（环境工程专业论文）浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究.pdf

大连理f ：犬学专业学伉硕士学位论文 摘要 浑河素称沈阳的“母亲河”，补给沈阳的水资源。然而，浑河目前的生态环 境与城市面貌形成巨大的反差，污水的排放、底泥的污染、岸堤的硬化以及自然 水量的下降等因素导致浑河水生态系统处于不健康状态。 基于此，本论文在对浑河沈阳城市段水质现状和生态系统现状分析与评价的 基础上，开展浑河沈阳城市段生态修复和景观设计研究，通过河岸保护恢复、河 床生态建设和支流河口污染控制等一系列工程和非工程的生态恢复措施及景观 设计方案，力争再现一个自然的、能自我调节的浑河城市段水生态系统。 本论文的实施对沈阳市的城市形象、招商引资、水资源利用、人民生活均具 有重大的现实意义和深远的历史意义。 本论文的主要特色是：利用生念学、环境学、规划学、景观学等学科的基本 理论与方法，生态化建设的思路和技术，从生态景观建设角度提出浑河沈阳城市 段水环境改善与可持续发展的措施。 关键词：浑河；生态修复；景观设计 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 s h e n y a n gc i t ye c o l o g yl a n d s c a p er i v e rc o n s t r u c t i o nr e s e a r c ho f h u n h er i v e r a b s t r a c t h u n h er i v e ri sk n o w nt ob e t h em o t h e rr i v e r ”o fs h e n y a n g ，a n ds u p p l i e s s h e n y a n gt h ew a t e rr e s o u r c e s h o w e v e r ，h u n h er i v e r se c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n d t h ec i t ya p p e a r a n c ef o r m st h eh u g ec o n t r a s t t h es e w a g ed i s c h a r g e s ，t h eb o t t o mp u t t y p o l l u t i o n ，b a n d i n gh a r d e n i n ga sw e l la sn a t u r a lw a t e rv o l u m ed r o pa n ds oo nf a c t o r c a u s e st h em u d d yr i v e rw a t e re c o s y s t e mn o tt ob ea tt h ec o n d i t i o n a sar e s u l to ft h i s ，t h ep r e s e n tp a p e ri nt h ea n a l y s i sa n da p p r a i s a lf o u n d a t i o no f h u n h er i v e rs h e n y a n gc i t ys e c t i o nw a t e rq u a l i t yp r e s e n ts i t u a t i o na n dt h ee c o s y s t e m p r e s e n ts i t u a t i o n ，c a r r i e s o u tt h eh t m h er i v e rs h e n y a n gc i t ys e c t i o ne c o l o g i c a l r e s t o r a t i o na n dl a n d s c a p ed e s i g nr e s e a r c h t h r o u g has e r i e so fe n g i n e e r i n ga n d n o n e n g i n e e r i n gm e a s u r e so fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o na n dl a n d s c a p ed e s i g np r o g r a m s ， s u c ha st h er i v e rb a n kp r o t e c t i o nr e s t o r e s ，t h er i v e rb e de c o l o g yc o n s t r u c t i o na n dt h e b r a n c hr i v e rm o u t hc o n t a m i n a t i o n c o n t r o l ，r e a p p e a r s an a t u r a l r e p r o d u c t i o n ， s e l f - r e g u l a t i o nw a t e re c o s y s t e m so f h a n h er i v e rc i t y t h ep