長沙巴溪洲中央公園河岸帶生態(tài)修復?

金云峰 宋美儀 吳鈺賓 錢 王淳淳

1 同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院 上海 200092

2 東南大學建筑學院景觀學系 南京 210096

河岸帶最早是指在一段河道生態(tài)系統(tǒng)中同河水接壤的陸地植被區(qū)域[1]，是水陸交錯的生態(tài)過渡區(qū)域[2]。之后，學者們將對河岸帶的理解擴展為廣義與狹義兩種[3]，狹義來說，是指河床高低水位之間以及高水位之上直至河水影響完全消失為止的區(qū)域[4]，也可泛指一切鄰近河流、湖泊、池塘、濕地以及其他特殊水體并且有顯著資源價值的地帶[5]。但是無論從廣義還是狹義上來說，河岸帶生態(tài)系統(tǒng)對提高生物物種多樣性，增強生態(tài)系統(tǒng)自我修復能力和生產(chǎn)力，保持水土，調(diào)節(jié)區(qū)域微氣候，開展旅游活動，重現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)等均具備學術(shù)及經(jīng)濟價值[6]。因此，本文在整理國內(nèi)外關(guān)于河岸帶生態(tài)治理技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，以長沙市巴溪洲中央公園為例，對其修復手段進行歸納整理，以期為河岸帶的生態(tài)修復與科學利用提供參考對象。

1 國內(nèi)外河岸帶生態(tài)修復技術(shù)研究現(xiàn)狀

在一個城市生態(tài)系統(tǒng)中，河道往往是其不可或缺的核心組成部分之一。據(jù)研究統(tǒng)計，世界上約有70%的城市是在河流沿岸選址建立起來的[7]。而作為河道生態(tài)系統(tǒng)中聯(lián)通陸地與河流系統(tǒng)間能量交換的紐帶空間，河岸帶是維護整個系統(tǒng)健康的根本，也是最具研究價值的區(qū)域。但是，隨著國家經(jīng)濟水平的迅速發(fā)展，人們對于城市建設(shè)的需求激增，促使人們加大對河流的利用力度，這直接導致了河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復能力急劇下降甚至退化。因此，找到對已經(jīng)嚴重受損的河岸帶生態(tài)功能進行修復的辦法，同時滿足人們?nèi)找鏉u增的濱水游覽觀賞需求已成為各行學者不斷研究的新方向[8]。

從全球范圍來看，自20世紀70年代起，為了消減人為因素對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)造成的干擾，發(fā)達國家開展了較為深刻的理論和技術(shù)研究。其中，許多國家都在開展濱河景觀帶設(shè)計的過程著眼于生態(tài)修復與建設(shè)，尊重場地本土特色，保護自然資源，追求文脈的回憶與傳承。例如，美國佛羅里達州大沼澤濕地公園就利用人工濕地生物塘中層次豐富的水生植物過濾吸收水域環(huán)境中過量的富氧化元素，以達到修復水體自我凈化能力的作用。再如，美國波士頓公園中的濕地生態(tài)景觀、英國的倫敦泰晤士河港口的再建計劃、日本富山21世紀水公園河岸帶綜合景觀整治[9]等都是國外河岸帶生態(tài)修復的優(yōu)秀案例。

如果說保護河流的目的是對整個流域進行正確的規(guī)劃和控制，那么河岸帶管理則是重要的第一步，河岸帶管理的目標是建立一個生機勃勃的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，既可持續(xù)產(chǎn)出又可使動植物生境得到保護[10]，其措施之一就是建立緩沖帶持久地保護水域和河岸帶物種的生存。20世紀中期，丹麥的Berg[11]對河道生物種群展開了研究；20世紀末，運用數(shù)據(jù)驗證生物量及分布密度與緩沖帶寬度之間的聯(lián)系以及生物多樣性與棲息地異質(zhì)性之間的關(guān)聯(lián)性[12]，并總結(jié)出植物的寬度對當?shù)厣锒鄻有缘闹苯佑绊?(表1)。因此，有關(guān)修復河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的理論分析已經(jīng)比較完善，形成了一套較為全面的研究評估體系，并已在一些區(qū)域?qū)嵤肹13]。

在國內(nèi)，傳統(tǒng)水工程建設(shè)給河岸帶生態(tài)系統(tǒng)帶來的嚴重后果已經(jīng)為眾多學者發(fā)現(xiàn)。目前，與河岸帶治理及修復方面相關(guān)的技術(shù)主要包含:提倡 “將空間還于河道”的洪水管理指導思想，設(shè)計分洪道、降低河漫灘高程；恢復河岸帶生態(tài)系統(tǒng)在自然環(huán)境下的連續(xù)性與曲折性[14]；修復河床地貌；重建洪泛區(qū)濕地[15]；恢復河道岸坡生態(tài)防護并重建河道系統(tǒng)內(nèi)部生物棲息地結(jié)構(gòu)層次；增設(shè)親水設(shè)施；結(jié)合現(xiàn)代科技手段采用多孔和透水護岸材料等。同時，從生態(tài)角度出發(fā)，結(jié)合理論研究和現(xiàn)代技術(shù)對河流進行治理、凈化，以求恢復水體的自凈能力，如氧化塘處理系統(tǒng)、河道直接凈化技術(shù)、人工濕地處理系統(tǒng)、水生植物處理系統(tǒng)、植物與土壤結(jié)合處理系統(tǒng)、生物操縱技術(shù)等[16]。

