漳河平原段生態(tài)修復(fù)模式的構(gòu)建

侯思琰 ，劉德文，徐 寧 ，石 維 ，林 超 ，王洪翠

（1.海河水利委員會水資源保護科研所，天津 300170；2.海河流域水資源保護局，天津 300170；3.海河流域水環(huán)境監(jiān)測中心，天津 300170）

1 研究區(qū)域概況

漳河發(fā)源于太行山區(qū)，流域面積19 537 km2，流經(jīng)山西、河南、河北三省，在河北省磁縣與河南省安陽縣交界處入岳城水庫。岳城水庫以下，漳河進入平原區(qū)，經(jīng)河南省安陽縣北部及河北省南部磁縣、臨漳、魏縣、大名，于館陶縣徐萬倉村入衛(wèi)運河，河流全長460 km，其中岳城水庫以下平原河段長117 km。20世紀五六十年代以來，漳河上游修建了大量的水庫和引蓄水工程，引提水量劇增，漳河下游來水量驟減，長期的連續(xù)斷流、干涸引發(fā)了非法采砂行為，更日益加重了河道沙化現(xiàn)象，對河道工程和河流生態(tài)環(huán)境造成了嚴重影響。

2 生態(tài)現(xiàn)狀

2.1 水量及干涸情況

近年來，漳河平原河段過流多為岳城水庫汛前棄水，集中于6、7月份。2006年4月，為緩解滄州地區(qū)旱情實施的引岳濟滄輸水使得河道全線過流。2007、2009、2010年3年漳河河道全年干涸。由表1可知，現(xiàn)狀年岳城水庫（漳河）及蔡小莊站實測年徑流量和多年平均年徑流量相比分別減少93.9%和80.2%。歷史及現(xiàn)狀水量年際變化對比分析，見表1。

表1 歷史及現(xiàn)狀水量年際變化對比分析

漳河平原段河流斷流及干涸情況較為嚴重，2006—2010年平均斷流358 d，平均干涸350 d，河流干涸將進一步造成流域景觀與生物多樣性喪失、生態(tài)環(huán)境惡化，進而對生態(tài)系統(tǒng)造成影響。漳河平原段河流斷流情況，見表2。

表2 河流干涸斷流情況調(diào)查

2.2 采砂現(xiàn)狀及治理

由于漳河河道內(nèi)長年斷流，客觀上便利了非法采砂活動，特別是臨漳河段隨處可見大大小小的砂堆和挖坑，有的靠近險工，有的挖破河槽。采砂使得河床破壞嚴重，影響河道來水走勢，汛期中小來水易形成橫流、險灘，對堤岸形成威脅；同時，非法采砂破壞河槽及河灘地的植被，使得砂石裸露，河道沙化進一步加重，風蝕周邊農(nóng)田土壤表層，造成土地生產(chǎn)力衰退。

近年來，主要采取以下措施打擊漳河下游河道的非法采砂行為：在采砂活動頻繁的臨漳縣成立了漳河全面禁采聯(lián)合執(zhí)法行動領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了《漳河全面禁止采砂聯(lián)合執(zhí)法行動實施方案》，印發(fā)了《關(guān)于全面禁止漳河采砂保障漳河河道安全的通告》；通過開展專項整治和重點打擊，與地方政府建立采砂執(zhí)法協(xié)作機制；組織編制海河流域江河重要河道采砂管理規(guī)劃，進行漳河采砂資源勘查與測量；2010年漳河采砂管理視頻監(jiān)控系統(tǒng)投入運行，可以實時了解漳河河道內(nèi)采砂情況，進一步加強采砂監(jiān)管和執(zhí)法工作。這些措施很大程度上遏制了非法采砂現(xiàn)象，但個別砂場還存在私采、盜采行為現(xiàn)象。

3 生態(tài)修復(fù)目標與布局

3.1 修復(fù)目標

近期目標——綠色漳河：近期來看恢復(fù)河道生態(tài)水面可能性不大，通過以綠代水的方式，利用汛期棄水以及人工灌溉在漳河平原段多沙河道植樹種草，選用適宜物種起到護堤固沙的作用，同時提高河道植被覆蓋率，避免沙化河道產(chǎn)生次生環(huán)境問題。