r a c t i c eo ft h ep a p e rh a v ea ni m p o r t a n tr e a l i s ms e n s ea n di m p l a n th i s t o r i a n s e n s et oc i t yi m a g e ，a t t r a c t i n gf o r e i g nc a p i t a l ，a q u a t i cr e s o u r c eu t i l i z e ，p e o p l el i f ei n s h e n y a n gc i t y t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ep a p e ri s ：o p e r a t i n gb a s i ct h e o r ya n dm e t h o do fe c o l o g y s u b j e c t ，e n v i r o n m e n t a ls u b j e c t ，l a y o u ts u b j e c t a n d l a n d s c a p e s u b j e c t ，o p e r a t i n g e c o l o g i c a lt h o u g h ta n dt e c h n i q u e ，i ne c o l o g yl a n d s c a p ep o i n to fv i e wi m p r o v i n gw a t e r q u a l i t ya n dh o l d i n gp e r s i s t e n c ed e v e l o po f h u n h er i v e rs h e n y a n gc i t ys e c t i o n k e yw o r d ：h u n h er i v e r ；e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ；l a n d s c a p ed e s i g n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研 究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含 为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。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。 作者签名：乏建日期：冱王：1 5 浑河沈阳城市段生态景观洞建设的研究 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版 权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复 印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：盈 导师签名：丕莹盈经 2 塑 年生月j 笪日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 1 1 论文的理论意义和应用价值 随着沈阳市城市建设、经济建设、环境建设的深入和发展，沈阳市的市容环 境不断发生着新的变化，浑南开发区的建设和浑北住宅区的开发，真正将浑河变 成为沈阳市的内河，使浑河两岸生机盎然。浑河这一沈阳的母亲河对美化城市景 观、促进生态平衡、提高人民生活质量、招商引资等诸方面起着不可估量的作用。 然而浑河沈阳城市段水质污染已有二十多年的历史，虽然沈阳市进行了大量 的研究，也制定了一些防治对策和治理规划，并采取了一定的措施，但是效果并 不理想。目前浑河沈阳段水质仍超过水体功能保护标准、河流及其两岸生态失去 平衡、水质污染与城市的新面貌形成巨大的反差，这一切都已对沈阳市的城市建 设、经济发展、城市形象、招商引资、水资源利用、人民生活，特别是浑南新区 的建设与发展产生极大的不良影响。所以浑河沈阳城市段的污染治理、生态修复 和景观建设刻不容缓。 城市是一座大厦，水系就是其骨架；生态的水系，提升城市的价值与品位： 健康的水系，增添生活的乐趣与情操。浑河沈阳城市段生态景观河建设就是要建 设一个生态的水系、健康的水系，使其推动全市城乡建设、经济发展和环境建设， 有效的保护自然生态的良性循环，促进自然资源与能源的持续开发与利用，推动 产业结构的调整和优化升级，提升全市人民生活质量和人居环境质量。因此本论 文的实施对沈阳市经济的可持续发展、生态环境的改善、社会环境的稳定均具有 重大的现实意义和深远的历史意义。 1 2 国内外研究概况及发展趋势 河流污染是当前日益受到关注的环境问题之一。由于水体中存在大量有机物 使水中溶解氧降低，甚至为零，以至厌氧生物大量繁殖，河水发黑变臭，鱼虾绝 迹，水生生态环境被严重破坏。污染的河流不仅失去了资源功能和使用价值，而 且严重污染地下水，破坏周围环境景观，甚至危害到河流周围居民的健康。 水环境污染控制经历了三个较大的阶段。