讓自然做功的河道生態(tài)修復(fù)—以呼和浩特大黑河城區(qū)段景觀概念規(guī)劃為例

黃劍 張杰龍

從20世紀(jì)50年代始，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍接受河道生態(tài)修復(fù)理念并付諸實(shí)踐。人們提出了“給河道以空間”“近自然設(shè)計(jì)”“生態(tài)工程”等基于生態(tài)學(xué)原理的新理念、新方法，通過(guò)重新恢復(fù)河道蜿蜒的自然形態(tài)、降低河漫灘高程、恢復(fù)被占用的蓄滯洪區(qū)、軟化硬質(zhì)駁岸等措施來(lái)修復(fù)受損的河流形態(tài)，重建河道水生態(tài)系統(tǒng)[1]。如德國(guó)在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始“重新自然化”的嘗試，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施拆除水泥硬岸工程，使河道恢復(fù)到近自然的狀態(tài)；20世紀(jì)80年代歐洲整個(gè)萊茵河流域的多個(gè)國(guó)家開始執(zhí)行“鮭魚2000”計(jì)劃，在全流域、跨國(guó)家范圍內(nèi)實(shí)施了萊茵河生態(tài)修復(fù)計(jì)劃；美國(guó)自1998年開始實(shí)施低影響開發(fā)理念（Low Impact Development，簡(jiǎn)稱LID）設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)景觀設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃提出了近自然的設(shè)計(jì)要求，在河流流域尺度下進(jìn)行了基米西河、伊利諾伊河、密西西比河和密蘇里河等流域整體修復(fù)工程，并制定了長(zhǎng)達(dá)60萬(wàn)km的河流修復(fù)計(jì)劃[2]。其中基米西河是最為著名的生態(tài)河道修復(fù)案例之一，實(shí)施了拆除堤壩、恢復(fù)洪范區(qū)濕地等措施，目前取得了顯著的生態(tài)修復(fù)效果[3]。中國(guó)近年也開始逐漸重視生態(tài)修復(fù)理念，如俞孔堅(jiān)提出的“反規(guī)劃”理論[4]、董哲仁提出的“生態(tài)水工學(xué)”[5]、近年被引入中國(guó)的“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”[6]理念和在國(guó)家范圍內(nèi)推廣實(shí)施“海綿城市”[7]建設(shè)中“自然積存、自然滲透、自然凈化”的理念等，當(dāng)下正處于從工程治理階段向生態(tài)環(huán)境綜合治理的過(guò)渡階段[8]。

本次研究以中國(guó)北方草原上的黃河一級(jí)支流—大黑河為研究對(duì)象，借鑒美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家與自然對(duì)抗—向自然學(xué)習(xí)—與洪水為友的河道治理理念轉(zhuǎn)化過(guò)程[9]，從生態(tài)景觀修復(fù)的角度探索北方草原上河流治理新方式，以期為類似河流的生態(tài)治理提供借鑒（圖1）。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理區(qū)位與歷史背景

大黑河是黃河河套地區(qū)最重要的河流廊道之一，它橫穿呼和浩特平原，為陰山山脈及蠻漢山區(qū)三面環(huán)繞。作為綠色基礎(chǔ)設(shè)施在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中承擔(dān)著區(qū)域生態(tài)廊道、防洪排澇、生態(tài)棲息地和景觀開放空間等重要功能。規(guī)劃河道位于呼和浩特市南郊，規(guī)劃河段長(zhǎng)約12km（圖2），藍(lán)線內(nèi)寬度在300～500m之間，除暴雨期山洪以外，流量較小，是典型的復(fù)式寬灘河道。

從魏晉南北朝以前的荒干水，隋唐時(shí)期的金河，至遼以后的黑水、黑河，直至清朝以后才有大黑河之稱。大黑河攜帶泥沙沖積而形成了如今的呼和浩特平原，即南北朝詩(shī)人筆下壯美的敕勒川[10]，是北方歷代游牧文明和農(nóng)耕文明交流碰撞的地帶[11]。自清代以來(lái)，上游流域的水土流失加速、河患呈一觸即發(fā)之勢(shì)[12]，干旱、洪澇交替發(fā)生，大黑河在民眾心中漸漸變成了“大害河”。

1.2 區(qū)域氣候條件

大黑河流域?qū)儆诘湫痛箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均降雨量為330～460mm之間。流域內(nèi)自然災(zāi)害以洪澇、干旱、風(fēng)沙和鹽堿較為嚴(yán)重。歷史上曾有大旱57次，旱年144次，與當(dāng)?shù)亍叭暌恍『?，十年一大旱”的說(shuō)法基本一致[13]。

