北方河流濕地生態(tài)修復工程以晉城丹河濕地公園為例

北方河流濕地生態(tài)修復工程：以晉城丹河濕地公園為例朱江【摘要】隨著國家提出生態(tài)文明建設\",美麗中國'”成為強國目標，生態(tài)修復與濕地保護也成為研究熱點.針對北方河流濕地水源不足、污水泛濫、洪水頻發(fā)、生境退化等問題，介紹了山西省晉城丹江濕地恢復工程的規(guī)劃方案和實施情況，旨在為河流生態(tài)補水、濕地生態(tài)修復、生境恢復重建與濕地工程措施等方面提供參考.【期刊名稱】《濕地科學與管理》【年(卷)，期】2018(014)003【總頁數(shù)】6頁(P4-9)【關鍵詞】丹河;河流濕地;生態(tài)修復【作者】朱江【作者單位】中國城市規(guī)劃設計研究院，北京100044【正文語種】中文隨著人口增加、經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的加快，〃有河皆干”〃有水皆污”成為我國北方地區(qū)普遍存在的河流生態(tài)問題，已引起了社會各界的廣泛關注。河流濕地修復是一個多學科交叉融合、技術經(jīng)濟和社會問題交織的復雜工程。從國外的經(jīng)驗來看，美國是開展河流濕地保護與恢復較早的國家，從20世紀90年代起，美國國家環(huán)保局、水域生態(tài)系統(tǒng)恢復委員會和農(nóng)業(yè)部等嘗試開展流域尺度下的修復工程，并提出在2010年前恢復受損河流64萬km2的生態(tài)恢復計劃(王文君等,2012;陳興茹,2011）。我國近年來關于河流濕地的生態(tài)研究成果豐富，崔保山等（2016）認為濕地恢復是運用生態(tài)技術或生態(tài)工程對退化的濕地進行恢復或重建，使?jié)竦鼗謴妥匀簧鷳B(tài)結構功能。董哲仁等（2010）提出河流生態(tài)系統(tǒng)研究的理論框架，闡述了河流生態(tài)系統(tǒng)包含自然系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和工程系統(tǒng)四大類，并提出河流生態(tài)修復負反饋規(guī)劃設計方法，用于解決河流生態(tài)修復規(guī)劃、設計和實施過程的決策方法問題。趙彥偉等（2005）建立水生態(tài)模型，研究了河流生態(tài)系統(tǒng)健康的概念、評價方法和發(fā)展方向，提出河流健康評估5大要素的指標，包括水量、水質(zhì)、水生生物、物理結構與河岸帶。還有學者從河流廊道的空間結構和生態(tài)功能的分析出發(fā)，提出了河流生態(tài)修復的概念和技術，包括濕地退化的成因、生態(tài)恢復技術、濕地景觀規(guī)劃等，但普遍偏向濕地生態(tài)修復的理論研究以及效益評價研究等方面。目前在實踐層面對河流修復主要以建設和運行工程設施為手段，從工程科學發(fā)展的角度，需要通過實踐對河流生態(tài)修復理論研究進行校核與反饋。本文結合丹河濕地公園規(guī)劃的實踐工作，對河流濕地生態(tài)修復的原則、內(nèi)涵、實施策略和關鍵問題等進行了探討和思考。1丹河濕地的生態(tài)特征和問題晉城市地處山西高原東南部，晉豫交接地帶，屬溫帶大陸性季風氣候區(qū)，干旱少雨，年平均降水量650mm，年降水量的60%集中于6-9月，山區(qū)降水多于河谷、盆地，全市多年平均蒸發(fā)量1009.6mm。丹河是晉城境內(nèi)的第二大河，被譽為晉城的〃母親河”。丹河是一條歷史名河，《山海經(jīng)》說：沁水之東〃有林焉，名曰丹林，丹林之水出焉，南流匯于河”。但當下的丹河水量稀少，植被稀疏，難覓當年〃水出丹林”景象。實際上，丹河的生態(tài)問題在我國大部分北方河流中普遍存在。2丹河濕地生態(tài)修復技術路線丹河的生態(tài)修復是以問題為導向，以工程為抓手，生態(tài)規(guī)劃和工程措施同步展開。技術路線總體解決〃無水、污水、洪水、生態(tài)”四大問題，梳理〃行洪與保水、自然與人工、單純與豐富”三大關系，最終達到〃水清、岸綠、河暢、景美”四大目標。