城市河流的生態修復研究

張 昭

（同濟大學環境科學與工程學院，上海 200092）

河流是生命的源泉，是城市發展的基礎。在城市建設過程中，人類頻繁的生活生產活動對城市河流造成了一定破壞，出現水體滯流、復氧能力差、淤積嚴重、透明度低、富營養化、發生黑臭等現象。隨著近年來生態文明建設的步伐加快，越來越多的人開始注意到了城市河流的重要價值和人類行為對城市河流環境的破壞。黨在十九大報告中將建設生態文明提升為“千年大計”，2021 年頒布的“十四五”規劃則強調要加大重點河湖保護和綜合治理的力度，基本消除城市黑臭水體，恢復水清岸綠的水生態體系。國家越發重視河流的生態健康水平，因此研究城市河流生態修復具有重要意義。

1.城市河流概況

1.1 城市河流概念及功能

城市河流是指發源于或流經城市地區的河流或河段，包括歷史上人工挖掘但現在已具有自然河流特征的運河、渠道等。人類逐水而居，城市依水而立，作為人類生存和城市發展的命脈，城市河流承擔著經濟功能和生態環境功能這兩大主要功能：經濟功能包括提供生活用水、生產用水、航運等，生態環境功能包括提供污染凈化場所、景觀美化、維持城市生態系統等。因此，人類的生活與周邊的城市河流息息相關。

1.2 城市河流現狀

隨著城市化進程的加快，人類活動愈發頻繁，城市河流也出現了各種類型的問題，可以分為以下幾種類型：

1.2.1 水質污染加劇

水環境中的污染主要來源于生活污水、工業廢水這類點源污染和農業廢水、地表徑流這類面源污染。城市人口的增加、工業與農業的發展、土地利用類型的改變，加重了河流的污染，使城市河流的納污能力遠超其自凈能力水環境進一步惡化。

1.2.2 河道硬化、景觀缺乏

河流的截彎取直和硬質護岸在最開始主要是出于防洪、行洪的安全需要，但現在卻被廣泛濫用。目前，城市河流大多采用砌石、混凝土或鋼筋混凝土等硬化材料的護坡護岸，“直線化”、“平面化”、“硬質化”嚴重，這嚴重阻礙了物質、能量的交流，破壞了河岸帶的自然景觀與生態風貌。

1.2.3 河流生態系統被破壞

河流生態系統是河流內生物群落與河流環境的統一體，在這個統一體里，生物與環境相互影響，健康的城市河流生態系統應該是動態的、開放的、相對穩定的。然而，城市河道的硬化斷面使得河道與生態系統其他成員之間的信息溝通和物質交流被阻礙，生態系統的自我維持能力和恢復能力下降，進一步導致生態系統癱瘓。

2.河流生態修復

2.1 河流生態修復的目標與原則

河流生態修復是使河流生態系統恢復至近似于未被破壞前的狀態，并且具有自我維持動態均衡能力的復雜過程。河流生態修復著眼于河流生態系統的整體性，重視恢復生態系統的結構與功能，強調遵循河流地貌學原理，并把生物群落多樣性作為衡量標準。

我國正處于經濟社會發展的重要階段，如果僅為了恢復河流生態而大規模拆除水利設施等，這將是不切實際的，因此城市河流生態修復目標應結合我國的實際國情。根據我國國情，城市河流生態修復的目標不是讓河流完全恢復到未被破壞前的原始狀態，而是充分創造有利條件，發揮河流生態系統的自我恢復功能，形成新的動態平衡，促進河流生態系統的穩定和良性循環。

在進行城市河流生態修復時應重點關注以下幾個原則：

2.1.1 系統性和整體性原則

河流生態修復是建立在一定的基礎上的，這個基礎包括水體各理化性質良好，不存在危害生物生存的有毒有害物質，水質水量相對穩定等等，城市河流的污染治理與生態修復是相輔相成的，污染治理是前提，生態修復是保障。因此要把城市河流的生態修復與城市整個生態系統建設結合起來，注重流域內水網和管網的治理修復工作。

2.1.2 自組織和自修復原則

采取適當的人為措施來創造有利條件，使已受損的生物群體及生態結構得到修復，充分利用河流生態系統的自我調節能力，讓系統內各個要素相互作用、循環耦合，實現生態系統自我維持、自我協調的良性循環，使河流系統朝著自然、穩定、健康方向發展。

