漳河平原段生態修復模式的構建

侯思琰 ，劉德文，徐 寧 ，石 維 ，林 超 ，王洪翠

（1.海河水利委員會水資源保護科研所，天津 300170；2.海河流域水資源保護局，天津 300170；3.海河流域水環境監測中心，天津 300170）

1 研究區域概況

漳河發源于太行山區，流域面積19 537 km2，流經山西、河南、河北三省，在河北省磁縣與河南省安陽縣交界處入岳城水庫。岳城水庫以下，漳河進入平原區，經河南省安陽縣北部及河北省南部磁縣、臨漳、魏縣、大名，于館陶縣徐萬倉村入衛運河，河流全長460 km，其中岳城水庫以下平原河段長117 km。20世紀五六十年代以來，漳河上游修建了大量的水庫和引蓄水工程，引提水量劇增，漳河下游來水量驟減，長期的連續斷流、干涸引發了非法采砂行為，更日益加重了河道沙化現象，對河道工程和河流生態環境造成了嚴重影響。

2 生態現狀

2.1 水量及干涸情況

近年來，漳河平原河段過流多為岳城水庫汛前棄水，集中于6、7月份。2006年4月，為緩解滄州地區旱情實施的引岳濟滄輸水使得河道全線過流。2007、2009、2010年3年漳河河道全年干涸。由表1可知，現狀年岳城水庫（漳河）及蔡小莊站實測年徑流量和多年平均年徑流量相比分別減少93.9%和80.2%。歷史及現狀水量年際變化對比分析，見表1。

表1 歷史及現狀水量年際變化對比分析

漳河平原段河流斷流及干涸情況較為嚴重，2006—2010年平均斷流358 d，平均干涸350 d，河流干涸將進一步造成流域景觀與生物多樣性喪失、生態環境惡化，進而對生態系統造成影響。漳河平原段河流斷流情況，見表2。

表2 河流干涸斷流情況調查

2.2 采砂現狀及治理

由于漳河河道內長年斷流，客觀上便利了非法采砂活動，特別是臨漳河段隨處可見大大小小的砂堆和挖坑，有的靠近險工，有的挖破河槽。采砂使得河床破壞嚴重，影響河道來水走勢，汛期中小來水易形成橫流、險灘，對堤岸形成威脅；同時，非法采砂破壞河槽及河灘地的植被，使得砂石裸露，河道沙化進一步加重，風蝕周邊農田土壤表層，造成土地生產力衰退。

近年來，主要采取以下措施打擊漳河下游河道的非法采砂行為：在采砂活動頻繁的臨漳縣成立了漳河全面禁采聯合執法行動領導小組，制定了《漳河全面禁止采砂聯合執法行動實施方案》，印發了《關于全面禁止漳河采砂保障漳河河道安全的通告》；通過開展專項整治和重點打擊，與地方政府建立采砂執法協作機制；組織編制海河流域江河重要河道采砂管理規劃，進行漳河采砂資源勘查與測量；2010年漳河采砂管理視頻監控系統投入運行，可以實時了解漳河河道內采砂情況，進一步加強采砂監管和執法工作。這些措施很大程度上遏制了非法采砂現象，但個別砂場還存在私采、盜采行為現象。

3 生態修復目標與布局

3.1 修復目標

近期目標——綠色漳河：近期來看恢復河道生態水面可能性不大，通過以綠代水的方式，利用汛期棄水以及人工灌溉在漳河平原段多沙河道植樹種草，選用適宜物種起到護堤固沙的作用，同時提高河道植被覆蓋率，避免沙化河道產生次生環境問題。

中期目標——濕潤漳河：通過小流量連續放水，使得漳河下游大部分斷面保有一定水面，能維持較低級的水生生態，存在水生、濕生植物、兩棲類動物等。

總體（最終）目標——流動漳河：考慮南水北調中線完成后置換部分生態用水下泄河道，使漳河平原河段長年保持一定生態基流，恢復其生態系統完整性和生物多樣性。

3.2 布局

實現近期目標過程中，可根據河道土壤特性分段考慮其生態修復的布局及措施。漳河平原河道基本可以分成3段，第1段岳城水庫至京廣鐵路橋段河床以砂卵石為主；第3段常馬莊至徐萬倉河床以沙壤土、黏土、壤土為主，植被覆蓋率較好，這兩段都不會因為河道干涸產生次生環境問題，故近期可以維持現狀。第2段京廣鐵路橋至常馬莊段，由于河床土壤特性主要為砂質，河流干涸造成河道進一步沙化，由此引發了一系列環境問題，應采取人工或自然方法對該河段進行生態修復。