丹河濕地生態(tài)修復的技術路線：①把握“河道、岸線、動植物、水工設施”4個關鍵系統(tǒng)，在充分滿足河道防洪要求的前提下，利用GIS地理信息系統(tǒng)，綜合分析水域、濕地、沖溝、農(nóng)田、林地等自然生態(tài)要素現(xiàn)狀，以及與濕地公園相鄰的城市發(fā)展功能之間的關系，確定生態(tài)修復工作的重點片區(qū)；②提出〃防洪、補水、保水、凈水”的規(guī)劃策略，具體包括分段布局、水系綜治、岸線控制、生態(tài)保育、交通體系、休閑游憩、設施業(yè)態(tài)等規(guī)劃內(nèi)容；③充分發(fā)揮〃擴、改、除、補”4項生態(tài)修復與水利工程措施，編制專題研究與設計導則；④制定近期實施方案和年度行動計劃，建立項目庫，明確項目類型、數(shù)量、規(guī)模和建設時序等，達到“河床恢復、河岸修復、多級濕地、生物群落”的重點提升。3丹河濕地公園規(guī)劃原則3.1統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，科學規(guī)劃規(guī)劃的基礎是留白，考慮實地濕地公園建設的各種限定條件并規(guī)避之，才能順應自然情勢，形成長期穩(wěn)定的濕地公園環(huán)境，控制風險，降低維護成本。規(guī)劃的核心是利用有利因素，在適宜建設的環(huán)境條件中盡可能創(chuàng)造最佳典型景觀，發(fā)揮最適宜的功能。3.1.1行洪與濕地共存丹河為北方季節(jié)性山地河流，河道行洪壓力與典型濕地景觀有一定矛盾。應優(yōu)先滿足水利安全要求，盡量避免藍線范圍內(nèi)建設人工濕地，鼓勵發(fā)育自然濕地。除水工設施外，不設置永久構筑物。3.1.2自然與人工并存自然河道以及相鄰河床內(nèi)有開墾的農(nóng)田，周邊相鄰地塊有密集集鎮(zhèn)和規(guī)劃建設區(qū)，人類活動目前對河道與濕地生態(tài)系統(tǒng)的擾動和入侵明顯。如何轉化這一矛盾，使得天人合一的田園景觀得以再現(xiàn)，是規(guī)劃的根本出發(fā)點。3.1.3單純與豐富共存自然濕地本身要求單純、擾動少，但城市親水生活又要求一定的可進入性，適量承載生活功能的需求，解決功能合理分配也是規(guī)劃的起點。3.2問題調(diào)查，系統(tǒng)診斷通過水文監(jiān)測資料與現(xiàn)場調(diào)研，對基地河道現(xiàn)狀進行梳理和總結，主要包括以下4個方面的問題：（1）有河無水。由于上游任莊水庫的攔蓄，丹河大部分時間無水，只有一條有可能出現(xiàn)水流的河床。由于地下水嚴重超采，水位逐年下降，水量主要由河道兩側不定期的工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水和生活廢水以及自然降雨進行補水，河水流動已無規(guī)律性。（2）河床脆弱，防洪防澇壓力嚴峻。目前丹河河道尚不能達到20年一遇洪水標準，治理河段內(nèi)河道兩岸至今未采取任何防洪措施。由于缺乏管理，沿河兩岸群眾在河道內(nèi)隨意傾倒生活、生產(chǎn)垃圾，河床淤積嚴重，甚至多處河段下游高程高于上游，導致部分河段防洪能力不足；同時由于河道多年干涸，居民在河道內(nèi)開荒種地、開采沙石，部分河槽已經(jīng)消失。（3）多污染源。丹河已無或基本上已無清水基流量，沿岸的工廠、醫(yī)院、農(nóng)場生活污水、生活垃圾、農(nóng)業(yè)面源污染，導致丹河重金屬含量、氨氮、COD含量超高，水質(zhì)劣V類。（4）生態(tài)格局幾近消失。濕地公園現(xiàn)狀以農(nóng)業(yè)用地為主，喬木植被稀少，植物種類單一。流域水面面積大幅縮減80%，早已不見〃林木繁盛，水出丹林”的往日勝景。3.3重點突破，分步實施河道水環(huán)境的改造策略包括〃防洪、補水、保水、凈水”4個方面，其中防洪蓄洪要做到匯水量控制和水流速控制；河道補水應調(diào)節(jié)河道水位、增加河床寬度；水系改造要增加靜水區(qū)域、增加岸線長度；水體凈化則通過疏浚、污染源控制和生物過濾來完成（圖1）。根據(jù)改造策略，規(guī)劃提出了〃擴、改、除、補”4個具體工程措施（圖2）:①〃擴”是指對根據(jù)水利防洪標準，部分河段行洪道擴寬，保障水利安全，同時擴大現(xiàn)狀蓄水面，形成多個永久風景湖面；②〃改”是對取土坑、養(yǎng)殖池、沖溝進行整理形成人工濕地、雨水濕地等；③〃除”是對楔入主河道的養(yǎng)殖池塘進行去除；④〃補”是指在行洪瓶頸區(qū)段，增補行洪通道、建設水工設施，保障水利安全。