發布時間：2023-07-25 16:50:06
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的生態修復工程的意義樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
1 概念、定義及主要特點
何謂“生物-生態修復”，它的內涵和外延應該如何確定，以及不同技術措施的作用、效果和聯系如何，等等。回答這些問題對推進和實施河流生物-生態修復工作具有重要意義。
1.1 河流生物修復
生物——系指有生命的物體。一般指動物、植物和微生物。有時專指微生物，如生物制劑、生物制品等等。污水生物處理和河流生物修復中的“生物”，一般專指“微生物”，不包括“植物”和“動物”。廣義的生物修復也包括“動物”和“植物”修復。
生物修復——是指利用微生物的生命代謝活動減少存于環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害化，使污染了的環境能部分或完全恢復到原始狀態的過程。它包括：①污染土壤的生物修復；②污染河流的生物修復；③污染湖泊的生物修復；④污染地下水的生物修復；⑤污染海洋的生物修復；⑥污染大氣的生物修復；⑦固體廢物污染的生物修復等。
河流生物修復——是指用微生物或微生物菌群來降解河流水體中的有機物或有毒有害物質，如COD、BOD5、有機氮或氨氮、石油類、揮發酚等，或使這類物質變成無毒的、無害的，如二氧化碳、氮氣或水等，從而使河流水質得到改善，河流生態得到恢復或修復。生物修復已成功應用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。
河流生物修復工程——是指利用生物修復技術在河道內或河道傍側修建或實施的旨在改善河流水質、治理河流污染的工程或非工程的技術手段。它包括：河道或水庫內，以及壩、陂前的增氧曝氣工程，用于改善或處理河流水質的河流傍側工程、河流底部工程，以及直接向河道內投放特種、高效菌種或利用特種、高效菌種直接凈化河流水質的工程技術等。
1.2 河流生態修復
生態——指生物在一定自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。
生態修復——是指利用生態工程學或生態平衡、物質循環的原理和技術方法或手段，對受污染或受破壞、受脅迫環境下的生物（包括生物群體，下同）生存和發展狀態的改善、改良或恢復、重現。其中包含對生物生存物理、化學環境的改善和對生物生存“鄰里”、食物鏈環境的改善等。
河流生態修復措施主要包含：①工程措施。如：生態河道、生態堤岸、人工濕地和人工產卵場、越冬場、育幼場、回游通道，以及河道內增氧曝氣等等；②生物措施。如：植物生態修復措施，動物生態修復措施，生物增殖、放流技術等；③綜合措施。如：微生物修復與植物、動物修復的結合，微生物修復與生態河道、生態堤岸的結合，生態、生物修復與保育、管理措施的結合，河道內生態修復與河道外濕地修復的結合，陸地水土保持、生態修復與河流生態修復的結合，等等。
1.3 河流生物修復與河流生態修復的異同
目標和對象不同：河流生物修復的對象是水質；目標是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、發展的水質條件。河流生態修復的對象是水生生物生存和發展的整個環境，包括水量、水質、水位、流速、水深、水溫、水面寬度，漲水、落水時間，以及產卵場、越冬場、育肥場、回游通道的修復或恢復等等；目標是為水生生物或特有的生物種群提供良好的生和發展環境。
所采用的技術和手段不同：生物修復的技術核心是微生物及微生物使用和利用等。生態修復的核心技術是生態工程學和生物、生命科學等。
兩者的共同點和不同點：生態修復可以包含生物修復，生物修復可以是生態修復的一個部分或一項主要內容；兩者的共同點或共同目標都是改善或改良生物的生存和發展環境。不同點是：生物修復是針對水體污染的修復，生態修復是針對水生生物及其生存環境的整體修復。
對于污染嚴重，并有產卵場、育幼場、越冬場或回游通道損傷及破壞的河流，一般應首先采取生物修復技術恢復河流水質，然后采取生態修復措施恢復河流生物棲息地和回游通道等。
1.4 河流生物修復工程與城鎮污水處理廠的異同
相同點和不同點：河流生物修復是利用微生物凈化污水的特點和規律，對受污染水體（河流）進行凈化處理的技術；城鎮污水處理廠是利用微生物凈化污水的特點和規律，對用管道收集到的社區污水進行凈化處理的技術。城鎮污水處理廠的出水可排入河流，也可用作市政回用、沖廁、農灌等等；河流生物修復工程處理過的河水一般必須重新流入河道。兩者的相同點是技術內涵完全一致，不同點是工作對象的來源和工作成果的服務對象。
由于污水處理廠工程和生物修復工程所處理或針對的水源不同和處理后的水量所服務對象不同，從而導致了污水處理廠工程與河流生態修復工程在建設地點、規模、工藝流程、產品形態、表現形式等諸多方面的差別。一般情況下，城市污水處理廠的進水污染物濃度高、變化小，河流生物修復工程所針對的河水濃度相對較低、變幅很大；在水量方面，河流生物修復工程面臨的變化更大。因而，在工藝設計中，一般要求河流生物修復工程具有更強的耐沖擊能力和防堵塞能力等。
1.5 河流生物修復與河湖污染直接凈化和“就地生物處理”的異同
除了河流生物-生態修復之外，河湖污染直接凈化、“就地生物處理”等詞語也經常被有關專家推崇和一些學者“炒作”。筆者認為：河湖污染生物修復工程技術與河湖污染生物直接凈化工程技術、河湖污染“就地生物處理”工程技術，在內涵和外延方面沒有明顯的區別，其實質都是利用生物處理技術就地治理河湖水質污染，其表現形式也是相互包含或完全一致的。
1.6 河流生態修復與傳統河流整治工程的異同
河流生態修復工程的目標是：修復或恢復受到污染、破壞或工程脅迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化學和水文環境，及其“鄰里”依存和食物鏈的關系。傳統河流整治工程的目標是：防治洪水決堤、漫溢和確保人類社會、經濟和生命財產安全；或者是保證河流的航運能力等經濟功能。兩者的直接目的和目標雖然相差甚遠，但其工作的對象卻完全一致，即都是將工程的措施作用于河流或河道。因而兩者的設計和實施過程，必然會存在著諸多的不同、對立和矛盾。這種對立和矛盾必須通過目標分析和不同學科人員之間的溝通、協調和共同努力進行解決。因為兩者的最終目標都是為了人類自己。
