三峽庫(kù)區(qū)城市濱江消落帶生態(tài)修復(fù)與景觀優(yōu)化示范研究*

袁興中 袁 嘉 高 磊 張森林 劉楊靖 張照亮

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，長(zhǎng)江江岸是水與陸的界面，除了作為生態(tài)過(guò)渡帶具有重要的生態(tài)服務(wù)功能外，還是人類活動(dòng)的重要空間。江岸順應(yīng)長(zhǎng)江的自然演變規(guī)律，與人類社會(huì)發(fā)展交互作用，江岸—河流—人類社會(huì)長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化形成協(xié)同共生體。長(zhǎng)江生態(tài)大保護(hù)戰(zhàn)略的提出，為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展指明了方向。三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境是長(zhǎng)江生態(tài)大保護(hù)的關(guān)鍵，消落帶恢復(fù)治理是重中之重。在三峽庫(kù)區(qū)消落帶及濱江生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)治理中，重慶主城區(qū)長(zhǎng)江段面臨著極其嚴(yán)酷的環(huán)境脅迫，除了季節(jié)性大幅度水位變動(dòng)（30 m落差的水位變幅）、冬季深水淹沒(méi)外，夏季頻繁的高含沙量洪水淹沒(méi)、沖刷給生態(tài)修復(fù)帶來(lái)了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，重慶主城區(qū)長(zhǎng)江消落帶生態(tài)修復(fù)與景觀優(yōu)化工程是急待解決的關(guān)鍵工程技術(shù)問(wèn)題。

本論文以重慶主城區(qū)九龍外灘的濱江消落帶為例，運(yùn)用界面生態(tài)調(diào)控技術(shù)、立體生態(tài)空間建設(shè)技術(shù)和濱江消落帶韌性景觀修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究實(shí)踐。在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了九龍外灘340 m長(zhǎng)的濱江消落帶的生態(tài)景觀修復(fù)示范研究。通過(guò)階段性試驗(yàn)研究的綜合評(píng)估，總結(jié)濱江消落帶的生態(tài)修復(fù)與景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，以期為具有季節(jié)性水位變化的城市濱江消落帶生態(tài)修復(fù)和景觀優(yōu)化提供參考。

1 九龍外灘濱江消落帶的挑戰(zhàn)

九龍外灘位于長(zhǎng)江干流主城區(qū)重慶九龍坡區(qū)九濱路東側(cè)。九龍外灘的地理坐標(biāo)介于北緯29e30′32″—29e32′21″，東經(jīng)106e31′25″—106e31′42″之間，規(guī)劃總面積約70 hm2，呈南北走向（圖1）。場(chǎng)地內(nèi)部交通主要以馬道形式沿江修建，一級(jí)馬道位于179 m高程、二級(jí)馬道位于185 m高程，中間用梯步將一二級(jí)馬道連通。175 m高程以下為河漫灘區(qū)域?，F(xiàn)狀165 174 m為常年淤積并生長(zhǎng)稀疏草本植物的區(qū)域，冬季被水淹，夏季頻繁淹沒(méi)。174 178 m為水泥砌筑岸坡，一級(jí)馬道位于178 m高程。178 185 m為菱形水泥格框護(hù)坡，護(hù)坡上植物種類單一，入侵物種葎草蔓延。185 191 m為直立式硬質(zhì)擋墻。191 m為九龍外灘廣場(chǎng)。硬質(zhì)護(hù)坡整體觀感單調(diào)，動(dòng)植物棲息困難，生態(tài)結(jié)構(gòu)完整性較差，生物多樣性貧乏。

