海口市美舍河生態(tài)修復(fù)工程

生 農(nóng) 辛 琨 廖寶文 鄧新兵

(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520)

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化水平不斷提升，隨之而來的是嚴(yán)重的河道生態(tài)環(huán)境問題，致使水質(zhì)污染情況加重，生態(tài)環(huán)境惡劣(安全等,2020)。目前，人類與水和諧共存的理念逐漸受到重視, 城市地區(qū)的河道治理思路逐步轉(zhuǎn)向優(yōu)美環(huán)境、舒適體驗、城市文化與生活休閑多功能于一體的河道生態(tài)治理與修復(fù)模式(曹利軍等, 2019)，我國也開展了許多針對河流生態(tài)修復(fù)方面的研究(鄭文利等, 2008; 吳建寨等, 2011; 彭溢等, 2016;王琦等, 2018)。

2016年海口市啟動水環(huán)境綜合整治工作，對全市31個水體進(jìn)行集中整治，其中“美舍河-沙坡水庫水環(huán)境綜合治理項目”是海口市水環(huán)境綜合整治的重點(diǎn)之一，以修復(fù)城市水生態(tài)、改善城市水環(huán)境、提高城市水安全為主要目標(biāo)(王建華等, 2007)，通過生態(tài)治水打造?？谪灤┏菂^(qū)南北的重要城市生態(tài)景觀廊道。本工程始于美舍河下游流芳橋，由和平橋入海甸溪(南渡江入海口)，全長5.54 km，沿途主要為一類住宅區(qū)、繁華商業(yè)區(qū)、省委省政府行政區(qū)和文化區(qū)，擔(dān)負(fù)著城區(qū)行洪排澇、市民生活休閑等多種水域環(huán)境功能。

1 研究區(qū)自然概況

美舍河是?？谑谐菂^(qū)主要內(nèi)河之一，流經(jīng)永興、城西、府城、白龍4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道，最終經(jīng)南渡江的分叉出?？诤５橄獏R入?？跒?，整個流域面積 53.16 km2，干流河長22.7 km，平均坡降1.90‰。項目河段處于河流下游，河面寬度35～100 m，水深平均為1 m左右。枯水期水量少，造成河床積淤嚴(yán)重，河流下泄沖力嚴(yán)重不足，感潮河段有明顯上溯趨勢，將咸潮帶入美舍河下游。根據(jù)《海口市2006—2020年總體規(guī)劃》，2013年實(shí)施美舍河引水工程，水源為南渡江，南渡江是海南第一大河，在?？谑忻捞m區(qū)匯入瓊州海峽，水量充沛，受漲落潮影響，時常發(fā)生潮水倒灌，出海口附近鹽度7‰～15.9‰。美舍河通過水網(wǎng)動力工程接受南渡江提水，年提水量5 168萬m3，美舍河下游段水體鹽度可達(dá)1‰～6.5‰，水體鹽度為紅樹林濕地創(chuàng)建提供可行性。

2 主要生態(tài)問題

2.1 河床底泥淤積，影響行洪泄洪

底泥淤積不僅導(dǎo)致水體黑臭加劇，也影響河流行洪功能。美舍河斷面設(shè)計可滿足20 a一遇的過洪能力，但隨著河床底泥淤積，河流流速會進(jìn)一步減慢，過水?dāng)嗝婵s小，會影響到美舍河的行洪功能。

2.2 水質(zhì)問題

美舍河中下游河段流經(jīng)中心城區(qū)，由于大量污水直排、降雨沖刷、垃圾堆放等原因，造成水質(zhì)嚴(yán)重惡化，從美舍河上游至沙坡水庫放水可以滿足III類水標(biāo)準(zhǔn)，但進(jìn)入中下游水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)明顯下降，氨氮、溶解氧、化學(xué)需氧量(COD)等指標(biāo)均長期處于劣Ⅴ類。

2.3 生態(tài)環(huán)境和河流景觀破壞嚴(yán)重

城市化時期對河床、河岸采取了硬質(zhì)化和“三面光”工程的治理措施，河岸植被和水生生物賴以生存的基礎(chǔ)已遭受了極為嚴(yán)重的破壞。硬質(zhì)駁岸破壞了美舍河的河流景觀，造成嚴(yán)重的景觀破碎化，駁岸形態(tài)單一，生硬的河道處理直接破壞了河流的生態(tài)環(huán)境和景觀。

3 濕地工程設(shè)計

3.1 生態(tài)堤岸改建工程

拆掉原有的不透水人工堤岸，改建為生態(tài)堤岸。根據(jù)具體的斷面情況，采用不同的處理方式和設(shè)計組合，具體包括如下工程內(nèi)容。

3.1.1 石籠和透水擋墻為了保持河道的形態(tài)，采用石籠或者透水擋墻進(jìn)行護(hù)岸，石籠是用金屬絲將石塊束起固定在岸邊，透水擋墻是用石塊壘砌的直立擋墻，不僅可起到護(hù)岸的作用，同時由于石塊之間留有孔隙，水流會穿過石籠到達(dá)堤岸上的植被和土壤，實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的生物凈化作用(圖1)。

3.1.2 木樁束岸紅樹林需要種植在水位周期性變化的水文環(huán)境中，因此需要營建適當(dāng)?shù)姆N植地。在石籠、透水擋墻內(nèi)側(cè)離岸2 m距離的河床，打入長4 m的松木樁，松木耐腐蝕性很強(qiáng)，在很多海岸工程中會使用，松木一端削尖，上部采用重型機(jī)器垂直向下使之嵌入底泥2 m以上，地面留出1.5～2 m高度，隨后在木樁與堤岸圍合的區(qū)域填入客土與河床底泥混合的土壤(圖2)。

