入湖河流廊道特性对滇池水质的生态意义1 精品.doc

入湖河流廊道特性对滇池水质的生态意义引言 目前，河流退化已被公认是一个全球性的生态环境问题， 受到国际社会的普遍关注 随着环境意识、 生态观念的增强以及生活水平的提高，社会对修复严重受损的河流生态系统的要求越来越迫切 从一些发达国家的实践来看，水利工程与生态紧密结合是未来重要的发展趋势 我国的水利发展也正从传统的“ 工程水利” 走向“ 生态水利” 、 “ 环境水利” 的新阶段 河流生态恶化严重影响了人类对河流的可持续利用，河流生态修复已成为水利工作的重要任务。1.1文献综述1.1国内研究现状河流廊道是指沿河流分布而不同于周围基质的植被带,是一种宽带廊道, 分布在河道两侧,可包括河道边缘、河漫滩、堤坝和部分高地。根据河流廊道及其溶解物原理、宽度原理、连接度原理，具有宽而浓密植被的河流廊道可控制来自景观基底的溶解物质，为两岸内部种提供足够的生境和通道,并能更好地减少来自周围景观的各种溶解物污染，保证水质。1.1.1国内对自然河流廊道的研究进展近几十年来，由于城市和工农业的发展，大量的污水从陆地的电源和非点源流入水体，造成水体污染和富营养化等问题。河流廊道由于具有缓冲能力，对染污有一定的截留作用。在农田与河流之间起着一定的缓冲作用，河流廊道可以通过物理、化学、生物的过程，减弱进入地表和地下水的污染物毒性，低非点源污染的污染程度。自然河流廊道具有丰富的生物资源，尤其是根际微生物的旺盛活动，能截留大量的营养物质，降解相当数量的有机污染物。并且过滤和消灭大部分有害微生物和寄生虫。对于河流景观的养分循环、过滤径流污染物、防控洪水、提供鱼和野生动物的栖息地及保持河流流量等发挥着重要的生态作用。其重要的生态功能包括传输物质、净化污染物以及作为动植物迁移、传播的通道和水生、陆生动植物的栖息地。自然河道中的河水向两岸渗透，滋养着两岸的植被。河道流域植被的繁荣可以有效地调节局域温度、湿度、降雨等小气候。比如，森林大量的蒸腾和持续的蒸发提高了林地上空的相对湿度。自然河道中有着丰富的湿地植物, 这些湿地植物是水体生态系统中最重要的初级生产者, 是物质和能量循环的起点。同时，河道的基质(底泥)不仅能为植物生长和微生物附着提供适宜条件, 自身还可以通过物理化学吸附、沉降络合等作用有效去除污染物质。自然河道对高能量的碳流也有较强的截留作用。由于交错带中生物量大，根际微生物活动强烈，径流中所携带的有机物较多地在这种环境中被降解，尤其是水位波动造成的富氧和缺氧状态的交替为微生物降解和氧气的输入创造良好的条件。河流廊道主要通过过滤拦截、土壤吸附、植物吸收和促进氮的反硝化来去除过境的养分、农药和泥沙等污染物。自然河流廊道对氮磷的去除机制研究的也比较多。氮净化机理主要有以下几个方面：硝化作用、反硝化用、植物吸收、氮的固定、氨挥发等，其中最主要的方式是硝化作用。磷的净化机制有：通过土壤和沉淀物的吸附、植物吸收、微生物吸收等，其中最主要的是在地表径流中通过吸附在土壤颗粒和沉淀物上来实现的。随着经济的发展河流缓冲带已成为人们开发的一个热点区域，在我国，人们对河流缓冲带施加了诸多的活动，为了达到某种目的来改变生态结构和功能，破坏了其生态系统的完整性，严重威胁生态系统的存续。人类活动导致河流产生四种物理变化，即：（1）河流长度缩短；（2）浅滩和深滩消失；（3）沿河两岸植被减少；（4）沿河的洪泛平原和湿地消失。在实践方面，美国注重河流修复的尺度问题，提出了基于流域的“流域方法”,承认高地和下游区域之间，表面水和地下水之间存在联系。美国基丝米河是在流域尺度下进行生态修复的成功实例。基丝米河的渠道化及防洪堤切断了河流间的历史联系，通过洪水重建基丝米河与文联系，从而促进了流域中各生态系统之量和物种的交换。”与国外河流生态修复相比较，我国的河流生态修复存在许多差距，河流生态修复的研究与实践多偏重于河流受污染水体的修复，注重水质的改善，而不强调河流生态系统结构修复到原有的状态。1.1.2国内对人工河流廊道的研究进展被人工固化的河流，一般都是采用砌石、混凝土护坡将整个河岸表面封闭起来，这样便隔绝了土壤与水体时间的物质交换，将整个水体与土壤之间的物质、 营养关系被切断， 河水成为被人为隔离于土壤之外的孤立系统。原先生长在岸坡上的生物不能继续生存，生态系统的食物链断开，这样的水体系统无力支撑复杂的生物群落。河流中以浮游生物为主体的结构简单的生物群落，对水体系统中物质的迁移、转化和输出能力很弱， 无法抵消外部环境向河流中输入的废弃物，进而导致河水的质量状况恶化。人工河道由于缺乏植被根系渗入土层，容易受到泥沙侵蚀。