農村河道生態修復措施研究

方應梅， 宋子奇， 方國華， 陳 于， 葉曉晶

(1.河海大學， 江蘇 南京 210098； 2.南京市浦口區土地儲備中心， 江蘇 南京 211800；3.江蘇省農村水利科技發展中心， 江蘇 南京 210029)

農村河道作為農村水環境的重要載體，與農村居民的日常生活和農村經濟的發展有著密切的關系。近年來隨著城鄉一體化建設和農村振興戰略的實施，農村經濟社會得到了快速發展，人們生活水平得到了顯著提高，而伴隨出現的農村河道生態環境問題日趨嚴重，主要表現為岸坡坍塌、泥沙淤積、水面減小、水質惡化、生態脆弱等。

1 農村河道特點

農村河道主要指直接為農業生產、農民生活服務的縣鄉河道，其中，縣級河道為縣域內、流經數個鄉鎮、對鄉級河道有調節作用的河道，鄉級河道為溝通調節村內溝河的干溝或支溝，具體劃分標準見表1。據統計，江蘇全省共有縣級河道2 141條，2.56萬km，鄉級河道21 803條，7.22萬km[1]，這些縣鄉河道不僅承擔著農村防洪排澇、農業灌溉、城鄉飲用水源保障等重要功能，也是農村水生態環境的主要載體。

表1 農村河道劃分標準

農村河道較城市河道來說，存在著自身非常獨特的特點，主要表現在以下幾個方面。

1.1 河道水流季節性強，斷面結構多樣

由于農村地區河道水源主要源于降水，而天然降水具有季節性的特點。我國大部分地區春夏兩季降雨相對比較集中，夏季降雨呈現出降雨密集、降水量大、區域分布差異大等特點，故農村河道水流量年內變化較大，具有明顯的季節性特征。農村河道周邊多散布著農田村舍，河濱帶及河內水生植物分布相對較多，大部分河段呈自然景觀狀態，河道橫斷面結構多樣。

1.2 功能多樣

農村河道除承擔基本的農業灌溉、生活供水及船舶運輸功能外，還是地區行洪排澇、調蓄分洪的重要通道。同時農村河道還承擔著納污的功能，不論是農田污水、養殖污水還是生活污水，大多都排入河流，河道自凈能力與沿線污水排放強度的平衡與否，直接決定了沿線農村的水生態環境質量，農村河道是生態和自然環境的重要載體。此外，農村河道本身包含豐富的水資源、生物、礦物資源、景觀資源，很多農村河道還是所在地區重要的飲用水水源地，與生產生活聯系緊密，影響著沿線地區居民的生活水平及經濟發展潛力。

1.3 污染源復雜，難以控制

伴隨著經濟社會的快速發展，一個突出的問題是我國農村河道愈發嚴重的河流污染。農村河道的污染物主要來自于農業灌溉的排澇污水，以及沿線居民未經處理直排的生活污水。目前農村生活污水問題已納入農村人居環境整治行動，但在實際推行中，由于一些地區居民居住分散，雖也修建了部分小型污水處理設施就地處理，但實際應用效果不甚理想，生活污水直排現象仍難以杜絕。同時，鄉鎮企業所排放的工業廢水，以及沿線地區水產及畜禽養殖的養殖污水也是重要的污染源。此外，河道沿線生活垃圾以及生活廢棄物的堆放也會造成農村河道水域一定程度的水源污染。綜合起來，導致河道污染的干擾因素較多，且呈分散化，較城市河道污染更難控制。

1.4 缺乏科學管理

農村地區河流多處于失管狀態，河道岸坡和河濱帶多被農田村舍或農戶占用，河道自然景觀連續性受損，部分河道淤積現象嚴重，而淤積又導致流量減小，水體滯流，河道自凈能力降低，水質不斷惡化。且河道內普遍存在水生植物泛濫，河面垃圾漂浮等現象。由此引發的問題直接關系到農村地區的用水保障與安全，是影響農村社會環境穩定的關鍵因素。

