河流特征與河流生態(tài)系統(tǒng)的功能探討

胡鳳啟，宋平原，李 濤

（1.河南省開(kāi)封水文水資源勘測(cè)局，河南 開(kāi)封 475000；2.駐馬店市河道管理局，河南 駐馬店 463000）

河流特征與河流生態(tài)系統(tǒng)的功能探討

胡鳳啟1，宋平原2，李 濤2

（1.河南省開(kāi)封水文水資源勘測(cè)局，河南 開(kāi)封 475000；2.駐馬店市河道管理局，河南 駐馬店 463000）

河流生態(tài)系統(tǒng)是自然生態(tài)體系的一部分。河流不同的特征與河流生態(tài)系統(tǒng)存在緊密的關(guān)系。分析了河流特征，探討了河流生態(tài)系統(tǒng)的自身功能和水資源功能、防洪排澇及滯蓄洪功能、水循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)輸送功能、河流的生態(tài)及環(huán)境功能、納污與自?xún)艄δ?、航運(yùn)功能、養(yǎng)殖功能、文化景觀等8個(gè)服務(wù)功能。

河流特征；河流生態(tài)系統(tǒng)；自身功能；服務(wù)功能

0 引言

河流是地球陸地表面因流水作用而形成的典型地貌類(lèi)型，是自然生態(tài)體系的一部分，也是自然界能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)重要途徑。河流形態(tài)和河流中流速、流量、水深、水溫、水質(zhì)、水文周期變化、河床材料構(gòu)成等多種生態(tài)物質(zhì)的異質(zhì)性造就了不同的河流特征，形成了豐富的河流生物群落及其關(guān)系復(fù)雜的食物鏈和互相交錯(cuò)的食物網(wǎng)。而能量的流動(dòng)、物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化，就是通過(guò)食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的。河流與它周?chē)沫h(huán)境構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)，即河流生態(tài)系統(tǒng)［1］。河流生態(tài)系統(tǒng)與河流不同的特征存在緊密的關(guān)系，其生態(tài)功能亦有不同和差異。筆者對(duì)河流特征和河流生態(tài)系統(tǒng)的功能進(jìn)行探討，以期為建立人與自然的和諧環(huán)境提供一些信息。

1 河流特征

1.1 河流縱向的蜿蜒廊道特征

蜿蜒廊道是自然河流的重要特征。河流的蜿蜒廊道性使得河流形成干流、支流、河灣、沼澤、深潭和淺灘等形態(tài)特征，也形成了豐富多樣性的生態(tài)。

1.2 上、中、下游的生態(tài)差異特征

河流上游一般為山區(qū)或高原，河底比降大，斷面狹窄，水流急速。中游為山區(qū)向平原區(qū)過(guò)渡區(qū)，斷面由狹窄變寬闊，河底比降和水流由急變緩。下游多為低洼易澇區(qū)，斷面寬闊，河底平緩，水流緩慢。極為豐富的河流形態(tài)造成了多種異質(zhì)性很強(qiáng)的生物群落的多樣性生存條件。這種條件對(duì)于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢(shì)物種、種群密度以及微生物的作用都產(chǎn)生重大影響。

1.3 河流斷面形狀的不規(guī)則性

河流的橫斷面形狀表現(xiàn)為既多樣又不規(guī)則，也常有深潭與淺灘交錯(cuò)的布局出現(xiàn)。淺灘生境光熱條件優(yōu)越，適宜形成濕地，供鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和昆蟲(chóng)棲息。深潭中，由于水溫、陽(yáng)光輻射、食物和含氧量沿水深變化，異質(zhì)的生物群落存在分層生存的現(xiàn)象。

1.4 河床材料的透水性

具有透水性的河床材料適合水生、濕生植物和微生物的生存。不同粒徑卵石、沙石、泥土的自然組合，又為魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵提供了場(chǎng)所。同時(shí)，透水的河床有連接地表水和地下水的通道，使淡水系統(tǒng)成為一個(gè)整體。

1.5 河水的流動(dòng)性

河流系統(tǒng)中，以水為載體和介質(zhì)的動(dòng)力作用使河水具有流動(dòng)性特征。這種特征耦合了各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)和非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，并在循環(huán)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)光能、化學(xué)能和生物生境的轉(zhuǎn)換。

