黃河中上游河道濕地生態環境恢復措施與效果分析

萬學匯,曹峻博

（蘭州文理學院，甘肅 蘭州 730010）

黃河自西向東流經青海、甘肅、寧夏等9省市自治區。由于黃河常年從黃土高原流向下游，并且黃土高原土質松散，導致黃河經流黃土高原后，水體攜帶大量泥沙，成為全世界水土流失最多、最嚴重的河流，同時也是生態環境最脆弱的地區[1-2]。黃河上游陸地與水源之間的交接區域形成大面積濕地區域，濕地具有水體區域的特點與陸地的特點，生態功能方面能夠實現一個區域的氣候調節，還能夠實現生物多樣性，并且能保護水源，降低污染情況，但是該區域濕地面積逐年縮減，含水量呈現遞減狀態，生態環境由于人為因素遭受嚴重破壞[3]，同時濕地最基本的功能逐漸衰弱[4]。

王倩等[5]提出了基于浮游生物群落和水文連通的黃河三角洲濕地優先恢復節點篩選方法，研究了黃河中的浮游生物群落組成及結構特征，利用多種植物組合構建人工浮島，種植香蒲、蘆葦、千屈菜等挺水植物，提高黃河中的浮游植物和浮游動物的多樣性水平，從而提高潮溝系統的水文連通度或改變潮溝內水流流速，恢復生態環境，但是該方法未修復河道、河灘，僅考慮了黃河水生態平衡。趙騰飛等[6]研究了黃河濕地孟津段生態環境狀況及對策，以依靠恢復濕地植物群落、滿足濕地生態需水量為主要恢復方法，并且通過改變耕種方式、科普宣教、加強管理的方式，保護濕地生態環境及動植物資源，在避免二次破壞的前提下修復濕地生態環境，但是該恢復措施未考慮修復河道空間結構，修復措施存在局部現象。

針對上述問題，本文分析黃河中上游河道濕地生態環境恢復措施與效果，引入無痕設計理念，從水生動植物修復、河道、河灘修復、重新構造河道空間結構和自然景觀修復等方面制定生態環境恢復措施，為黃河濕地生態環境治理提供參考依據。

1 黃河中上游河道濕地生態環境恢復措施

1.1 研究區域概況

本文研究的黃河中上游濕地為河口鎮后端支流，長度約為65 km，南北橫向最窄處為0.8 m，最寬處為5.1 m。該區域常年受溫帶季風氣候影響，雨熱同期，該濕地屬于黃土丘陵地貌，受到黃河沖擊后產生的沖擊扇平原濕地，富含豐富的水力資源。濕地生態平衡性脆弱，但是從記錄能夠看出，該區域存在大量珍稀動、植物。濕地自古便是農耕地區，人類活動頻繁，據統計，目前該濕地農耕區面積占面積的42.8%。交通網線縱橫交錯，分布多條國家級高速與國道，線路網復雜程度較高。水文特征受三峽水利工程和小浪底水利工程影響，發生了顯著變化。近3年濕地水文變化情況見表1。

從表1中能夠看出，本文所研究的濕地，夏季為豐水期，冬季為枯水期，豐水期時，黃河流量增大，而枯水期時，流量明顯減小。

該濕地存在大量人類活動痕跡，固體污染物、水源污染以及噪聲污染頻繁發生，生態環境遭受嚴重威脅。濕地內水資源污染現狀如圖1所示。

表1 濕地水文情況Tab.1 Hydrology of wetland

圖1 濕地內水資源污染現狀Fig.1 Present situation of water pollution in wetland

研究區域中人造魚塘、荷塘較多，對于研究區域發揮氣候調節的作用，同時還能為珍稀動物提供食物。該濕地受到多處水利工程影響，成為永久性農田。發展農業過程中必然使用大量化肥和農藥，造成土壤與水源嚴重污染[7]。