2 農村河道存在的主要問題

自2009年水利部、財政部發布《全國重點地區中小河流近期治理建設規劃》以來，農村河道的治理問題逐漸得到了重視，全國范圍內開展了大規模的農村河道整治工作。江蘇的農村河道治理工作開展較早，2003年就已開始農村河道的疏浚整治工作。2009年結合全國重點地區中小河流近期治理建設，進一步加大農村河道的疏浚整治力度，到2012年基本完成了對所有縣鄉河道的一輪疏浚。2013年，開始組織實施農村河道輪浚，加大河道清淤力度，增強農村河道的引排能力。2018年開始，以生態優先、綠色發展的理念，重點開展農村生態河道建設，主要通過采取河道疏浚、暢通引排、岸坡整治、生態修復、長效管護等措施，連通鄰近宜連河湖水體，修復河道空間形態，增強水體流動性，進一步提高河道行洪排澇能力。

經過多年整治，農村河道的水利功能不斷提升，水環境質量也不斷改善，河道治理工作成效顯著，但當前仍存在許多問題亟待解決。通過對全國范圍內農村河道的相關資料分析，以及對江蘇省蘇北和蘇南以及蘇中地區的阜寧、淮安、洪澤、如東、如皋、吳江、太倉等7個代表縣市區的實地調研發現，目前農村河道還存在如下幾個方面的主要問題。

2.1 河道水質欠佳，污染源難以得到有效控制

農村河道水質普遍有待提高，主要表現為氨氮、總磷的污染物濃度較高，且存在一定的季節性特征。究其原因主要是河道污染源難以得到有效控制。農村地區污染源復雜，農業面源污染及生活、養殖、工業污水排放污染加之生活垃圾入河污染，而想要有效控制這些分散的污染源，不僅需要投入大量資金建設雨污分流、污水處理等配套工程，還需建立與城市河道一樣完備的長效河道管護機制，并在農業生產方式、日常管理模式等方面做出革新，使之適應于農村地區的實際情況，但目前大多數農村地區還難以做到。

2.2 河道岸線侵占現象嚴重，河道淤積問題反復

由于以前農村水利建設欠缺流域宏觀整體上的考慮，河道岸線開發利用管理狀況較差，多數農村河道岸線上分布著大量菜地、養殖網箱等。很多沿線居民片面考慮眼前短期利益，盲目擠占河道和溝塘，與水爭地，甚至填河造地，導致河道岸線受到嚴重擠占，水域面積急劇減少，河道流速降低，水體的自凈功能明顯減弱，河道淤積問題加劇，區域內的防洪和排澇能力也急劇下降。

盡管近年來通過國家中小河道整治計劃的推進，已對多數河道開展了清淤疏浚工作，但仍有許多農村河道存在淤積問題，并在總體上呈現出“清”趕不上“淤”的特點[2]。這主要是由于河道沿線垃圾、污水傾倒現象未徹底杜絕，河道水質難以得到持續的改善，使得水生動物大量死亡，水草大量繁殖，腐敗后淤積河底，造成河道淤積問題反復。而河道的嚴重淤積致使河床抬高、河道淤塞，農村河道調蓄洪水的能力明顯下降，洪澇災害發生風險顯著增大。

2.3 植被覆蓋率較低，岸坡穩定性較差

農村河道多為天然土質河岸，河岸坍塌現象頻發。同時受到農村土地承包經營政策的影響，部分河道兩側的河堤被劃入村民承包田，但沿線大部分農戶多占地耕種，河堤水土保持所需的栽桑和植樹事實上并不能得到保證，河岸帶寬度也難以達到實現徑流過濾、水土保持功能的最低要求。兩者疊加導致河岸水土流失情況較為嚴重，在季節性洪水的共同作用下，岸坡極易發生突然崩塌，沿線地區存在很大的防洪安全隱患。

2.4 平直化河道占比大，河道蜿蜒性被改變

由于在農村河道治理中過分強化河道行洪排澇功能，而忽略了河道自然形態改變對河道周邊環境的影響及河道功能因此產生的反饋，缺乏對河道生態系統的整體考慮，片面追求河道形態平直化、規則化，使得目前農村灌溉河道多呈現“橫平豎直”的形態，河道自然蜿蜒性被大幅降低。河道及河岸中部分動植物的棲息地被破壞，部分生物鏈消失，最終導致河道生物多樣性、生態系統多樣性降低，河道生態系統自調節、自恢復能力減弱。

