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01
流域和溼地生態修復技術的特點
對於流域和溼地生態修復而言，水文起著決定性的影響。在時間尺度上，受到大氣環流和季風的影響，水文循環具有明顯的季節性變化規律，雨季和旱季徑流的交錯變化，洪水期與枯水期的有序輪替，是生態修復必須著重考慮的因素。在空間尺度上，對於大流域會存在著上中下遊水文條件明顯差異，在流域內形成不同的生物區。河流的年度豐枯變化和洪水脈衝，直接影響流域和溼地的群落組成、結構功能以及生態過程。流域自然過程的低流量、高流量和脈衝流量，都是維持生物多樣性的基礎條件。低流量是大部分水生生物和常年淹沒的河濱植物生存所必不可少的基本條件，高流量有利於維持水生生物適宜的水文、溶解氧和水化學成分，增加水生生物適宜棲息地的數量和多樣性；洪水脈衝可為漂流性魚卵漂流、仔魚生長以及植物種子擴散提供合適的水流條件，洪水脈衝還抑制河口鹹潮入侵，為河口和近海岸帶輸送營養物質、維持河口溼地和近海生物生存（董哲仁，2015）。
因此，流域和溼地生態修復技術具有以下特點：①需要根據流域和溼地水文情勢，對水生態系統進行綜合規劃和系統整治，統籌協調保護與發展的相互關係，促進流域和溼地水生態系統的整體改善。②需要推進人水和諧，通過建立生態護岸工程等建設，減少採砂等人類活動對水生態環境的破壞，通過沿岸營造植被緩衝帶或其他阻隔工程截留或隔斷農業面源汙染，建構人水共榮共生環境。③需要按照綜合規劃的水生境功能分區，對重點水域的水生境進行生態修復，開展棲息地的恢復、修復和再生工程，維持生物多樣性。④需要對全流域重點水源涵養區進行生態保護修復，加強流域水土保持、退耕還林還湖還草，加強小流域綜合治理，有效遏制江河湖泊退化和溼地乾涸萎縮退化的趨勢。
02
流域和溼地生態修復的工程技術
（一）水土流失防治工程技術
水土流失防治工程技術主要包括：坡面防治工程技術和溝道防治工程技術。坡面工程技術，是通過在坡面上沿等高線開溝、挖坑、築埂，修成不同程度的臺階，用改變微地形的辦法，起到蓄水保土的效果。溝道工程措施，就其本質來說，就是在溝道內橫築不同形式的壩，通過攔沙蓄水，穩定侵蝕基面，達到保持水土的目的。綜合李懷甫（1989）、段巧甫（1998）、範志書（1993）、許燮謨等（1987）、吳次芳等（2002）等成果，對水土流失防治工程技術做如下的進一步闡述。
1.治坡工程技術
（1）魚鱗坑及水簸箕工程技術
在較陡的梁脊坡面和支離破碎的荒坡上，挖水平溝比較困難，可採用挖魚鱗坑的方法。魚鱗坑要沿等高線自上而下地挖成月牙形，上下錯綜排列成「品」字形。挖坑時，先將表土刮向兩側，然後把心土刨向下方，圍成弧形土埂，埂高0.3~0.4米，埂寬0.3米，埂要踏實。再將表土放入坑內，坑底呈倒坡形，坑距上下、左右各1.0~1.5米。魚鱗坑要圍繞著山坡與山坡流水方向垂直布置，坑的多少和大小，要按當地徑流量多少和林木需水量的要求來確定。為避免被水衝毀坑埂，坑的兩邊留有排水口。在沒有取得試驗資料的地方，暫可藉助各地區的「實用水文手冊」進行估算。在較緩的坡地、集水凹地布置水簸箕，水簸箕的大小和間距根據集水面積、地面坡度等確定。
（2）坡地蓄水工程技術
坡地蓄水工程技術，主要包括截水溝、蓄水池、水窖等工程技術。
1）截水溝工程技術。
為避免坡面徑流的衝刷而引起溝頭前進，在溝頭坡面上修建截水溝。在較完整的溝頭坡面上適宜於修建連續式溝埂，不完整的破碎溝頭坡面修建斷續式溝埂。截水溝工程技術須考慮以下幾個關鍵要點：
第一，第一道溝埂距溝頭的距離，應根據土質好壞，坡度大小而定，一般要離開溝頭10~20米。
第二，溝埂的長、寬、深尺寸，要根據集水面積內設計日暴雨徑流量來確定，使工程蓄水量與設計徑流量相等。
第三，溝埂內外邊坡一般為1∶1，頂寬0.3米。在兩埂中間的溝內，每隔5米加一土檔，土檔高度應比蓄水面低5~10釐米，以便分段攔蓄並排走多餘的徑流。溝埂兩頭應設有溢水口，以排除過多之水，溢水口要用草皮、砌石保護。在溝埂邊坡及埂間，植樹種草，以增加收益保護溝埂的安全。
第四，截水溝斷面。每道截水溝的容量（Ｖ）按下式計算：
式中：Ｖ為截水溝容量（米3）；ＶＷ為1次暴雨徑流量（米3）；Ｖｓ為1~3年土壤侵蝕量（米3）。
Ｖｓ的計量單位，根據各地土壤的容重，由噸折算為米3（下同）。
式（4－3）中ＶW和Ｖs值按下式計算：
