永定河曉月湖生態(tài)景觀修復(fù)淺析

(北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京　100038)

永定河是海河水系最大的一條河流，也是北京的母親河，其中北京城市段總長(zhǎng)18.4km。 曉月湖位于河道干流，是對(duì)起點(diǎn)為梅市口橋，終點(diǎn)至盧溝橋橡膠壩段河道的稱呼。因這里是盧溝橋和燕京八景之一“盧溝曉月”的所在地，故將此段河道命名為“曉月湖”，這段河道承載著永定河區(qū)域的重要?dú)v史文化意義。

20世紀(jì)80年代后，隨著永定河三家店以下河段斷流，燕京八景之一的“盧溝曉月”難以再現(xiàn)。生態(tài)修復(fù)以“盧溝曉月”為中心，繼承傳統(tǒng)文化，與東岸宛平城結(jié)合形成紅色文化旅游區(qū)，“輻射兩帶”帶動(dòng)該區(qū)域旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展。作為北京的生態(tài)廊道，曉月湖的生態(tài)修復(fù)不僅可改善京西南地區(qū)的環(huán)境，而且對(duì)加快建設(shè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用[1]。

1　景觀布局

曉月湖生態(tài)修復(fù)過(guò)程中對(duì)湖泊形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分研究。曉月湖段河道被永定河分洪樞紐、鐵路橋、盧溝橋、橡膠壩劃分為三個(gè)區(qū)段，結(jié)合周邊各類景觀要素[2-3]，統(tǒng)籌分析橡膠壩、橋梁、村落、古城等多方面條件，針對(duì)河道的水面寬度提出“湖光山色、曲徑通幽、盧溝曉月”的分段景觀格局。曉月湖區(qū)段劃分見(jiàn)圖1。

圖1　曉月湖區(qū)段劃分

1.1　湖光山色

Ⅰ區(qū)湖面寬430m，長(zhǎng)450m，與盧溝橋分洪樞紐圍合而成湖泊景觀。借助右岸緩坡和湖心島營(yíng)造度假休憩的平臺(tái)，打造“湖光山色”的景觀。

1.2　曲徑通幽

Ⅱ區(qū)湖面在盧溝橋分洪樞紐后，河面寬度銳減為250m。左岸沿堤腳設(shè)置曲線的親水棧橋，打破岸線的僵化、單一，增加臺(tái)地綠化，種植喬木，遮擋高墻；右岸利用堤坡的坡度改造為的緩坡坡地，增加種植灌木和小型喬木，遮擋分水堤；與下游以跌水聯(lián)接，控制上下游的水位。在保證水流通暢的前提下，淺水灣種植的蘆葦、菖蒲，與臺(tái)地的柳蔭桃影交相呼應(yīng)，形成“曲徑通幽”的優(yōu)美環(huán)境。

1.3　盧溝曉月

Ⅲ區(qū)為烘托歷史文化背景，恢復(fù)“盧溝曉月”的寧?kù)o和柔美，盡量突出湖面的開(kāi)闊，在岸邊設(shè)置通長(zhǎng)的棧橋、景觀平臺(tái)，在岸邊設(shè)置種植臺(tái)，遮擋干硬的護(hù)砌，以重現(xiàn)“五更他處不見(jiàn)月，獨(dú)惟盧溝橋見(jiàn)之”的歷史風(fēng)貌。“盧溝曉月”區(qū)效果見(jiàn)圖2。

圖2　“盧溝曉月”區(qū)效果圖

2　工程修復(fù)

“以柔克剛，由硬變軟；水退草豐，水綠相見(jiàn)；豐水多蓄，水少多綠”是曉月湖生態(tài)治理的基本方針[4-6]?！耙匀峥藙?，由硬變軟”就是利用再造土壤生物工程，將硬質(zhì)的擋墻弱化，改善環(huán)境的可觀性；“水退草豐，水綠相見(jiàn)”就是針對(duì)河道季節(jié)性水位上下浮動(dòng)的特點(diǎn)，提出位于水位浮動(dòng)區(qū)的植生系統(tǒng)應(yīng)具備在水位上漲時(shí)水下假眠，當(dāng)水位下降時(shí)復(fù)綠的生物特質(zhì)；“豐水多蓄，水少多綠”是指曉月湖的擋水建筑物在豐水期仍舊發(fā)揮擋水蓄水的功能，在水量不大的情況下，再造的植生系統(tǒng)發(fā)揮改善環(huán)境的特點(diǎn)，營(yíng)造曉月湖的生態(tài)環(huán)境。