圖1生態(tài)補水方案Fig.1Watersupplementstrategy3.4正本清源，復合提升濕地公園建設既有單方面的防洪防澇與水環(huán)境改造工程，也有豐富多樣的生態(tài)系統(tǒng)修復、動植物群落再生等內(nèi)容。生態(tài)修復工程具體包括河床恢復、河岸修復、多級人工濕地、動植物群落規(guī)劃4個方面。3.4.1河床修復丹河由于過去河道挖沙，部分河段天然防滲層遭到破壞，河道水資源無效損耗，導致下游河道長期干涸、生態(tài)惡化等問題。為維持丹河河道最小生態(tài)需水量，必須解決河床滲漏問題。規(guī)劃提出在永久性水面范圍內(nèi)做防滲層，并建議采用黏土填壓的生態(tài)防滲措施。根據(jù)自然河床的分層剖面，制定遠期恢復標準。近岸部分的河床要進行精細化處理，包括水生植物著生要求，水位不能超過0.6m,坡度不能太陡（不超過30°）,要有一定的淺水區(qū)（0.3~1m）。3.4.2河岸修復河岸修復應根據(jù)河道沖刷程度來確定岸線類型，主要分為生態(tài)護岸、生態(tài)駁岸和硬質(zhì)駁岸3類（圖3）。①河道沖刷程度較小的地段設置生態(tài)護岸，以自然堆土、毛石、木樁等作為護坡形式，坡度小于30°設置自然岸線（濕地的一般形態(tài)），緩坡入水促進植物生長，適宜生物繁衍；②沖刷程度較高的岸線設置生態(tài)駁岸，其中坡度在30。~40。,沖刷程度較高的地區(qū)設置毛石駁岸；40。~60。的區(qū)域可設置木樁駁岸，可以和周邊的自然景觀較好地融合，并栽植一定數(shù)量的水生植物；③在防洪壓力較大，如河道轉彎處設置硬質(zhì)駁岸，包括臺階式親水駁岸、垂直駁岸等。3.4.3多級人工濕地多級人工濕地也是生態(tài)修復的一類內(nèi)容（圖4）。除了主河道外，支流的水體、從主河道外圍到規(guī)劃區(qū)邊界的池塘系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)形成了多級的人工濕地系統(tǒng)。從陸上地表徑流，經(jīng)濕地系統(tǒng)過濾，再排到自然河道，這種多級的、復合型濕地自然系統(tǒng)，能夠最大程度地發(fā)揮濕地的生態(tài)功能。同時，在多級濕地系統(tǒng)中，廢水經(jīng)過濕地過濾，從中得到的中水可作為景觀的灌溉用水。通過再利用處理過的廢水灌溉，水中含有大量有機肥料，對于干旱少雨的季節(jié)，這將成為寶貴的資源。圖2河道水環(huán)境改造策略Fig.2Strategyofriverenvironmentrestoration3.4.4動植物群落規(guī)劃動植物群落規(guī)劃的目標是依托合理的濕地生態(tài)功能，擴大濕地面積，最大限度恢復濕地植被，同時為鳥類、魚類、兩棲類、小型哺乳類動物提供更多的生境，從而逐漸形成多物種食物鏈生態(tài)結構。從植被景觀的角度進行植物群落規(guī)劃，恢復丹河兩岸歷史上層林盡染的群落風貌景觀，在岸邊、山麓、濕地等重點景觀區(qū)栽植元寶楓、黃櫨、銀杏、洋白臘、金銀木等彩葉樹種。重點選育本地特色的經(jīng)濟林樹種，如山楂、柿樹等，增加林景的同時，擴大鳥類棲息地。4濕地公園規(guī)劃關鍵問題探討4.1管理協(xié)作問題北方地區(qū)的水庫起初是為調(diào)蓄洪水而建，也確實有助于防洪、農(nóng)業(yè)灌溉和城市供水，但由于它們的截流，流域近70%的地表水無法流向下游，下游平原河流、地下水補給減少，河道常年斷流，濕地消失，生態(tài)惡化。水利、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等相關部門應重視流域的生態(tài)環(huán)境問題，隨著中國降等使用和報廢的水庫數(shù)量逐漸增加，需要逐步增加原有河道的徑流量。只有各部門之間協(xié)調(diào)合作才能統(tǒng)一進行流域生態(tài)環(huán)境的治理恢復。