国外学者Smith 通过试验认为,受植物根系作用影响,河岸沉积物抵抗侵蚀的能力是没有植物根系作用影响的2万倍。另一方面，河道岸坡用混凝土浇砌后，岸坡的糙率减少了，河道中水流的流速增大，增强了对河床的冲刷，造成河床水土流失，流失的泥沙一部分背带入大海，一部分会淤积到下游河道，是下游河道河床抬高，从而影响河道的行洪排涝能力。河流生态廊道具有比较显著的生态意义，其主要的的生态功能在于它是生境、能量物质和生物的主要传输通道，对城市空气污染起着过滤的作用，对城市噪声、细菌传递起着阻抑作用，它串联着城市中散落的绿色斑块，影响和制约着城市中生物种群动态、多样性和生态过程。河流的生态过程，是由河流两侧植被区的宽度和长度所决定的。在河边植被区的规模，双方是能够提供足够的栖息地和通道两岸内部股票连续河岸植被走廊，种乔木，灌木和草组成的复层结构社会应采取的组成植物形成的各种利基，提供良好的栖息地和繁殖场所，动物，微生物，环境的形成，有利于生物多样性的形成和发展。水污染是河流退化的一个重要方面，我国在河流污染生态修复方面做的工作较多，进展快且效益显著如对水质的生物监测和评价，我国已形成了整套评价方法， 包括指示种、 优势种、 多样性指数以及评价模型等，近些年来， 我国对河流生态日益重视， 提出了生态环境用水的概念， 开始关注维持河流生态系统的生态基流。河道是城市生命有机体的重要组成部分，使城市居民与认为活动的综合结果，城市河流的治理应从城市高度与流域范围进行思考、规划、设计、实施。城市河流的修复则应以控源为主，生态修复要以自然修复为主。 （1）综合规划，合理布局 首先，城市规划与社会经济结构应合理布局；实行控源，改善城市河流水质，生态修复，景观重建，进行长效管理最终达到城市河流功能的恢复。 （2）确定近期与远期目标 城市河流治理与修复应当统一规划，分期实施。对于污染严重的河流，目标制定可分为近期与远期。这样有利于治理信心的建立与资金的投入。 近期目标为：解决河水的黑臭问题，提高河水透明度，改善水体水质，建设生态堤岸，改善河区生态景观。 长远目标为：水质洁净优良；生态系统良性；河流防洪安全；景观文化永续。 （3）目标制定的依据 水生生态保护与修复的目标可依据河流目前的状况确定。对自然环境良好的河流，应以与河流密切相关的指标优先如：固有物种、一旦破坏很难恢复的物种、生态机能高，影响生物多样性的物种等；对污染严重的河流，则采用类比的方法确定目标如：过去清洁时期河流的指标、邻近地区污染较轻河流的指标以及同一条河流上下游污染较轻段的指标。归纳起来，我国生态河流所面临的主要环境问题有： （1）水质污染严重，COD、氨氮、总氮、总磷等超标严重； （2）水体溶解氧低下，部分区域已经处于厌氧状态，河流自净能力丧失； （3）堤岸硬质化，城市河流面积减少； （4）河流生态退化甚至遭到破坏，生物多样性减少； （5）河道透明度下降，河流景观差。本文就是建立在这些河流生态功能渐变的基础之上，针对滇池入湖河流廊道的特性，进行研究分析和考察探究的。1.2国外对河流廊道研究进展“河流生态修复”相关理论最早起源于欧美。城市河流治理的原始方法是采用浆砌石料构筑防护河堤，在解决防洪问题的同时，它破坏了河流水文原貌、动植物生存环境和水体自净能力。历史上，德国莱茵河曾发生两次大洪水，英国泰晤士河曾一度被严重污染，它们都直接或间接地与河流护岸方式有关，是水陆生态系统间物质和能量交换过程受阻的恶果随着人们生活水平的提高和对生态环境破坏的反省，人们对受损河流生态治理有了新的认识。一些发达国家对河流的管理强调化学、物理、生物过程的协调管理，主要围绕河流的污染控制；修建水利工程时,采取河流保护措施；采用近自然法设计河道3个方面展开。在我国，河流廊道的研究主要集中在过滤污染物、保护水质的生态功能上。近年来, 我国对河流廊道日益重视，建成了水质评估监测体系，形成了整套的评价方法，除了关注河流廊道控制非点源污染的功能外, 也已经开始关注维持河流廊道生态系统的生态基础。 1938 年德国 Seifert 学者最早提出近自然河溪治理的概念1962 年 H. T. Odum 提出将生态系统自组织行为（Self-organizing activities）运用到工程之中。他提出“生态工程”（Ecological engineering）一词，旨在促进生态学与工程学相结合。Schlueter(1971)认为 “近自然治理”（near nature control）在满足人类对河流利用的要求同时，又要维护或创造河流的生态多样性。Bidner（1983）提出河道整治首先要考虑河道的水利学特性、地貌学特点与河流的自然状况，并将之作为衡量河道整治与人为活动干预程度的标准。