6 0 年代主要是对污染源排水口的控 制，要求每个污染源在末端进行污水治理；8 0 年代进入水污染综合防治阶段，主 要是将末端治理与排污口控制相结合，推行污染集中控制；9 0 年代水污染防治开 始实施总量控制、推行清洁生产、污染源的全过程控制、实施污水集中治理、开 发环境工程、强化环境管理等综合整治措施。近年来，国内外对河流污染的控制 和环境水体的保护首先是污水的源头控制和处理，使进入环境的污染物得到大幅 度削减，此后经城市污水处理厂集中处理，处理后的废水一部分回用、一部分排 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 放，最后通过强化和利用环境自净能力及相应环境工程，实现河流水质的改善和 污染控制。采用的工程措施主要包括：污染源浓度和总量双达标控制、污水截流 下引、建设城市污水处理厂、清理河道底泥、利用水生生物降解有机物、利用生 物药剂和化学药剂消除污染物、在河道中曝气充氧以恢复河流的自净能力、科学 合理调控河流上游水库放水、改变排污口向河流排水的方式等。 当前西方发达国家以及我国东南沿海城市普遍采用水质模型进行河流水质规 划和管理。水质模型是用来描述污染物在水中混合迁移过程，及水体中污染物与 时间、空间的定量关系的数学方程。目前已有许多类型的河流水质模型用于水质 预报和管理，其在环境工程研究的目的是防治污染、改进环境质量优化管理。如 在五六十年代曾经严重污染的芝加哥河、泰晤士河、莱茵河等利用建立的水质模 型进行水质规划和管理，取得了显著效果。近几年水环境保护研究机构对河道曝 气技术研究较多，并取得了成功经验。在河上砌坡、设坝、闸、堰等，增加蓄水， 可以起到充氧曝气、提高溶解氧浓度，强化水体自净作用。一些欧美发达国家和 国内上海、北京等城市也进行了一定规模的河道人工曝气试验，并取得了较好的 效果。如上海苏卅f 河应用德国b o i x 技术，采用微孔软管曝气垫，进行纯氧曝气 复氧，可使5 m 水深处充氧率达8 0 ，黑臭河水在充氧2 0 小时之后即可消除臭气， c o d 、b o d 削减3 0 5 5 。目前，水质恶臭控制指标和监控手段并不多见，对于 因湖泊富营养化导致的恶臭则主要采取排磷控制、植物养殖等手段进行控制。 随着城市经济的发展和人民生活水平的提高，居民对城市内河的生态景观环 境要求越来越高，在城市内河污染控制方面，科学合理有效利用水资源和强化环 境管理，实施污水集中控制，利用物理的、化学的和生态技术进行污染防治和生 态修复，实施河道廊道景观美化等是河流污染防治的方向。 1 3 选题的学术思想、特色和预期到达的成果和水平 水环境保护与建设是一项庞大的系统工程，开展浑河沈阳城市段生态景观河 建设研究的目的就是要利用生态学、环境科学、景观学等学科的基本理论与方法， 生态化建设思路和技术，依靠科技创新，从生态景观建设角度提出浑河沈阳城市 段水环境改善与可持续发展措施。 近十几年来沈阳市针对浑河水环境改善进行了大量的研究，但是由于种种原 因，大都是单项研究，且缺乏从生态景观角度进行的研究。所以，本论文拟对浑 河沈阳城市段生态景观建设方面进行全面、系统、科学的研究，识别浑河水生态 系统的主要问题和环境影响，弄清影响河流水质不达标和破坏浑河景观的主要因 素，依据生态系统健康评价结果提出水生态修复和景观建设的措施。 本论文预期达到的目标是：实现浑河沈阳城市段水岸与生物多样性、景观与 经济的优化组合，达到调节小气候、美化环境、娱乐、防洪、补给地下水、局部 通航、纳污净污等多重生态服务功能；水生态环境良好并不断趋向更高水平的平 大连理工大学专业学位硕士学位论文 衡，水污染基本消除；让人民享受健康、生态、优美的水环境。 1 4 本论文的主要研究内容 主要包括以下三个部分： ( 1 ) 浑河水质现状及生态系统现状分析与评价 这一部分是水生态修复和景观设计的基础，主要分为浑河沈阳城市段的概况 介绍、水质综合评价、水生态系统现状分析和生态系统健康评价四方面的内容。 ( 2 ) 浑河沈阳城市段水环境生态修复研究 浑河沈阳城市段生态环境修复以浑河干流为主，同时兼顾满堂河、辉山明渠、 张官河、杨官河、白塔堡河、仙女河和蒲河七条主要支流。针对浑河生态河的功 能定位，将浑河沈阳城市段分为河岸保护恢复区、河床生态建设区和支流河口污 染控制区三个子分区分别进行生态修复研究。 ( 3 ) 浑河沈阳城市段生态景观设计研究 生态景观设计是在生态修复的基础上进行的景观美化，意在满足修复效果的 前提下，使一些生态修复措施或方法实施后更加美观，符合河道廊道景观的要求。 。 景观设计主要针对湿地及植物恢复带等与植物相关的措施进行设计。此外，孽由于 浑河沿岸有很多沙坑，沙坑景观改造也是本论文比较有特色的地方。所以这部分 主要包括湿地景观设计、沙坑改造景观设计和浑河河道植物恢复带景观设计三个 方面。 ” 1 5 技术路线和技术措施 浑河沈阳城市段生态景观河建设研究的技术路线见图1 - 1 。 为了完成以上任务，保证研究的全面、系统、科学，拟采用生态水文学、陆 地系统科学、生态学、规划学等学科的基本理论与方法，通过资料的全面收集和 系统分析、现场调查与监测等过程完成该论文。 堡塑望里堡至壁生查墨婴塑堡丝塑堡壅 图卜1 论文研究技术路线 f i g i - ip a p e rr e s e a r c ht e c h n o l o g yr o u t e 4 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 浑河沈阳城市段水质现状及生态系统现状分析与评价 2 1 浑河沈阳城市段概况 浑河发源于辽宁省青原县长白山支脉的的滚马岭，流经抚顾市、沈阳市、鞍 山市、海城市后与太子河汇合后进入大辽河，在营口入渤海辽东湾，河流全长4 1 5 公里。