式中：Ｆ為截水溝的集水面積（公頃）；ＭＷ為1次暴雨徑流模數（米3/公頃）；Ｍｓ為1年土壤侵蝕模數（米3/公頃）。
由式（4－3）、式（4－4）、式（4－5）計算出Ｖ值並根據Ｖ值計算截水溝斷面面積（Ａ1）：
式中：Ａ1為截水溝斷面面積（米2）；Ｌ為截水溝長度（米）。
截水溝由半挖半填做成梯形斷面，其斷面要素、符號、常用數值，如表4－1所示。
表4－1 截水溝斷面要素常用數值表
2）蓄水池工程技術。
蓄水池用以攔蓄徑流，防止衝刷，保水抗旱和供人畜飲水。一般修建在溝頭、梁頂、路旁、村邊等處。土質要求堅硬，不易漏水，如果必須修建在沙壤土上，應採取防滲措施。蓄水池周圍要栽樹種草，搞好綠化。
蓄水池設計包括蓄水池容量設計和蓄水池主要建築物設計。
第一，蓄水池容量設計。
蓄水池總容量按下式計算：
式中：Ｖ為蓄水池容量（米3）；ＶＷ為設計頻率暴雨徑流量（米3）；Ｖｓ為設計清淤年（ｎ年）累計泥沙淤積量（米3）；Ｋ為安全係數，取1.2~1.3。
ＶＷ與Ｖｓ值的計算分兩種情況：
蓄水池在坡面小型蓄排工程系統之中，與坡面排水溝終端相連，並以溝中排水為其主要水源時，其ＶＷ值與Ｖｓ值根據排水溝的設計排水量和淤積量計算。蓄水池不在坡面小型蓄排工程系統之中，需獨立計算暴雨徑流量時，採用下式計算ＶＷ與Ｖｓ值：
式中：ＭＷ為設計頻率1次暴雨徑流模數（米3/公頃）；Ｍｓ為1年的侵蝕模數（米3/公頃）；Ｆ為蓄水池的集水面積（公頃）。
第二，蓄水池主要建築物設計。
池體設計。根據當地地形和總容量Ｖ，因地制宜地分別確定池的形狀、面積、深度和周邊角度。進水口和溢洪口設計。石料襯砌的蓄水池，襯砌中應專設進水口與溢洪口；土質蓄水池的進水口和溢洪口，應進行石料襯砌。一般口寬40~60釐米，深30~40釐米，並用下面的矩形寬頂堰流量公式校核過水斷面：
式中：Ｑ為進水（或溢洪）最大流量（米3/秒）；Ｍ為流量係數，採用0.35；ｇ為重力加速度，9.81（米/秒2）；ｂ為堰頂寬（口寬）（米）；ｈ為堰頂水深（米）。
引水渠設計。當蓄水池進口不是直接與坡面排水渠終端相連時，應布設引水渠，其斷面與比降設計可參照坡面排水溝的要求執行。
3）水窖工程技術。
水窖分井式水窖和窯式水窖兩類。
第一，井式水窖。
窖體由窖筒、旱窖、水窖3部分組成（圖4－1），各部尺寸如下：
圖4－1 井式水窖斷面示意圖
ａ.窖筒（上接地面窖口，供取水用）。直徑0.6~0.7米，深1.5~2.0米。
ｂ.旱窖（不蓄水部分）。上部與窖筒相連，深2~3米。直徑向下逐步放大，到散盤處直徑3~4米。
ｃ.水窖（蓄水部分）。深3~5米，從散盤處向下，直徑逐步縮小，到底部直徑2~3米。
地面部分由窖口、沉沙池、進水管3部分組成，各部尺寸如下：
·窖口。直徑0.6~0.7米，用磚或石砌成，高出地面0.3~0.5米。
·沉沙池。位於來水方向路旁，距窖口4~6米。池體成矩形，長2~3米，寬1~2米，深1.0~1.5米。四周坡比1∶1。
·進水管。圓形，直徑0.2~0.3米，在沉沙池從地表向下深約2/3處，以1∶1坡度向下與旱窖相連。
第二，窯式水窖。
窖體由水窖、窖頂、窖門3部分組成，其斷面結構見圖4－2，各部尺寸如下：
圖4－2 窯式水窖斷面示意圖
ａ.水窖（蓄水部分）。深3~4米，長8~10米，斷面為上寬下窄的梯形，上部寬3~4米，兩側坡比為8∶1。
ｂ.窖頂（不蓄水部分）。長度與水窖一致，半圓拱形斷面，直徑3~4米，與水窖上部寬度一致（有的窯式水窖在窖頂中部留圓形取水井筒，直徑0.6~0.7米，深度隨崖坎高度而異，從窖頂上通地面取水口）。
ｃ.窖門。下部梯形斷面，尺寸與水窖部分一致，由漿砌料石製成，厚0.6~0.8米，密封不漏水。在離地面約0.5米處埋一水管，外裝龍頭，可自由放水。上部半圓形斷面，尺寸與窖頂部分一致，由木板（或其他材料）做成。木板中都有可以開關的1.0米×1.5米的小門。
地面部分由取水口、沉沙池、進水管3部分組成，可參照井式水窖的設計，沉沙池的尺寸應根據來水量適當放大。
2.治溝工程技術
（1）溝頭防護工程技術
溝頭防護工程，主要包括：修築土埝、樹樁埝、截水溝埂及造林護溝等。
（2）谷坊壩工程技術
谷坊壩一般布置在比降較大、溝谷狹窄、切割較深、難以耕作的山區。