2.5 河道綜合整治水平不高

河道管護方面，雖然目前河長制已在全國全面實行，村鎮一級明確了河長及責任，但實際履職情況并不到位，仍有一些鄉村河道“三亂”(亂建、亂占、亂排)現象屢禁不止，部分河道岸線管理保護范圍尚未全部劃定，或治理后因缺乏長期管理保護再次污染。河道綜合整治是一項長期的工作，不可半途而廢，需長期堅持，在擴大整治范圍的同時，保證整治的長期效果。

治理理念方面，目前大部分的農村河道整治工程多采取清淤疏浚、水系連通、清障、堤防加固、岸坡綠化等重在恢復河道防洪排澇和灌溉供水等水利功能的措施，系統修復河道及河岸帶水生態環境，充分發揮河道生態功能的舉措還很少。雖然在當前河道環境整治中已普遍具有生態修復的意識，但卻存在將生態修復完全等同于景觀綠化的錯誤概念，滿足于“盆景”式的景觀河道[3]，缺乏將河道沿線水文、污染、管理等方面情況協同考慮的整體意識。

2.6 缺乏河道環境保護意識

農村地區部分群眾河道保護意識淡薄，沒有定點投放、集中處理垃圾的習慣，時常將生活垃圾與污水私自傾倒在河堤或河內；不重視河岸保護，常侵占河道進行種植、養殖，不僅影響河道行洪安全，也對河道造成了污染。河道沿線地區保護意識的缺乏，導致目前河道長效管護難以實現，河道治理成果難以持續，易陷入治理后再污染、再淤塞、再治理的惡性循環。

3 農村河道生態修復措施

為有效解決當前農村河道存在的主要問題，亟需對農村河道水環境進行修復，加快農村生態河道建設。下面從物理生境改造與河道生物修復兩方面，探討提出符合農村河道實際的河道生態修復措施。

3.1 物理生境改造

對農村河道生態進行修復，首先要考慮改造河道物理生境，為河道生態功能的恢復創造基礎條件。河道物理生境改造旨在以自然為導向，在滿足河道沿線地區防洪排澇要求的基礎上，通過生態工程措施增強河道自動力過程，恢復河道生態服務功能[4]。河道物理生境改造主要包括河道地形地貌的改造，河道護岸的生態化改造以及濱水河岸帶的生態環境改造。

3.1.1 河道地形地貌改造

(1)向河道拋物

在河道中拋擲礫石、塊石、木樁等，改變水流條件，豐富河床結構，提高水體富氧能力，為動植物棲息創造條件。清淤后鋪設碎石，平整河床，均勻河道斷面流量，為底棲動物提供生長環境[5]。在河道中布設塊石群形成急流，增加水體含氧量，產生的塊石間隙可為水生生物提供遮蔽場所。因地制宜在河道邊緣布設木樁，減少近岸水流沖擊力，同時為鳥類提供捕食落腳點，吸引鳥類在周邊活動，增加河道生物多樣性。

(2)構建淺灘和深潭

在河道中布設淺灘和深潭，可改變渠化河道形態單一的斷面形態，豐富河道空間結構，為水生動植物的生長發育提供適宜場所。在河道中構建淺灘和深潭有多種方式，在河道彎曲處開挖深潭，其后堆積淺灘，根據河道的底質及生物棲息特征選擇不同類型的人工淺灘(如細砂淺灘、粗砂淺灘、挺水植物淺灘等)，并通過灘地設計恢復河道的自然蜿蜒形態；在河床兩側利用石塊、木材建立丁壩，抬高河岸，使河道主流由平直變為彎曲，在水流沖刷和泥沙堆積作用下，丁壩的迎水面和背水面將逐漸形成深潭和淺灘；利用天然材料橫跨河道設置堤堰，堤堰上游形成水流平緩的深水區，而下游形成深潭，有效控制河道流速，豐富河床地貌。

