4350
3915 3141 2820 2691 2625
面积
3000 2000 1000 0
1949年
1954年
1958年
1971年
1983年
现在
年份
中科院南京湖泊所 李世杰 资料
生物入侵 生 物 过度捕捞 狩猎 污 染 水土流失 河流生态系 统 水 围垦 毁林 水利工程 全球变化 生 境 大 气 大气污染 酸雨 城市化 土 地 土地污染 荒漠化
Water Level (m)
46
Yidu
Spawning records
45
44
Jianli
43 31
自从 1956年开始 的长期观测表明， 四大家鱼在水位上 涨时产卵形成高峰
（据水工程生态研究所 常剑波资料）
Guangji
42 30 23
41 29 22
40 28 21
27 20
26 19
18
-胡锦涛总书记在中央水利工作会议的讲话
提
纲
为什么开展河流生态修复？ 一 为什么开展河流生态修复？ 二 河流生态系统分析与评价
三 规划目标、任务和原则 规划目标、
四 规划内容和工作流程
一、为什么开展河流生态修复
河流生态系统过程、特征、功能 人类对于河流大规模开发 对河流生态系统的胁迫
河流生态系统
为防止经济活动对于径 流减少引起河流生态退 化，需要在社会经济需 求和生态保护之间寻求 某种平衡点
洪水脉冲
河流－ 河流－洪水滩区系统生 物生存、 物生存、生产力和交互 作用的主要驱动力
洪水脉冲
河流－洪泛滩区横断面
洪水脉冲
洪水脉冲
洪水脉冲－ 生命节律信号
洪水脉冲
长江的四大家鱼每年5~8 月水温升高到18℃以上时， 如逢洪水，家鱼便集中在 重庆至江西彭泽的38处产 卵场进行繁殖。 家鱼在涨水第一天开始产 卵，如江水不再继续上涨 或涨幅很小，产卵活动即 告终止。
河流生态修复规划方法 河流生态修复规划方法
董哲仁 2011年8月 哈尔滨
新理念 新领域 新举措
水是生命之源、生产之要、生态之基。 坚持人水和谐。 继续推进生态脆弱河流和地区水生态修复。
-中共中央1号文件
维护河湖健康生态，改善城乡人居环境。 着力推进水生态保护和水环境治理，坚持保护优 先和自然恢复为主。
三 规划目标、任务和原则 规划目标、
四 工具箱和工作流程
二、河流生态系统分析与评价 河流生态系统分析与评价
什么是河流生态修复？ 在充分发挥生态系统自组织功能的基 础上，采取工程和非工程措施，促使河流 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。
河流生态修复规划内容
1 2 3 4 5 6 7 8 9 河流生态系统现状调查与综合评价 规划范围和年限 规划目标与总体布局 规划任务 工程措施 管理措施 监测与评估 投资估算 效果分析
过程
时机和预见性
生 t
城市河段城市河段-园林化
奇花异草 假山假水 亭台楼阁 水榭船坞 御码头 御桥 御河 寺庙 祠堂 故居
园林化
仿古建筑
牌楼、雕塑
仿洋建筑
喷泉 雕塑
城市河段城市河段-商业化
高级住宅区 河流滩区 房地产开发 高尔夫球场 商业化 沿河发展 餐饮服务业 茶楼酒肆 娱乐场所
对于生物群落的损害
河流生态状况分级系统表
赋值举例
鱼类 1.a.1鱼类类别构成与受到干扰前几乎一致。所有特定类别的干扰敏 感性物种都存在。鱼类群体年龄结构受人类活动干扰微小，物种的繁 殖发育可顺利进行。 1.a.2 由于人类活动对水质和水文过程影响，鱼类的构成和数量与特 定的生物群落相比，发生了一定变化。鱼类群体的年龄结构受到干扰 ，个别物种的繁殖发育失败，某些鱼类的年龄段缺失。 1.a.3 由于人类活动对水质和水文过程影响，鱼类的构成和数量与特 定的生物群落相比，发生了中等程度的变化。鱼类年龄结构受到干扰 的迹象明显，甚至造成个别鱼类物种的消失或数量降低。 1.a.4 由于人类活动对水质和水文过程影响，鱼类的构成和数量与特 定的生物群落相比，发生了重大变化。鱼类年龄结构受到严重干扰， 一些珍稀和特有鱼类物种消失或濒危。
河流生物群落结构连续性
河流4维 连续体模型
物质流、能量流、 物质流、能量流、信息流和物种流的连续性
河流生态系统结构和功能的动态性
筑坝对于河流连续性的影响示意图
流态 物质流 信息流 H 河床纵剖面 岸边植物带 L
(a)
1 2 3 4 流态 物质流 信息流 河床纵剖面 岸边植物带 L
H
(b)
H/L—河流纵坡降 河流纵坡降
生态系统功能
物种流动 物质循环 能量流动 信息流动 自我调节 生物生存
系统整体性 正负反馈
过程-结构 功能 过程 结构-功能 结构
河流栖息地特征
