西北典型城市段河流水生態(tài)系統(tǒng)修復的探索與實踐

韓 波 劉 俊 曲 艷

（1.西安浐灞生態(tài)區(qū)管理委員會 陜西 西安 710024；2.陜西省河流工程技術研究中心 陜西 西安 710018）

世界各國對河流水生態(tài)系統(tǒng)的管理經歷了由開發(fā)利用向污染治理，最終轉向生態(tài)治理的歷程。其中，美國、日本及歐盟國家普遍通過相關法律、法規(guī)、技術指標及工程體系建設，開展水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工作。我國對河流的管理已逐漸從開發(fā)利用向“水質管理”側重，部分地區(qū)（如北京、西安、濟南、廣州等城市）在水污染問題得到了初步緩解的基礎上，開始了河流生態(tài)系統(tǒng)修復工作。

西安市是我國北方半干旱區(qū)典型的水資源緊缺城市，水資源問題已成為城市可持續(xù)發(fā)展的制約因素。浐灞河是秦嶺北麓西安市東部最大的渭河一級支流，連接秦嶺、渭河兩大生態(tài)區(qū)域，是西安市的主要水源地之一【1-3】。氣候變化與不斷加強的水資源開發(fā)利用引起流域水文條件變化，并導致浐灞河下游城市段出現(xiàn)了如水質污染、濕地破碎、洪水災害頻繁、生物多樣性銳減等生態(tài)環(huán)境問題【4-6】。區(qū)域城市發(fā)展與河流生態(tài)系統(tǒng)保護的矛盾突出，是我國西部城市發(fā)展需要解決的關鍵問題。

西安市河流眾多，河網(wǎng)較密。目前已啟動城市水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工作，如“八水潤西安”規(guī)劃等。位于浐灞河下游城市段的浐灞生態(tài)區(qū)是城市水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工程的重點區(qū)域，也是水利部“水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復的試點區(qū)”。本文以浐灞生態(tài)區(qū)為例，評估城市段河流生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀，并闡述已開展的水生態(tài)保護與修復工作，對西北城市流域的水資源管理和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要的參考價值。

1 研究區(qū)概況

灞河屬黃河流域，渭河水系，是渭河右岸一級支流，位于陜西省西安市東南部，東經109°00′～109°47′、北緯33°50′～34°27′之間，南起秦嶺，北至渭河，流域全長104.1km，總流域面積2581.0km2。灞河流域地勢南高北低，自東南向西北傾斜。從源頭到下游大致可以分為秦嶺山地、橫嶺丘陵、黃土臺塬和川道平原等地貌類型區(qū)【1】。浐灞河流域是西安市農業(yè)、林業(yè)重要區(qū)域，流域內集中有大規(guī)模的紡織工業(yè)、國防制造工業(yè)、汽車工業(yè)。

本文研究區(qū)域西安浐灞生態(tài)區(qū)位于灞河流域下游，南銜秦嶺，北臨渭河，地處西安市東北部，包括浐灞兩河四岸南北向帶狀區(qū)域。規(guī)劃總面積129km2，其中集中治理區(qū)89km2。2010年浐灞生態(tài)區(qū)常住人口密度為2160人/km2。浐灞生態(tài)區(qū)河流水域濕地和河漫灘濕地1500hm2，人工湖泊濕地1000hm2，總面積約2500hm2，是西安市城區(qū)范圍內面積最大的濕地景觀區(qū)域和生態(tài)帶。灞河城市段已全部按百年一遇防洪標準治理完成。浐灞生態(tài)區(qū)所在流域水系及位置見圖1。

圖1 西安浐灞生態(tài)區(qū)地理位置及流域水系圖

2 浐灞流域水生態(tài)系統(tǒng)前期狀況

受流域人口增長與社會發(fā)展的長期影響，浐灞河流域的水生態(tài)環(huán)境面臨著諸如：洪水災害頻繁、地表水環(huán)境污染、垃圾成堆、棲息地的退化、野生動植物生境萎縮和挖沙造成河道嚴重下切等問題。水生態(tài)修復與保護工程實施主要針對以下問題：

2.1 水資源時空分布不均和開發(fā)利用不合理

流域內現(xiàn)狀年沒有中型以上地表水調蓄工程，蓄水能力的不足影響洪水資源有效利用。全流域水資源空間分布不均勻。浐灞河降水資源集中于上游，流域經濟較為發(fā)達的中下游區(qū)域水資源量卻很小，流域水資源與流域經濟發(fā)展布局的自然結構不協(xié)調。灞河流域地下水開發(fā)利用程度很高，幾乎沒有開發(fā)利用潛力。部分地方由于長期過量開采地下水破壞了地下水采補平衡關系，導致地下水位持續(xù)下降，形成了水位下降漏斗。

