（水文学及水资源专业论文）基于流域功能区划的河流综合治理研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 以往，人们过多注重河流的社会功能，盲目开发利用河流，河流社会经济功能得到 一充分发掘，但河流生态环境遭到严重破坏。随着社会发展和生活水平的提高，人们开始 关注河流的生态功能，河流生态修复被提上日程。然而目前进行的河流生态修复与管理 还存在很多不够协调的地方，如未能对整条河流进行系统研究，特别是沿河有多个行政 区参与管理的情况下，为了实现局部目标对部分河段采取的整治措施又可能对其他河段 造成不利影响。 基于流域尺度的河流综合整治从河流生态环境的系统性和河流利用与管理的协调 性出发，通过对河流功能属性的分析，以河流的自然功能和社会功能作为评估依据，将 河流划分为5 类不同的功能区：禁止开发河段、规划保留河段、限制开发河段、调整修 复河段和开发利用河段。然后制定与各功能区相应的治理模式，包括河流的防洪设计和 形态多样性设计。将河流的开发利用与保护结合起来，最终实现河流各类功能的持续稳 定。 河流生态修复效果验证是河流治理规划的一个重要组成部分。效果验证作为河流生 态修复适应性管理的一项重要内容，藉此评价修复目标是否得以实现，同时也是论证是 否要对设计、施工和工程维护方案进行调整的依据。在总结河流生态修复评价准则的基 础上，本文以复州河为例，结合其实际情况和治理措施，从河流防洪目标的实现、生态 修复效果以及河流栖息地状况的改善等角度进行了效果验证。其中河流栖息地状况评 估，以栖息地多样性与生物多样性之间有必然联系为前提条件，而多样化的水流流态决 定了栖息地的多样性。文中以f r 按o 0 5 的增量来划分栖息地类型，对河流设计前后断 面生境类型进行验证，结果表明在小频率洪水下，河流设计修复后断面生境多样性改善 更为明显。复州河综合治理在满足河流防洪功能需求的基础上，其生态功能状况也尽量 改善。 关键词：功能区划；综合治理；复州河；修复评价 基于流域功能区划的河流综合治理研究 r e s e a r c ho nt h ef i v e rc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n tb a s e do nt h ef i v e r f u n c t i o nr e g i o n a l i z a t i o na tw a t e r s h e ds c a l e a b s t r a c t t h er i v e rs o c i a lf u n c t i o nb a sb e e np a y e dm o r ea t t e n t i o na tp a s t , w h i c hr e s u l t e di n 也e b l i n de x p l o i t a t i o n ，t h es o c i a le c o n o m i cf u n c t i o ni se x c a v a t e df u l l y h o w e v e r ，t h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ti sd a m a g e ds e r i o u s l y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n dl i v i n gs t a n d a r d ，t h e i m p o r t a n c eo ff i v e re c o l o g i c a lf u n c t i o ni sp a i dw i d ea t t e n t i o n ，e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o no ft h e r i v e ri sp l a c e do nt h ea g e n d a h o w e v e r ，t h er i v e rm a n a g e m e n ta n dr e s t o r a t i o nh a v es o m e i n c o n s i s t e n ta s p e c t s f o re x a m p l e ，t h er i v e rb e l o n g st od i f f e r e n ta d m i n i s t r a t i v ea r e a s ，t h e m e a s u r e st a k e nt op a r t i a ls e c t i o nu s u a l l yh a v en e g a t i v ee f f e c to no t h e rp a r t s r i v e rf u n c t i o nr e g i o n a l i z a t i o ni ss t u d i e df r o mt h es y s t e mo fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n