基于河道治理的城市河流生態(tài)修復(fù)

趙 鴻,劉 媛,李 婧

(中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，西安 710065)

文章編號：1006—2610(2015)01—0012—04

基于河道治理的城市河流生態(tài)修復(fù)

趙 鴻,劉 媛,李 婧

(中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，西安 710065)

城市化是城市河流生態(tài)系統(tǒng)退化的重要驅(qū)動力，也是城市河流生態(tài)修復(fù)的限制性因素。在分析總結(jié)城市河流治理中存在的問題的基礎(chǔ)上，闡述了河流生態(tài)修復(fù)的科學(xué)內(nèi)涵、原則和目標(biāo)，從岸線形態(tài)修復(fù)、河床斷面恢復(fù)、水質(zhì)改善與凈化、生物棲息地重建、河道景觀構(gòu)造等方面提出修復(fù)城市河流受損生態(tài)系統(tǒng)的方法和改進措施，以期為今后城市河道治理提供技術(shù)支持。

城市河流；治理誤區(qū)；河流生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)修復(fù)

0 前 言

城市河流是指發(fā)源于城區(qū)或流經(jīng)城市區(qū)域的河流或河流段，也包括歷史上雖屬人工開挖、但經(jīng)多年演化已具有自然河流特點的運河、渠系[1]。自古以來，人們逐水而居、聚而為市、筑而為城，河流與城市文明、城市經(jīng)濟、城市布局、城市景觀和城市生活息息相關(guān)，成為影響城市風(fēng)格和美化城市的重要因素。然而，伴隨著社會經(jīng)濟及城市建設(shè)的迅速發(fā)展，以及人們治理和利用河流力度的加大，河流生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的衰弱和退化，河道出現(xiàn)了渠化、硬化、水質(zhì)惡化、水陸過渡帶消失、生物多樣性銳減、棲息地萎縮等問題。如何修復(fù)河流受損的生態(tài)功能，恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)并滿足人們?nèi)找嬖鲩L的濱水景觀需求已成為工程建設(shè)者和科技工作者不斷探索的新課題。

文章從河流岸線形態(tài)恢復(fù)、河床斷面修復(fù)、水質(zhì)改善與凈化、生物棲息地重建、河道景觀構(gòu)造等方面提出了修復(fù)城市受損河流生態(tài)系統(tǒng)的方法和改進措施，以期為今后城市河道整治提供技術(shù)支持。

1 從生態(tài)學(xué)角度看城市河道治理中存在的問題

1.1 河道水文、水勢失衡

受資金、認(rèn)識水平等因素的影響，城市河道治理中最常見的是河流被規(guī)整化或渠化、硬化，這在某種程度上滿足了城市河道防洪排澇、引水、灌溉等需求，但使得河流的水文連接度下降，水流連通性減弱，河床特征嚴(yán)重改變，河床縱坡降大大增加，河流的調(diào)蓄能力和河勢穩(wěn)定性減弱；與此同時，硬化面積的增加致使地表徑流模式發(fā)生改變，水陸連通通道和地下水的調(diào)運補給通道被阻斷。

1.2 削弱河流自凈能力、加劇水體污染

河道作為河流的主體，是匯集和接納地表和地下徑流的場所及連通陸域和水域的通道，是河流生態(tài)系統(tǒng)橫向結(jié)構(gòu)的重要組成部分。隨著河道渠化、硬化及岸邊帶土地利用方式的改變，地表不透水下墊面增加，導(dǎo)致地表徑流系數(shù)變大，匯流時間變短，使得大氣干濕沉降、初期雨水徑流等污染源及未達標(biāo)排放的污染物進入城市河道后，河道生態(tài)系統(tǒng)能量流動能力降低、水體自凈能力下降，河道水體污染加劇、水質(zhì)進一步惡化。

1.3 破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡和生物多樣性

河道的硬化斷面阻斷了河道和生態(tài)系統(tǒng)其他成員之間的溝通和交流，河流以物理、化學(xué)、生物等方式參與生態(tài)系統(tǒng)運動的功能喪失，河道局部單純過水，導(dǎo)致河流所在區(qū)域的局部生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞[2]；不合自然規(guī)律的河道渠化、硬化治理，不可避免的引起了河流水文形態(tài)、水勢和水質(zhì)以及生物棲息環(huán)境的變化，降低了河道生境的異質(zhì)性、導(dǎo)致河流生物多樣性與復(fù)雜性降低，一些對河流生態(tài)環(huán)境依賴和質(zhì)量要求很高的生物面臨遷徙、死亡，甚至是滅亡的危險。