(3)水系連通

通過自然或人工手段，在自然水系基礎上，調整河道水系連通關系，構建生態健康的水系連通網絡，以提高河道水體流動性和連續性，充分發揮平原河網的調蓄能力，增強河網水系對環境變化的適應能力，改善區域水生態環境。一般連通水系的方式包括打通斷頭浜，開挖明渠，將部分河道與同級河道或上一級河道打通相連，實現不同水體間的良性水循環；拆除沿岸違法建筑，拓展河道過水斷面寬度，恢復河道水體流動的暢通性；將河道中部分僅排水的閘站改造為引排兩用，提高河網水資源調配能力。

3.1.2 護岸生態化改造

(1)植物覆蓋護岸

植物覆蓋護岸即在河岸種植灌木、喬木或草本植物，利用植物根系的固土保水能力來維護岸坡穩定，可減少天然土質河岸水土流失，適用于坡度較緩、防洪要求不高的小型河道。而對于已硬化護岸，也可在其硬質岸坡上敷設具有一定抗沖刷、保水能力的利于植物生長的基質材料后進行植物覆蓋處理，目前噴射護坡綠化技術已較為成熟。

(2)塊石護岸

塊石護岸就地取材，利用天然石材，將其拋置、堆砌進行護岸，可顯著提高岸坡抗沖刷能力，適用于水位不高、水流速度不大的小型河道。一般可在石塊縫隙間種植或扦插植物，以減緩河道水流速度，降低水流對河岸的沖蝕作用，同時為動植物提供生物棲息地。砌石護岸保留了河道與岸坡的物質交換能力，可將河流生態系統與非河流生態系統聯系起來，有助于提高河道生態系統的自調節能力。

(3)木樁護岸

木樁護岸即在岸坡坡腳排布固定木樁，以減少水流沖刷來進行防護，一般多與植物護岸相結合，既可有效穩固河岸土壤，又可快速恢復河岸生態環境，適用于水流速度不大的小型河道，對河道走向的適應性強，與生態景觀相容性強。木樁間的縫隙使得河水與地表徑流可進行正常交換，河道與河岸植被間的水汽循環得以保證，河道防洪排澇功能得到充分發揮，同時也較好地滿足了河道生態環境需求。

(4)生態混凝土護岸

生態混凝土護岸是一種將工程安全防護和生態綠化修復有機結合的新型護岸，適用于受侵蝕較為嚴重、穩定性差的河岸[6]。生態混凝土以特定較大粒徑骨料作為支承，由生態膠凝材料(堿性低，包含適宜植物生長的基質)和骨料包裹而成，播種養護后可完成岸坡的植被恢復。其強度與硬質材料相當，但具有較多連通孔隙，可為植物的生存、生長提供條件，同時其孔隙和表面還可附著棲息微生物、動物及藻類，能夠有效提高河道水體自凈能力。

(5)生態袋護岸

生態袋護岸是一種新型的柔性護岸，利用透水不透土的土工布袋堆疊形成固土滲水的具有一定穩定性的邊坡，適于非城鎮區的河岸。土工布袋中裝滿植物生長基質，其表面可進行植物綠化，為微生物、小型動物提供了良好的生長發育環境。生態袋的物理化學性能優越，可在潮濕環境中保持不變形，耐腐蝕能力強，抗生物降解、動物破壞能力強，無毒零污染，對生態環境十分友好。

3.1.3 濱水河岸帶生態環境改造

(1)建立河岸植被緩沖帶，對陸域進行生態綠化

建立河岸植被緩沖帶，增加河岸植被覆蓋率[7]，因地制宜，確定河岸植被緩沖帶寬度、種植密度。緩沖帶寬度的大小決定了其截留沉積物的效率，是關系河岸帶凈化水質、環境緩沖功能發揮的關鍵影響因素。栽種時應參照區域自然條件及周邊區域植被種類，結合功能需求，選擇適宜在此生長的植物群落、植被類型。同時還應注意保證河岸帶物種的多樣性，遵循自然植被分布規律，建立喬木—灌木—草本多層次混交的群落結構，合理配置。

