我國河流的健康修復

高永勝

河南省淅川縣丹江濕地。這里是南水北調中線工程的源頭，國家級濕地自然保護區，屬典型的次生內陸河口濕地生態系統。攝影/張克森/CFP

人類對河流生態系統的脅迫

自然與人類活動對于生態系統造成的壓力，生態學中稱為脅迫（stress）。人類活動對河流的脅迫原因很多，但從本質上講主要可分為三類：一是為了使自然水流的季節性符合人類不同時間的需求，人類通過各種措施改變自然河流的水流條件，導致水流平坦化，河道流量減少，水流流速增加等變化；二是改變土壤覆蓋層，影響了土壤的滲透性和雨水的分割，從而影響了徑流的產生，例如人類對植被的砍伐，導致河流徑流量的改變和洪水威脅性的增加；三是人類取水后，將使用后的污水排入河流，引起河流水體污染。人類對河流的脅迫如圖3-1所示。

人類活動對河流的脅迫，導致河流水文條件和地貌條件改變，這些改變又引起河流水力條件、生物棲息地條件的改變，并最終引起河流生物群落組成、河流營養狀況等一系列不良影響，使河流服務功能大大降低，影響過程如圖3-2所示。

圖3-1 人類對河流的脅迫

河流恢復目標和可恢復度

在“河流生態恢復”的目標方面，學術界存在著不同的表述，這些表述也反映了不同的學術觀點，從過程、目標到相關措施都有很大的差別。根據河流恢復目標不同和程度的差異，通常河流恢復狀況主要可分為三類：一是完全可以回復到退化生態系統原始狀態的過程，通常稱為復原(Restoration)；二是恢復到與原始狀態有差異、并具有一定結構和生態功能的過程，通常稱為修復(Rehabilitation)；三是以人類生存和發展需求為目標的恢復過程，則稱為復墾(Reclamation)。不同河流恢復目標可概化為如圖3-3所示。

河流的復原在當今科學技術水平下是很難實現的，因此，通常所講的河流恢復實際上是一種選擇性恢復或有限恢復，也就是部分恢復河流的結構和功能，這就存在可恢復度問題。可恢復度反映理論上可恢復的狀態(包括組成、結構和功能)與實際能恢復狀態之間的差異程度。一般情況下，河流退化度越大，可恢復度越小，反之，則可恢復度越大。

河流可恢復度和退化度兩者關系可概化為圖3-4。在A點之前，河流退化度在一定范圍內，其可恢復度較大，這個階段河流退化較輕，是容易被恢復，一般可通過加強河流保護與管理，利用河流自我設計、自我修復和自我組織功能，可實現河流的自我恢復。當河流退化到一定程度A點，如果不采取一定措施給予保護，河流退化快速加劇，可恢復度急劇減小，恢復難度急劇增大，這時僅依靠河流自我設計、修復和組織功能很難實現河流修復，需采用與人工恢復相結合方式，實現河流修復，部分恢復河流的結構和功能。如果河流繼續退化，達到B點后，這個階段恢復河流初始狀態的自然結構和功能的可能性很小，這時可以根據某種特定目標和要求對其進行修復。因此，在對河流進行恢復時，首先應分析河流的退化狀況，掌握其發展動態，根據實際情況確定河流的可恢復度，判定河流的可恢復狀況，確定相應的河流恢復模式。

圖3-2 人類活動對河流影響的連鎖效應

圖3-3 河流恢復、修復和復墾概念形象圖

圖3-4 河流可恢復度與退化度的關系

2011年10月20日，在湖南省株洲市一橋橋下，大片的河床干涸見底，甚至連吸水管都暴露在外，給城市的供水帶來壓力。攝影/泊偉/CFP

我國河流恢復尺度

河流恢復尺度的確定是進行河流恢復工作的前提和基礎，正確選擇河流恢復尺度，便于河流恢復的研究范圍及相應措施的確定。因此，在河流恢復中正確對河流尺度進行分類是河流恢復的重要內容。

