城市濕地修復(fù)改造方法研究進(jìn)展

劉 超，張立微

(貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 貴州 貴陽(yáng) 550001)

0 引言

“千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估--生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)福祉--濕地與水”報(bào)告指出，濕地服務(wù)功能可分為文化、調(diào)節(jié)、供應(yīng)和支持等4大類(lèi)共18項(xiàng)功能。通過(guò)對(duì)濕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值的研究，得出濕地較森林的單位服務(wù)價(jià)值更高[1]。而國(guó)際公認(rèn)的《濕地公約》指出：城市濕地在蘊(yùn)藏大量資源的同時(shí)，還擁有強(qiáng)大的調(diào)節(jié)環(huán)境功能、生態(tài)功能、較高的觀賞價(jià)值及教育等附加功能[2]。由于城市濕地直接生產(chǎn)功能的淡化，間接和附屬功能相對(duì)加強(qiáng)；選擇適宜的城市濕地改造方法，對(duì)于城市濕地的保護(hù)和利用至關(guān)重要。

1 城市濕地修復(fù)改造現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外現(xiàn)狀

歐洲濕地資源豐富，對(duì)濕地的修復(fù)改造工作有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。英國(guó)倫敦濕地中心被譽(yù)為“未來(lái)人類(lèi)與自然和諧相處的理想模式”。它由許多形狀不同的池塘和種類(lèi)豐富的植被構(gòu)成；英國(guó)野生鳥(niǎo)類(lèi)和濕地基金會(huì)利用泰晤士河南岸4個(gè)廢棄水庫(kù)，他們將改水域進(jìn)行新的整體規(guī)劃，使之更好地適合鳥(niǎo)類(lèi)等野生生物，在這中間，約有36萬(wàn)多株水生植物和喬木在該理論指導(dǎo)下被合理種植，這也使之成為現(xiàn)階段歐洲最大的人工城市濕地系統(tǒng)。

德國(guó)、奧地利等國(guó)在20世紀(jì)70年代提出了“重新自然化”的概念。在對(duì)城市、區(qū)域和河流的規(guī)劃時(shí)，對(duì)自然保護(hù)與創(chuàng)造進(jìn)行了大量嘗試。利用生態(tài)工程技術(shù)在濕地的修復(fù)與改造過(guò)程中日益受到重視[3]。

美國(guó)擁有數(shù)量眾多的濕地，對(duì)濕地的研究自19世紀(jì)末開(kāi)始。20世紀(jì)70年代，研究領(lǐng)域開(kāi)始向海岸帶拓展，包括對(duì)海濱鹽化濕地、紅樹(shù)林和泥炭地結(jié)構(gòu)的研究，使美國(guó)的濕地研究得到了飛速發(fā)展。針對(duì)濕地保護(hù)，2008年布什總統(tǒng)頒布“無(wú)網(wǎng)損益”(No Net loss)，從法律層面確定了濕地的管理保護(hù)，同時(shí)與加拿大合作“北美濕地管理計(jì)劃”，希望通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際間合作推進(jìn)國(guó)內(nèi)濕地的管理。

20世紀(jì)中后期，日本眾多的生態(tài)學(xué)學(xué)者開(kāi)始意識(shí)到生態(tài)保護(hù)、恢復(fù)與創(chuàng)造城市濕地的重要性，通過(guò)仿照自然景觀的設(shè)計(jì)手法，還原和再造了大量?jī)?yōu)美的濕地景觀實(shí)例[4]。

1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

我國(guó)在城市濕地的修復(fù)改造方面起步相對(duì)較晚。以往的修復(fù)改造主要以單純的環(huán)境美化為主，而對(duì)社會(huì)、人居環(huán)境方面的權(quán)衡相對(duì)較低；在眾多案例中，人工濕地比例上升，自然濕地則反之。近幾年，在進(jìn)行城市濕地修復(fù)改造過(guò)程中，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家開(kāi)始注重修復(fù)改造時(shí)與當(dāng)?shù)厝宋臍v史、水文地質(zhì)及原有條件結(jié)合，從風(fēng)景規(guī)劃、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)學(xué)等多方面對(duì)濕地進(jìn)行修復(fù)改造。如貴陽(yáng)市花溪城市濕地公園的改造過(guò)程中充分考慮到景觀與生態(tài)學(xué)等學(xué)科理論在實(shí)踐過(guò)程中的指導(dǎo)與應(yīng)用[5]；臨沂城市濕地改造中從河水質(zhì)量、堤岸改造、棲息地營(yíng)造及濕地文化等4個(gè)方面進(jìn)行了修復(fù)改造[6]；上海則從政府行政高度對(duì)城市濕地的改造修復(fù)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃[7]。

