前言

河湖岸线是高低水位之间直到水面影响完全消失为止的生态过渡带，是陆源污染物进入水域前的最后一道生态屏障，是生态系统中水土界面物质与能量交换过程的重要枢纽。长期以来，人们对河湖岸线的治理仅侧重于水土保持、防洪、航运、景观等单方面的需求，岸线普遍采用硬质化的护坡方式，切断了生态系统中水体与陆地间的物质、能量和信息交换过程，从而导致地表水体水质恶化、自净功能丧失、物种多样性下降、生态系统破损等诸多严重后果。河湖硬质岸坡的生态化改造以及生态水体的构建已成为现代水利工程发展过程中不可或缺的重要内容之一。随着对生态岸线内涵及其功能研究的不断深入，河湖生态岸线构建及其生态效应评价迫切需要建立一套完整的技术与理论体系，从而实现地表水体生态治理的目的，对河湖环境保护也具有重要的理论和现实意义。

多孔混凝土是采用特殊级配的集料和胶凝材料，使其力学性能满足河湖岸线修复工程使用要求的同时，内部形成蜂窝状的结构，连续贯通多孔结构和巨大的比表面积使得其表面非常适宜富集微生物及生长绿色植物，兼具类似土壤的透水透气性和一定的抗压强度，将之作为河湖岸线生态的生境修复材料及其应用模式备受关注。在关于河湖岸线生境修复大量的实地调研、实验室研究和工程实践的基础上，形成了系列化、标准化的多孔混凝土制备成型工艺及河湖岸线生境修复的优化构型设计，提出了多孔混凝土应用于河湖岸线修复水力学关键参数及其岸线多孔混凝土生境的植物群落构建模式。

为科学评价河湖岸线多孔混凝土生态建设的环境效应，在综述分析国内外河湖工程治理研究动态的基础上，本书利用理论分析和实验模拟相结合的研究方法，从河流生态岸坡的构建技术及其功能研究的角度出发，提出了水体岸线的生态治理工程模式。采用新型生态环保材料——生态混凝土构建了生态护砌河道实验模型，并以大量实验研究和理论分析为基础，提出了一整套河流生态岸坡水质改善功能及生态效应评价的技术与理论体系，重点探讨了生态混凝土护坡构建技术及河流岸坡生物栖息地改替等生态修复的工程实践方法。

根据天然河流形态和运动特征，构建了仿天然河流自然弯曲特征的多孔混凝土护砌河道实验模型，通过实验模型的运行调控，模拟并研究岸线特定生境在河道常水位和水位动态周期变化条件下的水质净化效果以及抗污染冲击负荷的能力，并取得了良好的水质改善效果。论文研究中提出的多孔混凝土生态岸线的植被覆盖率高，水质改善效果明显，相对“三面光”硬化模式岸线的河道中污染物去除率有很大的提高；在模拟河道水位动态周期性变化水质改善效果时，多孔混凝土生态岸线的水质改善效果全面优于模拟河道常水位运行时的水质改善效果；同时研究表明，具有生态岸线的河道抗污染冲击负荷的能力较强，实验河道中总氮浓度分别瞬时增加时，生态护砌河道水质恢复的时间较“三面光”河道有很大程度的缩减。针对地表水体地中阿特拉津、酞酸酯类等微量内分泌干扰物的检出频率和浓度均呈上升趋势的特性，通过大量实验分析重点研究了生态护砌河道对微量有机物的去除效果，最终得出多孔混凝土生态岸线能强化并有效去除水中阿特拉津、酞酸酯类、氯代苯类等微量有机污染物，而“三面光”硬化模式的水体中微量有机物的去除效果不稳定且去除率低的有利结论，为水源地的水质安全保障和生态修复提供了重要参考依据。

