摘要：近年来，我国水源污染问题日益严重，并已经开始影响到城市饮用水的水质安全。基于这一现实，本文分析探讨了水源保护区的生态恢复问题，并提出了建立生态水源保护区的概念和内涵。生态水源保护区就是具有湿地处理系统、林木缓冲系统和清新空气保护系统三维一体化的可以实现水源保护和水量保证的、符合可持续发展要求的水源保护区。这一概念首次从三维一体的角度全面系统地研究了水源保护区的生态恢复问题。生态水源保护区的概念可以从三个层次来进行理解，一是水质保护；二是水质净化；三是符合可持续发展要求的水质安全保障。生态水源保护区的内涵，就是要求将新的科学理念（生态水源保护区的概念）融入到水源保护工作中去，逐步实现面向生态的水源保护和水资源调控。另外，本文还介绍了国内外在水源生态恢复，建立生态水源保护区方面的具体措施和实践。

    关键词：水源保护区  水质  生态恢复 

    Abstract：Pollution of water source is becoming severe recently in China，which begin to affect urban drinking water quality safety．Based the fact，ecological resume of water source was analyzed, the concept of ecological water source region was put forward．Ecological water source region is water source region which have wetland system，forest system and air purification system, which can safeguard the water resource according with sustainable development requirement．The ecological resume of water source region was systematically studied by three dimensions in the concept of ecological water source region．The concept of ecological water source region can be understood from three arrangements：protection of water quality firstly；purification of water quality secondly；safeguard according with sustainable development finally．The connotation of ecological water source region suggests bringing scientific conception into protection of water source，in order to realize ecological water source protection and control of water resource step by step．In addition，the domestic and overseas material measures and practice of ecological resume ecological water source region were introduced．

    Keywords：Water Source Region, Water Quality, Ecological Resume

    1. 生态水源保护区概念提出的理论依据

    1.1多样性和主导性原理

    在复合生态系统控制论原理中，有一个多样性和主导性原理。该原理认为，系统必须有优势种和拳头产品为主导，才会有发展的实力；必须有多元化的结构和多样化的产品为基础，才能分散风险，增强稳定性。主导性和多样性的合理匹配，是实现生态系统可持续发展的前提^[1]。

    在一个健全的水生态系统中，动物、植物和微生物处于一种食物链的复杂关系，是一种相生相克的平衡制约关系。水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。可以说，水是生态系统的组成部分，与动物、植物和微生物共生共存，水为生物群落提供生命之源，反过来，生物群落又净化了水，使得流水不腐，清水长流，形成了自然界的特殊功能，也形成了水体自然净化的机制。

    1.2生态造水理论

    蔡铭昆教授长期研究低空空间技术和理论，他认为，必须在地面大量恢复和重建造水结构，大量引下空中的水蒸汽成云降雨，形成致冷网络去平衡热网络，才能从根本上解决人类面临的高温、沙化、水危机三大问题。

    蔡教授对京津水源地太行山、吕梁山植被等情况进行周密调查后认为，只要根据这些地区造水和储水的不同功能，种植和恢复适宜的草、灌木丛和树木，3年左右时间即可形成致冷造水结构^[2]。

    2.生态水源保护区的概念和内涵

    2.1生态水源保护区（Ecological Water Source Region）的概念

    笔者认为，生态水源保护区是不仅具有一定的湿地系统、林木系统，还应有清新的空气，而且可以充分发挥水体的自净作用（self-purification of water body）的水源保护区。这样的水源保护区可以说是水、陆、空三维立体式的空间，是实现水源安全保护的有力措施。具体来说，可以将其定义为具有湿地处理系统、林木缓冲系统和清新空气保护系统三维一体化的可以实现水源保护和水量保证的、符合可持续发展要求的水源保护区。