目前，許多專家將河流尺度劃分為空間尺度和時間尺度。1989年，Ward將空間尺度分為橫向、縱向和垂向三個方向尺度，提出了用四維尺度模型來描述河流生態系統，即橫向、縱向、垂向和時間尺度，如圖3-5所示。

1992年，Boon建議在對河流進行保護時，需要考慮五個尺度，它們分別是：三個空間尺度，即認識河流與其直接有關的周圍環境在縱向、橫向和垂向上的聯通性；一個時間尺度，指河流隨時間的推移而發生變化；一個概念尺度，確定河流保護的原理基礎。

上述兩類河流的尺度劃分均沒有考慮社會及公眾的意識，針對我國國情，在參考國外河流尺度劃分研究的基礎上，提出我國河流恢復尺度劃分概念，強調河流的恢復需要考慮社會、技術及公眾參與因素的重要性，并將其納入尺度內涵范圍中。

圖3-5 河流四維尺度模型

1、概念性尺度

概念性尺度包括河流保護、管理和恢復的基本原理、河流恢復模式和河流恢復動機。

(1)河流的保護、管理和恢復

我國河流數目較多，由于河流所處的地理位置及開發利用程度不同，其退化狀況差異很大。對退化的河流能否完全恢復到以前狀態，恢復度有多大，目前研究的較少，通常情況下，較理想狀態是重建與原始河流相似的一些特征或群落，部分恢復河流功能。因此，政府和社會必須事先根據可投入資金的多少，來確定退化河流的可恢復度，明確河流恢復目標，以及怎樣對那些沒有受損、仍保持相對完整的河流采取管理和保護措施。

河流保護、管理和恢復是緊密聯系、又存在差異的概念。河流恢復是針對退化河流而言的，指恢復河流的結構和功能；河流保護和管理是保證河流順利進行的日常工作。在對河流進行恢復時須加強河流的保護和管理，因此河流保護和管理是河流恢復的一個前提。河流保護和管理的實施措施，一般也是河流恢復時所采取的主要措施，例如在對河流進行保護和管理時，常采用收割河流野草，保留河流中殘留樹根等，而這些方法可作為河流恢復的主要措施。

目前我國河流保護與管理大多還停留在水污染控制和水利工程方面，范圍也只局限于河道，很少將流域作為一個整體來考慮，對真正意義上的河流保護與管理還缺乏認識。我們在對河流恢復時，應該從流域的尺度進行，不應該只局限于河道或部分河段。同時在研究河流恢復方式時，應考慮水質、水量、大氣環境、土壤、噪聲、動植物種類及分布等多種因素，并進行科學分析。

在對某一河流進行分段恢復時，對恢復河段應加強保護，避免二次退化；對退化的河流進行恢復時，不要影響其它河流，注意保護那些相對完整的河流。河流恢復工作應建立在合理的保護和管理基礎之上，只恢復而不進行保護和管理，這樣的工作只能徒勞無益。

(2)河流恢復模式

對受損或退化的河流系統，是讓其自然恢復，還是采取積極的恢復活動？對此，1989年Odum提出濕地具有自我恢復的功能，種植植物只是加快了恢復過程；1996年Mistch進行試驗，其試驗得出的結論與Odum的觀點相似；Friberg等人在對丹麥一條河流不同渠化河段分別進行自然恢復和人工干預恢復，發現河流生態物理特征的修復，自然恢復同干預恢復相比要慢得多；Tent對德國河流進行修復也得出相似觀點。由此，自然恢復和人工干預恢復基本可達到相同效果，但人工干預加快了恢復過程，縮短了恢復期。

根據人類對恢復干預程度的不同，人工干預恢復又可分為如下幾種模式：低人工干預恢復，適度人工干預恢復和高度人工干預恢復。不同的恢復模式所需的恢復時間、達到的恢復目標是不同的，見表3-1。

表3-1 自然恢復、不同干預恢復比較

研究河流的恢復，首先要掌握河流的發展狀況，確定河流的可恢復度，再決定對河流應采取什么樣的恢復模式。

(3)河流恢復的動機

河流恢復的目標是提高生態系統多樣性，通常可通過測量生物組成多樣性來評估生態系統多樣性，而生境多樣性是流域生物群落多樣性的基礎。因此，可以提高生境的多樣性作為河流恢復的動機。