有學者分析了該區域的植物群落情況，土壤中的有機物嚴重超標，生態系統遭受嚴重破壞，同時由于大量水利工程的使用，導致區域內水資源嚴重不足，人類頻繁活動造成區域內濕地生態環境遭受嚴重破壞，導致森林覆蓋率低，如圖2所示。

圖2 植被生態環境森林覆蓋率Fig.2 Vegetation ecological environment forest coverage rate

根據圖2可知，達到100%森林覆蓋率的區域僅占研究區域的極少部分，其中森林覆蓋率在30%左右的面積較多，但是相對于研究區域而言，該森林覆蓋率遠遠低于預期，說明其遭到了嚴重的破壞，綠植面積急劇減少，生態失去平衡。

1.2 生態環境恢復堅持原則

（1）依法恢復生態環境。從20世紀中晚期開始，我國政府逐漸意識到保護濕地的重要性，并出臺一系列有關濕地保護的相關的法律法規，盡管法律法規能夠實現中國濕地的相關治理，但是并沒有符合國際標準，部分法律條文不夠完善。因此，治理黃河中上游河道濕地生態環境前，政府需要發揮主導作用，頒布適合地方濕地治理的相關規定，實現依法治理，針對當地違反規定的破壞濕地行為，制定嚴厲的處罰措施，保證濕地生態環境的可持續發展[8]。

（2）協調經濟與生態發展。本文研究區域受到水利工程發展，部分區域完全轉換成農耕區域，當地居民因地制宜，積極發展經濟，并且取得可觀成績。這種謀求經濟發展的方式，影響分配濕地土地資源，農田侵占濕地原有空間，導致經濟發展與環境生態保護之間存在嚴重沖突，因此，為實現濕地生態環境恢復，需要先規劃經濟與生態恢復之間的協調發展，既保護生態環境合理恢復，同時還需要不影響當地經濟發展[9]。

1.3 河道濕地生態環境恢復措施

1.3.1 基于無痕設計理念的生態環境恢復

無痕設計是一種全新的設計思想，從生命生存體征整體角度出發，更加高效、準確地修復人類生存環境，并且發揮調節生態的作用。無痕設計包含3個主要價值，分別為本體、溢價與元代共生。其中本體價值的根本目標是構建更加健康的生態環境循環體系[10-12]；溢價價值體現社會價值，通過生態環境修復設計實現社會資源釋放；遠代共生機制主要是探索邏輯價值。無痕設計力求探索人與自然的和諧共處。常見生態環境恢復手段主要由要求開展修復的單位主導，例如政府或地方相關機構，根據與這些部門的溝通結果，設計初步修復的草圖，溝通完成后深化設計，按照草圖中的內容執行設計方案[13]。但是無痕設計更加尊重自然生態規律，通過無痕設計修復生態環境時，既考慮政府的規劃要求，也考慮自然生態環境的發展規律，優先考慮自然生態因素，采用無痕設計理念恢復黃河中上游河道濕地生態環境的步驟如下。

（1）現場勘查。分析研究區域的自然情況，確定提升整體生態修復效果的模式，探索解決現階段生態環境污染問題的策略[14-15]。

（2）概念化設計修復方案。整理生態環境恢復的初步設計模型，并分析設計模型的可行性，結合黃河中上游河道的實際情況以及自然資源、設計合理性，確定最適合恢復的設計方案，整理方案細節內容，實現設計最大化利用價值。

（3）草圖生成。初步深化設計方案樣本，盡可能設計多套修復方案[16]。

（4）檢測設計內容。確定設計方案是否滿足地方政府（委托方）的生態環境修復要求，如果委托方不滿意設計內容，返回步驟（2），重新結合研究區域的基本情況，制定全新設計方案。

（5）完善修復方案設計內容。進一步深化濕地生態環境恢復問題，使用可演示軟件或者計算機設備，在計算機端實現設計方案的演示，設計思路遵循自然生態環境的恢復，設計內容既考慮資源獲取也綜合資源釋放原則，要求設計過程不破壞原有生態平衡，同時造成二次污染，實現真正意義上的無痕設計。

