間歇性河流濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)劃研究：以云南楚雄龍川江濕地為例

白 金 朱 江 蘇 莉 包萬(wàn)隆

(1 中規(guī)院(北京)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，北京 100044；2 中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100044)

在我國(guó)快速城鎮(zhèn)化和全球氣候變化的背景下，許多自然生態(tài)系統(tǒng)受到了人為活動(dòng)的干擾，導(dǎo)致濕地大面積消失。在過(guò)去一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，人類為滿足生產(chǎn)生活的需要，在河流上游修建水庫(kù)和堤壩，造成河流干涸、濕地減少、植被退化和生物多樣性降低，增加了地表侵蝕和地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。隨著劇烈的環(huán)境變化,與河流水資源密切相關(guān)的間歇性河流濕地逐漸消失，曾經(jīng)復(fù)雜而豐富的水文、地貌、河岸和生境特征出現(xiàn)嚴(yán)重退化，間歇性河流濕地的大量減少已成為我國(guó)河流生態(tài)多樣性喪失的重要原因之一。

間歇性河流又稱季節(jié)性河流，指河流在枯水季節(jié)河水?dāng)嗔骱秃哟猜懵?，在豐水季節(jié)形成水流甚至洪水奔騰(許炯心, 2000)。間歇性河流濕地是一種由淺層地下水占主導(dǎo)地位的水文類型，或是由降水和地表徑流(包括水庫(kù)放水)驅(qū)動(dòng)的水文類型，這兩種類型的水文創(chuàng)造了多樣化的濕地系統(tǒng)(Michigan United Conservation Clubs, 1999)。間歇性河流濕地的修復(fù)和重建是河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的基礎(chǔ)，其對(duì)于連接主河道上下游水體、改善整體水文條件、營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸和生態(tài)資源的連通性，維持河流動(dòng)態(tài)平衡等具有重要意義(江景海, 2019)。目前，國(guó)內(nèi)間歇性濕地研究多通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)獲取物理和生物數(shù)據(jù)，分析季節(jié)性河流濕地的變化規(guī)律，著重討論濕地系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建。在間歇性河流濕地的生態(tài)修復(fù)方面，研究角度多為水環(huán)境治理，如選用不同植物在間歇性河流濕地中對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的改善等(朱江，2018)，尚未開展非系統(tǒng)性的綜合生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程。鑒于目前國(guó)內(nèi)尚未形成有關(guān)間歇性河流濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)和方法的歸納和總結(jié)，本文以云南省楚雄彝族自治州南華縣的龍川江濕地為例，深入探討我國(guó)間歇性河流濕地規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)方法，從參考模型、河流重建、地形調(diào)整、植被恢復(fù)與棲息地重建等方面綜合考慮，提出生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的規(guī)劃要點(diǎn)和建議。

1 研究區(qū)概況

龍川江是滇中地區(qū)的重要河流，是金沙江的一級(jí)支流，其源頭位于云南省楚雄彝族自治州南華縣，由西向東流經(jīng)南華縣、楚雄市，再向北經(jīng)過(guò)祿豐縣，在元謀縣北部的江邊鄉(xiāng)匯入金沙江(李瀾, 2017)。河流全長(zhǎng)246 km，流域面積9 240.7 km2，流域以山區(qū)和丘陵為主，占全流域面積的95%。由于地處低緯度高中海拔地區(qū)，受大氣環(huán)流和季風(fēng)影響，龍川江在楚雄州境內(nèi)干濕季節(jié)分明，降水主要集中在每年5—10月，全州年平均降雨量為829.7 mm，年蒸發(fā)量為降雨量的2倍以上，屬于典型的洪澇與干旱并存的地區(qū)(云南省地方志編纂委員會(huì), 1998)。