1.4 文化旅游、經(jīng)濟發(fā)展受阻

河道治理過程中，隨著沿岸土地利用方式的轉(zhuǎn)變，岸邊帶可能消失，沿岸豐富多樣的植被會被破壞，沿岸的文化飾物、濱水景觀可能暫時或長久的消失[3]。以人文風(fēng)景為旅游經(jīng)濟的城市將受到直接影響，城市人民的親水需求、居住滿意度降低，城市經(jīng)濟的腳步也因此而緩慢。如果處理不當(dāng)，極有可能造成惡性循環(huán)。

2 河流生態(tài)修復(fù)內(nèi)涵、原則和目標(biāo)

2.1 河道生態(tài)系統(tǒng)

城市河道水生態(tài)系統(tǒng)由生物群落和與之相適應(yīng)的環(huán)境條件組成，生境因子包括河道形態(tài)、結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水量和水流態(tài)、氣象條件等，其中水環(huán)境是河道生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生境因子。生物群落包括生產(chǎn)者(植物)、消費者(動物)和分解者(微生物)，城市河道水生態(tài)系統(tǒng)是一個以太陽能為驅(qū)動，生產(chǎn)者、消費者、分解者和各種生境因子相互作用的物質(zhì)循環(huán)和能量流動體系，通過生態(tài)系統(tǒng)食物鏈、食物網(wǎng)，維持水生生物群落的生存、繁衍生態(tài)平衡，使河道具有自我凈化能力。

2.2 河流生態(tài)修復(fù)的科學(xué)內(nèi)涵

蜿蜒曲折的河道形態(tài)、深潭和淺灘相間的河床斷面以及岸邊帶豐富多樣的植被類型構(gòu)成城市河道流動、連續(xù)而豐富的立體空間，因此，從河道治理角度對城市河流進行的生態(tài)修復(fù)應(yīng)從生態(tài)系統(tǒng)整體考慮，在充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自修復(fù)功能的基礎(chǔ)上，在安全經(jīng)濟的前提下，通過一系列完整的工程、管理和生物措施，重建受損河道生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及其有關(guān)的物理、化學(xué)和生物特征，恢復(fù)一個適合于各類生物生存、各種生物群落配比合理，符合自然演替規(guī)律的生境改善、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能強大、系統(tǒng)穩(wěn)定的城市河道良性水生態(tài)系統(tǒng)[4]。

2.3 城市河流生態(tài)修復(fù)原則

(1) 與社會經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào)原則。要在社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中處理城市河流生態(tài)健康與社會經(jīng)濟發(fā)展之間的復(fù)雜關(guān)系。城市的社會經(jīng)濟發(fā)展有賴于河流生態(tài)系統(tǒng)的支持，而河流生態(tài)修復(fù)規(guī)范的實施也有賴于社會經(jīng)濟發(fā)展提供的投入保障。這就要求城市社會經(jīng)濟發(fā)展與河流生態(tài)系統(tǒng)承載能力相協(xié)調(diào)，河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)項目的目標(biāo)和規(guī)模也要與城市經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)[5]。

(2) 社會經(jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一原則。城市河流屬于非常復(fù)雜的開放性系統(tǒng)，對其進行生態(tài)修復(fù)既具有社會經(jīng)濟效益，又具有生態(tài)、景觀效益。因此，在生態(tài)修復(fù)的過程中，應(yīng)從經(jīng)濟、人文、河流生態(tài)系統(tǒng)、河道景觀等多維度統(tǒng)籌，進行多層次的立體修復(fù)，統(tǒng)籌考慮沿岸土地利用、水土保持、水資源利用、城市文化和提高空間異質(zhì)性的景觀格局等多方面要求，達到社會經(jīng)濟效益與生態(tài)、景觀效益相統(tǒng)一。

(3) 城市水系尺度和整體性原則。要從整體改善和恢復(fù)城市河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能角度出發(fā)，以城市水系為空間單位，從縱向、橫向、豎向3個空間維度，統(tǒng)籌進行上下游、左右岸、由河底至河岸的多層次立體修復(fù)，使社會經(jīng)濟發(fā)展模式優(yōu)化和河流各要素的恢復(fù)措施相結(jié)合，點(點源)、線(河流廊道)、面(面源)修復(fù)相結(jié)合，最終在景觀與生態(tài)系統(tǒng)尺度上恢復(fù)其價值。

(4) 自然自我修復(fù)為主，人工干預(yù)為輔。城市河流生態(tài)修復(fù)的重點應(yīng)放在減輕人為對河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，輔助以人工措施創(chuàng)造生境條件，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)的自設(shè)計、自組織的功能，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)。

2.4 城市河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)

在遵循自然規(guī)律的前提下，采用一切現(xiàn)有的工程和非工程措施，盡可能地消除河流治理項目對水環(huán)境、水生態(tài)帶來的不利影響，重建受損或退化的城市河流生態(tài)系統(tǒng)，在恢復(fù)河流泄洪排沙等重要自然功能的同時，維持河流資源的可再生循環(huán)能力，促進城市河流生態(tài)系統(tǒng)地穩(wěn)定和良性循環(huán)，以期構(gòu)建人水和諧的濱水生態(tài)城市。

