太子河流域山区段河流生态修复与功能提升关键技术与工程示范课题

遵循“山水林田湖草”生命共同体综合治理理念，本课题以营造太子河的“八百里地佳山水”为目标，开展以北方山区型河流生态修复与功能提升为重点的成套技术研发：

（一）突破集成“汇水区—河岸带—河道”三位一体修复技术体系，维持水生态功能连续，改善山区型河流上游生境质量和生物多样性状况

太子河流域山区段上游为季节性河流，河道底质以卵石为主，河岸带坡面侵蚀严重，汇水区以石灰岩基质土壤为主，植物群落单一，沿河农田开发、放牧等人为干扰较为严重。针对上述问题，通过开展脆弱生境的诊断与评估，应用群落生态学原理，按“汇水区—河岸带—河道”三位一体集成修复、协同治理原则，突破了上游生境维系与生物多样性保护技术体系：1.山溪型河流交错底质生境优化技术，研发了可调节河流水动力的微型“阶梯—深潭”组合构建技术，辅以沉床微生态复合袋形成交错底质，优化藻类、底栖动物和鱼类的河底生境；2.河岸带基质改善与植被恢复技术，研发了由功能菌、秸秆与有机肥配制形成的基质改良剂，形成了以多孔砖覆无纺布袋结合植被群落搭配的恢复河岸带植被的技术方法，为初期先锋植被的抚育提供生产基质，促进河岸带自然生境快速恢复；3.汇水区植物群落结构优化技术，通过研发的缓释土壤改良剂调整pH、养分，将石灰岩基质河滩玉米地转为种植多年生药材，通过基于生态位分异的受挟群落抚育、基于林窗更新的灌丛层恢复，提高了汇水区的生物多样性和水土保持能力。该技术体系促进了林、农与水生态修复行业间技术融合，提出生态经济适度经营的理念，增加了水生态保护的主观能动性。

（二）协同融合河流生境改善与水质提升技术体系，实现“河岸—消落区—河道”廊道连通，助推山区型河流中游城区段水质持续升级和河流生态建设

太子河城区段周边人口密集，工业发达，28千米河段水质从Ⅱ类变为Ⅳ类，变动幅度较大。针对该区域河道平缓、生境退化、河流生态系统人工化突出、考核断面枯水期NH3-N稍高等问题，通过河流生态环境调查及河道水生生物链稳定性评估，遵从生态演替原理，按照ESB（生态演替式）水体修复技术思路，实现“河岸—消落区—河道”廊道连通，突破了中游城区段河流生境改善与水质提升技术体系。在利用技术、管理优化将城市工业废水和生活污水出水指标继续提高的基础上，通过景观—生态—安全效应兼顾的硬质河岸生态改造，利用现有水利工程产生的河流阶梯以人工的方式在河道修整深潭浅滩，通过耐淹植物选育和基质优化在消落区修缮河流带状湿地，营造深潭浅滩、带状湿地交错镶嵌的仿自然生境，产生丰水期淹没、平水期水流畅通、枯水期河流扰动增加的效果，对融雪期、暴雨期城市面源污染也有一定的削减作用，并为水生动物栖息和越冬等提供了生境。该技术体系不仅改善了城市河流生境状况，还提升了水体的自净能力，并营造了城市景观效果，保证了河流水质的持续提升。

（三）创新实践矿区原位生态修复和废弃物资源化利用技术体系，统筹“陆域—水域”生态系统，提升山区型河流矿区污染阻控与生态修复效率

针对太子河流域矿产资源长期粗放开发导致的矿山生态退化，融雪期、暴雨期水土流失风险较大，矿区河段水体总氮偏高等问题，以典型矿区水陆交错带为研究对象，通过分析矿山开采对周边水生态功能的影响因素及矿区水陆耦合关系，应用恢复生态学原理，统筹陆域和水域生态系统，突破了河流中游矿区污染阻控与生态修复技术体系：1.矿山生态退化区生境改善技术，基于矿区采场空间生态位高效互补原则，以采场土为主要原料进行基质改良，以火炬树与豆科刺槐作为先锋植物分层立体种植，实现生态景观兼顾的植物群落结构优化；2.矿区水陆过渡带污染阻控技术，利用山皮土掺秸秆作为物理改良措施，以刺槐、紫穗槐为主要植被，构建等高固氮植物篱，同时辅以功能微生物强化植物篱养分自给能力；3.矿山坡面汇流区地表径流调控技术，以尾矿砂、山皮土、秸秆为主要基质原料，以沙棘、紫穗槐为先锋物种，构建灌草复合群落体系进行生物阻控，同时辅以交叉人字沟截流汇流物理技术，显著提升矿山面源污染阻控效果。该技术体系突破传统模式，提出矿区原位生态修复的理念，无需外运客土，减少工程费用的同时，实现矿区废弃物的资源化利用。

（四）构建运行基于“气候变化—生态修复—生态效益—水质响应”流域生态建设与管理平台，推进太子河流域山区段生态修复与功能提升管理决策

针对本溪市“十三五”水质改善和水生态提升需求，研究太子河流域山区段河流生态安全评估和汛期水环境风险防控技术，综合诊断气候变化情景下太子河流域生态安全和水质响应，在此基础上，突破了基于“气候变化—生态修复—生态效益—水质响应”的水生态管理平台构建技术体系：1.整合流域管理相关部门数据资源，基于GIS模型显示技术、SOA的平台构建及系统集成技术，构建了基于业务、模型、空间三位一体的水生态数据库；2.搭建了包括污染源管理系统、水环境质量系统、山区生态信息系统、水环境应急动态模拟系统、示范工程管理系统和综合服务系统6个核心系统的水生态综合管理平台；3.利用MATLAB优化工具箱的多目标遗传算法函数，通过全局搜索计算，优化太子河流域山区段河流生态修复策略方案，并对其修复效果进行量化评估。该技术体系可前瞻性地制定应对极端气候所导致的北方山区段河流水环境风险预警等适应性管理对策，整体提升相关业务部门对流域生态建设和水环境风险预警等方面的管理决策水平。