為此，從20世紀70年代開始，發達國家科技界和工程界針對水利工程對河流生態系統的負面影響，開發研究了河流生態恢復的理論和技術。從而，確立了解決這種矛盾和對立的基本方法和規則。河流生態工程在德國稱為“河流生態自然工程”，日本稱為“多自然型建設工法”，美國稱為“自然河道設計技術”。與之相應，一些發達國家在河道整治工程和堤防工程設計、施工規范中增加了河流生態建設的內容，或者頒布了專門的河流生態工程設計導則。依據這些導則和方法，河道水利工程在滿足防洪、防災和經濟目標的同時，可以兼顧河流生態修復和恢復需求。 2 不同技術措施的適應性評價及其合理使用
2.1 對受污染河流的適應性
河流污染治理一般應從源頭做起。但源頭治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳灣，下同）的污染治理為例，截止2003年底，該流域已建污水處理廠四座，設計污水處理能力為142萬m3/d，比當年實際污水排放量125萬m3/d高 16.6%。然而，深圳河水質依然黑臭，常年處于劣Ⅴ類的狀態。通過分析認為：污水截流不徹底和深圳河納污能力過小是主要原因，除此之外，還有城市面源和部分城區尚未截流等原因。一般認為，對于類似深圳市自然環境和社區經濟布局的城市，污水截流管網健全，城市污水截流率可以達到90%，最高很難超過95%。深圳市河流枯水期的污水量遠遠大于徑流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，應該是在情理之中的。除此之外，還有城市污水管網收集不到的邊緣村鎮污水，以及城市污水處理廠對氨氮、總氮、總磷的去處能力十分有限等，也是需要實施河流污染生物-生態修復的主要原因。
河流污染生物-生態修復與城市污水處理廠相比，主要優點在于：①不需要占用城區土地或優質耕地；②不需要高于城市污水廠投資數倍的管道網絡及其維護；③距城市居民區一般相對較遠，不擾民或者較少擾民等。然而，河流污染生物-生態修復在治理污染方面，僅僅是對城市污水處理廠的補充，而不能代替城市污水處理廠。因為大量、高濃度城市污水采用污水處理廠治理比采用河流生物-生態修復治理經濟的多。
在河流生物-生態修復措施中，對于污染相對嚴重的河流，使用生物（微生物）修復比生態修復工程措施要優越得多。在生物修復工程中，河底工程和河道傍側工程一般有微生物固定化的措施，比采用沒有微生物固定化措施的河中曝氣或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌種方面，使用有針對性的高科技微生物菌種，比使用自然微生物菌種的效果好得多。
2.2 對富營養化水體的適應性
湖泊、水庫和河口、海灣、近海的富營養化，是人類社會的一個難題。城市污水處理廠和河流生物修復的辦法，對有機污染物的治理效果十分顯著，但當有機物被氧化、分解和揮發、無害化之后，總是仍有相當部分已經無機化的氮、磷營養物質不能得到去除。對于無機磷污染物，采用化學的辦法基本可以得到有效；對于無機氮污染物，目前還沒有比較好的處理方法。這些營養物質進入湖泊、水庫、河口、海灣、近海等緩流水體后，在適宜的環境條件下，會使水體中某些藻類或植物瘋長，產生水華、赤潮和富營養化，從而導致嚴重的生態災難和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎縮、甚至消失等。
氮、磷元素是植物生長必需的營養物質。因而，治理氮、磷最好辦法是植物生態處理或植物生態修復。對于城市而言，土地是制約植物生態處理和修復的重要因素。充分利用河灘、湖灘、海灘、海灣及其它濕地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。對專門用于治理氮、磷污染的濕地而言，在海灘、海灣、河口和淺海，以紅樹林和海帶植物比較好；對陸域濕地，以蘆葦、茭草、蒲草、茭白等植物比較好。對河、湖、水庫、海灣、海岸進行生態修復，必須滿足防洪、防潮和景觀等要求。
2.3 對水利工程脅迫的適應性
水利工程對河流生態的脅迫主要表現在兩方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，從而破壞水生生物的產卵場、棲息地和河流形態的多樣化，以及減弱河流的自然凈化能力和破壞岸邊生態系統；二是水壩建設使自然河流非連續化，從而淹沒生物產卵場、棲息地和阻斷魚類的回游通道，以及降低河流的自然凈化能力和破壞河流形態的多樣性等等。對此，可采用河道、河型多樣化的生態修復措施，設置人工產卵床，建設人工產卵場、棲息地和回游通道，以及人工放流等措施緩解。水利工程對河流生態的脅迫主要是生物生境和生態條件的改變，因而，修復的措施以河流生態水工學和水生生物增殖、放流措施為主。
3 河流生物修復的技術類型及其應用
3.1 河道底部生物處理修復工程
以深圳市大沙河河底式生物處理工程為例。該工程坐落在深圳市南山區大沙河大學城河段，設計污水處理能為4000m3/d，設計水流停留時間4.8h。采用的處理技術為日本 “自然循環方式水處理系統技術”。該技術的創新特點是利用自然土壤和水田對污水凈化的原理，不使用任何化學藥品，通過使用石頭、木炭、塑料球以及經過特殊加工的木炭（生物炭），作為凈化過濾材料達到綜合凈化污水的目的。
該工程的主要設施由6個單元組成，分別為污泥儲存單元、水量分流單元、接觸沉淀單元、接觸曝氣單元1、接觸曝氣單元2和出水整理脫色脫臭單元等。通過這幾個單元的組合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（陰離子界面活性物質），同時，也能有效去除氨態氮。處理效果見表1。 3.2 河道傍側生物處理修復工程
北京二道河傍側生物處理與修復工程。該工程坐落在北京市順義區首都機場附近，設計日處理污水量1.7萬m3/d，采用的處理技術為固定化高效微生物—曝氣生物濾池（簡稱I-BAF）。該工程屬實驗工程，僅有一個長100m、寬6m、有效水深5.5m的長條形曝氣生物濾池，有效池容3300m3，停留時間4.7h。濾池內填裝網狀懸浮大孔載體，載體高度3.2m。工程的前處理部分僅有一個格柵和一個用堆石壩攔截污水形成的回水區，依次起到穩定取水和沉淀泥沙的目的。處理效果見表2。
