關于河道生態治理中生物群落設計的探究

左宇玲，陳雋祎

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海市 200063）

0 前言

上海市經過三十余年的攻堅克難，至2010年底基本實現了消除黑臭的階段性目標[1]?！笆濉逼陂g，上海市河道水環境治理方向將從“消除黑臭、改善水質”為主向“穩定水質、修復生態”為主轉變[2]。和國內外其他城市一樣，為滿足不同時期對河道功能的需求，上海河道整治理念在探索過程中也在不斷調整和提升，從單純注重水安全，將除澇泄洪、水土保持和航運功能等要求放在首位，到注重水安全、水環境與水景觀結合，再到現在注重生態修復等階段，把生態建設放在了突出的位置。因此，在滿足防洪除澇、灌溉、航運、景觀、休閑等河道基本功能的基礎上，恢復河道的生態系統顯得十分重要。

生物群落設計是河道生態治理中最重要的組成部分，歐美和日本等發達國家早在20世紀90年代初就提出了“近自然河道”、“多自然型河川”的理念，并相繼提出實施方案進行生物群落設計及生態系統構建[5-7]。國內對河道生態治理也非常重視，陸續也有包括北京溫榆河、成都府南河等在內的一系列成功案例[5]，但至今仍沒有較為系統的標準及規范。本文將在調查研究上海部分已建及在建生態河道生物群落設計的基礎上，提出適合上海市河道生態治理中生物群落設計的關鍵要點及優化方案，初步提出適合區域河道生態治理的技術要求。

1 河道生態治理內涵

河道生態治理的內涵是動態變化的，在不同時間尺度和不同空間尺度具有不同涵義和目標要求。本文中的河道生態治理是指根據城市生態文明建設需求及水功能區劃，將生態學原理和生態動力學理論納入水利工程的規劃設計，在河道陸域控制線范圍內實施的以修復和重建河道生態系統及改善景觀為目的，為生物創造適宜的生境條件以維護河道趨向生態健康發展的治理工程。

河道生物群落設計是指科學配置河道陸域控制線范圍內的生物種群，使種群之間的營養關系、生境關系和互惠共利關系能趨向和諧而穩定。

2 生物群落設計的基本原則

綜合性原則：在保證河道防洪、排澇、引水等基本功能的前提下，充分考慮河流的生態功能、水質凈化、生態景觀等功能的需要。

協調性原則：體現河道及周邊區域發展的特點，注重與沿線整體風貌相協調，河道生態景觀與周邊景觀相協調。

自然性原則：堅持恢復河道自然水生態系統生境，因地制宜，充分利用現狀河道的形態、地形、水文等條件；物種的選擇及配置宜以本土種為主，構建具有較強的自我維持及穩定的水生態系統。

經濟性原則：與經濟、社會發展同步，節能高效；統籌前期建設與后期管護，盡可能降低前期建設成本和后期的養護費，實現河道生態治理的可持續性發展。

3 生物群落設計的分類

根據區域發展和河道整治情況，在生物群落設計過程中，對于不同自然環境及人文背景的河道，可分為中心城區和郊區城鎮化地區、新城新鎮和大型居住區以及農村河道3類進行設計。

中心城區和郊區城鎮化地區河道：該類河道周邊區域為建成區，護岸（坡）、截污、防汛通道等工程已基本建成，河道平面形態基本固定。

新城新鎮和大型居住區河道：該類河道周邊區域一般為規劃建設區，用地性質已經確定，平面形態可在規劃綠化帶范圍內進行局部調整。

農村地區河道：該類河道周邊區域一般為農業生產用地或農村建設用地，可在原有河道基礎上進行拓寬或為新開河道，河道用地較為充裕，河道平面形態可在規劃綠化帶范圍內進行較大調整。

4 不同類型河道生物群落設計的重點

4.1 中心城區和郊區城鎮化地區河道

中心城區和郊區城鎮化地區河道形態基本固定且周邊區域用地限制較大，河道形態調整難度較大，宜遵循河道現有的形態布局，河道生態治理重點放在河道內部的微地形改造、護岸改造、水質凈化及生態綠化，在可能的局部區域和河段進行生物群落設計，設計方案應突出“美觀、人文氣息”。