現(xiàn)狀永定河堤防主要定位為防洪功能, 永定河堤防生態(tài)修復(fù)主要通過(guò)附加柔性結(jié)構(gòu)，以土壤生物工程建立穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和逐步完善的堤防—灘地—河床生態(tài)系統(tǒng)。工程的手段是在堤腳新建棧橋式擋墻建造淺水灣，棧橋和漿砌石墻形成連續(xù)種植槽，成為植物生長(zhǎng)的溫床，也是水體與河岸、水體與地下空間的過(guò)渡段。在棧橋式擋墻的湖區(qū)一側(cè)設(shè)置生態(tài)擋墻，即土工石籠內(nèi)填置生態(tài)膜袋和種植土，形成了生態(tài)擋墻， 主要是為水生植物提供生物載體。生態(tài)河岸線設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

在曉月湖景觀再造中，用園林的“石”“亭”“橋”“臺(tái)”劃分出空間層次[7-8]，打破岸線的單一形態(tài)。通過(guò)“兩岸棧橋，對(duì)角四亭，一橋兩碑”組成景觀節(jié)點(diǎn)，表達(dá)其歷史淵源。

景觀層次上，利用堤頂作為主要交通線路，與盧溝橋?qū)崿F(xiàn)上層連接；中間層為“庭、臺(tái)、橋、榭”仿古構(gòu)筑物，再現(xiàn)繁華景象；下層為水邊棧橋及岸上植物，為游客親水提供便利。利用借景的造園手法，借西山為背景，依托宛平古城、盧溝古橋，將其整合為“皓月、碧水、名橋、古城”，構(gòu)成富有新意的“盧溝曉月”，見(jiàn)圖4、圖5。

圖3　生態(tài)河岸線

圖4　曉月湖規(guī)劃

圖5　曉月湖建成實(shí)景

3　生物修復(fù)

3.1　植物配植

綠化堅(jiān)持“黃土不露天，水少多綠”的原則，同時(shí)考慮北京的氣候條件、場(chǎng)地的生態(tài)條件和未來(lái)的養(yǎng)護(hù)成本，項(xiàng)目大量選擇了能自播繁衍的一、二年生草花地栽，通過(guò)前期適度的人工干預(yù)，為惡劣的立地條件能逐步改善奠定一個(gè)基礎(chǔ)。

根據(jù)河道不同生態(tài)環(huán)境的適宜性進(jìn)行有針對(duì)性的植被配置，植物配置上延至河岸。苗木規(guī)格密度上主次分明，體現(xiàn)自然樸野氣息；植物形態(tài)巧妙組合，形成序列性的空間結(jié)構(gòu)和變化性的構(gòu)圖形式，給人展示不同的觀賞效果，并合理配置水面和直立水邊的各種水生植物，形成錯(cuò)落有致、交相輝映的水景，留出足夠的水面空間形成簡(jiǎn)潔的水體。種植模式見(jiàn)圖6。

為了避免植物殘?jiān)鼘?duì)河道行洪產(chǎn)生影響，明確了種植設(shè)計(jì)原則為“三草五灌十喬”。所謂“三草”就是在3年洪水位以下種植植物以花卉、草地、水生植物為主，3～5年洪水位種植植物以花灌木為主，所謂“五灌”就是在5～10年洪水位種植植物以濕地小喬木為主，所謂“十喬”就是10年洪水位以上點(diǎn)綴大喬木。這是河道治理中植物配置的重要原則。

圖6　種植模式

Ⅰ區(qū)植物配置強(qiáng)調(diào)夏日休閑。右岸較緩灘地，大面積種植地被，點(diǎn)綴花灌木，形成田園風(fēng)光，主要種植欒樹(shù)等姿態(tài)優(yōu)美的喬木，形成綠蔭；地被以草皮為主鑲嵌鋪地柏及紫花地丁。水生植物黃菖蒲、馬藺、蘆葦交錯(cuò)布置，在轉(zhuǎn)角處種植荷花、睡蓮，點(diǎn)綴梭魚(yú)草，豐富水岸線景觀效果。左岸作為遠(yuǎn)視觀景區(qū)，主要種植紫花苜蓿等開(kāi)花植物，遮擋墻為五葉地錦，點(diǎn)綴圓柏若干。