研究區(qū)位于青山嘴水庫(kù)以南的龍川江沿岸，總面積約18 km2，毗鄰旅游景區(qū)彝人古鎮(zhèn)。基地以緩坡丘陵圍合的帶形谷地為主，龍川江流經(jīng)山谷，但水量較少，有些地區(qū)則會(huì)在洪水或干旱之間切換。場(chǎng)地范圍內(nèi)以農(nóng)田、村落、片狀林地和季節(jié)性溪流為主，還有少量的原生濕地沼澤。

2 龍川江濕地主要的生態(tài)問(wèn)題

楚雄青山嘴水庫(kù)于2009年建成，主要滿足防洪防澇、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉等需要，水庫(kù)對(duì)龍川江流域和其洪泛平原產(chǎn)生了較大影響，周邊道路開發(fā)、伐木和房屋建設(shè)等人工干預(yù)導(dǎo)致龍川江流域水文功能下降，主河道變成一條快速下泄的水渠，周邊水網(wǎng)濕地面積縮減，河床穩(wěn)定性下降，河岸植被喪失，水質(zhì)退化。

此外，大壩下游龍川江主河道的設(shè)計(jì)水位標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分河段難以滿足行洪要求，由于缺乏復(fù)雜的水文、河岸和生境特征，單一的河道體系不利于納洪排澇，景觀破碎化嚴(yán)重。為恢復(fù)龍川江的生態(tài)系統(tǒng)功能，提出河道整治方案，通過(guò)結(jié)合濕地恢復(fù)建立可持續(xù)的生態(tài)自維持體系，解決區(qū)域內(nèi)的雨季洪澇、旱季無(wú)水、缺乏生態(tài)棲息地、景觀價(jià)值低等多重問(wèn)題。

3 龍川江濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)劃目標(biāo)

龍川江濕地以“生態(tài)修復(fù)”為目標(biāo)，將逐漸恢復(fù)到河流生態(tài)系統(tǒng)受干擾前的結(jié)構(gòu)和功能。濕地生態(tài)修復(fù)的主要任務(wù)包括：(1)改善水質(zhì)條件、水文條件 ；(2)修復(fù)河流地貌特征；(3)恢復(fù)生物物種?？偰繕?biāo)是調(diào)整龍川江濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，主要標(biāo)志是生物群落多樣性的增加。

具體的修復(fù)目標(biāo)包括：(1)增加上游水庫(kù)的下泄流量作為河道生態(tài)用水，恢復(fù)河道與洪泛區(qū)的聯(lián)系；(2)通過(guò)參考模型，將場(chǎng)地內(nèi)龍川江流域調(diào)整到歷史上蜿蜒的河道與濕地形態(tài)，改善內(nèi)流水動(dòng)力，最大限度地增加連接周邊土地的水系濕地；(3)改善該地區(qū)的水文功能，包括增加低水位沼澤與河流的水體交換率，增強(qiáng)夏季水文連通性；(4)保護(hù)敏感的山坡地、濕地、溪流和河岸棲息地環(huán)境，以達(dá)到河道周邊本地物種的生存和繁衍條件。

4 規(guī)劃思路與具體措施

在青山嘴水庫(kù)下游建立約7.97 km2的生態(tài)恢復(fù)和河岸保護(hù)地。利用龍川江沿岸的取土坑、養(yǎng)殖池、現(xiàn)狀沖溝等整理成一系列多級(jí)濕地系統(tǒng)，保留59 hm2的現(xiàn)狀濕地，修復(fù)和增加1.6 km2的間歇性河流濕地，包括雨水濕地、自然野化濕地、季節(jié)性池塘、高原洼地等(朱江，2018)。這些濕地主要是修建青山嘴水庫(kù)之后的殘留濕地，也是隨著龍川江河道的變化而逐漸形成的濕地孤島，并保留了重要的本地自然植被，可以作為生態(tài)修復(fù)的參考依據(jù)。在歷史上曾經(jīng)的野生動(dòng)物棲息地以及具有濕地恢復(fù)潛力的區(qū)域?qū)⒌玫交謴?fù)與重建，修復(fù)河岸區(qū)退化河流濕地生態(tài)系統(tǒng)，改善溪流、沼澤、河岸和敏感物種棲息地的生態(tài)狀況。

