關(guān)于河道生態(tài)治理中生物群落設(shè)計(jì)的探究

左宇玲，陳雋祎

（中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海市 200063）

0 前言

上海市經(jīng)過(guò)三十余年的攻堅(jiān)克難，至2010年底基本實(shí)現(xiàn)了消除黑臭的階段性目標(biāo)[1]?！笆濉逼陂g，上海市河道水環(huán)境治理方向?qū)摹跋诔?、改善水質(zhì)”為主向“穩(wěn)定水質(zhì)、修復(fù)生態(tài)”為主轉(zhuǎn)變[2]。和國(guó)內(nèi)外其他城市一樣，為滿足不同時(shí)期對(duì)河道功能的需求，上海河道整治理念在探索過(guò)程中也在不斷調(diào)整和提升，從單純注重水安全，將除澇泄洪、水土保持和航運(yùn)功能等要求放在首位，到注重水安全、水環(huán)境與水景觀結(jié)合，再到現(xiàn)在注重生態(tài)修復(fù)等階段，把生態(tài)建設(shè)放在了突出的位置。因此，在滿足防洪除澇、灌溉、航運(yùn)、景觀、休閑等河道基本功能的基礎(chǔ)上，恢復(fù)河道的生態(tài)系統(tǒng)顯得十分重要。

生物群落設(shè)計(jì)是河道生態(tài)治理中最重要的組成部分，歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)90年代初就提出了“近自然河道”、“多自然型河川”的理念，并相繼提出實(shí)施方案進(jìn)行生物群落設(shè)計(jì)及生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建[5-7]。國(guó)內(nèi)對(duì)河道生態(tài)治理也非常重視，陸續(xù)也有包括北京溫榆河、成都府南河等在內(nèi)的一系列成功案例[5]，但至今仍沒(méi)有較為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。本文將在調(diào)查研究上海部分已建及在建生態(tài)河道生物群落設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出適合上海市河道生態(tài)治理中生物群落設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)及優(yōu)化方案，初步提出適合區(qū)域河道生態(tài)治理的技術(shù)要求。

1 河道生態(tài)治理內(nèi)涵

河道生態(tài)治理的內(nèi)涵是動(dòng)態(tài)變化的，在不同時(shí)間尺度和不同空間尺度具有不同涵義和目標(biāo)要求。本文中的河道生態(tài)治理是指根據(jù)城市生態(tài)文明建設(shè)需求及水功能區(qū)劃，將生態(tài)學(xué)原理和生態(tài)動(dòng)力學(xué)理論納入水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在河道陸域控制線范圍內(nèi)實(shí)施的以修復(fù)和重建河道生態(tài)系統(tǒng)及改善景觀為目的，為生物創(chuàng)造適宜的生境條件以維護(hù)河道趨向生態(tài)健康發(fā)展的治理工程。

河道生物群落設(shè)計(jì)是指科學(xué)配置河道陸域控制線范圍內(nèi)的生物種群，使種群之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系、生境關(guān)系和互惠共利關(guān)系能趨向和諧而穩(wěn)定。

2 生物群落設(shè)計(jì)的基本原則

綜合性原則：在保證河道防洪、排澇、引水等基本功能的前提下，充分考慮河流的生態(tài)功能、水質(zhì)凈化、生態(tài)景觀等功能的需要。

協(xié)調(diào)性原則：體現(xiàn)河道及周邊區(qū)域發(fā)展的特點(diǎn)，注重與沿線整體風(fēng)貌相協(xié)調(diào)，河道生態(tài)景觀與周邊景觀相協(xié)調(diào)。

自然性原則：堅(jiān)持恢復(fù)河道自然水生態(tài)系統(tǒng)生境，因地制宜，充分利用現(xiàn)狀河道的形態(tài)、地形、水文等條件；物種的選擇及配置宜以本土種為主，構(gòu)建具有較強(qiáng)的自我維持及穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)。

經(jīng)濟(jì)性原則：與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展同步，節(jié)能高效；統(tǒng)籌前期建設(shè)與后期管護(hù)，盡可能降低前期建設(shè)成本和后期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)治理的可持續(xù)性發(fā)展。

3 生物群落設(shè)計(jì)的分類(lèi)

