城市化過程對河道系統(tǒng)的影響與生態(tài)修復(fù)研究

張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

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城市化過程對河道系統(tǒng)的影響與生態(tài)修復(fù)研究

張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

城市化快速發(fā)展，一方面帶動了區(qū)域經(jīng)濟繁榮，另一方面在工業(yè)生產(chǎn)實踐過程中形成了很多廢棄物，從而使生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。近年來，新環(huán)境保護法出臺，故自然生態(tài)破壞導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡問題已經(jīng)引起人們高度關(guān)注?；诖?，文章立足于遼寧省經(jīng)濟社會發(fā)展實際，系統(tǒng)分析了該地區(qū)城市化發(fā)展過程中，工業(yè)生產(chǎn)污染對河道系統(tǒng)的干擾類型及干擾特征，由此詳細對該地區(qū)影響河道生態(tài)系統(tǒng)的主要因素和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的基本原則、方法等進行了論述。

城市化；河道系統(tǒng)；生態(tài)修復(fù)；影響因素

城市化發(fā)展過程中帶來了許多城市污染和生態(tài)環(huán)境破壞問題，故立足于這一背景，文章系統(tǒng)分析了遼寧省某地區(qū)城市化過程中，人類生產(chǎn)實踐活動對河道系統(tǒng)干擾的具體類型及干擾特征。在此基礎(chǔ)上，文章著重對城市化發(fā)展過程中，人類對河道生態(tài)系統(tǒng)的影響展開論述，最終探討了當(dāng)前高度城市化背景下，科學(xué)保護河道生態(tài)系統(tǒng)以及加強區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)維護和管理的有效對策。

1 河道系統(tǒng)及其功能特征

從河流地貌學(xué)的角度來看，河道主要分為順直型以及辮狀型和曲流型、分汊型4種不同類型。在上述4種不同河道類型中，不僅其各自形態(tài)結(jié)構(gòu)存在很大差異，而且在生態(tài)功能方面也各不相同。由于辮狀型河道以及曲流型河道在水流過程中，會與河道周邊堤岸以及水流過程中的水體進行接觸和碰撞。因此，隨著水流上下翻滾以及跌宕起伏，水流會進行能量交換。故這種類型河道的水流自凈能力較強。但是，順直型河道以及分汊型河道由于水流過程受河道堤岸影響。因此，水流能量交換會受到約束，其自凈能力相對較弱。

因此，從上述不同河道類型來看，河道生態(tài)系統(tǒng)是一個極為復(fù)雜及開放和動態(tài)的非線性系統(tǒng)，其不僅具有生物棲息功能，而且還具有不同能量相互交換的功能。同時，河道系統(tǒng)能夠在水流不斷與河岸接觸和碰撞過程中，產(chǎn)生過濾和天然生態(tài)屏障功能。而河道系統(tǒng)的這3項不同功能都與河流景觀格局及地貌特征密切相關(guān)。

從河道生態(tài)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)特征來看，其不僅包括縱向結(jié)構(gòu)，而且還包括橫向結(jié)構(gòu)。因此，河道系統(tǒng)在物質(zhì)能量交換過程中，其生態(tài)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和功能變化差異很大。從河道系統(tǒng)功能來看，其主要具有交通輸送以及水源供應(yīng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖及輸水泄洪、納污降解、調(diào)節(jié)氣候、觀賞與娛樂、補給地下水等多項功能。故結(jié)合河道生態(tài)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)組成特點，可將其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合功能歸納為產(chǎn)品生產(chǎn)及娛樂和調(diào)節(jié)支持、環(huán)境自化等功能，這些功能的充分發(fā)揮，需通過河道兩岸植被以及水生物經(jīng)自然稀釋及擴散和氧化等一系列措施，進行物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)以及生物反應(yīng)，由此對區(qū)域內(nèi)的空氣進行凈化和截留，以此使區(qū)域內(nèi)的各種物質(zhì)能夠進行良性循環(huán)[1]。

2 城市化對河道系統(tǒng)的干擾

城市化過程中，人類生產(chǎn)與生活實踐活動不端增多。因此，在此過程中，城市河道的形態(tài)和結(jié)構(gòu)功能都發(fā)生了很大變化，不僅天然的河道形態(tài)被人們改造和截彎等實踐活動所取代，而且河道的原始幾何尺寸和多樣性也被單一化和標準化的河道形態(tài)所代替。河床結(jié)構(gòu)的透水材料性能也發(fā)生了巨大變化，尤其是在水利工程建設(shè)過程中，堤岸以及水庫建設(shè)使河道連續(xù)性大大降低。同時，生物的多樣性也由此減少，導(dǎo)致河道中河水的自凈能力顯著降低。具體而言，其主要表現(xiàn)在以下3方面：