在支、毛溝和較大溝道中、上遊，橫向修築的小壩叫谷坊壩。谷坊壩是防止溝蝕的有效措施，它能固定溝床侵蝕基點，防止溝底下切，抬高溝床，制止溝岸擴張；又能攔截泥沙，減少流入河川的固體徑流量，減輕石洪危害，為利用溝底創造條件；同時攔蓄部分徑流量，降低溝道中水流速度，削減下遊洪峰流量。谷坊壩的種類很多，有土谷坊、石谷坊、生物谷坊等，應本著因地制宜的原則選定。修建時要自上而下，小多成群，分散水勢，節節攔蓄。
谷坊壩的間距和高度是互相制約的兩個指標。一般來說，在相同的坡度條件下，間距越大，谷坊壩越高，反之則越小。可以先確定高度再求谷坊壩間距，也可以先確定谷坊壩位置，再由谷坊壩間距求谷坊高度。谷坊壩的高度一般小於5米。
1）谷坊壩高度的確定。
谷坊壩的高度一般根據所用材料而定，以能承受水和泥沙的壓力，而不至造成破壞為原則。
式中：ｈ為谷坊壩的有效高度（米）；Ｈ1為溝口處高程（米）；Ｈ2為溝掌高程（米）；Ｍ為谷坊壩座數。
表4－2為各種穀坊的經驗斷面尺寸，供設計時參考。
表4－2 谷坊斷面尺寸表
2）谷坊壩間距的確定。
谷坊壩一般是為了把溝底變成一級一級的水平臺階，這時谷坊溢水口底與上遊相鄰谷坊外坡基部相平（圖4－3），其兩個谷坊壩的間距可由下式計算：
式中：Ｌ為谷坊壩的間距（米）；ｈ為谷坊壩的有效高度（米）；ｉ為原溝比降。
3）谷坊壩座數的確定。
谷坊壩的座數，根據溝道溝頭和溝口高程而定。計算公式如下：
式中：Ｍ為谷坊壩座數；Ｈ1為溝口處高程（米）；Ｈ2為溝掌高程（米）；ｈ為谷坊壩有效高度（米）。
（3）淤地壩工程技術
在幹支溝裡橫向築壩，以緩洪攔沙，變荒溝為良田，這種壩叫淤地壩。淤地壩是控制溝床下切和溝岸擴張，合理利用水土資源的有效措施。它與谷坊壩只有大小和高低之分。沒有本質的區別，只是目的作用不同，其高度一般在5米以上。
圖4－3 谷坊壩布置圖
修建淤地壩，要堅持「小型為主、小多成群、大中小結合」的原則，因地制宜，自上而下，全面部署；根據流域內的自然特點和經濟條件，進行全面分析，確定投資小、淤積快、成地早、受益大的壩系布設方案，形成生產、攔沙、防洪、灌溉的完整體系。
1）壩址選擇。
壩址要符合下列條件：
第一，地形要求選在口小、肚大、溝道緩、淤地多的岔口，彎道的下方或跌水的上方，壩址兩端坡面不能有溝道或集流槽。
第二，溢洪道要布置在有巖石層、沙漿層或紅土層處，不要選在泉眼或地下水豐富的地方，更不能選在塌方處。
第三，壩址附近要有足夠的土、石料，並且取料方便，以節省投資。
第四，為使壩地不斷擴大，應考慮加高條件，如上下壩間距、村莊道路、淹沒損失等情況。
2）庫容計算。
淤地壩庫容一般採用實測斷面法或簡易公式法求得。
第一種方法是實測斷面法。在庫容範圍內，自下而上，測量與水深相適應的若干有代表性的溝道斷面，按相鄰的兩斷面分別計算各段庫容，而後把各段的庫容加起來，即總庫容，其計算公式如下：
式中：Ｗ1，Ｗ2……為各段的庫容（米3）；Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3……為上下斷面積（米2）；Ｌ1，Ｌ2……為斷面間垂直距離（米）。
最後一個斷面，即最上面的斷面與回水末端間的庫容按下式計算：
式中：Ｗ為最上面的斷面與回水末端間的庫容（米3）；Ｆ為最上面的斷面面積（米2）；Ｌ為最上面的斷面至回水末端的垂直距離（米）。
第二種方法是簡易公式法。當壩高確定後，庫容按下式計算：
式中：Ｗ為平壩水深時的庫容（米3）；Ｄ為庫容最大水面寬度（米）；ｄ為溝床平均寬度（米）；Ｈ為平壩時水深（米）；ｉ為溝床平均比降；Ｃ為溝谷斷面類型係數（表4－3）。
表4－3 溝谷斷面類型係數表
3）壩高確定。
淤地壩的主要目的是攔泥淤地，其次為蓄水灌溉，其工程設計與水庫有所區別。水庫對地質要求嚴格，施工和管理上也比較複雜。淤地壩壩身土料要求以均質土為主，土石山區可用土石混建，如黏土成分較多，其成分佔50％以上時，要摻細沙，以免裂縫漏水。
第一，攔泥壩高計算。攔泥庫容需要的壩高為攔泥壩高，10米以下的淤地壩以2年的淤積量為準，10米以上的淤地壩以2~4年的淤積量為準。
年來泥沙量計算：
式中：Ｗ為年來泥沙量（米3）；Ｍ為多年平均侵蝕模數[噸/（千米2·年）]；Ｆ為流域面積（米2）；ｒ為泥沙容重（噸/米3）。
總來泥沙量計算：
式中：Ｗ總為總來泥沙量（米3）；Ｗ為年來泥沙量（米3）；ｔ為規定淤積時間（年）。
然後以Ｗ總在壩高－庫容曲線上查得攔泥壩高。