d t h ec o o r d i n a t i o no fr i v e re m p l o y m e n t a u dm a n a g e m e n t t h er i v e rf u n c t i o ni sd i v i d e di n t of i v e t y p e s ：p r o h i b i t i o ne x p l o i t a t i o nr e a c h ，p l a n n i n gr e t e n t i o nr e a c h ，l i m i t i n ge x p l o i t a t i o nr e a c h a d j u s t i n gr e s t o r a t i o nr e a c ha n de x p l o i t a t i o nr e a c hb ye v a l u a t i n gs o c i a la n de c o n o m i cf u n c t i o n o ft h er i v e r t h e nt h er i v e ri st a k e nf l o o da n dm o r p h o l o g i c a ld i v e r s i t yd e s i g nb a s e do nt h e f u n c - t i o nr e g i o n a l i z a t i o n t h ee m p l o y m e n ta n dp r o t e c t i o no ft h ef i v e ri sc o m b i n e dt oe n s u r e t h es t a b 1 ef u n c t i o n e f f e c tv a l i d a t i o ni sa l li m p o r t a n tp a r to fr i v e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n i ti sa l s oa l l i m p o r t a n tc o m p o n e n tf o rt h er i v e ra d a p t i v em a n a g e m e n t ，b yw h i c ht h e r e a l i z a t i o no f r e s t o r a t i o nt a r g e t s ，s c h e m eo fd e s i g n , c o n s t r u c t i o na n dm a i n t e n a n c ea l ee v a l u a t e d b a s e do n t h ee v a l u a t i o np r i n c i p l e ss u m m a r i z e d ，f u z h o ur i v e ri st a k e na sa ne x a m p l et ob ee v a l u a t e d t h ef l o o dp r o t e c t i o n ，e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ne f f e c ta n dr i v e rh a b i t a ti m p r o v e m e n t f o rt h e e v a l u a t i o no fh a b i t a ts t a t u s ，t h en e c e s s a r yp r e c o n d i t i o n si sa sf o l l o w s ，t h eh a b i t a td i v e r s i t yh a s p o s i t i v ec o n n e c t i o nw i t ht h eb i o d i v e r s i t y w a t e rf l o wr e g i m ei st h ed e t e r m i n a n to fh a b i t a t d i v e r s i t y f ri st a k e nw i t ht h ei n c r e m e n to fo 0 5t od i v i d et h et y p eo fh a b i t a t , a n de s t i m a t et h e h a b i t a ts t a t u sp r e - a n dp o s td e s i g n i n g t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ，t h eh a b i t a ts t a t u so ft h ec r o s s s e c t i o ni si m p r o v e de n c o u n t e rf o rd i f f e r e n tf r e q u e n c yf l o o d t