（6）最終設計結果呈現。通過效果良好的無痕設計方案，呈現黃河中上游河道濕地生態環境恢復設計方案，該過程需要借助計算機設備，整合之前步驟的各個細節，呈現恢復效果[17-18]。

1.3.2 無痕設計生態環境恢復方案

按照以上無痕設計的步驟，設計黃河中上游河道濕地生態環境的恢復措施。派遣有關技術人員實地考察本文研究區域，深入了解研究區域的水質、水流、含沙量等情況，確定生態系統情況與環境承載力，整合該濕地目前存在的諸多問題，以該數據內容為基礎，請相關專家作出評價分析，并給出生態恢復建議，使用無痕設計理念，設計研究區域的各個主要區域生態環境恢復方案。

（1）河道補水防滲修復。本文所研究區域水源較為充足，冬季枯水期仍舊能夠達到249 m3/d，濕地范圍中均為活水，可利用水資源充沛，不需要采取補水措施，但是為防止堤壩發生滲水情況，在堤壩兩端種植合適植物，控制水土流失情況[19]。

（2）水生動植物修復。研究區域中由于優異的濕地環境，生長、生存大量珍稀保護動、植物，通過人工濕地處理技術，結合水生態修復技術[20]，修復該區域中的珍稀動植物生存環境，從而恢復該黃河中上游河道濕地生態環境。

（3）河道、河灘修復。本文研究區域是典型的黃河中上游河道濕地，存在大面積河漫灘以及河道帶，河漫灘上分布大量不同種類的濕地植物，該植物影響濕地的污水治理、水土流失和濕地的生態系統，并且影響當地生物的多樣性演變。河道兩端的綠化情況直接關系河岸水土流失情況，例如，根系發達的植物數量少，或者沒有種植高大喬木，大量珍稀飛禽沒有合適的棲息地，導致水土流失量大。因此，需要從河岸綠化與河灘修復2個角度，修復研究區域中的河道與河灘。

（4）重新構造河道空間結構。本文研究區域曾經嘗試修復生態環境，但是該區域經常發生洪水災害，因此，為符合防洪需求，規劃改造過程中將河道改造設計為梯形，但是下游仍舊保持河道自然狀態，這種變化不利于下游排洪減災，經過實地勘察檢測，該種規劃也不符合河道空間的規劃。河道與淺灘區域的植被覆蓋率較低，破壞該區域的生態平衡。根據實際勘察結果，結合自然環境的需求，規劃整理河道空間，構建完全不同的生態環境，進一步實現該區域的生物多樣性，為更多珍稀動物提供棲息地。

（5）自然景觀修復。在對濕地生態景觀進行修復時，需要從該區域的生態環境現狀出發，考慮當地人文歷史風貌，遵循自然發展，依據無痕設計理念對其進行人為修復。采取這種方式可盡可能的保留自然風貌，弱化人工影響，確保修復后的景觀更具自然性。

2 黃河中上游河道濕地生態環境恢復效果

2.1 水資源污染恢復效果

研究區域經濟文化繁盛，常住人口3萬余人，水資源遭受大量污染，破壞了黃河流域的生態環境。政府采取無痕設計方式控制該區域的點源污染，投資大量資金恢復水資源，興建大量污水管網，同時投資建立一處全新的污水處理廠，經過一段時期治理恢復，水資源得到極大改善，治理后水資源變化效果如圖3所示。

采用本文方法對研究區域受污染水源開展一期治理后，經過專家檢測，該研究區域的水資源已經初步符合水資源應用標準，同時污水處理廠改變治理措施，污水排放基本已經達標。

在污水出水口位置，相關部門種植16.67 hm2蘆葦，蘆葦能夠二次處理污水，進一步凈化黃河水體。該措施屬于無痕設計，符合以自然恢復為主的概念，既保證水資源的生態環境恢復，還避免破壞濕地的原有自然景觀。