另外，日本江戶川支流坂川古崎凈化場，韓國漢江支流良才川水質凈化廠等河道傍側工程的處理效果也很好。
3.3 河道內曝氣和高效微生物處理修復工程
河道水體人工曝氣復氧是一種有效的河流生物-生態修復技術。20世紀60年代起，國外已有不少國家應用人工曝氣復氧改善河流水質和生態環境。如，德國的魯爾河、萊茵河，英國的泰晤士河、特倫物河，美國的福克斯河、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在國內，上海環境科學研究院對蘇州河水體進行了實驗室研究，結果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧條件下20小時后臭味也可基本去除，水體顏色明顯改觀，COD、BOD濃度大幅下降。
微生物作為河流生物修復技術的核心，國外的開發研究很多。美國、英國、加拿大、日本、巴西等國家，已有上百種商品化的微生物制劑可供選用。根據實驗結果，在處理特種廢水方面，高效微生物比普通微生物高幾倍到十幾倍，而且還能夠處理普通生物法不能處理的廢水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，還具有良好的脫氮除鱗效果。將高效微生物直接用于河流水質修復，成本較高，容易造成流失和浪費，目前國內使用的不多。但通過微生物固定化技術或生物濾池技術，使用高效為生物的實例國內已有許多。
4 河流生態修復的技術類型及其應用
4.1 山區河流的生態修復
山區河流比降大、水流急，寬深比小，來沙量遠遠小于挾沙量，河床往往有大石塊和不均勻的麻砂組成。經過自然發育后，往往形成階梯—深潭結構的河道形態。階梯－深潭結構穩定了河床，從而穩定了岸坡，在一定的溫度和降雨條件下兩岸有發育良好的植被，河流底棲動物密度比鄰近的具有同樣氣候水文條件但不發育階梯-深潭結構的河流高出1000多倍，生物多樣性指數也大得多。這是由于階梯-深潭創造了多樣性的生物棲息地的緣故。
目前，德國、日本和我國的臺灣等，都在模擬使用階梯-深潭結構治理山區河流和修復河流生態。 4.2 生態護岸工程
生態護岸的目的在于為野生動物提供棲息地和隱蔽場所，保障自然環境和人居環境的和諧統一，對河岸進行加固，防治河道淤積、侵蝕和下切等。生態護岸材料主要有：石頭、木材、多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構等等。在設計新材料護岸時，應確保水流作用下的結構安全，選擇能夠適應河流長期演變的結構形式，與河灘地和丁壩組合在一起保護護岸穩定。
我國深圳市已建人工濕地生態修復與處理工程數座，對COD的去除率一般可達70%~80%，對氨氮的去除率一般可達50%~60%。每1m3/d處理能力的占地面積大約為3m2。
4.4 人工產卵場、棲息地和回游通道工程
過魚設施的基本原理是利用魚類的向流（逆流）行為，人工創造更大的流速，將魚誘入進口，讓魚類自行溯游過壩，或運用各種手段運送過壩，主要有魚道、魚閘、升魚機、集運魚船等。
人工模擬產卵場、棲息地是指在壩下附近的支流或人工渠道內，模擬產卵場、棲息地要求的環境，讓魚類自行進入產卵場或棲息地（下圖為某河流上的魚類洄游通道）。
4.5 人工增殖站和生物放流工程
人工繁殖放流是指建立人工產卵場，收集和培育親魚，人工催青，人工孵化育苗，培育魚種，將一定規格的幼魚放入壩下河流，讓其下海生長。目前國內外都十分重視設置人工增殖站，開展人工增殖、放流工作，用于解決水壩對水生生物的阻隔。
水庫修建后，營養物質在庫內富集，浮游生物迅速生長，如果不能很好利用，將會自然死亡，惡性循環，從而造成富營養化和水質污染等。按照生態平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的魚種進庫，進行生態修復，用產品的形式讓富營養物質出庫，既能清潔水庫，又能收獲魚產，可以做到一舉兩得。所有這些，都需要有生命科學和生物、生態技術作為支撐。
主要參考文獻：
1 上海辭書編輯委員會，辭海，上海辭書出版社，1979年；
2 中國大百科全書編輯部，中國大百科全書（環境卷），1980年；
3 董哲仁等，受污染水體的生態修復技術，水利水電技術，2002，(2)；
4 董哲仁，生態水工學的理論框架．水利學報．2003，(1)；
5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；
6 National Research Council，
【關鍵詞】生態修復;港口工程;應用
1975年，美國召開“受損生態系統修復”國際會議，專門討論了受損生態系統的修復與重建等諸多重要生態問題。自此開始，學術界將生態系統的修復提上生態學的研究日程，并逐漸成為生態學研究領域的一個分支[1]。近年來，生態系統的修復與重建方面的研究已經將林地、草原等多種系統納入研究范疇。20世紀50～70年代，美國、加拿大等國在生態修復與重建技術的研究領域開始向海岸帶擴展。在美國路易斯安娜薩賓自然保護區和德克薩斯海岸帶地區，利用“梯狀濕地技術”（marsh terracing technique），在淺海區域修建緩坡狀濕地，即可以減弱海浪沖擊、促使泥沙沉積、保護海灘，同時也可以為其他生物提供棲息地[2]。我國在近海海域生態修復和重建的研究和實踐集中于對海域現狀的生態調查以及對歷史數據的評價，在生境修復和重建技術的研究尚處于起步階段[3-5]。鮮見相關的系統報道。
1 生態修復工程介紹
東疆港區位于天津港港區陸域的東北部，北臨永定新河口南治導線，東臨渤海灣海域。系淺海灘涂人工造陸形成的半島式港區，其中在人工沙灘中選取部分岸線，建設東疆生態修復示范區工程。沙灘修復是當前防護海岸與海灘侵蝕最自然而簡單有效的保護手段[5]。人工沙灘作為軟護岸措施被認為回歸自然且有效的海岸防護措施。防波堤工程作業將作業段內的底棲生物完全破壞。采取生態修復技術，可將海洋生態的負面影響降至最低。
2 增殖放流方法和過程
2.1 選擇先鋒物種