圖1 示范研究區(qū)域地理位置

2006年三峽工程蓄水至156 m，2010年三峽工程完成175 m試驗(yàn)性蓄水，實(shí)行“蓄清排渾”的運(yùn)行方式，即夏季低水位運(yùn)行（145 m），冬季高水位運(yùn)行（175 m）。因而，在145 175 m高程的庫(kù)區(qū)兩岸，形成與天然河流漲落季節(jié)相反、漲落幅度30 m的消落帶。九龍外灘正是長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)消落帶的一部分。九龍外灘在三峽水庫(kù)蓄水175 m時(shí)，水位為177 m；枯水期水位為160 m，消落帶高達(dá)17 m，與自然河流漲落季節(jié)相反。九龍外灘消落帶的恢復(fù)治理不僅面臨著反季節(jié)消落帶水位變動(dòng)的巨大挑戰(zhàn)，消落帶植物在冬季面臨長(zhǎng)時(shí)間被淹沒(méi)以及違背植物自然生長(zhǎng)規(guī)律的挑戰(zhàn)，同時(shí)也面臨著夏季頻繁遭受洪水沖刷的嚴(yán)峻考驗(yàn)，重慶主城區(qū)長(zhǎng)江段夏季常面臨多次洪峰過(guò)境，洪峰流速快、沖刷力強(qiáng)、淹沒(méi)范圍廣，水位高程變化快且幅度大，對(duì)植物選種及固定是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何化害為利，最大程度地減緩消落帶的不利影響，充分利用消落帶治理的生態(tài)機(jī)遇，是九龍外灘消落帶治理的艱巨任務(wù)。

圖2 界面生態(tài)調(diào)控技術(shù)基本框架

2 濱江消落帶設(shè)計(jì)策略

針對(duì)重慶長(zhǎng)江主城區(qū)段消落帶生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，結(jié)合九龍外灘段消落帶生態(tài)特征，立足消落帶向庫(kù)岸穩(wěn)定、景觀美化優(yōu)化、環(huán)境污染凈化、生物多樣性保育等多功能需求轉(zhuǎn)變，重點(diǎn)突破冬水夏陸水位變動(dòng)及夏季洪水沖刷的技術(shù)難題，構(gòu)建“主城長(zhǎng)江段消落帶界面生態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)”“主城長(zhǎng)江段濱江消落帶韌性景觀修復(fù)技術(shù)”“適應(yīng)水位變化的主城長(zhǎng)江段濱江立體生態(tài)空間建設(shè)技術(shù)”，建設(shè)長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)消落帶生態(tài)恢復(fù)治理及景觀優(yōu)化典范。

（1）界面生態(tài)調(diào)控技術(shù)

九龍濱江區(qū)域是一個(gè)典型的生態(tài)界面，既是水陸相互作用界面、水位變動(dòng)交錯(cuò)界面，也是一個(gè)城市與自然的界面，更是一個(gè)文化空間界面。應(yīng)用界面生態(tài)調(diào)控理論進(jìn)行九龍濱江界面的生態(tài)修復(fù)、管理，構(gòu)建生態(tài)界面調(diào)控技術(shù)體系。基于對(duì)界面生態(tài)重要性的認(rèn)識(shí)和界面生態(tài)特性，本文提出了界面生態(tài)調(diào)控技術(shù)的基本框架（圖2）。

（2）適應(yīng)水位變化的濱江立體生態(tài)空間建設(shè)技術(shù)

針對(duì)不同季節(jié)水位變化，以及山地城市自身生態(tài)環(huán)境特征，構(gòu)建不同高程的濱江岸坡生態(tài)帶，形成順應(yīng)高程梯度的濱江立體生態(tài)空間結(jié)構(gòu)。

（3）濱江消落帶韌性景觀修復(fù)技術(shù)

強(qiáng)調(diào)韌性設(shè)計(jì)，采用韌性材料，實(shí)施韌性施工技術(shù)，構(gòu)建韌性景觀結(jié)構(gòu)，提高場(chǎng)地對(duì)夏季洪水過(guò)境沖刷和冬季深水淹沒(méi)的韌性應(yīng)對(duì)能力及快速自我恢復(fù)能力。

