密蘇里河淺水棲息地恢復(fù)對(duì)我國(guó)航道工程生態(tài)保護(hù)的借鑒

王誠(chéng)，邢巖，呂彪，肖山民

（1.貴州省航務(wù)管理局，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456）

內(nèi)河航運(yùn)作為河流水資源綜合利用的重要方面，以其“占地少、耗能低、污染小、成本低、運(yùn)量大”的比較優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系中具有不可替代的重要地位[1]。內(nèi)河航運(yùn)本身即是一種綠色的運(yùn)輸方式。但是航運(yùn)，特別是為滿足航運(yùn)需求所進(jìn)行的航道工程會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響。緩解航道工程實(shí)施所產(chǎn)生的不利影響，開(kāi)展航道工程生態(tài)保護(hù)與修復(fù)是水運(yùn)交通行業(yè)應(yīng)盡之責(zé)。

航道基礎(chǔ)設(shè)施綠色建設(shè)與修復(fù)作為內(nèi)河航運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展的主要任務(wù)，同時(shí)也是交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)強(qiáng)化交通基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)環(huán)保設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，2021年印發(fā)的《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》將95%的交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色化率作為2035年的遠(yuǎn)景目標(biāo)。當(dāng)前，以長(zhǎng)江、西江和京杭運(yùn)河為代表的內(nèi)河高等級(jí)航道建設(shè)，綠色生態(tài)環(huán)保理念和工程措施已有廣泛應(yīng)用，初步形成了航道工程綠色生態(tài)建設(shè)技術(shù)體系，在強(qiáng)化航道工程生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)，建設(shè)綠色交通廊道方面發(fā)揮了重要作用[2]。2021年6月交通運(yùn)輸部發(fā)布施行的《內(nèi)河航道綠色建設(shè)技術(shù)指南》，對(duì)于規(guī)范和推進(jìn)我國(guó)內(nèi)河航道工程綠色建設(shè)意義重大。

密蘇里河是一條人工改造化程度較高的河流，肇始于上世紀(jì)初的大規(guī)模渠化治理，造成河流水文淹沒(méi)節(jié)律變化和生物棲息生境喪失，對(duì)河流生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大的影響。自上世紀(jì)80年代以來(lái)陸續(xù)開(kāi)展的棲息地修復(fù)、流量調(diào)節(jié)和生物人工繁育等綜合環(huán)境恢復(fù)措施，在近40年來(lái)取得了良好的恢復(fù)效果。密蘇里河在保護(hù)對(duì)象與內(nèi)容確定、棲息地修復(fù)、指標(biāo)量化、修復(fù)目標(biāo)考核、修復(fù)措施和跨專(zhuān)業(yè)組織協(xié)作等方面的做法值得研究與借鑒。

有鑒于此，透過(guò)回顧美國(guó)密蘇里河百余年來(lái)的治理與保護(hù)歷程，以期對(duì)我國(guó)正在開(kāi)展的航道工程生態(tài)保護(hù)工作有所借鑒和啟發(fā)。

1 密蘇里河開(kāi)發(fā)歷程

密蘇里河發(fā)源于美國(guó)西北部落基山脈東麓，流經(jīng)蒙大拿、北達(dá)科他、南達(dá)科他、內(nèi)布拉斯加、愛(ài)荷華、堪薩斯和密蘇里7 個(gè)州，在圣路易斯市匯入密西西比河，密蘇里河是密西西比河最長(zhǎng)的支流，全長(zhǎng)3767km，流域面積137 萬(wàn)km2。

自19 世紀(jì)初美國(guó)西進(jìn)運(yùn)動(dòng)（Westward Movement）以來(lái)，密蘇里河即扮演著東西部運(yùn)輸通道的重要作用。早期的航道工作主要是清理河道沙洲、倒木、沉船等以疏通航道為目的清障作業(yè)，以供龍骨帆船、小型蒸汽輪船的安全航行。為進(jìn)一步發(fā)揮密蘇里河的航運(yùn)效益，同時(shí)保護(hù)沿岸的基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田和居民區(qū)，美國(guó)國(guó)會(huì)在1912年授權(quán)陸軍工程師兵團(tuán)（USACE）負(fù)責(zé)實(shí)施密蘇里河堤防加固和通航計(jì)劃（Missouri River Bank Stabilization and Navigation Project，BSNP）。密蘇里河首次大規(guī)模的系統(tǒng)治理發(fā)生在1927-1942年間，當(dāng)時(shí)陸軍工程師兵團(tuán)雇傭多達(dá)13000 名勞工沿密蘇里河修筑壩體和護(hù)岸工程，通過(guò)系統(tǒng)性的航道治理，至1934年使河口至堪薩斯城589km 的航道水深達(dá)到1.8m，至1940年，將其進(jìn)一步上延至距河口991km 的奧馬哈市。