根據(jù)區(qū)域發(fā)展和河道整治情況，在生物群落設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于不同自然環(huán)境及人文背景的河道，可分為中心城區(qū)和郊區(qū)城鎮(zhèn)化地區(qū)、新城新鎮(zhèn)和大型居住區(qū)以及農(nóng)村河道3類(lèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

中心城區(qū)和郊區(qū)城鎮(zhèn)化地區(qū)河道：該類(lèi)河道周邊區(qū)域?yàn)榻ǔ蓞^(qū)，護(hù)岸（坡）、截污、防汛通道等工程已基本建成，河道平面形態(tài)基本固定。

新城新鎮(zhèn)和大型居住區(qū)河道：該類(lèi)河道周邊區(qū)域一般為規(guī)劃建設(shè)區(qū)，用地性質(zhì)已經(jīng)確定，平面形態(tài)可在規(guī)劃綠化帶范圍內(nèi)進(jìn)行局部調(diào)整。

農(nóng)村地區(qū)河道：該類(lèi)河道周邊區(qū)域一般為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地或農(nóng)村建設(shè)用地，可在原有河道基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬或?yàn)樾麻_(kāi)河道，河道用地較為充裕，河道平面形態(tài)可在規(guī)劃綠化帶范圍內(nèi)進(jìn)行較大調(diào)整。

4 不同類(lèi)型河道生物群落設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

4.1 中心城區(qū)和郊區(qū)城鎮(zhèn)化地區(qū)河道

中心城區(qū)和郊區(qū)城鎮(zhèn)化地區(qū)河道形態(tài)基本固定且周邊區(qū)域用地限制較大，河道形態(tài)調(diào)整難度較大，宜遵循河道現(xiàn)有的形態(tài)布局，河道生態(tài)治理重點(diǎn)放在河道內(nèi)部的微地形改造、護(hù)岸改造、水質(zhì)凈化及生態(tài)綠化，在可能的局部區(qū)域和河段進(jìn)行生物群落設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案應(yīng)突出“美觀、人文氣息”。

4.2 新城新鎮(zhèn)和大型居住區(qū)河道

新城新鎮(zhèn)和大型居住區(qū)河道用地較為寬裕，人文景觀要求較高，河道生態(tài)治理重點(diǎn)放在河道生境多樣性的營(yíng)造、水質(zhì)凈化、水生動(dòng)植物的恢復(fù)及生態(tài)景觀營(yíng)造，宜遵循半自然生態(tài)原則進(jìn)行生物群落設(shè)計(jì)，既滿足河流的本身功能要求，又滿足景觀、生態(tài)功能及多功能開(kāi)發(fā)的要求，設(shè)計(jì)方案應(yīng)突出“美觀、近自然”。

4.3 農(nóng)村地區(qū)河道

農(nóng)村河道用地較為寬裕，人文景觀要求較低，河道生態(tài)治理重點(diǎn)放在生物多樣性的保護(hù)及營(yíng)造、水生動(dòng)植物的恢復(fù)及生態(tài)綠化，宜遵循近自然生態(tài)原則進(jìn)行生物群落設(shè)計(jì)，在河道原有的環(huán)境條件下，盡量維持河道的地貌和自然形態(tài)，保留原有的濕地生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)方案應(yīng)突出“野趣、原生態(tài)”。

5 陸域植物群落恢復(fù)設(shè)計(jì)

河道生物群落設(shè)計(jì)中，陸域植物群落恢復(fù)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)整體美觀的重點(diǎn)，除滿足景觀營(yíng)造的要求外，還需從物種配置、群落結(jié)構(gòu)層面上體現(xiàn)出生態(tài)合理性，最終體現(xiàn)其生態(tài)服務(wù)功能。

5.1 物種配置原則

本地物種優(yōu)先：以當(dāng)?shù)刈匀缓拥乐参锶郝渥鳛槟M的樣板，物種選擇以土著種或已歸化的植物為主體。

空間配置和諧：考慮不同物種之間的搭配，合理配置喬木、灌木、草本、藤本，形成一個(gè)種間協(xié)調(diào)、外貌優(yōu)美、層次分明的植物群落。

時(shí)間配置合理：注重植物的季相變化，充分考慮常綠、半常綠、落葉植物的四季配置，花卉植物不同花期之間的銜接，形成春夏秋冬不同的景觀。

物種多樣性：研究群落中物種的豐富程度、穩(wěn)定性水平以及自然環(huán)境條件與群落的相互關(guān)系。

5.2 群落結(jié)構(gòu)要求

平面布置。因地制宜采用斑塊狀、條帶狀、混合栽種等方式布置綠化植物，保證綠化帶平面整體上的連續(xù)性。利用不同物種在時(shí)空上的分異特征進(jìn)行配置，形成喬、灌、草錯(cuò)落有致、季相分明的多層次立體化結(jié)構(gòu)。對(duì)于原有較為自然的河道植物群落，特別是古樹(shù)名木和體形較好的孤植樹(shù)應(yīng)予以保存和利用。