3 城市河流生態(tài)修復(fù)方法與技術(shù)

基于河道治理的城市河流生態(tài)修復(fù)方法與技術(shù)應(yīng)具有相對完整性和系統(tǒng)性，需從河流形態(tài)修復(fù)、河床斷面修復(fù)、水質(zhì)綜合修復(fù)與凈化、生物群落恢復(fù)及棲息地修復(fù)、河道景觀構(gòu)造等角度修復(fù)河流結(jié)構(gòu)、功能及河流動態(tài)過程等各個方面。

3.1 岸線形態(tài)修復(fù)

河流岸線形態(tài)多樣性是維持河流生物群落多樣性的基礎(chǔ)，而生物群落多樣性是河流生態(tài)系統(tǒng)健康的保障[6]。對城市河道現(xiàn)有天然段除了盡可能保持其原有的寬度和自然狀態(tài)外，對城市人工河道形態(tài)的修復(fù)方法主要有：① 盡可能恢復(fù)河流的縱向連續(xù)性和橫向連通性。拆除廢舊攔河壩、堰，將直立的跌水(用于控制河床降低)改為緩坡，設(shè)置輔助水道，并在落差大的斷面(如水壩)設(shè)置專門的各種類型魚道。② 盡可能保持河流縱向和橫向流態(tài)的多樣性。修復(fù)河流蜿蜒性，在河床上創(chuàng)建深潭-淺灘序列，重現(xiàn)水流的多樣性。③ 構(gòu)建包括主河槽和洪泛區(qū)在內(nèi)的多樣性斷面形態(tài)，以擴大河道的泄洪和調(diào)蓄能力。通過降低灘地的高程，修改堤線，撤去河岸護坡，給河流更多的空間[7]。④ 選擇適宜的河道治理方案。在河道治導(dǎo)線的選擇上，應(yīng)考慮重要棲息地、有大型深潭的彎道、河畔林的保護及瀕臨滅絕物種的移植等；灘地高程的確定，應(yīng)考慮其灌水頻率及水深；河床坡降的選擇，要考慮其對河流沖淤的影響；河道渠化治理應(yīng)根據(jù)河勢，因勢利導(dǎo)規(guī)劃治導(dǎo)線，盡可能保留天然河道自然彎曲的輪廓，不宜盲目裁彎取直[8]。

3.2 河床斷面修復(fù)

城市河流中局部河段河床的硬化覆蓋可如下處理：① 拆除以前在河床上鋪設(shè)的硬質(zhì)材料，恢復(fù)河床自然泥沙狀態(tài)，并根據(jù)情況用植石法設(shè)置魚巢。② 部分河段采用復(fù)式斷面，將不同保證率的河道徑流分成數(shù)個等級，分級逐步擴寬河道開度。河道的上部平臺和上部護坡過流頻率較低，裸露時間長，可以種草或栽植低矮喬木，平時可作為河道立體綠化的一部分，開辟為人們休閑娛樂的河邊綠地，洪水時期作為臨時洪水通道；根據(jù)河岸穩(wěn)定和過流能力要求，改造原有河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)，在適宜河段，修建生態(tài)護岸(依據(jù)其使用的材料分為植被護岸、木材護岸和石材護岸)以治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加動植物種類、調(diào)節(jié)微氣候和美化環(huán)境。③ 慎重考慮河道覆蓋與侵占河道。覆蓋后的河道作為建筑用地確有較高的經(jīng)濟價值，但缺乏科學(xué)論證的覆蓋往往導(dǎo)致過洪斷面的立體侵占問題。

3.3 水質(zhì)綜合修復(fù)與凈化技術(shù)