2.2 地表水污染嚴重

由于上、中游農灌和生活污水等非點源污染的排泄，特別是浐灞河城市段生產廢水及生活污水的大量排入，使浐灞河下游地表水環(huán)境受到污染。主要污染物COD、氨氮等均不能滿足水功能區(qū)劃相應的水質目標。一年內的大部分時間，水質為劣五類水，隨著流域內上、下游經濟的高速發(fā)展，水環(huán)境污染有加劇的趨勢。

2.3 野生動植物生境萎縮

浐灞河在歷史上都有著廣闊的河漫灘，這些地區(qū)成為大量野生動植物理想的棲息地。目前河道基本已經被狹窄的河堤約束，河堤外的區(qū)域已經基本被開發(fā)。因此，如何在目前的形勢下，盡量恢復具有生態(tài)意義的野生動物棲息地是浐灞生態(tài)區(qū)面臨的首要問題之一。

3 水生態(tài)系統(tǒng)修復與保護的目標體系

針對西北地區(qū)水資源短缺以及水質污染問題，充分認識以水環(huán)境、水生態(tài)以及水景觀為中心的生態(tài)建設中面臨的主要問題，在西安市浐灞河生態(tài)區(qū)開展生態(tài)保護、河道治理、防洪、污水治理等基礎工作，促進城市與水生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。水生態(tài)系統(tǒng)修復與保護的主要目標包括：

（1）建立可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。鑒于非濕潤地區(qū)河流在水量及水質方面的限制，以及在目前社會經濟發(fā)展情況下，生態(tài)建設受到的影響，在水生態(tài)系統(tǒng)保護和修復中，建立一個具有較寬適應性的系統(tǒng)是首要目標。

（2）建立具有生態(tài)多樣性的系統(tǒng)。水生態(tài)的建設涉及到河道、濕地、湖泊以及河道兩側的陸地。因此，利用水文控制、地形、地貌以及人工干預初步建立穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)。

（3）建立人工生態(tài)與天然生態(tài)的和諧系統(tǒng)。目前浐灞河下游水生態(tài)已經遭到的破壞，通過一系列人工措施，如徑流調節(jié)、濕地與湖泊建設，水質凈化等一系列措施，使得生態(tài)區(qū)在景觀、親水、旅游的價值上得到質的提高。充分體現(xiàn)了人工生態(tài)與自然生態(tài)的和諧，有利于西安市社會的和諧發(fā)展以及城市品位的提高。

（4）建立宜居的水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。結合西安浐灞生態(tài)區(qū)建設目標，在浐灞生態(tài)區(qū)內圍繞兩條河流與其周邊的濕地區(qū)開展水生態(tài)系統(tǒng)的保護與修復工程建設，通過對水生態(tài)系統(tǒng)的重新構建，提高浐灞生態(tài)區(qū)水生態(tài)環(huán)境的宜居水平。

4 水生態(tài)修復與保護措施和成果

水生態(tài)修復與保護措施包含：水系整治與修復、截污與污水回用、濕地保護與修復、生態(tài)景觀和生物工程、雨水利用試點、生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等六大工程措施和宣傳等非工程措施。具體實施內容及效果如下：

4.1 水系整治與修復工程

水系整治與修復工程重點對浐灞生態(tài)區(qū)89km2集中治理區(qū)中的河道、堤岸進行整治和植被恢復，包括河道疏浚、水網(wǎng)建設、親水岸線建設、河岸植被修復及生態(tài)襯砌等。其中浐河段河岸植被修復工程的前后效果對比，如圖2和圖3。

圖2 建設前浐河河岸原貌

圖3 浐河河岸植被修復效果

4.2 污染治理與污水回用工程

污染治理與污水回用工程項目包括截污管網(wǎng)與污水回用管網(wǎng)、污水回用水廠和再生水設施建設以及再生水生態(tài)處理技術研究等相關內容。浐灞生態(tài)區(qū)內共建成4座污水處理廠。鋪設污水主管道總長度約59.8km，主要截流浐河西岸和灞河兩岸的排污口。

4.3 濕地保護修復工程

浐灞生態(tài)區(qū)位于整個流域的下游，地理環(huán)境有利于濕地建設。同時這一區(qū)域是雨水匯集區(qū)以及污水處理廠集中排放地點。為了保證灞河入渭河水質，需要通過開展?jié)竦亟ㄔO，提高灞河水質凈化能力。

開展的濕地保護與修復工程項目包括河道內外濕地建設和恢復，植被調查、培育，水生植物修復與凈化研究等。在水生態(tài)保護與修復工作期間，浐灞生態(tài)區(qū)已建成雁鳴湖濕地、浐灞國家濕地公園、廣運潭濕地及浐灞河河道內20萬m2河道植被恢復維護工程。