2.1 河道結(jié)構(gòu)越來越固結(jié)

城市化過程中，河道形態(tài)發(fā)生了很大變化，而且其原始生態(tài)功能也大大降低。比如，人們?yōu)榱朔篮?，將自然河道進行人為固化，一方面不斷對河道堤岸進行加固；另一方面，人為對河道底岸進行固化和防滲處理，以此使人類實踐活動較為集中的區(qū)域，水資源十分短缺。因此，河道固化處理導(dǎo)致該地區(qū)河道生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到較大影響。

2.2 河道形態(tài)更加規(guī)整

城市化發(fā)展過程是一個由不規(guī)則以及不完整的自然景觀形態(tài)逐漸演變?yōu)樾螒B(tài)相對規(guī)則的人為景觀的變化過程。在此演變中，河道生態(tài)系統(tǒng)也由原來的自然河道逐漸演變?yōu)橥暾纳鷳B(tài)系統(tǒng)。一方面，河道岸邊的植被帶更加園林化；另一方面，人們對河道進行截彎取值，導(dǎo)致自然河道的形態(tài)呈現(xiàn)出梯形化趨勢，因此人為改造在很大程度上會改變河道水流方向和生態(tài)水文變化過程。

2.3 河道功能日益簡單

原始的河道生態(tài)系統(tǒng)不僅具有生態(tài)功能，還具有休閑娛樂的社會功能。但是，在城市化過程中，人們?yōu)榱送怀龊拥赖膴蕵酚^賞功能，將河道系統(tǒng)作為城市的一道風(fēng)景線，而且工業(yè)化過程中，產(chǎn)生的大量廢氣、廢物等都需要通過河道排放和輸送。因此，河道的氣候調(diào)節(jié)功能大大降低。除此之外，隨著河道環(huán)境不斷惡化，其生態(tài)系統(tǒng)逐漸失衡，導(dǎo)致一些水產(chǎn)養(yǎng)殖功能不斷降低。

3 城市化對河道生態(tài)系統(tǒng)的影響

通常而言，河道生態(tài)系統(tǒng)健康的維持與河道水體的自凈能力息息相關(guān)。只有河道水體保持清潔，河道系統(tǒng)才能充分發(fā)揮其良好的生態(tài)服務(wù)價值。而在河道自凈過程中，水體會受生物作用以及物理作用和化學(xué)作用等多重影響，從而使污染物的濃度大大降低。

物理自凈主要是指污染物在水體中進行混合以及稀釋和擴散甚至揮發(fā)和沉淀等作用；而化學(xué)自凈主要是指水體中的污染物通過氧化以及還原和中和吸附、凝聚等，使其中的污染物不斷降低；生物自凈則是指水體中的污染物經(jīng)生物吸收以及消化等作用，將污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)加以利用。盡管三者自凈功能和機制各不相同，但相互之間融合交織、共同作用。由于任何一個河道中的水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力有限。因此，一旦污染物超過其實際的環(huán)境污染承載能力，則會導(dǎo)致河道系統(tǒng)的生態(tài)機制遭到破壞[2]。

其次，城市化嚴重影響了城市河道生態(tài)系統(tǒng)的健康運行。由于河道系統(tǒng)生態(tài)功能的充分發(fā)揮，其需要與河道周邊地區(qū)之間的物質(zhì)進行能量交換，而且水體中的生物要對污染物進行降解。同時，河道生態(tài)系統(tǒng)需對水文環(huán)境進行不斷調(diào)節(jié)。但是，在城市化過程中，由于河道不斷固結(jié)化，使河道中的物質(zhì)能量交換通道被阻隔，從而破壞了河道系統(tǒng)與周邊陸地系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)過程。在此過程中，生物棲息環(huán)境也遭到污染，水體自凈能力不斷減弱。由于城市化過程中的人為因素影響，使惡化的生態(tài)環(huán)境反過來又對河道水體中生物的消化和降解能力產(chǎn)生影響。

除此之外，在城市化過程中，河道生態(tài)水文系統(tǒng)變化過程嚴重失衡。隨著人類生產(chǎn)實踐活動不斷增多，河道形態(tài)遭到改變，最終產(chǎn)生了惡性循環(huán)的后果，不僅使水體中的相關(guān)浮游生物消亡，而且河道的生態(tài)水文變化過程以及生態(tài)鏈遭受破壞。研究表明，隨著水文環(huán)境的變化，河道中的水生物不斷遷移，再加上河道的淤積以及河道物理結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致生物滅絕，生態(tài)鏈由此而中斷[3]。

