歐洲河流修復(fù)簡(jiǎn)介

(1.中國(guó)科學(xué)院 重慶綠色智能技術(shù)研究院，重慶 401122；2.重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400030)

環(huán)境與生態(tài)

歐洲河流修復(fù)簡(jiǎn)介

楊吉祥1茍堯2方芳2郭勁松2

(1.中國(guó)科學(xué)院 重慶綠色智能技術(shù)研究院，重慶 401122；2.重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400030)

河流修復(fù)對(duì)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面都具有積極的意義。介紹了河流修復(fù)在歐洲的驅(qū)動(dòng)力、進(jìn)展、修復(fù)準(zhǔn)則、技術(shù)手段、修復(fù)效果及案例。通過(guò)《歐盟水框架指令》等一系列指令的推動(dòng)，歐盟境內(nèi)河流的生態(tài)狀況得到了很大改善，對(duì)我國(guó)的河流修復(fù)工作具有一定參考意義。

河流修復(fù)；生態(tài)修復(fù)；修復(fù)準(zhǔn)則；修復(fù)效果；歐盟水框架

河流修復(fù)是通過(guò)綜合采用生態(tài)、物理、空間管理等手段，提高河流的生物多樣性，使河流具備休閑、防洪和景觀等多項(xiàng)功能[1]。河流修復(fù)并非是使河流恢復(fù)到受人類活動(dòng)影響前的原始狀態(tài)，而是將其修復(fù)至對(duì)社會(huì)和環(huán)境有積極影響的狀態(tài)。河流的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值表現(xiàn)在3個(gè)方面： ①改善景觀和生態(tài)多樣性，提供休閑場(chǎng)所，對(duì)周邊居民和動(dòng)物的健康有積極影響；②改善氣候，降低洪水危害；③提高飲用水水源、灌溉用水質(zhì)量。近年來(lái)，我國(guó)在進(jìn)行大量的黑臭水體修復(fù)工作[2]。通過(guò)總結(jié)歐洲河流修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)黑臭水體治理工作具有一定的參考價(jià)值。

1 政策依據(jù)

人類活動(dòng)在削減河流帶來(lái)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，對(duì)防洪、排水、廢棄物管理和公共空間的質(zhì)量也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。歐洲河流的修復(fù)工作始于20世紀(jì)80年代，初期的河流修復(fù)內(nèi)容僅將其恢復(fù)到初始狀態(tài)而不涉及生態(tài)修復(fù)。歐盟頒布了一系列相關(guān)規(guī)定，要求歐盟成員國(guó)采取特定措施進(jìn)行河流修復(fù)，以降低洪水的危害及增強(qiáng)對(duì)野生動(dòng)植物的保護(hù)[1]?！端蚣苤噶睢?Water Framework Directive)、《防洪指令》(Floods Directive) (2007年)和《棲息地指令》(Habitats Directive)是歐盟境內(nèi)推動(dòng)河流修復(fù)的主要政策依據(jù)。《水框架指令》旨在修復(fù)歐盟境內(nèi)的河流、湖泊、小型水體和濕地?！斗篮橹噶睢芬髿W盟境內(nèi)成員國(guó)評(píng)估所有河道和海岸線上發(fā)生洪水的風(fēng)險(xiǎn)?！稐⒌刂噶睢穭t支持在歐盟境內(nèi)保護(hù)野生動(dòng)植物及其棲息地以獲得具備生物多樣性的自然環(huán)境。其中，2000年頒布的《水框架指令》包含了明確的實(shí)施進(jìn)度，見(jiàn)表1。該指令要求所有水體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在2027年前達(dá)到良好水平，相關(guān)工作以6 a為1個(gè)周期循環(huán)開(kāi)展，例如，2009～2015年為第一個(gè)周期，2015～2021年為第二個(gè)周期。

表1 《水框架指令》實(shí)施進(jìn)度[3]

目前，大部分歐盟國(guó)家正按照《水框架指令》實(shí)施進(jìn)度表的要求執(zhí)行，并已進(jìn)入到流域管理的第二個(gè)階段。

2 修復(fù)準(zhǔn)則

通過(guò)借鑒時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)27 a的《水框架指令》內(nèi)容，我國(guó)在2015年頒布了《水污染防治計(jì)劃》，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)黑臭水體的治理工作。從已有文獻(xiàn)資料看，國(guó)內(nèi)將黑臭水體修復(fù)工作視為一項(xiàng)短期工程項(xiàng)目[2，4-7]。相關(guān)機(jī)構(gòu)人員提出了“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線，并采用了多種技術(shù)手段進(jìn)行落實(shí)[5]。歐洲部分河流流經(jīng)多個(gè)歐盟成員國(guó)，因此在修復(fù)過(guò)程中需要多個(gè)國(guó)家協(xié)作完成。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，各成員國(guó)均獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并提煉出了以下8項(xiàng)修復(fù)準(zhǔn)則[8-9]。