1.6 氣、陸、水的緊密聯(lián)系特征

河流的水深往往比湖水淺，加之水體流動(dòng)，與大氣接觸面積大，所以河流水體含有較豐富的氧氣，是一種聯(lián)系緊密的水氣、水陸兩相結(jié)構(gòu)。河水在流動(dòng)和靜止過(guò)程中，生物物質(zhì)溢出水面或沉入河底，處于大尺度的水氣循環(huán)和水陸循環(huán)之中，特別是急流、跌水和瀑布河段，曝氣作用更為明顯，更適應(yīng)于需氧量相對(duì)較強(qiáng)的生物在河流生態(tài)系統(tǒng)中生存。

2 河流生態(tài)系統(tǒng)的功能［2～3］

依據(jù)河流生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)形態(tài)特點(diǎn)和生態(tài)過(guò)程，特別在人類(lèi)合理干預(yù)下，河流呈現(xiàn)自然的、綜合的、社會(huì)的、生態(tài)的和人文的綜合服務(wù)功能。河網(wǎng)水系的主要功能為河流生態(tài)系統(tǒng)自身功能和河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能兩大類(lèi)。

2.1 河流生態(tài)系統(tǒng)的自身功能

河流生態(tài)系統(tǒng)自身功能指河流的物理形態(tài)、生物種群和結(jié)構(gòu)、水質(zhì)對(duì)河流物種遷徙的演變、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的功能。而河流生態(tài)環(huán)境是指影響人類(lèi)社會(huì)生存和發(fā)展的，以水為核心的，各種天然的和經(jīng)過(guò)人工改造的自然因素所形成的有機(jī)統(tǒng)一體，包括地表水、地下水，以及毗鄰的土地、森林、草原、野生動(dòng)植物，自然古跡、人文遺跡、城鄉(xiāng)聚落、人工設(shè)施等。河流生態(tài)系統(tǒng)功能與水生態(tài)環(huán)境是人與水，水與自然和諧目標(biāo)的有機(jī)統(tǒng)一體。

由于河流的蜿蜒廊道特征和流動(dòng)特征，其生物種群為喜氧性生物。在蜿蜒廊道河床形態(tài)制約下，河流的半開(kāi)放性生境條件是生物種群相對(duì)穩(wěn)定的生存區(qū)域，也是其生命主體的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。生物種類(lèi)的多樣性是以不同食物鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與健康為核心的，從而提高了生態(tài)系統(tǒng)的自身功能。

2.2 河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能

河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能包括水資源功能、防洪排澇及滯蓄洪功能、水循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)輸送功能、河流的生態(tài)及環(huán)境功能、納污與自?xún)艄δ?、航運(yùn)功能、養(yǎng)殖功能、文化景觀功能等。

2.2.1 水資源功能

河流為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活提供了水資源，是保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是農(nóng)業(yè)灌溉的水源。目前，由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人民生活水平提高、自來(lái)水的普及、地下水開(kāi)發(fā)，河流的供水功能存在萎縮現(xiàn)象。

2.2.2 防洪、排澇及滯蓄洪功能

一條河流由干流、支流、干溝、支溝等組成，并與湖蕩洼地相連，形成樹(shù)干、枝葉密集型的河網(wǎng)系統(tǒng)。河流有其自然行洪、排澇、槽蓄水功能，構(gòu)建了區(qū)域洪澇水宣泄系統(tǒng)，保障了區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2.3 水循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)輸送功能

河床及水體擁有物質(zhì)搬運(yùn)功能（固體物質(zhì)、生物物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)），既參與流域內(nèi)的水土、水氣循環(huán)，也形成區(qū)域獨(dú)特的一定范圍的水循環(huán)，對(duì)河流水文形勢(shì)、地形地貌、生態(tài)特征、河口產(chǎn)生影響和作用。水體在河流中的流動(dòng)，其流態(tài)、流速、流量、水質(zhì)、水文周期、水位變化、物質(zhì)遷輸及在輸移過(guò)程中的變化等，都構(gòu)成了河流生態(tài)系統(tǒng)中重要的生態(tài)因子和功能。

2.2.4 河流的生態(tài)及環(huán)境功能

河流是流動(dòng)的、相對(duì)開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)。相對(duì)于湖泊，河流的河床為蜿蜒廊道形式，水體是流動(dòng)的，水深較淺，曝氣摻氧能力強(qiáng)。河流中生物一般都是需氧量較大的種群，且沿流程變化比湖泊顯著。河流廊道形生物鏈結(jié)構(gòu)呈動(dòng)態(tài)特征，從初級(jí)生產(chǎn)者到高級(jí)消費(fèi)者的有序結(jié)構(gòu)保證了其生物生產(chǎn)的較高水平和較為穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)食物鏈結(jié)構(gòu)。河流與周?chē)懀ㄋ┯蜿P(guān)系密切。濱湖帶水域和陸域交錯(cuò)帶是兩種不同生境的交匯區(qū)，異質(zhì)性高，生物種群從水生到水陸交替的濕生，再過(guò)渡到陸生，適宜于多種生物生長(zhǎng)。沉水植物、挺水植物和濕生生物、陸生植物依不同水深及距河床水面和地下浸潤(rùn)線(xiàn)影響距離呈層帶狀分布。因此，河濱帶既是生物性能好、生物生產(chǎn)量高的區(qū)域，也是生態(tài)環(huán)境敏感帶，易受人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響。