Holzmann（1985）认为河流整治要注重工程治理与周围自然景观的和谐性。Hohmann（1992）从维护河流生态系平衡的观点出发，认为河流生态治理要维持河流生态环境多样性、物种多样性及其河流生态系统平衡。美国生态学者 William J. Mitsch（1989）进一步提出“生态工程”（ecologicalengineering）的概念，强调生态修复要以“自我设计”能力为基础，最终达到人为环境与自然环境间统一与协调。Mander还发现森林中圆木的运输量与N、P在河道缓冲带中的滞留相关性极强，其相关系数分别达到0.199和0.1997，这表明林地中植被的数量及其郁闭度大小对缓冲带的功能影响极大。Peterjohn和Correll认为河流廊道可滞留89%的N和80%的P。由此可见，廊道去除非点源污染的有效性受许多因素的影响，包括缓冲带的大小尺度，带内植物的组成、土地利用情况、土壤类型、地貌、水文、微气候和其他农业生态系统的特性。近年来，随着生态学理论的迅速发展，一门新兴的交叉学科环境水力学产生(我国学者董哲仁等称之为“生态水工学” Ecological-Hydraulic Engineering，简称为Eco-Hydraulic Engineering)，主要借助物理因素（水动力学、泥沙输移和地形条件）、化学因素（保守与非保守物质的传输、反应动力学和水质）和生物因素（生态学）作为一个系统来进行研究。1994 年，在挪威第一次召开了题为 HABITATHYDRAULICS的专题研讨会，1996 年，在加拿大召开了第二次 ECOHYDRAULICS 专题研讨会，旨在用水力学的观点探究河流流动与生物生存环境之间的关系，以解析河流生态体系的科学，通过对物理、化学、生态过程的观测、描述、统计分析来定性、定量地描述河流生系统的修复过程 虽然该学科还处于探索和发展中，不久将来 “环境水力学”在以既能防洪，又适于生物栖息为目的的生态河流建设中，必将发挥巨大的作用。1.3研究意义滇池流域属于水资源贫乏地区,且水资源年内分布不均、年际变化较大,还存在着连续丰水和连续枯水的长周期变化。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,目前流域内供水量高达8.13亿m3,而多年平均水资源量仅9.7亿m3,扣除多年平均蒸发量4.4亿m3,实有水资源量仅5.3亿m3,供水严重不足。 滇池流域的农用地、园地等产生大量的氮、磷、钾等营养元素和农药等有毒物质,这些物质并不能全部为作物所吸收,其土壤中残余将有部分会受降雨地表径流及土壤渗漏水的作用进入河道,进而进入滇池水体。自然河流廊道中丰富的生物资源，尤其是根际微生物的旺盛活动，能截留大量的营养物质，降解相当数量的有机污染物。并过滤和消灭大部分有害微生物和寄生虫，自然河流廊道还具有物理和化学的其他的净化功能，其复合效应是使进入水体的污染物大为减少。同时，自然河道中有着丰富的湿地植物, 这些湿地植物是水体生态系统中最重要的初级生产者, 是物质和能量循环的起点。同时，河道的基质(底泥)不仅能为植物生长和微生物附着提供适宜条件, 自身还可以通过物理化学吸附、沉降络合等作用有效去除污染物质。被人工固化的河流，破坏了河流生态系统，生物种类减少，不能有效的去除流入河流中的污染物、泥沙。 另一方面，研究河流生态修复和河流廊道特性，对于解决当前滇池污染问题也有重要作用。由于自然河道由于保留了自然地土质，有利于植被的生长，植被根系有助于底部微生物活动从而也使得自然河道有机质含量高于人工河道。由于农业污染日益严重，周围使用农药日益增多，农药残留物随着地表径流进入河道造成水质污染。为了防止大量的农药残留等随地表径流进入河流，最终进入湖泊影响湖泊水质，必须在有农田和农业发展旺盛的地区采用人工河流廊道，但是对于城市市区内部，没有农田的地方，比较适合采用自然河流，这样便于保留自然生态。本文选取了昆明市晋宁县内东大河为研究对象，东大河是入滇的36条主要河道之一。流域内分布大量农田、园地，产生大量有机物质以及农药残留物随地表径流进入河道中，对流域内不同性质的河道进行对比性研究能够更好的从源头控制水质污染，从而达到保护滇池水质的目的。通过综合研究河道结构、功能特征为滇池流域河流廊道的保护、治理、重建提供理论依据。研究廊道是解决非点源污染的需要。2研究的技术路线和试验方法2.1 研究地自然概况研究地位于昆明市晋宁县内，是入滇36条主要河道之一，属低纬度高原山地季风气候。全年降水量在时间分布上，明显地分为干、湿两季。