2012年1月31日，廣西省柳州市柳城縣糯米灘水電站，消防官兵將聚合氯化鋁投入水池拌勻，以便引入龍江稀釋鎘污染水體。攝影/鄧克軼/CFP

由于黃河上游來水量減少，黃河蘭州段水位下降，大片河床裸露。攝影/曹志政/CFP

目前，河流恢復工程多以恢復某個目標物種的生境作為恢復的動機，其中尤以恢復魚類棲息地作為河流恢復的動機為主。例如，1987年，為恢復萊茵河生態系統，提出以鮭魚作為恢復目標的“鮭魚2000年計劃”。除此之外，還有把其它物種或群落作為河流恢復目標，如德國Kozerski等人在恢復低地河流時，提出了以底棲動物生境的恢復作為恢復的動機。

選擇何種物種作為恢復動機，對此還未有統一的觀點，針對不同河流恢復者、不同區域河流以及不同恢復目標，所選擇的目標物種也有所差別。主要可考慮選擇如下幾種：河流著生藻類；河流底棲無脊椎動物；魚類以及浮游動物等。

河流恢復以單個物種作為恢復動機時，首先該物種在該河流系統中應具有一定的代表性，從某一定程度上可體現整個生態系統的概況。例如我們常說鮭魚返回先前退化的河流，表明該河流生態系統已得到恢復，屬于健康的河流，因為我們認為鮭魚需要良好的水質和一定的物理生境才能生存，這可能只是一般的合理性，但并不能保證其它生態系統組成部分的健康性。因此，以單個物種作為恢復目標可以說是保證了河流某局部生境的提高，但并沒有充分考慮在流域尺度上的生境改善，為了更合理評價河流恢復狀況，我們在選擇目標物種時，不僅要考慮所選擇物種的代表性，還要考慮選擇物種的多樣性。

目前，我國河流應以保護和管理為主，將來河流的保護和管理不能只注重調整河流系統來滿足人類需要，還要根據自然河流系統的健康性和可持續性來調整人類的使用。河流恢復應建立在保護和管理基礎之上，根據河流退化程度的狀況，分別采取適當的恢復措施，可采取人工干預恢復和自然恢復相結合的分段恢復法。

河流恢復動機是衡量河流恢復是否成功的標準之一，因此如何選擇河流恢復動機就顯得至關重要，我國目前河流恢復目標多以滿足某種特定水生物種為主，其中主要以特定魚類作為恢復動機，這樣更容易被接受。

2、空間尺度

河流的空間尺度是指與河流直接有關的周圍環境，包括河流縱向、橫向和垂向三個方向。

河流的縱向是指從河流的河源到河口，是一個線性連續系統，這不僅指地理空間上的連續，更重要的是指生態系統中生物學過程及其物理環境的連續，地理空間上的連續性是其它連續性的前提，盡可能恢復河流地理空間的連續性是恢復河流其它連續性的關鍵，應成為河流恢復的一個重點。

河流的橫向主要包括水域、洪泛區和過渡高地邊緣三部分，季節性洪水給洪泛區帶來了豐富的營養物質，形成獨特的洪泛平原生態系統，豐富了生物多樣性，提高了河流的自凈能力。恢復洪泛區脈沖式水流也是河流恢復的關鍵，這就要求恢復河流同洪泛區的聯通性。

河流的垂向是指河床下與河流有聯系的部分，其范圍不僅包括地下水對河流水文要素和化學成分的影響，而且還包括生活在下層土壤中的有機體與河流的相互作用。Stanford和Ward(1988)對河流系統的垂向領域進行了觀測，他們認為這個區域的生物量遠遠超過河流的底棲生物量。

因此，水利工程對河流非連續性的影響，除了縱向和橫向方向外，還應包括垂向上的非連續性。堤防的修建、河道的襯砌，隔斷了地表水同地下水的通道，降低了地下水位，嚴重影響了河下生物群落。