浑河在东陵区高坎乡小仁境村进入沈阳市境内，由东北流向西南，主要流 经东陵区、沈河区、和平区、浑南新区、铁西区、于洪区、苏家屯区和辽中县， 在辽中县韭菜台附近出境。浑河沈阳段长1 7 2 6 公里，主要由浑河及其支流满堂河、 扬官河、白塔堡河、蒲河等天然河流和仙女河、新开河、南运河、卫工河等人工 河渠构成，其中浑河沈阳城市段对沈阳市城市生态环境、城市形象和经济发展及 城市建设直接产生影响，因此本论文将其列为主要研究对象。 浑河沈阳城市段始于东陵大桥，终于浑河大闸，河段长达2 2 6 公里，河面宽 度2 0 0 米左右，河深o 1 5 4 8 米。该河段流量受大伙房水库控制，枯水期流量在 1 3 0 立方米秒左右，平水期流量在6 2 0 立方米秒左右，农灌季节流量最大，最大 可达1 8 0 0 立方米秒。 9 浑河为季节性河流，径流主要靠降水补给，因此造成径流的年内分配极不均 匀，冬季结冰并在部分河段出现断流。 浑河上游建有大伙房水库，在浑河沈阳城区段浑河大桥下游又建有浑南拦河 坝，在工农大桥下游又建有砂山橡胶坝，在沈大高速公路处又建有谟家堡大闸， 由此改变了浑河沈阳段的水文水力条件。大伙房水库每年4 月下旬到9 月末开库 放水，供抚顺、沈阳两市农灌用水，其他时间水库关闸，只有闸下渗水补给浑河。 浑河谟家堡大闸每年4 月一1 0 月关闸蓄水供浑蒲、八一灌区用水，大闸下游流量 受到严重影响。所以，浑河沈阳城市段枯水期主要出现在1 、2 、3 、4 、1 2 月份， 在枯水期的天然流量仅为5 0m 3 s 左右，j 、于排入的城市污水量。 2 2 浑河沈阳城市段水质现状分析与评价 2 2 1 水质现状 “十五”期间，浑河沈阳段污染程度呈减轻趋势，由“九五”时期的重污染级 转变为污染级。水质超标项目由2 0 0 1 年的化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、 石油类、总氮6 项指标超标减少到2 0 0 5 年氨氮、总磷2 项指标；主要污染物浓度 值明显降低，化学需氧量下降幅度达5 0 ，氨氮下降幅度达5 7 。“十五”期间 浑河沈阳段水质监测结果见表2 1 。尽管浑河沈阳段水质持续改善，但水质类别仍 为劣v 类水质，超过地表水功能区划规定的水质标准。2 0 0 5 年浑河沈阳段氨氮年 均值9 6 5 毫克升，超标3 8 倍，超标率9 1 7 ；总磷年均值o 8 0 毫克升，超标 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 1 0 倍，超标率1 0 0 。 表2 - 12 0 0 1 年一2 0 0 5 年浑河沈r 1 段水质监测结果统计表单位：m g 1 t a b 2 - 1h u n h er i v e rs h e n y a n gs e c t i o nw a t e rq u a l i t ym o n i t o r r e s u l ts t a t i s t i c a lt a b l ed u r i n g 超标倍数0 20 4 7 00 8 超标倍数0 40 7 6 80 4 1 1 超标倍数0 1 0 44 6 1 4 6 8 3 萎鬻2 v 加加郸z乱。 o 注；l ! i i 影部分为超标数据 2 2 2 水质污染特征 ( 1 ) 上游水质优于下游水质 “十五”期间，浑河沈阳段上游水质优于下游。浑河入境东陵大桥断面水质 最好，七台子断面水质最差。“十五”期间，浑河沈阳段沿程各断面水质变化见图 2 1 。 综合污染指数 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 芷 图2 - i2 0 0 1 年一2 0 0 5 年浑河沈阳段沿程各断面水质变化图 f i g 2 - ih u n h er i v e rs h e n y a n gd u a ny a n c h e n gv a r i o u sc r o s s s e c t i o n sw a t e rq u a l i t yc h a n g ec h a r t d u r i n g2 0 0 1 - 2 0 0 5y e a r 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 2 ) 丰水期水质优于枯水期水质 浑河沈阳段丰水期水质最好，枯水期水质最差。以2 0 0 5 年为例，浑河沈阳段 前三个月水质最差；农灌期5 、6 月份，浑河上游大伙房水库放水，水质逐步改善； 7 、8 月份，沈阳地区降雨量大大增加，河流有了充分的外环境水，综合污染指数 降到4 以下，水质达到全年最好水平；9 月份降雨量减少，综合污染指数达到6 以上，水质有所恶化，1 1 月份进入枯水期，同时降雨量大幅减少，综合污染指数 上升到1 1 3 2 0 0 5 年浑河沈阳段水质综合污染指数月变化见图2 2 。 