610月为雨季，降水量占全年的85%左右；11月至次年4月为干季，降水量仅占全年的15%左右。昆明市晋宁县东大河全长17.13公里，源头为昆阳镇双龙水库分水闸，流经昌家营，乌龙、储英、旺兴等11个村委。东大河河宽2m，河岸坡度约为3040。为满足农业生产灌溉的需要，部分河段被人工用水泥修葺，岸坡长有大量紫荆泽兰。同时东大河也保留了部分自然河道，自然河道岸坡土质裸露，长有芦苇。流域内分布大量农田、园地。河道在枯水期主要依靠上游双龙水库开闸放水，以满足附近农田、园地的灌溉。当雨季来临，依靠雨水补给满足灌溉需要。 2.2 研究技术路线 本文通过对昆明市晋宁县内东大河流域的自然河流廊道和人工河流廊道分别进行野外环境调查和水质监测，然后根据野外调查结果以及水质监测数据进行两种河道差异性对比分析。入湖河流廊道特性对滇池水质的生态意义人工河流廊道自然河流廊道自 然 河 流 廊 道 野 外 环 境 调 查水 质 监 测人 工 河 流 廊 道 野 外 环 境 调 查水 质 监 测差异性分析对比性分析2.3材料与方法 2.3.1采样方法2.3.1.1水样采集。20XX年3月10月以昆明市晋宁县内的双龙水库为源头，在东大河不同的河段进行水样采集。时间为每隔30天采集一次水样。分别选取人工与自然河道各9段。每次采样于固定河道段的起始端、中段和末端。其中以每段河道中100m处为中点采集的水样COD、TN、TP和氨氮的浓度为每段河道平均浓度。依据河流廊道对去除污染物的有效性与受许多因素相关，包括河流廊道的大小尺度，带内植物的组成、土壤类型、地貌、水文、微气候和其它农业生态系统的特性等。本文依据周围农业生态环境不同，根据河流流经农田、园地、公路、铁路，分别选取位于农田旁的自然河段、人工河段各三段；位于园地旁的自然河段、人工河段个三段；位于公路或铁路旁的自然河段与人工河段各三段为重复实验。表1河段采样点河段 周围环境 自然河道 人工河道1 农田 农田2 农田 农田 3 农田 农田456789 公路 公路 公路园地园地园地 铁路 铁路 公路 园地 园地 园地 2.3.1.2底泥采集。每隔60天，位于相同河道段中间100m处，抓泥兜下沉采集底泥。2.3.2实验方法2.3.2.1水质监测水质监测指标主要为总氮、氨氮、总磷和 COD。各指标按照国家标准进行分析测定。总氮采用过硫酸钾消解紫外分光光度法测定,氨氮采用纳氏试剂比色法测定, 总磷采用钼酸铵分光光度法测定, COD采用重铬酸钾法测定。测定时, 按照国家标准的试验方法先做标准曲线, 当标准曲线的 R20199时才对样品进行测定, 每个水样进行 3次重复测定, 并对实验结果进行统计分析。并且使用MGG/KL型流速计测定水流速度。2.3.2.2土壤有机质及全氮的测定土壤有机质的测定，采用重铬酸钾发测定土壤有机质。土壤全氮测定，采用凯氏定氮法。 3结果与讨论3.1自然河道、人工河道生长植物对比 通过野外调查，两种河道生长的湿地植物种类大致相同，但是人工河道中水生植物种类远低于自然河道中水生植物的种类。而自然河道岸坡由于自然土质裸露，能够生长芦苇。人工河道由于两侧被水泥修葺，虽留有缝隙，但其植物生长必备的物质能量来源被阻断，只能生长外来入侵物种且较为容易生长的紫茎泽兰（Crofton Weed）。 表2不同河道生长植物 自然河道 人工河道 芨芨草 （Achnatherum Beauv） 芨芨草（Achnatherum Beauv） 水蓼 （Polygonum hydrop） 黑藻（Hydrilla verticillata (Linn. f.) Royl）泽泻 （Alisma gramineum Lej.） 篦齿眼子菜（Potamogeton） 金鱼藻（Ceratophyllaceae） 狐尾藻Myriophyllum L.）篦齿眼子菜（Potamogeto） 金鱼藻 （Ceratophyllaceae） 苴草（HerbaLudwigieProstratae） 紫茎泽兰（Crofton Weed）狐尾藻（Myriophyllum L.）黑藻（Hydrilla verticillata (Linn. f.) Royl）水芹（oenanthe clecumbens）芦苇（Phragmites munis Trin）紫茎泽兰（Crofton Weed） 3.1 不同河道COD方差与去除率比较 用SPSS对数据进行方差分析，自然河道、人工河道的COD数据均值及标准差如下表：表2 COD浓度方差数据分析河道类型 N 均值 标准差 均值标准误差COD1(自然河道) 8 74.0883 16.9944 4.9059COD2（人工河道）8 73.6667 25.0974 7.2445COD3（均值） 8 72.8333 21.4511 6.1924 表中，COD1表示自然河道中COD的平均浓度，COD2表示人工河道中COD的平均浓度，COD3表示自然河道和人工河道的COD浓度均值。