根據生態系統的結構理論、生物群落演替理論、生態適宜性原理、生態位理論、生物多樣性原理和自我設計與人為設計等生態修復原理，選擇本地常見、生長迅速且對于生態系統意義重要的幾個物種作為先鋒物種[6]。選擇了毛蚶、菲律賓蛤仔、縊蟶、青蛤等常見底棲生物。
2.2 重建生態系統
人工沙灘基本上屬于無生命區。在該沙灘處底播菲律賓簾蛤500kg，平均個體大小2.38g/個;毛蚶300kg，平均個體大小0.61g/個。人工沙灘外側由于圍海造陸疏浚工程的實施幾乎成為無生命區。增殖適合沙灘生活的底棲貝類，底播菲律賓簾蛤500kg，平均個體大小2.38g/個;毛蚶700kg，平均個體大小0.61g/個;底播青蛤150kg，平均個體大小1.25 g/個;縊蟶75kg，平均個體大小1.04g/個。
3 修復效果分析
表1 2011年4月8日采樣站位表
3.1 修復前生態環境調查
2011年4月8日在東疆灣半圓形防波堤外側潮間帶布設3個站位采集底棲生物樣品，每個采樣點采集4個樣方;防波堤內人工沙灘布設1個站點。采樣結果表明，東疆灣半圓形防波堤外側潮間帶僅采集到1個雙齒圍沙蠶（Perinereis aibuhitensis）和1個沙雞子（Phyllophrous ordinatus），沒有任何底棲生物。
3.2 修復后生態狀況調查
2011年8月14日在東疆灣半圓形防波堤外側潮間帶布設3個站位采集底棲生物樣品，每個采樣點采集4個樣方;防波堤內人工沙灘采集一個樣點。調查共獲得底棲生物標本7種，其中，門1種，軟體動物3種，節肢動物3種。調查區域底棲動物各類群密度、生物量及不同站位的分布見表3～5。調查區域底棲生物總平均密度為84 ind./m2，變動范圍在0～120 ind./m2;總平均生物量為279.49g/m2，變動范圍在0～127.35 g/m2。
根據《近岸海域環境監測技術規范》（HJ 442-2008）中提供的生物多樣性指數評價標準，本次調查大多數測站底棲生物的多樣性指數、豐度值和均勻度很低，優勢度高，表明調查海域底棲生物群落處于非健康環境。底棲動物的Shannon-weaver生物多樣性指數平均為1.50，與2011年4月份增殖放流之前相比，已初步建立起新的生態系統。
表2 2011年8月14日底棲動物群落特征參數統計表
4 結論
天津港港口海域因為人類活動頻繁，海洋生態系統脆弱。天津港東疆港區人工沙灘將人工岸線修復成沙灘海岸，輔以增殖放流方式，可明顯的回復生態環境。通過投放青蛤、縊蟶、菲律賓蛤仔和毛蚶等先鋒物種，使得東疆灣示范區的大型底棲動物生境得以修復，生物量增加了103.1%;重建了防波堤周圍的巖石質海岸生態系統-牡蠣-藤壺生態系統、人工沙灘菲律賓簾蛤-四角蛤蜊-毛蚶生態系統和防波堤外潮間帶灘涂青蛤-縊蟶-四角蛤蜊-毛蚶生態系統，區域環境狀況開始得到改善。
【參考文獻】
[1]Margaret Seluk Race. Critique of present wetlands mitigation policies in the united states based on an analysis of past restoration projects in San Francisco Bay [J]. Environmental Management，1985 （01）.
[2]D. Moreno-Mateos， F. A. Comin. Integrating objectives and scales for planning and implementing wetland restoration and creation in agricultural landscapes. Journal of Environmental Management，2010.
[3]馬春，張光玉，張曉春，李洪遠，鞠美庭，周斌，張.天津濱海新區濕地生態恢復模式[J].南水北調與水利科技，2012（04）.（下轉第122頁）
（上接第68頁）[4]崔麗娟，張曼胤，張巖，趙欣勝，王義飛，李偉，李勝男.濕地恢復研究現狀及前瞻[J].世界林業研究，2011（02）.
論文摘要：闡述水利工程與水域生態的關系，介紹了生態水利規劃的基本原則：工程安全性與經濟性原則；提高河流形態的空間異質性原則；生態系統自設計與自我恢復原則；景觀尺度與整體修復原則；反饋和調整設計原則。
1水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2生態水利工程
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。
參考文獻
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摘要 根據2014年全國土壤污染調查結果顯示，我國土壤環境不容樂觀，對于污染土壤進行治理修復是現實的迫切要求。土壤修復制度是土壤環境保護立法的重要內容，法律應該將土壤修復作為一項法律義務、管理制度和制裁措施加以規定。土壤修復制度的內容包括修復的義務、規劃、目標、標準、公眾參與機制、商業模式、法律責任和監督管理等內容。
關鍵詞 土壤污染；土壤修復；制度；立法
2014年國家公布的全國土壤污染調查結果顯示，我國土壤污染已經相當嚴重。目前，我國各大城市的更新改造和產業的升級換代仍在進行中，更多的污染地塊還會暴露顯現，土壤污染問題已經引起社會的普遍關注，對于污染土壤進行治理修復是時代的要求。土壤屬于難以再生或者不可再生的戰略資源，由于污染而閑置土地或者無法有效利用土地會造成極大的浪費，還會增加對清潔土壤的開發強度。所以，污染土壤的治理修復是各國土壤環境保護立法的重要內容。
土壤修復制度立法的總體考慮
土壤修復的法律定位
土壤修復是指運用物理、化學、生物等技術方法，使受到污染和破壞的土壤恢復正常功能。土壤修復制度是法律對土壤修復活動所做的制度安排。修復污染土壤主要是基于兩大基本考慮，一是消除土地上的污染及其不良影響，保障人體健康和環境安全；二是進行污染土壤的再開發利用。自20世紀70年代以來，由于土壤污染的加劇，土壤修復成為一項法律要求。