4.2 新城新鎮和大型居住區河道

新城新鎮和大型居住區河道用地較為寬裕，人文景觀要求較高，河道生態治理重點放在河道生境多樣性的營造、水質凈化、水生動植物的恢復及生態景觀營造，宜遵循半自然生態原則進行生物群落設計，既滿足河流的本身功能要求，又滿足景觀、生態功能及多功能開發的要求，設計方案應突出“美觀、近自然”。

4.3 農村地區河道

農村河道用地較為寬裕，人文景觀要求較低，河道生態治理重點放在生物多樣性的保護及營造、水生動植物的恢復及生態綠化，宜遵循近自然生態原則進行生物群落設計，在河道原有的環境條件下，盡量維持河道的地貌和自然形態，保留原有的濕地生態環境，設計方案應突出“野趣、原生態”。

5 陸域植物群落恢復設計

河道生物群落設計中，陸域植物群落恢復設計是實現整體美觀的重點，除滿足景觀營造的要求外，還需從物種配置、群落結構層面上體現出生態合理性，最終體現其生態服務功能。

5.1 物種配置原則

本地物種優先：以當地自然河道植物群落作為模擬的樣板，物種選擇以土著種或已歸化的植物為主體。

空間配置和諧：考慮不同物種之間的搭配，合理配置喬木、灌木、草本、藤本，形成一個種間協調、外貌優美、層次分明的植物群落。

時間配置合理：注重植物的季相變化，充分考慮常綠、半常綠、落葉植物的四季配置，花卉植物不同花期之間的銜接，形成春夏秋冬不同的景觀。

物種多樣性：研究群落中物種的豐富程度、穩定性水平以及自然環境條件與群落的相互關系。

5.2 群落結構要求

平面布置。因地制宜采用斑塊狀、條帶狀、混合栽種等方式布置綠化植物，保證綠化帶平面整體上的連續性。利用不同物種在時空上的分異特征進行配置，形成喬、灌、草錯落有致、季相分明的多層次立體化結構。對于原有較為自然的河道植物群落，特別是古樹名木和體形較好的孤植樹應予以保存和利用。

斷面布置。構建完整的、適應水陸梯度變化的植物群落，從河道常水位至陸域控制線范圍內依次體現濕生植物到中生植物過渡的漸變過程。硬質護岸宜配置藤本植物或垂掛植物。

種植密度。宜根據不同植物的尺寸、株形及體量，結合其萌枝、分蘗特點，同時按照有關工程規范及施工經驗，合理確定每種植物的種植密度。

5.3 推薦植物配置

中心城區及郊區城鎮化地區河道陸域植物群落的植物配置要注重硬質護岸的軟化，在物種選擇上要與周邊用地類型相適應；新城新鎮和大型居住區河道陸域植物群落的植物推薦配置要體現出半自然化的風貌，營造出高格調的濱水植物景觀，體現親水和諧性；農村地區河道陸域植物群落的植物配置要體現原生態風貌，注重土著樹種與經濟作物的合理組合，可適當采用果樹等經濟樹種，注重地被植物的應用。

5.4 其他

陸域植物群落具有較強的生態攔截功能，可針對農業面源及道路雨水的污染特征，選擇耐受性較好、根系發達、攔截能力較強的植物合理組合，通過陸域植物物理結構的保障，充分發揮河濱緩沖帶的生態攔截凈化和水土保持作用。

6 河道水生生物群落恢復設計

上海河網密布，河道眾多，河道的功能特性種類較多，但水質改善是區域內河道共同的需求，而河道水體中的水生植物、水生動物以及微生物等是在水質改善中起重要作用的生物要素，所以在河道水生生物群落恢復設計中，發揮其水質改善凈化功能是關鍵環節。