表3不同生态环境下的不同河段COD平均含量河道 A 农田 B 公路或铁路 C园地自然河道 75.89232mg/L 70.2320 mg/L 74.25362mg/L人工河道 73.56982 mg/L 72.8521mg/L 71.2202mg/L从表中，可以看出自然河道COD含量略高于人工河道，而且其标准差和均值的标准误差的计算结果均低于人工河道。针对COD的含量检测结果和其生态意义，从水样点的方差分析表中，可以得到如下结论：自然河道的平均COD含量略高于人工河道。本实验中，标准差反映出不同河流廊道的稳定性。从自然河道的平均COD含量为74.083mg/L，标准误差16.9944%，而人工河道的COD平均含量为平均标准误差为25.0974%，反映出在自然河道的稳定性高于人工河道。均值的标准误差里，自然河道的均值标准误差为4.90587%，而人工河道的均值标准误差为6.1924%，很明显，自然河道对于降雨量的敏感程度大于人工河道。通过实际监测发现，自然河道在3、4、5、6月份降雨量较少的季节里，COD的含量明显过高，主要因为自然河道在枯水季节水流速度较慢有关，平均仅为0.3ms。在降水量比较多的月份即 7、8、9月随着河水流量增大，流速加快平均为1ms。此外，COD含量与周围环境密切相关，当周围存在农田、园地时自然河道COD平均含量明显高于同样环境下的人工河道，这主要由于农田、园地大量使用农药以后，农药残留物随着地表径流进入河道，由于人工河道岸坡经过水泥修葺，能够阻止一定量的农药残留物进入河道。而当周围为公路或者铁路时，自然河道COD含量明显低于人工河道COD含量。对于水质指标的检测，不仅仅从河道的COD含量来分析，还要根据不同季节下不同河道的去除率角度分析，去除率是反映一个河道对一种污染物含量的净化程度，去除率高，则表示在该环境下，河道的净化效果明显，适合于采用这种河道，相反，则不宜采用该种河道。针对于自然河道和人工河道净化率，本文做出了自然河道和人工河道在不同月份COD去除率的趋势以及不同河段COD去除率趋势图。图1 不同河段COD去除率比较图图2 不同时间段下COD去除率对比图通过该COD去除率折线图，可以明显的看出，在不同的月份，不同的河流廊道对COD的净化效果不同，甚至相差甚远，例如，在降水量较少的季节，即：3、4、5、6月份的时候，自然河道对COD的去除率较小，但是仍然高于人工河道，随着8月份降水量的增多，自然河道COD的相对去除率会有所降低，仍然高于人工河道。通过调查，自然河道中长有大量水生植物主要包括：芨芨草（Achnatherum Beauv）、水芹（oenanthe clecumbens）、泽泻（Alisma gramineum Lej.）、金鱼藻（Ceratophyllaceae）、篦齿眼子菜（Potamogeton）、黑藻（Hydrilla verticillata (Linn. f.) Royl）、水蓼（Polygonum hydropiper）等。这主要因为随着气温升高，降水量增加，湿地植物生长季节到来，对水质净化起到了促进作用。3.2 不同河道TN方差与去除率比较 根据本章上一节对COD指标的分析方法，本节将对TN含量进行方差分析与去除率测定。水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。：河道类型 N 均值 标准差 均值标准误差TN1（自然河道）9 1.8820 1.19122 0.35917 TN2 (人工河道) 9 1.87272 1.195408 0.36042 TN3(均值) 9 1.82782 1.256500 0.3788 表四 TN含量方差分析表从上表中得出，在 TN1和TN2的对比中，我们可以看到，在一般情况下，两种河道中总氮的含量相差不大，分别为1.8820mg/L, 1.872727mg/L。这表明，对于不同季节而言，不论降水量有什么差异，两种河道中TN的含量相差不大，两种河道中TN的含量以及不同月份TN含量的相对误差相差比较小。在自然河道中，TN含量在测定的每个月中，标准差仅为1.19122%，证明自然河道在雨水繁多的季节和雨水缺乏的季节中，水中的TN值没有较大的变化，人工河道的变动幅度要比自然河道稍高。