h ec o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n t f o rf u z h o ur i v e rm a k et h ee c o l o g i c a ls t a t u si m p r o v es i g n i f i c a n t l y ， b a s e do nm e e t i n gt h e f l o o dp r o t e c t i o n k e yw o r d s ： f u n c t i o nr e g i o n a l l z a t 0 n ； c o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n t ； f u z h o ur i v e r ； r e s t o r a t i o ne i v a t u a t i o n i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：盈盔盛边毖医婴佥通i 盈金逸盈蜀过 作者签名 ：幽l 一 日期：4 年j 月号日 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目：毽孟盏试龙缒殛勤垒通盏丞金礁担盈世 黑；篡葺篡雩 铷鳓：4 一嗍：斗月雩日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 选题背景 河流是水生物生存的自然空间和人类宝贵的水资源，自古以来，人类利用和依赖河 流而生存，但是河流带来的洪水和泥石流等自然灾害也使人类在利用河流的同时，不断 采取各种工程措施改造和治理河流。 河流治理由来已久，大致可分为四个阶段：自然原始阶段、河流工程控制阶段、河 流污染治理阶段以及现在人们普遍关注的河流生态修复阶段乜1 。以往河流治理大都是在 没有对整条河流进行系统研究的基础上进行的整治活动，特别是沿河有多个行政区参与 管理的情况下，河流利用与管理出现了很多不协调的现象。首先，纵向上，一条河流分 属于不同的行政区，各区段为了实现自身局部目标往往不顾对其他河段可能造成的影 响；横向上，传统河道被道路、住宅区等侵占，河流系统空间减小，过水能力降低；另 外，修筑的大坝、堤防使河流连续性破坏，河流生物栖息地被分割、孤立，生境破碎严 重，生物多样性减少甚至消失，河流自我修复能力降低，生态系统退化口3 。 随着社会经济的发展，人们对生态和环境质量的要求和期望也越来越高，优化河道 治理模式创造丰富的生境受到普遍重视。现代河道治理不仅仅只是局限于防洪抗旱，为 了治河而治河，而是通过流域的综合整治与管理，使水系的资源功能、环境功能和生态 功能得到充分发挥，整个流域实现可持续发展。 基于流域功能区划的河流综合整治，以维持河流生态环境的系统性、连续性和功能 的完整性为目的，分析影响河流功能状况的影响因子，评判河流的综合功能状况，依此 进行功能区划分，为河流的生态治理与修复提供一个功能基础和理论依据。然后针对各 类功能区的特点确定相应的治理模式，进行河流的防洪和形态多样性设计。最后对河流 生态修复效果进行检验h 1 ，以期最大限度地恢复河流的生态功能。对河流进行功能区划 并制定与各功能区相适应的综合治理模式具有重要的理论价值与实际意义。 1 2 研究意义 ( 1 ) 理论意义 现代治河理论的研究滞后于治河技术的发展，人们目前所采取的治理模式，主要弊 端表现在：缺乏生态理论支撑；河流分段治理，未考虑上下游的关联性；对治理后的效 果不做进一步追踪调查，盲目治理对修复效果未进行验证，导致在治理措施实施后因达 不到预期目标而需再展开新一轮的治理，造成浪费等。 基于流域功能区划的河流综合治理研究 针对上述现状，本文提出了基于流域功能区划基础上的河流综合整治，根据水域及 陆域的自然资源条件、环境状况和地理区位，并考虑到生态保护、河流开发利用与社会 经济发展的需求，将河流划分为具有特定主导功能的区段喳3 。合理的功能区划以及与各 功能区相适应的治理措施可以实现河流资源的可持续开发利用。 ( 2 ) 应用价值 现阶段河流的生态状况日益引起人们关注，河流生态修复开始提上日程。基于流域 的河流功能区划，通过对整个流域统筹规划，考虑河流上下游、左右岸之间的联系，以 河段为单位对其进行评估，同时考虑到周围的人文景观状况，将河流划分为五类功能区， 并根据每种类型功能区的特点制定相适应的治理模式。 针对现在一些河流生态修复工程存在的弊端，如在注重生态学原理的同时，没有很 好地与水利工程学原理结合起来。国外一些河流生态恢复工程失败的案例，大多就因为 只是考虑生态学要求，而没有遵循一般水利工程设计原则，以致于不能承受洪水、淤积 和侵蚀等外部荷载，使工程受到破坏嘀1 。本文河流综合治理规划部分通过对河流的水文 特征以及结构形态的修复，并对修复效果进行检验，可以为河流的生态修复和治理提供 理论依据，同时生态修复与河流防洪工程措施结合起来，有助于实现河流自身与周围人 居环境的协调可持续发展。 1 3 研究现状 ( 1 ) 河流功能区划 2 0 0 0 年，水利部依据国民经济发展规划和水资源综合利用规划，在全国范围内开展 了水功能区划方面的有关工作。