減水河段濱河景觀廊道寬度的確定方法研究

彭翠華，孫 源，吳文佑，蔣 紅

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

河流系統(tǒng)是自然界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，是人類文明的重要孕育地，也是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的水利工程為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展發(fā)揮了舉足輕重的作用，但也對河流生態(tài)系統(tǒng)造成了脅迫。水利水電工程的負(fù)面影響之一就是引水式電站導(dǎo)致的下游河段減水，從而不同程度地改變了生境條件，致使河流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。

為滿足景觀要求，在進行減水河段景觀生態(tài)修復(fù)時，需確定濱河景觀廊道的范圍，這個范圍是指沿河流分布的、不同于周遭基質(zhì)的植物生長帶，是銜接集水區(qū)水域陸域的界面及過渡帶。它是保護河流某些重要的自然過程或人文過程所需要的基本空間，其對河流生態(tài)、河流水質(zhì)、集水區(qū)保育及景觀都具有相當(dāng)重要的意義[2]。目前，國內(nèi)對于濱河景觀廊道范圍的劃分還沒有一個成熟有效的定量確定方法，大多以定性描述為主。鑒于此，筆者探討并提出了“植物首現(xiàn)寬度法”，用于確定濱河景觀廊道寬度，并據(jù)此分析提出了減水河段景觀恢復(fù)方案，以期為今后減水河段濱河景觀恢復(fù)工作提供一定的借鑒和參考。

1 研究方法

1.1 無因次植物首現(xiàn)寬度

首先選取4個減水河段斷面進行現(xiàn)場調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容是記錄植物由河心向河岸第一次出現(xiàn)的寬度及植物種類，同時收集斷面基流資料。測量方法借助激光測距儀、卷尺等工具，以量取各植物第一次出現(xiàn)的寬度，同時記錄該植物的種類。斷面基流資料為實測收集，內(nèi)容包含枯期11月水面寬、流量、水位、流速及斷面面積等項目。

無因次植物出現(xiàn)寬度：

(1)

式中，若W=1時，則表示該植物首現(xiàn)位置恰于基流量為B11時的水陸交界處。

1.2 物種多樣性指數(shù)

物種多樣性指數(shù)是用以判斷群落或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。在濱河生態(tài)系統(tǒng)中，植物群落的多樣性維持了整個濱河生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3]。本文采用Simpson多樣性指數(shù)進行濱河植物生物多樣性計算[4]，其公式如下：

(2)

式中，Ni為群落中第i種的個體數(shù)；N為群落中所有種的個體數(shù)。

2 運用與分析

2.1 無因次植物首現(xiàn)寬度分析

本文選擇研究減水河段JSB、FT下段A、B、C、D 4個斷面連續(xù)3年11月的基流寬度(見表1)；4個斷面16個樣方植被調(diào)查所獲得以灌木為優(yōu)勢種群的植物，有白刺花(Sophora davidii)、小馬鞍羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)、川甘亞菊(Ajania potaninii)、小藍雪花(Ceratostigma minus)、蘭花蕕(Caryopteris incana)、小檗(Beriberis spp.)等；河漫灘草叢主要有白茅(Imperata cylindrica 〔Linn.〕Beauv.)、青蒿(Sweet Wormwood Herb)、金色狗尾草(Setaria glauca (L.)Beauv)、五節(jié)芒(Miscanthus floridulu 〔Labnll.〕Warb)、細(xì)柄草(Capillipedium parviflorum〔R.Br〕Stapf)、有須芒草(Miscanthus sinensis Anderss) 、黃背草(Themeda triandra ) 、羊齒天門冬(Asparagus filicinusHam) 、墊狀卷柏(Selaginella pulvinata) 、異穎芨芨草( Achnather um inaequiglume Keng ) 等作為優(yōu)勢種或亞優(yōu)勢種來一起控制濱河灘地群落結(jié)構(gòu)，是無絕對優(yōu)勢的純?nèi)郝洹Ｓ捎卺航珊岛庸鹊牡湫蜌夂蚩刂疲瑔棠据^少，零星分布白楊(Populus tomentosa Carr)、旱柳(Salixmatsudana)、刺槐(Black Locust)等。

