第32卷 第1期2008年1月 南京林业大学学报(自然科学版) Journa l ofNan ji n g Forestry Un i v ersity(Natura l Sciences Ed ition)Vo.l 32,No .1Jan .,2008生态河道研究进展及发展趋势高晓琴,姜 姜,张金池*(南京林业大学森林资源与环境学院,江苏 南京 210037)摘要:在广泛查阅国内外生态河道建设相关资料的基础上,对生态河道建设理论与应用技术的研究进展和发展趋势进行了总结和分析,提出生态河道发展的两个阶段,即自然型河道和生态型河道,并分别从生态河道影响因素、河流生态修复以及生态河道工程实践方面进行了归纳和总结。

最后针对我国的实际情况,提出了我国生态河道研究和建设的努力方向。

关键词:生态河道;发展历史;综述中图分类号:S157;T V698.2 文献标识码:A 文章编号:1000-2006(2008)01-0103-04R esear ch advan ce and devel op i ng tendency of ecol ogica l r i verGAO X i ao 2qin ,JI ANG Jiang ,Z HANG Ji n 2ch i*(Coll ege of Forest Res ou rces and Environm en tNanji ng Forestry Un i vers i ty ,N an ji ng 210037,Ch i na)Ab str act :A lo ng with t he soc ial deve l op m ent ,m ore and more people realized that co nven tiona lwater co nse rvancy project caused corrupti on of aquatic environ m ent ,and l ose of river .s ecol ogical functi ons .F ro m 1930s ,m any scholars began to study theory of ecol ogica l river and appli catio n technology .The i m portant pro gress was obta i ned .The ecol ogical r i ver t heory and appli catio n technol ogy were revie wed .Accord i ng to practi ca l s i tuati on of Chi na ,t he directi on of ecol ogica lri ve r constructi on and research was suggested .K ey wor ds :Ecol ogical r i ve r ;H istory of deve l op m ent ;R evi ew 收稿日期:2006-12-30 修回日期:2007-12-01基金项目:江苏省水利科技重点项目(2006013)作者简介:高晓琴(1971)),女,助理研究员,博士生。

*通讯作者:张金池,男,教授,博士生导师,主要研究方向为水土保持和林业生态工程,n f u jczhang @si n a .co m .cn 。

引文格式:高晓琴,姜 姜,张金池.生态河道研究进展及发展趋势[J].南京林业大学学报:自然科学版,2008,32(1):1032106.在社会发展的进程中,依水而居的人们因环保意识薄弱、对水资源过度开发,再加传统的水利工程只注重河道的/泄洪、排涝、航运、灌溉0等作用,修闸建坝,过多地采用混凝土等硬质材料,使自然水体形态的渠道化或水池化和水岸的混凝土化,破坏了河流的生态系统,造成水质恶化,水生生物锐减,河道生态系统退化[1]。

随着社会的进步、经济的发展,人们对生存环境的要求越来越趋向于/回归自然0,/人水和谐发展0、/建立生态型社会0等。

加强水资源保护,改善河道环境,修复和构建生态型河道已引起环保、生态、水利等相关学者的广泛关注,国内外对生态河道构建理论、应用技术的研究和实践取得重大进展[2]。

笔者在广泛查阅国内外生态河道建设研究文献的基础上,对生态河道建设理论与应用技术的研究进展和发展趋势进行总结和分析,旨在为生态河道进一步研究和发展提供参考。

1 生态河道的提出河道生态系统包括河床内流水水体生态系统和河岸生态系统[3]。

河床生态系统主要由河床内水生生物及其生境组成。

生态河道的构建起源于生态修复。

但生态河道目前尚无统一的界定[4],多数学者认为生态河道是指在保证河道安全的前提下,通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段,重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统,以实现河流生态系统的可持续发展,最终构建一个人水和谐的理想环境。

生104南京林业大学学报(自然科学版)第32卷态河道的研究是一新的领域,它涉及生态学、水文学、环境学、生物学、地貌学等相关学科。

2生态河道研究现状211生态河道发展历史对河道的治理,过去人们主要与河道的安全性相斗争,往往忽略了河道的生态性。

国外较早注意到这个问题,并进行了一定的研究。

生态河道的发展经历了自然型河道和生态型河道两个阶段。

(1)自然型河道阶段(20世纪30年代末至80年代末期)。

人们提出河道治理要接近自然。

如1938年德国的Seif ert首先提出/近自然河溪治理0的概念,指出治理工程应在实现传统河流治理的各种功能(比如防洪、供水、水土保持等)基础上,还应该可以达到接近自然的目的[5]。