图2 - 22 0 0 5 年浑河沈阳段水质综合污染指数月变化图 f i g 2 - 2h u n h er i v e rs h e n y a n gs e c t i o nw a t e rq u a l i t ys y n t h e s i s p o h u t i o ni n d e xm o n t hc h a n g ec h a l l 妯2 0 0 5 ( 3 ) 呈现典型的生活污染特征 浑河沈阳段主要污染物为氨氮和总磷，其中，氨氮污染分担率最大，2 0 0 5 年 达到了5 6 ，呈现典型的生活污染特征。2 0 0 5 年浑河沈阳段水质主要污染指标污 染分担率见图2 3 。 图2 - 32 0 0 5 年浑河沈阳段水质主要污染指标污染分担率图 f i g 2 - 3h u n h er i v e rs h e n y a n gs e c t i o nw a t c rq u a l i t ym a i n p o l l u t i o nt a r g e tp o l l u t i o ns h a r i n gr a t e c h a r t i n 2 5 7 浑河沈r 1 城市段生态景观河建设的研究 2 2 3 污染原因分析 ( 1 ) 水量受自然和人为双重因素控制，补给量不足，季节性差异较大 浑河为季节性河流，径流主要靠自然补给，自然补给量直接决定了河流水质 的优劣。每年枯水期部分支流河和主要依靠浑河水补给的环城水系基本断流。另 一方面，浑河上游建有大伙房水库，浑河沈阳城区段浑河大桥下游建有浑南拦河 坝，工农大桥下游建有砂山橡胶坝，沈大高速公路处建有谟家堡大闸，由此改变 了浑河沈阳段的水文水利条件。大伙房水库每年4 月上旬到8 月末开库放水，供 抚顺、沈阳两市农灌用水，其他时间水库关闸，只有闸下渗水补给浑河。浑河谟 家堡大闸每年4 月一1 0 月关闸蓄水供浑蒲、八一灌区用水，大闸下游流量受到严 重影响。因此每年5 8 月浑河的丰水期，水质明显较好，其他时间水质相对较差。 浑河沈阳段丰水期径流量可达到1 8 0 m 3 s ，化学需氧量浓度1 5 m g l ，达到地表水 i 类水质标准；而浑河沈阳段枯水期径流量只有1 3 m 3 s ，化学需氧量浓度达到 7 5 m g l ，是丰水期的5 0 倍，超过地表水v 类水质标准0 9 倍。浑河枯、丰、平水 期流量及主要污染物变化情况见图2 4 。 图2 - 4 浑河枯、丰、平水期流量及主要污染物变化图 f i g 2 - 4t h ec u r r e n tc a p a c i t ya n dt h em a i np o l l u t a n tc h a n g ec h a r to f h u n h er i v e ri nd r y ，a b u n d a n t , a v e r a g ew a t e rv o l u m et i m e ( 2 ) 部分城镇污水直接排入浑河 目前仍旧有部分城镇污水直接排入浑河及其支流河和环城水系。浑河沈阳段 有凌空排水1 ：34 6 万m 3 d 的污水未经处理直接向浑河排放。同时，仙女河、蒲河、 白塔堡河、满堂河在接纳了沿途的城镇污水后，均直接汇入浑河，每天汇入污水 量1 0 0 多万吨。浑河沈阳段污水汇入情况见图2 - 5 。 人连理l ：人学专业学伉硕十学霞论文 图2 5 浑河沈刚段污水汇入示意幽 f i g 2 - 5h u n h er i v e rs h e n y a n gs e c t i o ns e w a g ec o l l e c t si n t ot h es c h e m a t i cd r a w i n g 2 3 浑河沈阳城市段生态系统现状分析与评价 2 3 1 浑河水生态系统现状 ( 1 ) 生物多样性贫乏 浑河水中由于长期造成的污染，大部分原有的野生鱼、虾、底栖动物、两柩 类动物、浮游动植物等物种大部分已经灭绝，仅存留一部分的耐污物种，主要以 水藻等浮游植物、微生物为主。目前水中生长的鱼类基本是人工养殖类，主要有 鲤鱼、草鱼、鲫鱼、鲢鱼等。 岸上一般人工栽种的树种不足十几种，主要为云杉、黄檗、山皂角、家榆、 杨、杞柳、糖槭、花曲柳、桃叶卫矛、南蛇藤和接骨木等。绿色植被相对比较单 一，种群稀少，地表植被覆盖稀疏，景观单调，树种趋同性强，特色不明显。这 种状况难以发挥出应有的生念功能。 ( 2 ) 河床被严重破坏 首先，浑河的河底由于长期未进行清淤，整体河床变浅，淤泥中的污染物沉 积比较严重，影响河中水质，底栖生物非常少，难以生存。河底淤泥积存深厚， 最深处达5 m 多厚，据调查，仅长青桥至浑南拦河坝段的污泥分布量在5 万m 3 左 右，拦河坝至砂山橡胶坝段污泥分布量在8 力im 3 左右，其中，裸露污泥量占1 4 。 其次，由于常年在河道中大量挖沙取土，造成河底坑凹不平，致使一部分洞 浑河沈城市段乍态景现河建设的研究 床裸露，部分河底的土层结构遭到破坏，河道寿命缩短，回灌地下水时严重污染 了地下水。 ( 3 ) 人工化护坡影响浑河廊道的生态功能 在浑南新区和平区区管辖的一些地段修建的混凝土河岸、水泥护坡，阻断 了水土交融，降低了土壤对水质净化作用，减少了各种生物良好的生存场所，影 响了浑河廊道生态功能的发挥。 2 3 2 浑河沈阳城市段生态系统健康评价 对生态系统而言，一个健康的生念系统应该是稳定、有活力、且可持续的， 随着时问的推移和外界的变化，能维持其组织性和自主性，对外界的干扰、胁迫 具有恢复能力。相反，一个不健康的生念系统，受到外界的影响很容易出现各种 生念环境问题，逐渐衰退，直至崩溃。