表1 研究區(qū)基流寬度

研究將16個斷面濱河植物依據(jù)其生活型分為一年生草本、多年生草本、灌木及喬木等類型，分別累積其種類數(shù)目(見表2)。

表2 選取河段濱河植物調(diào)查結(jié)果

本研究將現(xiàn)場調(diào)查的河濱植生進行喬灌草分類，可為后期景觀廊道的生態(tài)綠化復(fù)層結(jié)構(gòu)設(shè)計配置提供參考。

由現(xiàn)場調(diào)查中已經(jīng)記錄的每一種植物首現(xiàn)位置Xi，以及表1基流寬度B11，將其帶入公式1，即可得無因次植物首現(xiàn)寬度W，將W與4個斷面河濱植物的生活型關(guān)系繪制如圖1所示。

根據(jù)分析結(jié)果，由河心向河岸生長的植物生活型依次為一年生草本、多年生草本、灌木及喬木，即W喬木>W灌木>W多年生草本>W一年生草本。但各植物生活型彼此間并非有完全清晰的界限，而是存有互相交疊重復(fù)的地帶。以斷面1為例，一年生草本植物生長范圍在2～4倍B11之間，多年生草本則在2～5.5倍B11之間，灌木在2.8～3.9倍B11之間，喬木則在3.5倍B11范圍間，說明濱河廊道在B11寬度為3～4倍時，植物的生活型最豐富，在垂直結(jié)構(gòu)上更符合復(fù)層植被配置型式。此外，喬木、灌木普遍出現(xiàn)在W大于3的范圍，說明受洪水等干擾較少的部分更適合喬木、灌木這些需要較長時間成長的植物。

圖1 W與河濱植物生活型關(guān)系

2.2 物種多樣性指數(shù)計算

4個斷面物種多樣性指數(shù)如表3所示。河流11月基流寬度越大，物種多樣性指數(shù)越高，植物種類較為豐富；而寬度越小，植物原生群落出現(xiàn)不同程度的退化，植物種類相對單一，物種多樣性指數(shù)低。

表3 選取河段多樣性指數(shù)計算成果

3 結(jié) 論

本研究根據(jù)水文資料分析得出減水河段11月流量寬度，并配合量測河濱植物首現(xiàn)位置的寬度，利用無因次的概念，將河川水文特性與河濱植物資料結(jié)合，以期提供工程與景觀廊道定量確定的途徑。

(1)研究減水河段河濱植物經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計顯示共18種植物，且均具有耐旱、耐濕、生長力強等特性。因河濱同時具有不同的濕度環(huán)境，故植被會同時出現(xiàn)喜干旱和喜潮濕的種類；由于濱河地帶是水分梯度改變較大的環(huán)境，許多一年生草本生命周期短，只要有合適的環(huán)境出現(xiàn)，即會在此地進行繁殖生長，如白茅、青蒿、金色狗尾草，故減水河段白茅、青蒿等喜濕草本迅速生長，而后一些能同時耐濕耐干的種類，如五節(jié)芒、有須芒草、白刺花等相繼在灘地中生長，成為優(yōu)勢種群。

(2)由于各減水河段生態(tài)系統(tǒng)中水文特性不同，本研究期望利用各生活型河濱植物首現(xiàn)寬度與流量寬度B11進行無因次河濱植物首現(xiàn)寬度W值的計算，以縮小各減水河段的差異，并以W值作為濱河景觀廊道寬度的判定依據(jù)。結(jié)果表明，為達到濱河景觀廊道的復(fù)層穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，濱河廊道寬度至少應(yīng)大于3倍B11值，即研究減水河段濱河景觀廊道寬度至少應(yīng)大于48 m。

(3)本方法是在減水河段景觀生態(tài)修復(fù)工程中的一個嘗試，可為減水河段濱河景觀修復(fù)提供依據(jù)及技術(shù)支撐。但是，該方法仍需在工程實踐中進行不斷的充實和完善，以期在今后的城市河流景觀規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)、河流管理等實踐中提供一定的參考。