生態視角下的河流廊道景觀風貌綜合評價?
——以永定河(官廳水庫至屈家店段) 為例

張任菲 蘇俊伊 劉志成 劉 璐 李 豪 楊瑞瑩

北京林業大學園林學院 北京 100083

河流廊道是陸地景觀中重要的廊道, 其在空間格局上包含水體、 灘涂及兩側堤岸上一定寬度范圍的陸地, 表現出融合水體、 植物、 灘涂、 岸線等復合特征的綜合狀態[1-2], 對生物圈物質能量的循環具有重要意義[3]。 永定河是《京津冀協同發展規劃綱要》 中推進“六河五湖” 生態治理與修復中的重要河流之一, 是京津冀地區重要的水源涵養地、 生態屏障和生態廊道[4], 是京津冀地區主要功能區的主軸, 同時還是京津冀地區重要的防洪安全屏障。 然而當前永定河存在水資源過度開發、 環境承載力差、 河流斷流、 生態系統退化嚴重等突出問題,嚴重制約著京津冀地區的健康發展。 實施永定河綜合治理與生態修復, 打造綠色生態河流廊道, 是京津冀協同發展在生態領域率先實現突破的著力點, 對改善區域生態環境具有重要的引領示范作用[4]。 近年來對于河流廊道評價的研究和實踐逐漸增多, 研究體系也逐步深入,以往針對植被、 水質等單要素的研究已無法全面反映河流廊道風貌狀況, 需結合岸線、 灘涂等多類要素, 囊括水文、 生態等多學科視角的方式進行。 在此背景下, 本研究嘗試從生態的視角下思考如何建立河流廊道景觀風貌綜合評價體系, 并進一步探討影響永定河河流廊道景觀風貌的關鍵性因子, 以期為未來河流廊道的生態修復及規劃設計提供參考。

1 研究范圍及樣點設置

研究范圍涵蓋永定河北京段及部分天津段, 包含山峽段(官廳水庫至三家店)、 平原城市段(三家店至梁各莊) 及平原郊野段(梁各莊至屈家店)。 調查點依據河流形態變化、廊道內土地利用和植被狀況確定[5], 同時根據衛星遙感圖像進行差異分辨, 最終將永定河官廳水庫至屈家店段劃分為25 個連續性河段,每段長度約10 km, 從每段選取典型性樣地,現場利用GPS 進行準確的定位記錄并開展詳細調查。

參考當前劃定河流廊道寬度的相關研究和標準, 各級政府組織規定的河岸緩沖帶寬度為20 ～200 m 不等[6-7]。 基于永定河研究區段河流廊道在地形、 土地利用、 植被類型等方面的綜合特性, 從生態與景觀功能優化的角度考慮盡可能維持廊道內的生物多樣性,在確保范圍能夠至少包括河漫灘及兩側高地林帶的前提下進行廊道寬度覆蓋至堤外200 m的研究。

2 研究方法

針對河流廊道風貌方法的研究, 就原理而言主要有預測模型法和多指標評價法。 多指標評價近年來使用比較廣泛, 國內張昶、 夏繼紅等[8-9]從生態河岸帶、 城市河岸生境、 自然度等方面進行了評價研究; 此外, 國內外關于河岸帶的綜合評價研究體系逐步深入, 評價指標也更具綜合性。 本研究參考國內外已有的河岸帶風貌評價體系, 結合永定河河流特征, 從水體、植被、 灘涂、 岸線4 個層面選取典型性指標因子, 確立各指標的評價標準, 并借助AHP 層次分析法確定各因子的權重, 建立評價模型, 得出河流廊道綜合得分值, 再依據得分等級衡量永定河河流廊道景觀風貌特征。

2.1 選取評價指標

河流廊道景觀風貌特征是河岸、 水體、 陸域等多個景觀要素的綜合體現結果[1]。 基于永定河景觀風貌評價要素的多維性, 在構建評價體系的過程中, 結合河流實際空間形態及其所包含的復合特征建立擁有遞進層次的指標體系。將水體特征(B1)、 植被特征(B2)、 灘涂特征(B3)、 岸線特征(B4) 4 個層次作為評價體系的一級指標, 進一步選取22 個影響因子作為二級指標加以具體量化(圖1)。