2 城市濕地景觀改造方法

1971年簽訂的《濕地公約》為地球濕地的保護(hù)和利用提供了一個(gè)理論框架。根據(jù)312個(gè)濕地恢復(fù)案例(以歐洲濕地為主)中出現(xiàn)次數(shù)，對(duì)濕地產(chǎn)生影響的各類(lèi)壓力(化學(xué)壓力、水文壓力、形態(tài)壓力、生物壓力及人類(lèi)使用壓力)總計(jì)出現(xiàn)407次，化學(xué)壓力25 %、形態(tài)壓力32 %、水文壓力36 %、生物壓力13 %、人類(lèi)使用壓力24 %;在城市濕地中化學(xué)壓力和人類(lèi)使用壓力的比例還會(huì)提高[8]。

2.1 生態(tài)性缺水

濕地生態(tài)性缺水修復(fù)關(guān)鍵在于對(duì)當(dāng)?shù)匾言馄茐牡乃臈l件的恢復(fù)。常見(jiàn)的方法包括筑壩、修建水渠等措施。

代表案例如美國(guó)Florida州南部的蘇德戴爾堡森林自然中心的濕地生態(tài)修復(fù)。20世紀(jì)初期，為減輕洪水對(duì)人類(lèi)居住區(qū)的侵?jǐn)_，當(dāng)?shù)孛癖娦拗碎L(zhǎng)達(dá)七十余公里的防洪河道。此外，出于地區(qū)發(fā)展和農(nóng)業(yè)使用等原因，人們又使用了其他類(lèi)似的方法，使得該地區(qū)水量減少，局部甚至成為旱地。

通過(guò)按自然需求量向FFNC注入水源，同時(shí)用泵抽水補(bǔ)償部分水的缺失；而泵抽水量與佛羅里達(dá)南部旱季和雨季成反比，有雨則停止泵水；對(duì)水源隔天檢測(cè)，包括除草劑、殘留的農(nóng)用肥料，避免水體富營(yíng)養(yǎng)化。

通過(guò)三年的干預(yù)，該地區(qū)已恢復(fù)到干擾前狀態(tài)。地表徑流時(shí)間較之三年前更長(zhǎng)、地下水位提高了6 cm；落葉硬葉林濕地得到了極大的修復(fù)，濕地面積進(jìn)一步擴(kuò)大；與之一起增長(zhǎng)的還有涉水鳥(niǎo)類(lèi)棲息地，淺灘溪流河床擴(kuò)大到3.2 km長(zhǎng)(至少1.5 m深)。

2.2 固廢及污水

生活廢棄物的肆意排入是導(dǎo)致城市河流濕地狀況不斷惡化的重要原因，解決核心是減少排放，并從功能角度提出解決方案。類(lèi)似案例在人工濕地的設(shè)計(jì)及建設(shè)中多有體現(xiàn)[9]。其關(guān)鍵是核心填料的選取。傳統(tǒng)填料包括土壤、沙石和礫石等；新型填料通常富含鈣、鋁和鐵等， 有效提高去磷能力。經(jīng)過(guò)多年研究實(shí)踐， 優(yōu)質(zhì)填料種類(lèi)發(fā)展豐富， 對(duì)氮磷(尤其是磷) 的去除有良好的效果；在對(duì)沸石、草炭、蛭石、頁(yè)巖、砂子等材料對(duì)生活污水去磷對(duì)比試驗(yàn)中， 去TP效果最好的是草炭， 而去氮效果最好的是沸石[10]。

2.3 河流駁岸構(gòu)建與堤岸保護(hù)

駁岸是連接水體與堤岸的過(guò)渡區(qū)域，起到協(xié)調(diào)水域、土壤和生物相互調(diào)節(jié)的作用[11]。在城市濕地修復(fù)改造時(shí)，如忽視駁岸的生態(tài)規(guī)劃，則會(huì)打破水、土、生物的互動(dòng)關(guān)系，容易形成物種單一；水體的自?xún)裟芰τ邢?，?dāng)其下降時(shí)更易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而對(duì)河流濕地造成負(fù)面后果。生態(tài)駁岸主要功能是保證水分的調(diào)節(jié)，使水陸生態(tài)和諧，生物量增加[12]。

