山溪性城市河流特點及生態(tài)修復技術(shù)框架

江孝軍

（招商局生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?，重慶 400067）

0 引言

山溪性河流多為季節(jié)性河流，汛期水量大，非汛期水量極小甚至干涸斷流，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于簡單，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差[1]。天然河流的河床是由透水性好的卵石、礫石、沙土、黏土等構(gòu)成，適于水生和濕生植物以及微生物的生存，可以為魚類產(chǎn)卵提供場所，同時連接地下水和地表水[2]。城市河流出于行洪安全的考慮，通常對河床加以渠化，改變了原來河道的天然形狀和走向，致使原本曲折蜿蜒的形狀和深潭、淺灘等生境消失[3-4]。

山溪性城市河流兼具山溪性河流與城市河流的典型特征，在城鎮(zhèn)高污染負荷下演變成“黑”“臭”的城市頑疾，嚴重影響城市人居環(huán)境質(zhì)量。本文在總結(jié)國內(nèi)外河道治理工程理論和應用實踐的基礎(chǔ)上，提出了適用于典型山溪性城市河流生態(tài)修復的技術(shù)體系框架以為借鑒。

1 山溪性城市河流特征分析

山溪性河流通常為季節(jié)性河流。在汛期，由于山區(qū)段河流相對高差大，縱向坡降陡、產(chǎn)匯流時間短、流速大，調(diào)蓄能力弱，挾沙能力和沖刷能力強；在旱季或雨季無雨期，河槽中水流涓小甚至干涸無水[5-6]。由于山溪性河流集雨面積小，調(diào)蓄能力弱，導致河流徑流流量小，水環(huán)境容量通常遠小于入河污染負荷。大多數(shù)河流在少雨季節(jié)仍然持續(xù)流動，河道水量大部分來自地下水補給，滲入地表下雨水長時間且緩慢地進入河道[7]。因城市化建設(shè)大部分降雨形成地表徑流，補給地下水的量很少，故而河道基流也將降低。加之，自然條件下部分入滲水以壤中流形式順坡進入河道[7]，而城市河流通常為硬質(zhì)堤防工程，阻斷河流與地下水的交換，也阻斷了左右岸入滲水進入河流補充基流的通道，削弱河流自凈能力。同時，城鎮(zhèn)常常依河而建，面臨諸多污染風險，極易受到人類活動干擾，尤其是生活污染。相比自然河流，城市河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨向于單一，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差。河流生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵非生物條件通常與水流、基質(zhì)、水溫甚至是水體的化學變量如堿度、溶解氧等有關(guān)。水流環(huán)境對底棲生物的影響很大，生物體的空間分布受不同頻率、不同量級的降雨及洪水等干擾事件的影響[8]。城市河流常為直行渠化的硬質(zhì)堤防，河流流速相對較快，不利于水生生物生存繁殖。河流基質(zhì)不僅對水流影響較大，也為底棲生物提供生活、覓食、避敵的場所，其他附著藻類、苔蘚、大型植物、落葉以及各種樹木等有機基質(zhì)，不僅影響河道和深潭位置，同時也是水生生物的重要棲息地和食物來源[9]。水溫在河流生態(tài)系統(tǒng)中強烈影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能，包括植物的光合作用速率，微生物活動，魚類的代謝、生長和繁殖都是由水溫決定的[2]。筑壩蓄水因其延長水體滯留時間，水體表面接受太陽輻射增多，會顯著提高壩體上游水體水溫，泄水方式的不同進而影響下游河道水溫[10]。城鎮(zhèn)地區(qū)硬化路面較多，地表徑流進入河流的過程中會吸收地面熱量[11]。山溪性河流多為小型河流，因河道渠化河濱帶植被緩沖帶缺失，失去植被遮蔭功能，水溫會相對升高。

