基于河道治理的城市河流生態修復

趙 鴻,劉 媛,李 婧

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

文章編號：1006—2610(2015)01—0012—04

基于河道治理的城市河流生態修復

趙 鴻,劉 媛,李 婧

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

城市化是城市河流生態系統退化的重要驅動力，也是城市河流生態修復的限制性因素。在分析總結城市河流治理中存在的問題的基礎上，闡述了河流生態修復的科學內涵、原則和目標，從岸線形態修復、河床斷面恢復、水質改善與凈化、生物棲息地重建、河道景觀構造等方面提出修復城市河流受損生態系統的方法和改進措施，以期為今后城市河道治理提供技術支持。

城市河流；治理誤區；河流生態系統；生態修復

0 前 言

城市河流是指發源于城區或流經城市區域的河流或河流段，也包括歷史上雖屬人工開挖、但經多年演化已具有自然河流特點的運河、渠系[1]。自古以來，人們逐水而居、聚而為市、筑而為城，河流與城市文明、城市經濟、城市布局、城市景觀和城市生活息息相關，成為影響城市風格和美化城市的重要因素。然而，伴隨著社會經濟及城市建設的迅速發展，以及人們治理和利用河流力度的加大，河流生態系統出現了不同程度的衰弱和退化，河道出現了渠化、硬化、水質惡化、水陸過渡帶消失、生物多樣性銳減、棲息地萎縮等問題。如何修復河流受損的生態功能，恢復河流生態系統的健康狀態并滿足人們日益增長的濱水景觀需求已成為工程建設者和科技工作者不斷探索的新課題。

文章從河流岸線形態恢復、河床斷面修復、水質改善與凈化、生物棲息地重建、河道景觀構造等方面提出了修復城市受損河流生態系統的方法和改進措施，以期為今后城市河道整治提供技術支持。

1 從生態學角度看城市河道治理中存在的問題

1.1 河道水文、水勢失衡

受資金、認識水平等因素的影響，城市河道治理中最常見的是河流被規整化或渠化、硬化，這在某種程度上滿足了城市河道防洪排澇、引水、灌溉等需求，但使得河流的水文連接度下降，水流連通性減弱，河床特征嚴重改變，河床縱坡降大大增加，河流的調蓄能力和河勢穩定性減弱；與此同時，硬化面積的增加致使地表徑流模式發生改變，水陸連通通道和地下水的調運補給通道被阻斷。

1.2 削弱河流自凈能力、加劇水體污染

河道作為河流的主體，是匯集和接納地表和地下徑流的場所及連通陸域和水域的通道，是河流生態系統橫向結構的重要組成部分。隨著河道渠化、硬化及岸邊帶土地利用方式的改變，地表不透水下墊面增加，導致地表徑流系數變大，匯流時間變短，使得大氣干濕沉降、初期雨水徑流等污染源及未達標排放的污染物進入城市河道后，河道生態系統能量流動能力降低、水體自凈能力下降，河道水體污染加劇、水質進一步惡化。

1.3 破壞生態系統平衡和生物多樣性

河道的硬化斷面阻斷了河道和生態系統其他成員之間的溝通和交流，河流以物理、化學、生物等方式參與生態系統運動的功能喪失，河道局部單純過水，導致河流所在區域的局部生態系統平衡破壞[2]；不合自然規律的河道渠化、硬化治理，不可避免的引起了河流水文形態、水勢和水質以及生物棲息環境的變化，降低了河道生境的異質性、導致河流生物多樣性與復雜性降低，一些對河流生態環境依賴和質量要求很高的生物面臨遷徙、死亡，甚至是滅亡的危險。

1.4 文化旅游、經濟發展受阻

河道治理過程中，隨著沿岸土地利用方式的轉變，岸邊帶可能消失，沿岸豐富多樣的植被會被破壞，沿岸的文化飾物、濱水景觀可能暫時或長久的消失[3]。以人文風景為旅游經濟的城市將受到直接影響，城市人民的親水需求、居住滿意度降低，城市經濟的腳步也因此而緩慢。如果處理不當，極有可能造成惡性循環。