4 生態需水量計算

4.1 滿足近期目標的植被需水

根據防洪和護灘的不同需求，主河槽和灘地規劃種植不同的植被。有經濟價值的灌木沙棘種植在河灘至堤角間，以達到護灘和保護險工的目的；在主河槽種植土著種草本植物狗牙根，利用其生長及根系發展實現防風沙、固河床的效果，在汛期來臨之前有草固灘，使河床相對穩定，減小產生橫流的風險。

考慮到狗牙根、沙棘在各個月份的蒸散發量[1，2]（限量供水條件下）、漳河地區對植被生長有效的降雨量，得到不同典型年的各月需灌溉水量，乘以種植面積，計算出在不同典型年下的需水量見表3。

表3 研究河段喬灌木植被的需水量萬m3

考慮到植被的覆蓋度問題，當地表植被的覆蓋度大于60%時，植被固沙的效果就很明顯，此時植被的各月需水量以及年需水量見表4。考慮到蒸發滲漏損失需水量約0.2億～0.5億m3。

表4 河道植被60%覆蓋度的需水量 萬m3

4.2 滿足中期目標的生態需水量

R2C2ORSS法中的數據和田納特（Tennant，D.L）野外試驗統計數據中指出：對中型河流最小生態流量對應的平均水深約為0.3 m[3]。根據對漳河下游的考察可知，當河道水深在0.3 m的時候，植被生長旺盛，水草、藻類、水生微生物會大量地存在。

經過HEC-RAS軟件模擬反復演算，可得出當岳城水庫泄水量為2 m3/s時，漳河下游河道的平均水深達到0.38 m，12個斷面有6個斷面大于0.3m的水深。也就是說，漳河下游一半河道的斷面水深大于0.3 m，這一流量能夠為生物鏈底層生物提供棲息地，水生、濕生植物以及低等水生動物、兩棲類動物可以生長和存活，進而實現生態修復的目的。下泄水量為2 m3/s時，漳河下游河道各斷面的水面寬度、水深情況見表5。

表5 岳城水庫一定下泄流量下的河道特性

在滿足河流流量2.0 m3/s情況下，計算出的年水量為0.63億m3。考慮到蒸發、降水和側向滲漏水量，共損失約1.2 m3/s。由此計算出生態需水量1.0億m3。

4.3 滿足最終目標的生態需水量

有持續的基流，河流不斷流是一個健康河流以及完整生態系統的基礎。水是一個流域的血脈，是陸生生物和水生生物的紐帶，為生物生長的各個階段提供了獲取資源和找到棲息地的通道。同時，河流的連續性也提高了生物生存的安全性。在有生態干擾時，可以幫助生物找到相似的棲息地以化解或者減少風險。對于漳河下游河段，持續的基流不僅僅提供對地下水的涵養，同時還可以通過促進河道以及河岸邊植物的生長加強河床的穩定性。

根據《河流健康評估指標、方法與標準》[4]中分不同水期生態流量的評估標準，認為達到最終生態修復目標，漳河平原河段必須達到較為健康的水平，恢復其生態系統完整性和生物多樣性，應有魚類存活。漳河平原河段應長年保持一定生態基流，滿足魚類一般水期和魚類產卵育幼期的水量要求。

考慮到漳河平原河段生態基流達到賦分80分的要求，即一般水期（10—3月）水量達到多年平均流量的20%、魚類產卵育幼期（4—9月）達到多年平均流量的40%，由此計算出漳河平原河段（蔡小莊站代表）全年適宜徑流量為1.21億m3，蔡小莊站多年（1962—2010年）逐月平均流量見表6。考慮到蒸發、降水和側向滲漏水量共損失0.6億m3，岳城水庫放水需要1.8億m3。

表6 蔡小莊站多年逐月平均流量

5 生態修復措施

5.1 植物種植措施

保證漳河平原河段生態中、遠期需水量需要巨大的輸水量，近期很難保證穩定的水源。因此，現階段應主要針對沙化河床、灘地進行固沙處理，即進行“以綠代水”型生態修復，構建草地生態系統。同類型沙化河道灘地進行固沙防風的研究表明，改善地表植被及土壤性質可以有效地控制風沙。通過對起沙風速、粗糙度大小等方面的研究可知，在固沙效果上，林地>荒草地>耕地>稀疏荒草地>河灘地。漳河下游河道灘地基本是植被覆蓋率比較低的稀疏荒草地和河灘地，可以通過改變地表植被覆蓋類型與密度達到固沙的目的[5]。