1.3 區(qū)域生態(tài)資源

1）植物資源—區(qū)域內(nèi)有種類豐富的野生植物，但其中90%以上是草本植物[14-15]，喬木和灌木的種類較少。河道兩側(cè)多為榆樹或白楊，連續(xù)性和多樣性較低。

2）動(dòng)物資源—呼和浩特地區(qū)處在東亞候鳥遷徙路線上，能夠找到有記錄的鳥類資源有170種左右，其中常見(jiàn)鳥類約60種[16-19]。常見(jiàn)鳥類如喜鵲（Pica pica）、白鷺（Egretta garzetta）、 環(huán) 頸 雉（Phasianus colchicus）等；野生哺乳動(dòng)物種類以刺猬（Erinaceus amurensis）、蒙古兔（Lepus tolai）最為常見(jiàn)。

2 大黑河河道形態(tài)演變研究

2.1 同一時(shí)間，空間上橫向比較不同位置河流形態(tài)

現(xiàn)狀同一時(shí)間不同河段，可以橫向比較河道形態(tài)，如河灘寬度、植被覆蓋度、河道寬度、岸線形態(tài)、主要流路等特征。為此，在河道上選取了3個(gè)代表性的河段進(jìn)行橫向比較，分別命名為河段1、河段2和河段3。其中河段1和河段2相對(duì)自然，其河灘植被覆蓋度相對(duì)良好，河槽蜿蜒，河道與河灘之間的岸線相對(duì)穩(wěn)定。河段3則是被嚴(yán)重破壞后的河道，河槽界限不明顯，植物覆蓋狀況較差（圖3）。

分析發(fā)現(xiàn)在同一時(shí)間，不同河段雖呈現(xiàn)出不同的特征，但其都有120～180m左右寬的河道、30～50m左右寬的河槽，并呈現(xiàn)復(fù)式的河道斷面，所不同的是河漫灘上的植被覆蓋度及河道岸線的穩(wěn)定性。這些共同的特征顯然是自然選擇的結(jié)果，是河道形態(tài)修復(fù)的重要參數(shù)。

2.2 同一河段，時(shí)間上縱向比較不同時(shí)段的河流形態(tài)

以石化大橋段河道為例，通過(guò)搜集、分析和對(duì)比該河段近8年內(nèi)（2005—2013年，在河道整治之前能夠搜集到的衛(wèi)星圖資料）的衛(wèi)星照片。在此期間，該段河道（圖4）經(jīng)歷了穩(wěn)定、被破壞、洪水重塑等過(guò)程，能夠代表10年周期內(nèi)河道的一個(gè)變化過(guò)程（圖5），從中可以發(fā)現(xiàn)河槽的演變規(guī)律和變遷的主要誘因。

研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)較小洪水年份組成的洪水間歇期河道形態(tài)自然變化不大；河道演變的最大自然誘因?yàn)楹樗疀_刷；河道演變的人為誘因?yàn)閬y挖、濫挖河道；河灘在洪水過(guò)后能夠進(jìn)行自我修復(fù)，迅速?gòu)?fù)綠，穩(wěn)固河灘。

2.3 河道形態(tài)演變結(jié)果分析

河流的形態(tài)演變?nèi)Q于流域內(nèi)的水土保持狀況，而水土保持狀況通常與流域內(nèi)的植被覆蓋度正相關(guān)[20]。現(xiàn)階段上游植被雖然得到一定恢復(fù)，但洪水期間河水泥沙含量依然較大，建議規(guī)劃河段上游繼續(xù)推進(jìn)生態(tài)治理工程，建設(shè)促淤濕地，實(shí)施引洪淤灌等綜合措施，進(jìn)一步減少河水泥沙含量。在規(guī)劃河段，河槽短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，建議讓其在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，同時(shí)對(duì)河道的水—沙關(guān)系進(jìn)行深入研究，從而找到河床的沖淤規(guī)律，提出適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)的方法（如收縮河道寬度促進(jìn)沖蝕的發(fā)生、人工淘灘降低河床標(biāo)高等），避免因淤積而加高堤防保障洪澇安全的被動(dòng)做法。待流域生態(tài)條件整體改善后，河槽也將逐步恢復(fù)其蜿蜒穩(wěn)定的寬灘形態(tài)，達(dá)到人水和諧。