1944年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)的防洪法案（Flood Control Act）將密蘇里河的開(kāi)發(fā)和治理授權(quán)給陸軍工程師兵團(tuán)，由其負(fù)責(zé)密蘇里河干流水庫(kù)群，堤防和航道建設(shè)。明確了密蘇里河水資源開(kāi)發(fā)的8 大功能，分別是：灌溉(irrigation)、供水(water supply)、防洪(flood control)、發(fā)電(power)、航運(yùn)(navigation)、水質(zhì)管理(Water quality control)、休閑(Recreation)、魚(yú)類(lèi)與野生生物保護(hù)(fish &wildlife)。自此，在密蘇里河中上游陸續(xù)修建了6 座水壩，形成了美國(guó)最大的梯級(jí)水庫(kù)群系統(tǒng)，其發(fā)電總量占全美水力發(fā)電總量的71%以上。按照密蘇里河堤防加固和通航計(jì)劃，愛(ài)荷華州蘇城（Sioux city）以下1200km的下游河段計(jì)劃建成9 英尺深（2.74m）×300 英尺寬（91.44m）的航道。該計(jì)劃通過(guò)一系列堤防、護(hù)岸、丁壩、裁彎、堵汊、疏浚工程將河道束窄、取直，阻止河流橫向淘刷，將河道限制在相對(duì)穩(wěn)定的主槽內(nèi)，從而將密蘇里河從一條寬淺、多汊、游蕩的蜿蜒河流改造成為一條窄深、順直、單一的行洪與運(yùn)輸通道[3]。

經(jīng)過(guò)對(duì)密蘇里河近80年來(lái)系統(tǒng)化的治理，在取得巨大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，河流的水文節(jié)律、河道輸沙、河床形態(tài)和生物資源等也發(fā)生了巨大的改變。干流梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)節(jié)縮小了洪枯季節(jié)的水量差異，改變了河流天然的水文節(jié)律，水壩攔截了上游約3/4 的輸沙（據(jù)密蘇里州Hermann 監(jiān)測(cè)斷面顯示河道輸沙量由蓄水前的3.25 億t/年減少至7500 萬(wàn)t/年）。治理工程的實(shí)施使下游河道流程縮短了近10%，河道寬度變幅從歷史上的365～3218m 縮減至183～335m，局部河段水域面積減小近80%。主河槽與洪水邊灘的水力連通度降低甚至是完全喪失，棲息地面積損失近522,000 英畝，從歷史上100 英畝/英里（25 公頃/公里）的水平降低至不足5英畝/英里（1.26 公頃/公里）。作為水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的水生昆蟲(chóng)減少了70%，67 種本土魚(yú)類(lèi)中的51 種漁獲量已經(jīng)稀有或大幅減少，其中，密蘇里鏟鱘（Pallid Sturgeon）和黃嘴燕鷗（Least Terns）被列為瀕危物種，笛鸻（Piping Plovers）被列為近危物種，以密蘇里河為主要棲息場(chǎng)所的密蘇里鏟鱘是密西西比河流域內(nèi)首次被列為瀕危物種的魚(yú)類(lèi)。

2 密蘇里河修復(fù)計(jì)劃

為緩解密蘇里河因水資源開(kāi)發(fā)所造成522,000 英畝的棲息地?fù)p失，美國(guó)國(guó)會(huì)于1986年授權(quán)陸軍工程師兵團(tuán)以撥付和贖買(mǎi)形式獲得48,100 英畝土地（包括29,900 英畝私有土地和18,200 英畝國(guó)有土地）開(kāi)展以河流棲息地（包括支汊邊溝、河灣回水區(qū)、淺緩水域、濕地和洼地等）恢復(fù)為主的魚(yú)類(lèi)與野生生物救助計(jì)劃（BSNP Fish and Wildlife Mitigation Project），并于1999年，追加授權(quán)118,650 英畝，從而將棲息地恢復(fù)土地供應(yīng)面積增至166,750 英畝，其中計(jì)劃至2024年將恢復(fù)淺水棲息地面積20,000 英畝。

