水下森林在城市河道修復中的價值探索"
——以蘇州消夏灣生態安全緩沖區為例

徐云龍 莫建剛 曹盤紅

(蘇州中晟環境修復有限公司，江蘇 蘇州 215100)

城市河道自古就承擔著城市發展和文化傳承的重任，然而水在孕育人類文明的同時也會帶來自然災害，在城市經濟不斷增長的同時，也給城市河流的管理造成了很大的難度。因為當前城市河流管理已經演變為城市規劃發展至關重要的問題，而城鎮居民的生產生活對流域的生態損害往往會導致生態失衡，這就使得建設河流流域的怡人景觀和城市河流的綜合管理是表征當前城市發展先進性與否的重要指標。為了滿足自然以及人口的需求，結合水下生態建設，需要人們參與到與大自然的互動中來。然而許多城市目前仍然處于傳統的河流管理和生態建設理念，管理者缺乏城市河流生態建設的概念，這就使得傳統的管理者忽略了城鎮河道的重要協調能力以及多元化水下森林的生態價值。未來，必須考慮一個更綠色、更環保的建設計劃，最大限度地利用綠色資源，發揮出當地城市的文化[1]。

蘇州位于江浙滬二省一市交界處，地位和作用極為重要，其中吳中區所屬面積最大，不僅擁有整個太湖近60%的湖泊水域，而且還涵蓋了蘇州地區超過80%的山體森林。根據蘇州市發布的規劃文件，蘇州市吳中區部分區轄鎮被劃定為蘇州生態涵養發展實驗區的主體部分，該實驗區主要覆蓋了東山景區以及西山景區，是蘇州市最重要的生態旅游和經濟發展基地，實驗區所屬范圍生態豐富多樣。實驗區中消夏灣濕地生態安全緩沖區的建設，是蘇州涵養太湖生態、將金庭西山島建設成蘇州“城市綠肺”的重中之重。為了達到《規劃》的要求，采用“控源+生態凈化”實現多功能利用的技術路線，通過建設15.5hm2強化型水下森林和1km清水回用廊道等，形成面源污染攔截體系，治理約4km2區域內的污染，改善區域生態環境，形成“消夏灣生態凈化濕地”花園。

1 水下森林建設原則

1.1 水下森林水生物種選擇原則

1.1.1 優先土著植物原則

本土植物能夠抵抗外來植物入侵，能有效地提高群落繁殖的效率，對生態系統自然化極為有利。

1.1.2 適用優先原則

擬選定的植物適用于擬修復區域的溫度、濕度以及土質pH等因素以及其它條件，兼有抗病毒特性、抗生物入侵、抗寒或抗暑等特性。

1.1.3 優先高效去除污染物

種植水下森林的主要目的是凈化水質，所以水生植物選擇應具有去除碳基化合物、氮磷元素、重金屬以及其它雜環污染物的特性。

1.1.4 美化環境

將觀賞性水生植物進行合理布局，可以高效地建立起心曠神怡的的親水生態空間，還能有效地促進人與生態環境和諧相處，提高整個生態環境對人類活動的影響能力。

1.1.5 經濟效益

部分水生植物的根莖以及果實具有藥用或者食用價值，應用在水下森林體系構建中，在兼顧生態修復的同時，還可以產生一定規模的經濟效益，這樣不僅可以達到生態修復的目的，還能以創收抵消成本，這個優勢是其它生態修復工藝無可比擬的。

1.2 水下森林生態體系建設的駁岸處理

駁岸是連接河道延邊的重要組成部分，起到岸邊和水體的紐帶作用，同時駁岸也是水下森林生態建設中相當重要的組成部分，甚至可以直接影響到城市河道生態修復工程的整體形象。日常工程建設中往往會采用人工駁岸、自然駁岸以及人工和自然協同的混合駁岸。