3 河道形態(tài)修復(fù)方法

1 景觀總平面Landscape masterplan

2 大黑河地理區(qū)位Black River geographical location

近自然的河道形態(tài)規(guī)劃。根據(jù)上述研究分析結(jié)果（圖6），可以建構(gòu)大黑河的復(fù)式河道模型（圖7），外側(cè)為防護(hù)林和河堤；堤內(nèi)有約300m寬的河槽；河槽內(nèi)的子槽是河道非汛期主要流路；河堤與子槽之間的洪泛區(qū)，由野生灌叢自然覆蓋，允許洪水周期性淹沒(méi)。洪水能夠塑造河槽形態(tài)。在洪水沖刷后的河槽基礎(chǔ)上，尊重并利用洪水這一自然過(guò)程的力量重塑河道；允許河槽和沙洲在洪水期有一定擺動(dòng)（300m范圍內(nèi)）；允許洪水漫灘，并產(chǎn)生一定的淤灘（因?yàn)槎唐趦?nèi)洪水的含沙量仍然十分顯著）；同時(shí)利用草甸固灘，循序漸進(jìn)。利用洪水對(duì)河槽的自調(diào)整規(guī)律，經(jīng)過(guò)多次植物對(duì)河灘地的修復(fù)和洪水修正的循環(huán)，最終形成自然選擇后的穩(wěn)定型河槽形態(tài)（圖8）。

4 河道生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)四維模型

河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的、變化的生態(tài)系統(tǒng)。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都在縱向、橫向和豎向上發(fā)生生態(tài)信息流的交換。大黑河的生態(tài)修復(fù)過(guò)程可以被概括成“四維一體”的河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)模型[21]（圖9）。

4.1 縱向保持連續(xù)性的生態(tài)廊道功能

大黑河是區(qū)域級(jí)重要生態(tài)廊道和綠色基礎(chǔ)設(shè)施（圖2）。大黑河流量隨時(shí)間變化較大，暴雨導(dǎo)致河水暴漲暴落，平時(shí)流量較小甚至斷流。在整體流域尺度上必須加強(qiáng)流域管理和綜合整治，從而確保大黑河廊道系統(tǒng)的完整性，從根本上修復(fù)大黑河原有的自然面貌。

根據(jù)生態(tài)景觀功能，規(guī)劃多樣的河道，并結(jié)合兩岸現(xiàn)狀和用地性質(zhì)的不同，考慮生態(tài)功能和活動(dòng)策劃的差異化，在縱向上將規(guī)劃河段分為3種類型河段。生態(tài)保育型河段生態(tài)條件相對(duì)良好，主要任務(wù)為保育其生態(tài)條件，提供自然演替時(shí)間和空間；生態(tài)景觀型河段是城市門戶區(qū)，未來(lái)會(huì)有河道蓄水設(shè)施，可形成大水面的濕地景觀，滿足城市門戶形象和市民活動(dòng)需求；生態(tài)復(fù)育型河段，緊靠八拜湖濕地區(qū)，相對(duì)遠(yuǎn)離干擾源，是未來(lái)生態(tài)核心河段，可作為生態(tài)物種庫(kù)，是大黑河重要的生態(tài)節(jié)點(diǎn)。

4.2 橫向棲息地分布及河流水文修復(fù)

橫向棲息地根據(jù)高程不同總體上呈階梯狀分布，局部須尊重保護(hù)現(xiàn)狀，如高灘或者現(xiàn)狀林地等應(yīng)給予保護(hù)并讓其自然演替。子槽以內(nèi)經(jīng)常被淹沒(méi)的棲息地，洪水過(guò)后通過(guò)鄉(xiāng)土、速生的草甸植物快速恢復(fù)部分河灘，發(fā)揮生態(tài)、景觀和固灘等作用；堤岸以內(nèi)子槽以外部分，通常是周期性被淹沒(méi)（圖10）的棲息地（一般在1.5年左右淹沒(méi)一次），以稀樹灌叢或稀樹草甸復(fù)育，利用根系發(fā)達(dá)、固定能力較強(qiáng)的植物對(duì)該部分灘涂加以固定；堤岸以外則恢復(fù)為鄉(xiāng)土地帶性森林棲息地，寬度約 150～200m。

在恢復(fù)河流形態(tài)及棲息地的同時(shí)也要恢復(fù)洪水漫灘的自然過(guò)程。河流水文的動(dòng)態(tài)性過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生脈沖效應(yīng)[21]，使河流在橫向上加強(qiáng)生態(tài)交流，助力河流生態(tài)棲息的恢復(fù)，景觀設(shè)計(jì)中特別需要保留和修復(fù)河流這一自然特性。

