城市化過程對河道系統的影響與生態修復研究

張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

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城市化過程對河道系統的影響與生態修復研究

張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

城市化快速發展，一方面帶動了區域經濟繁榮，另一方面在工業生產實踐過程中形成了很多廢棄物，從而使生態環境遭到嚴重破壞。近年來，新環境保護法出臺，故自然生態破壞導致的生態系統結構失衡問題已經引起人們高度關注。基于此，文章立足于遼寧省經濟社會發展實際，系統分析了該地區城市化發展過程中，工業生產污染對河道系統的干擾類型及干擾特征，由此詳細對該地區影響河道生態系統的主要因素和生態系統修復的基本原則、方法等進行了論述。

城市化；河道系統；生態修復；影響因素

城市化發展過程中帶來了許多城市污染和生態環境破壞問題，故立足于這一背景，文章系統分析了遼寧省某地區城市化過程中，人類生產實踐活動對河道系統干擾的具體類型及干擾特征。在此基礎上，文章著重對城市化發展過程中，人類對河道生態系統的影響展開論述，最終探討了當前高度城市化背景下，科學保護河道生態系統以及加強區域生態系統維護和管理的有效對策。

1 河道系統及其功能特征

從河流地貌學的角度來看，河道主要分為順直型以及辮狀型和曲流型、分汊型4種不同類型。在上述4種不同河道類型中，不僅其各自形態結構存在很大差異，而且在生態功能方面也各不相同。由于辮狀型河道以及曲流型河道在水流過程中，會與河道周邊堤岸以及水流過程中的水體進行接觸和碰撞。因此，隨著水流上下翻滾以及跌宕起伏，水流會進行能量交換。故這種類型河道的水流自凈能力較強。但是，順直型河道以及分汊型河道由于水流過程受河道堤岸影響。因此，水流能量交換會受到約束，其自凈能力相對較弱。

因此，從上述不同河道類型來看，河道生態系統是一個極為復雜及開放和動態的非線性系統，其不僅具有生物棲息功能，而且還具有不同能量相互交換的功能。同時，河道系統能夠在水流不斷與河岸接觸和碰撞過程中，產生過濾和天然生態屏障功能。而河道系統的這3項不同功能都與河流景觀格局及地貌特征密切相關。

從河道生態系統的實際結構特征來看，其不僅包括縱向結構，而且還包括橫向結構。因此，河道系統在物質能量交換過程中，其生態系統的具體結構和功能變化差異很大。從河道系統功能來看，其主要具有交通輸送以及水源供應和水產養殖及輸水泄洪、納污降解、調節氣候、觀賞與娛樂、補給地下水等多項功能。故結合河道生態系統的實際結構組成特點，可將其生態系統服務綜合功能歸納為產品生產及娛樂和調節支持、環境自化等功能，這些功能的充分發揮，需通過河道兩岸植被以及水生物經自然稀釋及擴散和氧化等一系列措施，進行物理反應和化學反應以及生物反應，由此對區域內的空氣進行凈化和截留，以此使區域內的各種物質能夠進行良性循環[1]。

2 城市化對河道系統的干擾

城市化過程中，人類生產與生活實踐活動不端增多。因此，在此過程中，城市河道的形態和結構功能都發生了很大變化，不僅天然的河道形態被人們改造和截彎等實踐活動所取代，而且河道的原始幾何尺寸和多樣性也被單一化和標準化的河道形態所代替。河床結構的透水材料性能也發生了巨大變化，尤其是在水利工程建設過程中，堤岸以及水庫建設使河道連續性大大降低。同時，生物的多樣性也由此減少，導致河道中河水的自凈能力顯著降低。具體而言，其主要表現在以下3方面：

2.1 河道結構越來越固結

城市化過程中，河道形態發生了很大變化，而且其原始生態功能也大大降低。比如，人們為了防洪，將自然河道進行人為固化，一方面不斷對河道堤岸進行加固；另一方面，人為對河道底岸進行固化和防滲處理，以此使人類實踐活動較為集中的區域，水資源十分短缺。因此，河道固化處理導致該地區河道生態系統結構受到較大影響。