浑河沈阳城市段水质恶化、生物多样性缺 乏，是河流生态系统不健康的一个表现。因此，通过对河流生念系统健康状态的 评价，能够系统的分析水质恶化、生物多样性缺乏的成因，找到问题的症结所在， 为加强河流生态管理、增进系统健康、修复受损系统、完善其生态系统的服务功 能提供科学依据。 浑河沈阳城市段生念系统是由水质、水量，河岸带、物理结构与生物体5 个 要素有机组成的完整的河流生态系统。对其生态系统的健康评价则应从这5 个要 素的状况进行考虑，建立指标、标准并进行评价。 ( 1 ) 评价的指标体系 根据整体性原则、层次性原则、可操作性原则和定性与定量结合的原则，参 考国内外河流生态系统健康评价选取的指标卜”l ，结合浑河的具体情况和研究目 的，选择评价的指标体系如表2 2 所示。 表2 2 河流生态系统健康评价指标 t a b 2 - 2r i v e r se c o s y s t e mh e a l t ha p p r a i s a lt a r g e t ( 2 ) 评价标准 人连理i ：人学专业学位硕十学忙论文 借鉴相关划分成果，评价标准分为“病态、不健康、亚健康、健康、很健康” 五个级别，对于难以定量表达的定性指标，评分将参考状态描述、实地调查与遥 感解译结果，由专家评判完成。对于定量的标准，借鉴有关历史资料或参照点位 状况、相关研究成果与国家试用标准，或通过多区域对比分析确定，结果如表2 3 所示。 表2 - 3 河流生态系统健康备指标评价值 t a b 2 - 3r i v e r se c o s y s t e mh e a l t hv a r i o u st a r g e t sc o n l m e n tt h ev a l u e ( 3 ) 评价方法 河流生态系统的健康是一个动态性的相对概念，没有严格的界限划分而难以 用精确尺度刻划。实际经验表明，模糊综合评价法是处理这类问题的有效方法。 因此，本论文拟采用该方法对浑河生态系统健康进行评价。 模糊综合评价法是根据给定的评价标准，通过构造隶属函数，计算隶属度， 进行模糊变换，根据最大隶属度原则确定评价对象的优劣等级的一种方法。这里 选取与浑河生态系统健康密切相关的7 个指标体系构成评价因素集： u = x l 、x 2 、x 3 、x 4 、x 5 、x 6 、x 7 ； 根据评价标准，建立评价集： y = 很健康、健康、亚健康、不健康、病态 。 采用中值法对以上7 个评价因素建立隶属函数确定隶属度，做出单因素评价， 形成评价矩阵r 。具体评价值如表2 - 4 所示。 基于环境问题诊断分析结果，以各因素对河流生念系统健康的关联程度来确 定各因素的权重，构成权重向量w 。然后通过模糊变化，得到评价结果h = w - r 。 ( 4 ) 评价结果及分析 根据评价指标、标准和方法，对浑河沈阳城市段生态系统现状进行评价，评 价结果为：h 尸w r 1 = 0 1o 0 6 7 50 1 9 2 50 30 4 2 5 1 浑河沈日i 城市段生态景观河建殴的研究 遵从最大隶属度原则，目前浑河沈阳城市段生态系统健康状况属于病态。从 表2 - 4 中各指标评价值来看，除表征水量的水资源丌发利用率一项指标较好外，其 余指标均很差，亲水景观建设和与周围自然斑块连通性均处于不健康状念，水质 处于病态状态，河岸稳定性也处于亚健康状态。因此，要从改善水质、建设亲水 性景观、提高与周围自然斑块连通性和加强河岸稳定性等方面来改善浑河河流生 念系统的健康状况。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 浑河沈阳城市段水环境生态修复研究 在浑河沈阳城市段水质现状及生态系统现状分析与评价的基础上，开展沈阳 市水环境生态修复研究，通过一系列的工程和非工程措施，重建水生态系统干扰 前的物理、化学和生物学特征，恢复生态系统原有的结构和功能。再现一个自然的、 能自我调节的水生态系统。 3 1 总体设计 3 1 1 研究分区 研究范围为浑河东陵大桥浑河大闸段，即浑河沈阳城市段，全长2 2 6 e r a 。 浑河沈阳城市段河流状况较复杂，沿岸对其生态要求亦较高，根据调研结果和研 究需要，将其分为三个研究子区，分别为河岸保护恢复区、河床生态建设区和支 流河口污染控制区。通过生态环境修复，改善浑河沈阳城区段自然生态环境，开 辟公共活动岸线，创造具有鲜明时代特征的滨水景观和充满活力的亲水区域，全 面提升浑河的生态功能。 具体设计如下： ( 1 ) 河岸保护恢复子区 研究范围为浑河东陵大桥一浑河大闸两岸的河岸区。根据现场调研，东陵大 桥一杨官河入河口段两岸均没有被硬化，沿岸无污水排入，两岸植被覆盖良好， 但岸堤受采沙影响破坏严重；杨官河入河口一长大铁路桥两岸的河岸区，南岸主 要为五十年一遇的水泥护坡，有污水排入，中游沿岸建筑垃圾多，北岸主要为五 里河沿河带状公园；浑河长大铁路桥一浑河大闸两岸的河岸区，这一段浑河两 岸主要为自然岸堤，沿岸生活垃圾较多，河水受支流污染严重，水质较差。本论 文通过建设生态河堤、河岸植被缓冲带、合理处理与管理固体废弃物等，恢复三 环内浑河河岸区的生态功能。 ( 2 ) 河床生态建设子区 浑河沈阳城市段的河底淤泥积存深厚，最深处达5 米多厚。此外，由于常年 在河床中大量挖沙取土，浑河河床中分布着许多大小不等的沙丘，严重影响浑河 景观。