2 河流生態修復內涵、原則和目標

2.1 河道生態系統

城市河道水生態系統由生物群落和與之相適應的環境條件組成，生境因子包括河道形態、結構、水質、水量和水流態、氣象條件等，其中水環境是河道生態系統中最重要的生境因子。生物群落包括生產者(植物)、消費者(動物)和分解者(微生物)，城市河道水生態系統是一個以太陽能為驅動，生產者、消費者、分解者和各種生境因子相互作用的物質循環和能量流動體系，通過生態系統食物鏈、食物網，維持水生生物群落的生存、繁衍生態平衡，使河道具有自我凈化能力。

2.2 河流生態修復的科學內涵

蜿蜒曲折的河道形態、深潭和淺灘相間的河床斷面以及岸邊帶豐富多樣的植被類型構成城市河道流動、連續而豐富的立體空間，因此，從河道治理角度對城市河流進行的生態修復應從生態系統整體考慮，在充分發揮生態系統自修復功能的基礎上，在安全經濟的前提下，通過一系列完整的工程、管理和生物措施，重建受損河道生態系統的結構和功能，以及其有關的物理、化學和生物特征，恢復一個適合于各類生物生存、各種生物群落配比合理，符合自然演替規律的生境改善、結構優化、功能強大、系統穩定的城市河道良性水生態系統[4]。

2.3 城市河流生態修復原則

(1) 與社會經濟發展相協調原則。要在社會-經濟-自然復合生態系統中處理城市河流生態健康與社會經濟發展之間的復雜關系。城市的社會經濟發展有賴于河流生態系統的支持，而河流生態修復規范的實施也有賴于社會經濟發展提供的投入保障。這就要求城市社會經濟發展與河流生態系統承載能力相協調，河流生態系統修復項目的目標和規模也要與城市經濟發展水平相適應[5]。

(2) 社會經濟效益與生態效益相統一原則。城市河流屬于非常復雜的開放性系統，對其進行生態修復既具有社會經濟效益，又具有生態、景觀效益。因此，在生態修復的過程中，應從經濟、人文、河流生態系統、河道景觀等多維度統籌，進行多層次的立體修復，統籌考慮沿岸土地利用、水土保持、水資源利用、城市文化和提高空間異質性的景觀格局等多方面要求，達到社會經濟效益與生態、景觀效益相統一。

(3) 城市水系尺度和整體性原則。要從整體改善和恢復城市河流生態系統的結構及功能角度出發，以城市水系為空間單位，從縱向、橫向、豎向3個空間維度，統籌進行上下游、左右岸、由河底至河岸的多層次立體修復，使社會經濟發展模式優化和河流各要素的恢復措施相結合，點(點源)、線(河流廊道)、面(面源)修復相結合，最終在景觀與生態系統尺度上恢復其價值。

(4) 自然自我修復為主，人工干預為輔。城市河流生態修復的重點應放在減輕人為對河流生態系統的脅迫，輔助以人工措施創造生境條件，充分利用河流生態系統的自設計、自組織的功能，實現生態系統的自我修復。

2.4 城市河流生態修復目標

在遵循自然規律的前提下，采用一切現有的工程和非工程措施，盡可能地消除河流治理項目對水環境、水生態帶來的不利影響，重建受損或退化的城市河流生態系統，在恢復河流泄洪排沙等重要自然功能的同時，維持河流資源的可再生循環能力，促進城市河流生態系統地穩定和良性循環，以期構建人水和諧的濱水生態城市。

3 城市河流生態修復方法與技術

基于河道治理的城市河流生態修復方法與技術應具有相對完整性和系統性，需從河流形態修復、河床斷面修復、水質綜合修復與凈化、生物群落恢復及棲息地修復、河道景觀構造等角度修復河流結構、功能及河流動態過程等各個方面。