1.2.1 人工駁岸

主要建設形式是通過使用鋼筋混凝土、仿木樁、排樁或者其它護岸來防止水體流動對土質堤岸的侵蝕，進一步有效地防御水災，是近些年我國最為常用的護堤駁岸的建設形式，往往應于被水流沖擊較為嚴重河流湖泊。但是這種建設形式也有很大的弱點，那就是無法防止降水對堤岸的侵蝕。

1.2.2 自然駁岸

自然駁岸建設往往是利用自然植物與建設材料的相互協調為駁岸的微生物生長提供優越的繁殖環境，同時原生的植物也能較好地加固堤岸，提高堤岸的抗沖擊能力，這種建設模式凸顯出生態修復的協同作用。國內的自然駁岸往往選取凈水效果和景觀效果優良的挺水植物，既能美化環境，又能有效凈化水質。

消夏灣濕地生態安全緩沖區主要采用了自然式和人工相結合的混合駁岸進行生態建設。仿木樁建立起來的人工駁岸防護水土保持不良河段，自然駁岸建立時配合水下森林體系可有效地去除水體中的氮、磷元素以及其它污染物。水下森林還為健康的藻類繁殖以及形成生物膜提供了絕好的生態基礎。此外，自然式形成的生態駁岸擁有天然形成的魚道、魚巢可造就不同的流速帶，將空氣中的氧氣溶解到水中，起到凈化水質的作用[2]。

2 水下森林生態建設多樣性

以自然生態系統為藍圖，構建“水下森林”為主體的水下世界，并通過選擇強效凈化型和景觀型的水草，使水下植物保持四季常綠、高低錯落，同時還能長效保持較好的水質。

水生植物包括常年生活在水體中或者潮濕環境中的植物，這些水生植物往往會被用于常規的鄉鎮河道或者農村水塘的生態修復中，從科學分類角度上說，一般分為漂浮植物、浮葉植物、挺水植物、沉水植物4大類[3,4]。

圖1 水下森林生態修復工程效果示意圖

2.1 漂浮植物

漂浮植物中常用的有水葫蘆、滿江紅、水芹菜、浮萍等植物。這類水生植物具有以下生物學特性[5,6]。生命力頑強，適用于各種生態環境，且根部比較旺盛；繁殖能力比較強；具有不同季節休眠特性，就常見的水生植物來說，水葫蘆會冬季休眠或死亡，而水芹菜則會夏季休眠。這些水生植物的生長周期主要集中在每年的4—9月(覆蓋夏季)或者9月—次年4月(覆蓋冬季)；繁殖周期較短，主要以氮元素營養為主，且需求量較大。

由于漂浮植物具有上述特性，因此必須充分考慮其在植物配置過程中的優勢。優異的適應環境能力、可選擇搭配的休眠特性以及對氮元素和磷元素的吸收利用能力。因此，在進行植物搭配時應重視優勢植物的種植量，從而提高整個體系對水體中總氮的去除效果[7]。

2.2 浮葉植物

這類水生植物主要有慈姑、荷花、菱角、芋頭、睡蓮、荸薺、馬蹄蓮等。大部分具有季節性休眠這一特點。通常在冬天休眠并在春天生長。生長季節主要在4—9月。根莖、球莖、種子類植物具有以下特點。有較好的耐淤能力，比較適合生長在肥沃的淤泥或淤泥土中，生長往往在近駁岸地帶；在水深40～100cm時也適宜生長；根莖生長離不開磷元素，這類具有發達的地下塊根或塊莖的水生植物對磷元素的需求很大；種子和果實的形成則需要較多的磷和鉀元素，這類具有種子和果實的水生植物對環境中的磷元素和鉀元素的需求很大。

由于這些植物具有上述特性，因此在水下森林搭配時應充分考慮，若水體中磷元素含量較高時，可優先考慮利用這些根莖、球莖、種子類植物生長對磷元素的需求，提高對水體中磷元素的去除效果[2]。

2.3 挺水植物

這類植物常見的包括蘆葦、香蒲、水蔥等水生植物。這些水生植物適應能力強；根系旺盛，繁殖量大，對氮元素、磷元素和鉀元素的需求量都比較大；在無土的環境下也能較好地生長繁殖。