将河流水功能区划分为一级区划和二级区划盯3 。 以前河流功能区划方面的工作主要是集中在对城市河流的景观功能分区上隅1 ，命名 的方法也多种多样，按照地理位置称为西部景区、中部景区、东部景区；按照地域划分 为乡村、城近郊、城区、繁华市区；按照功能划分为自然保护区、生态保护区、可开 发利用区、亲水区、中心娱乐区、健身区；按照项目划分为水生植物、生态湿地、乱石 步道、绿地公园等等。 长久以来，国外没有一个国家像我国这样开展如此大范围、规模化的功能区划工作。 2 0 世纪8 0 年代以来，区划先是以自然和自然系统的地域分带性进行，而后随着社会经 济发展和科学技术进步，区划体系将自然和经济社会两要素结合起来，分别进行了全国 主体功能区划、全国生态功能区划、水功能区划、海洋功能区划、防洪区划等。这些区 划为河流功能区划的进行提供了基础。 一2 一 大连理工大学硕士学位论文 例如，海洋功能区划为河流功能区划提供了区划理念。对于海洋功能区划，我们学 者鹿守本国1 提出海洋功能区划要以自然属性为主，兼顾社会发展属性；杨金森n 们提出功 能区划要与经济和国家发展战略相结合。总之，我国学者在区划理念上，充分展现了生 态保护、地域分异、社会经济发展，以及资源的可持续发展。河流的自然属性是维持河 流存在和健康发展的基础，因此河流功能区划也要形成主动维护河流自然生态功能的观 念，在此基础上强化河流综合开发效益，努力做到人与河流和谐发展。 目前对于河流功能区划的研究也较多，石瑞花n 从兼顾河流的资源、环境和生态功 能的角度出发进行河流功能区划，提出了一套河流功能评估的方法体系。王飞u 刁等提出 了河流功能区划的具体方法。随着社会经济的发展、河流状况的改变以及治水理念的革 新，通过拟定流域各类河流河段的功能区划，明确不同河段治理、开发和保护的功能定 位，实现河流的合理有序健康开发，促进河流生态环境保护和资源优化配置。 ( 2 ) 河流生态修复 河流生态治理修复经历了河流水质恢复、山区溪流和小型河流的生态恢复、以单个 物种恢复为标志的大型河流生态恢复工程和流域尺度的整体生态恢复。 发达国家的河流保护行动是从河流水质恢复开始的，大体始于2 0 世纪5 0 年代，水 质恢复的主要工作是水污染控制。到8 0 年代初，河流污染问题得到基本缓解，河流管 理者把目光转向河流生态系统的健康和可持续发展方面，特别强调恢复河流的生物群落 多样性。河流恢复的目标不仅是达到水质指标，更重要的是恢复河流生态系统的结构和 功能。河流生态恢复行动从山区溪流和小型河流开始，首先在北欧和西欧，而后在美国 和日本等国家展开，代表性的方法是“近自然方法治理”技术。在此期间，专门开展了 一批科学示范工程，由科学家和工程师进行长期监测与评估，深入总结摸索规律和技术 方法。大量研究表明，这些项目取得了包括水质进一步改善在内的整个河流生态系统功 能恢复的显著生态效益。从8 0 年代后期，大型河流的河流恢复行动开始展开，恢复行 动的几何尺度为“河流廊道”，目标是以单一物种的恢复为标志，代表性的项目是莱茵 河“鲑鱼- - 2 0 0 0 计划。到9 0 年代，科学家们提出要在更大的尺度一生态景观尺度上 进行整体、综合的河流生态恢复行动，认为这样的尺度具有高效率、低风险的特点。以 流域尺度进行河流恢复，在西方正处于规划和研究阶段，有些示范工程已经进入建设阶 段。以“欧盟水框架指令”( e uw a t e rf r a m e w o r kd i r e c t i v e ) 为标志，欧盟国家的河 流保护行动纳入法律的轨道。 与国外相比，由于国内缺少对河流生态环境的正确认识，只注重经济建设，忽视对 生态环境的维护，出现了城市和工业用水挤占农业用水，农业用水挤占生态用水的现象， 导致生态环境恶化，进而对经济的可持续发展构成极大威胁。具体表现如2 0 世纪9 0 年 基于流域功能区划的河流综合治理研究 代以来黄河频繁断流、北方地区沙尘暴肆虐、江河湖泊水体污染严重。近几年，随着人 们对河流认识的深入，对河流生态环境的治理从原来仅对河流水环境污染进行治理和改 善水环境质量逐步向河流生态用水、河流生态恢复及湿地、流域生态建设等方面扩展， 如成都的府南河、太原的汾河、济南的小清河等河流水环境改善工程。但从流域及河流 两侧的社会发展、产业调整、土地及规划控制、生态景观建设等方面进行综合研究的成 果甚少，基本上没有工程实践。 我国的水利工作历来是兴利除害，综合治理。结合我国现实国情，河流生态修复应 该与防洪、河道整治、水污染控制和水环境整治、城市景观建设、新农村环境建设、旅 游资源开发等工程相结合，使项目的资金使用效率提高，使生态建设工程发挥“事半功 倍 的作用。在有些情况下，河流生态修复规划并不是一个独立的规划，而是防洪、河 道整治、环境整治、市政建设等规划的一个组成部分。 1 4 研究思路与内容 本文在分析河流功能现状和和治河历程的基础上，提出了基于流域功能区划基础上 的河流综合整治。根据河流的自然和社会双重属性，选取反映河流功能的控制指标，调 查河流实际状况，依据w a r d 提出的河流四维模型，兼顾河流上下游、左右岸之间的连 贯性n 纠劓，将河流整个流域统筹规划，以河段为单位，根据河流的综合功能状况划分为 五类功能区，并依据各功能区的特点提出相应的修复目标和治理措施。 