)計(jì)和實(shí)施適應(yīng)性調(diào)水引流管理方案，以促進(jìn)生態(tài)可持續(xù)的水管理。,25,PPT學(xué)習(xí)交流,第二步 截流治污,水體污染主要是由過(guò)量的氮造成的，這些氮可能來(lái)自農(nóng)業(yè)化肥、動(dòng)物糞便、污水管線，以及大氣沉降，氮污染會(huì)影響飲用水供應(yīng)，并且會(huì)改變生態(tài)系統(tǒng)的功能。美國(guó)環(huán)保署(EPA)的研究人員認(rèn)為，反硝化作用（脫氮作用）是去除水體氮污染的最佳途徑。,26,PPT學(xué)習(xí)交

11、流,第三步 河流清淤,美國(guó)用于河流清淤的設(shè)備很多，有許多專(zhuān)門(mén)的機(jī)器，造價(jià)在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)不等，還有專(zhuān)門(mén)挖鐵砂的挖掘機(jī)。,27,PPT學(xué)習(xí)交流,第四步 生物控制,對(duì)蘆竹的治理，人們使用了很多方法，其中包括化學(xué)控制：使用草甘膦等藥物進(jìn)行控制。還有就是強(qiáng)迫牛吃蘆竹，但是收效甚微。后來(lái)人們使用了綜合的生物控制法，引進(jìn)了一種黃蜂，是蘆竹的天敵，結(jié)果將蘆竹控制住了。,28,PPT學(xué)習(xí)交流,修復(fù)后,29,PPT學(xué)習(xí)交流,我國(guó)對(duì)于永定河的生態(tài)修復(fù),修復(fù)前,30,PPT學(xué)習(xí)交流,永定河，古稱(chēng)（li 水，隋代稱(chēng)桑干河，金代稱(chēng)盧溝，舊名無(wú)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“母親河”，北京段

12、主河道長(zhǎng)169.6公里，流經(jīng)首都西南五區(qū)，流域面積為3168平方公里。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于北京市把永定河主要作為泄洪河道，忽視了其生態(tài)涵養(yǎng)和城市景觀的作用，使得永定河及沿岸的生態(tài)環(huán)境逐步惡化，并且已經(jīng)嚴(yán)重影響了“母親河”形象，永定河流域的開(kāi)發(fā)治理工作已勢(shì)在必行。,背景小知識(shí),31,PPT學(xué)習(xí)交流,修復(fù)方法,水生植物修復(fù)技術(shù),生態(tài)護(hù)岸技術(shù),人工濕地技術(shù),32,PPT學(xué)習(xí)交流,第一步 水生植物修復(fù)技術(shù),種植挺水植物和浮葉植物，對(duì)于重金屬等污染物質(zhì)具有一定的吸附凈化作用，同時(shí)水生植物的光合作用能夠增加水體中的溶解氧。,33,PPT學(xué)習(xí)交流,第二步 生態(tài)護(hù)岸技術(shù),建設(shè)拋石聯(lián)合技術(shù)護(hù)岸、同化技術(shù)

13、護(hù)岸、自嵌式植生擋土墻護(hù)岸、直立式生態(tài)護(hù)岸和格賓柔性護(hù)岸5種不同類(lèi)型的生態(tài)護(hù)岸。,34,PPT學(xué)習(xí)交流,第三步 人工濕地技術(shù),改善河道和周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，在永定河房山和大興段建設(shè)灘地、濕地景觀和郊野公園。,35,PPT學(xué)習(xí)交流,修復(fù)后,36,PPT學(xué)習(xí)交流,多學(xué)科交叉應(yīng)用,37,PPT學(xué)習(xí)交流,物理方法,現(xiàn)狀：引水稀釋、底泥疏浚。 引水稀釋就是通過(guò)工程調(diào)水對(duì)污染水體進(jìn)行稀釋。使水體在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)該方法能激活水流，增加流速，使水體中DO增加，水生微生物、植物的數(shù)量和種類(lèi)也相應(yīng)增加，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。 底泥疏浚指對(duì)整條或局部沉積嚴(yán)重的河段、湖泊進(jìn)行疏浚、清淤，恢復(fù)河流和湖泊的

14、正常功能。,劣勢(shì)：由于物理修復(fù)技術(shù)存在暫時(shí)性、不穩(wěn)定性以及治標(biāo)不治本等缺點(diǎn)，所以與生物和化學(xué)技術(shù)相結(jié)合是物理修復(fù)技術(shù)以后的發(fā)展趨勢(shì)。,38,PPT學(xué)習(xí)交流,化學(xué)方法,現(xiàn)狀：通過(guò)化學(xué)手段處理被污染水體達(dá)到去除水體中污染物的一種方法如治理湖泊酸化可投加生石灰，抑制藻類(lèi)大量繁殖可投加殺藻劑。如除磷可投加鐵鹽等化學(xué)凈化法由于投加的是化學(xué)藥劑，因此不僅治理費(fèi)用較高，而且還易造成二次污染目前該方法主要用于酸化湖泊的治理。,趨勢(shì)：化學(xué)修復(fù)技術(shù)具有費(fèi)用高、易造成二次污染等缺點(diǎn)，故高效、廉價(jià)、安全的藥劑的研制(如絮凝劑的研制和與生物技術(shù)相結(jié)合是化學(xué)修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在以及將來(lái)的發(fā)展方向。,39,PPT學(xué)習(xí)交流,據(jù)調(diào)查，

15、國(guó)外河流修復(fù)研究的 75%是致力于河道形態(tài)的修復(fù)，大約 40%是嘗試修 復(fù)喪失的河岸植被和濕地群落,地貌學(xué),40,PPT學(xué)習(xí)交流,它是景觀中最重要的廊道類(lèi)型，具有物質(zhì) 的傳輸、污染物的凈化、動(dòng)植物遷移和水陸生動(dòng)植 物的棲息地等功能，其不僅可以保 護(hù)生物多樣性，而且能維持較高的魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量,景觀生態(tài)學(xué),41,PPT學(xué)習(xí)交流,研究展望,42,PPT學(xué)習(xí)交流,制定包含河流生態(tài)修復(fù)完整過(guò)程的技術(shù) 規(guī)范。對(duì)河流歷史及現(xiàn)狀的調(diào)查、修復(fù)目標(biāo)的制 定、修復(fù)措施的計(jì)劃和實(shí)施、修復(fù)影響的評(píng)價(jià)和 監(jiān)測(cè)分別提出具體要求和原則，以指導(dǎo)河流生態(tài) 修復(fù)實(shí)踐。,43,PPT學(xué)習(xí)交流,確定修復(fù)后評(píng)價(jià)具體時(shí)間。由于某些恢復(fù) 工程的效果不能