目前我國河流恢復工程主要考慮維持和恢復河流橫向上（河流—河邊區域—洪泛區）的聯通性和縱向上（上游—下游）的連續性，董哲仁詳細分析了水利工程對河流生態系統的脅迫，并提出生態水利工程設計的基本原則，為我國河流恢復工作指明了一定方向。

3、時間尺度

河流恢復的時間尺度是指河流隨時間的變化過程，應包括歷史的河流、現在的河流和未來的河流。

河流系統的演進是一個動態的過程，每一條河流都有它自己的歷史，河流恢復須對歷史資料進行收集、整理，了解過去不同階段河流的狀況。我國治水歷史悠久，從大禹治水到現在已有4000余年歷史，人類對河流的干涉已使我國河流面貌發生了巨大變化。由于缺乏河流干擾前的必要資料，所以完全恢復到河流干擾前的狀況是無法度量的,也是不現實的。但是，盡可能了解河流的歷史，對河流的恢復工作有一定的指導意義，它有助于理解河流演進過程的動態變化和預測河流可能的演進方向。

了解河流歷史的重要性不只局限于過去景觀的恢復，更重要的是根據河流的歷史狀況，預測河流可能恢復的程度和河流可能演進的趨勢。許多地貌學家指出，掌握河流地貌歷史，對分析河流演變的過程和對未來河流恢復工作的預測也是至關重要的。河流的現狀是人類活動和自然過程綜合作用的結果，對河流恢復必須確定河流目前退化狀況，詳細描述河流所存在的問題，并深入調查引起這些問題的原因，有針對性地采取相應措施。

2011年4月9日，治水改造成功后的東濠涌。東濠涌是珠江廣州段的主要河涌之一，在廣州市越秀區境內。攝影/windy/FOTOE

河流恢復后的實時監測在河流恢復工作中至關重要，它是對河流系統的生物、物理、化學和地貌對河流恢復工作所作出反映的唯一評估方法，給河流恢復者的工作提供了保障和更好的恢復科學基礎。為確保對恢復進行評估，恢復目標不僅需要明確的闡明，而且至少一些目標應充分特別說明，以便能成功監測。

我國治水歷史悠久，河流退化差異較大，不同的河流在修復時其修復目標也會有一定差異。為保障河流恢復的成功，應該建立適合我國國情的生態恢復的評估標準，并對河流恢復后實施必要的監測和評價工作。

4、技術尺度

技術是河流恢復的基礎，不同的技術在不同層次（生物個體、種群、群落、河段、流域等）起作用，可按不同方法進行分類。按恢復技術可分為物理技術（如河流地形、地質、基質等）、化學技術（如河流污染、富營養化等）、生物技術（如生物物種的選擇）和生態技術（如生態系統結構和功能的組裝，種群調節或群落配置）。按河流恢復實施途徑來看，可分為勘查與診斷技術（可結合GPS、GIS和RS的3S技術）、規劃與設計技術、管理技術（恢復過程及恢復前后管理）。在對河流進行恢復時，可根據河流退化程度和擬定恢復目標以及時空范圍從不同角度對河流恢復技術進行劃分和綜合使用。

河流恢復技術在有關河流恢復會議上多次被重視，并在河流恢復實踐中得以應用，如重建河流蜿蜒性、用淺灘取代堰壩、移除障礙便于魚類遷移、開放封閉式涵洞、創建產卵床、種植河邊植被、重建河流同洪泛區的聯系、創建緩沖帶等。為更好地發展河流恢復技術，需要地貌學、植物學、動物學、漁業學、水文學、經濟學、景觀建筑學和社會學等專家一起努力。

圖3-6 河流修復的綜合性框架

我們國家的一些環境監測、工程環境監理以及信息技術為河流恢復的順利實施提供了必要的技術支持和保障，但是仍存在一些不足，還應進一步發展河流恢復各階段的生態監測技術，完善生態監測制度和監理制度。發展3S技術在河流恢復中的應用，實現河流恢復的實時監測。