目前已有的研究成果對深厚覆蓋層上壩基廊道的應力變形規律認識尚不成熟，長河壩大壩壩高和地震烈度遠超過已建類似工程，壩基廊道安全性問題更為突出，開展壩基廊道的應力變形規律研究對保障壩基廊道的安全性有重要意義。本文采用基于子模型法[6-9]的三維非線性有限元對深厚覆蓋層中的壩基廊道進行了精細模擬，先后對大壩-壩基整體及壩基廊道進行了地震時程動力計算，分析壩基廊道的靜動力特性，評價其抗震安全性。

2.1.3 多樣性原則

生物多樣性是維持生態系統平衡和健康的基礎，也是修復效果的衡量標準，因此要堅持生物多樣性原則，引入本地物種，設置生態廊道，使生態系統復雜性增大。河流形態多樣性是生物群落多樣性的基礎，因此要遵循河流地貌學原理，恢復河流自然蜿蜒的形態。

2.1.4 功能性原則

河流生態系統的健康依賴于河流各項功能的滿足，因此需要制定合理的指標體系來表述各項功能。河流系統的各項功能在不同時間段和不同河段，具有不同的重要程度，因此在修復過程中可以優先考慮河流的主要功能，協調次要功能，并依此來確定相應的指標。

2.1.5 景觀性原則

河流生態修復中應引入景觀設計的內容，做到自然景觀與人文景觀有機結合，不僅具有美學的意義，也兼具文化、休閑的功能，帶給人們美好的享受，滿足人們親近自然的需求。

2.2 河流生態修復技術

按照修復的對象不同，可以將目前常用的生態修復技術分為三類：水質修復技術、生態護坡技術以及河道景觀設計。

2.2.1 水質修復技術

2.2.1.1 植草溝。植草溝是指由植被覆蓋、能夠輸送雨水徑流并控制流量、通過過濾吸附作用有效削減污染物的海綿城市設施，主要針對的是雨水徑流面源污染。植草溝中的植物和滲濾層可以過濾、吸附雨水徑流中的污染物，能夠有效去除固體懸浮物、有機物、氮、磷等污染物，起到提升水質的作用。

2.2.1.3 生態清淤。生態清淤又叫環保清淤，是為改善水質和水生態環境而進行的清淤，目的是減少二次污染。生態清淤工程通過將河道中富含污染物質和營養物質的上層淤泥和懸浮狀污泥清除，減少底泥中污染物和營養物質的二次釋放，改善水質，恢復水體自凈能力，同時整個清淤過程對河道生態系統和周圍環境的破壞和影響降低到最小。

2.2.1.4 生態浮島。生態浮島是無土種植技術與生物修復技術的結合體，生態浮島主要是通過植物的根系來達到凈化水體的效果，浮島植物的根系可以吸收和吸附氮、磷，根系也能分泌酶類促進水中有機物的降解，同時，根系與微生物可形成相互協同效應，共同降解水中的營養鹽類。除了凈化污染水質外，生態浮島還為鳥類等提供了棲息地，增加了生物群落多樣性。

2.2.2 生態護岸技術

生態型護岸具有顯著的生態功能，是護岸修復的理想形式。生態型護岸一般可分為三種類型：

2.2.2.1 自然原型護岸。即植物護岸。主要通過植被根系的力學效應和水文效應來護坡，既能滿足生態環境需要，又具有景觀美化效果。

2.2.2.2 自然型護岸。在植物護岸基礎上，采用天然石材、木材護底。這種護岸施工方便、抗沖刷能力強、有一定的自愈能力。

2.2.2.3 多自然型護岸。在自然型護岸的基礎上，采用生態磚、石籠等材料。這種護岸施工方便，抗沖刷能力強，綜合經濟效益也比較高

2.2.3 河道景觀設計。河道景觀設計要從以下方面開展：拆除不必要的水利設施，恢復河道的連續性；合理規劃河道整治方案，因勢利導，盡可能保留自然彎曲的蜿蜒河道；運用植石法，改變河道單一的水流狀態，增加河水的流動多樣性；喬灌草有機結合，建設富有層次的河岸帶緩沖區。

小結

通過對城市河流的概念、功能、現狀的介紹，以及對河流生態修復的目標、原則、技術的詳細闡述，可以發現城市河流的生態修復具有廣闊的研究和應用前景。在今后的研究中，應注意河流生態修復的多學科交叉性，要廣泛集中不同專業的技術人員，研究先進的技術方法和手段，規范修復工作流程，使河流的生態修復具有更高的實用性。