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本文以上海市科委重大攻关项目“黄浦江、苏州河受污染水体生态修复关键技术研究”(课题编号:04dz12029)为背景,针对上海城市地表径流的水质特征,进行了河道生态护岸的工程设计与生态效益研究。研究的主要内容包括:河道生态护岸的工程设计;生态护岸加固和稳定坡岸的效益研究;生态护岸控制坡岸土壤侵蚀的效益研究;生态护岸改善坡岸生境和提高生物多样性的效益研究;生态护岸作为滨岸植被缓冲带控制面源污染的效益研究。经研究得到以下结论:
(1) 生态护岸利用有生命力植物的根、茎(枝)或整体作为结构的主体元素构筑坡岸,在植物群落建群和生长的过程中加固和稳定坡岸,有效地改善整个土质河道坡岸的稳定程度,尤其是对水位线附近的坡岸,大大地提高了其抗侵蚀能力。在许多情况下,用土壤生物工程构筑的坡岸可取代硬质坡岸。
(2) 生态护岸改善和保护了坡岸和水生生态系统的完整性。随着先锋物种群落的逐渐形成,外来物种受到有效抑制,低矮草本植物的生境得到明显改善,物种数量逐渐增加,坡岸的植物生态系统得到了恢复。同时,生态护岸保留了底栖动物的栖息地,减少了它们对坡岸的破坏,水质和景观也得到了一定程度的改善。
(3) 生态护岸在控制地表径流污染方面具有良好的生态效益。模拟地表径流实验的结果显示,柴笼对地表径流的平均延滞时间达到28.00min~33.33min,可拦截80.95%粒径为30.07μm~111.05μm的悬浮固体,可截留92.58%~97.15%的水溶态营养盐和75.75%~91.24%的泥沙结合态营养盐。灌丛垫使地表径流进入河道的时间比对照裸坡滞后9.70 min~15.33min,可有效截留88.53%~92.94%的水溶态营养盐;但其对悬浮颗粒的拦截能力比柴笼和全系列生态护岸弱。全系列生态护岸延滞地表径流的能力不及柴笼和灌丛垫,但其对地表径流中较小粒径的悬浮固体(14.89 μm~52.63μm)和泥沙结合态营养盐的拦截率分别达到85.93%和80.53%~85.33%。
在人多地少的城市河网地区,采用生态护岸,可以稳定边坡,控制水土流失,改善边坡生态系统,削弱地表径流污染等,具有广阔的应用前景。