河流生態(tài)恢復(fù)的設(shè)計(jì)探究

劉軼

（深圳市北林苑景觀及建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 研究背景

1.1 政策背景

生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)，高質(zhì)量規(guī)劃建設(shè)萬里碧道是廣東省貫徹落實(shí)生態(tài)文明思想的重大創(chuàng)新舉措。深圳市是全省萬里碧道建設(shè)的探路者，龍崗河碧道屬于深圳都市型骨干碧道，是廣東省萬里碧道建設(shè)的重要一環(huán)，也是深圳市、龍崗區(qū)重點(diǎn)打造的“生態(tài)名片”。

1.2 項(xiàng)目背景

龍崗河流域位于深圳市東北部，是東江二級(jí)支流淡水河的上游段。河流發(fā)源于梧桐山北麓，本項(xiàng)目龍崗河干流流經(jīng)深圳境內(nèi)園山、龍城、龍崗、寶龍、坪地五個(gè)街道，并最終由坪山區(qū)進(jìn)入惠州市境內(nèi)。龍崗河作為一條重要的綠色游憩通廊，自西向東貫通梧桐山風(fēng)景名勝區(qū)、南灣郊野公園及松子坑森林公園等多個(gè)自然及郊野公園；沿干流及支流流域串聯(lián)多個(gè)城市公園，并形成多條綠道及碧道游憩系統(tǒng)。田坑水河口以上的干流流域面積364.4km2，河長(zhǎng)35.5km（含主源梧桐山河14.4km），河床平均坡降2.7‰。干流全長(zhǎng)20.77km，其中上游段5.40km，中游段4.60km，下游段10.77km。

2 現(xiàn)狀問題

2.1 河流結(jié)構(gòu)不完整，缺乏河漫灘的結(jié)構(gòu)和功能

完整的河流結(jié)構(gòu)包括河道和河漫灘，兩者相互連通、交互作用。河漫灘通常包括沼澤、濕地、小型水塘等靜水棲息地，是河道內(nèi)流水生態(tài)系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。對(duì)比自然河流，龍崗河的河流結(jié)構(gòu)不完整，生境較為單一?，F(xiàn)狀有大面積的淤積河漫灘，但僅上游局部河心草灘形成了不同的水深和流速，塑造了多樣化的微生境，中、下游河漫灘植物生長(zhǎng)雖然吸引了一些鳥類覓食，但緩水和靜水生境的缺失，缺乏河漫灘的結(jié)構(gòu)和功能，影響了生物多樣性的豐富度，不利于水生動(dòng)物及兩棲動(dòng)物棲息繁殖[1]。

2.2 河道生境較單一，同質(zhì)化程度高

上游河道狹窄，兩側(cè)多為垂直不透水擋墻，中下游的河岸與河心洲大部分為單一的象草群落，總體河道生境較單一、同質(zhì)化程度較高。生物棲息條件單調(diào)，缺乏具有相對(duì)靜水條件的深潭，難以為大量水生物種提供安全的避難所。

2.3 河流泥沙淤積，缺乏水動(dòng)力

全河段都有不同程度的淤積，尤以下游段為盛，河道變寬、水流平緩，多條支流的匯入，攜帶大量的泥沙，形成大面積的河漫灘淤積，被自然生長(zhǎng)的植被侵占。反映出兩岸城市建設(shè)區(qū)域水土流失較為嚴(yán)重。

2.4 動(dòng)物多樣性偏低，河流整體水環(huán)境較差

現(xiàn)狀龍崗河干流的底棲動(dòng)物多樣性偏低，且干流分布的底棲動(dòng)物多為耐污型底棲動(dòng)物，所分布的脊椎動(dòng)物多為適應(yīng)性較強(qiáng)的廣布種，總體來說龍崗河干流的物種豐富度不高。同時(shí)龍崗河外來入侵物種種群數(shù)量龐大，本土脊椎動(dòng)物（魚類、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物和鳥類）的種群數(shù)量較少，有比較大的增長(zhǎng)空間[2]。