第二，滯洪壩高計算。滯洪水深所需要的壩高為滯洪壩高。滯洪壩高即溢洪道水深在淤地壩中關係很大，水過深影響壩地生產，水太淺需要過寬的溢洪道，很不經濟。一般流域面積在2千米2以內的，滯洪水深0.5~1.0米；2千米2以上的，水深1.0~2.0米。根據滯洪壩高加攔泥壩高，從壩高－庫容曲線上查得的庫容，減去攔泥庫容即得滯洪庫容。
第三，安全壩高確定。根據實踐經驗，壩高在10米以下，安全壩高為0.5~1.0米；壩高10~20米，安全壩高為1.0~1.5米。
4）淤地面積。
淤地面積可用下式計算：
式中：Ａ為淤地面積（米2）；Ｄ為最大水面寬（米）；ｄ為河床平均寬（米）；Ｈ為平壩時水深（米）；ｉ為溝床比降。
5）壩體斷面確定。
淤地壩在15米以下，不設平臺。在15米以上，設平臺，平臺寬1.0~1.5米。壩高、頂寬、邊坡比尺寸見表4－4。
表4－4 淤地壩壩高、頂寬、邊坡比參照表
6）反濾層。
淤地壩需要設反濾層，以排出壩體和壩基的滲透水，避免塌壩的危險。反濾層是在下遊坡腳修的排水設備。反濾層所用材料為粗沙、石子、塊石。反濾層尺寸，其高度一般為壩高的1/10~1/5。反濾層形式主要有以下兩種：
第一種是稜式反濾層。其斷面見圖4－4，其尺寸材料見表4－5。
圖4－4 稜式反濾層斷面圖
表4－5 稜式反濾層尺寸材料表
第二種是斜臥式反濾層。其斷面見圖4－5，其尺寸材料見表4－6。
圖4－5 斜臥式反濾層斷面圖
表4－6 斜臥式反濾層尺寸材料表
7）溢洪道。
溢洪道是淤地壩宣洩洪水的建築物，一般多修在壩一側的河岸上。溢洪道最大洩洪流量可按高切林法計算：
式中：ｑｍ為溢洪道最大洩洪流量（米3/秒）；Ｑｐ為設計洪峰流量（米3/秒）；Ｗｐ為設計洪水總量（米3）；Ｖ滯為溢洪庫容（米3）。
溢洪道底寬可由下式求得：
式中：Ｂ為溢洪道底寬（米）；Ｑ為最大洩洪流量（米3/秒）；Ｈ為溢洪水深（米）；Ｍ為流量係數，Ｍ＝1.33~1.56。
從表4－7中可查得溢洪道斷面尺寸。
表4－7 溢洪道矩形斷面尺寸表
註：底坡比降1/1000。
8）洩水涵洞。
淤地壩在小溝上建築時，可不設涵洞，只開溢洪道，但流域面積在5千米2以上或在有長流水的溝道中修建時，須布設洩水涵洞，以排除壩內清水，便於耕種和再次攔蓄洪水。
洩水涵洞主要包括臥管和消力井、涵洞和消力池兩部分。
第一，臥管和消力井。臥管縱坡一般以1∶2~1∶3為宜，臥管每升高0.5米設一放水孔，孔口設蓋板。臥管和放水孔通常有圓形和方形兩種。圓形和方形臥管的尺寸可查表4－8，放水孔的尺寸可查表4－9。
表4－8 圓形、方形臥管尺寸表
表4－9 放水孔尺寸表
臥管中的水流為陡坡急流，衝力很大，必須在臥管底端設置消能設施，消能後再由壩下涵洞放到下遊去，消能設施一般做成長方形消力井，其容積可按每立方米的容積消除能量7.5~8.0千瓦來計算。
水在消力井頂部產生的能量：
式中：Ｎ為能量（千瓦）；η為效率係數，取1.0；Ｑ為管內流量（米3/秒）；Ｈ為水頭（米）。
算出Ｎ後，可求出消力井容積，擬定消力井尺寸。
第二，涵洞和消力池。臥管中水流經消力井消能後，通過壩下涵洞流向下遊。在淤地壩中，由於輸水流量不大，壩下涵洞一般採用無壓式方涵，用石料砌牆護底，混凝土抹面，鋼筋混凝土蓋板。蓋板厚度視淨跨、填土高、鋼筋用量而定，一般板厚在15~35釐米之間。
無壓方涵流量計算採用明渠均勻流公式。
涵洞出口一般設一水平段，然後再接斜坡，斜坡不陡於1∶4。在斜坡下設置消力池，以消除水能，避免淘刷，使水平穩地流向下遊。
3.治灘工程技術
治灘工程技術主要是通過人工墊土、水力衝土等辦法來治理河灘地、淤地造田。
（1）治灘造田工程
治灘造田是治河工程的一部分。它通過工程措施，從上而下沿河進行裁彎取直，整治河道，束窄河床，修建順壩、丁壩、格壩，引洪放淤成田。這樣做的好處是：固定河床，束水歸槽，削減洪峰，減少泥沙，擴大耕地，增加產量。
束窄河道改河治灘成敗的關鍵，在於確定新河道的過洪斷面和保證施工質量。治灘造田的設計和施工技術要點是：
1）選定新河道的經濟斷面，確定新河道的治導線，即整治線。保護河道兩岸農田，防止岸坡坍塌。
2）治導線要儘量做到緩和河道彎度，力求順直，但不宜過於增大河道比降，以防衝刷。
3）平順河道要充分利用有利地形，靠一邊開挖可節省工程量，在不得已的情況下可以中間開挖。
為了新河道的穩定性，必須進行新河道的水文水力計算，設計出新的河床斷面，設計標準按有關規範確定。
計算新河道過洪斷面尺寸，即確定治導線的寬度和河槽水深時，可按下式計算：