2 技術(shù)體系

2.1 控源截污

山溪性城市河流面臨的污染源，包括農(nóng)業(yè)面源、城鎮(zhèn)地表徑流以及點源生活污染。對于點源污染以源頭控制為主，盡量接入市政污水管網(wǎng)。對無法接入市政管網(wǎng)的可采用分散式污水處理設(shè)備或修建成品化糞池進行收集和回田利用。工商業(yè)生產(chǎn)廢水則主要加強污水收集進入市政污水處理系統(tǒng)集中處理。根據(jù)當?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)達程度，可參考《農(nóng)村生活污染控制技術(shù)規(guī)范》，可推行干撿糞的清糞模式，科學設(shè)計廢水處理設(shè)施處理容量[12]。城鎮(zhèn)地表徑流處理在河道兩側(cè)構(gòu)建一定寬度的植被緩沖帶，并配合“海綿城市”加強對初期雨水處理。農(nóng)業(yè)面源污染除了配合政府主管部門推廣環(huán)保高效施肥施藥技術(shù)之外，可因地制宜地采取條帶耕作、等高線耕作、梯田、植草溝，水塘等截留措施。

2.2 水系連通

縱向上恢復河流連續(xù)性，包括支流與干流的連通，橫向上改善地下水與河水交換。主要措施有恢復原有排水溝渠數(shù)量、長度及管護范圍，退出被侵占的河湖灘地，拆除廢棄和阻斷水流連通的部分閘壩設(shè)施，恢復河流濱水帶自然狀態(tài)，增加河道流量提高水環(huán)境容量。

2.3 梯級蓄水

對于山溪性城市河流，在保障行洪安全的前提下，模擬自然河流“階梯-深潭”結(jié)構(gòu)[13]構(gòu)筑多級矮壩（壩高一般0.3～1m）蓄水為水生生物生長提供必要的水量條件，為構(gòu)建河道生境提供基本的水環(huán)境條件，壩高的設(shè)置需盡量保證水體的流動性和一定的安全超高。壩堰的結(jié)構(gòu)型式可根據(jù)現(xiàn)場情況和工程投資選擇混凝土壩、堆石壩等。

2.4 生態(tài)修復

在河道形成一定水量和水深條件后，根據(jù)水深條件，在河道兩側(cè)種植挺水植物，壩前及其他水流較緩區(qū)域種植沉水植物。同時對于河床進行結(jié)構(gòu)改造，增加河床糙率和砂、礫石粒徑異質(zhì)性，改善生境多樣性。鄉(xiāng)村河段可在河岸橫向上沿陸地坡面恢復水生植被、喬灌木、草地等，恢復河岸帶即水陸交接的兩邊直至河水影響消失的地帶的廊道，緩沖帶和護岸功能。

2.5 管理維護

影響河流生態(tài)系統(tǒng)健康主要包括三個方面：①生境和生物多樣性；②“河流連續(xù)體”的連續(xù)性；③生態(tài)過程[14]。河流的管理具體主要包括：

（1）水資源管理

包括加強對岸線調(diào)整、攔河構(gòu)筑物和引水取水設(shè)施的建設(shè)管理和審批許可，確保河流中生態(tài)需水量。

（2）水質(zhì)管理

包括水質(zhì)定期監(jiān)測、對下河污染排查等，特別是生活污染和畜禽養(yǎng)殖污染偷排漏排現(xiàn)象，從源頭控制污染源，防止污染負荷嚴重超出河流水環(huán)境容量。

（3）河岸帶管理

包括定期觀測植物生長情況、植物殘體的收獲處理、植物病蟲害防治、防止人為破壞、定期清理垃圾等內(nèi)容。

（4）河道管理

主要內(nèi)容一般包括保護河床和堤岸免受侵蝕破壞，如禁止河道采砂、取土、取石，特殊情況需經(jīng)過專門論證后取得相應許可，河流生態(tài)系統(tǒng)敏感區(qū)域限制人類活動范圍，防止人類活動破壞河道即河道內(nèi)的生物棲息地。

3 結(jié)語

一般河流生態(tài)修復工程主張恢復河流的連續(xù)性，不主張在河道中建設(shè)壩堰，但是鑒于山溪性河流調(diào)蓄能力弱，在旱季或雨季無雨期河槽甚至干涸無水，因此，出于生態(tài)修復的角度改善水資源條件成第一優(yōu)先級。在這種情況下河道中模擬自然河流的梯級-深潭結(jié)構(gòu)，修建矮壩蓄水是一種可行方式。

河流的生態(tài)修復可以有很多技術(shù)措施實現(xiàn)，但因城市河流受人類活動干擾影響，故而必要的管理工作是實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)健康持續(xù)運行的重要前提。