4.3 豎向生態(tài)交換

大黑河豎向生態(tài)交換主要分為以下3個(gè)方面：1）自然淤積，洪水漫灘會(huì)產(chǎn)生自然淤積，可形成更為肥沃的土壤層；2）地下水補(bǔ)給，大黑河是補(bǔ)充地下水的重要的途徑之一，洪水期間地下水補(bǔ)給功能更為突出，須謹(jǐn)慎使用防滲措施；3）底棲生物和物質(zhì)交換，河流底部有較多底棲生物，其與表層會(huì)有一定物質(zhì)交換，大黑河因水位較淺，相對(duì)不明顯。

3 現(xiàn)狀河道特征對(duì)比研究Comparison of existing river characteristics

4 觀察河段位置Observation of river section positions

5 同一河道在時(shí)間上的演變Evolution of same river course in time

6該河段河道近年主要形態(tài)示意Main forms of the river sections in recent years

4.4 時(shí)間維度上，不斷演變的動(dòng)態(tài)過(guò)程

1）年內(nèi)變化：大黑河在一年當(dāng)中，經(jīng)歷枯水期、豐水期及洪水期，再加上四季變化，河流生境年內(nèi)變化十分明顯。春天，水流較小，植物萌發(fā)，河流形態(tài)穩(wěn)定；夏天，降雨集中，是河道自然變化最劇烈的時(shí)間段，洪水過(guò)后可以人工輔助快速?gòu)?fù)綠；秋天，河道恢復(fù)平靜，植物色彩變得豐富，并開始自然播種過(guò)程；冬天，結(jié)冰期長(zhǎng)，河流形態(tài)保持穩(wěn)定。

2）年際變化：隨著時(shí)間的推移，防護(hù)林森林群落逐漸穩(wěn)定，并形成可自更新的連續(xù)帶狀鄉(xiāng)土森林廊道；堤內(nèi)洪泛區(qū)，稀樹+灌叢+草叢的生境經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生物固灘過(guò)程，會(huì)逐步趨向穩(wěn)定，可抵抗較大洪水漫灘；河道內(nèi)受洪水影響較大，其中主要流路和沙洲會(huì)隨時(shí)間的推進(jìn)而改變位置和大小，在洪水過(guò)后可以局部人工補(bǔ)植先鋒植被，幫助草甸生境在較短時(shí)間內(nèi)得以恢復(fù)并逐漸穩(wěn)定。

7 復(fù)式河道形態(tài)模型剖面示意圖Section diagram of compound river channel

8讓自然做功 河道生態(tài)修復(fù)流程示意Nature Acting river eco-restoration process diagram

9 大黑河河道生態(tài)修復(fù)四維模型（X，橫向維度；Y，縱向維度；Z，豎向維度；t，時(shí)間維度）Black River eco-restoration 4-dimension model (X, horizontal; Y, longitudinal; Z, vertical; t, time)

10 橫向棲息地分布斷面示意Habitats distribution on horizontal section diagram

5 生態(tài)景觀設(shè)計(jì)

5.1 林—防護(hù)林棲息地修復(fù)策略

防護(hù)林棲息地主要以現(xiàn)有林斑和少量新增規(guī)劃林斑組成，通過(guò)草地灌叢進(jìn)行連接，最終形成稀樹草原基質(zhì)和少量密林斑塊共同組成的低維護(hù)地帶性復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)類型（圖11）。

選擇耐沙、耐旱、耐寒、耐貧瘠，生長(zhǎng)速度快，能迅速成林的植物種類，其中先鋒防護(hù)林樹種有：白樺、榆樹、柳樹、胡楊等。草本層，則任其自然生長(zhǎng)。

5.2 堤—生態(tài)連續(xù)型防洪堤

通過(guò)防護(hù)林—防洪堤—草灘，實(shí)現(xiàn)一體化植被群落的漸變。堤頂上層2m區(qū)間一般不受洪水威脅，建議使用土堤；河道側(cè)堤坡可以覆土、植草，使草灘和堤坡一體化，減少對(duì)動(dòng)物棲息和遷移的影響。

現(xiàn)狀的防洪堤多為單一的混凝土斜坡式堤岸，生態(tài)功能和景觀效果均不理想。可以通過(guò)結(jié)合石籠墻或固土袋等技術(shù)進(jìn)行改造，促進(jìn)水岸物質(zhì)交換的過(guò)程，讓堤與水、堤與灘、堤與路的結(jié)合方式更豐富（圖12）。