圖1 護(hù)岸使用的石籠和透水擋墻Fig.1 stone cages and permeable retaining walls used for bank protection

圖2 護(hù)岸和固土使用木樁Fig.2 using wooden piles for bank protection and soil consolidation

3.1.3 束島和階梯地形改造在河道斷面較寬、流速較慢的河段選擇束島的方式(圖3)，將流速緩慢的區(qū)域填高造島，束島可以消除河灣低流速區(qū)域，優(yōu)化河道斷面，提高主河道流速，有效防止河道泥沙淤積。通過造島形成不同的階梯地形，地勢較低的地方種植紅樹植物，隨著地勢增高依次種植半紅樹植物、濕生植物和其它園林植物。

圖3 束島和階梯地形構(gòu)建Fig.3 Construction of beam island and stepped terrain

3.2 紅樹林種植工程

3.2.1 種植方案設(shè)計根據(jù)淹水深度和淹水時間，選擇種植真紅樹植物、半紅樹植物和其他親水植物(王文卿等, 2007)。種植時應(yīng)體現(xiàn)適宜性原則，同時要兼顧景觀效果，不同根系特征、不同高度植物進(jìn)行搭配，互相交錯，盡量模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的分布方式。

3.2.2 種植斷面分類河岸兩側(cè)各兩米寬，由于斷面較窄，且親水性好，主要種植真紅樹植物；寬度大于2 m的水平斷面，選擇近水側(cè)種植真紅樹植物，近岸側(cè)種植半紅樹植物；有坡降延伸的河岸，形成梯度種植，體現(xiàn)水生陸生的演替系列，紅樹植物、半紅樹植物、濕生植物、中生植物。

3.2.3 樹種選擇真紅樹植物主要選擇耐鹽范圍較廣的海蓮(Bruguiera sexangula)、秋茄(Kandelia candel)、 桐 花 (Aegiceras corniculatum)、 木欖(Bruguiera gymnorhiza)、鹵蕨(Acrostichum aureum)、無瓣海桑(Sonneratia apetala)、海桑(Sonneratia caseolaris)，也有部分紅海欖(Rhizophora stylosa)；半紅樹植物主要選擇玉蕊(Barringtonia racemosa)、銀葉樹(Heritiera littoralis)和水黃皮(Pongamia pinnata)；此外還選擇了紅樹伴生植物，如草海桐(Scaevola sericea)等。

3.2.4 種植方法選擇Ⅰ級質(zhì)量苗木，其中玉蕊株高300～450 cm，銀葉樹和水黃皮株高280～330 cm，海桑和無瓣海桑株高150～200 cm，木欖、海蓮、秋茄大苗株高100～130 cm，木欖小苗株高100 cm，秋茄小苗株高40～50 cm，桐花大苗株高80～90 cm，小苗株高60～70 cm，紅海欖苗株高40～70 cm。半紅樹植物為分散種植，選擇適宜的地點(diǎn)單株種植。紅樹植物采用混交種植，多種植物混種，小苗間距30 cm，大苗間距50 cm。

4 修復(fù)效果

(1)水文效益。拆除混凝土堤壩，采用階梯地形設(shè)計，增加了斷面最大過水量 ；束島縮窄了緩流河床，使水流速度加快，增強(qiáng)了水文沖刷能力，減少河道淤積，確保人工濕地構(gòu)建不影響河流行洪功能。

(2)生態(tài)效益。河流兩側(cè)紅樹林濕地的構(gòu)建，形成了包括河流、裸灘、紅樹林、半紅樹林、濕生植被、中生植被6個不同類型的生境；有利于生物多樣性的提升。2019年、2020年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，美舍河下游水體為Ⅲ～Ⅳ類水，各項水質(zhì)污染指標(biāo)明顯下降；污水截流等相關(guān)環(huán)保措施起到了主要作用，同時紅樹林濕地也發(fā)揮了一定的凈化功能。

(3)景觀效益。拆除原有混凝土堤壩，構(gòu)建紅樹林濕地，不僅增加城市綠網(wǎng)景觀的連接度，提高城市景觀多樣性，也增強(qiáng)了景觀特色，構(gòu)建了熱帶、亞熱帶濱海城市特有的城市濕地景觀(圖4)。

(4)社會效益。美舍河人工紅樹林濕地已經(jīng)成為繼萬綠園、西海岸之后，又一個吸引本地居民和外來游客的?？诔鞘芯坝^。改善沿岸周邊環(huán)境，增加了吸引力，提高周邊土地利用效率(張華, 2019)。

圖4 流芳橋段建設(shè)前后對比Fig.4 Comparison of liufang Bridge before and after construction

5 討論

構(gòu)建人工濕地對空間、水文、地形均有較高要求，受空間條件的限制，城市內(nèi)河流濕地構(gòu)建往往存在較大難度，存在河道生態(tài)修復(fù)的防滲防沖與透水透氣、行洪與種植、綠化與硬化等之間的矛盾(鄭文利等, 2018)。因此，在河道整治過程中更重視因地制宜，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能，使河道修復(fù)效益達(dá)到最佳。

本案例在有限的空間內(nèi)，充分利用河道營造地形差異，一方面保持河流的行洪能力，同時構(gòu)建河岸濕地，提升城市綠道網(wǎng)絡(luò)連通性(錢凱, 2019)?？紤]到海水倒灌、南渡江引水導(dǎo)致的高鹽度水體，植物選擇方面選用具有海南特色的本土紅樹植物，根據(jù)地形搭配紅樹植物、半紅樹植物、濕生植物和陸生植物，形成沿河的植被梯度，在有限的空間內(nèi)構(gòu)建生物多樣性豐富的濕地景觀。