4 城市化過程中河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

4.1 修復(fù)原則

城市化過程中，城市河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，要從自然生態(tài)環(huán)境方面以及經(jīng)濟社會發(fā)展方面及景觀文化3個方面著手。在遵循自然發(fā)展和社會發(fā)展規(guī)律的前提下，要使經(jīng)過修復(fù)后的河道生態(tài)系統(tǒng)具有游憩以及文化和生態(tài)景觀等功能。

故文章認為，在遼寧省城市河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中，重點應(yīng)該堅持如下6大原則：

1)天地合一原則。

人類只有充分認識自然，才能順應(yīng)自然客觀規(guī)律改造自然和利用自然，否則將會遭到自然嚴懲。河道的改造等，應(yīng)該在不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的前提下進行，使人與自然高度和諧。

2)功能引導(dǎo)原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，應(yīng)該注重其各項功能的充分發(fā)揮。由于河道系統(tǒng)修復(fù)過程中不同階段的側(cè)重點不同，因此首先應(yīng)該考慮其主導(dǎo)性功能，然后在綜合協(xié)調(diào)河道系統(tǒng)不同功能之間的關(guān)系[4]。

3)堅持時空分布尺度原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)是在人類日常實踐活動中逐漸遭到破壞。因此，在修復(fù)過程中，應(yīng)該注意時間尺度。由于不同河道各項功能不同，更應(yīng)該結(jié)合實際情況，對河道修復(fù)過程進行規(guī)劃，采取科學(xué)的修復(fù)措施。

4)堅持生態(tài)系統(tǒng)平衡與循環(huán)原則。

在河道生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中，應(yīng)注意生物的多樣性，從而通過河道內(nèi)部物質(zhì)之間的能量轉(zhuǎn)換和循環(huán)過程，以此維持河道生態(tài)系統(tǒng)平衡[5]。在此過程中，要按照自然景觀生態(tài)學(xué)原理，提升河道景觀的異質(zhì)性，在保持原有河道自然屬性以及各項功能的基礎(chǔ)上，彰顯城市的原生態(tài)與現(xiàn)代性特色。

5)要堅持利益相關(guān)者參與原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)破壞是大眾共同社會實踐的結(jié)果。因此，在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中，要堅持共同參與修復(fù)原則，考慮相關(guān)利益者的利害關(guān)系，最大限度調(diào)度公眾的參與積極性和主動性。

6)六是以生態(tài)效益和社會效益為原則。

在遼寧省城市化過程中，要堅持生態(tài)和社會效益為主、經(jīng)濟效益為輔的河道修復(fù)原則。河道生態(tài)系統(tǒng)與遼寧省整個社會生態(tài)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性強。因此，河道治理和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)難度風(fēng)險大、周期長，且需投入更多人力、物力和財力。故在實際修復(fù)中，要立足于遼寧省整體自然社會環(huán)境，考慮當(dāng)前河道流域的資源承載力，制定效益最優(yōu)的決策方案。

4.2 修復(fù)方案

修復(fù)方案如圖1所示。

圖1 遼寧省城市化過程中河道系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)方案

4.3 修復(fù)方法

如圖1所示，文章在研究過程中，主要按照上述科學(xué)方案與思路，對遼寧省河道系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)。通過對表1中幾種不同修復(fù)方式進行對比選擇，最終采用科學(xué)的方式進行修復(fù)。

表1 遼寧省城市化過程中河道系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)方法比選

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著“十二五”發(fā)展規(guī)劃圓滿收官，在“十三五”規(guī)劃開局之年，遼寧省重點加強生態(tài)環(huán)境治理與保護，相關(guān)部門立足于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展實際，積極研究城市化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系。文章通過回顧遼寧省過去經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，經(jīng)濟水平逐年提升，人口總量不斷增加，城市化發(fā)展推動了工業(yè)化發(fā)展，由此引發(fā)了一系列的區(qū)域生態(tài)污染問題，尤其是城市化過程中，區(qū)域河道系統(tǒng)受到嚴重破壞和污染，從而使當(dāng)?shù)卦颈３滞暾纳鷳B(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡。健康生態(tài)的河道，不僅意味著其要保持生態(tài)學(xué)意義上的結(jié)構(gòu)合理以及功能高效和生態(tài)延續(xù)，更要凸顯其生物棲息以及防洪降污和控制水土流失、觀賞娛樂等功能。因此，文章透過人類生產(chǎn)實踐活動的視角，結(jié)合遼寧省城市河道生態(tài)系統(tǒng)健康維持機制遭到嚴重破壞這一現(xiàn)狀，提出了科學(xué)的修復(fù)對策。

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[4]吳金德.農(nóng)村河道護坡治理模式及生態(tài)護坡應(yīng)用探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2016(09):67-69.

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1007-7596(2017)01-0030-04

2016-12-18

張顯龍(1966-)，男，遼寧朝陽人，工程師，負責(zé)河道、防汛、抗旱工作。

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