4.4 生態(tài)景觀建設與生物工程

生態(tài)景觀建設與生物工程項目包括橡膠壩、景觀碼頭、湖心島等景觀建設及生物多樣性調查與恢復等。經過為期兩年（2010年12月～2012年6月）的調查，基本弄清了浐灞生態(tài)區(qū)脊椎動物物種（以鳥類為主）多樣性狀況。雨水利用試點工程包括：浐灞商務中心雨水收集利用試點工程、世園會會址雨水收集利用試點工程。

4.5 生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)工程

建成橡膠壩群監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)、防汛指揮調度系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、噪聲監(jiān)測系統(tǒng)、水文監(jiān)測系統(tǒng)、空氣監(jiān)測系統(tǒng)，超額完成任務。同時為了適應水資源優(yōu)化調配的需求，建立14座橡膠壩及其監(jiān)測系統(tǒng)，主要監(jiān)測內容包括壩前水位、泄流量、壩帶高程、塌落和抬起速度、充水系統(tǒng)運行狀況等工情和相關水情，并將建立集中監(jiān)控站。為實現(xiàn)系統(tǒng)化的流域防洪、水生態(tài)調度等水資源管理工作提供基礎。

4.6 水生態(tài)保護宣傳

組織專業(yè)人士講解水生態(tài)系統(tǒng)修復對浐灞河流域、整個西安市乃至西部發(fā)展的重要性；并對廣大社區(qū)居民及旅游區(qū)旅游者進行水生態(tài)系統(tǒng)保護知識的宣傳教育；建立生態(tài)區(qū)環(huán)保網(wǎng)站，及時更新發(fā)布環(huán)保新信息，設立環(huán)保論壇，鼓勵社區(qū)居民點擊發(fā)帖進行環(huán)保方面的討論；在生態(tài)區(qū)成立環(huán)境宣傳教育中心，建立環(huán)境宣傳教育機制，征集組織專業(yè)人士對社區(qū)居民進行環(huán)境保護有關的培訓，定期組織社員進行體驗式環(huán)保主題教育，以提高對生態(tài)區(qū)乃至整個生存空間的環(huán)境保護意識。

4.7 科研基礎成果

西安浐灞生態(tài)區(qū)與國內高等院校、研究院所開展了西安浐灞生態(tài)區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復的關鍵技術研究，取得了一系列的研究成果，主要內容涉及生態(tài)區(qū)生物多樣性調查、水質改善與維持技術與水生態(tài)系統(tǒng)健康評價、河道與濕地水文、水質轉化規(guī)律及應用研究、生態(tài)區(qū)水資源配置模式研究、浐灞河流域水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復等項目研究、河道模擬方法及其在橡膠壩庫區(qū)演變中的應用和調控研究，并將橡膠壩運行調控的研究成果應用于壩系調控和防汛指揮調度中。此外，浐灞生態(tài)區(qū)投資1200余萬元進行了浐灞河流域歷史、建筑、園林、景觀、環(huán)境、經濟、管理等方面內容的研究。

5 討論

目前，浐灞生態(tài)區(qū)的水生態(tài)環(huán)境得到顯著改善，水生態(tài)功能得到有效發(fā)揮，基本達到了預期效果，但還需要繼續(xù)努力，加強水生態(tài)保護與修復的持續(xù)性。但是仍存在一些不足及有待進一步解決的問題。

首先是水生態(tài)系統(tǒng)的保護與修復，目前僅涉及浐灞河流域的城市段，尚未推廣到浐灞河全流域；其次是區(qū)域水資源總量嚴重不足，生態(tài)環(huán)境用水無法得到有效保障，而區(qū)域再生水和雨水等非常規(guī)水源有效利用率偏低；最后是，受浐灞河上游來水量不足，泥沙含量高以及污水處理廠尾水排放等多重因素的影響，浐灞生態(tài)區(qū)在下游區(qū)域已實施修復的部分生態(tài)系統(tǒng)仍將面臨惡化威脅。

雖然治理初見成效，但河道生態(tài)系統(tǒng)恢復是個漫長的轉變過程，面對不斷增強的人類干擾活動，如何有效確保水生態(tài)修復成果的持續(xù)和穩(wěn)定，還需進一步探索持續(xù)性的修復技術模式，提出適宜的尾水再生利用途徑和水生態(tài)持續(xù)改善工程方案，為水生態(tài)環(huán)境安全保障提供重要的技術支撐，也為西安市乃至西部生態(tài)脆弱地區(qū)受人類活動干擾條件下的水生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善提供參考。

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