在河流生态修复过程中，以河流功能区划成果为依据，综合运用生态学原理和水力 学基本原理，在满足河流防洪功能要求的基础上，充分发挥河流的生态人文价值，进行 河流防洪和形态多样性设计的综合治理规划。 实例分析部分以大连市复州河为例，对其进行了基于功能区划的河流综合治理规 划，并对河流修复效果从维持河流传统水利功能、创建生态景观和河流栖息地的生境多 样性改善等方面进行检验。本文技术路线如图1 1 所示。 一4 一 大连理工大学硕士学位论文 图1 1 技术路线图 f i g 1 1 t e c h n o l o g yr o a d m a p 基于流域功能区划的河流综合治理研究 2 基于流域尺度的河流功能区划研究 河流为我们提供了食物、工农业及生活用水等诸多资源，同时也提供了商业、交通、 休闲娱乐等多种服务功能。另外作为重要的生态系统类型，河流也给人类带来了显著的 生态效益。据估计我国各流域生态效益直接价值达4 2 6 4 亿元，间接价值为5 5 4 6 亿元n 钔。 过去人类为了自身发展，仅将河流看做为人类服务的资源，为了追求经济效益，对河流 进行各种方式的改造和开发利用，使河流发挥了巨大的社会功能和经济效益，同时也给 河流生态系统带来严重破坏，河流功能受损，具体表现在以下几个方面n 射： ( 1 ) 工农业及生活污水未经处理直接排入河道，河流水质受到污染；( 2 ) 河流、 水库超量引水，河流流量无法满足生态用水的基本需求；( 3 ) 对河流、湖泊滩地的围 垦挤占，导致水域面积减少，河流退化；( 4 ) 在河流、湖泊中引入不当外来物种造成 生物入侵，乡土物种受到威胁或消失；( 5 ) 水利工程对河流生态系统的破坏等。 2 1 河流功能区划的必要性 河流一般具有航运、发电、水源等多方面功能，如何处理河流各功能属性之间的关 系尚缺乏系统研究。以往以工程措施为手段改造和控制河流的传统开发利用方式，在挖 掘河流社会服务功能、促进经济发展和社会进步的同时，也造成了河流生态系统的损害。 一旦破坏，往往带来一系列的连锁反应，甚至灾难，最终必将影响和制约社会服务功能 的发挥，对社会经济的可持续发展造成威胁，目前人类也逐步认识到了“以道德的方式 对待河流的重要性”6 1 。 河流功能区划的研究就是综合考虑河流各项功能以及它们之间的协调关系，明确河 流在不同阶段的功能，促进河流健康有序发展。河流功能区划的提出，是在现代水利思 想的指导下，根据河流的区位条件、自然资源、开发保护现状和社会经济发展需要，按 照河流功能标准，明确不同河段的功能属性，提出相应的控制指标和限制条件，将河流 划分为不同使用类型和不同环境质量要求的功能区，用以控制和引导河流的使用方向， 协调好河流开发利用和保护之间的关系，在维护并保护河流自然生态功能的基础上，最 大程度的发挥河流系统的社会服务功能，实现河流可持续利用，同时保护水功能区划成 果。 大连理工大学硕士学位论文 2 2区划原则 功能区划的根本目的就是将河流的开发利用和保护相结合，区划结果既要反映河流 现状，又能体现未来需求，同时具有一定的可行性，因此河流功能区划应遵循以下几点 原则： ( 1 ) 统筹兼顾，前瞻性原则。功能区划应将河流流域作为一个系统，充分考虑上下 游、左右岸对河流功能的需求，并且要考虑近远期的经济社会发展规划，为以后的开发 利用留有余地。因此功能区划结果既要与河流生态环境保护相协调，又要与河流综合开 发利用要求相适应。 ( 2 ) 典型性原则。河流功能状况评价指标应具有典型性和代表性，所选指标能充分 体现该地区河流的功能特征，体现河流功能属性的内涵、特征，同时指标应力求简洁、 适当，易于量化和获取，尤其不能有冗余。 ( 3 ) 选择性原则。在具有多种功能的区域，当出现某些功能互不兼容时，应优先安 排河流直接开发利用中资源和环境等条件选择性窄的项目，同时也要注意安排河流依托 性开发利用功能以及非河流配套开发利用功能【1 7 1 。同时应维护河流现状优势功能，改善 其劣势功能。 ( 4 ) 可操作性原则。类型划分应选择目前实际使用的、易于获取和测定的指标。区 划方案的确定既要能反映实际需求，又要结合技术经济发展现状。为此，应考虑指标的 量化和获取数据的难易程度和可靠性，保证指标体系便于操作和计算。 2 3 功能区类型划分 2 3 1 河流功能分析 河流是是地球演化过程中的一个活跃因素，具有自然和社会双重属性n 引。 ( 1 ) 河流自然属性。河流的自然属性依赖于很多方面，包括水文属性和地质属性。 从河流的形成过程来看，它依赖于山河湖海互动形成的地形、地貌及地质条件； 从水文循环来看，它依赖于大气水、地表水、地下水和生物水之间的四水转换， 其中洪水及洪水期携带的泥沙是河道和三角洲形成及演变的主要原因。河流在输送淡水 和泥沙的同时，也运送因雨水冲刷而带入河中的各种物质和矿物盐类，为流域内和近海 地区的生物提供营养物，排走和分解废弃物，并以各种形态为他们提供栖息地； 从时空分布来看，它依赖于年复一年的洪枯变化、水系的形状分布和河道的弯曲 特征； 7 基于流域功能区划的河流综合治理研究 从物理化学过程来看，它依赖于水量、水位、水质和物质流( 泥沙、营养物和污 染物) 的输移和转换，形成水流的动力条件和特定的水质状况等。 