本论文通过对河床进行底泥清淤和生态建设，改善浑河水质、提升浑河的 整体景观。 ( 3 ) 支流河口污染控制子区 浑河支流杨官河、张官河、白塔堡河、满堂河、辉山明渠和仙女河汇集了沈 阳市的大部分生活污水和工业废水，水质均低于类。各支流入河口底泥污染严 重，景观亦遭到较大破环，对浑河生态系统的健康造成很大影响。论文将从河口 人工湿地建设的角度对各支流河口进行改造。 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 3 1 2 研究思路 浑河沈阳城市段生态环境修复研究思路是通过工程措施与管理措施研究方案 设计，在科学合理的比较、筛选下，提出有效的污染防治与生态修复措施。为了 增强研究方案设计的可行性、科学性和经济性，研究方案的设计遵循如下流程： 环境问题分析、研究方案长清单设计，研究方案筛选和优选、可行研究方案详细 设计等几部分。通过对问题的分析，备选方案的阐释，优选方案的筛选和排序， 逐步得到最优的工程和管理方案设计。 3 2 备选措施及筛选 3 2 1 备选措施概况 浑河沈阳城市段生态环境修复可通过末端治理削减污染负荷，提高水体自净 能力，增加浑河生物多样性，美化两岸景观等措施。基于浑河生态环境现状，结 合国内外研究状况，可采取八元修复模式对浑河沈阳城区段进行水生态修复与景 观建设研究( 图3 1 ) ，即以污染源控制、底泥疏浚与污水处理工程为主导，综合 运用生态河堤、水生植物恢复、人工湿地等强化自然修复技术，生物修复与工程 修复相结合，景观建设与生物栖息地营造相结合，实现整体功能的修复。 图3 - i 浑河生态修复与景观建设研究模式 f i g 3 - 1h u n h er i v e re c o l o g yr e p a i ra n dl a n d s c a p ec o n s t n j c t i o nr e a rc h p a t t e m 备选措施包括环保疏浚技术、合理处理与管理固体废物、缓冲带建设、两侧 岸堤修复、河滩地生态恢复、支流入河口生态修复等，其中两侧岸堤和河滩地生 态恢复技术有人工介质岸边生态净化工程技术、仿自然堤坝工程技术、防护林和 草林复合系统工程技术等；支流入河口生态修复有湿地工程技术、水生植被恢复 工程技术和人工浮岛工程技术等。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 在生态恢复研究技术路线分析的前提下，根据国内外实际研究项目中的实践 研究，提出本课题生态修复的备选研究措施长清单( 详见表3 - 1 ) 。 表3 - 1 浑河沈阳城市段生态环境修复备选措施长清单 一 t a b 3 1h u n h er i v e rs h e n y a n gc i t ys e c t i o ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n tr e p a l r p r e p a x e sc h o o s e st h e m e a s u r el o n gd e t a i l e dl i s t 3 2 2 备选措施筛选 ( 1 ) 措施预选 表3 1 中的研究措施长清单，虽然在其他水环境治理中得到应用，但是在浑河 的适用性仍需要经过仔细分析才能确定。分析的标准主要是：浑河水质情况、浑 河沿岸的经济发展水平、生产和生活方式等。因此需要根据上述标准对这些措施 进行适应性方面的初步筛选，去掉一些明显不适宣的措施。然后再通过对措旌进 行污染物削减能力、产生的效益估算、所需的总投资和维护成本等方面的定量分 析，最终得到优选的措旌集合。 根据浑河的实际情况，从定性或定量的角度对表3 1 中的措施或技术进行逐一 评价。评价标准主要包括：工程意义、实际应用程度、优缺点、处理的经济性以 及与其他措施的匹配性等。初步预选出1 0 项可行和5 项不可行的技术措施。淘汰 的措施见表3 2 ，可行的措施见表3 3 。 - 1 5 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 表3 2 预选中淘汰的各选措施清单 t a b 3 - 2c h o o s e si na d v a n c ee l i m i n a t e sp r e p a r e sc h o o s e st h em e a s u r e d e t a i l e dl i s t 表3 - 3 预选中可行的备选措施清单 t a b 3 - 3c h o o s e si na d v a n c ef e a s i b l ep r e p a r e sc h o o s e st h em e a s u r ed e t a i l e d l i s t ( 2 ) 措施优选与方案设置 对前述l o 个可行措施，进行优、次、缓、急优选及其组合分析，最终得到合 适的研究方案。 优先排序 从工程项目的污染物削减能力、生态景观效益、总投资、维护成本等角度， 采用多目标分析法 2 2 - 2 5 1 ，对上述措施进行优先排序，具体分析见表3 - 4 。由于目前 对于河流生态修复技术的效果难以量化，同时河流生态修复本身不确定因素众多， 此优先排序采用双向比较方法确定权重，并采用特尔菲法确定各指标值，然后加 和得到总分，以分高为优。 