4.2規(guī)劃銜接問題河流濕地的生態(tài)修復是基于生態(tài)學的整體工程規(guī)劃，由于水利工程規(guī)劃、濕地空間規(guī)劃和生態(tài)規(guī)劃的理論與實踐方向的差異，性，往往存在跨學科規(guī)劃之間銜接不到位等問題，而河流濕地問題一定要通盤考慮，只有各個層面的規(guī)劃有機融合，才能抓住關鍵。如何編制河流生態(tài)修復規(guī)劃，特別是建立完善的規(guī)劃體系，有關主管部門應深入研究并出臺關于河流生態(tài)修復規(guī)劃編制的相關要求。圖3河岸修復規(guī)劃Fig.3Riverbankrepairplan4.3標準規(guī)范問題河流生態(tài)修復需要大量的專業(yè)技術保障，如何達到生態(tài)目標，實現(xiàn)生態(tài)功能，需要有系統(tǒng)配套的生態(tài)修復標準規(guī)范。河流治理的階段性具有強制性，具體就是“先治污，后生態(tài)”。重污染水體應先進入污水處理廠集中處理，再進入人工濕地進行生物凈化提升，如果水處理順序顛倒，污水會極大地破壞河流生態(tài)系統(tǒng)，導致濕地生態(tài)恢復工作的前功盡棄。目前各類別規(guī)劃也有相應的標準，但綜合性不足，不成系統(tǒng)，應建立專門的河流生態(tài)修復標準規(guī)范體系。4.4監(jiān)測評估問題一個完善的水生態(tài)系統(tǒng)需要至少幾年、甚至十幾年才能形成，河流生態(tài)修復需要注重監(jiān)測和評估工作。在丹河濕地公園規(guī)劃中，水利系統(tǒng)的河湖水生態(tài)方面的資料非常欠缺。通過河流水系、水文、水質(zhì)、氣象、土壤、植被、標志性物種、人口分布、土地利用方式、水利工程等各類數(shù)據(jù)與信息的收集與疊加，并長期積累，為河流濕地環(huán)境管理工作提供一個強大的數(shù)據(jù)庫。這是一項基礎性的工作，是制定河流型濕地修復規(guī)劃的基礎，也是河流健康評估的基礎。通過連續(xù)的監(jiān)測評估和修正完善，生態(tài)修復才能真正做到讓生態(tài)回歸河流，讓河流回歸自然。圖4多級人工濕地系統(tǒng)規(guī)劃圖Fig.4Multiplewetlandsystemplan5結語北方地區(qū)的河流生態(tài)問題由來已久，如果不能夠正視環(huán)境問題，讓河流連年干枯，飽受污染，將面臨著泉水消失、地下水枯竭，本地生物多樣性消失的危險，造成無法挽回的生態(tài)環(huán)境災難。河流生態(tài)修復不同于園林景觀設計、生態(tài)規(guī)劃或工程規(guī)劃，它的目標是讓河流重新獲得失去的河流生態(tài)調(diào)節(jié)和自我修復的能力，它代表著一種新的價值取向和建設模式。晉城丹河濕地公園在河流型濕地修復方面是一次探索，還有很多需要研究和解決的問題，我們希望通過創(chuàng)建一個北方城市河流生態(tài)再生的樣板，為大范圍推廣摸索出經(jīng)驗。參考文獻【相關文獻】陳興茹.2011.國內(nèi)夕卜河流生態(tài)修復相關研究進展[J].水生態(tài)學雜志,32(5):122-128崔保山,蔡燕子，謝湉，等.2016.濕地水文連通的生態(tài)效應研究進展及發(fā)展趨勢[J].北京師范大學學報：自然科學版(12):738-746董哲仁，孫東亞,王俊娜，等.2009.河流生態(tài)學相關交叉學科進展[J].水利水電技術(8):36-43董哲仁，孫東亞,趙進勇.2010.河流生態(tài)修復的規(guī)劃與設計方法研究[M].北京：中國水利水電出版社董哲仁.2003.生態(tài)水工學的理論框架[J].水利學報(1)：1-3傅曉蕾.2015.河北無河水都去哪兒了凹.中國國家地理(2):97-107高甲榮,肖斌,牛健植.2002.河溪近自然治理的基本模式與應用界限[J].水土保持學報(16):84-87黃薇，詹曉群,周小華，等.2016.河流生態(tài)系統(tǒng)修復技術研究進展[M].南昌：2016第八屆全國河湖治理與水生態(tài)文明發(fā)展論壇論文集王文君，黃道明.2012.國內(nèi)夕卜河流生態(tài)修復研究進展[J].水生態(tài)學雜志(3):142-146王忠杰，束晨陽,顧晨潔.20