龍川江濕地生態(tài)修復(fù)將遵循循序漸進(jìn)的過(guò)程。首先，分析相關(guān)歷史資料和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以確定恢復(fù)的參考模型，并根據(jù)場(chǎng)地地貌和生物條件制定恢復(fù)軌跡；其次，進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，收集場(chǎng)地相關(guān)的物理和生物信息，提出初步的生態(tài)恢復(fù)策略，包括匯水量控制、河道補(bǔ)水、地形改造和植被恢復(fù)等；最后，分析地形地貌和生物數(shù)據(jù)信息，確定龍川江及其沿岸本地物種棲息地環(huán)境，通過(guò)分析結(jié)果制定行動(dòng)計(jì)劃，恢復(fù)具有生態(tài)恢復(fù)潛力的地區(qū)。

5 間歇性河流濕地的修復(fù)與重建

5.1 參考場(chǎng)地研究

生態(tài)修復(fù)的參考模型(參考場(chǎng)地)是場(chǎng)地恢復(fù)的指南和向?qū)Вㄟ^(guò)對(duì)比實(shí)際的、相鄰的或附近場(chǎng)地的物種和生態(tài)模式，設(shè)計(jì)生態(tài)修復(fù)所需的植被和棲息地環(huán)境(Clewell et al, 2013)。間歇性河流濕地大部分是存水的洼地，流域面積與濕地水文及其大小之間沒有直接關(guān)系，它們主要存在于過(guò)去大型洪水造成的殘余通道和凹陷特征中，降雨導(dǎo)致的洪水徑流聚集在這些區(qū)域(Michigan United Conservation Clubs，1999)。

研究選取大理洱源縣鳳羽河及其周邊濕地作為規(guī)劃的參考場(chǎng)地。鳳羽河地區(qū)距離楚雄約150 km，具有與龍川江相似的環(huán)境特征，兩者都屬于典型的山地丘陵地貌，土壤類型均以水稻土、棕紅土為主，地形復(fù)雜程度低，大部分地形坡度小于1%。另外，鳳羽河流域內(nèi)水資源豐富，水質(zhì)良好，具有多樣的濕地生境，是洱海的重要水源地。收集鳳羽河周邊間歇性濕地的大量相關(guān)數(shù)據(jù)，包括濕地范圍、水位深度、濕地分布狀況、植被類型和特殊棲息地環(huán)境特征等，為龍川江濕地的恢復(fù)提供重要的參考依據(jù)。

濕地密度是指場(chǎng)地內(nèi)的濕地面積占總面積的比例，濕地密度分析可以確保濕地系統(tǒng)適宜的生態(tài)空間分布(Michigan United Conservation Clubs，1999)。鳳羽河間歇性濕地密度分別是37%(北部)和17%(南部)，新恢復(fù)的龍川江間歇性濕地的設(shè)計(jì)密度約為12%，這是基于青山嘴水庫(kù)攔蓄、周邊農(nóng)田灌溉和工程實(shí)施難度等確定。通過(guò)建模分析顯示，該濕地密度適合當(dāng)?shù)貪竦匚锓N棲息地的生態(tài)需求。

5.2 間歇性河流修復(fù)與重建

龍川江濕地涉及河道的重新調(diào)整，通過(guò)修復(fù)與重建間歇性河流以減輕之前改變河流的影響。青山嘴水庫(kù)每年需增加0.3億m3的下泄流量作為河道生態(tài)用水，建立一個(gè)穩(wěn)定的水流補(bǔ)充源，并通過(guò)種植河岸植被重建毗鄰的溪流通道，恢復(fù)和重建濕地生態(tài)系統(tǒng)。