方法中确定的指标值分为五个参考值：2 ，1 ，0 ，l ，2 ，其中- 2 代表极不好 或投资成本很高，1 代表不好或投资成本高，0 代表一般或投资成本一般，l 代表 好或投资成本低，2 代表很好或投资成本很低。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 表3 - 4 可行措施优先排序分析 t a b 3 - 4t h e a n a l y s i so f p r o m i s i n ga p p r o a c hf i r s ta r r a n g e s 根据上述优先排序分析，可以得到各可行措施的优先级别，考虑到措施实施 进程，把措施分为“优、次、备”三类，同时各类也考虑到优先次序的问题( 即 纵向排列顺序) 。具体见表3 5 。 表3 5 可行措施优先排序结果 t a b 3 - 5t h er e s u l to f p r o m i s i n ga p p r o a c hf i r s ta r r a n g e s 方案设置 通过上述的措施优选，得到不同优先级别的措施。但措施之间有其相关性， 须对措施进行有机组合，得到科学合理的浑河生态修复工程研究方案。方案设置 以地理位置为区划原则，以河道为生态廊道、景观绿化带和经济发展带，建立系 统的、立体的、多层次的“河道一河滩地一堤岸一护坡一缓冲带”生态修复与污 染物削减体系，并自始至终进行适配性的景观设计，浑河水生态修复与建设示意 见图3 2 。 浑河沈阳城市段生态景观河建设的研究 图3 - 2 浑河沈阳城市段水生态修复与建设示意图 f i g 3 - 2h u n h er i v e rs h e n y a n gc i t ys e c t i o na q u a t i cc o n d i t i o nr e p a i ra n d c o n s f f u c t l o n s c h e m a t i cd r a w i n g 措旌组合和方案设置见表3 - 6 ，具体措施组合和方案设置如下： 表3 - 6 优化后的最终研究方案清单 t a b 3 缶f i n a l l yr e s e a r c hp l a nd e m i l e d l i s ta f t e ro p t i m i z e d i 河岸区保护恢复子区研究方案：河岸植被缓冲带，生态河堤，合理处理 与管理固体废物。 i i 河床生态建设子区研究方案：河道疏浚，水生植被恢复，沙丘生念修复。 i i i 支流河口污染控制区研究方案：入河口人工湿地。 3 3 具体修复方案设计 大连理工大学专业学位硕士学位论文 针对上述确定的修复方案，从方案的服务范围、工程内容、基本参数、可能 影响( 正负) 、方案间匹配情况等角度对研究方案进行详细描述。 ( 1 ) 河岸子区保护恢复研究方案 浑河三环内( 东陵大桥浑河大闸) 河岸区遭到很大破坏。上游岸堤由于 挖沙坡度很大，中、下游岸堤已基本被硬化，沿岸分布着许多生活垃圾，且有污 水排入，严重影响浑河的整体景观和水质。为此，本论文从河岸植被缓冲带、生 态岸堤、合理处理与管理固体废弃物等角度，对三环内浑河河岸区进行生态恢复， 促进河流生态系统的良性循环。 河岸植被缓冲带 河岸植被缓冲带是在欧美等河岸带研究和管理水平较高的国家常用的一个概 念，指河岸两边向岸坡爬升的由树木及其它植被组成的，防止或转移由坡地地表 径流、废水排放、地下径流和深层地下水流所带来的养分、沉积物、有机质、杀 虫剂及其它污染物进入河溪系统的缓冲区域。 缓冲带的设计主要包括缓冲带选址、规模设计、植被种类搭配、管理维护等。 针对浑河河道的形态特征，缓冲带的具体设计内容如下： 缓冲带选址：合理地布设位置是缓冲带有效拦截径流、发挥其作用的先决条 件。浑河河岸植被缓冲带设置在河道沿岸，与径流流向垂直布置。 规模设计：缓冲带的设置规模主要从阻止入河污染物和景观效益两方面综合 考虑。设计浑河河道缓冲带由2 个具有不同目的和管理要求的分区组成。 东陵大桥长青桥( 新) 段，两岸皆有苗圃，但河堤旁3 - 5 m 内植被覆盖较差。 可在东陵大桥长青桥( 新) 段两岸河堤旁设计宽度5 m 的灌草复合过滤带。同时 苗圃中离岸堤水平距离3 0 m 内的树木禁止移植。 长青桥( 新) 一浑河桥段，北岸为五里河公园，绿化很好，已发挥了缓冲带 的作用，无需再规划新的缓冲带；南岸修有砼厢式防洪堤，河岸旁亦有部分绿化， 但绿化带不够宽，规划在砼厢式防洪堤内再设计缓冲带，由2 个具有不同目的和 管理要求的分区组成，紧邻水边的i 区是水平距离l o m 宽的以本地河岸树种为优 势种的沿河条带，与i 区相邻的i i 区设计最小水平宽度1 5 m ，作为复合带，其植 被组成是各类本地河岸树种及灌丛。 浑河桥浑河大闸段，北岸浑河桥一工农桥段为沈水湾公园，不再建设新的 缓冲带：其余地段设计由3 个具有不同目的和管理要求的分区组成的缓冲带，紧 邻水边的i 区是水平距离5 m 宽的沿河条带，树种是以本地河岸树种为优势种， 区设计为最小水平宽度1 5 m 的复合带，与i 区相邻，其植被组成是各类本地河岸 树种及灌丛；i i i 区位于河岸带缓冲系统的最外侧，与i i 区相邻，其设计最小水平 宽度为l o m ，为草地过滤带。 分区设计详见图3 3 ( 由于河道两侧分区设计相同，图中只画出了一侧的缓冲 带) 。 浑河沈研i