5、公眾意識尺度

公眾是河流退化的直接受害者，他們對河流恢復前和恢復后的評價可能更為客觀，對河流健康恢復工作的實施有重要意義。因此河流恢復應面向公眾，讓公眾直接參與整個恢復過程，而不僅是讓公眾作為旁觀者。沒有社會公眾的參與，河流恢復工作不可能取得成功，而對此，目前還沒有引起足夠重視，很少有會議專門進行討論。

社會的積極參與是河流恢復成功的前提，在一些發達國家已有實施，例如，Scruton等人在對加拿大河流恢復時，強調當地保護組織、私人企業和加拿大政府部門的合作，還有其他一些河流恢復者也提出當地社會在河流恢復中所扮演的關鍵角色。將河流恢復納入正式教育的國家還很少，在德國一些當地學校已提出鼓勵學生通過在岸邊植樹等行動，加強河流保護教育。

為更有效實施河流恢復，公眾的參與必須落實在制度上，同時應該為公眾參與創造環境。我國《環境保護法》規定：“一切單位和個人都有保護環境的義務，并有責任對污染和破壞環境的單位和個人進行檢舉和控告。”這是我國公眾參與環境保護在立法上的體現，也是公眾參與環境的保障。

我國目前尚處于河流恢復的初始階段，許多相應公眾參與措施沒有被提上日程，公眾的參與應從以下幾方面加強：首先，要改變那種認為河流恢復只是自然保護者的工作的錯誤概念，加大宣傳河流恢復的社會經濟利益；第二，讓更多不同的人群參與河流恢復工程，包括中小學生、大學生、政治家、研究者、計劃制訂者和自愿保護工作者等，對不同層次的公眾采用不同的方法和恰當的目標教育。第三，要注意河流恢復的宣傳方法，河流恢復計劃的發布是否得當，將存在一定風險，不得當的方法會使人們產生一種錯誤的觀點，即認為河流的破壞不是很嚴重、可以完全恢復等認知。

河流修復內容的層次框架

河流是流域生態系統的動脈，人類的任何活動，包括土地利用、城市化和地下水開采等，都會改變河流水體的質和量，從而改變河流的生物群落。隨著人們對河流生態重要性的認識，河流修復近期開始受到重視，并且成為解決河流生態問題的重要措施。

至少40年，人們更多關注的是作為系列連結區或縱向連續性的河流縱向組成。近幾年，隨著人們對河流生態系統的認識，河流的橫向組成、河流、河邊區域和洪泛區相互關系受到越來越多的重視。我們在對河流進行恢復時，除應考慮上述因素外，還應考慮河流垂向和時間尺度。垂向組成包括地下水水流和地下水層群落，而時間組成包括有機生命歷史的長度，也包括河流形態的改變。因此，為了選擇恰當的河流恢復措施，我們必須理解河流空間、時間的物理、化學、生物等組成之間的復雜關系，綜合考慮不同空間尺度（流域、河流、河段、生境）和時間（長時間和短時間）及各層次控制因素，理解不同控制因子的功能和相互作用（控制和反饋）。河流修復內容各層次因素框架如圖3-6所示。

1、流域系統條件

流域系統條件包括流域氣候（溫度、降雨）和流域地質（坡度、土壤組成）及與其有關的過程，它界定了河流的邊界條件，由最終控制因素組成。流域系統條件最終控制因子在高層次空間（流域）和時間（+/-100年）尺度上同河流互相作用，并決定了河流生態系統功能的可能性。人類通過土地開墾、城市化等活動改變了流域大氣沉降、環境條件變化等過程，從而對流域的系統條件產生影響，改變了流域降雨、蒸發以及下墊面條件等。但一般情況下，系統條件不能通過管理或某一措施而改變。因此，系統條件的因素并不是河流恢復的關鍵，但我們在對河流修復時必須考慮系統的邊界條件及其變化的長期影響。

2、河流水文條件

在流域尺度上，河流水文包括地下水流、滲流、徑流和流量等水文過程；在河流(河段)和生境尺度上，河流水文包括水流的流速和流態等水力過程。河流水文的特點由流域系統條件決定，河流水流流向反過來又影響了系統其它參數的發展趨勢，河流水流流向主要有兩種，一種是從流域邊界流向河流（橫向），另外一種是從水源流向河口（縱向）。人類通過修建堤防、大壩等活動，改變了河流水流條件，從而引起河流生態條件的變化，通過加強管理或采取一定措施可補償或修復人類對河流水文條件的改變，它是河流修復的一個主要內容。