Ⅱ區(qū)植物配置強(qiáng)調(diào)綠色陪襯。左岸高邊坡硬質(zhì)護(hù)砌下臺(tái)地種植爬藤植物，間種圓柏、柳樹(shù)等喬木進(jìn)行遮擋；右岸分水堤種植金銀木、榆葉梅、丁香等錦花灌木。水生植物種植菖蒲、蘆葦，岸邊種植千屈菜、鳶尾等開(kāi)花的水生植物，利用綠色點(diǎn)綴化解防護(hù)堤的生硬。

Ⅲ區(qū)植物配置強(qiáng)調(diào)古風(fēng)婉約，陪襯古橋。為了突出古橋的風(fēng)韻，近橋區(qū)的水邊植物以菖蒲、蘆葦為主，點(diǎn)綴鳶尾、千屈菜等開(kāi)花水生植物；遠(yuǎn)橋區(qū)采用荷花、菖蒲等水生植物。岸邊種植柳樹(shù)、銀杏、欒樹(shù)、刺槐、玉蘭、白皮松等多品種喬木，提供四季的植物風(fēng)景。岸坡區(qū)種植美人松、圓柏等小灌木。高邊坡?lián)鯄诘棠_再造的淺水灣種植爬藤進(jìn)行綠化覆蓋。

3.2　水資源配置

曉月湖生態(tài)需水量主要包括：河道水體蒸發(fā)滲漏損失的補(bǔ)給量、維持其水質(zhì)的換水量、河灘綠地澆灌用水量。曉月湖生態(tài)蓄水匯總見(jiàn)下表。

曉月湖生態(tài)需水匯總表　單位：萬(wàn)m3/a

曉月湖的景觀水體首次蓄水總量132萬(wàn)m3，水源來(lái)自盧溝橋再生水廠及部分運(yùn)行輸水管線的棄水。每年依靠自然降水補(bǔ)充蒸發(fā)滲漏的水量。

曉月湖的生態(tài)環(huán)境用水主要水源為再生水，為地表水Ⅳ類水質(zhì)。曉月湖是人工開(kāi)挖和護(hù)砌的封閉水體，流動(dòng)性較差，根據(jù)其他人工湖的經(jīng)驗(yàn)，蓄水后兩年發(fā)生水華的可能性大。水質(zhì)維護(hù)主要目標(biāo)是控制水質(zhì)劣化的主要因素，包括部分污水入河產(chǎn)生的污染物積累控制、雨洪水污染物積累控制、水生植物殘?bào)w營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)控制等，保證水體氮、磷在較低水平，防止水華的產(chǎn)生。

3.3　生態(tài)系統(tǒng)平衡

植物能吸收土壤水分，增強(qiáng)土體的黏附力，從而使土壤結(jié)構(gòu)趨于堅(jiān)固和穩(wěn)定。邊坡植物可以截留降雨，延滯徑流，調(diào)節(jié)土壤濕度，還可以通過(guò)攔截、蒸發(fā)蒸騰和存儲(chǔ)等方式來(lái)促進(jìn)土壤水循環(huán)。水生植物體及其根系具有龐大的表面積，能夠附著數(shù)量巨大的微生物，而微生物是水質(zhì)凈化的實(shí)際操作者。在水生植物與水的接觸過(guò)程中，微生物會(huì)分解水中的有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)來(lái)為自身提供養(yǎng)分，達(dá)到凈化水質(zhì)的作用。水生植物的生長(zhǎng)需要氮、磷等養(yǎng)分，植物吸收水中氮、磷從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果，同時(shí)植物生長(zhǎng)能夠分泌抑藻激素，同樣起到抑制水華產(chǎn)生的作用。

為了實(shí)現(xiàn)水體的自凈能力，除了增加曝氣機(jī)等人工設(shè)施外，曉月湖引入有益的動(dòng)植物系統(tǒng)，可促使生態(tài)系統(tǒng)平衡，減輕人工維護(hù)費(fèi)用。

3.3.1水生植物系統(tǒng)

