河流修复技术及案例分析

第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析第一代水污染：黑臭、缺氧第二代水污染：有毒化学品、重金属第三代水污染：富营养化；由于大量污染物(工业、农业生活污染源)排入，及流域生态环境的破坏及水利工程，使得河流水质变差，水体自净能力和河流生态系统恢复力降低。河流污染第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流水环境修复河流修复是指将受污染的河流恢复至原来没有受污染的状态，或者恢复到某种合适的状态，在实际修复过程中，指适当修复，即恢复河流的生态功能，又能满足人类的需求。第一阶段：单一水质恢复第二阶段：河流生态系统恢复——小型溪流第三阶段：单个物种恢复为标志的大型河流生态恢复第四阶段：大型河流生态修复及流域尺度整体修复第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析第一个阶段治理(1858-1891)：主要侧重于污水截污和化学处理，将污水截流输送至下游用化学沉淀法进行初步处理；第二阶段治理(1900-至今)：主要侧重于污水管道以及污水处理厂建设，采用活性污泥法和河流曝气等措施。19世纪上叶，伦敦人口增长带来大量的生活污水，未经任何处理直接排入泰晤士河的感潮河段。1850年，法律规定所有废水﹑废物都必需流入地下排水道，进一步导致河流水质状况更加恶化第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析莱茵河2000年行动计划分3个阶段实施：第一阶段(1987-1990)：首先确定“优先治理污染物质”清单，包括重金属汞﹑铅﹑氮磷和其它有机物等；第二阶段(1990-1995)：制定具体措施，要求工业生产和城市污水处理厂采用新技术，减少水体和悬浮物污染；第三阶段是强化阶段(1995-2000)：采取必要的补充措施全面实现莱茵河的治理目标。莱茵河近1/2在德国境内，高速发展的工业导致大量工业污染物排入河流，导致水质急剧恶化。莱茵河治理，从河流整体生态系统出发，把鲑鱼回到莱茵河作为治理效果的标志。鲑鱼-2000计划第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析苏州河污染治理计划分3个阶段实施：第一阶段(1993-1995):合流污水治理一期工程投入进行。第二阶段(1995-1996):提出“截流﹑清底﹑引清﹑裁湾﹑立法”10字方针。第三阶段(1996-2010):又提出苏州河治理的方针：“一治水为中心，全面规划，远近结合，突出重点，分步实施”，实施苏州河水质变清。苏州河源于江苏太湖，由于工业废水和生活污水导致苏州河污染日益严重。污染的主要原因：生产﹑生活污水的排放﹑底泥中有机物的释放﹑截流系统溢流﹑不利水动力条件﹑船舶污染及市政雨污水泵站的排放等。第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流生态系统健康评价早期管理仅考虑由污染引起水体理化性质的变化，制定了水环境质量标准，进行水水体质量评价。我国的《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），将地表水体分成I-V类。仅凭水质指标进行河流生态系统评价的弊端：污染的复杂化、多样化，使得人们难以监测全部污染物；不能很好反映出流域环境变化对水生生物的影响；第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产场、仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通到、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。地表水环境质量标准（GB3838-2002）第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析物理/化学指标：水质指标、沉积次序与组成、土壤和沉积侵蚀、流量、河道河床形态学、河岸带和湿地结构与水力学等生物学指标：大型无脊椎动物、鱼类、植物综合指标：综合考虑物理/化学指标、生物指标和人类利用价值的指标1972年美国《清洁水法》明确提出河流保护的目标是维持和恢复河流系统的完整性利用生物群落构建的多参数评价方法得到广泛的应用第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流生态调查技术方法孟伟张媛渠晓东等编著河流生境要素调查技术河岸带植被与土壤调查技术河流水质及沉积物调查技术浮游生物和着生藻类调查技术河流大型底栖动物、鱼类和大型水生植物调查技术第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流评价方法——多指标指数法IBI指数(IndexofBioticIntegrity)：IBI是一种多指标指数,其特点是将测试点的生物群落的结构、物种组成、数量及生物量等与参照点对比,得出相应的IBI值,从而得到河流的健康情况。（美国）河流状况指数(ISC:IndexofStreamCondition)是一个包括河流5种状况(水力学、物理形式、河岸带、水质、水生动物等)的综合指标。对这些指标的状况按4,3,2,1,0五级进行评分,然后按模型进行计算,得出ISC指数。（澳大利亚）第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析WFD指标(waterFrameworkDireetive)(欧盟)•基于河流中的生物(如深水大型无脊椎动物等);•河流按类型划分并与其对应的参照类型对照;•河流状况与未受干扰的原始状况对比;•分为5级(优、良、中、差、特差):•生物元素应考虑其组成、丰度、无脊椎动物种类多样性水平、敏感的种类与不敏感种类的比例参照点位的识别：河道基本维持自然状态；上游基本无任何农作物与村庄；无林木采伐；样点周围认为干扰较少第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流生态调查技术方法孟伟张媛渠晓东等编著河流生境要素调查技术河岸带植被与土壤调查技术河流水质及沉积物调查技术浮游生物和着生藻类调查技术河流大型底栖动物、鱼类和大型水生植物调查技术第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析国内河流生态健康评价方法2005年，长江水利委员会“维护健康长江，促进人水和谐”，出台了健康长江指标体系，包括河道生态需水量满足程度、水功能区水质达标率等18个指标；黄河“维持黄河健康生命”的治河新理念，以“提防不决口，河道不断流，污染不超标，河床不提高”作为黄河保护的终极目标；珠江水利委员会提出了“当好河流代言人，维护珠江健康生命，建设绿色珠江”的治水工作思路。