3、河流結構條件

河流結構包括河流橫向、縱向和垂向形態，也包括河流的泥沙沉積、造陸等內容。河流水文和水力過程決定了流域和河流縱向上的地形特征、河岸和河床的橫向形態以及河流基質類型和底層模式；反過來，河流結構的變化也影響了河流的水文過程。人類對河流結構的改造，包括河流長度的縮短、淺灘和深潭消失以及沿河洪泛平原和濕地消失等，這些變化改變了河流的水力條件和生物條件，從而導致河流穩定性降低、自凈能力下降、生物多樣性減少等。修復河流結構，采取近自然生態工法治理退化河流，也是河流修復的一個重要內容。

4、河流物質條件

河流物質包括溶解的營養物質、有機質、氧、主要離子和污染物等，這些溶解質隨著水流而流動。一般情況下，從流域邊界到河流，從河源到河口，物質溶解量逐漸增加。污染物的不達標排放、河流流量的減小、河流自凈時間縮短以及淺灘（曝氣）消失導致河流水質下降，富營養化加劇，并成為影響河流健康的一個重要方面。因此，嚴格控制污染源、改善河流水文條件、修復河流結構是避免河流水質退化的重要措施。河流水文、結構和物質結合在一起組成控制因子組，直接決定了河流群落功能，這些控制因素位于高尺度和低尺度層次之間。

5、河流物種

河流物種類型和豐富度反映了上面所提到的控制因子組的功能，是一個河流健康狀況的重要外在表現，因此，河流物種和群落常常成為河流管理和恢復的實際生態目標。

盡管河流控制層起決定作用，但反饋作用也總是存在的，河流控制因子和反映特點之間是相互聯系、相互影響的，例如結構能夠反映河流水文的作用，但也能降低河流流量波動；物種能適應河流水文變化，但也能影響河流水文和形態。因此，在對河流進行修復時，應正確理解不同層次尺度上因子的相互作用，采取恰當的措施對河流進行有效修復。

我國河流的修復

1、我國河流修復的任務

我國地域遼闊，河流眾多，大小河川總長約達42萬km，流域面積在1000km2以上的河流有1500多條。這些河流為繁榮我國經濟，維護社會穩定團結提供了重要保障。但由于不合理的開發利用，尤其是某些水利工程建設不當，導致河流生態和環境狀況惡化，影響河流的功能和永續利用。人們在享受水利工程帶來的巨大效益時，也開始認識到水利工程給生態和環境造成的影響。如何結合我國國情、對受損河流進行修復成為當今重要課題。

河流修復工作在我國還處于初級階段，有關的許多問題還處在嘗試和探討過程中，在實際工作中，既要借鑒西方國家的先進研究成果和經驗，又要結合我國國情，針對不同河流健康存在的實際問題，有針對性地采取相應的修復措施。

考慮到我國目前經濟發展階段，在我國多數地區還難以按照西方國家的高標準進行河流修復建設。值得提倡的經濟可行的技術路線是充分利用生態系統自設計、自組織的功能，實現生態系統的自我修復。減輕人為對河流生態系統的脅迫，包括強化治污和污水排放控制，保持最低生態需水量等基礎上研究河流修復問題。

比較現實的方法是結合河流整治、防洪工程等，開展河流生態修復工程建設。在實際河流修復工作中，初期投入少量資金，主要是河流自然形態的修復和生物棲息地的構筑，最大限度地發揮生態系統自我修復功能。在具體進行河流修復時，應根據自然河流特點來進行修復，主要措施包括：重建河流的許多通道、深潭和淺灘，增加河流蜿蜒性，以增加河流生境的多樣性和抗逆性；充分利用河岸或河濱水分和養分充分的特點，先在此區恢復植被，吸引各種動物在此棲息，進而以此為植物源，向周圍傳播和擴展；從流域尺度來對河流進行恢復。

