京郊白河灣水文形態調查及生態修復模式探討

崔 強,未 林，王 兵，趙哲光，董召光，劉 鵬

(1.中國能源建設集團 廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635；2.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司， 廣東 廣州 510635；3.北京林業大學 水土保持和荒漠化防治重點實驗室，北京 100083；4.北京沃爾德防災綠化技術有限公司，北京 100048)

京郊白河灣水文形態調查及生態修復模式探討

崔 強1,3,未 林2,3，王 兵3，4，趙哲光3，4，董召光4，劉 鵬4

(1.中國能源建設集團 廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635；2.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司， 廣東 廣州 510635；
3.北京林業大學 水土保持和荒漠化防治重點實驗室，北京 100083；
4.北京沃爾德防災綠化技術有限公司，北京 100048)

水文形態；白河白河灣段；生態修復；小型濕地；懷柔；北京

選取北京市懷柔區白河部分河段為研究對象，在2010—2014年對其河流水文形態進行了5次實地調查，結果顯示：河流水文形態逐年變差， 2014年研究區河段保持自然河流水文特性的河道長度只占研究區河道總長度的14.7%；河流水文形態破壞的主要原因是旅游業發展對河流擾動的增加、不合理的河道整治工程和當地群眾較差的河流生態保護意識。在充分了解河流水文形態破壞的原因和當地社會經濟發展對河流需求的基礎上，提出了縱向以潭代壩、橫向生態護岸和局部小型濕地等適合研究區河流水文形態修復的治理模式。

水是生命之源，在廣闊的內陸地區，河流生態系統健康與否對保護水資源和生物多樣性有著不可替代的作用[1-2]。河流生態系統是一個復雜、開放、動態、非平衡和非線性的系統，其健康離不開河流正常的水文形態，河流的許多功能都是以河流水文形態為基礎的[3]。然而，隨著經濟的發展，許多地區河流的正常水文形態正遭受著嚴重的毀壞。

北京市郊區(懷柔、延慶、昌平、密云等區縣)多為山地地形，水系較多，水量也較為充沛，自然景觀非常秀美,旅游業近年來非常火爆。受此影響，短短幾年內，京郊河流也相繼出現了水質污染、河道連續性遭到破壞、河岸固化嚴重、生物多樣性減少等諸多生態問題，對北京郊區的經濟社會發展造成了極大的損害。要對京郊河流進行生態修復，就必須對其河流水文形態的破壞形式、原因進行研究，并了解當地群眾對河流的需求，進而為河流生態修復提供依據。

在這種背景下，2010—2014年，我們選取北京市懷柔區白河白河灣河段進行了連續5年的實地調查研究，全面了解了該河段水文形態的動態變化趨勢，并結合相關的河流修復研究探討了京郊河流水文形態的修復模式，希望能夠為北京市郊區河流的生態治理提供依據。

1 研究區概況

研究區位于京承高速后安嶺村附近的白河灣段，調查河段全長10 km，途經后安嶺、胡子溝、狼虎哨、白河北、梨樹溝、青石嶺、五道梁等自然村。該段河流為山區河流，水量充沛，四季無斷流，河床多以石質和沙質為主，水質較好，森林覆蓋率70%以上，動植物資源非常豐富。氣候屬于暖溫帶半濕潤氣候，四季分明，雨熱同期，夏季濕潤，冬季寒冷少雪。全年日照時數2 800 h，年平均氣溫9～13 ℃，無霜期170～200 d，年平均降水量600～700 mm，主要集中在6—8月。經濟發展以農業和旅游業為主，其中旅游業已經成為當地的支柱產業，年接待游客過萬，是懷柔區比較有特色的旅游區之一。

2 研究方法

2.1 調查內容與方法

2.1.1 調查內容

河床底質調查。目測河底材料，如卵石河床、沙質河床等，判定河床底質為人工化、半人工化或是保持自然狀態(人工化主要為漿砌石結構，半人工化為人工采用近自然材料鋪設，保持自然為河流保持天然的底質形態)。

(1)河流連續性。包括河流的橫向連續性和縱向連續性，主要調查影響徑流、泥沙和生物連續性的工程或行為，并測量攔擋建筑物的高度。

(2)河岸改造。確定河岸的改造狀況，分為保持自然、受寬型護體工程束窄和受窄型護體工程束窄三種形式，其中：沒有人工護岸工程的判定為保持自然；一岸或兩岸建有石質護堤工程，距水體較遠，部分束窄河流空間但影響較小的，判定為受寬型護體工程束窄；一岸或兩岸建有石質護堤工程，距水體較近，部分束窄河流空間但影響較大的，判定為受窄型護體工程束窄。

(3)外界脅迫因子。包括取水、傾倒垃圾、排放污水、采砂等行為。

2.1.2 調查方法

調查時段為2010年10月至2014年10月，調查時間為每年的10月，調查方式是按照調查內容對河流的水文形態進行實地踏看，記錄相關數據，并拍攝實地照片，調查完成后將所有數據歸納整理、存儲。

2.2 數據分析方法

調查數據按照北京市水文形態分級判定試用導則進行處理，詳見表1。

表1 北京市水文地貌分級方法

3 結果與分析

3.1 水文形態變化趨勢

將按照河流水文形態分級辦法處理后的5年調查數據用EXCEL繪制成圖1。2010—2014年河流水文形態的總體變化情況是：Ⅰ級河流水文形態由2010年的45.4%下降到2014年的14.7%；Ⅱ級由32.3%下降到16.7%；Ⅲ級由11.2%上升到23.5%；Ⅳ級由6.7%上升到32.7%；Ⅴ級由4.4%上升到12.4%。從數據上看，調查河段的水文形態急劇惡化，應當引起相關部門的高度重視，并采取適當的方式進行生態修復。