這類挺水植物大多是叢生類，且一般生長于原生土壤或者淤泥淺灘之中，在近些年的生態修復中應用最為廣泛[8-11]。

2.4 沉水植物類型

沉水植物一般原生于水質清潔的環境，其生長對水質要求比較高，因此，沉水植物一般用作強化穩定植物加以應用，以提高出水水質。不同類型的水下植物吸收氮、磷和有機污染物質以及凈化水質的能力不同。通過種植不同類型、不同位置的沉水植物不僅能夠增加生物多樣性，提高整個系統的凈水效果，還可形成名副其實的“水下森林”。

水生植物其生長特點、代表植物以及在生態修復上的應用情況如表1所示。

水深、溫度、光照、水體環境等環境因子是水生植物生長的必要條件，生態修復效果與環境因子關系密切，且互相影響。大量研究表明[12]，多種植物組合的氮磷去除效果優于單一物種，一般在設計過程中，往往會考慮不同去除效果的水生植物有規模的搭配種植，針對氮磷的去除效果要比單一物種去除效果好10%左右，針對有機污染物去除效果甚至高于15%。

植物配置在水下森林生態景觀建設中占據著舉足輕重的地位，其不僅能夠為自然物種提供優良的生長環境，還直接關系到人與自然的和諧共處。

3 水下森林生態建設在工程的應用

在蘇州生態涵養發展實驗區消夏灣濕地生態安全緩沖區的建設過程中，設計思路就是按照駁岸式生態濕地和地水下森林相互配合，構建出富有層次的空間區域，同時按照選取不同類型的水生植物的生長特性與種植環境進行生態區域細分，將豐富多樣的建設模式較好地應用在陸地景觀和城市河道的交匯地帶，其主要應用具體表現在以下幾點。

利用挺水植物易于生長在濕地和淺灘處這一優勢，來銜接人工駁岸和河道之間的淤泥質區域，這樣就可以實現清理河道有機污染物的目的，同時根系旺盛的挺水植物還能夠有效地過濾污泥等雜質，進而凈化水質，使水中濁度下降，實現維護河道生態系統和景觀穩定的目的。經過綜合考慮，選取種植了最為常見的荷花、蘆葦、菖蒲、雨久花等，種植密度見表2。

表2 挺水植物品種及種植密度

在河道兩岸種植樹林類植物可以用于加固河岸土質，同時還可以通過打造垂直化植物分布來建設層次分明的植物景觀帶，常見的樹林類植物有柳樹、水杉、刺槐和白楊，部分區域搭配種植香根草、常青藤、簸箕柳等。

對于沉水植物種植苗種基本為全植株鮮體和營養體，根據其繁殖習性選擇合適的種植方法，本工程選用沉水植物主要以苦草、伊樂藻等為主的優勢種群落。

表3 沉水植物品種及種植密度

消夏灣濕地生態安全緩沖區的水下森林建設完成后，預計將削減臨近區域流入太湖的化學需氧量約5000t·a-1，總氮約100t·a-1，總磷約10t·a-1。在削減污染物的同時，也為西山景區減少生態修復投入約200萬元·a-1。

4 結論

隨著生態涵養發展實驗區的建設，實驗區內功能品質得到持續提升，使得市區、生態涵養發展區“雙核”的發展思路更加明確，隨著太湖新城和附近城區的新建以及改造同步實施，使未來蘇州的鄉鎮發展建設與鄉鎮宜居環境提升得到同步推進。

水下森林生態景觀在城市河道治理工程中能充分發揮自然資源的魅力和優勢，不僅美化了城市環境，還推進了人與自然的和諧共處。在未來構建城市整體生態系統時要注意不能忽略了城市河道治理的重要性，河道景觀作為城市環境的一分子，同樣是居民需要共同維護的財富。總之，應當積極開發綠色河道系統，為市民創造一條從市區到水下森林生態區的便利路線，進而營造一個綜合性的城市生態景觀空間。