河 性道质 河道周围环境 A农田 B公路或铁路 C园地自然河道（高）2.02136mg/L1.85895 mg/L1.99562mg/L人工河道1.92569 mg/L1.88652 mg/L1.95236 mg/L表五：不同生态环境下TN平均含量自然河道TN含量要略高于人工河道TN含量，但其相差并不大。根据河道周围环境，周围为农田、园地的自然河道TN含量率高于相同环境下的人工河道。附近为公路或者铁路的自然河道TN含量与相同环境下的人工河道基本相同。利用SPSS处理原始测量数据后，根据起始端和末端的差值与起始端的含量值比得到的TN的去除率。为了更清晰的表示两种河道不同生态环境下去除率差异。图3：不同河道TN去除率折线图图4不同月份下TN去除率趋势图图3中，横坐标表示河段，从第一条河段开始取样，到第9条河段，可以看出在第8段河道时，去除率最大。图4中，以蓝色曲线表示自然河道去除率，绿色曲线表示人工河道去除率。通过该图可以看出，在9月份的时候，TN的去除率都达到最大值，达到48%。从自然河道和人工河道的生态特征来进行分析，一是随着水流速度加快，水中溶解氧增加在水体微环境中发生了短程硝化厌氧氨氧化过程 氮转化成气态氮逸出水体。由于自然河道两岸为土质结构，生长较多植被以芦苇为主对于稳固河岸、净化水质起到了重要的作用。二是自然河道中生长有大量的芨芨草（Achnatherum Beauv）、水芹（oenanthe clecumbens）、泽泻（Alisma gramineum Lej.）、金鱼藻（Ceratophyllaceae）、篦齿眼子菜（Potamogeton）、黑藻（Hydrilla verticillata (Linn. f.) Royl）、水蓼（Polygonum hydropiper）等水生植物，它们对与水质的净化起到了关键的作用，所以自然河道去除率要高于人工河道。3.3不同河道TP方差分析与去除率比较在天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在，它们分为正磷酸盐，缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷酸盐，它们存在于溶液中，腐殖质粒子中或水生生物中。 天然水中磷酸盐含量较微。化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的工业废水及生水污水中常含有较大量磷。磷是生物生长的必需的元素之一。但水体中磷含量高（超过0.2mg/L）可造成藻类的过量繁殖，直至数量上达到有害的程度（称为富营养化），造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。对相关数据进行方差分析， 河道类型 N 均值 标准差 均值标准误差TP1（自然河道） 9 32.91502 1.830599 3.351TP2(人工河道) 9 32.68673 1.90998 3.648TP3(均值) 9 32.816100 1.746400 3.050表五 TP含量方差分析表试验中，根据不同的生态环境，测得在各种不同的生态环境下TP含量的平均值如下河 性道质 河道周围环境 A农田 B公路或铁路 C园地自然河道34.20XXmg/L31.2398 mg/L33.8912mg/L人工河道33.5641 mg/L32.1965 mg/L32.9768 mg/L表6：不同生态环境下TP含量平均值类似于TN，TP的方差波动呈现出同样的形势：自然河道总磷含量为32.915024mg/L，人工河道TP含量为32.696734mg/L，自然河道的TP含量高于人工河道。但是，与TN不同的是，自然河道的标准差低于人工河道，也就是说，人工河流受月份降水量等因素的影响程度大于自然河道。说明在人工河道较为不稳定，在枯水季对污染物的浓度较高，容易沉积于河道中，自然河道自身具有一定的自净能力，而人工河道自净能力较弱。TP的去除率也是在河流廊道生态研究中的一个重要指标，如下TP去除率趋势图图5：不同河流廊道对TP去除率图6 不同月份TP去除率比较图从该图中，可以看出，人工河流廊道对TP的去除率明显小于自然河流廊道。随着降雨量的增多，溶解氧含量增加，两种河流对TP的去除率都有所上升，但是，自然河流廊道的去除率仍然略高于人工河流廊道。