河道水體中具有適合水生植物生長(zhǎng)的環(huán)境，本土優(yōu)勢(shì)品種會(huì)自行野生，但由于曉月湖土建完成后立即進(jìn)行蓄水，而自然野生水生植物形成規(guī)模需要幾年的時(shí)間，因此需引入人工種植模式，以滿足水質(zhì)改善的需要。根據(jù)曉月湖的水質(zhì)特點(diǎn)，確定水生植物規(guī)模：

式中Ce——目標(biāo)水質(zhì)；

Ci——現(xiàn)狀水質(zhì)；

C0——背景值；

Q——水量，m3；

k——一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)，s-1；

A——所需面積，m2。

按照北京地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，生態(tài)修復(fù)要求河道水質(zhì)保持在地表水Ⅲ類。本項(xiàng)目需將Ⅳ類水通過(guò)治理達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算每天需削減污染物濃度為1.1%，即理論上水生植物種植面積占整個(gè)水面的比例為22%，曉月湖生態(tài)治理中取20%。曉月湖水生植物的實(shí)際種植面積為水面的11%，2～5年內(nèi)能夠自然繁衍到整個(gè)淺水區(qū)，而不會(huì)繁衍到深水區(qū)，從而保證湖區(qū)中部為碧波蕩漾的水面景觀效果。主要種植的水生植物為：蘆葦、蘆竹、花葉蘆竹、千屈菜、菖蒲、黃菖蒲、水蔥、香蒲、紅蓼、荷花等。

3.3.2動(dòng)物系統(tǒng)

水生動(dòng)物是河湖生態(tài)系統(tǒng)中的高級(jí)消費(fèi)者，吞食微生物和有機(jī)殘屑，凈化水體。生態(tài)修復(fù)中科學(xué)設(shè)計(jì)水生動(dòng)物的放養(yǎng)模式，促使各種群生物量和生物密度達(dá)到平衡狀態(tài)，具有重要意義。利用肉食性魚(yú)類—濾食性魚(yú)類—浮游動(dòng)物—藻類—營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的食物鏈關(guān)系，消減營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化水質(zhì)。

根據(jù)河湖治理經(jīng)驗(yàn)，放養(yǎng)水生動(dòng)物主要為魚(yú)類及軟體動(dòng)物類。根據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，魚(yú)類放養(yǎng)密度為25kg/畝，軟體動(dòng)物放養(yǎng)密度15kg/畝。魚(yú)類主要品種為鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等，軟體動(dòng)物為螺、蚌等。

4　結(jié)　語(yǔ)

曉月湖生態(tài)修復(fù)工程完成后，宛平城地區(qū)冬春兩

圖7　曉月湖改造前

圖8　曉月湖改造后

季的揚(yáng)塵大量減少。隨著燕京八景“盧溝曉月”景觀修復(fù)后，每年中秋慕名而來(lái)的游客增加很多。在中秋夜，駐足在曉月湖的棧橋上，游客又可體會(huì)到乾隆皇帝 “河橋殘?jiān)聲陨n蒼，照見(jiàn)盧溝野水黃。樹(shù)入平郊分淡靄，天空斷岸隱月光”的詩(shī)中景色了。曉月湖的景觀提升，提升了盧溝橋的旅游品質(zhì)，也為宛平城地區(qū)帶來(lái)發(fā)展的新契機(jī)。

[1]鐘春欣,張瑋.基于河道治理的河流生態(tài)修復(fù)[J].水利水電科技進(jìn)展,2004,24(3):12-14.

[2]倪晉仁,劉元元.論河流生態(tài)修復(fù)[J].水利學(xué)報(bào),2006,37(9):1029-1037.

[3]黃凱,郭懷成,劉永,等.河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制及其恢復(fù)研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,18(6):1373-1382.

[4]董哲仁.河流生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)[J].中國(guó)水利,2004(10):6-9.

[5]屠清瑛,章永泰,楊賢智.北京什剎海生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)工程[J].湖泊科學(xué),2004,16(1):61-67.

[6]浦德明,何剛強(qiáng).城市河道整治與生態(tài)城市建設(shè)[J].水土保持研究,2003,11(5):33-34.

[7]湯振宇,張德.城市河道景觀設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2006.

[8]劉靜玲,楊志峰,肖芳,等.河流生態(tài)基流量整合計(jì)算模型[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2005,25(4):436-441.