為此，美國(guó)魚(yú)類(lèi)與野生生物管理局（USFWS）于2003年發(fā)布修訂版的生物意見(jiàn)書(shū)（Biological Opinion,BiOp），明確指出為密蘇里河3 種瀕危生物營(yíng)造棲息地，包括適宜密蘇里鏟鱘的淺水棲息地（Shallow Water Habitat, SWH）和適宜黃嘴燕鷗、笛鸻的出露沙洲棲息地（Emergent Sandbar Habitat, ESH）[5]。意見(jiàn)書(shū)從生物行為學(xué)角度提出了適宜鏟鱘棲息的生境條件專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)，以便為棲息地恢復(fù)和效果評(píng)價(jià)提供標(biāo)準(zhǔn)。將8月日均流量綜合歷時(shí)曲線中位流量所對(duì)應(yīng)的水深不大于5feet（1.5m）、流速不大于2ft/sec（0.6m/s）的水域認(rèn)為是理想的淺水棲息地，并計(jì)劃2020年將其面積恢復(fù)至20-30 英畝/英里（5-7.5 公頃/公里）的目標(biāo)水平。

2005年提出的密蘇里河恢復(fù)項(xiàng)目（Missouri River Recovery Program, MRRP）將以往涉及到的密蘇里河流域開(kāi)發(fā)與保護(hù)計(jì)劃進(jìn)行整合，形成以流域?yàn)閱卧木C合性治理項(xiàng)目。并于2007年成立了由沿岸各州、原住民、利益相關(guān)方和聯(lián)邦管理機(jī)構(gòu)多方參與的密蘇里河恢復(fù)項(xiàng)目執(zhí)行委員會(huì)（MRRIC），作為推動(dòng)項(xiàng)目執(zhí)行的咨詢(xún)和議事機(jī)構(gòu)。

3 淺水棲息地恢復(fù)

參照美國(guó)魚(yú)類(lèi)與野生生物管理局生物意見(jiàn)書(shū)的指導(dǎo)，淺水棲息地恢復(fù)可采用拓寬河道、修復(fù)洪水邊灘和調(diào)節(jié)下泄流量等工程或管理的手段進(jìn)行。淺水棲息地恢復(fù)根據(jù)建設(shè)位點(diǎn)的不同主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是河道內(nèi)修復(fù)（in-channel rehabilitation）：包括①整治壩體壩身開(kāi)槽（Dikes Notching）；②堤身開(kāi)口（Revetment Notching）；③削減整治壩體高程（Dikes lowering）；④修筑V 字形壩體（Chevron construction）。其中，整治壩體壩身開(kāi)槽能夠恢復(fù)主航槽與壩田的橫向連通，形成新的人工汊道，提升河段的生境多樣化水平；堤身開(kāi)口能夠增強(qiáng)河濱濕地與河道的水系連通程度，擴(kuò)大水生生物棲息空間；削減整治壩體高程能夠適當(dāng)恢復(fù)壩體表面的過(guò)流能力，通過(guò)適當(dāng)犧牲壩體整治能力換取壩田區(qū)生態(tài)效益改善；V 字形壩體在河道當(dāng)中形成半封閉的靜水區(qū)域，為水生生物營(yíng)造了河道內(nèi)的棲息空間。另一類(lèi)是邊灘修復(fù)（off-channel rehabilitation）：包括①開(kāi)挖/疏浚支汊邊溝（Chute）；②開(kāi)挖/疏浚河灣回水區(qū)（Backwater）。其中支汊邊溝是利用灘面遺留串溝，通過(guò)人工開(kāi)挖或疏浚而成，其入口與出口均與主航槽連通。河灣回水區(qū)是利用低洼灘面，同樣通過(guò)人工開(kāi)挖或疏浚而成，但僅其入口與主航槽連通。邊灘上的支汊邊溝和河灣回水區(qū)建設(shè)能夠增加主航槽與邊灘的水力連通，擴(kuò)大水域覆蓋面積，即使是在枯水期也能夠在邊灘上保留適宜的淺水生境，增大了水生生物的棲息空間。