式中：Ｑ為新河道過洪斷面（米）；Ｂ為寬度（米）；ｎ為河槽糙率；Ｈ為平均水深（米）；ｉ為河床比降。
（2）引洪漫地工程
引洪漫地是把山溝、坡面、村莊、道路的洪水引到耕地或低洼的河灘進行淤漫。這些洪水中含有豐富的腐殖質，不但可以削減洪峰，減少入河泥沙，而且能改良土壤、提高肥力，同時還能將高低不平的土地填淤變平，便於耕作。
引洪漫地需要開挖引洪渠道，但因為含沙量高，渠道不宜過長，要多級渠道引洪，渠系建築物主要是進洪閘、洩洪閘、分洪閘。渠道縱坡一般為1/400~1/300，流速1.5米/秒。閘門平常開啟，隨時準備搶引首次洪水。渠道斷面根據引洪量和土地面積來確定。引洪漫地應注意以下幾點：
1）引洪漫地的引水口應選在高處，引洪渠要以佔地少、澆地多、省工節支為原則。
2）因山洪含沙量高，引洪渠道的比降要大，多分支渠，多挖澇池，以備洪水大時分洪滯洪。
3）由於洪水來勢猛，歷時短，因此要事先做好準備，安排好足夠的人力，抓緊時機淤漫土地，用後搞好渠道清淤，以備再引。
4）如果是新修的灘地可以多漫，如有秋作物時，每次洪水漫地不要超過苗心，對玉米、高粱不超過株高的1/5。
4.防護草工程技術
（1）草種選擇
選作防護草種的基本條件是草種抗逆性強，保土性好，生長迅速，經濟價值高。
1）根據地面水分情況選種草類。
乾旱、半乾旱地區選種旱生草類。其特點是根系發達，抗旱耐幹，如沙蒿、冰草等。一般地區選種中生草類，其特點是對水分要求中等，草質較好，如苜蓿、鴨茅等。水域岸邊、溝底等低溼地選種溼生草類，其特點是需水量大，不耐乾旱，如田菁、蘆葦等。水面、淺灘地選種水生草類，其特點是能在靜水中生長繁殖，如水浮蓮、茭白等。
2）根據地面溫度情況選種草類。
低溫地區選種喜溫涼草類，如披鹼草等。其特點是耐寒、怕熱，高溫則停止生長，甚至死亡。高溫地區選種喜溫熱草類，如象草等。其特點是在高溫下能生長繁茂，低溫下停止生長，甚至死亡。
3）根據土壤酸鹼度選種草類。
酸性土壤，ｐＨ在6.5以下，選種耐酸草類，如百喜草、糖蜜草等。鹼性土壤，ｐＨ在7.5以上，選種耐鹼草類，如芨芨草、蘆葦等。中性土壤，ｐＨ在6.5~7.5之間，選種中性草類，如小冠花等。
4）根據其他生態環境選種草類。
在林地、果園內蔭蔽地面，選種耐蔭草類，如三葉草等。風沙地選種耐沙草類，如沙蒿、沙打旺等。
（2）種草方式
1）直播。
直播是種草的主要方式，它分條播、穴播、撒播、飛播4種。
第一，條播。適應地面比較完整、坡度在25度以下，一般用牲畜帶犁沿等高線開溝，或牲畜帶耬完成。南方多雨地區，犁溝可與等高線呈1％左右的比降。根據不同的草冠情況和種草的目的，分別採取不同行距，以最大草冠能全部覆蓋地面為原則，放牧草地應採取寬行距（1.0~1.5米）條播。
第二，穴播。適應於地面比較破碎、坡度較陡（有的達25度以上），以及壩坡、堤坡、田坎等部位，或播種植株高大的草類時採用。沿等高線人工開穴，行距或穴距大致相等。相鄰上下兩行穴位呈「品」字形排列。
第三，撒播。對退化草場進行人工改良時採用。一般應選抗逆性較強的草種，特別注重選用當地草場中的優良草種，並在雨季或土壤墒情較好時進行。
第四，飛播。地廣人稀種草面積較大時採用，可參照《GB/Ｔ16453.5—2008 水土保持綜合治理 技術規範 風沙治理技術》執行。
2）混播。
混播是直播中的特殊形式，在直播的幾種方式中採取兩種以上的草類進行混播，以加速覆蓋，增強保土作用，並促進草類生長，提高品質。
一般以禾本科草類或豆科草類混播、根莖型草類與疏叢型草類混播較好，其配合比例見表4－10。
表4－10 混播配合比例表 單位：％
3）其他種植方式。
第一，移栽。主要用於補植。一般可利用定苗時分株移栽；有條件的先覆膜育苗，然後移栽。
第二，插條。有的草類（如葛藤、小冠花等）可插條繁殖。
第三，埋植。有的草類（蘆葦、象草、小冠花等）可埋植繁育。
（3）播種量
在選用國家或省級牧草種子標準規定的一、二、三級種子基礎上進行下述播種量。
1）理論播種量。
當種子的純淨度和發芽率都是100％，所需的播種量為理論播種量，以千克/公頃計。
第一，理論播種量按下式進行計算：
式中：Ｒ為理論播種量（千克/公頃）；Ｎ為單位面積播種子數（粒/公頃）；Ｚ為種子千粒重（克）。
第二，種子千粒重的確定。取有代表性的種子1000粒，稱其重量測定。
如果大粒種子，可改為百粒重，並將計算公式做相應的修改：