3 國(guó)內(nèi)外河道生態(tài)建設(shè)案例

3.1 國(guó)外建設(shè)案例

3.1.1 日本京都鴨川生態(tài)恢復(fù)示范工程

鴨川是流經(jīng)京都鬧市區(qū)的一條主要河流，也是京都市的母親河。20 世紀(jì)90 年代前的鴨川同我國(guó)目前的城市河流一樣。鴨川河流生態(tài)工程修復(fù)尺度主要包括工程安全尺度、生態(tài)系統(tǒng)再生尺度、親水尺度和景觀尺度。但經(jīng)過十幾年治理后的鴨川，沒有泛濫的污水，水流十分清澈，河床上有大量水草，形成了蜿蜒性的水流通道，并設(shè)置了一些小型跌水設(shè)施和魚道，使河流具有親水性，人們可以在河水中玩耍。護(hù)岸所采用的是鵝卵石等天然材料。由于優(yōu)美的自然環(huán)境，人們經(jīng)常在鴨川岸邊舉行一些活動(dòng)，具有濃厚的人文氣息。

3.1.2 韓國(guó)的良才川生態(tài)恢復(fù)示范工程

良才川生態(tài)恢復(fù)示范工程是韓國(guó)的第一個(gè)河流生態(tài)恢復(fù)示范項(xiàng)目。良才川是漢城南部漢江的支流，長(zhǎng)度3.5km，20 世紀(jì)80 年代前，良才川治理考慮的主要是防洪安全，因此對(duì)河道進(jìn)行了順直處理，并進(jìn)行了渠道化。但后來良才川水質(zhì)惡化，環(huán)境問題突出，河道兩岸生態(tài)環(huán)境退化，人們對(duì)生態(tài)河流的呼聲日益升高，所以實(shí)施了良才川生態(tài)恢復(fù)示范工程。1997 年為了整治河流、調(diào)節(jié)洪水，引入了自然型河流組成方法，一方面作為生態(tài)棲息地保持，另一方面加強(qiáng)治水能力的維持、保護(hù)。主要包括：污水截流，通過水質(zhì)凈化設(shè)施進(jìn)行處理后再排入河中；混凝土護(hù)坡改為天然材料護(hù)坡；恢復(fù)河流的蜿蜒性；在河灘地上大量種植各類水生植物等。從空間和時(shí)間角度考慮，建設(shè)不同空間、不同季節(jié)使用的自然復(fù)原系統(tǒng)，這些生態(tài)的軟化的方式，一方面起到了蓄水防洪的效果，而且起到了卓越的河道景觀治理效果。生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施后，水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明良才川的水質(zhì)自凈能力大大增強(qiáng)[3]。橡膠壩如圖1 所示，生態(tài)設(shè)施如圖2 所示。

圖1 橡膠壩

圖2 生態(tài)設(shè)施

3.2 國(guó)內(nèi)建設(shè)案例

深圳福田河生態(tài)修復(fù)示范工程。福田河位于深圳市中心區(qū)東側(cè)，是深港界河——深圳河的一級(jí)支流。治理之前的福田河河道功能單一，形態(tài)均一化；河流水體污染嚴(yán)重，河底河岸全部硬質(zhì)化，“三面光”現(xiàn)象突出，河道護(hù)岸損壞現(xiàn)象較多，不但對(duì)生物的多樣性造成嚴(yán)重影響，而且與其所處的公園環(huán)境嚴(yán)重不協(xié)調(diào)。福田河親水汀步如圖3 所示，福田河軟化駁岸如圖4 所示。

圖3 福田河親水汀步

圖4 福田河軟化駁岸

4 水生態(tài)修復(fù)思路

4.1 棲息地恢復(fù)

（1）為水生生物、為鳥類、兩棲爬行動(dòng)物提供棲息和覓食地，恢復(fù)河漫灘結(jié)構(gòu)和功能。利用木樁、塊石、適宜植物等生態(tài)工程材料營(yíng)造幾何非對(duì)稱斷面；構(gòu)筑異質(zhì)性微生境，為魚類、浮游動(dòng)物等提供庇護(hù)所或繁殖地，也為鳥類、兩棲爬行動(dòng)物提供棲息覓食地。

（2）提升鷺類棲息生境，打造生態(tài)景觀亮點(diǎn)，塑造河道深潭—淺灘序列交錯(cuò)格局。在河岸營(yíng)造大面積本土竹類，為鷺類提供繁殖地或夜宿地；保留或重建挺水植物群落，為水生動(dòng)物提供遮陰環(huán)境，同時(shí)也為鳥類提供隱蔽條件[4]。