斷面布置。構(gòu)建完整的、適應(yīng)水陸梯度變化的植物群落，從河道常水位至陸域控制線范圍內(nèi)依次體現(xiàn)濕生植物到中生植物過(guò)渡的漸變過(guò)程。硬質(zhì)護(hù)岸宜配置藤本植物或垂掛植物。

種植密度。宜根據(jù)不同植物的尺寸、株形及體量，結(jié)合其萌枝、分蘗特點(diǎn)，同時(shí)按照有關(guān)工程規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)，合理確定每種植物的種植密度。

5.3 推薦植物配置

中心城區(qū)及郊區(qū)城鎮(zhèn)化地區(qū)河道陸域植物群落的植物配置要注重硬質(zhì)護(hù)岸的軟化，在物種選擇上要與周邊用地類(lèi)型相適應(yīng)；新城新鎮(zhèn)和大型居住區(qū)河道陸域植物群落的植物推薦配置要體現(xiàn)出半自然化的風(fēng)貌，營(yíng)造出高格調(diào)的濱水植物景觀，體現(xiàn)親水和諧性；農(nóng)村地區(qū)河道陸域植物群落的植物配置要體現(xiàn)原生態(tài)風(fēng)貌，注重土著樹(shù)種與經(jīng)濟(jì)作物的合理組合，可適當(dāng)采用果樹(shù)等經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，注重地被植物的應(yīng)用。

5.4 其他

陸域植物群落具有較強(qiáng)的生態(tài)攔截功能，可針對(duì)農(nóng)業(yè)面源及道路雨水的污染特征，選擇耐受性較好、根系發(fā)達(dá)、攔截能力較強(qiáng)的植物合理組合，通過(guò)陸域植物物理結(jié)構(gòu)的保障，充分發(fā)揮河濱緩沖帶的生態(tài)攔截凈化和水土保持作用。

6 河道水生生物群落恢復(fù)設(shè)計(jì)

上海河網(wǎng)密布，河道眾多，河道的功能特性種類(lèi)較多，但水質(zhì)改善是區(qū)域內(nèi)河道共同的需求，而河道水體中的水生植物、水生動(dòng)物以及微生物等是在水質(zhì)改善中起重要作用的生物要素，所以在河道水生生物群落恢復(fù)設(shè)計(jì)中，發(fā)揮其水質(zhì)改善凈化功能是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

6.1 水生植物配置

水生植物按生態(tài)習(xí)性分為四大生態(tài)類(lèi)群：挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物。

6.1.1 類(lèi)群配置原則

配置原則：從河道沿岸向水體深處一般依次為挺水植物、浮葉植物和沉水植物。漂浮植物的配置不受水體深度的影響。

種植生境要求：挺水植物配置在河道沿岸帶淺水處（水深約0.2 m），可以起到截流地表徑流、營(yíng)造水景觀、為水禽提供繁殖、棲息場(chǎng)所等功能；浮葉植物通?？梢栽谒?.5～1.5 m的靜水水域進(jìn)行配置，增加水面景觀的多樣性；沉水植物的種植區(qū)域在0.5～2.0 m水深處，具體深度根據(jù)相應(yīng)河道的水體透明度而異，是河道水質(zhì)改善直接起到重要功能的生物要素；漂浮植物通常只在污染較為嚴(yán)重的水域生態(tài)治理時(shí)使用，僅適宜在靜水水域進(jìn)行圈養(yǎng)，防止在水域恣意漂浮蔓延。

6.1.2 種類(lèi)配置原則

土著種優(yōu)先原則：挺水植物優(yōu)選土著種，慎用外來(lái)種，可適當(dāng)配置景觀物種或歸化種，農(nóng)村河道盡量采用土著種；沉水植物在公共河道水域僅能選用土著種，杜絕外來(lái)種；浮葉植物選擇景觀效果好的物種進(jìn)行配置，慎重選用容易蔓延的種類(lèi)。