圖1 懷柔白河白河灣段水文形態變化趨勢

3.2 水文形態破壞的主要方式

在5年的實地調查過程中，我們將河流水文形態破壞的形式及規模做了詳細記錄，歸結整理如下：漿砌石工程護岸2.45 km，橫向攔擋建筑物17處，硬化河床200 m，裁彎取直河道1 300 m，修建漿砌石親水平臺6處、河岸帶游覽棧道6.2 km等。

3.3 原因分析

京郊河流水文形態的主要破壞方式就是對河流連續性的破壞，尤其是攔河建壩蓄水、河岸硬化等一些不合理的工程建設。

(1)旅游業發展帶來的河流生態破壞。近年來京郊休閑旅游業飛速發展，為了吸引游客，多通過攔河建壩的方式營造水面景觀，部分缺水地區為了能保留水面，甚至將整個河道硬質化。

(2)多部門任性的河道整治工程。政府、民間都希望通過河道整治工程，實現其目的。如土地部門搞“河道治理”是為了圍河造地，土地復墾；建旅游度假村搞“河道治理”是為了圍河建飯店、旅社，建水景觀；在河道上游搞“河道治理”是為了攔河蓄水，搶占水資源；當地政府搞“河道治理”是為了提高當地的GDP水平。

(3)對生態河道的認識有待提高。對自然河道的生態功能還缺乏深入的認識，對生態河道缺乏研究，習慣上沿用城市河道的治理方法治理山區河道。在認識上，生態河道存在城鄉差別，城里人更喜歡自然的河流，鄉里人更喜歡人工的河流。

4 修復模式探討

為了社會經濟發展而對河流過度開發是河段水文形態破壞的主因，如攔蓄水源形成水面景觀、開發漂流等娛樂項目。我們認為，研究河段的生態修復必須考慮當地社會經濟發展的基本需求，采取以經濟為基礎、以生態為保障的修復模式。基于此，借鑒國內外相關的河道治理文獻和工程案例，我們提出了縱向以潭代壩模式、橫向生態護岸模式和局部小型濕地恢復模式。

4.1 縱向以潭代壩模式

在京郊地區，河流多為季節性的中小河流，河道上的橫向攔擋建筑物也相對較矮，大多不超過2 m，具備通過開挖深潭來代替工程筑壩的條件。

王兵等[4-5]認為，自然界的深潭多位于跌水附近，在北半球受地轉偏向力的影響，深潭多位于河道右側。因此，在以潭代壩模式中，深潭的位置位于原攔水建筑物的前后；在深潭開挖過程中，應由淺到深，形成一個平滑的曲面。深潭開挖完成后，要對原來的攔水建筑物進行拆除，并利用碎石、木材等材料，人工修建一處近自然跌水[6]。在跌水附近淺灘處，種植水生植物，進行區域綠化美化，促進生態系統的恢復。

4.2 橫向生態護岸模式

在京郊河流的治理過程中，存在不根據河流實際盲目采用工程護岸的行為。我們認為，在對河流實施護岸工程措施前必須明確具體的實施對象。對一些人口較少，附近沒有農田、村莊，防洪壓力不大的河流，完全沒有必要進行大規模的漿砌石河岸防護工程，應盡可能保持河流的自然形態。而在一些防洪壓力較大的區域，應根據河流防洪設計水位，采取相應的防護措施，盡量使用生態的護岸方式。

4.3 局部小型濕地模式

小型濕地的構建對河流的水文形態有一定的要求，在選擇構建位置的時候應選擇水量相對較多、流速較慢、水面較寬的河段。在構建小型濕地過程中可能會對河流進行蜿蜒化和拓寬改造，因此應該選擇河床較為寬闊的地帶。

5 結論與建議

(1)2010—2014年，研究區河段河流水文形態逐年變差，到2014年研究區河段保持自然河流水文特性的河道長度只占研究區河道總長度的14.7%，這應當引起相關部門的高度重視。

(2)河流水文形態破壞的主要原因是旅游業發展對河流擾動的增加、不合理的河道整治工程和當地群眾河流生態保護意識較差等。

(3)綜合研究區河流水文形態現狀、社會經濟需求，應試點推行縱向以潭代壩、橫向生態護岸和局部小型濕地生態修復模式，并以科學的方法驗證修復效果，以期為京郊河流治理提供決策依據。

[1] 董哲仁,孫東亞,趙進勇,等.河流生態系統結構功能整體性概念模型[J].水科學進展,2010(4):550-559.

[2] 董哲仁.保護和恢復河流形態多樣性[J].中國水利,2003(11):41-43.

[3] 錢正英,陳家琦,馮杰.人與河流和諧發展[J].河海大學學報：自然科學版,2006(1):88-93.

[4] 王兵,劉慧博,李峪,等.深潭的功能及在城市河道治理中的構建模式[J].中國水土保持科學,2014(3):108-111.

[5] 王浩,章明奎,韓冰.河流生態系統修復技術研究綜述[J].江西農業學報,2008(6):76-79.

[6] 王兵,顧嵐,王翠峰，等.河流心灘形成模式與構建技術研究[J].北京林業大學學報,2013(5):80-83.

(責任編輯 張培虎)

國際科技合作項目(2009DFA32490)

P343

A

1000-0941(2015)12-0052-03

崔強(1984—)，男，山西洪洞縣人，工程師，博士，從事水土保持與流域管理方面的研究工作。

2015-06-20