河岸带生态修复对河流健康影响机理研究

Effect of vegetation restoration in riparian zone focuses on vegetation coverage, the subtractive effect of non-point sources contamination and river water quality improvement. The impact mechanism of the biological indicators of river health, slope stability indicators, and the river's social services functions are researched little. In this study, based on the basin-wide riparian zone vegetation restoration course follow-up survey, comprehensive multiple numerical modeling to find out the mechanism of vegetation restoration and river health indicator. The main research contents are: the mechanism of riparian zone vegetation restoration model to water quality, physics of river bank, aquatic, social services functions. By use of the "3S" technical to find the way of determine the long and narrow river bank riparian zone. Apply the non-point sources contamination model, groundwater model, river water quality model to study the riparian zone nitrogen, phosphorus and other nutrient element move transformation rule. Combine the river water quality model results, based on the impact mechanism of the vegetation restoration in riparian zone to river health, ascertain the river health indicator in the space-time changing law. Set up the assessment method of vegetation restoration in riparian zone to river health. Promote the river health management.

目前，河岸带生态修复效果重点关注植被覆盖度、面源污染消减效果、河流水质改善效果等，对于河流健康水生物指标、岸坡稳定性指标、河流的社会服务功能等指标影响机理研究甚少。本研究以全流域河岸带生态修复对河流健康指标影响跟踪调查为基础，综合运用多种数值模拟手段，揭示河岸带生态修复模式与河流健康指标变化内在机理。主要研究内容包括：河岸带生态修复模式对河流水质、河岸带物理结构、水生生物、社会服务功能指标影响机理；运用"3S"技术研究狭长河岸带范围植被覆盖度确定方法，运用数理统计分析方法研究大型底栖无脊椎动物与河流水质相关关系，运用面源污染模型、地下水环境模型耦合研究河岸带氮、磷等营养元素迁移转化规律；结合河流水环境数值模型模拟水质结果，根据河岸带生态修复与河流健康内在机理，推求河流健康指标时空变化过程，建立流域河岸带生态修复与河流健康评估预测方法，促进河流健康管理。

本研究选取大凌河作为示范河流，深入开展了河岸带生态修复前后河岸及水质性状调查分析。在分析国内外河流健康评估研究进展与现状的基础上，基于多指标综合评价原理，构建了河流健康评估指标体系，并采用分级指标评分，逐级加权综合评分的方法，对河流干流进行了健康评估。根据评估结果对河流进行健康问题诊断分析，并提出了旨在恢复河流健康生命的保护与管理对策。调查分析了不同河岸带生态修复模式下河岸带土壤中有机质、氮、磷、钾的含量，研究表明土壤有机质及全氮含量呈现出草本及乔木植被类型＞乔木植被类型＞草本及灌木植被类型＞草本植被类型＞农田植被类型的趋势；全磷与全钾含量没有明显特征。对于不同植被对土壤的抗剪切力检测结果显示，土壤的抗剪切强度整体上随着土层深度加深呈现出先增大后减小的一般趋势，根据不同植被类型覆盖条件，土壤抗剪切强度呈现出草本及灌木植被类型＞多年生草本植被类型＞一年生草本植被类型＞农田植被类型的趋势。研究系统改进了《河流健康评估方法》。通过试点研究，建立了基于遥感技术的河岸带植被覆盖度计算方法，基于高精度GPS技术的河岸带岸倾角及高度计算方法，并提出了资料缺乏河流底栖动物完整性指数构建方法。研究对底栖动物和鱼类进行了补充监测调查，构建了底栖动物完整性指数；在物理结构指标调查监测及计算的过程中建立了基于3S技术的河岸带状况指标计算方法；制定公众满意度调查表，了解大凌河沿岸居民对河流健康的感性认识和理性判断情况。对试点河流健康评估指标体系的各项指标进行了计算赋分，并逐级加权得到了大凌河健康赋分为45.77分，属于亚健康状况。各准则层中除物理结构赋分高于60分，其它准则层均低于60分。研究最后提出河流健康保护应建立于明确河流干流病因的基础上，构建恢复河流健康生命的若干导向性建议和具体的综合性保护管理措施。