4.2 生境營(yíng)造

（1）為昆蟲和兩棲類提供繁殖生境。蓄滯凈化雨水并營(yíng)造靜水生境，在河岸北側(cè)建設(shè)生物溝或生物滯留帶，起到蓄滲、凈化徑流雨水的作用，并形成靜水生境，為蜻蜓、兩棲類提供繁殖生境。

（2）為水生生物、兩棲類、鳥類提供繁殖棲息生境，豐富動(dòng)物棲息生境。構(gòu)建濕地多塘系統(tǒng)，配置復(fù)合的鄉(xiāng)土濕地植物群落，為斑腿泛樹蛙等兩棲動(dòng)物產(chǎn)卵繁殖提供條件。

5 水生態(tài)修復(fù)策略與實(shí)踐

5.1 水生態(tài)設(shè)計(jì)依據(jù)

水生態(tài)板塊的設(shè)計(jì)是在水工防洪安全設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、水陸交錯(cuò)帶植物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行增量設(shè)計(jì)，即將生態(tài)變量融入上述三大板塊設(shè)計(jì)中，打造河流與人類生命共同體的生態(tài)之河。設(shè)計(jì)采用中國(guó)傳統(tǒng)生態(tài)哲學(xué)“天人合一”“師法自然”的“雖由人做，宛如天開”的設(shè)計(jì)思想，營(yíng)造人為與自然的河道多變空間。生態(tài)工法就是通過人為設(shè)計(jì)幫助實(shí)現(xiàn)自然的做功過程：在水流（洪水）和泥沙的作用下形成適宜多種水生生物的棲息地（淺灘和深潭），進(jìn)而影響了物種的分布和豐富度以及水生生物群落的組成和多樣性，從而重塑近自然的河流形態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)提高生物多樣性的目標(biāo)[5]。

5.2 水生態(tài)設(shè)計(jì)原則

（1）滿足水工防洪安全設(shè)計(jì)的條件，盡可能通過促使水循環(huán)而達(dá)到防洪的目的。

（2）滿足景觀設(shè)計(jì)對(duì)每個(gè)河段的設(shè)計(jì)定位，達(dá)到河岸景觀與水生態(tài)環(huán)境和諧統(tǒng)一目的。

（3）滿足植物團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)條件，重拾河岸帶的植物群落生態(tài)功能。

（4）縮小工程規(guī)模，并減低對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境的負(fù)荷。

5.3 水生態(tài)修復(fù)策略

5.3.1 河漫灘自然生態(tài)系統(tǒng)重建

最大限度保留現(xiàn)狀生態(tài)價(jià)值比較高的河漫灘自然生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)防洪安全復(fù)核后，局部結(jié)合現(xiàn)狀沖淤平衡狀態(tài)調(diào)整為島嶼生境，并在合適的位置挖掘大小、深淺不一的洼地或水塘，通過洪水脈沖和季節(jié)性水位變動(dòng)與河流主干水體相互連通，形成濕地多塘系統(tǒng)，豐富的河漫灘生境為生態(tài)工法的構(gòu)建提供基礎(chǔ)。

5.3.2 河道魚道系統(tǒng)貫通

結(jié)合全段堰壩體系構(gòu)建全段魚類洄游系統(tǒng)，魚道在整段河道內(nèi)的系統(tǒng)貫通，保障以后龍崗河生態(tài)恢復(fù)后的鄉(xiāng)土魚類洄游，根據(jù)魚的生理學(xué)特性，以鄉(xiāng)土目標(biāo)魚類水中游泳的流速、跳躍能力為參考，結(jié)合龍崗河的比降，確定魚道的尺度以及考慮魚類洄游起跳儲(chǔ)存力量棲息覓食的小塘。有利用魚類種群的延續(xù)及物種多樣性保護(hù)，主要設(shè)置有階梯型魚道、垂槽式魚道。