重新建立的間歇性河流一般是低能量的，與主河道與流域之間進(jìn)行能量交換，形成穩(wěn)定的流動(dòng)形態(tài)并呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)平衡。龍川江間歇性溪流的流域面積約602 hm2，平均坡度為1%。通過(guò)評(píng)估流域范圍、自然降雨和地下水補(bǔ)給等，進(jìn)行初步的水文計(jì)算，設(shè)計(jì)的河道可承載約0.3 m3/s的流量。整體護(hù)岸的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)后的間歇性河流濕地將成為連接龍川江上下游河流的重要通道。由于河岸場(chǎng)地內(nèi)的間歇性溪流自然能量較低，且河道侵蝕和沉積物極少，重建的溪流將不會(huì)出現(xiàn)退化現(xiàn)象。

盡可能遵循現(xiàn)有地形和水系規(guī)劃河道，利用現(xiàn)有季節(jié)性排水系統(tǒng)以及水庫(kù)下方的支流河道。間歇性河流濕地平均寬度為14 m，平均水深約1 m，局部水域相對(duì)較寬，風(fēng)景湖面的寬度過(guò)渡是漸進(jìn)式的，以避免湖面寬度突然變大或變小。河流濕地土層深厚，其土層中沙子或小礫石較少，溪流中的沉積物極少，預(yù)計(jì)不會(huì)造成有害沉積。這種水體環(huán)境與當(dāng)?shù)貧夂蛞黄鹦纬砷g歇性河流的條件，在干旱季節(jié)間歇性河流通道幾乎完全被草和其他植被覆蓋，在雨季瞬時(shí)洪峰流量能通過(guò)淺灘濕地，通過(guò)河岸植被進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化(圖1)。

圖1 龍川江間歇性濕地生態(tài)修復(fù)概念規(guī)劃Fig.1 Conceptual planning for ecological restoration of intermittent wetland in Longchuanjiang River

5.3 濕地地形調(diào)整

我們通過(guò)分類分級(jí)對(duì)青山嘴水庫(kù)下游的間歇性濕地進(jìn)行地形改造，在濕地之間重建丘狀地形，每個(gè)新的濕地組團(tuán)重建局部的分水淺坡。由于流域與濕地水文之間缺乏聯(lián)系，根據(jù)鳳羽河濕地的地形數(shù)據(jù)，對(duì)龍川江濕地的地形進(jìn)行分級(jí)和改造。一般來(lái)說(shuō)，濕地周邊地形若超過(guò)50 cm高，則面向濕地一側(cè)的坡度較陡，不利于水的流動(dòng)，需要重新配置土方和地形，以便為每個(gè)新的和保留的濕地形成局部流域系統(tǒng)，每個(gè)局部流域的大小將與相應(yīng)淺灘濕地的大小成正比，流域面積與濕地面積的比例約為3∶1。

場(chǎng)地新建濕地及改良排水系統(tǒng)所開挖的土方將用于重塑地貌形態(tài)。新開挖的濕地平均寬度約3 m、深15 cm，縱向坡度小于1%，有助于濕地植物的生長(zhǎng)。由于現(xiàn)有的土壤質(zhì)地足以滿足生態(tài)恢復(fù)的條件，重建和修復(fù)的間歇性河流濕地不需要增加防滲措施。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該地區(qū)野生動(dòng)物的增加將會(huì)維持濕地的低滲透率，由此將產(chǎn)生額外的濕地水飽和天數(shù)。

濕地系統(tǒng)的表層土可保留或更換，在地形調(diào)整過(guò)程中為避免損壞土壤中的防滲層，應(yīng)保留至少10 cm的表層土。經(jīng)過(guò)初步的土方計(jì)算，如果濕地水位比現(xiàn)有河道水位低約20 cm，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行土方工程的再平衡，這也符合為連接濕地的河道提供至少15 cm水深的需要(圖2)。

圖2 間歇性河流濕地?cái)嗝嫘问紽ig.2 Section plan of intermittent river wetland

5.4 濕地植被群落恢復(fù)