針對修復受損河岸方向的問題，相關(guān)學者運用自組織理論機制對河岸近自然修復過程進行研究，并取得了初步成果。但是研究體系中仍存在一些亟待解決的困難，例如，如何保證在修復河道的過程中，在穩(wěn)定河岸生態(tài)系統(tǒng)平衡的同時，不對河岸岸坡結(jié)構(gòu)的整體和諧統(tǒng)一造成影響[17]。近幾年，我國也開始嘗試將河岸生態(tài)護岸工程運用到實際情況中，并在生態(tài)型護岸、植草型護坡、防浪林建設(shè)等生態(tài)技術(shù)領(lǐng)域都有所發(fā)展。

表1 植被寬度與生物多樣性的關(guān)系

2 長沙市巴溪洲中央公園河岸帶生態(tài)修復

2.1 項目背景

項目位于長沙市望城縣巴溪洲，地處湖南省最大的河流——湘江之中，是湘江中的眾多洲島之一。項目總面積91 hm2，東西向平均寬度約300 m，南北長約3 500 m，岸線總長達7 000 m，島上有大面積的原生樹種。近幾年來，由于氣候原因，巴溪洲的水岸線受季節(jié)性洪水影響較大，水位波動約為6 m。

項目地塊由于常年缺少有效管理，為達到防洪需求，采用傳統(tǒng)工程技術(shù)，利用鋼筋混凝土或漿砌石等對生態(tài)環(huán)境影響較大的硬質(zhì)材料對河岸進行固化。過度的圍壩筑堤導致島嶼與河流被割裂，生態(tài)聯(lián)系較為薄弱，自然邊緣被分解消磨，甚至河流也受到了影響，島上生物數(shù)量銳減。因此，湖南政府對此地塊進行改造修復，設(shè)計一處侵蝕沙洲作為長沙市的新中央公園，即巴溪洲，以求在改善當?shù)睾恿魃鷳B(tài)環(huán)境的同時，給市民提供能夠親身參與融入自然的機會。

2.2 設(shè)計策略

2.2.1 多重防洪措施

由于長沙市巴溪洲河岸帶經(jīng)常受到季節(jié)性洪水的侵襲，在進行生態(tài)修復時遵循恢復和重塑島嶼生態(tài)的原則，結(jié)合洪泛規(guī)律，采用多重防洪措施:1)通過在河岸帶邊緣設(shè)置保護帶，種植大量水生植物并適量堆積木樁和石塊，以達到鞏固河岸，抵御江水直接侵蝕的作用；2)作為降低洪水沖擊的第二道防線，在河漫灘種植多層次耐水性植物，形成植物緩沖帶，同時對江水進行減速、雜質(zhì)沉降；3)根據(jù)場地原有地形條件設(shè)置內(nèi)部洪水分流帶，在江水抵達漫灘中心后，通過錯落有致的水渠和水塘調(diào)節(jié)洪水位，再一次減弱洪水對巴溪洲河岸帶的傷害。

2.2.2 棲息地與生物多樣性保育

棲息地往往指生命體在一定時間內(nèi)用于繁衍生息的環(huán)境和空間，而在河流生態(tài)系統(tǒng)中，棲息地的影響因子主要由流速、水深、河床石粒徑、細砂含量以及流域內(nèi)的遮蔽物等要素構(gòu)成[18]。也正是這些水陸交錯的邊緣地帶維護了物種群落的多樣性，保證了棲息地內(nèi)基因庫的完整，使其具有顯著的邊緣效應[19]。除魚類外，水域環(huán)境還為多種其他生物提供棲居之所。西方學者提出影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個重要因素就是群落結(jié)構(gòu)的復雜性，一般認為生物群落較為豐富的系統(tǒng)，其自我修復能力、抗災能力也越強，從而也越健康[20-21]。

在對巴溪洲島嶼進行生態(tài)修復時，在灘涂區(qū)域放置了大量的干枯木樁及石塊。這些設(shè)置能夠推動水域環(huán)境中基質(zhì)的形成與轉(zhuǎn)化，為水生生物提供生存繁衍空間，魚類可在此處產(chǎn)卵、孵化、覓食的同時，也為鳥類及微生物提供棲息環(huán)境。這樣多元化的生物群落結(jié)構(gòu)，正是衡量該河岸帶生態(tài)修復是否成功的重要指標。