(2)河道斷面改造

在考慮河道水文條件及河岸地形限制情況的基礎上，應盡量使河道橫斷面形式多樣化。在天然斷面難以滿足河道功能時，選擇對天然斷面進行改造，在條件允許的情況下應盡量選擇過流能力、景觀性、生態功能均較強的復式斷面。但對于河灘相對窄小的農村河道，復式斷面河灘占地相對較大，易受限，可選擇結構較為簡單的梯形斷面。

3.2 河道生物修復

生物修復利用生物(微生物、植物或動物)的生命代謝活動，降低污染環境中有毒有害物的濃度或使其無害化，從而使被污染的生態環境和生態效應能夠部分或完全恢復到原初狀態。生物修復旨在提高生態系統的自凈、自調節能力，通過完善、強化生態系統功能的方式對河道生態進行修復[8]，是對河道生態綜合治理的有力補充。生物修復措施，根據所利用的生物種類可劃分為生物修復、植物修復、動物修復及聯合修復。

3.2.1 微生物修復

(1)投放微生物菌劑

向污染水體投加可高效降解污染物的微生物菌種，如硝化細菌、光合細菌等，可針對河流中超標污染物類型選擇不同菌種，有針對性地提高特定污染物去除效率，實現水質的凈化。這種外源微生物投放技術成本低、凈化效果好，在我國黑臭河道治理中應用廣泛，但投放外源菌種存在一定生物安全隱患，需對投放地區本土菌群進行調查后科學投放使用。由于投放時一般采用人工投加法，即人工向河道表面噴灑微生物菌劑，而菌劑易隨水流流失，因此該方法更適于流速較緩的中小型河道。

(2)投加微生物促進劑

向水體投加營養物質、電子或共代謝基質等微生物促進劑，以提高水體中降解污染的原生微生物的活性，使微生物能夠快速繁殖生長，促進生化反應的進行，提高水體溶解氧水平，從而達到凈化水質、改善污染環境的目的，對河道生態環境進行修復。與投放菌劑相比，投放促進劑的方法投放成本更低，且未引入外源微生物，生態安全性更高，已在我國上海、廣州、南京等地區的河湖整治中得到廣泛應用，生態治理效果較好。

(3)底泥生物氧化

該方法對土著微生物進行定向擴增，利用土著微生物與各種電子受體、共代謝底物等氧化組合生產出靶向藥物，將藥物以注射的形式作用于底泥表面，對底泥進行生物氧化，通過硝化和反硝化作用去除底泥中的氨氮即耗氧有機物，從而減少底泥污染排放，減輕河道生物降解負荷，有效改善河道生態環境。底泥生物氧化的水質凈化效果不易受水體流動、置換作用影響而減弱或消失，可從根本上消除河道內源污染物的排放，是最為治本的底泥污染處理措施。

(4)人工增氧

通過一定的增氧設備人工向水體中充入空氣，增加水體溶解氧含量，改變水體缺氧狀態，為水體中微生物分解污染物提供良好環境，提高微生物凈化活力，以改善水質。在充氧的同時也增加了河流垂向流動，有利于底泥污染物遷移、分解[9]。所以人工增氧曝氣措施具有水質凈化效果較好、投資運維成本低的特點，適用于相對較窄(<30 m)的河道，但不宜在低水位(<0.3 m)、通航的河道中使用。目前常用的人工曝氣措施主要有葉輪增氧機、微泡增氧機、噴泉式增氧機、跌水壩溢流增氧、鼓風微孔增氧設備等。

3.2.2 植物修復

(1)種植水生植物

河道植物修復涉及的植物以水生植物為主，包括挺水植物、浮水植物、沉水植物等，這些高級水生植物不僅可直接吸收水中的氮、磷元素，還能與藻類形成生長競爭關系，并向水體中釋放化感物質，抑制藻類的生長，有效控制水華，降低水體富營養化程度。不同水生植物對水中主要污染物的去除效果不同，在不同程度污染環境下的去除效率也存在差異，因此在栽種前應根據河道實際污染情況，選擇合適的水生植物及植物組合，以達到最佳的修復效果。