通過(guò)濕地植被配置恢復(fù)濕地植被群落，其復(fù)雜性在于修復(fù)項(xiàng)目的最終群落通常是根據(jù)配置植物進(jìn)行自我篩選的過(guò)程(John et al, 2014)。盡量保留龍川江河岸成熟的本地植被，新栽植的植物種類要選擇本地陸生和水生植物，以模仿參考場(chǎng)地的自然間歇性河流濕地肌理。

在河岸區(qū)域重新恢復(fù)植被 ：(1)在龍川江洪泛區(qū)，青山嘴水庫(kù)下泄河道及周邊梯田狀多級(jí)濕地 ；(2)現(xiàn)狀多年原生濕地周圍，包括多種生境的淡水沼澤、池塘等；(3)結(jié)合現(xiàn)狀農(nóng)作物景觀，在新建立的間歇性河道兩側(cè)以及連接下游現(xiàn)狀間歇性溪流的區(qū)域。

在河岸河道重建區(qū)種植喬木和灌木，根據(jù)植被覆蓋率的不同標(biāo)為A-E區(qū)域(圖3)。 A區(qū)是最接近河流的區(qū)域，濕地植物配置種類最多，E區(qū)是離溪流最遠(yuǎn)的區(qū)域，由云南松(Pinus yunnanensis)、華山松(Pinus armandii)和高山櫟(Quercus semicarpifolia)等本地喬木為主。植物種植密度也將從溪流邊緣到濱水區(qū)邊緣逐漸減少，遠(yuǎn)離溪流的區(qū)域反映了地下水狀況和洪水頻率等差異。A區(qū)設(shè)計(jì)為約10 m寬沿間歇性溪流，由于間歇性溪流的洪泛區(qū)較小，其他區(qū)域(B-E)設(shè)計(jì)寬為約20 m。受地形限制，并非所有河流都可以劃分為以上5個(gè)區(qū)域。

圖3 水岸種植概念模型Fig.3 Conceptual model of waterfront planting

該項(xiàng)目使用了多種植物繁殖材料，包括種子繁殖、植苗、扦插苗、容器苗和草皮塊等。植被修復(fù)是項(xiàng)目中最脆弱的工作，植株成活率與灌溉、除草以及防止生物入侵等現(xiàn)場(chǎng)工作密切相關(guān)。利用苔蘚等地被植物覆蓋土層，以保護(hù)水體并控制雜草蔓延。間歇性河流較淺的水深和適宜的溫度以及腐爛的有機(jī)物積累等有利于藻類、真菌等繁殖，可為鳥類、哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物提供營(yíng)養(yǎng)，形成本地野生動(dòng)物的棲息地環(huán)境。

6 結(jié)論與建議

間歇性河流濕地的重建旨在模擬洪泛區(qū)曾經(jīng)存在的濕地生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)增加水量、減少流入溪流的沉積物和養(yǎng)分以及增加野生動(dòng)物棲息地，以期支持健康的河流和濕地生境。濕地中大量面積不到0.2 hm2的斑塊，為候鳥、水禽、兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物的繁殖和覓食提供了重要的食物來(lái)源。間歇性河流濕地對(duì)于我國(guó)河流濕地修復(fù)具有重要的生態(tài)價(jià)值，結(jié)合自然的水塘、河流和沼澤濕地景觀，控制匯水量、減緩徑流速度以及利用自然降雨周期以充分支撐本地植被的生長(zhǎng)，可提升物種棲息地環(huán)境，最大程度地實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)修復(fù)和棲息地恢復(fù)。

龍川江間歇性河流濕地將通過(guò)實(shí)施綜合管理計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)措施，記錄植被群落變化和野生動(dòng)物變化情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析恢復(fù)濕地的棲息地環(huán)境，消除濕地棲息地系統(tǒng)已知的維持間歇性河流濕地分布和變化的動(dòng)態(tài)平衡，把控外來(lái)入侵植物的數(shù)量和趨勢(shì)，及時(shí)清除非本地植物，確保龍川江間歇性河流濕地的持久性。