3.4不同河道氨氮方差分析与去除率比较根据不同环境下氨氮含量的平均值，做出方差分析表如下：河段 N 均值 标准差 均值标准误差氨氮1（自然河道） 9 1.24182 1.14966 1.322氨氮2（人工河道） 9 1.22264 1.14124 1.302 氨氮3(均值) 9 1.28022 1.04696 1.096表7氨氮含量方差分析河 性道质 河道周围环境 A农田 B公路或铁路 C园地自然河道（高）1.32659mg/L1.11595mg/L1.38956mg/L人工河道1.23165 mg/L1.20236 mg/L1.25525 mg/L表8不同生态环境氨氮平均含量图7：不同河段氨氮去除率分析图同样，为了表示不同河道在不同月份里，氨氮的去除率分析，做出如下分析图表：图8不同月份氨氮去除率在枯水季，氨氮去除率较低，表明体溶解氧较低低， 氨氮难以氧化形成硝态氮相关。高浓度溶解氧条件下有利于去除氨氮一般而言，自然河道有植被等天然“除尘机”，对一些常见的影响水质的污染物有很好的净化效果，例如TP，氨氮等，本文的研究结果恰好论证了这一点。从另外一方面讲，由于自然河道靠近农田等，农药等有机污染物会随着地表径流进入到自然河道，而人工河道由于河流两旁修葺的护岸，阻碍了地表径流的农药渗入，使得在雨季雨量充足的时候，人工河流廊道中农药的含量少于自然河流廊道，或者说，TN 、TP，氨氮等污染物含量低于自然河流廊道。雨季过后，自然河流廊道中植被和微生物的净化会降低这些物质的含量，但是，人工河流廊道缺乏植被微生物等，净化效果不理想。因为，人工河流廊道的季节敏感程度低于自然河流廊道。通过这四种污染物质在水中的含量测定数据分析可以看出，自然河道和人工河道的生态意义，就在于对这四种物质的不同去除效果和含量影响。因此，正确选取河流廊道是对入湖河流水质影响的一个重要因素3.4 不同河流廊道有机质方差分析参照本文水质四个指标的研究方法，对有机质的含量做出类似研究。选取相同的采样地点，采取河流底部淤泥，测定含有的有机质含量。 从这些测定数据来看，无论是自然河道，还是人工河道，其有机质含量均偏高，对其进行方差处理如下：河段 N 均值 标准差 均值标准误差有机质1（自然河道）9 225.692 0.95635 0.98666有机质2（人工河道）9 223.5445 0.86222 0.933652有机质3（平均值） 9 224.5665 0.913353 0.98335 表9 有机质含量方差分析通过该方差分析结果，我们可以看出，对于河流底部的有机质平均含量，自然河流的平均值要高于人工河流。但是，其标准差的结果也同样高于人工河流。这表明，在不同的采样点之间，数据存在着较大偏差。由于不同的采样实验是每隔一个月进行的，这表明，对于相邻的两个采样点，自然河流数据的波动性高于人工河流，即自然河流受到的外界因素影响作用要高于人工河流，这里的外界因素指的是降雨量、干旱等自然状况。3.5 不同河流廊道下四种污染物质比较 在本章前几节的讨论中，得出了自然河流廊道和人工河流廊道各自的生态特征。 图5：四种物质不同河段去除率比较图10：四种物质不同河段去除率比较 通过对图10的对比分析可以看出，不同的物质在不同的河段净化作用不同。COD的去除率在第4个河段去除率达到最高；TN去除率在第8个河段去除率达到最高，而TP在第9条河段去除率达到最高，氨氮在第7条河段去除率最高。可见，不同的物质，根据不同的河廊生态廊道，具有不同的去除率。并且同周围环境密切相关。图6：四种物质不同月份不同河道去除率对比图11：四种指标不同月份不同河道去除率对比在图11的对比作用下，很容易看出，第8个数据是分隔点，在这个点前后，数据走势完全改变，并呈现出一个增多，另一个减小的趋势。因此，很容易得到，季节的影响，对于自然河流生态廊道和人工河流生态廊道，有非常重要的影响。对比这四张图和本为给出的方差分析表，我们可以得出如下结论：3、4、5、6月份降雨量较少，旱季时自然河道对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为5.17、5.33、1.31、3.97。人工河道对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为3.29、4.86、0.20、2.79。水流速度为1.3ms在降雨量较少时，人工河道与自然河道对污水的去除率略高于人工河道。由于自然河道两岸土质裸露，可以生长较多植被对于稳固河岸、净化水质起到了重要的作用。在自然河道中生长了大量的篦齿眼子菜、蓼、芨芨草、水芹等水生植物，它们对与水质的净化起到了关键的作用。这些水生植物总氮、总磷和有较好的去除效果，对有效防止周围农田使用农药以后随地表径流下渗进入河道、澄清水质起到重要作用。进入7月随着降水量增多，自然河道对COD、总磷自然河道对 COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为7.04、8.59、25.74、5.84。