針對我國目前河流健康存在的普遍問題，目前我國河流修復的重點任務有二個：一是通過創建多樣性的河流形態，改善河道水力條件，創建適應生物生長的多樣性的生境，并提高河道自凈能力；二是改善河流水文條件，保證下游河道和河口生態和環境所需基本需水量，維持下游河道主河槽形態，盡力恢復下游河道自然水文模式，為水生生物正常生長、產卵和覓食提供適宜場所。

工人在南京秦淮河上放置用于吸收污染物、凈化水質的水生植物。攝影/楊多多/CFP

2011年5月2日，由于降水減少，位于杭州九溪十八澗上游的龍井村出現溪水斷流，裸露出干涸的河床。當地村民稱，近百年來，村里的這條小溪從未斷流過。攝影/董旭明/CFP

2、我國河流修復的內容和目標

我國人口眾多，河流兩岸往往分布有重要的城市和工業園區，是人類密集區域。因此，完全讓洪水自由泛濫是不可能的也是不現實的，我國河流形態多樣性的修復只能建立在河流安全行洪能力要求的前提下，盡可能創建、修復多樣性的河流形態。河流形態多樣性修復的內容和目標見表3-2：

表3-2 河流形態修復與重建的內容

河道斷流后，原有的水生環境遭受到嚴重破壞，水生生物賴以生存的環境消失，水生生物也隨之消亡。長時間斷流后，即使再次復水，系統也難以恢復成類似的水生生態系統。因此，如果一條河流常年斷流，河流生命也將終結。而如果它的流量不能滿足河流基本的生態和環境功能要求，那么河流將出現萎縮、水體污染、水生態惡化等不良后果，那么也不能稱之為健康的河流。由此，為了防止河道萎縮或功能性斷流，維持河流基本生態和環境功能，河道應保持一定比例的基本流量，使之滿足河流健康生命的最基本需要。

另外，河流生命是一個極具社會屬性的概念，它的健康狀況在很大程度上取決于人類對其社會和經濟價值的取向，如河流水量過大，因洪水泛濫而影響人類的生存和發展時，這樣的河流對人類社會來說也是不健康的。

因此，河流健康生命流量應涵蓋河流生態系統和人類的不同需求，是一個閾值，其下限為生態基流量，上限為河道安全行洪流量，此外還有平灘流量、河流合理流量。河流水文條件改善的內容和目標見表3-3。

表3-3 河流水文條件修復的內容和目標

河流水文修復的特征流量有河流生態基流量、江河合理流量、平灘流量、河道安全行洪流量等。

河流生態基流量(River ecological basic flow)是基于河流生態保護角度而提出的，它是指為保證河流生態服務功能，用以維持或恢復河流生態系統基本結構與功能所需的最小流量。它是維持河流健康生命的最小流量，當河流流量小于此值時，河流健康生命將受到影響，如果長期小于該流量，河流的結構和功能可能會發生不可逆轉的損害。其研究和確定的目的在于遏止由河道斷流和流量減少造成的生態環境惡化，最終實現流域河流生態系統的可持續發展。

江河合理流量是保證水資源可持續發展的重要流量，是基于河流生態保護和人類可持續發展需求提出的。《中華人民共和國水法》第三十條規定：“縣級以上人民政府水行政主管部門、流域管理機構以及其他有關部門在制定水資源開發、利用規劃和調度水資源時，應當注意維持江河的合理流量和湖泊、水庫以及地下水的合理水位，維護水體的自然凈化能力。”由此可知，維護江河合理流量是我國水利工作者的重要任務，是保障我國江河水資源可持續利用規劃的重要依據，同時又是維護河流健康生命的總體指標。

但對于一條被大量引水的河流，維持多大流量才比較合理，對此研究較少，沒有準確的定義和計算方法。國際上公認水資源合理開發限度為40%，如果長時間開采量超過此值，河流健康生命將受到影響。董福平等通過計算認為江河合理流量大小相當于年平均流量的15%左右，約相當于270天保證流量。福建省選用河川年徑流量設計保證率95%作為保護水的生態與環境及河道水動力的基本條件，求出全省河川徑流量資源的合理開發限量為479億m3，占全省水資源總量的41%。目前，我國華北平原、遼河平原、甘肅省的河西走廊和其他省、自治區的一些地方，水資源的開發已呈現過度，其中淮海中下游、海河中下游和黃河以及一些內陸河流中下游開發利用程度達70%以上，導致河流功能萎縮，生態環境惡化。

