基于生境營造的河流生態修復技術研究
——以東莞市人工補水河道為例

毛雪慧，林 靜，彭亞莉

(深圳市碧園環保技術有限公司，深圳 518000)

1 引言

當前，城市河流天然地貌特征變化顯著，河流渠道化、河岸硬質化和河道景觀的缺失，城市河道水質污染和水利工程設施的建設，破壞了自然河道的生態系統，降低了河流生態環境承載力。補水型河道雖然已完成截污、水質得到改善，但由于沒有適合生物生存的生境，不能建立多樣性的生態系統，長期下來，會導致生物入侵、水質惡化等問題，不能形成良性循環。

河流生態修復工程最早始于歐洲對山溪河流的生態治理，1938年德國Seifert首先提出近自然河溪治理的概念，它是指能夠在完成傳統河道治理任務的基礎上，可以達到接近自然、經濟并保持河流景觀的一種近自然治理方案。近年來，我國在河流生態修復方面的研究日益增加，如成都市府南河多自然護岸工程；河流和河流廊道的完整的生態系統修復工程；改善水域空間的景觀工程；基于河流系統健康的治理方案；原生態型、工程生態型、生物修復型3種河道生態治理模式的適用條件。而每一條河流因其獨特的個性，在區域、地質、氣候、植被、土地利用狀況和物種分布等方面存在差異，因此，各地河流生態修復方法存在差異。

本文針對補水型河道生物多樣性較差，存在生物入侵、水質惡化等問題，通過生境營造，構建適合河道小型動物棲息的生存環境，且能恢復生物多樣性，改善水體環境，是抵抗南方洪水要求的生態修復組合技術，為河道生態修復提供一種可行方案。

2 工程概況

東莞市犀牛陂排渠起始于大朗鎮犀牛陂村，由南流向北，經環湖路箱涵流入松山湖高新區境內，再折向東北最終匯入松木山總泄洪渠，為松木山水一級支流，寒溪水的二級支流，東江的三級支流。高新區境內排渠全長 4.2 km，河寬 4～8 m，現狀為雨污分流，承擔著園區南部排水任務，流域集雨面積 7.74 km2?，F狀河道為梯形斷面，河床較低，河床寬約10 m，邊坡已修復。

由于上游截污，現狀河道干涸，河床有泥沙淤積，少量污水將河床沖出排水溝，河床不平整，水體灰黑色，流動性差，未見水生動物。經過東莞松山湖犀牛陂排渠整治工程，在華為4號地塊西面，松木山水庫副壩以南形成一處河灘濕地，設計犀牛陂排渠水源由南側連通閘濕地進入河道。犀牛陂排渠環湖路補水起點下游段全長4.0 km，穿過華為3號和4號地塊長度為2.0 km，本研究生態修復范圍按照2.0 km河段實施(圖1、圖2)。

圖1 東莞市犀牛陂生態修復示范區區域示意

圖2 東莞市犀牛陂河道修復前現狀照片

3 本河道生態修復工程方案

3.1 工程設計原則與特點

(1)根據河流生態系統的自我調節能力，合理利用，適當的進行人為改造，保證河流系統自然、健康發展，構建河流與人類的和諧關系。

(2)在河流的不同時期和不同河段有著不同的功能需求，綜合考慮補水特點，洪水及枯水期水量波動大的特點，主要功能優先考慮，各項功能相互協調。

(3)生物多樣性是維持河流生態系統平衡和健康的基礎，增加河流系統的生物多樣性，使河流系統的物質和能量處于良性循環。

(4)經過河流生態修復后，可以給人們帶來美好的享受，依據景觀生態學原理，增加景觀異質性，保留原河道的自然屬性，運用植物以及其他自然材料塑造親水的河流景觀，突顯城市地方特色與文化。

3.2 工程方案

首先，構建生態河床。人工恢復和重建河床布置一定比例的淺灘和深潭結構，在河道設堰及下挖等方式構建淺灘-深潭的河床結構，形成河段水體主斷面構造及水深的變化。構建一定比例的多樣性的生物棲息地，創造利于底棲動物生存的泥沙堆積層，即設計岸邊和水中的凹凸人工地形。其次，構建生態系統。恢復河流生物多樣性，為水生、兩棲動物創造棲息繁衍環境，維持健康良好的水生生態系統，應實現穩定的水域生態系統，突出構建水中的生產者(水生植物)、消費者(魚類)、分解者(微生物)的比例的合理配置及生存環境(圖3)。

