歐洲河流修復(fù)簡介

(1.中國科學(xué)院 重慶綠色智能技術(shù)研究院，重慶 401122；2.重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400030)

環(huán)境與生態(tài)

歐洲河流修復(fù)簡介

楊吉祥1茍堯2方芳2郭勁松2

(1.中國科學(xué)院 重慶綠色智能技術(shù)研究院，重慶 401122；2.重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400030)

河流修復(fù)對環(huán)境、社會和經(jīng)濟方面都具有積極的意義。介紹了河流修復(fù)在歐洲的驅(qū)動力、進展、修復(fù)準(zhǔn)則、技術(shù)手段、修復(fù)效果及案例。通過《歐盟水框架指令》等一系列指令的推動，歐盟境內(nèi)河流的生態(tài)狀況得到了很大改善，對我國的河流修復(fù)工作具有一定參考意義。

河流修復(fù)；生態(tài)修復(fù)；修復(fù)準(zhǔn)則；修復(fù)效果；歐盟水框架

河流修復(fù)是通過綜合采用生態(tài)、物理、空間管理等手段，提高河流的生物多樣性，使河流具備休閑、防洪和景觀等多項功能[1]。河流修復(fù)并非是使河流恢復(fù)到受人類活動影響前的原始狀態(tài)，而是將其修復(fù)至對社會和環(huán)境有積極影響的狀態(tài)。河流的環(huán)境、社會和經(jīng)濟價值表現(xiàn)在3個方面： ①改善景觀和生態(tài)多樣性，提供休閑場所，對周邊居民和動物的健康有積極影響；②改善氣候，降低洪水危害；③提高飲用水水源、灌溉用水質(zhì)量。近年來，我國在進行大量的黑臭水體修復(fù)工作[2]。通過總結(jié)歐洲河流修復(fù)經(jīng)驗，對我國黑臭水體治理工作具有一定的參考價值。

1 政策依據(jù)

人類活動在削減河流帶來經(jīng)濟價值的同時，對防洪、排水、廢棄物管理和公共空間的質(zhì)量也會帶來負面影響。歐洲河流的修復(fù)工作始于20世紀(jì)80年代，初期的河流修復(fù)內(nèi)容僅將其恢復(fù)到初始狀態(tài)而不涉及生態(tài)修復(fù)。歐盟頒布了一系列相關(guān)規(guī)定，要求歐盟成員國采取特定措施進行河流修復(fù)，以降低洪水的危害及增強對野生動植物的保護[1]。《水框架指令》(Water Framework Directive)、《防洪指令》(Floods Directive) (2007年)和《棲息地指令》(Habitats Directive)是歐盟境內(nèi)推動河流修復(fù)的主要政策依據(jù)。《水框架指令》旨在修復(fù)歐盟境內(nèi)的河流、湖泊、小型水體和濕地。《防洪指令》要求歐盟境內(nèi)成員國評估所有河道和海岸線上發(fā)生洪水的風(fēng)險。《棲息地指令》則支持在歐盟境內(nèi)保護野生動植物及其棲息地以獲得具備生物多樣性的自然環(huán)境。其中，2000年頒布的《水框架指令》包含了明確的實施進度，見表1。該指令要求所有水體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在2027年前達到良好水平，相關(guān)工作以6 a為1個周期循環(huán)開展，例如，2009～2015年為第一個周期，2015～2021年為第二個周期。

表1 《水框架指令》實施進度[3]

目前，大部分歐盟國家正按照《水框架指令》實施進度表的要求執(zhí)行，并已進入到流域管理的第二個階段。

2 修復(fù)準(zhǔn)則

通過借鑒時間跨度長達27 a的《水框架指令》內(nèi)容，我國在2015年頒布了《水污染防治計劃》，推動了國內(nèi)黑臭水體的治理工作。從已有文獻資料看，國內(nèi)將黑臭水體修復(fù)工作視為一項短期工程項目[2，4-7]。相關(guān)機構(gòu)人員提出了“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補給、生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線，并采用了多種技術(shù)手段進行落實[5]。歐洲部分河流流經(jīng)多個歐盟成員國，因此在修復(fù)過程中需要多個國家協(xié)作完成。經(jīng)過長期實踐，各成員國均獲得了寶貴的經(jīng)驗，并提煉出了以下8項修復(fù)準(zhǔn)則[8-9]。

