专利名称：适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法
技术领域：
本发明涉及一种生态工程和污水处理工程，尤其是涉及一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法。
背景技术：
河流是城市生存和发展的命脉，它具有供应水源、提供绿地、休闲娱乐、交通运输、文化教育等各项生态功能，在城市生态建设、拓展城市发展空间方面，显示出不可替代的意义。随着社会经济发展和城市建设步伐的加快，人类对河流进行了全方位、大规模的干预，如裁弯取直、河道横断面几何规则化、河床材料的硬质化等工程措施，使得河流形态趋于均一化，在河流上筑坝以及诸多的人造水景，使得河流形态趋于非连续化，从而改变了河流原有的生物多样性，降低甚至破坏了河流生态系统的功能。河道生态建设与修复是当前生态·学研究的热点问题之一。随着城市化进程的发展，河流整治曾经只考虑边岸的稳固性及耐久性，忽略了河流的生态功能，从而破坏了河岸的各类生态过程，导致河流污染加重。此后，以河岸生态系统为研究对象，在我国的土木工程设计中纳入生态学原理，以为生物提供生存空间为核心，开发研究河岸近自然修复技术，具有广泛的代表性和示范性。传统的河道整治工程中，多采用干砌或浆砌块石、现浇或预制混凝土等刚性材料护坡，这类护坡形式，可以发挥出河道的疏洪、排错以及水土保持等功效，且具有稳定性好、节省土地、施工机械化程度高等优点。但是，随着社会经济的发展，人们的环保观念也越来越强，逐渐意识到这类硬体边坡形式由于在涵养水源，过滤雨污水，营造动植物生命环境等功能方面的缺失，给环境带来了不良影响。有数据统计，河道硬质护坡后，沿河生物种类减少70%，水生生物量也只相当于原来的50%。而生态型的护坡，能增加坡岸与水体的渗性，营造丰富的生境环境，进而促进生物多样性。于是，生态护坡技术便应运而生，它兼有植物护坡和工程护坡的优点，克服了刚性材料护坡的缺点，且融入了周围的环境文化，增加了人们的亲水机会，并且可以提高河流生物多样性、增强河流自净能力以及改善河流水环境。整治污染河道的过程，经历半个世纪的时间，国内外更注重河流生态功能的恢复。二十世纪六十年代后期，德国及瑞士首先认识到混凝土的硬质护坡会破坏河道的自然生态系统，由此慢慢诞生了生态学与土木工程结合的“近自然河道修复技术”与生态工程。1965年，德国Ernst Bittmann在莱茵河采用芦苇与柳条进行生物护坡实验二十世纪七十年代末瑞士 Zurich州河川保护局建设部的Christian将Bittmann的生物护岸法发展为“近自然河道修复技术”(拆除已建的混凝土护坡，栽种柳树，并用自然石头护坡，给鱼类等提供生存空间)，把直线型河道修改为具有深渊和浅谈的弯曲的自然河道。直到1989年，美国的Mitsch和Jorgenson正式探讨了 Todum在1965年就提出的EcologicalEngineering的概念并赋予定义，正式诞生了生态工程，从此不断探讨的生态学理论被用于土木工程中。西方的生态工程主要运用到河道治理中，这个与我国的生态工程还有区别。进入二十一世纪后，我国虽然认识到了水利工程对生态系统的影响，但仍然考虑河流安全性比较多，并未考虑到水体中动植物及其微生物的生存生境。一直到近些年来，关于自然河岸植被结构与功能及其相关的生态学管理才引起重视。而当今欧洲发达国家，基本已经普及了 “近自然河道修复”，以实现“自然与人和谐共处”的河道生态系统。由于生态系统承载力跟潜力的存在，每一个生态区都需要监测、评估，管理。在这个系列活动中，评估体系的完善建立在监测的基础，又为后期管理提供依据，所以是重要的环节。景观生态，景观格局的变化过程直接反应出人类活动的干扰及其正面积极性的主动改善，因此需要我们在每个生态区的改造整理过程中筛选出分析过程有影响力的指标。有人认为，尤其是日本的河流管理法研究认为，河流景观一定是具有多样功能的河流特征，因此河流管理应该是一种景观管理。在日本的研究结果已经证明，河岸植物的生长或者衰退会直接对河流形态的改变起关键作用。从目前看，河流景观的自然恢复已经成为世界所关注的大方向。