(1) 識(shí)別、掌握和利用河流的自然凈化能力。通過(guò)識(shí)別河道中復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物等自然凈化過(guò)程，有利于掌握導(dǎo)致河流生態(tài)功能退化的原因。在此基礎(chǔ)上可以提出修復(fù)河流最為有效的手段。同時(shí)，河流修復(fù)應(yīng)充分利用該凈化能力。生態(tài)修復(fù)法是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外均得到快速發(fā)展的一種河道水體修復(fù)技術(shù)。

(2) 與當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。河流修復(fù)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐某鞘?、工業(yè)發(fā)展、防洪和供水等方面有機(jī)地融合。同時(shí)，在人類需求和自然環(huán)境供給、河流修復(fù)與水資源管理方面做到有機(jī)的統(tǒng)一。國(guó)內(nèi)有學(xué)者提出，河流修復(fù)應(yīng)當(dāng)與海綿城市、智慧城市的建設(shè)相結(jié)合[4]。

(3) 合理控制修復(fù)范圍以構(gòu)建有效的生態(tài)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)功能恢復(fù)。河道生態(tài)環(huán)境受眾多因素的影響，若河流修復(fù)范圍過(guò)小，那么影響河道生態(tài)質(zhì)量的主要因素可能因未被涉及而導(dǎo)致河流修復(fù)的失敗。

(4) 設(shè)置清晰、可實(shí)現(xiàn)和可量化的目標(biāo)。目標(biāo)應(yīng)在各方面反映河流修復(fù)的效果，若有可能，還應(yīng)考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面因素。然而完全逆轉(zhuǎn)數(shù)十年人類活動(dòng)的負(fù)面影響需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，需要設(shè)置短期目標(biāo)以體現(xiàn)河流修復(fù)的效果。

(5) 為未來(lái)發(fā)展預(yù)留空間。河流修復(fù)需要關(guān)注修復(fù)區(qū)域未來(lái)在景觀、規(guī)劃等方面的變化，例如土地利用、污染負(fù)荷、水力演變等。由于未來(lái)存在不可預(yù)測(cè)性，河流修復(fù)應(yīng)為一些不可測(cè)的因素預(yù)留一定的空間。

(6) 考慮修復(fù)成果的可持續(xù)性。河流系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)變化中，這意味著河流修復(fù)的效果在修復(fù)工作結(jié)束后較難維持。國(guó)內(nèi)在實(shí)踐中也考慮了修復(fù)成果的可持續(xù)性并通過(guò)一定的組織管理體系加以確保[5-6]。

(7) 各利益相關(guān)方共同努力。利益相關(guān)方包括政府各個(gè)相關(guān)部門(mén)、土地所有者、居民和相關(guān)團(tuán)體。

(8) 監(jiān)測(cè)、評(píng)估、完善和分析修復(fù)成果。根據(jù)河流修復(fù)的目標(biāo)設(shè)置監(jiān)測(cè)計(jì)劃可以有效地對(duì)河流修復(fù)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可判斷河流是否恢復(fù)了健康的生態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能、是否取得了一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。監(jiān)測(cè)工作應(yīng)在河流修復(fù)工作完成之后持續(xù)一段時(shí)間以評(píng)估河流修復(fù)的有效性。

從以上準(zhǔn)則可以看出，歐盟境內(nèi)的部分河流修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)的工作而非短期的工程項(xiàng)目。

3 修復(fù)對(duì)象、手段和經(jīng)濟(jì)效益

圖1為對(duì)歐盟境內(nèi)約23 000條河流修復(fù)項(xiàng)目所提出的目標(biāo)，其中，改善河內(nèi)水質(zhì)的項(xiàng)目占項(xiàng)目總數(shù)的55%，河岸修復(fù)項(xiàng)目數(shù)占23%，改善河內(nèi)水流和棲息地的項(xiàng)目各占11%。圖中所示的修復(fù)目標(biāo)很難在對(duì)某一河流的修復(fù)實(shí)踐中一并實(shí)現(xiàn)，而是需要根據(jù)河流現(xiàn)有狀態(tài)，在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之后選擇恰當(dāng)?shù)男迯?fù)目標(biāo)。例如，對(duì)河道狹窄且水量較大的河流，在河道內(nèi)構(gòu)建生物棲息場(chǎng)所顯然是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