2.2 河道形態更加規整

城市化發展過程是一個由不規則以及不完整的自然景觀形態逐漸演變為形態相對規則的人為景觀的變化過程。在此演變中，河道生態系統也由原來的自然河道逐漸演變為完整的生態系統。一方面，河道岸邊的植被帶更加園林化；另一方面，人們對河道進行截彎取值，導致自然河道的形態呈現出梯形化趨勢，因此人為改造在很大程度上會改變河道水流方向和生態水文變化過程。

2.3 河道功能日益簡單

原始的河道生態系統不僅具有生態功能，還具有休閑娛樂的社會功能。但是，在城市化過程中，人們為了突出河道的娛樂觀賞功能，將河道系統作為城市的一道風景線，而且工業化過程中，產生的大量廢氣、廢物等都需要通過河道排放和輸送。因此，河道的氣候調節功能大大降低。除此之外，隨著河道環境不斷惡化，其生態系統逐漸失衡，導致一些水產養殖功能不斷降低。

3 城市化對河道生態系統的影響

通常而言，河道生態系統健康的維持與河道水體的自凈能力息息相關。只有河道水體保持清潔，河道系統才能充分發揮其良好的生態服務價值。而在河道自凈過程中，水體會受生物作用以及物理作用和化學作用等多重影響，從而使污染物的濃度大大降低。

物理自凈主要是指污染物在水體中進行混合以及稀釋和擴散甚至揮發和沉淀等作用；而化學自凈主要是指水體中的污染物通過氧化以及還原和中和吸附、凝聚等，使其中的污染物不斷降低；生物自凈則是指水體中的污染物經生物吸收以及消化等作用，將污染物轉化為無害物質加以利用。盡管三者自凈功能和機制各不相同，但相互之間融合交織、共同作用。由于任何一個河道中的水生態系統的自凈能力有限。因此，一旦污染物超過其實際的環境污染承載能力，則會導致河道系統的生態機制遭到破壞[2]。

其次，城市化嚴重影響了城市河道生態系統的健康運行。由于河道系統生態功能的充分發揮，其需要與河道周邊地區之間的物質進行能量交換，而且水體中的生物要對污染物進行降解。同時，河道生態系統需對水文環境進行不斷調節。但是，在城市化過程中，由于河道不斷固結化，使河道中的物質能量交換通道被阻隔，從而破壞了河道系統與周邊陸地系統之間的物質循環過程。在此過程中，生物棲息環境也遭到污染，水體自凈能力不斷減弱。由于城市化過程中的人為因素影響，使惡化的生態環境反過來又對河道水體中生物的消化和降解能力產生影響。

除此之外，在城市化過程中，河道生態水文系統變化過程嚴重失衡。隨著人類生產實踐活動不斷增多，河道形態遭到改變，最終產生了惡性循環的后果，不僅使水體中的相關浮游生物消亡，而且河道的生態水文變化過程以及生態鏈遭受破壞。研究表明，隨著水文環境的變化，河道中的水生物不斷遷移，再加上河道的淤積以及河道物理結構改變，導致生物滅絕，生態鏈由此而中斷[3]。

4 城市化過程中河道生態系統的修復

4.1 修復原則

城市化過程中，城市河道生態系統的修復，要從自然生態環境方面以及經濟社會發展方面及景觀文化3個方面著手。在遵循自然發展和社會發展規律的前提下，要使經過修復后的河道生態系統具有游憩以及文化和生態景觀等功能。

故文章認為，在遼寧省城市河道生態系統恢復過程中，重點應該堅持如下6大原則：

1)天地合一原則。

人類只有充分認識自然，才能順應自然客觀規律改造自然和利用自然，否則將會遭到自然嚴懲。河道的改造等，應該在不破壞當地生態環境的前提下進行，使人與自然高度和諧。

2)功能引導原則。

河道生態系統的修復，應該注重其各項功能的充分發揮。由于河道系統修復過程中不同階段的側重點不同，因此首先應該考慮其主導性功能，然后在綜合協調河道系統不同功能之間的關系[4]。