式中：Ｚ′為種子百粒重（克）。
2）實際播種量。
第一，實際播種量按下式進行計算：
式中：Ａ為實際播種量（千克/公頃）；Ｒ為理論播種量（千克/公頃）；Ｃ為種子的純淨度（％）；Ｆ為種子的發芽率（％）。
第二，種子純淨度的測定。取有代表性的種子樣品，在除去雜質和其他混雜種子後分別稱重，並用式（4－29）計算其純淨度：
式中：Ｃ為種子純淨度（％）；Ｗｃ為純淨種子重量（克）；ＷＹ為樣品重量（克）。
第三，種子發芽率的測定。取100粒種子，放在有濾紙或沙的培養皿中，加少許清水，保持20~25℃溫度和充足的光照，進行發芽試驗，在規定時間內檢查發芽籽數，並用式（4－30）計算其發芽率：
式中：Ｆ為種子發芽率（％）；QF為發芽種子數（粒）；Qx為試驗種子數，100粒。
（二）水文生態修復工程技術
流域和溼地水文過程是維持生態系統功能的關鍵要素，決定了流域和溼地植物、動物棲息和土壤生物地球循環化學特徵，是生態修復工程的關鍵。流域和溼地水文生態修復的工程技術，首先應根據流域和溼地水文退化的程度及原因，採用生態補水技術、水文聯通技術和蓄水防滲技術等，恢復地下水位和水文周期。其次才是運用水環境修復工程技術淨化水質，改善水體汙染。Mitschetal.、Mitsch&Day在美國密西西比－俄亥俄－密蘇裡河盆地進行了溼地水文修復研究，先通過「牛軛湖」的設計延長水體在溼地中的滯留時間，然後再通過植物修復技術降低水中營養鹽含量（鄧正苗等，2018）。
水文生態修復是一個極其複雜和漫長的過程。河流多樣性和形態蜿蜒性、河流橫斷面的地貌單元多樣性、河流縱坡比降、溼地水平方向的地貌變化、溼地垂直方向水深度的變化、溼地岸線的規則程度等都會影響水文生態修復，但是要改變河流溼地形態的空間異質性，是十分困難的。即使通過修復在短期內提升了生態系統服務功能，但長期的影響並不確定是否與短期的效果相一致。喬瑞波（2009）對海河流域地下漏鬥區水文生態修復的探索性研究表明，需要採用以下綜合修復措施：①截流汛期非致災徑流，做好季節回補工作。準確科學地界定汛期非致災徑流，充分利用雨洪資源回補超採的地下水。利用池塘、水窖、旱池、集水坑、排水渠、衝溝、低洼的未利用地、廢棄主機井、礦坑、取土坑、地裂等作為集水器，做好季節性回補。只有經過多年回灌，才能恢復地下水平衡。②恢復為溼地資源，增大雨洪資源持續回補量。③相對封閉漏鬥區，嚴格限制新鑽機井數量。機井增多可以減輕旱情，但對地下水系統也會產生長期的、隱含的副作用。④依託調水工程，減少地下水開採量。圍繞漏鬥區地下水超採綜合治理修復，河北省啟動了多項與調整種植結構和農藝節水相關的研究項目，研發了相應的種植技術模式，包括冬小麥春灌節水穩產配套技術、小麥保護性耕作節水技術、小麥玉米水肥一體化節水技術、蔬菜膜下滴灌水肥一體化節水技術等項目，通過這些種植模式的調整，其節水效果比較明顯。但是，這些技術模式效果的節水機制、長期穩定性以及生態環境影響等並不明確。漏鬥區輪作休耕模式下地下水循環要素和淺層地下水補給的時空演變規律如何?深層地下水使用後是否可以更新，其更新能力的恢復變化過程如何?地下水灌溉－環境變化－糧食生產之間存在的內在關係如何等（趙其國等，2018），需要長時期動態觀測和持續研究，才能解決漏鬥區的水文生態修復問題。
（三）水環境修復工程技術
流域和溼地水環境修復，就是利用水生態系統原理，採取各種工程技術手段，改善水體質量，修復生態系統結構和功能的過程。水環境修復，其對象不僅包括水體本身，還包括與水體相關的流域生物地理環境。由於不同的水域形式，其物理、化學和生物環境都有較大差異，需要採取不同的水環境修復工程技術。
1）河流修復工程技術。通常將河流修復工程技術分為物理、化學和生物三大類型。但由於河流生態修復是一個系統性、整體性的工程，在實踐工程中的指導性並不強。戰玉柱等（2018）的研究表明，可以從河流水生態修復技術的不同應用環節進行分類，更有針對性和實操性：①汙染基底修復工程技術。主要有原位處理工程技術和異地處理工程技術兩大類。其中原位處理工程技術主要包括調水衝汙、底泥覆蓋、底泥化學固化等；異地處理工程技術主要是清淤疏浚，可以快速有效地去除水體外源汙染。②岸坡生境修復工程技術。最常用的是河道生態護坡工程修復，主要為採用自然屬性較強的材料作為主體結構，結合適宜生態護岸結構採用的塊石、生態混凝土、植草砌塊、石籠、土工合成材料等，構築可以抵抗水流淘刷侵蝕的結構，同時適合植物的生長和自然演替。