可以说，正是这些自然属性所赋予河流的基本特征，使得河流各项功能得以正常发 挥。 ( 2 ) 河流社会属性。河流的社会属性主要是通过人类的社会活动表现出来并发挥一 定功能，它反映的是河流对人类社会经济系统的支撑程度，体现在以下三个方面。 河流孕育人类文明； 河流为人类社会提供重要的水资源，具有利用价值功能、生态环境功能和间接功 能三大类； 河流与人类的伦理关系。河流与人类的关系其实在一定程度上反映着人与人的关 系，行为者与他人的关系，以及现代人与后代人的关系，这需要人类伦理的约束。 河流是自然属性与社会属性的统一体，两者之间既有和谐，也存在矛盾。长期以来， 河流为人类的生存和发展做出了巨大贡献。堤防的修建虽然在一定程度上改变了河流的 自然特征，却能起到防洪的作用；水库与大坝的兴修改变了河流的水力特征，但却带来 了发电、防洪与灌溉等经济效益；人工运河的开挖改变了河流的平面特征，然而人们由 此得到的航运效益却是巨大的。 但是人们在开发河流过程中并没有很好的遵循其自然规律，为了社会经济的发展有 时片面追求最大化的开发河流。对河流自然属性和社会属性两者统一性的忽略，产生了 许多不利影响，例如工农业及生活污物造成河流污染、超量引水使得河流发生断流、建 坝引起坝上游淤积和坝下游冲刷以及人为稳定河流导致防洪压力增大等。 综之，河流自身需求与人类社会发展要求( 即河流自然属性与社会属性) 在表面上看 似矛盾，但实质上应该是统一的。人类来源于自然，是自然的组成部分，人类应该与河 流相互依存。如果人类社会在发展自身的同时，不能考虑到河流的需要，河流就会通过 多种形式给予人类社会各种不良反馈和影响，人类社会的可持续发展也就不可能实现。 2 3 2 河流功能区划分 ( 1 ) 区划体系 根据上述河流功能属性分析，本文河流功能区划以河流的自然和社会两大功能为评 估依据，确定评价控制指标，通过调查流域及其周围环境现状，对其综合功能状况进行 评估，确定开发与保护的适宜程度，同时借鉴最新全国流域规划修编成果，将河流功能 区划分为：禁止开发河段、规划保留河段、限制开发河段、调整恢复河段和开发利用河 大连理工大学硕士学位论文 段。河流功能区划体系如图2 1 所示。对于划定的五类功能区，其定性描述如表2 1 所 不o r - - 图2 1 河流功能区划体系 f i g 2 1s y s t e mo fr i v e rf u n c t i o nr e g i o n a l i z a t i o n 表2 1 河流功能区特征描述 t a b 2 1 d e s c r i p t i o no fr i v e rf u n c t i o nz o n e 区域 特征描述 禁止开发河段 规划保留河段 限制开发河段 调整修复河段 对维护河流健康、保护河流生态环境系统和珍稀濒危物种以及自然文化遗产有特 殊重要意义的河段，对该段要强制性保护，严禁开发。 有一定开发潜力，目前尚无开发需求或存在无法克服的难题和制约因素，或用作 资源储备的河段，对该河段要严格保护，维护现状。 有一定开发潜力，对维护河流生态功能有重要作用，有特殊景观、易出现水事矛 盾等制约开发利用因素的河段，对该河段优先保护，限制开发。 开发利用已超过允许开发程度，开发利用与治理方式不当，生态环境遭到严重破 坏的河段，调整目标，修复功能。 有开发潜力，有开发需求。有开发条件，现状开发利用程度尚未超过允许开发程 开发利用河段 度的河段，注重保护，有序开发。 9 基于流域功能区划的河流综合治理研究 ( 2 ) 区划程序 根据河流的功能属性和选取的功能评估控制指标，如表2 2 所示，河流功能区划的 具体步骤为： 表2 2 河流功能区划控制指标 t a b 2 2c o n t r o li n d e x e so fr i v e rf u n c t i o nr e g i o n a l i z a t i o n 依据河流功能区划分要求，选取合适比例的流域电子地图，将通过实地考察和地 图信息所获取的资料归纳分类。 在流域水系图上，将归纳整理的资料数据加载到地图上。主要包括：已经编制完 成的相关区划成果，主要有区域水功能区划、水环境保护功能区划、生态功能区划、水 利功能区划、农业区划和国家经济社会发展布局及其相关主体功能区划等；各控制断面 的属性数据，主要包括：河道断面形态、多年平均径流量、水资源开发利用现状、水质 状况、生态环境用水状况、城镇布局、流域人口、经济发展状况以及沿岸供需水、航运、 发电等水利工程现状和存在的问题；河流沿线的景观保护区、风景名胜区等。 结合河流水利开发利用现状和发展规划，河流各控制断面信息，流域发展规划信 息以及各类规划发展报告等，对各类控制指标进行综合评判，同时结合各类功能区的特 点，确定各功能区的起止断面。 大连理工大学硕士学位论文 对确定的河流功能区划初步成果征求各地方部门的意见，并及时采纳有益建议， 对初步成果进行调整和修改。 对河流功能区划成果进行合理性分析。包括：功能区的长度划分是否合理，功能 区的边界是否合理，规划成果是否衔接等。在对需调整的断面进行修正后，最后完善并 确定河流功能区划成果。 