3.1 岸線形態修復

河流岸線形態多樣性是維持河流生物群落多樣性的基礎，而生物群落多樣性是河流生態系統健康的保障[6]。對城市河道現有天然段除了盡可能保持其原有的寬度和自然狀態外，對城市人工河道形態的修復方法主要有：① 盡可能恢復河流的縱向連續性和橫向連通性。拆除廢舊攔河壩、堰，將直立的跌水(用于控制河床降低)改為緩坡，設置輔助水道，并在落差大的斷面(如水壩)設置專門的各種類型魚道。② 盡可能保持河流縱向和橫向流態的多樣性。修復河流蜿蜒性，在河床上創建深潭-淺灘序列，重現水流的多樣性。③ 構建包括主河槽和洪泛區在內的多樣性斷面形態，以擴大河道的泄洪和調蓄能力。通過降低灘地的高程，修改堤線，撤去河岸護坡，給河流更多的空間[7]。④ 選擇適宜的河道治理方案。在河道治導線的選擇上，應考慮重要棲息地、有大型深潭的彎道、河畔林的保護及瀕臨滅絕物種的移植等；灘地高程的確定，應考慮其灌水頻率及水深；河床坡降的選擇，要考慮其對河流沖淤的影響；河道渠化治理應根據河勢，因勢利導規劃治導線，盡可能保留天然河道自然彎曲的輪廓，不宜盲目裁彎取直[8]。

3.2 河床斷面修復

城市河流中局部河段河床的硬化覆蓋可如下處理：① 拆除以前在河床上鋪設的硬質材料，恢復河床自然泥沙狀態，并根據情況用植石法設置魚巢。② 部分河段采用復式斷面，將不同保證率的河道徑流分成數個等級，分級逐步擴寬河道開度。河道的上部平臺和上部護坡過流頻率較低，裸露時間長，可以種草或栽植低矮喬木，平時可作為河道立體綠化的一部分，開辟為人們休閑娛樂的河邊綠地，洪水時期作為臨時洪水通道；根據河岸穩定和過流能力要求，改造原有河道護坡和護岸結構，在適宜河段，修建生態護岸(依據其使用的材料分為植被護岸、木材護岸和石材護岸)以治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加動植物種類、調節微氣候和美化環境。③ 慎重考慮河道覆蓋與侵占河道。覆蓋后的河道作為建筑用地確有較高的經濟價值，但缺乏科學論證的覆蓋往往導致過洪斷面的立體侵占問題。

3.3 水質綜合修復與凈化技術

城市河道污染物種類繁多，來源復雜，水質修復與凈化應分類區別，方法有：① 做好污染源控制。通過強化污水收集管網建設，截流污染源，加強污水處理能力，確保排放到河道的水滿足相關的質量標準。② 做好水污染源治理。對于由內源污染引起的水質問題，通過截污清淤措施可基本解決；對于由外源污染(包括點源污染、面源污染以及大氣降塵污染)引起的水質問題，其可采取物理方法、化學方法、生物修復技術處理，如土壤滲濾技術、人工濕地技術、穩定塘技術、人工浮島技術等。③ 保障水量和流態調節。主要通過全面開源補流、綜合調水、管控調節等保證河道所需的基本生態，使水體有序流動和適當置換，機械推流促進水體流動，調節水動力以提高河道納污能力和自凈能力，促進水質的活性發展。④ 加強綠化，通過河岸帶生物恢復與重建技術(包括物種選育和培育技術、物種引入、保護技術、種群動態調控技術、種群行為控制技術、群落結構優化配置與組建技術、群落演替控制與重建技術等)及河岸生態緩沖帶[9]技術(包括河岸帶坡面工程技術、土壤恢復技術、河岸水土流失控制技術等)，在河岸帶生物恢復與重建的基礎上建立起兩岸一定寬度的植被，構建綠色生物長廊不僅可以調節氣候、涵養水源，還可以降解污染物，防止土壤侵蝕，促進生態平衡。

3.4 生物群落恢復及棲息地修復

河流的水文條件及水體水質得到改善后，通過自然恢復或適度的人工干預和保護措施，如營造多樣化的流速、彎曲且深淺不一的河道[10]、合適的水深、溫度和生態狀況等，恢復和改善生物棲息地；通過引入本土生物，優化河道生物群落結構，構建生物多樣性，恢復河道自然良性生態系統的結構和功能。