圖3 水資源生態恢復后效果Fig.3 Effect after ecological restoration of water resources

2.2 植被生態環境恢復效果

本文所研究區域水源主要來自黃河干流，水土流失嚴重。為緩解這種情況，需要使用根系較為發達的植物種植在濕地之中，水源沿岸種植根系發達且耐水的涵養植物，實現調節水質與涵養水土，這類植物包括蘆葦、檉柳、楊樹、椿樹等。河道沿岸種植沙棘、桑樹、連翹等灌木提升植被覆蓋率。使用本文方法后，研究區域的植被覆蓋變化情況如圖4所示。

圖4 植被覆蓋率變化情況Fig.4 Change of vegetation coverage

由圖4可知，研究區域使用本文方法恢復生態環境后，植被覆蓋率出現顯著增長的狀態，并且大幅度擴大了植被覆蓋面積，其中100%森林覆蓋率增加最明顯，與圖2相比，其占比至少增加了數倍以上。大量灌木、喬木種植發揮水土保持作用。植被增加能夠保留天然降水，將天然降水下滲到土壤中的距離縮短，降低雨水對于土壤的沖擊。這些植被具有發達的根系，能夠對土壤發揮固定作用，防止水土流失加劇。為恢復研究區域的生態環境，使用本文方法依靠人工種植的方式，種植大量灌木和喬木，使生態環境具有物種多樣性，栽種的部分植被生長情況見表2。

表2 植被種群組成Tab.2 Vegetation population composition

從表2中數據可知，為治理研究區域水土流失，人工種植大量根系發達的草本植物和高大樹木，蘆葦和衛矛這些發揮關鍵作用的植物蓋度在55%～90%，高大的槐樹和桑樹這類灌木能夠發揮減緩降水的能力，堿蓬這種生長在鹽堿地的植物重要度僅為1.897%，說明該區域土壤鹽堿度低，適合大多數植物生長，大面積將蘆葦等水生植物種植在濕地淺灘周圍，降低水源污染情況。因此，使用本文方法能夠明顯恢復濕地區域的生態環境。

2.3 河道空間生態環境恢復效果

由于本文研究區域具有豐富的濕地資源與砂土資源，該區域為附近城市提供建設的砂料，但是大量人工開挖導致該區域河道深淺不同，地形破碎且河道遭受嚴重破壞。因此，需要重新構建黃河道空間生態環境。依據本文方法合理規劃河道的空間結構，規劃前后對比結果如圖5所示。

圖5 河道空間生態環境恢復Fig.5 Restoration of ecological environment in river channel space

由于本文研究區域交通網線錯綜復雜，并且砂料開采嚴重破壞河道空間，導致黃河濕地生態環境呈現較差的狀態；同時，大量建筑工程造成河道周圍的植被生存環境遭受破壞，也導致濕地環境喪失多樣性。因此，恢復河道生態景觀時，需要注重構建河道的多樣空間。從圖5（b）河道空間結構恢復的狀態可知，開展恢復工作以后，河道結構上呈現多處自然彎曲，深淺河段交替，同時拓寬河道寬度，凹凸地形均勻分布，淺水區與深水區交替淺灘與深潭，部分區域布置島嶼與沼澤，依據無痕設計理念，構建自然形態的河岸線與河底線，打造流速差異，為水生植物提供更多生長空間，本文的恢復措施有效改善了研究區域的濕地生態環境，恢復了生態功能。

3 結論

黃土高原的整體生態環境恢復，需要注意中上游河道濕地的生態環境恢復問題。本文從黃河中上游河道濕地生態環境恢復措施與效果角度著手，分析河道濕地治理的可用策略，采用無痕設計手段恢復當地的生態環境，創造更加良好的濕地區域。經過實際檢驗，通過無痕設計恢復研究濕地區域的生態環境，獲得較為良好的修復效果，水資源、植被分布以及河道空間結構均得到有效恢復。