2 4 复州河河流功能区划研究 2 4 1 治理的必要性和紧迫性 复州河发源于普兰店市老帽山南麓，流经普兰店、瓦房店市共1 0 个乡、镇，于三 台子乡西蓝旗的老羊头注入渤海。是大连地区第二大河流，干流全长1 3 7 k i n ，流域面积 1 6 3 s k m 2 ，河流上建有大型水库2 座松树水库、东风水库，中型水库1 座一七道房水库， 小型水库7 座，塘坝4 6 座，另有支流上的3 座中型水库一九龙水库、莲花水库、大河 水库。 本次治理规划段从七道房水库下游至西蓝旗闸入海口段，总长度为1 1 8 o k m ，如图 2 2 所示。 图2 2 复州河流域示意图 f i g 2 2s c h e m a t i cd i a g r a mo ff u z h o ur i v e r 多年来复州河未得到统一规划和治理，历史问题由来已久，加上人们对河流现代功 能的新需求，其问题主要表现在： 基于流域功能区划的河流综合治理研究 ( 1 ) 缺乏总体规划，河道整治、建设、管理缺乏依据； ( 2 ) 复州河河道坡降大、河道窄、河流洪、枯水位变差大，汛期洪水暴涨暴落， 洪峰持续时间短，常发生洪水灾害。1 9 8 1 年，复州河上游普降暴雨，使得老帽山一带山 洪暴发，产生巨大泥石流，严重毁坏了村庄、农田和水利工程，下游河道严重淤积； ( 3 ) 河道中垃圾随意倾倒，构筑物挤占河道，行洪能力低，防洪标准偏低，现状 堤防满足2 0 年一遇防洪标准的河段仅占4 0 ： ( 4 ) 水资源开发利用程度很高，缺乏统筹规划，复州河流域地表水资源利用量占 水资源可利用量的4 8 4 。其中松树库上开发率已达到4 6 ，莲花水库和大河水库上游 开发率最高，分别达到6 6 0 9 6 、6 3 7 ，己超过了国际公认的水资源开发利用警戒线。 ( 5 ) 河道无调蓄能力，枯水季节流量小、水质污染、生态环境恶化等问题普遍存在。 重点污染河段从蔡房身大桥至东风水库入口，单指标评价结果水质类别为劣v 类标准， 综合污染指数评价结果为中度污染。 ( 6 ) 河道亲水性差、两岸植被很少，不能满足现代化村镇的美化、休闲等方面的要 求。 针对复州河现状和河道流域特性、治理开发现状及存在问题，本文提出了基于功能 区划的河流综合整治。 2 4 2 复州；g , g 流功能状况评估 本文对于复州河流域的功能评估从河流的纵向和横向两方面，综合评估河流的自然 和社会功能。纵向上，对整条河流上下游统筹分析，横向上，评价指标反映了河流的水 域和岸线状况。水域是河流系统的主要组成部分，是河流系统功能的源泉；另外，河流 岸线是自然生态系统的另一重要组成部分，是河流生态系统与陆地生态系统之间的过渡 区，对增加物种种源、提高生物多样性和生态系统生产力、进行水土污染治理与保护、 稳定河岸、调节微气候和改善环境、开展旅游活动均具有重要的现实和潜在价值。结合 复州河实际状况，本文对复州河的自然功能评估要素主要包括：地质地形、植生资源、 河流水质和景观资源四个方面；社会功能评估要素包括：土地利用、水资源开发利用状 况、人文景观和堤防完善度。以下为研究区域的功能状况图。 ( 1 ) 自然功能状况： 地质地形：复州河流域地势东北高，西南低，上游属山区，卵石层为主，含有漂石； 中下游地区过渡为中粗砂混卵石地层，平原与丘陵交错分布，沿海区域土层厚，盐碱度 大如图2 3 所示。 大连理工大学硕士学位论文 图23 地质地彤分布示震圈 f i g23d i s t r i b u t i o nm a po fg e o l o g ya n dt e r r a i n 植生资源：复州河整个流域植被覆盖率很低，河滩地中大多布满了垃圾，其中在上 游山区段分布有大量的松树、柞树和槐树，在沈太高速公路段和复州河大桥处河漫濉里 有较多护岸林存在，另外在上游的七道房水库中除了常见的鲢鱼、鲤鱼和鳙鱼外，还存 在素有活化石之称的俄罗斯鲟鱼，分布示意图如图2 4 所示。 图24 植生资源分布刚 f i g24 d i s t r i b u t i o nmo fp l a n tr e s o u r c e 基于流域功能区划的河流综合治理研究 水质状况：复州河流域上游水质较好，中游污染严重，尤以九道河和回头河两处水 质最差，为劣v 类，同时东风水库因为回头河携带的污水汇入，水质为中度污染，如图 2 5 所示。 渤 海 图2 5 水质状况分布图 f i g 2 5 d i s t r i b u t i o nm a po fw a t e rq u a l i t ys t a t u s 景观资源：复州河流域有两处自然风光较好的自然资源，一处为七道房水库，七道 房水库地形奇特，两侧山形与中间细长的水库构成了一个八卦图中阴阳鱼的景象，风景 秀美。另一处是入海口处河口湿地，现为大连市生态系统最完整的湿地，如图2 6 所示。 图2 6 景观状况分布图 f i g 2 6 d is t r i b u t i o nm a po fl a n d s c a p e 大连理工大学硕士学位论文 f 2 ) 社会功能状况： 土地利用：复州河流域上游山区地带是该地区重要的果产区同时也是国家重要果 品生产基地，中游为人口稠密的城镇段，两岸主要是农田、厂房和果园，下游则主要是 农田，主要作物为玉米、小麦和水稻，如图27 所示。 