城市河道污染物種類繁多，來源復(fù)雜，水質(zhì)修復(fù)與凈化應(yīng)分類區(qū)別，方法有：① 做好污染源控制。通過強化污水收集管網(wǎng)建設(shè)，截流污染源，加強污水處理能力，確保排放到河道的水滿足相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。② 做好水污染源治理。對于由內(nèi)源污染引起的水質(zhì)問題，通過截污清淤措施可基本解決；對于由外源污染(包括點源污染、面源污染以及大氣降塵污染)引起的水質(zhì)問題，其可采取物理方法、化學(xué)方法、生物修復(fù)技術(shù)處理，如土壤滲濾技術(shù)、人工濕地技術(shù)、穩(wěn)定塘技術(shù)、人工浮島技術(shù)等。③ 保障水量和流態(tài)調(diào)節(jié)。主要通過全面開源補流、綜合調(diào)水、管控調(diào)節(jié)等保證河道所需的基本生態(tài)，使水體有序流動和適當(dāng)置換，機械推流促進水體流動，調(diào)節(jié)水動力以提高河道納污能力和自凈能力，促進水質(zhì)的活性發(fā)展。④ 加強綠化，通過河岸帶生物恢復(fù)與重建技術(shù)(包括物種選育和培育技術(shù)、物種引入、保護技術(shù)、種群動態(tài)調(diào)控技術(shù)、種群行為控制技術(shù)、群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置與組建技術(shù)、群落演替控制與重建技術(shù)等)及河岸生態(tài)緩沖帶[9]技術(shù)(包括河岸帶坡面工程技術(shù)、土壤恢復(fù)技術(shù)、河岸水土流失控制技術(shù)等)，在河岸帶生物恢復(fù)與重建的基礎(chǔ)上建立起兩岸一定寬度的植被，構(gòu)建綠色生物長廊不僅可以調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源，還可以降解污染物，防止土壤侵蝕，促進生態(tài)平衡。

3.4 生物群落恢復(fù)及棲息地修復(fù)

河流的水文條件及水體水質(zhì)得到改善后，通過自然恢復(fù)或適度的人工干預(yù)和保護措施，如營造多樣化的流速、彎曲且深淺不一的河道[10]、合適的水深、溫度和生態(tài)狀況等，恢復(fù)和改善生物棲息地；通過引入本土生物，優(yōu)化河道生物群落結(jié)構(gòu)，構(gòu)建生物多樣性，恢復(fù)河道自然良性生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.5 河道景觀構(gòu)造

河道景觀由于其自身的特點，不同于一般意義上的園林景觀和地理景觀。城市河道景觀側(cè)重水景觀，以“水”和“綠”為基礎(chǔ)，由水位中心軸線向兩岸擴展，包括水域景觀、過渡景觀及岸上景觀等。在城市河道景觀設(shè)計時，要根據(jù)河流所在的位置，結(jié)合城市規(guī)劃，分析河流修復(fù)前后在城市發(fā)展中所扮演的角色，準(zhǔn)確的定位城市河流功能；在滿足城市未來發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，確定景觀設(shè)計的主題和亮點；設(shè)計過程中，綜合考慮河流的功能多樣性要求，對河流進行合理的形態(tài)規(guī)劃，確定合理的景觀布局；完善運行管理措施，以保證景觀的可持續(xù)性[11]。

4 結(jié) 語

通過分析總結(jié)城市河流治理過程中存在的問題，闡述了河流生態(tài)修復(fù)的科學(xué)內(nèi)涵、原則、目標(biāo)，以及修復(fù)城市河流受損生態(tài)系統(tǒng)的方法和改進措施，可以發(fā)現(xiàn)，城市河流生態(tài)修復(fù)是大勢所趨，在國內(nèi)乃至全世界范圍內(nèi)都有廣闊的研究與應(yīng)用前景。

今后，對城市河道的治理或開發(fā)，應(yīng)在不破壞河流生態(tài)環(huán)境的前提下進行，堅決避免先破壞后修復(fù)的整治模式；鑒于不同地區(qū)的河道具有不同的水文特性、生物特性、地理特性、景觀特性等，因此，在從事具體的城市河流生態(tài)修復(fù)工作時，應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃和城市河流功能的實際需要出發(fā)，融合水利工程學(xué)、生態(tài)學(xué)、景觀學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué)等多學(xué)科知識，利用先進的技術(shù)方法和手段，實現(xiàn)當(dāng)前經(jīng)濟社會條件下的城市河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和改善；通過多種形式和途徑加強輿論宣傳力度，廣泛發(fā)動群眾，增強市民親水、愛水和護水意識，共同為城市河道整治與生態(tài)修復(fù)工作創(chuàng)造條件。

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Ecological Recovery of Urban Rivers Based on River Course Treatment

ZHAO Hong, LIU Yuan, LI Jing

(POWERCHINA Xibei Engineering Corporation Limited, Xi'an 710065,China)

Urbanization drives strongly degradation of the ecological system of the urban rivers. It is the restriction for the recovery of the urban river ecology. On the basis of the analysis and summarization of issues in the urban river treatment, the scientific contents, principles and objectives of the urban river ecological recovery are described. In terms of bank outline recovery, riverbed section recovery, water quality improvement and purification, reconstruction of biological habitats and river course landscape structures, etc, methods and improving measures for recovering the damaged ecological system of the urban rivers are provided so as to technically support the future treatment of the urban river courses.

urban rivers; treatment mistake; river ecological system; ecological recovery

2014-05-21

趙鴻(1979- ),女，陜西省澄城縣人，工程師，主要從事環(huán)境保護與水土保持設(shè)計工作.

TV882

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.01.004