從法律的角度來講，土壤修復具有三個法律性質：第一，是一項法律義務。由于土壤污染侵害了公眾的健康、財產以及環境的安全，基于污染者負擔原則，土壤修復成為法律規定的一項義務，造成土壤污染的責任主體必須負起相應的責任，消除土壤上的污染危害，恢復土壤的功能和價值。第二，是一項法律制度。土壤修復工作技術復雜、耗時長、涉及面廣，必須將其制度化，以保障其長遠、普遍、規范地實施。作為一項制度，必須有可反復適用的普遍性要求、規范性的內容、強制性的法律后果。第三，是一項法律制裁措施。造成土壤污染后，土壤修復是法律救濟措施之一，受害者可請求法院判決責任人承擔土壤修復責任。
土壤修復制度與其他土壤環境保護制度的關系
土壤環境保護是一項復雜的系統工程，相關的制度有很多，如土壤調查制度、土壤檔案制度、分級分類管理制度、環境風險評估制度、風險管制制度和修復制度等，土壤修復制度是其中一項，該制度與其他制度緊密相連，甚至需要以其他制度為前提。由于中國受到污染的土壤很多，不可能也沒有必要都進行修復，一般情況下只有經過對污染土壤的環境風險評估，確認有修復的必要和可能時，才進行修復。土壤修復制度只是管制污染土壤環境風險的措施之一，所以，土壤修復制度的設計必須放在土壤環境管理的總體框架下考慮，與其他制度和措施相協調。
盡管土壤修復屬于末端應對方法，但是修復活動盡量前移仍有助于避免或減輕損害后果。因此有必要構建邊開發、邊修復，邊建設、邊修復的經濟、生態建設一體化模式，將土壤修復行為融入開發建設全過程。這就需要將土壤修復的責任與現行環境管理制度相結合，如在環境影響評價制度中要求建設項目和規劃環境影響評估的內容包括生態環境損害評估和土壤修復措施的內容；在頒發環境許可證時可以在許可證中要求持證人承擔恢復環境損害的內容；在污染治理制度中增加土壤修復的內容。在企業停業、關閉，資源開發活動結束，建設活動完成等階段，要求活動主體清除其行為對土壤的不良影響，修復土壤。此外，由于土壤的修復周期長，等待修復完全結束再進行開發可能會影響各相關利益方的利益，所以修復也可以與開發同時進行，在嚴格的管理之下進行有限地開發和利用。這樣建立污染土壤修復過程的監督管理和治理設施的維護運營管理也十分重要。
農業用地修復與工業場地修復的關系
國外土壤環境立法很少有農業用地修復這種提法，因為修復往往指將污染清除，農業用地受到污染后，一般受影響面積大，由于成本太高無法進行快速的污染清除，此外，為了保護及恢復用地生產力，一般不適宜采取物理、化學等修復方法，更多地采用種植結構調整、農藝結合、生物萃取等方法進行污染清除，這些方法被認為是一種環境整治，而不是環境修復。在我國，實踐中所進行的土壤修復包括農業用地修復，在一些地區（如湖南省）農業用地修復甚至是土壤修復的重點。但是，農業用地（特別是耕地）和工礦業場地在遭受污染方式、污染特征、對人體危害的暴露方式和危害機理等方面有所不同，土地的所有制形式、治理修復的方式、開發利用的模式、基金來源等也有極大差異，因此，對土壤立法時，有必要針對農業土壤保護和工業場地環境風險管制適當分開立法，根據兩者的特征分別規定修復方式和目標、責任主體、資金來源、監督管理等，以增強土壤立法的實用性和針對性。
土壤修復法律制度的設計
土壤修復作為土壤環境保護及管理的一項新的制度，在土壤環境保護立法中占有重要位置，其具體內容應該包括如下方面。
土壤修復的法律義務及義務主體
土壤修復旨在控制土壤污染風險。立法應規定土壤修復是政府及造成環境污染、破壞的責任者的一項法律義務。當有關單位和個人的活動造成土壤污染或損害時，根據污染者負擔原則，排污者有義務承擔清除污染和危害、恢復環境狀況的責任；當特定區域的環境質量惡化，對人體健康和財產造成危害或者威脅時，當地政府有義務組織環境區域土壤修復，改善環境質量。當然，排污者和政府責任有所不同，排污者主要對其個體行為產生的后果負責，政府在無法區別個體責任或責任主體滅失、或者責任主體喪失責任能力的情況下承擔責任。國外經驗顯示，確定一個更廣的責任主體范圍有利于解決土壤修復責任主體確定困難、資金需求量大等難題。污染責任者的范圍包括污染排放設施的所有者和經營者、污染處理設施的所有者和經營者、污染場地的所有者和使用者、污染物的運輸單位等。當然，修復并不一定由政府和司法機構強制啟動，也可以由企業或者業主基于商業目的自愿進行。無論是強制修復還是自愿修復都需要符合相關的標準及要求。
土壤修復規劃
目前，我國受到經濟、技術條件限制，不可能對所有受污染的環境區域和場地進行修復，需要通過制定修復規劃或計劃來確定修復對象、目標和具體要求。土壤修復規劃或計劃屬于宏觀法律規制，是在事前對土壤修復進行總體和長期安排，要求首先要對各個區域或地區受污染地塊進行調查，在此基礎上，根據污染狀況和人體健康、環境安全需要，列出治理、修復對象的優先名目清單，并設定修復行為的宏觀目標，部署總體行動。根據土壤修復的不同類別，修復規劃應制定短期、中長期和突發生態環境事件應急修復規劃，并對不同階段的修復設定不同目標和行動綱領。對此，法律應明確土壤修復規劃制定主體、權利義務和法律責任，保證規劃的有序進行和有效實施。土壤修復計劃是對具體地塊的修復工作而制定的方案，包括采用的標準、達到的要求、時間安排、技術手段等。
土壤修復的目標及標準
土壤修復的原則性目標是消除污染土壤對人體健康和環境安全的危害和威脅，恢復土壤的特定用途。具體目標是由土壤環境標準確定。但在實踐中如何確定具體適用的修復標準有兩種不同的模式。一是適用統一標準；二是基于風險控制的標準。前一模式要求所有的修復工程都達到統一標準，這一標準可滿足各種土壤用途的要求，不管場地處于什么位置，將來的用途是什么。后一模式在適用標準時往往根據地塊環境評估的結果、人體暴露值、地塊將來的用途等做出不同的調整。歐洲國家多采用前一模式。美國和加拿大等國采取的是后一模式，兩種模式各有利弊，統一標準模式對污染者一視同仁，不必支付太多的談判和溝通成本。不利之處是不加區別地適用統一標準不能針對土地開發利用的具體要求，可能造成過度修復，成本過大，不利于鼓勵污染土壤的再開發。后一模式靈活性強，有針對性，有助于鼓勵污染土壤的再開發利用，但是溝通成本大，決策過程復雜，在確定修復方案過程中投入專業技術力量大。中國歷來有適用統一環境標準的傳統，但是中國的國情復雜，區域差異大，統一標準缺乏針對性。此外，中國污染土壤修復剛起步，政策的制訂也需要考慮到修復成本對于社會的影響，建議我國在完善土壤環境質量標準的前提下，逐步從統一標準模式向基于風險控制的標準模式轉變。