1 河流的连续性 2 水文情势的周期性和脉冲性 3 河流地貌的复杂性 4 生物群落多样性
河流4维连续体模型 河流连续体模型
Vannote等1980年提出河 流连续体概念(River Continuum Concept, RCC) 从河流源头到下游，河 流系统内的宽度、深度、 流速、流量、水温等物 理变量具有连续变化特征 连续变化特征
水利工程的生态胁迫
筑堤引起河流侧向非连续化
自然河流非连续化
筑坝引起顺流方向非连续化
水网阻隔 河湖阻隔 直线化 裁弯取直 自然河流渠道化
水利工程胁迫
河床断面规则化
护坡材料硬质化 调水区胁迫效应
跨流域调水工程
受水区胁迫效应
运河沿线胁迫效应
河流渠道化
人工渠道化
断面规则化
直线化
护坡硬质化
1）河流的非连续化 ）
(a)自然河流 自然河流
(b)筑坝河流 筑坝河流
水文循环与生物过程
水文情势的周期性和脉冲性
水文循环过程始终与生物过程交织在一起。
水文情势－ 水文情势－河流生态过程耦合模型
水文情势(hydrological regime ) 5个要素：流量、频率、 个要素： 水文情势 个要素 流量、频率、 出现时机、持续时间和水文条件变化率。 出现时机、持续时间和水文条件变化率。 水文情势对河流生态系统具有重要驱动力作用。 水文情势对河流生态系统具有重要驱动力作用。 河流系统的生物过程对于水文情势的变化呈现明显 动态响应。 动态响应。
响应
侵蚀和/或淤积；敏感物种丧失；海藻和有机物受冲刷力度被改变；生命周 期被改变 能量流动改变； 外来物种入侵或生存风险增加，导致：本地物种灭绝、本土物种 受威胁、生物群落改变； 河漫滩区植物获得的水和营养物质减少，导致：幼苗脱水、无效 的种子散播、植物生存所需的斑块栖息地和二级支流丧失、植被 侵入河道 扰乱鱼类活动信号：产卵、孵卵、迁徙；鱼类无法进入湿地或回水区；水生 食物网的结构改变；河岸带植物的繁衍程度降低或消失；外来河岸带物种入 侵；植物生长速度减慢 有机物浓缩；植被覆盖减少；植物生物多样性降低；河岸带物种组成荒漠化； 生理胁迫引起植物生长速度下降、形态改变或死亡 下游漂浮的卵消失 改变植被覆盖的类型 植被功能类型改变；树木死亡；水生生物失去浅滩栖息地 水生生物被淘汰及搁浅 秧苗无法生存
河流生态状况分级系统
河流生态系统的综合评价是对河流生态现状及演 变趋势的综合评价。为开展河流生态系统综合评 价，需要建立河流生态状况分级系统。 （董哲仁 2010） 河流生态状况分级系统既可以用于河流生态现状 评价，也可以用于制定河流生态修复目标，使之 定量化。
河流生态状况分级系统
在分级系统中，生态状况划分为：优、良、中、 差4个等级。 评价对象是主要生态要素，包括生物质量、水文 、物理化学和河流地貌4个方面。主要生态要素层 次下设立11项指标。 规划的特定流域或河流需要结合自身情况，给上 述11项指标的4种等级赋值。
河流脉冲驱动力效应
自然水文过程的年丰枯变化，引发物种的不同行为特点， 自然水文过程的年丰枯变化，引发物种的不同行为特点， 与物种的生物过程相耦合。 与物种的生物过程相耦合。 Q
洪
触发鱼类产卵 触发树种散布 河漫滩植被 侧向漫溢 (漫滩流量 漫滩流量) 漫滩流量
水 脉 冲 效 应
自然水文 水 生物 变， 的 变， ，
17
Month.date 4.30
5.10
5.20
5.30
6.10
6.20
6.30
河流地貌复杂性（空间异质性）
蜿蜒性 连通性 3维复杂性
上游
深泓
中游
砾石
砾石
下游 深泓
河滩宽度 主河槽宽度 2倍最大水深
河流廊道生态系统示意
河流生物群落多样性
正负反馈
营养结构 河流生态系统 结构
层级结构
空间与时间 结构
河流现状描述表
河流现状描述表（续）
生态现状与历史对比
胁迫因子的识别-多变量决策问题
在相同的时间尺度内，各生态因子的变化率是多少？哪些 是变化较大的生态因子？ 这些变化较大的生态因子对河流生态系统是否产生了重要 胁迫效应？ 进而分析哪些外界因素导致这些生态因子产生变化，是自 然因素还是人类活动因素？具体的外界因素影响是什么？ 如果消除或减轻这些外界因素是否就能够部分地恢复河流 生态系统的结构与功能？
生态系统是由植物、动物和 微生物群落以及无机环境相 互作用而构成的一个动态、 复杂功能单元。 -联合国千年生态系统评估报告 2005
河流生态系统是一个复杂、开放、动态、 非平衡和非线性系统。 河流生态系统的结构和功能是河流生态系 统的本质特征。
生态系统结构与功能
生态系统结构
营养结构 空间与时间结构 层级结构
流量和频率
流量稳定
出现时机 出现时机
季节性流量峰值丧失
低流量延长