第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析案例：温榆河生态健康评价河流生态健康评价标准等级划分河流生态健康评价指标确定评价权重的确定构建综合评价模型评价结果第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流生态健康评价标准的确定方法问卷调查法：专家意见评判法的一种，通过事先拟好备择答案的标准问卷，向有关专家学者及地方政府决策者进行问卷发放与回收，在回收问卷答案的基础上，将问卷人的答案按照一定的规则转换成定量数据，以此来确定指标的具体标准。标准法：利用一些国际、国内标准来确定具体指标的健康程度，对标准的定量化工作科通过查询标准手册获得。参照系法：将未受干扰的对照点的状态当做健康的标准。将河流生态健康标准划分为：I级、II级、III级（临界状态）、IV级、V级第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析河流健康综合指数RHI河流水文状况B1河流环境状况B2河流生物状况B3河流形态结构B4河岸带状况B5月平均径流量的变化C11水温的季节变化C12汛期和非汛期的水位变化C13流速、流态状况C14沿岸取水引起径流变化C15水质污染状况C21底泥污染状况C22浮游植物C31浮游动物C32底栖动物C33鱼类资源C34河道改造程度C41河道弯曲程度C42河道形态多样性C43河床稳定性C44河岸稳定性C51河岸缓冲带宽度C52河岸硬化状况C53河岸植被状况C54亲水景观舒适度C55评价指标确定第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析I级II级III级IV级V级水质污染状况0.10.20.40.751底泥污染状况0.10.20.40.751浮游植物4.53.52.51.51浮游动物4.53.52.51.51底栖动物0.80.60.30.10河岸缓冲带宽度7060403020定量指标评价标准第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析I级II级III级IV级V级月平均径流量的变化变化小变化不大变化较大变化大变化很大水温的季节变化变化小变化不大变化较大变化大变化很大汛期和非汛期水位变化变化小变化不大变化较大变化大变化很大流速、流态状况流速流态变化很大，有较多的流速缓急不同的区域不同断面流速流态变化加大不同断面流速流态变化一般流速缓慢，各断面流速无变化水体基本不流动，或与其他河流隔离沿岸取水引起径流变化不明显，无影响不明显，有影响，影响不大较明显，但影响不大较明显，且影响较大明显，且影响较大鱼类资源种类很丰富，珍稀鱼类存活状况几乎不受影响种类很丰富，珍稀鱼类存活状况基本不受影响珍惜鱼类个别种类受协珍惜鱼类很少部分存在珍惜鱼类基本灭绝河道改造程度无渠化和淤积，河流保持自然状态存在少量拓宽、挖深河道等现象，无明显渠化存在部分渠化、两岸筑有堤坝渠化严重、两岸筑有堤坝、但河床未经渠化渠化严重，河道内生境极大改变河道弯曲程度保存自然弯曲状态、未经截弯取直保持自然弯曲状态，有少部分经截弯取直截弯取直后已经进行一定程度的恢复大部分经过截弯取直，河道仅有少部分弯曲经过截弯取直，河道笔直河流形态多样性河流形态多样，栖息地面积很大，数量很多河流形态多样，栖息地面积大，数量多河流形态多样，有栖息地，但面积不大，数量也不多河流形态单一，只有少量栖息地河流形态单一，没有栖息地河床稳定性不存在明显的河床侵蚀或淤积，河床稳定河床有一定的侵蚀或淤积，河床较稳定中等程度的退化或淤积，河床较不稳定河床稳定性较差河床严重退化或淤积，极不稳定河岸稳定性无明显侵蚀轻微侵蚀中度侵蚀侵蚀严重常用崩岸河岸硬化状况几乎无硬化硬化比例不大硬化占了一定比例硬化比例较大硬化比例很大河岸植被状况很好较好一般不好极差亲水景观舒适度很好较好一般不好极差第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析评价指标分析及评价标准说明1.河流水文状况B1（1）月平均径流量的变化C11：反应流量的均匀性。变化越大，即流量分配不均匀，不利于河岸生物的生长。采用定性描述，采用查找历史资料和现场调查评价的方法。（2）水温的季节变化C12：水中的生物根据水温的变化不断调整自己的生理状况和生活习性适应水温的变化。采用定性描述，采用查找历史资料和现场调查评价的方法。（3）汛期与非汛期水位变化：差异小，水生生物的环境变化小，较容易适应。采用定性描述，采用查找历史资料和现场调查评价的方法。（4）流速、流态状况C14：（5）沿岸取水引起径流变化C15第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析2.河流水环境状况B2（1）水质污染状况C211111ijijijmnijjiCPSWQIPmn式中Pij为i指标的单向污染指数；Cij为i指标在采样点j的实测值；Sij为i指标的评价标准，参照地表水环境质量标准（GB3838-2002）的III类标准；n为监测指标数目；m为研究河道监测断面（点位）数目。采用水质平均污染指数（WQI）来表征河流水质污染状况、温榆河参与评价的项目为BOD5、COD、NH3-N,TN,TP第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析（2）底泥污染状况C221111mnioiCImnC式中n为监测指标数目；m为研究河道监测断面（点位）数目；Ci为i指标的实测值；Coi为i指标的标准，参照土壤环境质量标准（GB15618-1995）的三级值。第五章河流水环境修复第四章河流修复技术及案例分析3.河流生物状况B3（1）浮游植物C31：浮游植物是水体营养状况最直接的反映。具体采样和分析方法参照国家标准，评价根据Shannon-Wiener生物多样性指数H进行评判。2logiiNNHNN式中N为样品生物总个体数；Ni为第i种生