美国国家水生态系统修复战略研究强调，恢复目标和评估战略一定要建立在每个淡水生态区上.欧洲水框架指令也提出设置以水生态系统为基础的水质指标，并将欧洲划分为25个淡水生态区。但是，在流域与陆地生态区构架的结合以及淡水生态区与陆地生态区的结合上，曾出现许多误用或者不明确的情况。我国目前正处于探索流域与生态系统整体管理的时期，淡水生态区的研究更是刚刚起步。目前国内河流景观管理不是缺乏管理的手段与方法，而是传统观念的改变，因此评估体系中也需要重视整个方面的完善。所以，在综合整治污染河道的过程中，需要一种新的生态评估体系，来监督后期生态系统修复成果的保持，真正实现人与自然的和谐统一。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作性强、适用范围广、参数准确性高的适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤I)将河道生态工程背景信息、研究进展及其意义信息输入系统；2)系统根据输入的信息确定生态护坡工程、河道整治工程方案，并输出进行实施；3)在实施过程中，进行实地监测，得到生态完整性信息、护坡工程的力学稳定性信息并将其输入给系统；4)系统根据输入的信息确定生态评估体系的参数。所述的生态完整性信息包括生物完整性信息、物理完整性信息、化学完整性信息、景观完整性信息及其人文教育科普信息。所述的生物完整性信息是对比工程施工前后河流中生物种类多少及其生活数量信息，其中生物包括水体生物及其坡岸植物。所述的物理完整性信息包含通过现场速测仪测到周期性的河流水文条件数据。所述的化学完整性信息为水质指标变化数据。
所述的景观完整性信息为植被覆盖类型和覆盖度数据。所述的护坡工程的力学稳定性信息包括坡岸剪切力及其紧实度数据。与现有技术相比，本发明具有以下优点I)理念创新把土木工程的力学稳定性与生物多样性结合，寻求一种更完善的评价生态完整性的技术体系，并结合人文教育的开展，让评价体系更有可操作件。2)生态完整性按照新的评估分类包含生物完整性、物理完整性、化学完整性、景观完整性及其人文教育科普等五个方面。3)生态完整性直接包含河道生态系统水质及其生物多样性多个方面的内涵。4)参数明确，量化较简单。
图I为本发明的数据流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图I所示，一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，包括以下步骤I)将河道生态工程背景信息、研究进展及其意义信息输入系统；2)系统根据输入的信息确定生态护坡工程、河道整治工程方案，并输出进行实施；3)在实施过程中，进行实地监测，得到生态完整性信息、护坡工程的力学稳定性信息并将其输入给系统；4)系统根据输入的信息确定生态评估体系的参数。本发明针对目前水环境污染较为严重，河流生态护坡修复工程开始普遍应用，但是评估系统不明确的现状，提出了一种新的生态评估信息处理方法。本发明认为，科学的生态评估主要在于评估参数的合理确定及其全面概括，以及评估系统如何实施。作为为人类服务又极易受到人类活动影响的污染河流，生活在河流周围的居民观念改变及科普的普及，是评估系统的一个关键方面。基于以上目标，本发明内容着重在在河道生态护坡工程运行过程中，通过实地监测及系统分析，结合实际河道管理规范，参考河道护坡的力学稳定性实验，提出了该类型河道生态评估的主要参数及人文环境建设方案。将河流生态完整性划分为五个方面生物完整性、物理完整性、化学完整性、景观完整性及其人文教育科普。五个方面可以系统反应整个生态系统服务功能及其生物多样性的价值，真正实现生态护坡后生态系统平衡。生物完整性主要是对比工程施工前后河流中生物种类多少及其生活数量，包括水体生物及其坡岸植物，这个数据在每年的四个季度都要进行统计，简单易行。物理完整性主要包含河流水文条件监测，用现场速测仪取得周期性数据。化学完整性主要监测水质情况，用各类速测仪现场操作，特别在不同景观斑块区要连续监测水质指标变化情况。人文建设将以科普教育的定期开展与协商建立科普教育馆的方式来开展，在人与自然友好和谐的互动中，发挥人类主导能动性，让居民造就并享受环境，同时让环境服务于居民。力学稳定性方面，用便携式仪器测定坡岸剪切力及其紧实度，肯定了工程在净化水质及保持生物多样性方面的积极促进意义。本发明中以上海崇明岛综合整治瀛东村河道的生态恢复工程实例，来具体分析生态评估技术体系的建立与参数确定，本发明可以推广到其他类型的河流整治评估中，是本发明的一个重要特征。