中期目標——濕潤漳河：通過小流量連續(xù)放水，使得漳河下游大部分斷面保有一定水面，能維持較低級的水生生態(tài)，存在水生、濕生植物、兩棲類動物等。

總體（最終）目標——流動漳河：考慮南水北調(diào)中線完成后置換部分生態(tài)用水下泄河道，使漳河平原河段長年保持一定生態(tài)基流，恢復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)完整性和生物多樣性。

3.2 布局

實現(xiàn)近期目標過程中，可根據(jù)河道土壤特性分段考慮其生態(tài)修復(fù)的布局及措施。漳河平原河道基本可以分成3段，第1段岳城水庫至京廣鐵路橋段河床以砂卵石為主；第3段常馬莊至徐萬倉河床以沙壤土、黏土、壤土為主，植被覆蓋率較好，這兩段都不會因為河道干涸產(chǎn)生次生環(huán)境問題，故近期可以維持現(xiàn)狀。第2段京廣鐵路橋至常馬莊段，由于河床土壤特性主要為砂質(zhì)，河流干涸造成河道進一步沙化，由此引發(fā)了一系列環(huán)境問題，應(yīng)采取人工或自然方法對該河段進行生態(tài)修復(fù)。

4 生態(tài)需水量計算

4.1 滿足近期目標的植被需水

根據(jù)防洪和護灘的不同需求，主河槽和灘地規(guī)劃種植不同的植被。有經(jīng)濟價值的灌木沙棘種植在河灘至堤角間，以達到護灘和保護險工的目的；在主河槽種植土著種草本植物狗牙根，利用其生長及根系發(fā)展實現(xiàn)防風沙、固河床的效果，在汛期來臨之前有草固灘，使河床相對穩(wěn)定，減小產(chǎn)生橫流的風險。

考慮到狗牙根、沙棘在各個月份的蒸散發(fā)量[1，2]（限量供水條件下）、漳河地區(qū)對植被生長有效的降雨量，得到不同典型年的各月需灌溉水量，乘以種植面積，計算出在不同典型年下的需水量見表3。

表3 研究河段喬灌木植被的需水量萬m3

考慮到植被的覆蓋度問題，當?shù)乇碇脖坏母采w度大于60%時，植被固沙的效果就很明顯，此時植被的各月需水量以及年需水量見表4?？紤]到蒸發(fā)滲漏損失需水量約0.2億～0.5億m3。

表4 河道植被60%覆蓋度的需水量 萬m3

4.2 滿足中期目標的生態(tài)需水量

R2C2ORSS法中的數(shù)據(jù)和田納特（Tennant，D.L）野外試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)中指出：對中型河流最小生態(tài)流量對應(yīng)的平均水深約為0.3 m[3]。根據(jù)對漳河下游的考察可知，當河道水深在0.3 m的時候，植被生長旺盛，水草、藻類、水生微生物會大量地存在。

經(jīng)過HEC-RAS軟件模擬反復(fù)演算，可得出當岳城水庫泄水量為2 m3/s時，漳河下游河道的平均水深達到0.38 m，12個斷面有6個斷面大于0.3m的水深。也就是說，漳河下游一半河道的斷面水深大于0.3 m，這一流量能夠為生物鏈底層生物提供棲息地，水生、濕生植物以及低等水生動物、兩棲類動物可以生長和存活，進而實現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的目的。下泄水量為2 m3/s時，漳河下游河道各斷面的水面寬度、水深情況見表5。

表5 岳城水庫一定下泄流量下的河道特性

在滿足河流流量2.0 m3/s情況下，計算出的年水量為0.63億m3?？紤]到蒸發(fā)、降水和側(cè)向滲漏水量，共損失約1.2 m3/s。由此計算出生態(tài)需水量1.0億m3。