3.5 河道景觀構造

河道景觀由于其自身的特點，不同于一般意義上的園林景觀和地理景觀。城市河道景觀側重水景觀，以“水”和“綠”為基礎，由水位中心軸線向兩岸擴展，包括水域景觀、過渡景觀及岸上景觀等。在城市河道景觀設計時，要根據河流所在的位置，結合城市規劃，分析河流修復前后在城市發展中所扮演的角色，準確的定位城市河流功能；在滿足城市未來發展需求的基礎上，確定景觀設計的主題和亮點；設計過程中，綜合考慮河流的功能多樣性要求，對河流進行合理的形態規劃，確定合理的景觀布局；完善運行管理措施，以保證景觀的可持續性[11]。

4 結 語

通過分析總結城市河流治理過程中存在的問題，闡述了河流生態修復的科學內涵、原則、目標，以及修復城市河流受損生態系統的方法和改進措施，可以發現，城市河流生態修復是大勢所趨，在國內乃至全世界范圍內都有廣闊的研究與應用前景。

今后，對城市河道的治理或開發，應在不破壞河流生態環境的前提下進行，堅決避免先破壞后修復的整治模式；鑒于不同地區的河道具有不同的水文特性、生物特性、地理特性、景觀特性等，因此，在從事具體的城市河流生態修復工作時，應結合城市規劃和城市河流功能的實際需要出發，融合水利工程學、生態學、景觀學、經濟學、社會學等多學科知識，利用先進的技術方法和手段，實現當前經濟社會條件下的城市河流生態系統的恢復和改善；通過多種形式和途徑加強輿論宣傳力度，廣泛發動群眾，增強市民親水、愛水和護水意識，共同為城市河道整治與生態修復工作創造條件。

[1] 朱國平,王秀茹,王敏,齊實,高甲榮.城市河流的近自然綜合治理研究進展[J].中國水土保持科學，2006,4(1)：92-97.

[2] 胡靜波.城市河道生態修復方法初探[J].南水北調與水利科技,2009,7(2)：128-133.

[3] 覃瓘淞. 基于河道治理的河流生態修復[J].城市建筑,2014,(2)：325.

[4] 樂茂華,劉軍,胡和平.深圳市河道生態修復理念及其治理技術[J].中國農村水利水電,2010,(2)：25-28.

[5] 李慧伶.城市河流生態恢復系統原則和途徑研究[J].科技創新導報,2012,(21)：8.

[6] 董哲仁.河流形態多樣性與生物群落多樣性[J].水利學報,2003,(11)：1-7

[7] 鐘春欣,張瑋.基于河道治理的河流生態修復[J].水利水電科技進展,2004,24(3)：12-14.

[8] 田碩.城市河道護岸規劃設計中生態模式[J].中國水利,2006,(20)：13-16.

[9] 何松云,韋亞芬,楊海軍.城市河流生態修復的研究現狀與問題[J].東北水利水電,2010,(23)：44-51.

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Ecological Recovery of Urban Rivers Based on River Course Treatment

ZHAO Hong, LIU Yuan, LI Jing

(POWERCHINA Xibei Engineering Corporation Limited, Xi'an 710065,China)

Urbanization drives strongly degradation of the ecological system of the urban rivers. It is the restriction for the recovery of the urban river ecology. On the basis of the analysis and summarization of issues in the urban river treatment, the scientific contents, principles and objectives of the urban river ecological recovery are described. In terms of bank outline recovery, riverbed section recovery, water quality improvement and purification, reconstruction of biological habitats and river course landscape structures, etc, methods and improving measures for recovering the damaged ecological system of the urban rivers are provided so as to technically support the future treatment of the urban river courses.

urban rivers; treatment mistake; river ecological system; ecological recovery

2014-05-21

趙鴻(1979- ),女，陜西省澄城縣人，工程師，主要從事環境保護與水土保持設計工作.

TV882

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.01.004