圖3 犀牛陂河道生態修復技術路線

3.2.1 河道生態補水

犀牛陂河道上游進行了總口截污，將上游支流的旱季河道污水全部截流進入河道右側的截污管流向下游污水處理廠，枯水期時河道現狀沒有補水，僅靠雨水基流維持河道生態環境，為了滿足河道生態需水量，本方案采取在河道旁的水庫抽水進行河道補水，在河道最上游設置補水口，同時考慮補水量不大的因素，且避免河道水集中在溝渠中間，采取每隔一段設置溢流壩的措施存水，使河水滿鋪河道，維持河道生物需水的要求。

(1)上游補水：將水庫的水用抽水泵，泵至河道上游補水口處進行全河道補水，補水河道長度2.0 km，河寬約10 m，補水后河道水深能夠維持約200 mm，為河道提供生態需水量。

(2)溢流壩：當河道坡降小于等于0.3%時，每隔400～500 m設置一處溢流壩，當河道坡降大于0.3%時，每隔150～200 m設置一處溢流壩。溢流壩高出河床10～15 cm，維持一定水位，但不影響行洪。溢流壩的形式有一字型、魚鱗型、S型等形式多樣，維持了河道一定的水位。適當在河道中布置自然大塊石，構建聯系兩岸的生物通道(圖4)。

圖4 犀牛陂河道生態修復溢流壩設計

3.2.2 生態河床的構建

2017年即完成了該河道防洪截污工程，由于洪水暴雨期支流的泥沙遷移至該段河道，使現狀河道淤積泥沙厚度達40～80 cm，因此必須先進行河道清淤，并設置片石或碎石滿鋪河道，防止河底淤泥的二次污染河道水體水質，而該河段整體彎曲度不明顯，且因補水的原因，河道流速均一，為了形成豐富河道流速及環境，采取在河道中集中拋塊石群的措施，從而形成急流和緩流。

(1) 河床平整及鋪設碎石：清除河道內淤積的底泥及河道垃圾，采用挖掘機清除淤泥，坡腳部位500 mm范圍內采用人工清淤的方法，清淤厚度約300 mm，換填300 mm厚的碎石滿鋪河床內，碎石粒徑5～10 cm，并零星放置大塊塊石，豐富河床景觀。此技術構建了凹凸不平河床，使通過的水流動提高了河床復氧能力；為底棲動物提供生境，且形成平整河床，均勻河道斷面流量。

(2) 塊石群：在河道補水起點至下游150～200 m范圍內，設置150 m2的塊石群，修復河道結構的復雜度和水利條件的多樣性，從而形成急流增加水體溶解氧。塊石之間的空隙是良好的生物遮蔽場所，對生物的多度、組成、水生生物群的分布也具有重大影響。

圖5 犀牛陂河道生態修復塊石群設計

3.2.3 深潭淺灘的構建

該河道整體坡降比不大，前期為了防洪達標的要求，將河道截彎取直，并漿砌石渠道化了，因此河道的橫縱斷面形態單一。為了豐富河道空間形態特征，形成多樣化河道底質及環境，在河道彎曲處開挖深潭，緊跟其后堆積淺灘。

(1)入口深潭：在河道補水口下游500 m處，設置一個長20 m，寬10 m的大深潭，深潭后布置約150 m2的塊石群，深潭深2 m。因補水量小，且補水口位置單一，此深潭不僅可以存蓄補水口的水，使下游補水均勻分布，還可以存蓄上游洪水期帶來的泥沙，集中清理的一個沉沙池使用，且后面緊跟的塊石群，能為深潭存蓄的水體增加溶解氧，保證了河道的水體質量。