(1) 識別、掌握和利用河流的自然凈化能力。通過識別河道中復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物等自然凈化過程，有利于掌握導(dǎo)致河流生態(tài)功能退化的原因。在此基礎(chǔ)上可以提出修復(fù)河流最為有效的手段。同時，河流修復(fù)應(yīng)充分利用該凈化能力。生態(tài)修復(fù)法是近年來在國內(nèi)外均得到快速發(fā)展的一種河道水體修復(fù)技術(shù)。

(2) 與當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào)。河流修復(fù)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐某鞘小⒐I(yè)發(fā)展、防洪和供水等方面有機地融合。同時，在人類需求和自然環(huán)境供給、河流修復(fù)與水資源管理方面做到有機的統(tǒng)一。國內(nèi)有學(xué)者提出，河流修復(fù)應(yīng)當(dāng)與海綿城市、智慧城市的建設(shè)相結(jié)合[4]。

(3) 合理控制修復(fù)范圍以構(gòu)建有效的生態(tài)結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)功能恢復(fù)。河道生態(tài)環(huán)境受眾多因素的影響，若河流修復(fù)范圍過小，那么影響河道生態(tài)質(zhì)量的主要因素可能因未被涉及而導(dǎo)致河流修復(fù)的失敗。

(4) 設(shè)置清晰、可實現(xiàn)和可量化的目標(biāo)。目標(biāo)應(yīng)在各方面反映河流修復(fù)的效果，若有可能，還應(yīng)考慮社會、經(jīng)濟等方面因素。然而完全逆轉(zhuǎn)數(shù)十年人類活動的負面影響需要較長的時間，因此，需要設(shè)置短期目標(biāo)以體現(xiàn)河流修復(fù)的效果。

(5) 為未來發(fā)展預(yù)留空間。河流修復(fù)需要關(guān)注修復(fù)區(qū)域未來在景觀、規(guī)劃等方面的變化，例如土地利用、污染負荷、水力演變等。由于未來存在不可預(yù)測性，河流修復(fù)應(yīng)為一些不可測的因素預(yù)留一定的空間。

(6) 考慮修復(fù)成果的可持續(xù)性。河流系統(tǒng)處于動態(tài)變化中，這意味著河流修復(fù)的效果在修復(fù)工作結(jié)束后較難維持。國內(nèi)在實踐中也考慮了修復(fù)成果的可持續(xù)性并通過一定的組織管理體系加以確保[5-6]。

(7) 各利益相關(guān)方共同努力。利益相關(guān)方包括政府各個相關(guān)部門、土地所有者、居民和相關(guān)團體。

(8) 監(jiān)測、評估、完善和分析修復(fù)成果。根據(jù)河流修復(fù)的目標(biāo)設(shè)置監(jiān)測計劃可以有效地對河流修復(fù)過程進行監(jiān)管。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可判斷河流是否恢復(fù)了健康的生態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能、是否取得了一定的社會經(jīng)濟效益。監(jiān)測工作應(yīng)在河流修復(fù)工作完成之后持續(xù)一段時間以評估河流修復(fù)的有效性。

從以上準(zhǔn)則可以看出，歐盟境內(nèi)的部分河流修復(fù)是一項長期、系統(tǒng)的工作而非短期的工程項目。

3 修復(fù)對象、手段和經(jīng)濟效益

圖1為對歐盟境內(nèi)約23 000條河流修復(fù)項目所提出的目標(biāo)，其中，改善河內(nèi)水質(zhì)的項目占項目總數(shù)的55%，河岸修復(fù)項目數(shù)占23%，改善河內(nèi)水流和棲息地的項目各占11%。圖中所示的修復(fù)目標(biāo)很難在對某一河流的修復(fù)實踐中一并實現(xiàn)，而是需要根據(jù)河流現(xiàn)有狀態(tài)，在進行技術(shù)經(jīng)濟比較之后選擇恰當(dāng)?shù)男迯?fù)目標(biāo)。例如，對河道狹窄且水量較大的河流，在河道內(nèi)構(gòu)建生物棲息場所顯然是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