图27 土地利用状况分布示意目 f i g27 s c h e 腿t i cm a po fl e a du t i l i o a t i o ns t a t u s 开发利用：复州河上有多座水库，开发利用程度很高，其中松树水库承担瓦房店市 的城镇工业和生活用水，开发利用程度已达到4 6 ，东风水库为集防泱、灌溉、供水、 养鱼等综合利用的太( 2 ) 型水库，在汛期承担一定的发电功能，主要用于瓦房店市的 城镇供水和农田灌溉。大河水库和莲花水库在整个复州河流域的开发利用程度是最高 的，分别达到了6 3 7 和6 6 ，远远超过了国际公认的4 0 的水资源开发利用警戒线，回 头河因主要位于城镇段，一方面不具备修建水利工程的条件，另外该河污染非常严重， 不具备开发利用价值，其开发利用率仅为2 4 ，如图2 8 所示。 基于流域功能区划的河流综合治理研究 渤 海 图2 8 开发利用状况 f i g 2 8e x p l o i t a t i o ns t a t u s 人文景观：复州河流域主要有两处景观，一处为瓦房店市北部龙潭山上的龙华宫，是 辽南地区的道教活动场所，另外就是复州古城，名胜颇多，建于唐代的名刹永丰寺、辽 代的永丰塔和道光年间的横山书院均位于此，如图2 9 所示。 渤 海 图2 9 人文景观分布图 f i g 2 9d is t r i b u t i o nm a po fh u m a nl a n d s c a p e 大连理工大学硕士学位论文 堤防建设：复州河在上游山区段有较完善的堤防，中下游基本无堤防建设或者只有 少量不连续天然土堤存在。如图2 1 0 所示。 渤 海 图2 1 0 堤防状况分布图 d i s t r i b u t i o nm a po fr i v e rb a n ks t a t u s 河流功能评估以河段为单位来进行，一般河流的重要控制点、较大支流汇入处、市 ( 地) 级行政区域作为河段的划分节点。 2 5 复州河河流功能区划成果 依据上述功能状况调查结果，并且结合划分的五类功能区的特征，在反复调整分析 的基础上，复州河的河流功能区共划分为1 5 段，下表2 3 为七道房水库至松树水库段 的河流功能区划分成果。 2 6 小结 河流为人类社会经济的发展做出了巨大贡献，但过度的开发利用也使河流生态功能 遭到严重破坏，河流的生态修复迫切需要提上日程。 基于流域功能区划的河流综合整治河流有利于避免不同行政区段各司其职，采取的 片面治理措施给河流上下游带来的负面影响，并且具有高效率、低风险的优点。河流具 有自然和社会双重属性，本文提出的功能区划以河流的自然功能和社会功能为评估依 据，综合考察分析河流两类功能的相互关系，通过确定功能评估控制指标评判河段的综 基于流域功能区划的河流综合治理研究 合状况，将河流划分为五类功能区：禁止开发河段、规划保留河段、限制开发河段、调 整修复河段和开发利用河段，并给出了各类功能区的定性描述。最后以大连市复州河为 例，在分析影响复州河流域自然功能和社会功能影响因子的基础上，对其进行功能区划。 表2 3 七道房至松树段河流功能区划成果 t a b 2 3r i v e rf u n c t i o nr e g i o n a l i z a t i o nr e s u l t sb e t w e e nq ii ) a o f a n ga n ds o n gs h u 功能区段 区段起始桩号 功能区类型 区划依据 2 区划依据 3 区划依据 4 区划依据 o + 0 0 0 一1 + 10 0 禁止开发河段 ( 1 ) 这部分河段提防建设较完整，且提防等级标准较高。 ( 2 ) 两岸居民稀疏，右岸主要是山丘，左岸多为丘陵。位于该河段上游的七 道房水库，因其近千亩的水面而闻名，夏日可垂钓、泛舟，冬日则是巨大的滑 冰场，更令人称奇的是两条小鱼状的小山隔水首尾相连，酷似太极图，吸引了 八方来客； ( 3 ) 将该河段化为生态保护区，限制人类的进一步开发，保留其原有的田园 特色。 1 + 1 0 0 _ 一8 + 1 0 0限制开发河段 ( 1 ) 这部分河段主要位于同益乡，河流两岸多为丘陵，沿岸居民活动较多， 堤防建设不完善，且标准较低。 ( 2 ) 沿河居民对该段有一定的开发利用需求，但是同时右岸有普兰店市第二 十八中学和同益乡敬老院等，在进行规划建设时要考虑到人们对于河流的“亲 水”以及河流沿岸的景观建设，确保河流的生态健康性，将其划为利用控制区。 8 + 1 0 卜1 1 + 0 0 0规划保留河段 该段沿岸没有大的河流开发利用需求，右岸大多为山体，沿河是无滩陡岸， 在这部分可适当采取一些经济活动，同时加强水土保持工作，进行生态景观建 设。 11 + 0 0 卜1 4 + 1 5 0开发利用河段 ( 1 ) 两岸居民和沿河工厂较多，对河流开发利用需求较大，右岸为大片农田， 无特殊生态保护要求。 ( 2 ) ，将该段划分为开发利用区，按照防洪标准完善堤防，并在满足两岸居 民和工厂用水的前提下，进行两岸环境统一规划、整治，避免垃圾随意倾倒， 创造一个良好的人文环境。 一1 8 一 大连理工大学硕士学位论文 3 基于功能区划的河流综合治理设计 河流修复的根本目的是重建受损或退