圖1 河流修復(fù)目標(biāo)[8，11-12]

河流修復(fù)所采用的技術(shù)手段多種多樣。圖2給出了對(duì)不同河流修復(fù)的目標(biāo)以及對(duì)應(yīng)的修復(fù)手段。河流水質(zhì)在通過(guò)截留細(xì)沙進(jìn)入河道、氮磷去除、遮陰及沉積落葉等多種方式作用下得以提高。由于河岸上的植被與河道中的水接觸相對(duì)較少，對(duì)去除水中的氮、磷作用很小，但是岸邊樹(shù)木提供的遮陰作用以及進(jìn)入河中的樹(shù)干為水生動(dòng)物提供了良好的棲息場(chǎng)所。國(guó)內(nèi)相關(guān)專家認(rèn)為河岸生態(tài)系統(tǒng)是聯(lián)系陸地和水生兩大類生態(tài)系統(tǒng)的紐帶, 邊緣效益顯著, 對(duì)河流變化極為敏感, 所以河岸修復(fù)是河流生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)[7]。這一觀點(diǎn)在圖1中也得以充分體現(xiàn)。河內(nèi)棲息地的修復(fù)可以采用制造淺灘、小池子、人工擋板或木堰等方式。河道水流的修復(fù)方式是改變河水的流態(tài)，例如，拆除現(xiàn)有的水壩或者改變水壩的運(yùn)行方式使得河水的流動(dòng)狀態(tài)更為自然[10]。但是這一技術(shù)手段在國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)運(yùn)用，這可能與國(guó)內(nèi)黑臭水體修復(fù)工作的對(duì)象主要集中在城市內(nèi)河有關(guān)[2，4-7]。圖2中大部分技術(shù)手段較為常規(guī)，在國(guó)內(nèi)運(yùn)用廣泛。但是圖2顯示歐洲的河道修復(fù)技術(shù)體系更為成熟。河流修復(fù)還可能涉及雨水管理、流域管理等河道外的工作。歐洲的河流修復(fù)理念囊括了我國(guó)現(xiàn)有黑臭水體修復(fù)工作以及正在進(jìn)行的海綿城市的建設(shè)工作。歐洲河流修復(fù)不僅提升了河流水質(zhì)，而且在水量、生態(tài)上均達(dá)到健康狀態(tài)。

圖2 河流修復(fù)技術(shù)手段[8]

從圖2可以看出，歐洲的河流修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，工程成本一般較高。在歐洲，河流修復(fù)的資金源自歐盟專門(mén)的項(xiàng)目(例如歐盟“LIFE”計(jì)劃)以及相關(guān)組織和政府機(jī)構(gòu)。河流修復(fù)的效果通常從社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)利益3個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。雖然河流修復(fù)需要耗費(fèi)大量的資金，但是它也能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。例如，英國(guó)投入460萬(wàn)歐元對(duì)美士布陸(Mayesbrook) 公園環(huán)境進(jìn)行了修復(fù)。經(jīng)過(guò)測(cè)算，在40 a內(nèi)，英國(guó)從醫(yī)療、娛樂(lè)和旅游方面受益約3 000萬(wàn)歐元。20世紀(jì)90年代，紐約市的供水系統(tǒng)受到城市發(fā)展和農(nóng)業(yè)面源污染的威脅。經(jīng)過(guò)評(píng)估，若新建一套供水系統(tǒng)，成本在60～80億美元，采用修復(fù)供水點(diǎn)上游流域的方法僅需要10～15億美元。由此可見(jiàn)，生態(tài)修復(fù)的方法成本相對(duì)較低[13]。