生物多樣性原則：考慮高矮形態(tài)搭配、沉水挺水型搭配、生長(zhǎng)季節(jié)性搭配、觀葉和賞花等多種類(lèi)搭配，以增強(qiáng)水生植物的多樣性。

水質(zhì)凈化原則：水生植物不僅要求耐污能力強(qiáng)，也要求具備較強(qiáng)的凈化能力，有針對(duì)性地進(jìn)行布置，如需要去除河道底泥中的氮磷，可選擇蘆葦、花葉蘆竹、水芹、燈芯草等，需要去除水體中的氮磷，可選擇金魚(yú)藻、輪葉黑藻、苦草等。

景觀美化原則：在水平布局上要注意有花植物與無(wú)花植物的搭配，在空間配置上要注意植物高矮之間的搭配，季節(jié)配置上要注意水生植物季相的景觀生態(tài)環(huán)境。

管養(yǎng)簡(jiǎn)易原則：充分考慮后續(xù)維護(hù)的便利與成本，盡可能選擇管養(yǎng)方便的水生植物進(jìn)行栽種，如在開(kāi)放性水體中，不引入浮萍、滿江紅、槐葉萍、水葫蘆、大薸等漂浮植物，需保證一定暢水率的河道盡量不引入荇菜、菱等容易蔓延的浮葉植物。

6.1.3 種植方式建議

挺水植物在水深較深不能滿足種植要求的區(qū)域，可設(shè)計(jì)種植平臺(tái)進(jìn)行種植。種植平臺(tái)可用木樁、仿木樁、磚砌、石砌、卵石等圍護(hù)。容易蔓延的挺水植物如蘆葦、香蒲也可用種植平臺(tái)、種植槽、種植盆等進(jìn)行根控種植。挺水植物的種植方式根據(jù)地形可以條狀、塊狀或叢狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。

沉水植物的種植以數(shù)個(gè)優(yōu)勢(shì)種為主的群落設(shè)計(jì)為主，種植方式有營(yíng)養(yǎng)植株移栽、種子撒播、營(yíng)養(yǎng)繁殖體（根莖、塊莖、球莖、冬芽、石芽等）播種。

浮葉植物、挺水植物也可設(shè)計(jì)浮床或浮島進(jìn)行水質(zhì)改善和景觀營(yíng)建。

6.1.4 種植時(shí)間要求

挺水植物適合在春季（3～5月）進(jìn)行種苗移植，或在6～9月進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)植株移植，或在冬季（12月至翌年2月）進(jìn)行根莖等營(yíng)養(yǎng)繁殖體移植。為了盡快獲得成型效果和保證存活率，4～5月份以成型的種苗移植為佳。

沉水植物種植根據(jù)種植方式不同，選擇不同的時(shí)間?？嗖?、黑藻、金魚(yú)藻、眼子菜等植物的營(yíng)養(yǎng)植株移栽可在5～9月份進(jìn)行；沉水植物的芽孢、根莖、石芽等宜在11月至翌年2月進(jìn)行，不同種類(lèi)的播植時(shí)間不同。河道生態(tài)治理工程建議按營(yíng)養(yǎng)植株移栽的時(shí)間進(jìn)行，可縮短工期。

浮葉植物（睡蓮）主要用根莖和塊莖進(jìn)行種植，宜在4~9月移植。

6.1.5 水生植物推薦

挺水植物：主要有蘆葦、蓮、梭魚(yú)草、黃菖蒲、再力花等。

浮葉植物：主要有睡蓮、萍逢草等。

沉水植物：主要有輪葉黑藻、金魚(yú)藻、苦草、馬來(lái)眼子菜、大茨藻、小茨藻、蓖齒眼子菜、菹草、狐尾藻、輪藻（大型藻類(lèi)）等。

6.2 水生動(dòng)物配置

水生動(dòng)物是水域生態(tài)系統(tǒng)中主要的消費(fèi)者，可以增強(qiáng)生物多樣性，延長(zhǎng)水體食物鏈，穩(wěn)定水生態(tài)系統(tǒng)，但應(yīng)遵循生物學(xué)和生態(tài)學(xué)規(guī)律，不可盲目地進(jìn)行放養(yǎng)。