6.1 水生植物配置

水生植物按生態習性分為四大生態類群：挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。

6.1.1 類群配置原則

配置原則：從河道沿岸向水體深處一般依次為挺水植物、浮葉植物和沉水植物。漂浮植物的配置不受水體深度的影響。

種植生境要求：挺水植物配置在河道沿岸帶淺水處（水深約0.2 m），可以起到截流地表徑流、營造水景觀、為水禽提供繁殖、棲息場所等功能；浮葉植物通?？梢栽谒?.5～1.5 m的靜水水域進行配置，增加水面景觀的多樣性；沉水植物的種植區域在0.5～2.0 m水深處，具體深度根據相應河道的水體透明度而異，是河道水質改善直接起到重要功能的生物要素；漂浮植物通常只在污染較為嚴重的水域生態治理時使用，僅適宜在靜水水域進行圈養，防止在水域恣意漂浮蔓延。

6.1.2 種類配置原則

土著種優先原則：挺水植物優選土著種，慎用外來種，可適當配置景觀物種或歸化種，農村河道盡量采用土著種；沉水植物在公共河道水域僅能選用土著種，杜絕外來種；浮葉植物選擇景觀效果好的物種進行配置，慎重選用容易蔓延的種類。

生物多樣性原則：考慮高矮形態搭配、沉水挺水型搭配、生長季節性搭配、觀葉和賞花等多種類搭配，以增強水生植物的多樣性。

水質凈化原則：水生植物不僅要求耐污能力強，也要求具備較強的凈化能力，有針對性地進行布置，如需要去除河道底泥中的氮磷，可選擇蘆葦、花葉蘆竹、水芹、燈芯草等，需要去除水體中的氮磷，可選擇金魚藻、輪葉黑藻、苦草等。

景觀美化原則：在水平布局上要注意有花植物與無花植物的搭配，在空間配置上要注意植物高矮之間的搭配，季節配置上要注意水生植物季相的景觀生態環境。

管養簡易原則：充分考慮后續維護的便利與成本，盡可能選擇管養方便的水生植物進行栽種，如在開放性水體中，不引入浮萍、滿江紅、槐葉萍、水葫蘆、大薸等漂浮植物，需保證一定暢水率的河道盡量不引入荇菜、菱等容易蔓延的浮葉植物。

6.1.3 種植方式建議

挺水植物在水深較深不能滿足種植要求的區域，可設計種植平臺進行種植。種植平臺可用木樁、仿木樁、磚砌、石砌、卵石等圍護。容易蔓延的挺水植物如蘆葦、香蒲也可用種植平臺、種植槽、種植盆等進行根控種植。挺水植物的種植方式根據地形可以條狀、塊狀或叢狀進行設計。

沉水植物的種植以數個優勢種為主的群落設計為主，種植方式有營養植株移栽、種子撒播、營養繁殖體（根莖、塊莖、球莖、冬芽、石芽等）播種。

浮葉植物、挺水植物也可設計浮床或浮島進行水質改善和景觀營建。

6.1.4 種植時間要求

挺水植物適合在春季（3～5月）進行種苗移植，或在6～9月進行營養植株移植，或在冬季（12月至翌年2月）進行根莖等營養繁殖體移植。為了盡快獲得成型效果和保證存活率，4～5月份以成型的種苗移植為佳。

沉水植物種植根據種植方式不同，選擇不同的時間?？嗖?、黑藻、金魚藻、眼子菜等植物的營養植株移栽可在5～9月份進行；沉水植物的芽孢、根莖、石芽等宜在11月至翌年2月進行，不同種類的播植時間不同。河道生態治理工程建議按營養植株移栽的時間進行，可縮短工期。