人工河道对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为19.16、5.52、32.23、15.90。结果表明，随着降雨量逐渐增多，水流速度为2.8ms，人工河道与自然河道的去除率发生显著差异。由于降水量的增多，在周围环境相同的河道段中，周围为农田和蔬菜大棚的人工河道段去除率为47.2，而周围为农田和蔬菜大棚的自然河道段去除率仅为29.3。降水量的增多导致部分农药残留物随着地表径流进入自然河道，人工河道由于两岸为石头护砌，地表径流很难进入人工河道。3.6 河流廊道特性对入湖水质的生态意义3.6.1 河流廊道的生态意义不同河流廊道具有各自的生态意义，生态廊道对于河流的生态平衡具有很重要的意义，而保护自然生态廊道的同时积极发展人工河流生态廊道对于当前已经濒临危险的生态系统，具有很深远的研究意义。河流廊道具有的生态意义，需要从河流廊道的角度来研究河流生态系统的功能 ，对生态修复的课题研究具有很重要的理论指导随着空间和时间的变化 ，水与其它物质、能量和生物在河流廊道内发生相互作用这种作用提供 了维持生命所必需的功能 ，如 ：养分循环 ，径流污染物的过滤 ，吸收并逐渐释放洪水 ，提供鱼和野生动物 的栖息地 ，补充地下水 ，保持河流流量河流廊道作为一个整体发挥着重要的生态功能 ，可概括为以下几方面 ：栖息地、通道 、过滤 、屏障 、源和汇栖息地作用 ：河流廊道特殊的空间结构 ，适合生物生存 、繁殖 、迁移 ，并提供食源栖 息地的功能受廊道的宽度和连接度影响 ，宽度大 、连接度高可增加栖息地的质量。通道作用 ：河流廊道输送水和泥沙 ，流动的水输送并储存食物。其它物质和生物通过河流廊道移动。过滤或屏障作用 ：如岸边植被带可控制非点源污染 、降低径 流中污染物的含量 ，截 留径流 中的有机物。源和汇 ：源为相邻的生态系统提供能量、物质和生物，汇与源的作用相反，从周围吸收能量 、物质和生物例如，河流堤岸常作为河流泥沙 的来源，另一方面，在洪水时，堤岸常作为汇 ，形成新的泥沙淤积。通过本章关于河流廊道特性对水质的影响指标，我们不难看出，河流廊道的选取是重要的因素。3.6.2 不同生态特性下河流廊道的选取在本文中，不同的河流廊道及其生态特性决定着河流污染物去除率等问题。对于不同生态特性下的河流廊道，需要认真选取，确定其是否为人工河流廊道或者是自然生态廊道。本文的研究结果指出，对于地处城市边缘的郊区或农村，如果河流周围有农田等存在，农药的残留物质会在地表汇集，通过雨水或地表径流等逐渐汇集入周围的河流中，如果该河流的汇入湖泊需要较高的生态环境，就很有可能对该汇入湖泊造成生态破坏，影响水质。自然河流一般没有水泥护栏，通常导致地表积水很容易流入自然河道，汇入湖泊。在这种地方，通常需要选取人工河道，阻止地表污染物汇入。在城市市区，一般需要保护自然环境，需要为城市的生态廊道创造绿色空间，而且需要自然生态环境的加入，完善城市生态系统。在这种环境中，一般需要设立自然生态廊道。而且，自然生态廊道里微生物以及藻类等水生植物繁衍，能够对河流水质起到一定的净化作用，正如本文所做的实验结果，自然河流下COD、TP、TN、氨氮等污染物的含量均低于人工河流，适合于在地表没有污染物汇集的时候选取。另外一方面，河流廊道的选取还和当地的天气状况有关。如果某地方年年雨水繁多，则不宜采用自然河流廊道，如果某地常年干旱，就比较适合采纳自然河流廊道。本文的研究结果告诉我们，雨水对河流的去除率有很大的影响。在采样点为8月份左右的时候，不管是自然河流廊道，还是人工生态廊道，对于污染物的去除率都得到较好的改善，但是，自然河流廊道的污染物含量却在增加。这是由去地表污染物随雨水汇入的结果。因此，如果当地的雨水贫乏，适合于采用自然河流廊道，一方面减少污染，同时又能保护自然生态环境，改善雨水贫乏的状况。3.7两种河流廊道的进一步对比研究随着经济的快速发展和城市规模的不断扩大，人口急剧增加，污染物产生量也随之加大，沿湖土地又过度开发，湖滨生态带基本消失，导致九十年代滇池严重富营养化，全湖水质劣类，水体的使用功能受到严重限制。滇池流域又是贫水地区，人均水资源量不足300立方米，滇池本身是一个半封闭的宽浅型湖泊，缺乏充足的洁净水对湖泊水体进行置换，加剧了滇池水体的恶化。在流入滇池水域的污染物质中，很多都是含氮类化合物，这类物质主要通过入湖河流流入滇池，对入湖口处的水质造成极大的损害。通过自然河流廊道和人工河流廊道的生态研究，合理的使用河流廊道的净化效果，能有效的改