(2)布置生態浮島、浮床

生態浮島、浮床，利用無土栽培技術將水生植物及部分改良的陸生植物種植浮于水面的載體基質上，建立高效的小型人工生態系統，通過植物根系凈化作用，對河道水環境進行修復。同時浮島上的植物為鳥類提供了棲息地，浮島下部植物根系形成了魚類和水生動物的生存空間。由于生態浮床直接利用水面面積，無需工程開挖占地，生態友好無污染，浮體形狀多樣，易于栽培管理，凈化效率高，成本及后續維護費用低等優點，在城市、農村的水體污染治理中十分常見。

3.2.3 動物修復

動物修復是指向河道中投放小型動物，利用動物對污染物的直接吸收、轉化、分解以及調控作用，對河道生態環境進行修復。一般以增加濾食性動物數量為主，如貝類、螺類、魚類等，其主要原理是利用食物鏈關系調整生物群落結構，通過濾食性動物對藻類的過濾攝取，嚴格控制藻類的生長，維持水體溶解氧水平，促進河道生態系統物質循環，從而改善河道水環境，提高水體透明度。最后還可通過對投放動物的捕獲，將水體中污染物遷移出河湖生態系統，最大限度地降低河道中污染物濃度。目前河道生態動物修復已被應用于一些河湖的富營養化治理，實踐證明，治理效果較好的動物有水蚤、河蚌、螺螄、鳙魚、鰱魚等。

3.2.4 聯合修復

(1)構建氧化塘(穩定塘)

選擇河道適宜河段或河道附近水塘進行改造，種植水生植物，進行水產和水禽養殖，形成具有生產者、消費者、分解者的完整人工生態系統，通過塘中多條食物鏈物質能量的遷移、轉化，降解去除水體中的有機污染物，顯著改善河流水質。且在改善水環境的同時，塘中水生植物形成了生態景觀，水產、水禽帶來了一定的經濟效益，塘底累積的少量污泥也可作為有機肥用于附近農業生產，尤其適用于農村河道的生態治理。

(2)構建人工濕地

在河道集中排污口附近區域，人工構建類似于沼澤地的地面，并于其上種植各類濕生植物，建立人工濕地生態系統，利用土壤的接觸沉淀過濾，基質養分的積累吸收，植物根莖的吸附降解，微生物的氧化分解及各類動物的同化吸收等，對污染水體進行凈化處理。建設人工濕地投資和運行費用較低，但占地面積大，在植物經過2～3個生長周期后才能達到較好的凈化效率，且需定期對植物腐敗殘渣進行清理，以免造成反向污染。因此，該措施適用于水量不大、管理水平不高的農村地區。實際應用中可結合農村地區發展情況，在人工濕地上選種一些具備凈化效果、經濟價值較高的水生植物，在周邊規劃構建具有地方特色的臨水棧橋、觀景平臺、濱河跑道等形式多樣的親水空間，在凈化水質的同時，發揮人工濕地可持續的經濟效益。

(3)設置生物柵

生物柵是在固定支架上設置了繩狀生物接觸材料的柵欄裝置，這些生物接觸材料為參與污染凈化的微生物、原生動物、小型浮游動物等生物提供了固著生長空間，使其表面附著生物不易被吞食或隨水流流動而消失。在河道中設置生物柵，可顯著提高水體中生物數量，強化水體自凈能力，改善河道水質。同時，生物柵上各生物要素的協同作用可有效改善水體富營養化環境，抑制藻類生長，在短時間內提高水體透明度，美化河道景觀。將生物柵與水體曝氣設施相結合，可達到更佳的凈化效果。

4 結 論

農村河道在行洪排澇、灌溉供水以及農田排水等方面發揮著重要的作用，它是農村人居環境的重要組成部分，近年來隨著農村經濟社會快速發展，農村河道生態環境破壞越來越嚴重。農村河道問題復雜，污染嚴重，需因地制宜，選擇合適的修復措施和手段，多種措施相結合，改善河道水生態環境。河道治理是一項長期的工程，不僅要治理好，更要管理好。實現河道長效管護，農村人居環境質量將會進一步提升，從而滿足人民群眾對美好生活的向往。