6.2.1 水生動(dòng)物種類(lèi)選擇

水生動(dòng)物的食性不同，在生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)地位不同，對(duì)水環(huán)境的影響也不同，河道生態(tài)治理中宜選擇對(duì)水質(zhì)改善起到重要作用的功能性種類(lèi)。如以濾食性和碎屑食性為主的魚(yú)類(lèi)和底棲動(dòng)物種群中，適當(dāng)考慮一些肉食性魚(yú)類(lèi)；在人為建植沉水植物的河道，禁止投放草食性魚(yú)類(lèi)。

6.2.2 水生動(dòng)物放養(yǎng)對(duì)水質(zhì)的要求

不同水生動(dòng)物對(duì)水質(zhì)有不同的要求，如魚(yú)類(lèi)正常生長(zhǎng)存活的溶氧含量要求大于3.0 mg/L，魚(yú)苗溶氧含量要求大于5.0 mg/L，但鯽魚(yú)對(duì)水體溶氧要求較低，可以在溶氧量為0.5～1.0 mg/L的水體生活。河道生態(tài)治理中應(yīng)充分考慮水生動(dòng)物對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性，針對(duì)不同生境進(jìn)行設(shè)計(jì)。

6.2.3 嚴(yán)禁設(shè)計(jì)外來(lái)物種

外來(lái)物種的引入會(huì)改變河道水體原有的物種組成，如河道中出現(xiàn)外來(lái)魚(yú)類(lèi)時(shí)，有可能引起土著魚(yú)類(lèi)在種類(lèi)和數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)地位被外來(lái)魚(yú)類(lèi)所取代，土著魚(yú)類(lèi)資源逐漸衰竭，引起已趨向穩(wěn)定的河道水生態(tài)系統(tǒng)重新失衡，而兇惡的觀賞魚(yú)類(lèi)進(jìn)入自然河道還有可能產(chǎn)生更大的危害，甚至對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。

7 其他設(shè)計(jì)因素的考量

生物群落設(shè)計(jì)過(guò)程中，在考慮生物種類(lèi)及數(shù)量本身的設(shè)計(jì)外，還有兩方面內(nèi)容需要通過(guò)實(shí)踐及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行完善：

一方面是生物群落設(shè)計(jì)過(guò)程中新工藝引入機(jī)制仍需完善。現(xiàn)有運(yùn)用于生物群落設(shè)計(jì)中的工藝（如浮床、種植槽等）在上海已屬于較為成熟或者已有成功實(shí)例的工藝技術(shù)，但對(duì)于不斷涌現(xiàn)的新工藝、新材料和新方法，在實(shí)際工程的應(yīng)用中，仍需要建立導(dǎo)入機(jī)制，從而規(guī)范河道生態(tài)治理中生物群落設(shè)計(jì)方案的深度和廣度，以推動(dòng)生態(tài)修復(fù)技術(shù)的不斷發(fā)展。

另一方面是河道生態(tài)治理過(guò)程中生物群落設(shè)計(jì)相關(guān)的評(píng)價(jià)體系仍未形成。其中尤以河道生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)體系最為重要，如河道水面植被覆蓋率、陸生植被恢復(fù)系數(shù)、生物種類(lèi)的增加數(shù)量、生物多樣性、景觀多樣性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，量化相當(dāng)困難又非常必要，需要在今后的工作中不斷完善和規(guī)范。

8 總結(jié)

相比歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)河道生態(tài)治理相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)制定起步較晚，其中生物群落設(shè)計(jì)更沒(méi)有相關(guān)專業(yè)文本及規(guī)范加以定義及約束。同時(shí)，由于上海感潮河網(wǎng)的特性，國(guó)際上現(xiàn)有的一些設(shè)計(jì)方案并不完全適用。在河道生態(tài)治理過(guò)程中，立足于現(xiàn)狀，采用適合本地的土著種，在空間上、時(shí)間上的合理布置物種，實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)治理的可持續(xù)性發(fā)展。

[1]中國(guó)環(huán)保網(wǎng).上海今年年底前實(shí)現(xiàn)全市河道消除黑臭目標(biāo)[EB/OL].http://www.chinaenvironment.com,2010.

[2]上海政府網(wǎng).市水務(wù)局印發(fā)關(guān)于開(kāi)展河道生態(tài)治理試點(diǎn)工作的實(shí)施意見(jiàn)（暫行）[EB/OL].http://www.shanghai.gov.cn,2011.

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