浮葉植物（睡蓮）主要用根莖和塊莖進行種植，宜在4~9月移植。

6.1.5 水生植物推薦

挺水植物：主要有蘆葦、蓮、梭魚草、黃菖蒲、再力花等。

浮葉植物：主要有睡蓮、萍逢草等。

沉水植物：主要有輪葉黑藻、金魚藻、苦草、馬來眼子菜、大茨藻、小茨藻、蓖齒眼子菜、菹草、狐尾藻、輪藻（大型藻類）等。

6.2 水生動物配置

水生動物是水域生態系統中主要的消費者，可以增強生物多樣性，延長水體食物鏈，穩定水生態系統，但應遵循生物學和生態學規律，不可盲目地進行放養。

6.2.1 水生動物種類選擇

水生動物的食性不同，在生態系統中的營養地位不同，對水環境的影響也不同，河道生態治理中宜選擇對水質改善起到重要作用的功能性種類。如以濾食性和碎屑食性為主的魚類和底棲動物種群中，適當考慮一些肉食性魚類；在人為建植沉水植物的河道，禁止投放草食性魚類。

6.2.2 水生動物放養對水質的要求

不同水生動物對水質有不同的要求，如魚類正常生長存活的溶氧含量要求大于3.0 mg/L，魚苗溶氧含量要求大于5.0 mg/L，但鯽魚對水體溶氧要求較低，可以在溶氧量為0.5～1.0 mg/L的水體生活。河道生態治理中應充分考慮水生動物對水質的適應性，針對不同生境進行設計。

6.2.3 嚴禁設計外來物種

外來物種的引入會改變河道水體原有的物種組成，如河道中出現外來魚類時，有可能引起土著魚類在種類和數量上的優勢地位被外來魚類所取代，土著魚類資源逐漸衰竭，引起已趨向穩定的河道水生態系統重新失衡，而兇惡的觀賞魚類進入自然河道還有可能產生更大的危害，甚至對人類生命財產造成威脅。

7 其他設計因素的考量

生物群落設計過程中，在考慮生物種類及數量本身的設計外，還有兩方面內容需要通過實踐及數據分析進行完善：

一方面是生物群落設計過程中新工藝引入機制仍需完善。現有運用于生物群落設計中的工藝（如浮床、種植槽等）在上海已屬于較為成熟或者已有成功實例的工藝技術，但對于不斷涌現的新工藝、新材料和新方法，在實際工程的應用中，仍需要建立導入機制，從而規范河道生態治理中生物群落設計方案的深度和廣度，以推動生態修復技術的不斷發展。

另一方面是河道生態治理過程中生物群落設計相關的評價體系仍未形成。其中尤以河道生態修復效果評價體系最為重要，如河道水面植被覆蓋率、陸生植被恢復系數、生物種類的增加數量、生物多樣性、景觀多樣性評價標準等，量化相當困難又非常必要，需要在今后的工作中不斷完善和規范。

8 總結

相比歐美及日本等發達國家，我國河道生態治理相關規范及標準制定起步較晚，其中生物群落設計更沒有相關專業文本及規范加以定義及約束。同時，由于上海感潮河網的特性，國際上現有的一些設計方案并不完全適用。在河道生態治理過程中，立足于現狀，采用適合本地的土著種，在空間上、時間上的合理布置物種，實現河道生態治理的可持續性發展。

[1]中國環保網.上海今年年底前實現全市河道消除黑臭目標[EB/OL].http://www.chinaenvironment.com,2010.

[2]上海政府網.市水務局印發關于開展河道生態治理試點工作的實施意見（暫行）[EB/OL].http://www.shanghai.gov.cn,2011.

[3]葉碎高，王帥，韓玉玲.近自然河道植物群落構建及其對生物多樣性的影響[J].水土保持通報,2008,28(5):108-112.

[4]孟智奇.長三角地區飲用水源污染水體的微生物修復研究[D],杭州：浙江大學，2010.

[5]胡孟春，張永春，唐曉燕,等.城市河道近自然修復評價體系與方法及其在鎮江古運河的應用[J].應用基礎與工程科學學報.2010,18(2):187-195.

[6]財團法人河道整治中心.多自然型河流建設的施工方法及要點[M].周懷東，杜霞，李怡庭,等譯.北京:中國水利水電出版社，1996.

[7]季永興，魏梓興,等.上海多自然型河流整治實踐與探索[J].長江流域資源與環境（學報），2008(2):264-269.