(2)淺灘深潭：淺灘與深潭水面比例約為6∶4，淺灘高300 mm，分別設置細砂淺灘、粗砂淺灘、挺水植物淺灘、濕生植物淺灘等不同類型的淺灘，為不同的生物提供不同的生存環境。當河床斷面小于等于10 m時，淺灘可按照河床面積的10%～15%設置，深潭可按照河床面積的3%～5%設置；當河床斷面大于10 m時，淺灘可按照河床面積的15%～25%設置。深潭約2～3 m的圓圈形狀，深潭深1.5m，圓圈外圍上邊界處布置大塊石，避免泥沙淤積，部分深潭用漿砌石護底和護壁防坍塌。此技術分段挖深河床，形成一定水位，為魚類提供生境；補水量小時，仍能維持一定的生物量，形成較穩定生境，提供雨季流速較大時生態系統的穩定性。

(3)淺灘的設計：根據魚類棲息特性，將灘地建成蜿蜒蜿蜒曲折型，在灘地中設置積水洼地和池沼地，形成魚類生存的靜水水域，并種植挺水和沉水植物在灘地的深水域中，為肉食候鳥魚類及各類水生生物提供食物及產卵地，同時促進水生植物生長，水生植物又是植食性鳥類的食物，形成有利于珍禽生長的食物鏈。根據昆蟲及兩棲動物的生存特征，將灘地邊緣構建成緩坡型，并設置大小不一的拋石，適當地方鋪設小面積的砂礫石供動物產卵，種植野生草本，還原自然植被的多樣性，并為動物提供食物來源(圖6)。

3.2.4 生物棲息地的營造

犀牛陂河道位于東莞華為基地附近，周邊有水庫、有濕地公園，景觀樹木眾多，但河道內為防洪達標要求，水陸交接處建設的直立式植草磚，該直立式植草磚阻隔了河道水體與河道護坡之間的連接通道，需對其改造，建設生物過河通道，如跨河圓木、圓管、拋大塊石形成斜面、設置魚槽磚等等。同時，為了吸引鳥類、松鼠、魚類、青蛙等生物來河邊飲水及筑巢，種植一些開花結果的樹木及設置木樁、石洞等措施，從而達到增加河道生物多樣性的目的。

(1)鳥類棲息：木樁群：按照河道每100 m左右設置一個木樁群，木樁排長5～8 m，木樁半徑0.1 m，左右岸交錯布置，為鳥類提供休憩地。種樹：在河道護坡上種植開花結果樹木，樹木種植密度為每100 m2種植3顆樹，為鳥類及魚類提供食物來源，如懂柳、樟樹、黃花風鈴木、蒲桃、水翁等。

圖6 犀牛陂河道生態修復深潭淺灘設計

(2)魚類棲息：魚巢：按照河道每100 m設置一個魚巢系統，一個魚巢系統長度5～8 m，在水陸交錯帶處左右岸交錯布置，為魚類產卵提供場所。

(3)生物通道：在河道過河天橋下，設置橫跨河道的圓木，或者河道人流量較小處，設置生物通道，生物通道按照河道每500 m設置一處，方便小動物過河，在原垂直的水陸交錯帶拋塊石，方便動物下河飲水和產卵。

(4)生態修復技術組合設計：在河道設置了深潭、淺灘、木樁、種植樹木、種植水草、設置魚槽、設置塊石群等多樣的生態修復技術，為鳥類、魚類、蛇、烏龜、昆蟲、底棲動物、浮游生物等多種提供棲息環境，且形成完整的食物鏈關系。如護坡的樹開花結果，為昆蟲和鳥類提供食物來源，果子掉入水體，深潭棲息的魚類可以食用掉入水中的果子；護坡腳的木樁停留的鳥類可觀察水中的小魚覓食；細砂粗砂淺灘上生活著青蛙、烏龜和蛇等動物，上面種植的濕生植物為它們提供遮蔽環境；河道設置魚槽磚為魚類產卵地(圖7)。

圖7 犀牛陂河道生態修復生物棲息地設計

4 結語

本工程使水質、水文條件得到改善，生境得到恢復；使河流生態系統空間結構(河流地貌)及河流的連續性和開放性得到恢復，恢復河道縱向的蜿蜒性和橫向斷面的多樣性；對生物種群的恢復，對生境改善使生物的多樣性得到提高。同時，保證河道的生態系統健康，保證補水景觀河道的水體質量，使河道水體形成具有自凈能力的水生態系統，改善了水體水環境和河道小型動物棲息的生存環境，恢復了生物多樣性，改善了水體環境，且能抵抗南方洪水水量波動大的特點。