土壤修復社會參與機制
公眾參與是土壤修復中的重要一環，有效的公眾參與可以保障公眾的環境權，緩解污染場地周邊的緊張關系，幫助尋求合適的修復方案，監督修復過程，補充政府執法力量的不足。應該在制訂污染土壤管理政策、風險控制措施直至具體修復治理、資金籌措工作等不同決策層面上，全面開展利益相關方的對話與磋商，促進形成共識的互動過程。我國土壤修復過程中的公眾參與嚴重不足，主要原因是缺少相關法律依據、缺乏公眾參與意識及相關渠道。建議在“土壤環境保護法”中明確規定公眾參與制度，要求政府及污染土壤相關管理部門在土壤修復方案制定、修復驗收等環節組織公眾參與，設立專門的公眾交流機構，建立良好的溝通機制。加強對公眾的風險教育及參與能力建設。當公眾參與權受到侵犯時提供法律救濟。
污染土壤修復及其他受損害環境的修復行為從某種程度上而言屬于公益事業，需要號召全社會各個層面力量的廣泛參與，引導鼓勵公眾參與修復計劃的制定、實施，對政府和企業行為進行有效監督，鼓勵公眾參與土壤修復機制的科學研究和技術開發，并為此貢獻智力、物力和財力等。
土壤修復的商業模式
目前從事環境修復的企業有上百家，但是對于修復企業而言，土壤污染修復領域的資金壁壘和技術壁壘都很高，行業及市場發展緩慢。我國土壤污染防治的中期目標是：“到2020年，法規和標準體系初步建立，土壤污染修復基本實現市場化，農業土壤環境得到有效保護，工業污染場地開發依法有序，大部分地區土壤污染惡化趨勢得到遏制，部分地區土壤環境質量得到改善，全國土壤環境總體狀況穩中向好。”要實現這個目標，當前亟需在明確責任主體和質量標準的前提下，按照“誰污染，誰付費” “誰投資，誰受益”“環境污染第三方治理”等基本導向，盡快建立起新型的商業模式，鼓勵與引導社會資本投入到土壤環境保護事業中，改變當前土壤污染防治主要由中央財政投入的單一局面。
土壤修復的基金保障機制
土壤修復需要耗費巨額資金，僅靠責任人單一的資金來源難以解決，各國趨于建立社會化的多元資金途徑。生態問題的根源是外部不經濟性，需從設置環境資源開發行為的經濟成本人手，由開發利用生態資源、造成生態問題、獲得經濟利益的主體承擔主要生態修復資金義務。此外，生態環境改善屬于公共利益范疇，政府理應投入部分資金。通過政府財政投入和轉移支付、政府通過各種財源建立的修復基金、企業繳納生態環境補償費和生態修復保證金、社會捐助、銀行貸款等方式建立生態修復資金來源渠道，形成有力的資金支撐機制。合理的資金機制可以保證開發利用主體對土地資源的謹慎開發，同時避免生態事故后“一走了之”局面的發生。建議在“土壤環境保護法”中規定環境基金制度支持土壤修復，還可以通過要求高危行業企業交納土壤修復保證金的方式保證對受損環境修復的資金需要。
不履行土壤修復責任的追究機制
土壤修復既是一項管理制度，也是一項法律責任。為了順應土壤修復的要求，我國的法律責任體系應進行如下革新。一是明確規定不履行修復責任的法律制裁措施。二是擴大損害賠償范圍。將法律救濟的范圍從傳統損失擴大到生態損害，將環境恢復期間環境資源和環境服務價值暫時喪失的損失納入損害賠償之列，并對其做出具體的規定。三是明確修復成本追償機制。當政府或者其他單位和個人代替責任人履行了修復環境的責任后，有權向責任者追償修復成本。四是延長訴訟時效。將責任人承擔法律責任的時效延長，在特定情況下可溯及既往。五是在潛在責任主體之間建立連帶責任。六是建立土壤修復責任社會化機制，如通過建立環境保險制度、環境基金制度等來分化和分擔土壤修復責任。
土壤修復的監管機制
中國目前土壤修復的管理體制主要有兩種類型：一種是環保部門主導，其他部門參與；另一種是城市土壤修復由國土部門主導，農村耕地修復由農業部門主導，環保部門對污染治理實施監管。目前，土壤修復處于起步及試點階段，管理形式尚未固定，無論治理修復由什么部門主導，環保部門對于環境污染治理修復相關活動的監管都不能缺位。
土壤修復工程技術復雜、隱蔽性強、時間跨度長、監管難度大。針對以上特點，政府對修復工程的監管應該體現如下特點：一是進行全過程監管。修復過程很長，包括污染場地環境調查和風險評估，修復計劃和方案的制定，修復工程的開展，修復完工驗收等，各個環節緊密相聯，一個環節現出問題，修復的效果可能大受影響。政府必須進行全過程監管，明確若干控制點進行重點審查。二是設立工程監理。土壤修復工程多為隱蔽工程，覆蓋后難以觀測，工程監理是質量的重要保障。三是技術審查和守法監督適當分離。政府對于工程和技術、評估檢測等問題并不在行，應該讓懂行的人做懂行的事。技術性和專業程度高的工作由專業機構和專業人士把關，政府審查程序的完整性及結果的合規性。四是根據新出現的情況及時調整修復方案。修復過程長，隨著調查的深入、技術的進步，可能會發現一些前期調查中未發現的污染和破壞，為此．應該要求修復責任單位適時調整修復方案，使新發現的問題一并得到解決。五是進行工程驗收。工程驗收是對于各責任方履行義務情況所進行的核查及核證。修復不是一項無止境的工作，責任也要有一個終結。國家立法應該建立統一的治理驗收和管理程序，加強修復過程監管和結果監管。
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2生態水利工程
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
【關鍵詞】重金屬；植物修復；土壤修復
前言
韶關市是重要的“有色金屬之鄉”，土壤重金屬本底值濃度明顯較高，根據2007年對韶關市的土壤抽樣調查結果[1]，韶關市土壤中重金屬的超標率為22.77%，8種主要重金屬元素（Pb、Cd、As、Cr、Hg、Cu、Zn和Ni）均有不同程度超標，其中超標最嚴重的是Cd和As。加上韶關市的采礦、冶煉等有色金屬行業發達，造成嚴重的工業重金屬污染。大寶山區域就是典型的礦山重金屬污染重點區域，重金屬污染帶來的環境影響和社會反響較大。
1.目的
本研究結合大寶山區域礦山土壤的特點，選擇多個耐重金屬/超富集能力的樹種，確保和推廣更為環保和高效的土壤修復工藝和方法，完成對土壤重金屬污染修復的本土化試點示范研究。主要目的是研究植物修復重金屬污染土壤的最優化工藝方法，并推廣工程經驗，同時，也為礦山修復植物的資源化利用進行前期探索研究。
2.方法選擇
進行土壤重金屬污染防治的工藝技術方案包括生物法、化學法和物理法。