4 修復(fù)效果

通過(guò)總結(jié)不同河流多年的修復(fù)效果可知，河流修復(fù)對(duì)水生植物的多樣性、河內(nèi)魚(yú)類和大型底棲生物等保護(hù)效果顯著[14]。河流修復(fù)的效果受周邊農(nóng)業(yè)、河道寬度、修復(fù)后的時(shí)間影響很大。河道的拓寬對(duì)水生植物影響較明顯，而在河內(nèi)采用相應(yīng)的技術(shù)措施對(duì)魚(yú)類和大型底棲生物的影響較大。若流域中存在大量的農(nóng)業(yè)用地，那么修復(fù)效果會(huì)受到負(fù)面影響，這可能與農(nóng)業(yè)中使用的肥料進(jìn)入河道有關(guān)。同時(shí)，修復(fù)效果與修復(fù)完成后的時(shí)間息息相關(guān)，修復(fù)效果在一段時(shí)間后可能會(huì)減弱甚至消失。由于修復(fù)效果受到各種因素影響，河流修復(fù)效果需要根據(jù)具體的情況采用相應(yīng)的手段進(jìn)行維護(hù)。

5 歷史修復(fù)案例

20世紀(jì)70年代，萊茵河是一條污染嚴(yán)重的河流。在經(jīng)受了一次汞污染事件之后，萊茵河的生態(tài)系統(tǒng)被徹底摧毀。在80年代，由于向河內(nèi)排放的污水量的減少及污水處理水平的提高，萊茵河的水質(zhì)得到了一定程度的改善。然而在1986年，萊茵河的水質(zhì)再次受到嚴(yán)重的化學(xué)污染，經(jīng)過(guò)約20 a的努力，通過(guò)一系列生態(tài)修復(fù)措施，萊茵河水質(zhì)最終得以有效恢復(fù)。

英國(guó)的泰晤士河也曾是一條被嚴(yán)重污染的河流，其生態(tài)系統(tǒng)在1957年幾近完全摧毀[15]。生態(tài)修復(fù)工作費(fèi)用高達(dá)數(shù)十億英鎊，經(jīng)過(guò)修復(fù)，泰晤士河目前被認(rèn)為是歐洲境內(nèi)最為清澈、生態(tài)多樣性最豐富的河流[16]。然而在2014年，經(jīng)過(guò)《歐盟水框架指令》的評(píng)估，泰晤士河流域內(nèi)的397條支流中僅有83條的生態(tài)狀況被評(píng)為“優(yōu)”，237條河流為“良”，61條河流為“較差”，其余16條為“差”。由此看出，河流的生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)耗資巨大、難以在短時(shí)間內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)的工程。

通過(guò)總結(jié)歐洲河流修復(fù)歷史可以發(fā)現(xiàn)，歐洲河流的修復(fù)工作計(jì)劃用27 a完成，這與修復(fù)需要多個(gè)國(guó)家參與、大量資金投入且河流修復(fù)具有耗時(shí)長(zhǎng)、見(jiàn)效慢的特點(diǎn)有關(guān)。目前，大部分歐洲國(guó)家均按照《水框架指令》進(jìn)度表進(jìn)行境內(nèi)河流的修復(fù)工作，且在增加水生動(dòng)植物多樣性方面取得了很大成效。從修復(fù)目標(biāo)看，改善河流水質(zhì)和河岸修復(fù)是工作的重點(diǎn)。盡管在河道內(nèi)采用的技術(shù)手段較為常規(guī)，但歐洲修復(fù)河流的技術(shù)系統(tǒng)比國(guó)內(nèi)更為全面，包括雨水管理、水系重構(gòu)等。在經(jīng)濟(jì)效益方面，國(guó)內(nèi)關(guān)于河流修復(fù)收益的相關(guān)報(bào)道比較罕見(jiàn)。從歐洲國(guó)家經(jīng)驗(yàn)可以看出，河流修復(fù)雖然需要大量的資金，在醫(yī)療、娛樂(lè)、旅游方面得到的收益甚至可以超過(guò)修復(fù)的成本。

6 結(jié) 語(yǔ)

河流修復(fù)是一個(gè)涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多方面因素的系統(tǒng)工程，其耗時(shí)長(zhǎng)、社會(huì)影響大。通過(guò)《水框架指令》等一系列指令近30 a的實(shí)施，歐盟境內(nèi)河流的水質(zhì)、生態(tài)得到了極大改善。歐盟的河流修復(fù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)黑臭水體的治理具有一定的參考價(jià)值。

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2017-09-15

國(guó)家科技支撐計(jì)劃“池塘養(yǎng)殖水質(zhì)凈化和修復(fù)技術(shù)研究與示范”(2015BAD13B03)；自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51408583)

楊吉祥，男，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，副研究員.

1006-0081(2017)12-0001-04

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(編輯：李曉濛)