4.3 滿足最終目標的生態(tài)需水量

有持續(xù)的基流，河流不斷流是一個健康河流以及完整生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。水是一個流域的血脈，是陸生生物和水生生物的紐帶，為生物生長的各個階段提供了獲取資源和找到棲息地的通道。同時，河流的連續(xù)性也提高了生物生存的安全性。在有生態(tài)干擾時，可以幫助生物找到相似的棲息地以化解或者減少風險。對于漳河下游河段，持續(xù)的基流不僅僅提供對地下水的涵養(yǎng)，同時還可以通過促進河道以及河岸邊植物的生長加強河床的穩(wěn)定性。

根據(jù)《河流健康評估指標、方法與標準》[4]中分不同水期生態(tài)流量的評估標準，認為達到最終生態(tài)修復(fù)目標，漳河平原河段必須達到較為健康的水平，恢復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)完整性和生物多樣性，應(yīng)有魚類存活。漳河平原河段應(yīng)長年保持一定生態(tài)基流，滿足魚類一般水期和魚類產(chǎn)卵育幼期的水量要求。

考慮到漳河平原河段生態(tài)基流達到賦分80分的要求，即一般水期（10—3月）水量達到多年平均流量的20%、魚類產(chǎn)卵育幼期（4—9月）達到多年平均流量的40%，由此計算出漳河平原河段（蔡小莊站代表）全年適宜徑流量為1.21億m3，蔡小莊站多年（1962—2010年）逐月平均流量見表6。考慮到蒸發(fā)、降水和側(cè)向滲漏水量共損失0.6億m3，岳城水庫放水需要1.8億m3。

表6 蔡小莊站多年逐月平均流量

5 生態(tài)修復(fù)措施

5.1 植物種植措施

保證漳河平原河段生態(tài)中、遠期需水量需要巨大的輸水量，近期很難保證穩(wěn)定的水源。因此，現(xiàn)階段應(yīng)主要針對沙化河床、灘地進行固沙處理，即進行“以綠代水”型生態(tài)修復(fù)，構(gòu)建草地生態(tài)系統(tǒng)。同類型沙化河道灘地進行固沙防風的研究表明，改善地表植被及土壤性質(zhì)可以有效地控制風沙。通過對起沙風速、粗糙度大小等方面的研究可知，在固沙效果上，林地>荒草地>耕地>稀疏荒草地>河灘地。漳河下游河道灘地基本是植被覆蓋率比較低的稀疏荒草地和河灘地，可以通過改變地表植被覆蓋類型與密度達到固沙的目的[5]。

5.1.1 植物優(yōu)化選種建議

治沙常用的高大喬木，適宜在水分條件好的輕沙質(zhì)壤土上生長，在沙地上生長較差，同時這些樹種蒸騰強度大，抗干旱抗風蝕、耐高溫耐低濕的能力弱，再考慮到河道的行洪要求，是不宜使用的。可以綜合利用灌木，草本植物和沙生植物在河道灘地進行播草蓋沙。如，灌木可以選擇沙地柏、黃刺玫、紫穗槐和珍珠梅等具有耐干旱、耐嚴寒、耐瘠薄、不擇土壤、喜光等特點的品種；草本植物可以選擇多年生、耐干旱、耐嚴寒、耐瘠薄和固沙能力強的馬藺、冰草、黑麥等品種混播，還可以選擇花期較長且對土壤要求不嚴的波斯菊。另外，可以引種沙蒿一類的沙生植物[6]，這類植物主根短小、側(cè)根非常發(fā)達，在地下交織成網(wǎng)，能增加土壤抗沖性并能很好地保蓄水分、固定沙丘，枝條被沙覆蓋后可形成不定根，具有極強的抗旱、抗風沙性和耐貧瘠、寒、干旱、水濕、鹽堿能力。

5.1.2 植被覆蓋率要求與保障技術(shù)

在播草固沙的基礎(chǔ)上，還要盡可能地提高植被覆蓋率。根據(jù)研究，在漳河下游，河灘土植被覆蓋率為30%時比裸露地表要減少風蝕量的18.97%～54.55%，覆蓋率為60%時則要減少70.69%～80.0%。因此，應(yīng)保證植被覆蓋率在60%以上，對于土壤條件太差、采取各種措施都無法達到的至少要保證30%的覆蓋率。