处于长江入海口的崇明岛，是上海市目前重点发展的生态岛。崇明岛岛屿内的河网水系，是生态岛上维持生态平衡、调节小区域气候及改善生态环境的重要承载体。由此，众多河道的综合整治具有重要现实意义。在众多综合整治措施中，河道护坡工程是连接生态系统中水陆两个循环圈的重要枢纽,是河道整治中的重要环节。生态护坡不仅具有传统护坡的功能，而且还融入了景观、文化和生态等。立足生态岛的发展方向，尤其需重视整个水环境的生态平衡及其水质的洁净，因此护坡构建技术需要优化，在崇明岛河道综合整治工程中，选择了生态护坡技术。初步结果如下相对于生态护坡段的河道来说，未做生态护坡的河道，水质变化更大，较易受到季节，暴雨等外界因素干扰。通过原位剪切力监测实验，发现坡岸经过草皮，草本植物护坡后，斜坡剪切力明显提高，有效减少了坡面的水土流失，及时拦截了陆面的污染物大量快速进入河道水体。目前工程已经良好运行一年半，景观生态改善取得良好效果。
权利要求
1.一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤 1)将河道生态工程背景信息、研究进展及其意义信息输入系统； 2)系统根据输入的信息确定生态护坡工程、河道整治工程方案，并输出进行实施； 3)在实施过程中，进行实地监测，得到生态完整性信息、护坡工程的力学稳定性信息并将其输入给系统； 4)系统根据输入的信息确定生态评估体系的参数。
2.根据权利要求I所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的生态完整性信息包括生物完整性信息、物理完整性信息、化学完整性信息、景观完整性信息及其人文教育科普信息。
3.根据权利要求2所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的生物完整性信息是对比工程施工前后河流中生物种类多少及其生活数量信息，其中生物包括水体生物及其坡岸植物。
4.根据权利要求2所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的物理完整性信息包含通过现场速测仪测到周期性的河流水文条件数据。
5.根据权利要求2所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的化学完整性信息为水质指标变化数据。
6.根据权利要求2所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的景观完整性信息为植被覆盖类型和覆盖度数据。
7.根据权利要求I所述的一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，其特征在于，所述的护坡工程的力学稳定性信息包括坡岸剪切力及其紧实度数据。
全文摘要
本发明涉及一种适用于综合整治污染河道的生态评估信息处理方法，包括以下步骤1)将河道生态工程背景信息、研究进展及其意义信息输入系统；2)系统根据输入的信息确定生态护坡工程、河道整治工程方案，并输出进行实施；3)在实施过程中，进行实地监测，得到生态完整性信息、护坡工程的力学稳定性信息并将其输入给系统；4)系统根据输入的信息确定生态评估体系的参数。与现有技术相比，本发明具有操作性强、适用范围广、参数准确性高等优点。
文档编号G06Q50/00GK102831480SQ20111015780
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者张亚雷, 郭英燕, 周雪飞, 李建华, 李俊鹏, 褚华强 申请人:同济大学