圖1 河流廊道景觀風貌評價指標

2.2 確立評價標準

自20 世紀50 年代開始, 國外一些國家開始嘗試河流“近自然設計” 等基于生態學理念的新方法, 如荷蘭萊茵河、 德國艾爾河的修復[10];近年來國內也逐漸重視生態修復的理念, 如董哲仁[11]提出的人與自然和諧共處的工程學等,近自然理念已逐漸受到越來越多的關注并應用于實踐。 本研究在資料收集、 國內外標準對比及專家咨詢的基礎上, 參照近自然河岸帶狀態,結合永定河實際情況及變化特點確定評價標準。采用5 級分值評分, 分值越高表示河流廊道景觀風貌越接近原生自然狀態河流的特征, 分值越低表示受破壞程度越大、 狀態越差[12-19](表1)。

表1 二級指標評分標準及其權重

指標調查中, 定性指標如植被帶格局、 堤化方式等依據河流實際情況進行記錄打分, 定量指標多利用激光測距儀或皮尺測量后計算得出。 指標中的水流速度以浮標在1 分鐘內漂浮的距離衡量。 植物豐富度采用典型樣方取樣法,在每段河流兩側垂直于河流方向選取典型樣方,喬木樣方為10 m × 10 m, 沿喬木樣方的西南角處劃定5 m × 5 m 的灌木樣方, 沿喬木樣方的4個角及中心位置劃定1 m × 1 m 的草本樣方, 共計調查96 個樣方; 統計樣方內的植物種類, 用Margalef 豐富度指數[12]表示該流域內的植物豐富度[20-21], 計算公式為D＝ (S-1)/lnN(N為總個體數量;S為總物種數量)。

2.3 建立評價模型

運用AHP 層次分析法進行指標權重的計算[19]。 為保證權重值的科學準確, 通過專家及具有相關專業背景的研究人員依照層次關系對二級指標的重要性做兩兩比較, 構建判斷矩陣,經一致性檢驗得到各指標的層次內權重W1(表1), 再分別與所處一級層次的權重(水體特征、灘涂特征、 植被特征、 岸線特征層次權重分別為0.40、 0.14、 0.32、 0.14) 求積, 得到二級評價指標的綜合權重W2(表1)。 由此構建永定河河流廊道景觀風貌綜合評價值的模型為:

其中R表示河流廊道景觀風貌綜合評價值,Wi表示第i個指標的權重,Bi表示第i個指標的值。

對永定河河流廊道景觀風貌進行等級劃分,依據得分值劃分為非常好、 較好、 一般、 較差、非常差5 個狀態等級[16](表2)。

表2 狀態等級及狀態描述

表2 (續)

3 結果與分析

3.1 永定河河流廊道景觀風貌整體狀態評價

基于上述評價模型, 對研究區域內的25 個代表性樣地進行數據取樣與風貌綜合評價值(R值) 的計算, 結果如圖2 所示。 按狀態等級進行分類統計, 風貌評價值為3.2＜R≤4 的河段數占比12%, 皆位于山峽段; 風貌評價值為2.4＜R≤3.2 的河段數占比28%; 風貌評價值為1.6＜R≤2.4 的河段數占比12%; 風貌評價值R≤1.6的河段數占比48%, 皆位于平原城市段, 此類河段原生生態景觀風貌已被嚴重破壞, 受人為干擾強烈, 河道大面積斷流, 是永定河景觀風貌最差狀態的現實表征, 尤以第10 段與第11 段狀態最差, 河流完全被破壞, 原生風貌基本消失。