（1）物理修復：通過客土、換土和深耕翻土與污土混合，可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤—植物系統產生的毒害，從而使農產品達到食品衛生標準。深耕翻土用于輕度污染的土壤,而客土和換土則是用于重污染區的常見方法。具有徹底、穩定的優點，但實施工程量大、投資費用高，破壞土體結構，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進行堆放或處理。
（2）化學修復：化學修復就是向土壤投入改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。化學修復是在土壤原位上進行的，簡單易行。但并不是一種永久的修復措施，因為它只改變了重金屬在土壤中存在的形態，金屬元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。
（3）生物修復：包括植物修復和微生物修復，以植物修復為主。植物修復是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物使其對環境無害。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤及水體。研究表明，通過植物的吸收、揮發、根濾、降解、穩定等作用，可以凈化土壤或水體中的污染物，達到凈化環境的目的，因而植物修復是一種很有潛力、正在發展的清除環境污染的綠色技術。
從成本、處理效果和生態環境效益等角度綜合考慮，植物修復法具有成本投入少、收效快、環境效益大、能改善土壤結構、無二次污染等優點，是最優的土壤修復方法。同時，考慮到植物修復的缺點，本研究擬采用“植物修復為主，化學修復和物理修復為輔”的工藝方法。
3.修復措施和內容
主要措施包括土地平整、化學修復、物理修復、植物修復以及日常管理和監測等內容[2]。
①土地平整是將高低不平的地面通過移土和覆土填平；②化學修復是在進行土地平整時，要及時往污染土壤中投加化學修復劑（石灰），以中和土壤酸性，固化部分重金屬；③物理修復措施主要是客土，由于礦區原為銅尾礦庫遺址，為保證植物生長需要，在進行土地平整時，須進行客土覆土作業，工程實際覆土達1.5m以上，保證了植物根部與原礦區污染土壤的有效隔離；④植物修復：通過種植麻瘋樹[3]、東南景天[4]等超富集植物[5]和當地常見樹種，采取喬灌草混交模式密植，對原荒地實現全面綠化。主要植物種植量如表1所示。⑤日常維護和保養：主要是對植物進行給水、防蟲、施肥和病枯死細苗的補種，工期為1年。
表1 植物修復措施工程量
草樹種 苗木 株距×行距(m) 種苗量（株/hm2或kg/hm2）
年齡 種類
麻瘋樹 1年 實生苗 5.0×2.5 800株/hm2
桉樹、雙莢槐 1年 實生苗 1.5×5 800-1300株/hm2
東南景天 扦插 2m株距 500株/km
狗牙根 撒播 50kg/hm2
蜈蚣草 撒種 0.2×0.2 800 kg/hm2
4.修復效果
通過開展一系列的修復治理工作，試驗區域取得良好的效果。如表2所示，通過開展土壤修復試點示范研究，水土流失得到治愈，綠化率明顯提高，固定了土壤中的重金屬，大幅削減重金屬外排量，礦區由原來的不毛之地變成“生態綠洲”。
表2 重金屬污染土壤修復前后對照一覽表
類別 修復前 修復后
土壤pH值 4.7~7.1不等，最低達到2.0 可穩定維持中性水平（5.5~7.0）
綠化和景觀建設 土地，沒有植被覆蓋 除混凝土工程以外，其它土地全部植物種草，覆蓋率至少達到85%以上（目標值65%），人工景觀和自然景觀相互搭配，風景宜人
重金屬排放 隨水土流失進入河水，污染下游生態環境 重金屬通過富集和固定，排放量銳減，每年減少水土流失帶來的重金屬削減量為Cu0.967kg/a、Pb 0.084kg/a、Zn 2.592kg/a和Cr 0.028kg/a
土地使用狀況 水土流失，寸草不生，土地荒漠化，土地功能極低 土壤得到改良，植被茂盛，土地功能較高，提高了后續的可開發利用水平
說明：重金屬減排量是根據《廣東省大寶山區域土壤修復項目前期工程（2010~2011）的竣工驗收報告》的數據按治理面積類比得出的，數據僅供參考。
5.結論
（1）以“植物修復為主，化學修復和物理修復為輔”的工藝方法對礦區酸性土壤的修復切實可行，可在礦區土壤修復工程中推廣應用；（2）成功選取了適應南方礦區環境生長的植物修復物種（東南景天和麻瘋樹）；（3）該修復方法提高了礦區綠化率，減少了重金屬排放量，并改善了土壤結構。
參考文獻
經濟性和可行性的原則生態修復是一種時間長、見效慢的工程，在生態修復的過程中需要持續性的投入資金，才能達到生態修復的目的。因此，在干旱地區的生態修復當中必須考慮到方案措施的經濟性與可行性，所制定的修復方案應該在國家和當地政府能夠承受的資金范圍之內，超出資金范圍的或者不具有可行性的方案，根本沒有實施的意義。這就需要生態修復工程設計人員充分考慮到各項措施的成本，制定穩定的、持續的生態修復方案。
保持生態系統完整性和多樣性的原則生態系統的修復主要目的就是恢復當地生態系統的完整性和多樣性，只有這樣才能達到恢復原有生態系統的目的。以干旱地區土地資源的生態修復為例，除了要重視各種植被與水資源的恢復與保護之外，還應在方案中對土地資源的生態化開發和利用提出具體的措施，并綜合利用各種工程、生物措施，使方案能夠保持當地生態系統的獨特性和多樣性。在保護措施上應該體現出針對性和特殊性，決不能照搬所謂其它地區的成功經驗，而是應該在消化這些經驗的基礎上形成自己獨特的措施方案。
修復模式長期化的原則一個地區生態系統的恢復絕不是一朝一夕就能完成的，需要持續性的生態修復措施才能慢慢的恢復以前的生態系統。這就需要長期不懈的堅持各項生態修復措施，將生態系統保護的觀念貫徹到當地各級政府和人民群眾當中去，制定詳細的生態修復規劃，全面設計生態修復的設計、施工、運行和管理各個關節，并能長期執行下去，只有這樣才能看到生態修復的效果。
根據現有的研究資料和筆者對干旱地區生態破壞形式的認識，認為干旱地區的生態修復主要有四種模式。具體內容如下。