圖1 河流修復(fù)目標(biāo)[8，11-12]

河流修復(fù)所采用的技術(shù)手段多種多樣。圖2給出了對不同河流修復(fù)的目標(biāo)以及對應(yīng)的修復(fù)手段。河流水質(zhì)在通過截留細沙進入河道、氮磷去除、遮陰及沉積落葉等多種方式作用下得以提高。由于河岸上的植被與河道中的水接觸相對較少，對去除水中的氮、磷作用很小，但是岸邊樹木提供的遮陰作用以及進入河中的樹干為水生動物提供了良好的棲息場所。國內(nèi)相關(guān)專家認為河岸生態(tài)系統(tǒng)是聯(lián)系陸地和水生兩大類生態(tài)系統(tǒng)的紐帶, 邊緣效益顯著, 對河流變化極為敏感, 所以河岸修復(fù)是河流生態(tài)修復(fù)的重點[7]。這一觀點在圖1中也得以充分體現(xiàn)。河內(nèi)棲息地的修復(fù)可以采用制造淺灘、小池子、人工擋板或木堰等方式。河道水流的修復(fù)方式是改變河水的流態(tài)，例如，拆除現(xiàn)有的水壩或者改變水壩的運行方式使得河水的流動狀態(tài)更為自然[10]。但是這一技術(shù)手段在國內(nèi)鮮見運用，這可能與國內(nèi)黑臭水體修復(fù)工作的對象主要集中在城市內(nèi)河有關(guān)[2，4-7]。圖2中大部分技術(shù)手段較為常規(guī)，在國內(nèi)運用廣泛。但是圖2顯示歐洲的河道修復(fù)技術(shù)體系更為成熟。河流修復(fù)還可能涉及雨水管理、流域管理等河道外的工作。歐洲的河流修復(fù)理念囊括了我國現(xiàn)有黑臭水體修復(fù)工作以及正在進行的海綿城市的建設(shè)工作。歐洲河流修復(fù)不僅提升了河流水質(zhì)，而且在水量、生態(tài)上均達到健康狀態(tài)。

圖2 河流修復(fù)技術(shù)手段[8]

從圖2可以看出，歐洲的河流修復(fù)是一項系統(tǒng)性工程，工程成本一般較高。在歐洲，河流修復(fù)的資金源自歐盟專門的項目(例如歐盟“LIFE”計劃)以及相關(guān)組織和政府機構(gòu)。河流修復(fù)的效果通常從社會、環(huán)境和經(jīng)濟利益3個方面進行綜合考慮。雖然河流修復(fù)需要耗費大量的資金，但是它也能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟價值。例如，英國投入460萬歐元對美士布陸(Mayesbrook) 公園環(huán)境進行了修復(fù)。經(jīng)過測算，在40 a內(nèi)，英國從醫(yī)療、娛樂和旅游方面受益約3 000萬歐元。20世紀(jì)90年代，紐約市的供水系統(tǒng)受到城市發(fā)展和農(nóng)業(yè)面源污染的威脅。經(jīng)過評估，若新建一套供水系統(tǒng)，成本在60～80億美元，采用修復(fù)供水點上游流域的方法僅需要10～15億美元。由此可見，生態(tài)修復(fù)的方法成本相對較低[13]。