圖2 永定河河流廊道景觀風貌整體特征評價得分圖

3.2 永定河河流廊道景觀風貌各特征狀態評價

進一步分析永定河水體、 植被、 灘涂、 岸線特征, 結果如圖3 所示。 水體特征處于非常好狀態的河段數占24%, 處于非常差狀態的河段數占48%, 其中R 值為零的比例達36%, 集中于平原城市段; 植被帶特征整體差異不明顯,多處于中間等級; 灘涂特征處于非常好狀態的河段數占40%, 處于非常差狀態的河段數占48%, 皆位于河流斷流區域; 岸線特征都處于一般及以上狀態的等級, 其中處于非常好狀態的河段數占28%。

圖3 永定河河流廊道景觀風貌各特征評價得分圖

3.3 永定河河流廊道景觀風貌評價指標分析

統計各項二級指標評分值在5 個梯段內所占比例(圖4), 分析影響永定河河流廊道景觀風貌的主要因子。 結果表明, 水體充盈度、 水流速度、 植物豐富度、 河岸彎曲度4 個因子評分值最低, 半數以上的河段狀態等級都處于較差及以下, 比例分別達56%、 76%、 60%、64%, 導致五成以上河段的綜合評價結果較差,是目前永定河河流廊道景觀風貌的短板。 同時受城市段斷流的影響, 灘涂保有率和灘涂寬度2 個因子非常差的比例均達到了48%, 也是目前制約永定河景觀風貌的主要因素。

圖4 二級指標各評分值所占比例示意圖

水體充盈度的權重值在所有指標中最高,能夠在較大程度上反映河流廊道景觀風貌的整體狀況。 河流在城市段幾乎全線干涸, 郊野段水體充盈度僅有約50%, 水體的干涸主要是上游攔截、 灌溉以及人為活動對河道的侵占造成的。 水流速度在山峽段較高, 在城市段五湖一線地區呈不明顯的中速流動, 沙質斷流區僅有少量水泡, 郊野段幾乎靜止, 水流速度的滯緩多來自于岸線形態的改變, 以及淤泥、 垃圾的堆積。 永定河的植被以草本為主, 灌木居次,喬木最少, 喬灌草結構不完整, 城市段人類活動對植物群落的改變與破壞較為嚴重, 導致群落數量銳減, 植物種類單一。 河岸彎曲度在城市段受到嚴重破壞, 彎曲度嚴重低于山峽段與郊野段; 此外, 岸線渠化率過高造成的灘涂缺失對景觀風貌同樣產生負面影響。

4 結論與討論

研究表明, 當前永定河河流廊道整體風貌差異明顯, 由河流廊道景觀風貌綜合評價模型可得狀態非常好、 狀態較好、 狀態一般、 狀態較差、 狀態非常差的河段數量比例分別為12%、28%、 12%、 40%、 8%, 狀態非常好和較好的河段主要集中于山峽段, 狀態較差和非常差的河段全部集中在平原城市段。 水體充盈度、 水流速度、 植物豐富度、 河岸彎曲度4 個因子的評分最為不理想, 半數以上的河段狀態等級都處于較差及以下, 比例分別達到了56%、 76%、60%、 64%, 這些應是永定河河流廊道修復中景觀風貌構建的關鍵性控制因子。

進一步解讀各類因子, 可以看出水體是最直接反映河流景觀風貌的要素, 在景觀修復中占有首要地位。 當前政府已開始對永定河進行生態補水, 由上游向下游實現貫通, 這將促使景觀風貌最直接的提升, 為未來形成多樣的河道景觀提供契機。 灘涂依附于水體, 在一定程度上也將得到改善。 岸線是反映廊道邊界景觀的重要層面, 永定河的薄弱部分主要是城市段,考慮到該段的功能需求以及河堤硬化等問題,此段岸線景觀短期內將不會有顯著的提升。 植被則是反映廊道景觀風貌最重要的因素, 對于永定河而言, 水體修復是基礎, 植被修復是本體, 同時植被修復受時間的周期性影響, 是未來廊道構建甚至整個城市邊緣區生態效益的核心, 因此未來永定河廊道修復中植被修復將成為重中之重。 未來應進一步探討植物景觀風貌的優化策略, 為后續開展生態恢復與治理提供支撐。