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河床调流措施对河流生态修复作用研究

李元  
【摘要】:随着近自然河流生态修复工程技术的发展与不断完善,河流生态修复的生态效益也得到了人们的广泛关注。河床调流措施在河流生态修复工程中具有极为重要的地位,本研究在满足河流工程防洪的基础上,对近自然河流生态修复工程的生态效益进行相关研究。 以长春市石头口门水库西北角入库生态河道为实验地点,通过对实验区内多种工程措施(生态堰、河床木桩工程、河床抛石工程、人工湿地等)所在河段水文、水质、物理生境、植物四类指标对比分析,对河流生态系统进行相关评价。旨在为今后山区中小型河流生态修复提供科学参考和相关理论依据。主要研究结论如下: (1)生态堰、河床抛石工程、河床单排木桩工程均对流速起到改变作用,在从调流措施上游到下游的过程中流速均呈先升后降的规律。非降水期正常流速为5-23cm/s,在工程措施的扰动下流速峰值可达36cm/s。降水后工程措施对流速的扰动规律与非降水期相似,其正常流速为9-29cm/s,在工程措施的扰动下峰值可达44cm/s。 (2)生态堰、河床抛石工程、河床单排木桩工程对水深均产生一定影响,其中河床木桩工程下游水深达86cm,生态堰下游水深达41cm,河床抛石工程下游水深29cm。但抛石工程在较大范围内对水深均有所改变,木桩工程在其上下游5m范围内对水深的改变较大,生态堰对水深扰动范围小。 (3)浊度、溶解氧指标在上游到下游的过程中总体好转,生态功效显著;实验河段pH值虽都在饮用水pH值范围内,但在不到3km的范围内pH值变化幅度达1.15。 (4)弯道及工程措施处流速变化剧烈,长期的冲刷、搬运、堆积使得工程措施上游沙洲逐渐淤积下游削减,弯道内侧沙洲逐渐淤积外侧削减。 (5)调流措施对河床底质粒径组成具有明显的扰动作用。生态堰与抛石工程对河床底质粒径组成的扰动规律为从工程上游到下游的过程中大粒径组分逐渐增多;在木桩工程的扰动下,工程下游0.6mm-1.5mm的组份增多。 (6)实验河段中上游沙洲及边滩有机质含量高,植被种类丰富,桥西和十间村段7-8月盖度几乎为100%。下游沙洲、河床有机质含量降低以砂砾为主,植被种类及数量减少,主要以鸭跖草为建群种的单一群落,郁闭度低。 实验区多种工程措施各有优势但也存在不足。生态堰在营造景观水面及创造异质化底质方面功效显著,但对水文扰动范围小;河床木桩工程对流速、水深及底质扰动强,但对溶解氧改善效果不好;河床抛石工程能够创造异质化的底质,但流速、水深改变幅度小,溶解氧提升不大;湿地大幅度改变了河流水文状态,同时营造景观水面,但与其他河段对比水体浑浊,溶解氧降低。建议今后在山区中小型河流生态工程修复建设时,着重考虑相关因素,趋利避害采取不同工程措施进行修复。


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