20世纪50年代德国正式创立了/近自然河道治理工程0,提出了河道的整治要符合植物化和生命化的原理。

Schlueter认为近自然治理(Near nature control)的目标,首先要满足人类对河流利用的要求,同时要维护或创造河流的生态多样性[6]。

瑞士、德国等于20世纪80年代末提出了/自然型护岸0技术。

可见,此阶段生态河道的研究主要在欧洲发展,以自然护岸为特色,着重关注河道的自然状态。

(2)生态型河道阶段(20世纪90年代初期起)。

河道治理中开始关注生物多样性恢复问题,注重发挥河流生态系统的整体功能,逐渐实现人与自然和谐共处。

河道治理要减轻人为活动对河流的压力,维持河流环境多样性、物种多样性及河流生态系统平衡,并逐渐恢复自然状况[627]。

董哲仁提出了/生态水工学(Eco2H ydraulic Engi n eeri n g)0的概念,他认为水工学应吸收、融合生态学的理论,建立和发展生态水工学,在满足人们对水的各种不同需求的同时,还应满足水生态系统的完整性、依存性的要求,恢复与建设洁净的水环境,实现人与自然的和谐。

2003年在对河流形态多样性的研究中指出:河流形态多样性是流域生物群落多样性的基础,水利工程建设应注意保护和恢复河流多样性,以满足生态系统健康的要求[8]。

212生态河道影响因素的研究在生态河道构建中,相关因子的作用和影响日趋明显,为生态河道机理研究创造了条件,国内外相关学者已作了大量的研究。

河道整治首先要考虑河道的水力学特性、地貌学特点与河流的自然状况,以权衡河道整治与对生态系统胁迫之间的尺度。

Geoff rey Petts等学者先后研究河道工程的环境敏感性问题,分析了河道断面形式、弯曲程度、两岸护坡、滩地开发与保护等一系列工程措施对防洪、排涝、抗旱及水生态系统的影响,探讨了河流水动力特性、泥沙淤积对河床稳定的影响[9]。

Shepherd B等先后研究了河道两岸植物、森林、水生生物对水体污染物质的截留容量和净化效应[10212]。

王超等通过对江苏如泰运河农村段和城区段的对比观测,研究发现河道两岸芦苇对氨氮具有很强的吸附和截流作用,城区护坡工程破坏了河道两岸湿地,对水生态环境造成负面影响[13]。

通过水岸带理论和实践研究,进一步证实了水岸带植物,特别是植物多样性和优化组合是退化水岸带恢复与重建的关键[14]。

董哲仁指出在流域生态系统的各种生境因素中,河流形态多样性是流域生态系统最重要的生态因子之一[8]。

应该说,生态河道是受多种因素的综合影响,因此,对生态河道相关因子进行系统、综合地研究已成为今后一段时期内研究任务之一。

213河流生态恢复的研究河流生态恢复是指使用综合方法,使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退化的自然功能。

美国的M itsch等将Ecological engi n eeri n g的概念定义为/为了人类社会和其自然环境两方面利益而对人类社会和自然环境的设计0[15],正式诞生了生态工程这一理论。

之后,又不断论证了将生态学原理运用于土木工程中的理论问题,奠定了河道生态修复的理论基础。

Geoffrey P等人提出了系统的河流生态系统修复理论与技术[9]。

Pabst强调溪流的自然特性要依靠自然力去恢复[16]。

Kern K等研究了河道生态修复途径,建议改变传统水利工程的结构形式,减缓人类活动对天然生态系统的影响[16]。

我国在河流生态修复方面的研究工作起步较晚,尚处于学习引进国外先进经验的阶段,近年来我国兴起了河流生态修复的研究和应用推广热潮。

郑天柱等应用生态工程学理论,探讨河道生态恢复机理,指出满足河流生态需水量是缺水地区恢复河流生态的关键[17]。

杨海军等也提出退化水岸带生态系统修复的主要内容应包括适于生物生存的生境缀块构建研究、适于生物生存的生态修复材料研究以及水岸生态系统恢复过程中自组织机理研究[18]。

针对各国学者对河流生态恢复目标有不同的见解和定义,根据我国的国情,董哲仁提出在研究和实施河流生态恢复时,要立足河流生态系统现状,积极创造条件,发挥生态系统自我恢复功能,使河流廊道生态系统逐步得到恢复[19]。

从国内外河流生态恢复的研究情况看,对河流的生态恢复已得到认同。

但河流生态恢复是河床水体生态的恢复和河岸带生态恢复综合作用的结果,故对生态河道的研究尺度和内容上应进行拓展。

孙东亚等在流域尺度的河流生态恢复研究中,从人类活动影响的大尺度特征、河流特性、河流水污染、水陆交错带几个方面对在流域尺度下进行河流生态修复的必要性进行了分析探讨,指出我国现阶段河流修复中的首要任务是遏制流域内引起生态系统退化的水污染[2]。

214 生态河道实践工程的研究在生态河道理论的指导下,国内外开展了大量的生态河道实践工程。

在河流治理过程中,很多新材料、新技术得到了广泛应用[20]。

河川的生态工程在不同国家有着各自的名称,德国称为/河川生态自然工程0,日本称为/近自然工事0或/多自然型建设工法0,美国则称为/自然河道设计技术0。