    2.2生态水源保护区的内涵

    建立生态水源保护区，对水源保护区进行生态恢复，就要认真考虑其内涵。生态水源保护区的内涵应包括良好的森林生态系统、完善的湿地系统和可靠的空气净化系统。

    2.2.1森林生态系统

    要保护好水源，就必须大力建设水源涵养、防护林区，营造良好的森林生态系统。具体措施可以包括植树造林，最大限度地扩大水源地保护区内的绿地面积。

    森林生态系统是一个综合体，大气降水在流经这个系统时需要经过多个环节，简单地说就像水分流经多层吸附体一样，每一个过程对水质都有相应的净化作用。在林冠结构设计得好的生态林内，由于在各层林冠及枯枝落叶层的保护下，林内土壤一般不会发生加速水土流失，即使森林上方或林内有泥沙及半分解物质等进入径流中，也会被枯枝落叶层过滤而沉积下来，所以，凡是从林内流出的地表径流都是泥沙含量很少的清水，枯枝落叶层深厚的土壤，有利于雨水向土层中渗透，增加地下水贮量，地下水对河川的补给量，因此森林系统净化水质的生态效益是十分明显的^[3]。因此，良好的森林生态系统能有效地防止水源的物理、化学和生物的污染。水分通过森林生态系统时，化学成分也将发生变化，如湖南省生态学会对湘西八大公山林区的水质状况进行的调查表明，水质指标如：CO2、溶解氧、Ca2+、Mg2+、K+、Na+等均符合饮用水标准。

    最近数十年来，世界上许多国家和地区极力关注着水源枯竭、水资源污染及水质恶化等问题，较多地开展了森林与水质关系的研究，诸如欧美、日本、澳大利亚、马来西亚等国，通过小集水区技术以及定位观测、对比试验等方法，研究不同的森林经营方式和程度对流域水质的影响，揭示森林在河流及湖泊的盐碱化、富营养化形成过程中的防治效益。

    2.2.2湿地生态系统

    湿地生态系统就是利用土壤与植物之间的一种合和作用，并使水参与其中，从而使植物与水土都得到本质上的改变和提高。湿地是一个完整的生态系统，其所有因素之间都是相互联系、互为因果的。在完善的湿地生态系统中，存在着一种共生机制。这种共生机制，就是一种水土与植物两种阵性存在的相和成文，并且在保持成文的过程中，各自都得到整体改进，即植物得到了生长和成熟，水土也由最开始的被污染得到了恢复和再生^[4]。

    2.2.3空气净化系统

    在水源保护区仅有良好的水质是不够的，还需要可靠的空气净化系统进行保护。可靠的空气净化系统不仅本身含有较少的污染物质，而且还可以起到空气净化和对污染物的过滤作用。

    2.3建立生态水源保护区的具体措施

    建立生态水源保护区，就是采用生态方法（或模拟生态方法）对水源水质进行生态修复和保护。具体来说，就是利用培育的植物、动物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。本质上说，就是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化。具体措施包括：人工湿地处理技术、生物膜法处理技术、土地处理技术及生物操纵技术等。

    2.3.1生物膜法处理技术

     生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。生物膜法具有较高的处理效率。它的有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。主要工艺方法有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。生物膜法对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。日本、韩国等都有对江河大水体修复的工程实例。

    2.3.2人工湿地处理技术

    人工湿地的原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对水质的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理^[5]。

    人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物有较强的降解能力。由于这种处理系统的出水质量好，适合于处理饮用水源，或结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。英、美、日、韩等国都已建成一批规模不等的人工湿地。

    2.3.3土地处理技术

    土地处理技术是一种古老、但行之有效的水处理技术。它是以土地为处理设施，利用土壤－植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到某种程度对水的净化的目的。国外的实践经验表明，土地处理系统对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。德、法、荷兰等国均有成功的经验。

    总结上面介绍的三种方法，我们认为，目前国际保护城市河流（或湖泊）水质的主要做法是尽量还河流以天然状态，除去以前人工在河岸或河底铺设的任何硬质材料，软化河床，并在两岸广植野生植物，使河水中的水生生物和岸边的动植物形成天然的生态系统，达到自然平衡。城市饮用水水源的保护最终目标是恢复地表水的天然生态功能，使取水口附近的水源保护区成为一个天然的澄清池。

    2.4 国外类似概念及实践

    美国爱荷华州（Iowa）提出需要将生态区（ecoregion）的概念引入到水资源管理中。所谓“生态区（ecoregion）” 是指在生态系统中具有相对均匀一致性（relative homogeneity）的地理区域（如土壤类型、地形和天然植被）。通过爱荷华州自然资源部（DNR）和美国环保局（U.S. EPA）的合作努力，1993年爱荷华州确定了9个生态区和亚生态区（sub-ecoregions）。在生态区或者亚生态区内，具有相对均匀一致性（relative homogeneity）的土地和水资源对诸如水质评价（water quality assessments）、建立管理目标（setting management goals）和确定水质标准（developing water quality criteria）等水资源管理活动非常有效。在爱荷华州其它水质管理活动中，如水质监测站的分布和功能水区（regional water quality）的划分等也都要求引入生态区概念。

作者：袁志彬

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