2.4 水體富營(yíng)養(yǎng)化治理

水體污染防治是湖泊濕地水質(zhì)改善的關(guān)鍵，通常分為污水處理和水體富營(yíng)養(yǎng)化控制兩大類(lèi)[13-14]。減少外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流入是富營(yíng)養(yǎng)化水體恢復(fù)的前提?？刂仆庠次廴镜呐湃耄瑴p輕污染負(fù)荷，尤其是控制氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量。具體包括加強(qiáng)污水處理廠的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)集中處理和達(dá)標(biāo)排放，從源頭上阻斷外源營(yíng)養(yǎng)物。

2.5 植被與微生物修復(fù)

2.5.1 植物修復(fù)

植物修復(fù)指利用大葉面與強(qiáng)根系的水生植物，吸收水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而減低營(yíng)養(yǎng)鹽含量，凈化水體[15]。鳶尾、菖蒲、美人蕉、菩提子、鳳眼蓮和蘆葦對(duì)濕地水體中的氮、磷的吸收表現(xiàn)較好。再力花、風(fēng)車(chē)草、澤瀉能有效去除太湖的正磷酸鹽；梭魚(yú)草、再力花、風(fēng)車(chē)草對(duì)硝氮的去除表現(xiàn)較好，而再力花、香蒲、風(fēng)車(chē)草則能將葉綠素a有效去除[16]。

2.5.2 微生物修復(fù)

濕地微生物修復(fù)是利用微生物將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)的過(guò)程。已有的研究多局限在利用微生物降解或清除海灘溢油、潮間帶原油。濕地重金屬的微生物修復(fù)近十多年來(lái)比較受重視，包括生物吸附和生物氧化還原技術(shù)。

2.6 生物入侵

總體來(lái)看，我國(guó)濕地的入侵生物表現(xiàn)為種類(lèi)多樣、基數(shù)龐大、分布廣泛、持續(xù)危害等特點(diǎn)。濕地一旦受到外來(lái)生物的入侵，治理將十分困難，目前還沒(méi)有成熟的治理技術(shù)，只能從生態(tài)系統(tǒng)管理的角度進(jìn)行合理防控。

1)制定法律，加強(qiáng)監(jiān)督管理；2)強(qiáng)化基礎(chǔ)科學(xué)研究：建立防御體系、從入侵過(guò)程入手；3)加強(qiáng)新種引入監(jiān)督，避免人為引入。有研究表明，人為引入是生物入侵的重要方式之一；4)加強(qiáng)對(duì)生態(tài)監(jiān)測(cè)：對(duì)已入侵種進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，密切關(guān)注其種群動(dòng)態(tài)以及對(duì)本土物種的危害；濕地周邊的外來(lái)種也要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，防止其對(duì)城市濕地入侵。

2.7 人文精神

濕地在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中受水文地質(zhì)、氣候生物、社會(huì)人文等影響，逐步形成各自獨(dú)特的人文精神[17]。

在進(jìn)行城市濕地恢復(fù)改造時(shí)，應(yīng)充分尊重并結(jié)合當(dāng)?shù)厝宋奶厣瑴?zhǔn)確生動(dòng)地再現(xiàn)地域人文精神；其次運(yùn)用景觀設(shè)計(jì)手法，在尊重現(xiàn)實(shí)的前提下，借鑒園林、生態(tài)、美學(xué)等理論，在反映既有歷史與當(dāng)代特色的同時(shí)，體現(xiàn)藝術(shù)的再加工。

3 結(jié)語(yǔ)

國(guó)外城市濕地的修復(fù)改造在方法上重視方法論證，如現(xiàn)狀評(píng)估、可行性報(bào)告、專(zhuān)家意見(jiàn)及電腦模擬等，做到對(duì)癥下藥，許多方法值得我們借鑒。我國(guó)正處于城市化高速發(fā)展時(shí)期，濕地資源在城市化過(guò)程中遭到嚴(yán)重破壞，已有的生態(tài)環(huán)境與人居環(huán)境亟待修復(fù)改造。城市濕地修復(fù)改造方法的制定選擇應(yīng)針對(duì)城市的自身現(xiàn)狀與特點(diǎn)，并就可行性進(jìn)行評(píng)估論證，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)以最小干預(yù)獲得最佳效果的目的。