5.3 灘—典型河灘草地棲息地

5.3.1 河灘草地植物種類

河漫灘棲息地是變化較為劇烈的棲息地類型，也是生物多樣性最為豐富的棲息地類型。研究發(fā)現(xiàn)，大黑河河灘地帶在沒(méi)有人為干擾的條件下，洪水過(guò)后很短的時(shí)間內(nèi)可自然形成野生植物群落，主要先鋒植物有茵陳蒿（Artemisia scoparia）、齒果酸模（Rumex dentatus）、狗尾草（Setaria viridis）等。另外，蒙古草原草本植物眾多，其中野生花草資源豐富，其中可用于河灘復(fù)育的景觀植物種類如：牻牛兒草（Eryngium leavenworthii）、木巖黃芪（Edysarum fruticosum） 、白山薊 （Olgaealeuco phylla）、石竹（Dianthus chinensis）等。

5.3.2 河灘草地修復(fù)策略

在廣闊的草原地區(qū)，即便是在城市，仍然屬于低密度發(fā)展的區(qū)域，河灘地的生態(tài)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于景觀價(jià)值和其他利用價(jià)值，應(yīng)該允許“荒野”的景觀類型存在，觀光游憩活動(dòng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要盡量謹(jǐn)慎，減少人為干擾，讓自然充分做功。

11 林地棲息地修復(fù)策略Woodland habitat recovery strategy

12 多樣化岸線景觀設(shè)計(jì)Diversified water-edge landscape design

13 河灘草地修復(fù)策略示意Flood plain eco-restoration strategy diagram

根據(jù)歷年洪水記錄，一年內(nèi)洪水多發(fā)生在7—8月，而其余時(shí)間大黑河流量較小。而該地區(qū)的河灘植物生長(zhǎng)周期一般在4—10月，這為河灘地植物修復(fù)提供了寶貴的時(shí)間窗口。

不被洪水破壞區(qū)域的植物生長(zhǎng)周期：3—5月開始萌發(fā)、返青，5—7月生長(zhǎng)旺盛，8—10月生長(zhǎng)逐漸變緩，開始結(jié)實(shí)傳播；被洪水破壞區(qū)域的植物生長(zhǎng)周期：8月初自然生長(zhǎng)或局部人工噴播，經(jīng)歷快速的生長(zhǎng)周期，約40天，覆蓋度可達(dá)到90%，9—10月結(jié)實(shí)傳播種子（圖13）。

5.4 水—湖泊濕地棲息地

1）中央河道景觀濕地，承擔(dān)城市門戶景觀的功能，在注重景觀的同時(shí)兼顧生態(tài)功能。

2）豐富濱水濕地，增加淺灘和沙洲，吸引候鳥，大天鵝、灰鶴、紅嘴鷗等喜水候鳥將會(huì)成為該河段一道亮麗的風(fēng)景線。

6 結(jié)語(yǔ)

河流的景觀規(guī)劃通常以達(dá)到人類預(yù)定的景觀作為目標(biāo)，經(jīng)常忽略了河流的自然形態(tài)和自然演變規(guī)律。自然做功的景觀規(guī)劃方法則應(yīng)建立在對(duì)河流演變規(guī)律充分了解和尊重的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)河流演變趨勢(shì)和主要干擾因素，順應(yīng)其演變規(guī)律，道法自然，減少不必要的干預(yù)，引導(dǎo)自然過(guò)程按照預(yù)期的方向發(fā)揮作用[22]，實(shí)現(xiàn)河道的復(fù)育和河流景觀的可持續(xù)。

本文在充分分析了大黑河河流形態(tài)自然演變過(guò)程的基礎(chǔ)上，在景觀規(guī)劃和生境修復(fù)中充分利用了洪水的自然能量，設(shè)計(jì)追隨自然，構(gòu)建與自然為友的河道景觀形態(tài)。在規(guī)劃中，允許河槽在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，讓其自然淤積、自然侵蝕、自然綠化、自然穩(wěn)定。規(guī)劃擺脫了傳統(tǒng)的河道景觀受人工干預(yù)顯著和常規(guī)化的做法，引導(dǎo)河道恢復(fù)原有生態(tài)，通過(guò)自然做功為主，與人工干預(yù)為輔的方式，逐步恢復(fù)河流的自修正能力。這不僅需要更科學(xué)的理念和方法，也需要人們審美觀念的深刻轉(zhuǎn)變。遺憾的是，本次規(guī)劃由于缺乏足夠的數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)河道水—沙條件進(jìn)行深入分析研究，且由于種種原因未能付諸實(shí)踐，無(wú)法獲得實(shí)證檢驗(yàn)，但希望其間的研究思路或可拋磚引玉，為業(yè)界同行提供些許借鑒。

注釋：

圖1～4、 6～8、10～12源自AECOM，圖 5源自 Google Earth，圖9源自參考文獻(xiàn)[22]。