截止2016年底，陸軍工程師兵團(tuán)已通過(guò)贖買(mǎi)和劃撥形式，獲得土地面積66,332.87 英畝，占棲息地恢復(fù)面積的40%，分布在內(nèi)布拉斯加、愛(ài)荷華、堪薩斯和密蘇里4 個(gè)州的74 處河段。截止2015年底，已完成淺水棲息地恢復(fù)面積11,832 英畝，按最初20 英畝/英里的最低目標(biāo)，753 英里河段共需建設(shè)淺水棲息地15,060 英畝，完成度達(dá)79%。

4 對(duì)我國(guó)航道工程生態(tài)保護(hù)的借鑒意義

從密蘇里河開(kāi)發(fā)治理和保護(hù)歷程來(lái)看，其大致經(jīng)歷了從水害治理，到變害為利航運(yùn)開(kāi)發(fā)，到明確河流8 大功能，再到瀕危生物棲息地恢復(fù)的不同階段，通過(guò)梳理百年來(lái)密蘇里河的治理與保護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)航道工程生態(tài)保護(hù)工作的借鑒有：

（1）立法確立流域尺度的水資源綜合利用功能與主體。以流域尺度統(tǒng)籌水資源綜合利用，確立開(kāi)發(fā)與保護(hù)并重的功能定位（但實(shí)際上仍是先開(kāi)發(fā)后治理），明確實(shí)施主體。

（2）建立多部門(mén)、跨行業(yè)的開(kāi)發(fā)與保護(hù)協(xié)作機(jī)制。成立密蘇里河恢復(fù)項(xiàng)目執(zhí)行委員會(huì)，整合流域范圍內(nèi)的開(kāi)發(fā)與保護(hù)計(jì)劃，建立多方參與的協(xié)商議事和決策機(jī)制，保障流域開(kāi)發(fā)治理“一體化”、“一盤(pán)棋”的理念得以貫徹。

（3）選擇旗艦物種推進(jìn)和推廣水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)工作。以旗艦物種選擇推進(jìn)河流水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)，明確重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象及其受威脅程度，從而使棲息生境保護(hù)有的放矢，便于在全社會(huì)推廣和宣傳保護(hù)工作。

（4）形成以空間恢復(fù)為主的河流再自然化進(jìn)程。逐步恢復(fù)河流多汊道系統(tǒng)與淺緩水域等自然屬性，補(bǔ)償因丁壩、鎖壩等航道工程所造成的水力連通下降及其所帶來(lái)的棲息地喪失。

（5）提供可量化專(zhuān)業(yè)化的棲息生境恢復(fù)指標(biāo)和目標(biāo)意見(jiàn)。由生物部門(mén)結(jié)合物種習(xí)性提供專(zhuān)業(yè)的生境關(guān)鍵環(huán)境因子指標(biāo)，參照棲息生境歷史水平和現(xiàn)實(shí)狀況提出棲息地總量恢復(fù)階段目標(biāo)，作為評(píng)價(jià)棲息生境恢復(fù)工作進(jìn)度和成效的依據(jù)。

（6）探索棲息地恢復(fù)工程與管理措施。恢復(fù)主河槽與邊灘、河灣回水區(qū)的橫向連通，開(kāi)展工程河段水動(dòng)力、地貌、河床底質(zhì)、生物資源變化等內(nèi)容的跟蹤監(jiān)測(cè)和評(píng)估，不斷調(diào)整優(yōu)化恢復(fù)工程措施，進(jìn)行河流環(huán)境適應(yīng)性管理。

5 結(jié)論

鑒于航道工程生態(tài)保護(hù)與修復(fù)正在我國(guó)大小通航河流上廣泛開(kāi)展，通過(guò)回顧密蘇里河百余年來(lái)的開(kāi)發(fā)與保護(hù)歷程，詳述其以旗艦物種棲息地恢復(fù)為主的流域修復(fù)計(jì)劃，從流域水資源開(kāi)發(fā)保護(hù)功能界定、跨行業(yè)協(xié)作機(jī)制、旗艦物種選擇、河流空間恢復(fù)、棲息地量化指標(biāo)以及恢復(fù)工程措施與管理等6 方面歸納其對(duì)我國(guó)正在開(kāi)展航道工程生態(tài)保護(hù)工作的借鑒經(jīng)驗(yàn)。