本书通过微生物学检测和坡面基质生化性质分析，探讨了岸线多孔混凝土生境基质微生物量、富集微生物的分布特性及岸线生境微生物栖息地改替等生态修复技术，提出了河道岸坡面的水生植物生长区是改善河流生态系统最活跃的功能区，也是河流生态修复的控制区。采用PFU法监测实验河道的微型生物群落结构，对比研究了多孔混凝土岸线生境修复模式、“三面光”硬化岸线模式等不同类型河道中的微型生物群落的构成特征，多孔混凝土岸线修复模式能强化水中微型生物群集速率，在较短的时间内实现了微生物物种平衡，生态系统自我完善功能强大，微型生物群集速率、生物多样性指数明显高于“三面光”硬化岸线模式。在对多孔混凝土生态岸线实验模型水质演变理论分析的基础上，系统实验研究了多孔混凝土岸线修复对其水动力学特性的影响，确定了生态护砌河道的粗糙系数，为水工计算提供设计依据。

河湖岸线的生态混凝土生境修复可有效改善水体水质，提高水体自净能力，修复和完善水生生态系统，本书提供了《岸线修复型多孔混凝土制备与预制构型设计技术指南》和《河湖岸线生态建设技术指南》等两部实用的技术指南，为多孔混凝土及其生态构建模式在河湖岸线防护的应用提供设计、施工、验收、管养等成套的规程文件，本书成果可为不同类型的河湖等地表水体的生态修复和环境质量改善提供基础数据和技术支撑。

本书内容主要是作者在河湖岸线生态建设和水环境保护等领域长期的研究成果的总结。全书共包含5个方面的内容，分为11章。第1章为文献综述、研究背景与研究意义；第2章和第9章主要阐述多孔混凝土材料制备成型工艺、多孔混凝土构型优化设计及河湖岸线生态构建关键技术与工程案例；第3～7章系统分析了水体岸线多孔混凝土生态修复的环境效应评价的实验研究成果，包括实验模型设计、水质净化过程与机理分析、微量有机物去除、多孔混凝土生境水土界面微生物富集特性、岸线构建模式对水生生态系统的影响等；第8章分析了多孔混凝土生态岸线与硬化岸线对水动力特征的影响；第10章和第11章为关键技术应用指南专辑，提供了两部关于河湖岸线生态建设的实用技术指南。

本书得到了国家十二五科技支撑计划课题“水网密集地区村镇宜居社区与工业化小康住宅建设关键技术研究与集成示范”（2013BAJ10B13）的资助，获得了国家水体污染控制与治理重大科技专项“竺山湾农村分散式生活污水处理技术集成研究与工程示范”（2011ZX07101-005）、江苏省自然科学基金课题“水体岸坡特定生境中氮磷营养盐的水土界面微生态过程及其生态修复潜力研究”（BK20161146）、浙江省水利科技项目“‘万里清水河道建设’生态堤岸适用技术研究”（RB0914）、国家自然科学基金“河渠岸坡特定生态系统水-土界面物质交换机理与功能强化”（50119027）等科研课题的支持；全书由吴义锋撰写和统稿，同时也凝聚了东南大学吕锡武教授的大量心血，在资料收集和本书编写过程中，得到了韩玉玲、高建明、刘劲松、岳春雷、徐晓东等专家学者的悉心指导和帮助，上海市黄浦江原水厂、浙江省河道管理总站、江苏省水利厅、中国水利水电出版社等单位领导和专家给予了大力支持；戴喆秦、代洪亮、殷志平、朱闻博、陈杨辉等均参加了河湖岸线环境构建关键技术等课题的部分研究工作；东南大学朱光灿研究员、河海大学薛联青教授也给予了帮助与支持。在本书出版之际，作者在此深表谢意！

同时对本书所引用的参考文献的作者及不慎疏漏的引文作者也一并致谢！

由于作者的专业水平和知识领域有限，在本书编写过程中难免存在不足、不妥及顾此失彼之处，敬请专家、同仁及各界读者给予批评指正！

作者

2016年10月于东南大学