平灘流量是指河道達到平灘水位時所對應的流量，它是維持河道形態最有效的流量，其值是一個瞬時最大流量值，一般情況下，重現期大約是1.5年，可通過洪水頻率曲線分析求得。作為粗略的近似，在無實測資料的情況下，可暫取此值作為平灘流量。

我國多泥沙河流，由于上游大壩攔截，加之人工超量取水，導致下游河道流量減少，甚至斷流，引起大量泥沙淤于河道主河槽，致使主河槽萎縮，平灘流量下降，河流行洪能力降低，產生小水釀大災的局面。因此，如何保證河流平灘流量，維持主河槽基本形態，保證河道行洪能力和完成輸沙功能要求，在我國多泥沙河流顯得特別重要。我國黃河由于上游水庫的攔截和大量的引水導致下游河道斷流，引起主槽嚴重萎縮，平灘流量減少，例如高村以上主槽較1985年前縮窄40%以上，斷面面積減少50%左右，河槽平均淤高1.73m，2001年汛前，下游平灘流量由五六十年代的5000-8000m3/s下降到1800-3000m3/s，導致水沙輸送能力下降、二級懸河加劇、洪水漫灘幾率增加；寧蒙河段平灘流量由1986年以前的5000m3/s降低為目前500-800m3/s，成為該河段汛期堤防決口的重要因素。對此黃委已提出調水調沙措施，自2000年經三次調水調沙，下游主河槽普遍刷深，最小平灘流量已從1800m3/s恢復到3500m3/s左右，但距離人們所期望的4000-5000m3/s仍有相當距離。

自古以來河流兩岸就是人類繁衍生息之地，隨著社會經濟發展，河流兩岸已成為工業、生活密集區域。人們為了保障生命財產安全，在河流兩岸修筑堤防，以限制洪水的自由泛濫。因此，從該意義上講，河流健康的最大生命流量就是堤防最大設計標準所對應的流量，即河道的安全行洪流量，它的確定根據河流防洪標準確定，多發生在汛期。超過河道行洪能力的水量，一般不能為生產和生活直接使用，反而會對沿岸人民的生命財產造成威脅。但近幾年研究表明，世界上許多河流80%以上的泥沙是被最高10%的水流輸送的。洪水過后，洪泛區的農業和生態環境往往得到很大改善，如1998年松嫩大水過后，雖其后連續干旱，但松嫩平原洪泛區農業仍獲得豐收，許多年不見的候鳥重新返回，日趨減少的魚類種群又重新恢復；美國對1993年洪水過后魚類的繁衍情況進行了調查，結果表明1993年大洪水與魚類的天然繁殖期相吻合，使得水生資源奇跡般迅速增殖。這些案例表明大洪水在帶來損失的同時也會帶來部分經濟、環境和社會效益，今后對其研究還需從災害和效益兩方面進行。

河流形態多樣性修復與河流水文條件的修復緊密聯系在一起，河流形態多樣性修復為河流水文條件的修復創造了條件，河流水文條件的修復為維持河流形態多樣性提供了保障。例如我們在對河流進行修復時，修復河流的主河槽和洪泛區結構，這為洪水期水流的自由擴張提供了一定出路，而主河槽形態的維持，需要一定的水流條件。

以上內容，根據我國國情和河流健康面臨的主要問題，指出我國河流修復的重點任務是創建多樣性的河流形態和改善河流水文條件。提出了我國河流形態多樣性修復的主要內容和目標，構建了河流形態多樣性修復的概念框架。分析了河流流量在維護河流健康的重要意義，提出河流水文條件修復的內容和目標，概述了維持河流健康生命的生態基流量、河流合理流量、平灘流量、河道安全行洪流量等特征流量的意義及主要計算方法。