山溪性城市河流特點及生態修復技術框架

江孝軍

（招商局生態環保科技有限公司，重慶 400067）

0 引言

山溪性河流多為季節性河流，汛期水量大，非汛期水量極小甚至干涸斷流，生態系統結構趨于簡單，生態系統穩定性差[1]。天然河流的河床是由透水性好的卵石、礫石、沙土、黏土等構成，適于水生和濕生植物以及微生物的生存，可以為魚類產卵提供場所，同時連接地下水和地表水[2]。城市河流出于行洪安全的考慮，通常對河床加以渠化，改變了原來河道的天然形狀和走向，致使原本曲折蜿蜒的形狀和深潭、淺灘等生境消失[3-4]。

山溪性城市河流兼具山溪性河流與城市河流的典型特征，在城鎮高污染負荷下演變成“黑”“臭”的城市頑疾，嚴重影響城市人居環境質量。本文在總結國內外河道治理工程理論和應用實踐的基礎上，提出了適用于典型山溪性城市河流生態修復的技術體系框架以為借鑒。

1 山溪性城市河流特征分析

山溪性河流通常為季節性河流。在汛期，由于山區段河流相對高差大，縱向坡降陡、產匯流時間短、流速大，調蓄能力弱，挾沙能力和沖刷能力強；在旱季或雨季無雨期，河槽中水流涓小甚至干涸無水[5-6]。由于山溪性河流集雨面積小，調蓄能力弱，導致河流徑流流量小，水環境容量通常遠小于入河污染負荷。大多數河流在少雨季節仍然持續流動，河道水量大部分來自地下水補給，滲入地表下雨水長時間且緩慢地進入河道[7]。因城市化建設大部分降雨形成地表徑流，補給地下水的量很少，故而河道基流也將降低。加之，自然條件下部分入滲水以壤中流形式順坡進入河道[7]，而城市河流通常為硬質堤防工程，阻斷河流與地下水的交換，也阻斷了左右岸入滲水進入河流補充基流的通道，削弱河流自凈能力。同時，城鎮常常依河而建，面臨諸多污染風險，極易受到人類活動干擾，尤其是生活污染。相比自然河流，城市河流生態系統結構趨向于單一，生態系統穩定性差。河流生態系統中的關鍵非生物條件通常與水流、基質、水溫甚至是水體的化學變量如堿度、溶解氧等有關。水流環境對底棲生物的影響很大，生物體的空間分布受不同頻率、不同量級的降雨及洪水等干擾事件的影響[8]。城市河流常為直行渠化的硬質堤防，河流流速相對較快，不利于水生生物生存繁殖。河流基質不僅對水流影響較大，也為底棲生物提供生活、覓食、避敵的場所，其他附著藻類、苔蘚、大型植物、落葉以及各種樹木等有機基質，不僅影響河道和深潭位置，同時也是水生生物的重要棲息地和食物來源[9]。水溫在河流生態系統中強烈影響著生態系統的功能，包括植物的光合作用速率，微生物活動，魚類的代謝、生長和繁殖都是由水溫決定的[2]。筑壩蓄水因其延長水體滯留時間，水體表面接受太陽輻射增多，會顯著提高壩體上游水體水溫，泄水方式的不同進而影響下游河道水溫[10]。城鎮地區硬化路面較多，地表徑流進入河流的過程中會吸收地面熱量[11]。山溪性河流多為小型河流，因河道渠化河濱帶植被緩沖帶缺失，失去植被遮蔭功能，水溫會相對升高。

2 技術體系

2.1 控源截污

山溪性城市河流面臨的污染源，包括農業面源、城鎮地表徑流以及點源生活污染。對于點源污染以源頭控制為主，盡量接入市政污水管網。對無法接入市政管網的可采用分散式污水處理設備或修建成品化糞池進行收集和回田利用。工商業生產廢水則主要加強污水收集進入市政污水處理系統集中處理。根據當地農村經濟的發達程度，可參考《農村生活污染控制技術規范》，可推行干撿糞的清糞模式，科學設計廢水處理設施處理容量[12]。城鎮地表徑流處理在河道兩側構建一定寬度的植被緩沖帶，并配合“海綿城市”加強對初期雨水處理。農業面源污染除了配合政府主管部門推廣環保高效施肥施藥技術之外，可因地制宜地采取條帶耕作、等高線耕作、梯田、植草溝，水塘等截留措施。

2.2 水系連通

縱向上恢復河流連續性，包括支流與干流的連通，橫向上改善地下水與河水交換。主要措施有恢復原有排水溝渠數量、長度及管護范圍，退出被侵占的河湖灘地，拆除廢棄和阻斷水流連通的部分閘壩設施，恢復河流濱水帶自然狀態，增加河道流量提高水環境容量。

2.3 梯級蓄水

對于山溪性城市河流，在保障行洪安全的前提下，模擬自然河流“階梯-深潭”結構[13]構筑多級矮壩（壩高一般0.3～1m）蓄水為水生生物生長提供必要的水量條件，為構建河道生境提供基本的水環境條件，壩高的設置需盡量保證水體的流動性和一定的安全超高。壩堰的結構型式可根據現場情況和工程投資選擇混凝土壩、堆石壩等。

2.4 生態修復

在河道形成一定水量和水深條件后，根據水深條件，在河道兩側種植挺水植物，壩前及其他水流較緩區域種植沉水植物。同時對于河床進行結構改造，增加河床糙率和砂、礫石粒徑異質性，改善生境多樣性。鄉村河段可在河岸橫向上沿陸地坡面恢復水生植被、喬灌木、草地等，恢復河岸帶即水陸交接的兩邊直至河水影響消失的地帶的廊道，緩沖帶和護岸功能。

2.5 管理維護

影響河流生態系統健康主要包括三個方面：①生境和生物多樣性；②“河流連續體”的連續性；③生態過程[14]。河流的管理具體主要包括：

（1）水資源管理

包括加強對岸線調整、攔河構筑物和引水取水設施的建設管理和審批許可，確保河流中生態需水量。

（2）水質管理

包括水質定期監測、對下河污染排查等，特別是生活污染和畜禽養殖污染偷排漏排現象，從源頭控制污染源，防止污染負荷嚴重超出河流水環境容量。

（3）河岸帶管理

包括定期觀測植物生長情況、植物殘體的收獲處理、植物病蟲害防治、防止人為破壞、定期清理垃圾等內容。

（4）河道管理

主要內容一般包括保護河床和堤岸免受侵蝕破壞，如禁止河道采砂、取土、取石，特殊情況需經過專門論證后取得相應許可，河流生態系統敏感區域限制人類活動范圍，防止人類活動破壞河道即河道內的生物棲息地。

3 結語

一般河流生態修復工程主張恢復河流的連續性，不主張在河道中建設壩堰，但是鑒于山溪性河流調蓄能力弱，在旱季或雨季無雨期河槽甚至干涸無水，因此，出于生態修復的角度改善水資源條件成第一優先級。在這種情況下河道中模擬自然河流的梯級-深潭結構，修建矮壩蓄水是一種可行方式。

河流的生態修復可以有很多技術措施實現，但因城市河流受人類活動干擾影響，故而必要的管理工作是實現河流生態系統健康持續運行的重要前提。