河床修复技术

水生态修复技术河床修复技术干雅平副教授知识点河床修复技术主要内容1.基本概念2.演变过程河床修复技术

谷底部分河水经常流动的地方称为河床。河床由于受侧向侵蚀作用而弯曲，经常改变河道位置，所以河床底部冲积物复杂多变。平原区河流的河床一般是由河流自身堆积的细颗粒物质组成，黄河就是一个例子。山区河流河床一般来说底部大多为坚硬岩石或大颗粒岩石、卵石以及由于侧面侵蚀带来的大量的细小颗粒。1.基本概念河床修复技术

河水携带着泥沙不断地在河床中流动着，侵蚀、搬运和堆积同时进行，不停地塑造和改变河床的形态。2.演变过程河床修复技术

河流在沿着河床的纵剖面方向不断地向下切割，当它下切到接近某一水平面以后，逐渐失去下切能力，不能侵蚀到这个水平面以下，这个水平面被称为河流侵蚀基准面。2.演变过程河床修复技术这个侵蚀基准面最终受到海平面的控制，一般说来，河流的侵蚀基准面不能低于它入海口处的海平面高度。所以海平面的变化将导致一条河流的侵蚀基准面变化，侵蚀基准面降低将引起河流从河口向上游对河床的侵蚀加强，海平面抬高则将引起河流的堆积作用加强。2.演变过程河床修复技术

一条河流上游段总是高于下游段的河床，所以河流对河床的侵蚀作用总是从下游向上游逐渐加强。另外在河流的某一段中如果地壳下降或上升也会引起局部侵蚀基准面的变化。2.演变过程河床修复技术

局部侵蚀基准面的下降也会导致河流该段以上侵蚀作用的加强。这种河流沿侵蚀基准面向源地侵蚀的现象称为溯源侵蚀。溯源侵蚀不断地改变河床纵方向上的形态。如果海平面稳定不变，河流经过地段的地壳稳定不变，气候条件稳定不变，河流水量稳定不变，那么河流下切河床到一定深度就不再下切了、使河床中的堆积与侵蚀达到相对平衡、使河床纵剖面达到平衡状态，称为河床均衡剖面。2.演变过程河床修复技术

事实上这种平衡是暂时的，不平衡是经常的，因为地壳在不停地运动，海平面也经常在变化，气候条件更是多变，河流水量也在不断变化，这一切决定了河床是在不断地变化之中。2.演变过程河床修复技术主要内容1.河床的类型2.河床侵蚀地貌3.河床堆积地貌河床修复技术

河床纵向变形：冲淤作用导致流程方向上河床高程的变化

（或因冲刷降低或因淤积加高）

河床横向变形：河床横断面的变化，河流发生平面的移动1.河床的类型河床修复技术顺直微弯型弯曲型分汊型游荡型1.河床的类型河床修复技术顺直微弯型河床河段顺直或略有弯曲，但主流流路依然弯曲，因此深槽、浅滩交错出现，两侧的边滩犬牙交错河床修复技术弯曲型河床也称蜿蜒性河道。具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,在世界上分布很广。典型的弯曲型河床平面形态为弯段和过渡段相间。弯段为深槽所在，过渡段为浅滩所在。据统计发现任意两相邻浅滩的间距约为河宽的5～7倍。河床修复技术分汊型河床又称江心洲型河床。具有一个或几个江心洲，河身呈宽窄相间的莲藕状，具有两股或更多的汊道,各汊道经常处在交替消长的过程之中。河床修复技术

游荡型河床这类河床往往出现在大河下游地段，地势平坦，河床很宽，水流较浅，心滩较多，水流散乱，河道变化无常。河身顺直宽浅，沙滩密布，汊道交织，河床变形迅速，主槽摆动不定，水流散乱。以黄河下游最为典型。河床修复技术河床深槽壶穴岩槛深切曲流2.河床侵蚀地貌河床修复技术深槽河床中相对低洼的水下地形。位于河床的拐弯处或浅滩之间的较深河段,由于水流侵蚀能力增强,这段河床被冲刷成深槽。如在弯曲河道中，横向环流侵蚀凹岸会形成深槽；辐散型横向环流侵蚀河床底部也会形成深槽。洪水涨水期内，弯段（或窄段）的局部水面比降变陡，易侵蚀形成深槽。

2.河床侵蚀地貌河床修复技术

壶穴

基岩河床被湍急水流冲磨成的深穴。位河床基岩节理发育处，或构造破碎带，分布于山区河流或河段，深6～7米或更多。2.河床侵蚀地貌河床修复技术

岩槛横亘于河床底部上凸的由坚硬岩石组成的坡坎。常伴有瀑布或跌水，并构成上游河段的地方侵蚀基准面。2.河床侵蚀地貌河床修复技术深切曲流

嵌入曲流：地壳急剧抬升时，曲流保持原形切入基岩中而形成。内生曲流：曲流在下切过程中，还进行侧蚀，使曲流更加弯曲，曲流颈愈来愈窄，洪水期水流漫溢而截弯取直，原来的弯曲河道被废弃，被废弃的曲流所环绕的小丘称离堆山。