2.3 改造手段

2.3.1 岸線形態(tài)修復

造成沙洲岸線形態(tài)受到威脅的原因主要有兩點:由東西岸河水流速不均造成的沙洲邊緣侵蝕與沉降，以及由季節(jié)性洪水造成的沙洲土壤流失。

由于在沙洲東部河流流速較大且流向與沙洲岸線平行，東岸邊緣的侵蝕較為嚴重，為了進一步緩解這種現(xiàn)象，項目在東岸種植大量深根性水生植物。這類植物互相交纏生長形成網(wǎng)絡(luò)，能夠有效降低高水位期水的流速，保護堤岸。此外，豐盈的水草也為水鳥和野生動物提供了安全的棲息環(huán)境。而沙洲西部由于河水流速較為平緩，堤岸下沉明顯，所以首要目的是對其原有堤岸形態(tài)進行保護修復，同時加大濕地面積，并在不同水位高度條件下營造不同的臺地景觀。

項目采用分層級的臺地式設(shè)計，以減少洪水泛濫帶來的影響。考慮到場地內(nèi)6m的水位波動高差以及原有沙洲地形，在盡量滿足土方填挖量守恒的前提下，進行分級設(shè)計，保證河流在洪水期的安全性。為了使流水能夠自由穿過洲岸營造部分淹沒的效果，場地的角度與地形都經(jīng)過精心的設(shè)計，再將水杉、觀賞草等鄉(xiāng)土植物種植其上，也為其他生物提供一片可以活動的生存空間。在洲島地勢較高處規(guī)劃建設(shè)休息平臺等公共設(shè)施，以滿足休閑游憩功能的需求。

2.3.2 種群結(jié)構(gòu)修復

整個島嶼在設(shè)計時規(guī)劃了許多濕地島嶼和半島，打造了多處彼此不同的濕地區(qū)域，它們蜿蜒交錯連結(jié)成龐大的濕地網(wǎng)絡(luò)，自然生長著各類濕地植物群落。在漲水的季節(jié)，由于濕地的水位線相較于陸地的較低，給許多濕地植物的生長繁殖帶來了空間和機會，成為各種動物微生物的棲息之所。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，水道中的草本植物大部分時間被淺水淹沒，但是到了每年的汛期，季節(jié)性洪水則會淹沒水道20～30 d。

沙洲中心包含一個較小的濕地島嶼和多種類型的濕地半島，島嶼之間蜿蜒分布。雖然目的都是為了阻擋水流的沖擊，但是沙洲的東、西兩岸運用不同的手段打造出不同的濕地景觀效果。此外，安置在河道邊緣的石塊在穩(wěn)定河床的同時，也能夠為動物提供可以活動的棲息場所。沙洲南岸打造大面積的濕地區(qū)域，并在其中設(shè)置若干枯木樁，以抵御洪水的侵蝕。起伏的地形與豐富的水生態(tài)結(jié)構(gòu)都為沙洲生態(tài)系統(tǒng)的恢復提供保障。濕地水生態(tài)多樣性與地形變化性增強了沙洲生態(tài)系統(tǒng)的彈性恢復力。

2.3.3 水系自凈能力修復

通過種植水生植物過濾水中污染雜質(zhì)的方法效果最為顯著。它們在進行生命活動的同時，能夠?qū)⑺袑Νh(huán)境造成污染的有機物吸收利用，并在光合作用的配合下在水體中釋放氧氣，這一過程足以保證附著在植物根莖表面上的微生物將污染有機質(zhì)分解代謝[22]；其次，許多微生物都能夠附著在水生植物縱橫交錯的發(fā)達根系上，交織成一個多層密集的過濾網(wǎng)[23]，從而將水體中的部分污染源過濾掉。

項目設(shè)計中，水系的自我凈化與改善也是通過大量種植水生植物群落來實現(xiàn)的。在沙洲的中部與南部及東西沿岸均包含各類濕地景觀，并通過地形堆疊，在島嶼南部打造多處生態(tài)池塘，均種植各類濕地植物。草本、低矮灌木以及沼澤植物是構(gòu)成濕地區(qū)域植物群落的主要成分，這些植物由低到高逐漸過渡為較高的森林群落。由于河道周圍環(huán)境的特殊性，低地林地中生長的植物大部分是原生的鄉(xiāng)土樹種，如柳樹、水杉等。而在地勢較高的地方種植的植物更多是香樟、銀杏等。

3 結(jié)語

本文歸納整理了國內(nèi)外有關(guān)河岸帶生態(tài)修復的理論研究成果，并以長沙巴溪洲中央公園為研究范例，充分探討其如何通過建立多重防洪措施，打造棲息地恢復生物多樣性，修復原長江巴溪洲因過度圍壩筑堤而逐漸消失的生態(tài)活力。通過分析并建立濱河生物棲息地、重塑河流島嶼自然生物生態(tài)體系、還原原有河流生態(tài)系統(tǒng)多樣的生物群落等方法手段，為修復河流生態(tài)系統(tǒng)提供更多研究基礎(chǔ)與技術(shù)方法。因此，本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)問題的研究與實踐，參考比照傳統(tǒng)工程化治理方式的弊端，提出城市河道治理應以河岸帶修復為核心，從資源保護出發(fā)，尋找修復與開發(fā)的平衡點，恢復當?shù)卦猩飾⒌?，探究河岸帶態(tài)治理策略，打造社會、經(jīng)濟、文化和自然和諧共生的城市生態(tài)環(huán)境。