工礦園區生態修復模式新疆是我國資源大省，蘊含著各種豐富資源，而目前正處于各種工礦園區的開發建設，由于氣候干旱在資源開發利用過程中受到自然因素的影響很容易造成生態環境破壞。不僅如此，資源開發開采過程中受到開發形式、粗放生產等方面因素的影響，會給這些地區的生態系統造成嚴重的破壞，對于工礦資源開采引發的生態系統破壞的修復，應該采取工礦生態修復模式。在這種模式當中主要是要根據當地的土壤、地貌條件，結合水土保持和生態修復的一般要求，重點做好工礦區水土保持和保水護土工作。這些措施既可以保證生態修復的進程和效果，又可以恢復干旱地區土地的生產能力，還可以為下一步的植被恢復創造條件。目前，工礦區的生態修復技術措施主要有以下幾種。（1）非生物或環境要素的恢復技術，這種技術主要適用于工礦區土壤的恢復，包括表土轉換、土壤改良等措施。（2）生物生態修復技術，這種技術包括先鋒種種植技術、土壤種子庫引入技術等等，主要是合理配置工礦區的固氮生物、消費者和分解者。（3）生態系統的整體規劃設計修復技術，這種生態技術是綜合利用各種生態修復技術，從中找到最適合工礦區生態修復需要的措施。
摘要闡述了防護林體系的概念、功能和作用，介紹了舟山海島防護林體系建設發展現狀及存在的主要問題，最后提出了海島防護林體系建設的對策與建議。
關鍵詞防護林體系;建設現狀;發展對策;舟山海島
舟山群島共有1 390個大小不一的島嶼組成，海岸線長，是重要的漁、鹽業生產基地，也是對外開放港口重地，又是國防建設要塞，對抵御海嘯和風暴潮等自然災害，加強沿海防護林體系建設，構筑結構合理、功能完善的綠色屏障具有重大的現實意義。
1防護林體系的概念、功能和作用
1.1防護林體系的組成
防護林體系是由防風固沙林、水土保持林、水源涵養林、農田防護林和其他防護林等5類防護林組成的“防護林合體”。
1.2防護林體系建設內容
防護林體系包括海岸基干林帶、紅樹林、農田林網、城鄉園林化、荒山綠化等，加上濱海濕地的“綠色系統工程”。對海島防護林體系建設來說，主要包括海岸基干林帶、山地綠化和城鄉園林化等幾個方面的建設內容。
1.3功能和作用
防護林體系不僅具有防風固沙、保持水土、涵養水源的功能，而且具有抵御海嘯和風暴潮危害、護衛濱海國土、美化人居環境的作用，對于維護沿海地區生態安全、人民生命財產安全、工農業生產安全具有重要意義，是構建社會主義和諧社會的重要內容。而且，隨著經濟社會的發展，人民吃穿住行等基本物質生活得到滿足之后，對良好生態的需求及優美環境的向往越來越迫切，從這個意義上講，加強海島防護林體系建設是堅持以人為本的具體體現[1]。
2舟山海島防護林體系建設現狀及存在問題
2.1舟山海島防護林體系建設的發展歷程與現狀
2.1.1海島山地綠化。建國以來，舟山海島與全國各地一樣，大搞全民義務植樹，至20世紀90年代初期，全市各大小島嶼普遍栽植的黑松、馬尾松為主的林分基本郁閉成林，后因松林感染松材線蟲病后，松林慘遭毀滅性危害，森林生態受到嚴重破壞，使得森林覆蓋率急劇下降，情況十分嚴峻。為此，引起全市各級領導對病害的除治及森林生態修復工作的重視，從行政、業務各個方面制訂相關政策，采取封山育林、人工促成成林及人工造林等具體技術措施，森林生態的修復工作初見成效，尤其是近幾年來實施林業生態建設工程以來，利用鄉土常綠闊葉樹種進行人工造林和人工補植造林，促進了山地綠化工作。
2.1.2沿海防護林及平原綠化。舟山海島防護林建設是在20世紀80年代初才開始的，廣大科技人員刻苦鉆研，攻克了沿海鹽堿地造林的一些疑難問題，嚴格掌握了因地制宜、適地適樹的原則，至80年代末90年代初，沿海防護林基干林帶基本建成。此外，進一步提高了農村四旁綠化及農田防護林帶建設。最近幾年來，在實施綠色生態舟山建設中，全面實施廊道綠化工程，大大推進了全市平原綠化建設。
2.1.3城市園林建設。隨著改革開放的深入，人民生活水平日益提高，城市居民對居住環境的要求也越來越高，園林化建設已成為城市建設中的一項重大工程，舟山市委、市政府提出要把舟山打造成海上花園式城市的目標，結合綠色生態建設工程，舟山海島的城市園林化建設成效顯著，如舟山市定海區林城街道被浙江省關注森林組委會授予“浙江省森林城鎮”榮譽稱號。
2.2主要存在的問題
2.2.1樹種單一。由于舟山海島原有山地森林是以黑松、馬尾松為主的林分，樹種十分單一[2]，受20世紀90年生的松材線蟲病危害后，松林受到毀滅性危害，雖然對防治和生態修復做了大量的工作，森林覆蓋率有所恢復和上升，但森林質量的回升仍較緩慢。
2.2.2斷帶現象嚴重。沿海防護林基干林帶雖然已基本形成，但斷帶現象嚴重，防護效益低下。20世紀80~90年代期間營造的防護林帶已出現密度過高、生長受阻現象，長此以往，林帶林分生長將會漸趨衰退。
2.2.3建設力度不夠。舟山海島防護林體系建設的基本框架雖已形成，但與國家防護林體系建設的總體要求差距甚大，尤其在撫育和管理措施上不力現象嚴重。在資金投入方面雖與過去相比已大大提高，但與社會需求相比還是不夠的，這也是影響造林后撫育管理措施滯后的重要因素之一。
3對策與建議
在舟山海島防護林體系建設中應該解決統籌規劃問題，努力構建點、線、面協調的生態體系[3，4]，具體提出下列幾點對策措施:
(1)結合城市建設和環境整治，應更好地注重森林景觀、生態系統和生物物種的多樣性，大力推出以鄉土樹種為主的喬灌木樹種，最大限度地擴大森林面積，著力構建多樹種、多層次、高效益的城市森林景觀。
(2)進一步推進海島生態廊道和沿海景觀線建設，根據各縣區地形、立地條件和區域經濟發展現狀來確定自身的生態廊道建設工程，與當地經濟社會發展的重點工程建設同步推進;進一步加大沿海基干林帶建設力度，實現沿海基干林帶全面合攏的目標，重點建設新圍海涂一線的景觀防護林帶。
(3)進一步改造生態公益林建設，加強人工造林、補植造林，人工促進天然更新，不斷擴大森林資源總量，加強現有林分的撫育管理措施，著力提高森林資源質量。
(4)加強科學研究，注重物種多樣性在防護林體系建設中的應用，進一步開發優良的海島鄉土植物，從單一層次的喬木純林逐漸往多樹種多層次的混交林方向發展，以發揮更好的防護效果。
4參考文獻
[1] 林恒業.簡析蒼南縣沿浦鎮沿海防護林建設的對策[J].綠色大世界:綠色科技，2001(11):52-53.
[2] 王華星，陳素蘭，王學鋒.瑞安市沿海防護林體系建設現狀與發展對策[J].現代農業科技，2009(20):242.