4 修復(fù)效果

通過總結(jié)不同河流多年的修復(fù)效果可知，河流修復(fù)對水生植物的多樣性、河內(nèi)魚類和大型底棲生物等保護效果顯著[14]。河流修復(fù)的效果受周邊農(nóng)業(yè)、河道寬度、修復(fù)后的時間影響很大。河道的拓寬對水生植物影響較明顯，而在河內(nèi)采用相應(yīng)的技術(shù)措施對魚類和大型底棲生物的影響較大。若流域中存在大量的農(nóng)業(yè)用地，那么修復(fù)效果會受到負面影響，這可能與農(nóng)業(yè)中使用的肥料進入河道有關(guān)。同時，修復(fù)效果與修復(fù)完成后的時間息息相關(guān)，修復(fù)效果在一段時間后可能會減弱甚至消失。由于修復(fù)效果受到各種因素影響，河流修復(fù)效果需要根據(jù)具體的情況采用相應(yīng)的手段進行維護。

5 歷史修復(fù)案例

20世紀(jì)70年代，萊茵河是一條污染嚴(yán)重的河流。在經(jīng)受了一次汞污染事件之后，萊茵河的生態(tài)系統(tǒng)被徹底摧毀。在80年代，由于向河內(nèi)排放的污水量的減少及污水處理水平的提高，萊茵河的水質(zhì)得到了一定程度的改善。然而在1986年，萊茵河的水質(zhì)再次受到嚴(yán)重的化學(xué)污染，經(jīng)過約20 a的努力，通過一系列生態(tài)修復(fù)措施，萊茵河水質(zhì)最終得以有效恢復(fù)。

英國的泰晤士河也曾是一條被嚴(yán)重污染的河流，其生態(tài)系統(tǒng)在1957年幾近完全摧毀[15]。生態(tài)修復(fù)工作費用高達數(shù)十億英鎊，經(jīng)過修復(fù)，泰晤士河目前被認為是歐洲境內(nèi)最為清澈、生態(tài)多樣性最豐富的河流[16]。然而在2014年，經(jīng)過《歐盟水框架指令》的評估，泰晤士河流域內(nèi)的397條支流中僅有83條的生態(tài)狀況被評為“優(yōu)”，237條河流為“良”，61條河流為“較差”，其余16條為“差”。由此看出，河流的生態(tài)修復(fù)是一項耗資巨大、難以在短時間內(nèi)各項指標(biāo)均達標(biāo)的工程。

通過總結(jié)歐洲河流修復(fù)歷史可以發(fā)現(xiàn)，歐洲河流的修復(fù)工作計劃用27 a完成，這與修復(fù)需要多個國家參與、大量資金投入且河流修復(fù)具有耗時長、見效慢的特點有關(guān)。目前，大部分歐洲國家均按照《水框架指令》進度表進行境內(nèi)河流的修復(fù)工作，且在增加水生動植物多樣性方面取得了很大成效。從修復(fù)目標(biāo)看，改善河流水質(zhì)和河岸修復(fù)是工作的重點。盡管在河道內(nèi)采用的技術(shù)手段較為常規(guī)，但歐洲修復(fù)河流的技術(shù)系統(tǒng)比國內(nèi)更為全面，包括雨水管理、水系重構(gòu)等。在經(jīng)濟效益方面，國內(nèi)關(guān)于河流修復(fù)收益的相關(guān)報道比較罕見。從歐洲國家經(jīng)驗可以看出，河流修復(fù)雖然需要大量的資金，在醫(yī)療、娛樂、旅游方面得到的收益甚至可以超過修復(fù)的成本。

6 結(jié) 語

河流修復(fù)是一個涉及經(jīng)濟、社會、環(huán)境等多方面因素的系統(tǒng)工程，其耗時長、社會影響大。通過《水框架指令》等一系列指令近30 a的實施，歐盟境內(nèi)河流的水質(zhì)、生態(tài)得到了極大改善。歐盟的河流修復(fù)經(jīng)驗對我國黑臭水體的治理具有一定的參考價值。

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2017-09-15

國家科技支撐計劃“池塘養(yǎng)殖水質(zhì)凈化和修復(fù)技術(shù)研究與示范”(2015BAD13B03)；自然科學(xué)基金項目(51408583)

楊吉祥，男，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，副研究員.

1006-0081(2017)12-0001-04

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(編輯：李曉濛)