5.3.3 多樣化的河床生境打造

針對(duì)龍崗河泥沙底質(zhì)的特點(diǎn)，通過鋪設(shè)粒徑不同的礫石營(yíng)造深潭、溪流、淺灘河床序列，改造單一流速為復(fù)雜流速，從而重塑近自然的河流形態(tài)，促進(jìn)水體復(fù)氧。尊重水流自然的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，允許水流有一定自由流淌的空間，激活水流活力。蜿蜒水彈性岸線，將渠化岸線局部后移，恢復(fù)寬闊的水流運(yùn)動(dòng)做功空間，構(gòu)建小微丁壩群形成多樣化河流形態(tài)，改善微生境，依靠水流泥沙的協(xié)同作用自然做功營(yíng)造豐富流態(tài)的水景觀和生物棲息地，恢復(fù)底棲生物多樣性，依靠自然演替規(guī)律恢復(fù)龍崗河生物多樣性，同時(shí)，小微丁壩群作為人工河灣也能作為親水設(shè)施為游客提供親近自然、親水休閑的場(chǎng)所，既保護(hù)了現(xiàn)有河岸景觀，也能夠創(chuàng)造出更美的河岸景觀。

5.3.4 生態(tài)工法示范宣教

綜合考慮河流水情、生態(tài)優(yōu)勢(shì)資源，根據(jù)河流周邊匯集的人群特征，挖掘與水的關(guān)聯(lián)需求如：近自然形態(tài)塑造方法、生境營(yíng)造方法，提供不同流態(tài)不同水深的親水空間，創(chuàng)造人與自然對(duì)話的體驗(yàn)空間、自然體驗(yàn)自然教育等。在此過程中，潛移默化地提高了項(xiàng)目各方的生態(tài)環(huán)保意識(shí)，建設(shè)親水休閑設(shè)施，結(jié)合水生態(tài)科普宣傳牌等展示系統(tǒng)，選擇生態(tài)工法集中示范段，同時(shí)與河流周邊景觀產(chǎn)生互動(dòng)，亦便于開展生態(tài)文明的宣教活動(dòng)。

6 項(xiàng)目特點(diǎn)

6.1 采用水生態(tài)工法進(jìn)行生態(tài)增量設(shè)計(jì)

龍崗河水生態(tài)的設(shè)計(jì)是在水工防洪安全設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、水陸交錯(cuò)帶植物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行增量設(shè)計(jì)，即將生態(tài)變量融入上述3 大板塊設(shè)計(jì)中。在生態(tài)工法設(shè)計(jì)與施工時(shí)，依據(jù)現(xiàn)有《中華人民共和國(guó)防洪法》不利于生態(tài)工法應(yīng)用，故本次生態(tài)工法主要控制在枯水河床應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，以微型、簡(jiǎn)約生態(tài)技術(shù)增量設(shè)計(jì)為要點(diǎn)，在符合防洪要求的前提下，滿足水生態(tài)修復(fù)的功能需要。

6.2 “三分設(shè)計(jì)七分自然”，讓河流做工

水生態(tài)修復(fù)工程與水利工程有一定的區(qū)別，水生態(tài)設(shè)計(jì)是針對(duì)的生命體，同傳統(tǒng)土木工程的確定性設(shè)計(jì)不同，屬于確定性設(shè)計(jì)＋人為輔助設(shè)計(jì)，河流生態(tài)是洪水驅(qū)動(dòng)型景觀、動(dòng)態(tài)型景觀，每場(chǎng)洪水過后，河流形態(tài)都會(huì)發(fā)生變化，水生生物也隨著生境的擾動(dòng)而發(fā)生改變。因此需要河流生態(tài)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，結(jié)合國(guó)際案例借鑒以及設(shè)計(jì)師現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，如塊石的選擇、擺放、灘地的防護(hù)、水生植物的種植等，多次結(jié)合洪水情況調(diào)試、運(yùn)行循環(huán)，才能實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的修復(fù)效果。

7 結(jié)語

河流帶來了文明也帶來災(zāi)害，河道水生態(tài)改善應(yīng)注重改善河流生境和水質(zhì)，通過生態(tài)工法的人為干擾及河流自然做工營(yíng)造異質(zhì)性的生境，滿足不同生物的需求。引導(dǎo)市民游客們科學(xué)、正確的河流生態(tài)保護(hù)理念，傳承水文化、提高環(huán)保意識(shí)、自覺愛護(hù)河流，即不是有綠就是自然的，不是有魚就是生態(tài)的，不是放生就是積福的。龍崗河干流水生態(tài)工法的應(yīng)用也是國(guó)內(nèi)城市渠化河道首例應(yīng)用，也為更多的城市渠化河道的生態(tài)修復(fù)積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。