2.2.5 納污和自?xún)艄δ?/p>

河流是各類(lèi)物質(zhì)（固體的、生物的、化學(xué)的）的載體和介質(zhì)，有一定的納污能力和自?xún)糇饔?。但是，這種功能是有一定限制的。因此，對(duì)于每一種不同功能的河流，都有水質(zhì)控制目標(biāo)要求和允許納污能力的法定要求。

2.2.6 航運(yùn)功能

自古以來(lái)，河流就被人類(lèi)充分用其行舟之力，承擔(dān)貨物運(yùn)輸和交通航運(yùn)之利。不僅在鐵路公路不發(fā)達(dá)時(shí)如此，就是在陸路、航空高度發(fā)達(dá)的今天，由于船運(yùn)運(yùn)輸量大、廉價(jià)、污染小，也是一種重要的運(yùn)輸方式。根據(jù)河道規(guī)模、水深及城鎮(zhèn)分布，對(duì)航道進(jìn)行不斷疏浚整治并分多級(jí)管理，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了廉價(jià)、便捷的運(yùn)力。

2.2.7 養(yǎng)殖功能

河流的水體具有水產(chǎn)養(yǎng)殖的功能，它提供大量水產(chǎn)品，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。20世紀(jì)末，由于河流水質(zhì)污染，水產(chǎn)養(yǎng)殖和漁業(yè)生產(chǎn)受到很大影響，產(chǎn)量下滑，質(zhì)量變差。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境保護(hù)治污效果逐步顯現(xiàn)，河流水產(chǎn)養(yǎng)殖和漁業(yè)生產(chǎn)正在逐步恢復(fù)。

2.2.8 文化景觀功能

河流是具有生命的不斷變遷的事物，諸多河流構(gòu)成的河網(wǎng)結(jié)構(gòu)造就了獨(dú)具景觀和文化特點(diǎn)的水鄉(xiāng)景色。自古以來(lái)，人們依水而居，隨水而耕，用水溉田。為滿(mǎn)足人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和防洪保安之需，人們改造自然，興修水利。由于人們親水近水的天性，河流景觀，也伴隨著社會(huì)發(fā)展而不斷發(fā)展。一條河流的河道志可謂區(qū)域水利史，也是區(qū)域社會(huì)發(fā)展史。目前，城市河流景觀和河流生態(tài)系統(tǒng)已成為城市建設(shè)發(fā)展的熱點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

從河流生態(tài)系統(tǒng)與河流特征關(guān)系及其生態(tài)多樣化功能可以看出，不同的河流特征會(huì)影響形成不同的生態(tài)系統(tǒng)，因而也會(huì)具有不同的功能。在今后的河道治理中，應(yīng)以不破壞生態(tài)系統(tǒng)的自然屬性為前提，把河道生態(tài)環(huán)境的保持和恢復(fù)考慮在內(nèi)，盡可能創(chuàng)造條件，恢復(fù)河流活躍、多樣的生態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)其發(fā)展。人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，能很好地保護(hù)和促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展，使河流成為保護(hù)或恢復(fù)其原始生態(tài)功能的空間，使人們生活在健康舒適的生存環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

［1]唐濤，渠曉東，蔡慶華，等.河流生態(tài)系統(tǒng)管理研究-以香溪河為例［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2004，13（6）：595-597.

［2]欒建國(guó)，陳文祥.河流生態(tài)系統(tǒng)的典型特征和服務(wù)功能［J］.人民長(zhǎng)江，2004（9）：41-43.

［3]董哲仁.保護(hù)和恢復(fù)河流形態(tài)多樣性［J］.中國(guó)水利，2003（6）：52-56.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

TV88

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10.13681／j.cnki.cn41-1282／tv.2017.01.004

2016-08-15

胡鳳啟（1973-），河南尉氏人，高級(jí)工程師，主要從事水文、水資源調(diào)查評(píng)價(jià)分析計(jì)算及水文與水資源工程研究。