③河道緩衝帶修復工程技術。其關鍵是確定緩衝帶的寬度和植被群落的結構。蘇州河上遊濱岸緩衝帶的試驗表明，19米長的百慕達草緩衝帶對徑流總固體懸浮物的截留能力達到70％以上，特別是前端12米的截留距離效果明顯（劉澤峰，2009）。④河流水質淨化技術。其中原位水質淨化技術主要有生物膜技術、生態浮床技術、沉水植物修復技術、投加微生物菌劑修復技術等；異位水質淨化技術主要有人工溼地系統技術、生態礫石床技術等。但就工程技術角度而言，總體上主要有生態攔截工程技術、溼地植物淨化技術、水生動物淨化技術、人工浮島技術和人工溼地淨化技術等。
2）湖泊修復工程技術。湖泊修復工程技術可以區分為外源性汙染物質控制和內源性汙染物質控制兩大類型。①外源性汙染物質控制工程技術。主要有退耕還林還草還湖技術、清潔生產技術、廢水集中處理技術等。②內源性汙染物質控制工程技術。主要有底泥疏浚技術、土地處理技術、稀釋和衝刷技術、水力調度技術、氣體抽提技術、空氣吹脫技術、投加石灰技術、水生植物修復技術、生物調控技術、生物膜技術、微生物修復技術、仿生植物淨化技術、深水曝氣技術等（廖靜秋等，2013）。在湖泊修復工程技術中，清潔生產技術和底泥疏浚技術是兩項比較有效和常用的技術。所謂清潔生產技術是一種相對的技術，清潔指較生產同類產品的技術汙染物的產生量更小，汙染物毒性更小。CPT技術的核心是對原有生產過程的改變，主要是通過原材料和能源的調整替代、工藝技術的改進、設備裝備的改進、過程控制的改進、廢棄物的回收利用、產品的調整變更等技術措施，使得汙染產生量和毒性降低甚至消除。通過採用清潔生產技術，可以使得湖泊中的外源性汙染物濃度大大減少，從而達到生態修復的目的。底泥疏浚技術的核心是徹底去除底泥中的有害物質，其技術組成包括3大部分：①疏浚底泥特性分析，確定底泥中汙染物的組成和分布，根據底泥特性選擇針對性強的疏浚工程技術和疏浚工藝。②底泥疏浚最佳技術及工藝選擇，主要包括確定疏浚底泥體積，選擇挖掘機，計算壓頭和功率，設計底泥堆放場地，對疏浚工藝進行優化分析，選擇合理的疏浚集成工藝等。③疏浚底泥再利用，根據疏浚底泥的特性、疏浚技術和疏浚工藝，研製底泥再利用方案。底泥疏浚時應注意防止二次汙染。歐美不少國家都採用底泥疏浚技術對湖泊進行生態修復，取得了良好效果。例如瑞典的Trummen湖，清除表層1米厚的底泥後，水深增加了1.1~1.7米，TP濃度迅速下降，這種狀態維持了18年。
3）溼地修復工程技術。它是指對退化或消失的溼地進行修復或重建的物理、化學和生物技術或生態工程。其目的是通過改變溼地生物所依賴的生態環境，提高生境的異質性和穩定性，實現溼地基底穩定、水質改善、環境健康和功效如前。溼地修復的物理技術主要包括土壤滲濾法、調水衝洗法；化學技術主要包括混凝法、中和法、氧化還原法、吸附法、離子交換法、電滲析法；生物技術主要包括溼地植物淨化、生物膜吸附等。由於化學方法容易對溼地生態系統造成新的汙染，所以相關技術應用不廣泛。土壤滲濾法和生物膜吸附法是2項比較新的技術，應用性也較強（廖靜秋等，2013）。①土壤滲濾處理系統。是一種人工強化的汙水生態工程處理技術，它充分利用在地表下面的土壤中棲息的土壤動物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化學特性將汙水淨化，屬於小型的就地汙水土地處理技術。在國外，土壤滲濾技術工藝在20世紀70年代的日本即得到應用，日本的Niimi，Masaaki在20世紀80年代開發出土壤毛管浸潤溝汙水淨化工藝，處理生活汙水的出水水質優於二級處理出水。美國、法國、德國、以色列等發達國家也都在大力推行與土壤滲濾技術相關的土地處理工藝。②生物膜吸附法。是與活性汙泥法並列的一類廢水好氧生物處理技術，是一種固定膜法，是汙水水體自淨過程的人工化和強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機汙染物。處理技術有生物濾池（普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池）、生物轉盤、生物接觸氧化設備和生物流化床等。該方法對於溼地環境中的重金屬和有機汙染物都具有較好的吸附作用。其基本原理是根據溼地的理化性質設計生化池，採用連續水的動態自然掛膜培養方式，微生物在填料上緩慢生長和繁殖，生物膜會逐漸變厚。生物膜上含有豐富的藻類和原生動物，先吸附原水中的有機物、氨氮、重金屬等汙染物，再進一步為膜上的微生物分解、吸收和代謝而得到去除（肖羽堂等，2005）。