漳河下游土壤的抗風蝕能力很差，不可蝕的粗沙和礫石、黏粒中，礫石和粗沙含量幾乎為零，黏粒含量不到40%，在干燥狀態(tài)下最容易被風所吹蝕的純凈沙粒含量占了大部分。為此，可以使用客土，采取換土和表面覆土的形式加以改善。這種方法可以改變土壤組成，提高植被的成活率和覆蓋率，實現(xiàn)固沙的目的。相關(guān)研究表明，客土地表植被覆蓋率為30%時比裸露地表可減少風蝕量的34.55%～58.0%、覆蓋率為60%時可減少70.48%～84.0%，固沙效率要高于原土[7]。這種做法成本比較高，不宜大量使用，可選擇應(yīng)用在土壤條件過差、植被成活率和覆蓋率低的河段。另外，還可以采用農(nóng)業(yè)上常用的高效激活劑、保水劑、地膜覆蓋保墑等技術(shù)提高植被成活率，增加地表覆蓋率。

5.1.3 管理建議

為了保證播草固沙的效果，還應(yīng)加強管理，可從上游布設(shè)灌溉與排水管道或通過季節(jié)性放水，保證這一由灌木、草本植物和沙生植物形成的群落健康發(fā)展。

由于河道內(nèi)長年無序開采沙石料，主河道分布著許多大小砂石坑。對于在河道河灘亂采沙石的現(xiàn)象，要加強管理，建立科學(xué)有序的采挖制度。對于被破壞河床要進行治理，由于砂坑邊坡陡直，植被難以生長，根據(jù)植被生長及固沙要求進行平整和削緩坡處理。對于大的沙坑，可以進行蓄水，在一定程度上恢復(fù)河道內(nèi)的濕地景觀。

5.2 水庫調(diào)節(jié)建議

在河道長期來水后，就會有細菌、藻類和植物的生長，河床的沙層上可以形成比較穩(wěn)定的生物膜。該生物膜可以在一定程度上減小下滲損失，這是單次大流量放水所不能產(chǎn)生的效果。同時，該生物膜是處于食物鏈乃至生態(tài)系統(tǒng)最底層的物種，它的形成為水生態(tài)的自然恢復(fù)和修復(fù)提供了保障。

因此，建議水庫小流量連續(xù)放水，改變水庫放水年際分布和年內(nèi)分布，將修復(fù)河流生態(tài)作為水庫擔負的供水任務(wù)之一：將每年汛前棄水分布在幾個月進行，特別是在每年植物復(fù)蘇發(fā)芽時應(yīng)放水。發(fā)揮水量多年調(diào)節(jié)作用，豐水年在保證防洪情況下盡量少放水。低方案要求的放水量為0.2億～0.5億m3，可集中在汛前3個月內(nèi)放水，以減少損失，增加河道過水量；中方案要求的放水量為1.0億m3，可視河道生態(tài)需水情況分布，保證在6個月內(nèi)河道過水；高方案要求的放水量為1.8億m3，要長年過流。

6 結(jié)論

（1）目前，漳河平原河段水量減少，斷流、干涸現(xiàn)象嚴重，由此引發(fā)的非法采砂行為屢禁不止，使得生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。

（2）針對漳河平原段生態(tài)問題與修復(fù)的可行性，確定了“綠色漳河—濕潤漳河—流動漳河”的近期、中期和最終生態(tài)修復(fù)目標，并在實現(xiàn)近期目標過程中，根據(jù)河道土壤特性分段考慮其生態(tài)修復(fù)的布局。

（3）水量是漳河平原段生態(tài)修復(fù)的決定性因素，根據(jù)近期、中期、最終目標計算了生態(tài)需水量，分別為 0.2億～0.5億、1.0億、1.8億 m3。

（4）重點提出了近期漳河平原段生態(tài)修復(fù)措施，即 “以綠代水”型生態(tài)修復(fù)，主要探討固沙護灘的植被種植措施及選種的優(yōu)化，并提出了相應(yīng)的管理建議；依據(jù)低、中、高3種情景生態(tài)需水量，提出了岳城水庫生態(tài)水量調(diào)度建議。

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