2.河床侵蚀地貌河床修复技术河床修复技术河漫滩（平原）堆积阶地洪积-冲积平原河口三角洲3.河床堆积地貌河床修复技术河漫滩（平原）：在中下游地区，河流在凸岸堆积，形成水下堆积体。堆积体的面积不断升高扩大，在枯水季节露出水面，形成河漫滩。洪水季节被水淹没继续堆积。如果河流改道或向下侵蚀，河漫滩被废弃。多个被废弃的河漫滩连接在一起就形成河漫滩平原。3.河床堆积地貌河床修复技术洪积-冲积平原：发育于山前。在山区，由于地势陡峭，洪水期水流速度较快，携带大量泥沙和砾石。水流流出山口时，由于地势突然趋于平缓，河道变得开阔，水流速度减慢，河流搬运的物质逐渐沉积下来，形成扇状堆积地貌，称为洪（冲）积扇地貌。3.河床堆积地貌河床修复技术河口三角洲：当携带大量泥沙的河流进入海洋时，入海口水下坡度平缓，加上海水的顶托作用，河水流速减慢，河流所携带的泥沙会沉积在河口前方，形成三角洲。3.河床堆积地貌河床修复技术主要内容1.物理修复2.化学修复河床修复河床修复技术物理修复：疏浚、原位覆盖、引水冲刷是主要的物理修复，其优点是见效快，效果好化学修复：能耗低，投资少，见效快。通过试剂与污染底泥发生氧化还原反应、聚合等一系列化学反应，从底泥中分离出污染物，或降解转化成低毒或无毒的稳定形态。河床修复技术河床修复河床修复技术生物修复：利用生物体（主要是微生物和植物）的生命代谢活动，减少环境中有毒有害物质浓度或使其完全无毒化，从而使其部分或完全恢复到原始状态的过程。其优点是投入范围小、应用范围广和修复效果好。河床修复技术1.河床物理修复疏浚通过确定疏浚深度、疏浚范围等挖出表层污染底泥来降低底泥污染负荷。原位覆盖通过在污染底泥上放置一层或多层覆盖物使污染底泥与水体隔离。引水冲刷010203建筑大坝、引水冲污是国际上常用的一种方法河床修复技术目前修复污染底泥生态系统的化学修复技术主要有氧化还原技术、钝化技术和电动技术等。然而化学修复技术对底泥生态系统存在潜在威胁，甚至产生毒害作用，随着环境条件的变化容易造成二次污染。河床修复技术2.河床的化学修复2.河床的化学修复（1）原位化学反应技术（2）钝化法（3）酸碱中和法（4）化学除藻法（5）可渗透反应墙技术（PRB）河床修复技术2.河床的化学修复（1）原位化学反应技术通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），使重金属离子在受污染地点就地固定下来。化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物。常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙、过氧化氢、高锰酸钾和臭氧等。河床修复技术2.河床的化学修复（2）钝化法根据铝盐、铁盐、硫酸铝铁、钙盐、泥土颗粒和石灰泥等均能与无机和颗粒磷产生沉淀，减少水体中磷的含量。河床修复技术2.河床的化学修复（3）酸碱中和法由于酸性污水、大气沉降等造成水体酸碱度发生变化，影响水体的生态系统结构和功能。

目前，主要通过向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生系统的物种生长、繁殖等需求。河床修复技术2.河床的化学修复（4）化学除藻法

利用化学除藻剂（硫酸铜和西玛三嗓等）来抑制水体中藻类的生长，这是一种简便、应急的控制水华的办法，效果显著，但有危险性。河床修复技术2.河床的化学修复（5）可渗透反应墙技术（PRB）就是在污染区域构建反应墙，墙体由天然物质和一种或几种活性物质混合在一起构成的，当污染物通过这个特殊区域的时候被降解、固定或去除。墙体内采用的吸附剂有铁屑、活性铝、活性炭、铁铝氧石、离子交换树脂、氢氧化物、磁铁、煤、粘土、沸石等。河床修复技术2.河床的化学修复（5）可渗透反应墙技术（PRB）河床修复技术河床修复生物修复生物修复：利用生物体（主要是微生物和植物）的生命代谢活动，减少环境中有毒有害物质浓度或使其完全无毒化，从而使其部分或完全恢复到原始状态的过程。其优点是投入范围小、应用范围广和修复效果好。河床修复技术微生物植物主要通过氧化、还原、水解等一系列作用，通过其分泌的胞外酶降解底泥污染物，或将污染物吸收到细胞内，由胞内酶降解。基于植物持续与植物诱导、挥发、过滤、钝化、及根系过滤等作用，通过植物根系区域微生物的吸收、降解、代谢或消除污染物毒性。河床修复技术河床修复生物修复方法河床修复技术

利用培养的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术。河床修复生物修复河床修复技术优点：（1）可原位修复（2）不产生二次污染（3）工作遗留问题少（4）操作简便类型：（1）物种调整（2）植被群落恢复（3）生物除藻河床修复（1）物种调整河床修复技术水生植物：大量吸收水体中的营养物质、提高水体溶解氧。浮游动物：摄食浮游藻类，控制藻类密度。调整水生动物：大量增加杂食性地栖动物、鱼类或减少食浮游动物及食底栖动物鱼类。河床修复（2）植被群落恢复河床修复技术植被作用：有效分配水体营养盐，避免单一优势种种群爆发，保持水体净化能力；对于富营养化的水体，水生植物与藻类竞争氮、磷等营养物，从而抑制藻类的生长。恢复作用：逐步恢复受损水体的生态系统的结构，在生产者、消费者、分解者等之间建立合理的食物链，促进物质循环，恢复水体的功能。首要目标：水生植物，包括沉水植物、挺水植物、浮游植物。河床修复河床修复技术植物群落恢复措施改善植物生境条件：围隔消浪、促淤、底质改善、降低水位改善水体光照：通过增加水体透明度、水下补光等措施植被人工重建：人为补充植物种类与数量，恢复丧失自动恢复能力水体河床修复（3）生物除藻河床修复技术激活外源微生物：