4）地下水修復工程技術。地下水修復技術主要是指採用抽提、氣提、生物修復、滲透反應牆等，使受汙染的地下水恢復到原有水質的技術，包括抽提技術、氣提技術、空氣吹脫技術、生物修復技術、滲透反應牆技術、原位化學修復技術等。抽提處理技術是目前相對成熟、有效和低成本的技術，它是採用水泵將地下水抽出來，在地面通過沉澱、膜分離、交換樹脂、活性炭吸附、空氣吹脫、化學氧化和生物降解等得到合理的淨化處理，並將處理後的水重新注入地下或排入地表水體。這種處理方式對抽取出來的水中汙染物能夠進行高效去除，但不能保證全部地下水尤其是巖層中的汙染物得到有效去除。
（四）生境恢復工程技術
生境是指物種或物種群體賴以生存的生態環境。對藥用植物生存而言，其最大的威脅就是生境的破壞，如森林的砍伐、草原和溼地的開墾以及由此帶來水土流失、乾旱化、養分的減少等。生境恢復工程技術是一種對受損的生境進行恢復與重建，使惡化狀態得到改善的工程技術，其主要結果是生物群落多樣性和服務功能的顯著提升。流域和溼地生境恢復的工程技術，一般分為下列幾個步驟：①明確生境恢復的邊界。②調查生境退化的特徵，包括退化主導因子、退化過程、退化類型、退化階段與強度的調查、診斷和辨識。③生境退化的評價，確定生境恢復目標。④生境恢復工程技術選擇，有針對性地建立起不同功能區的生境恢復方案及其工程技術方法，包括生境恢復與經濟協調發展的方案。⑤生境恢復工程措施實施和動態監管，包括對生境恢復模式的總結、示範和推廣，以及後續的動態監測與評價等。
生境恢復工程技術的核心是解決水環境恢復、土壤環境恢復和植被恢復三大方面的技術問題。水環境恢復和土壤環境恢復的關鍵技術，上文已有闡述。植被恢復的過程必須以植物生態學為指導，綜合考慮待恢復生境的物理條件、營養條件和汙染狀況等進行適當的物種選擇，可詳見下文生物恢復工程技術的闡述。
（五）生物恢復工程技術
生物恢復工程技術，核心是植被恢復。後者是指運用生態學原理，通過保護現有植被、封山育林或營造人工林、灌、草材料，修復或重建被毀壞或被破壞的森林和其他自然生態系統，恢復生物多樣性及其生態系統功能的過程。在總體思路上，植被恢復首先要尊重植被群落的演替規律，遵守植物地帶性原則、生物多樣性原則、群落穩定性原則和長短效益結合原則，從結構入手進行人工植物群落設計，實現群落的物種組成、群落片層、垂直結構和時空結構上的合理配置，達到群落結構合理、功能優化的目的。其次是要建構「複合型」植被重建工程，改變單一品種，營造「複合型」植被。在操作層面上，流域和溼地生物恢復一般按以下程序進行：①選擇先鋒物種。它是群落演替中最先出現的植物，具有生長快、種子產量大、較高的擴散能力等特點，但不適應相互遮陰和根際競爭，所以很容易被後來的種群排擠掉。通常選擇根系發達、生長迅速的草本物種，以達到固定新生土壤和改善土壤結構的目的。②恢復植被群落。根據流域和溼地的土壤類型、群落優勢種的生物學特性及其對環境的適應性和生態位關係，篩選優良的鄉土草灌木和林木，建立適合地方自然條件和經濟發展特點的植被群落。在植被恢復過程中，適當的人為幹擾是必要的，但必須防止生物侵入的風險和隱患。日本學者宮脅昭根據植被科學中的演替理論，採用當地鄉土樹種的種子進行營養缽育苗，配以適當的土壤改造，在較短時間內建立起適應於當地氣候的頂級群落類型。這一方法取得了顯著成績，得到了世界公認，通常稱之為宮脅法。在實踐中從營養缽育苗開始培育，可能會有些難度，但植被重建選擇的品種應該是適應當地生長的品種。例如紅壤地區的植被恢復、植被重建可以選擇地帶內的闊葉樹種，包括山茶科木荷、金縷梅科楓香、楊梅科楊梅、殼鬥科閩粵栲與青岡、樟科香樟、木蘭科含笑、杜英科山杜英；灌木鄉土品種可以選擇蝶形花科胡枝子等。營造水保林選擇以馬尾松、木荷、楓香、楊梅、胡枝子等為典型優勢造林樹種，這是建立地帶性質頂極穩定群落的需要（孫波等，2011）。
本文選自由地質出版社剛剛出版的《國土空間生態修復》（點擊藍字即可購買），由吳次芳、肖武、曹宇、方愷著；文章來源：自然資源之聲
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