5.1.1 植物優化選種建議

治沙常用的高大喬木，適宜在水分條件好的輕沙質壤土上生長，在沙地上生長較差，同時這些樹種蒸騰強度大，抗干旱抗風蝕、耐高溫耐低濕的能力弱，再考慮到河道的行洪要求，是不宜使用的。可以綜合利用灌木，草本植物和沙生植物在河道灘地進行播草蓋沙。如，灌木可以選擇沙地柏、黃刺玫、紫穗槐和珍珠梅等具有耐干旱、耐嚴寒、耐瘠薄、不擇土壤、喜光等特點的品種；草本植物可以選擇多年生、耐干旱、耐嚴寒、耐瘠薄和固沙能力強的馬藺、冰草、黑麥等品種混播，還可以選擇花期較長且對土壤要求不嚴的波斯菊。另外，可以引種沙蒿一類的沙生植物[6]，這類植物主根短小、側根非常發達，在地下交織成網，能增加土壤抗沖性并能很好地保蓄水分、固定沙丘，枝條被沙覆蓋后可形成不定根，具有極強的抗旱、抗風沙性和耐貧瘠、寒、干旱、水濕、鹽堿能力。

5.1.2 植被覆蓋率要求與保障技術

在播草固沙的基礎上，還要盡可能地提高植被覆蓋率。根據研究，在漳河下游，河灘土植被覆蓋率為30%時比裸露地表要減少風蝕量的18.97%～54.55%，覆蓋率為60%時則要減少70.69%～80.0%。因此，應保證植被覆蓋率在60%以上，對于土壤條件太差、采取各種措施都無法達到的至少要保證30%的覆蓋率。

漳河下游土壤的抗風蝕能力很差，不可蝕的粗沙和礫石、黏粒中，礫石和粗沙含量幾乎為零，黏粒含量不到40%，在干燥狀態下最容易被風所吹蝕的純凈沙粒含量占了大部分。為此，可以使用客土，采取換土和表面覆土的形式加以改善。這種方法可以改變土壤組成，提高植被的成活率和覆蓋率，實現固沙的目的。相關研究表明，客土地表植被覆蓋率為30%時比裸露地表可減少風蝕量的34.55%～58.0%、覆蓋率為60%時可減少70.48%～84.0%，固沙效率要高于原土[7]。這種做法成本比較高，不宜大量使用，可選擇應用在土壤條件過差、植被成活率和覆蓋率低的河段。另外，還可以采用農業上常用的高效激活劑、保水劑、地膜覆蓋保墑等技術提高植被成活率，增加地表覆蓋率。

5.1.3 管理建議

為了保證播草固沙的效果，還應加強管理，可從上游布設灌溉與排水管道或通過季節性放水，保證這一由灌木、草本植物和沙生植物形成的群落健康發展。

由于河道內長年無序開采沙石料，主河道分布著許多大小砂石坑。對于在河道河灘亂采沙石的現象，要加強管理，建立科學有序的采挖制度。對于被破壞河床要進行治理，由于砂坑邊坡陡直，植被難以生長，根據植被生長及固沙要求進行平整和削緩坡處理。對于大的沙坑，可以進行蓄水，在一定程度上恢復河道內的濕地景觀。

5.2 水庫調節建議

在河道長期來水后，就會有細菌、藻類和植物的生長，河床的沙層上可以形成比較穩定的生物膜。該生物膜可以在一定程度上減小下滲損失，這是單次大流量放水所不能產生的效果。同時，該生物膜是處于食物鏈乃至生態系統最底層的物種，它的形成為水生態的自然恢復和修復提供了保障。

因此，建議水庫小流量連續放水，改變水庫放水年際分布和年內分布，將修復河流生態作為水庫擔負的供水任務之一：將每年汛前棄水分布在幾個月進行，特別是在每年植物復蘇發芽時應放水。發揮水量多年調節作用，豐水年在保證防洪情況下盡量少放水。低方案要求的放水量為0.2億～0.5億m3，可集中在汛前3個月內放水，以減少損失，增加河道過水量；中方案要求的放水量為1.0億m3，可視河道生態需水情況分布，保證在6個月內河道過水；高方案要求的放水量為1.8億m3，要長年過流。

6 結論

（1）目前，漳河平原河段水量減少，斷流、干涸現象嚴重，由此引發的非法采砂行為屢禁不止，使得生態環境持續惡化。

（2）針對漳河平原段生態問題與修復的可行性，確定了“綠色漳河—濕潤漳河—流動漳河”的近期、中期和最終生態修復目標，并在實現近期目標過程中，根據河道土壤特性分段考慮其生態修復的布局。

（3）水量是漳河平原段生態修復的決定性因素，根據近期、中期、最終目標計算了生態需水量，分別為 0.2億～0.5億、1.0億、1.8億 m3。

（4）重點提出了近期漳河平原段生態修復措施，即 “以綠代水”型生態修復，主要探討固沙護灘的植被種植措施及選種的優化，并提出了相應的管理建議；依據低、中、高3種情景生態需水量，提出了岳城水庫生態水量調度建議。

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[3]徐志俠.河道與湖泊生態需水研究[D].南京：河海大學，2005.

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