3)堅持時空分布尺度原則。

河道生態系統是在人類日常實踐活動中逐漸遭到破壞。因此，在修復過程中，應該注意時間尺度。由于不同河道各項功能不同，更應該結合實際情況，對河道修復過程進行規劃，采取科學的修復措施。

4)堅持生態系統平衡與循環原則。

在河道生態系統修復過程中，應注意生物的多樣性，從而通過河道內部物質之間的能量轉換和循環過程，以此維持河道生態系統平衡[5]。在此過程中，要按照自然景觀生態學原理，提升河道景觀的異質性，在保持原有河道自然屬性以及各項功能的基礎上，彰顯城市的原生態與現代性特色。

5)要堅持利益相關者參與原則。

河道生態系統破壞是大眾共同社會實踐的結果。因此，在生態系統修復過程中，要堅持共同參與修復原則，考慮相關利益者的利害關系，最大限度調度公眾的參與積極性和主動性。

6)六是以生態效益和社會效益為原則。

在遼寧省城市化過程中，要堅持生態和社會效益為主、經濟效益為輔的河道修復原則。河道生態系統與遼寧省整個社會生態系統關聯性強。因此，河道治理和生態系統修復難度風險大、周期長，且需投入更多人力、物力和財力。故在實際修復中，要立足于遼寧省整體自然社會環境，考慮當前河道流域的資源承載力，制定效益最優的決策方案。

4.2 修復方案

修復方案如圖1所示。

圖1 遼寧省城市化過程中河道系統生態修復方案

4.3 修復方法

如圖1所示，文章在研究過程中，主要按照上述科學方案與思路，對遼寧省河道系統生態環境進行修復。通過對表1中幾種不同修復方式進行對比選擇，最終采用科學的方式進行修復。

表1 遼寧省城市化過程中河道系統生態修復方法比選

5 結 語

綜上所述，隨著“十二五”發展規劃圓滿收官，在“十三五”規劃開局之年，遼寧省重點加強生態環境治理與保護，相關部門立足于當地經濟社會發展實際，積極研究城市化與生態環境之間的耦合關系。文章通過回顧遼寧省過去經濟發展狀況，經濟水平逐年提升，人口總量不斷增加，城市化發展推動了工業化發展，由此引發了一系列的區域生態污染問題，尤其是城市化過程中，區域河道系統受到嚴重破壞和污染，從而使當地原本保持完整的生態系統結構失衡。健康生態的河道，不僅意味著其要保持生態學意義上的結構合理以及功能高效和生態延續，更要凸顯其生物棲息以及防洪降污和控制水土流失、觀賞娛樂等功能。因此，文章透過人類生產實踐活動的視角，結合遼寧省城市河道生態系統健康維持機制遭到嚴重破壞這一現狀，提出了科學的修復對策。

[1]韓民,郭秋峰,白露.山東省海河流域骨干河道河口規劃及利用展望[J].水利技術監督,2015(02):13-15.

[2]鄧志國.大石橋市水資源開發利用現狀分析與評價[J].水利技術監督,2015(03):28-29，51.

[3]王鑫.大凌河農村段河道生態治理模式研究[J].水利技術監督,2015(03):34-36.

[4]吳金德.農村河道護坡治理模式及生態護坡應用探討[J].水利規劃與設計,2016(09):67-69.

[5]曹建廷,周智偉,張婷.河道生態修復工程的組成與生態修復的指導原則[J].水利規劃與設計,2005(02):48-51，70.

1007-7596(2017)01-0030-04

2016-12-18

張顯龍(1966-)，男，遼寧朝陽人，工程師，負責河道、防汛、抗旱工作。

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