3 濱江消落帶設(shè)計(jì)方案

3.1 總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)是以消落帶為主導(dǎo)的整體濱江生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和修復(fù)。依據(jù)水位變化，按高程分帶設(shè)計(jì)（圖3）。在165 m以下，以江灘自然保育為主，包括江灘生物多樣性保育、水環(huán)境保護(hù)、江灘自然地貌保育，保留現(xiàn)有卵石灘、泥石灘、江灣、潟湖、水塘、江灘、洼地等濕地結(jié)構(gòu)。在165 170 m之間以消落帶自然恢復(fù)為主，主要為自然草本植被恢復(fù)，稀疏叢狀種植秋華柳與蘆葦，形成島狀的灌叢鑲嵌斑塊，豐富草灘的垂直結(jié)構(gòu)。在170 175 m之間為消落帶林澤生境帶，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)部植被進(jìn)行補(bǔ)植和優(yōu)化，林澤植物種類的選擇以竹柳、秋華柳、烏桕、中山杉、本地楊樹(shù)、小萊木為主。175 178 m為一級(jí)硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)優(yōu)化帶，設(shè)計(jì)為石籠網(wǎng)中間填充土壤基質(zhì)，間插秋華柳等灌木對(duì)硬質(zhì)防浪墻進(jìn)行生態(tài)軟化和柔性化修復(fù)。178 185 m為上部護(hù)坡野花草甸帶，選用經(jīng)試驗(yàn)段使用成活率較高的草本花卉進(jìn)行護(hù)坡植物搭配，以混栽形式，結(jié)合成苗混栽及種子混播等技術(shù)手段進(jìn)行栽種，在較高高程栽種觀賞效果好、生態(tài)服務(wù)功能優(yōu)良的草本植物種類，增加群落多樣性，創(chuàng)造多層次、多色彩、多季相的植物景觀。為防止野花草甸帶下部在夏季洪水淹沒(méi)沖刷期間的水土流失，采用創(chuàng)新性的地下立體生物網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行穩(wěn)固。185 m以上為垂直生態(tài)空間營(yíng)建帶，對(duì)垂直硬化墻進(jìn)行綠化改造，主要采用攀爬式、懸垂式、板槽式、附架式、鋪貼式、模塊式、牽引式等垂直綠化方式，豐富垂直空間，提升景觀觀賞性與參與性（圖4）。

圖3 示范研究區(qū)域分高程設(shè)計(jì)

圖4 示范研究區(qū)域設(shè)計(jì)總平面圖

3.2 施工及管護(hù)要點(diǎn)

（1）地形塑造

利用小型挖掘機(jī)以及人工進(jìn)行地形堆砌塑造，形成洼地和起伏的地形；并采用竹籠網(wǎng)、土工布以及樹(shù)籬進(jìn)行固土。

（2）喬灌木栽種及固定

篩選栽種耐冬季水淹的植物，包括喬木中山杉、池杉、竹柳、落羽杉、烏桕，以及灌木秋華柳。為防止洪水沖刷，采用尼龍網(wǎng)和三角樁相結(jié)合的固定方法進(jìn)行喬木土球固定，并采用三角木樁以及石籠網(wǎng)固樹(shù)技術(shù)對(duì)栽種的樹(shù)木進(jìn)行加固。

（3）花草種植措施

利用土工布將種植土穩(wěn)固，并采用草花群落搭配的種植方式，將草花及觀賞草種植于坡度較大的178 185 m高程的護(hù)坡上。栽種多年生草本花卉并進(jìn)行草種混播。

（4）后期管理維護(hù)措施

施工完成后，對(duì)項(xiàng)目地持續(xù)開(kāi)展管理維護(hù)；加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測(cè)，包括記錄每天水位變化、植物生長(zhǎng)狀況等。

4 建設(shè)成效評(píng)估

示范研究工程于2018年5月31日竣工。一期示范項(xiàng)目完成后，正值夏季多雨季節(jié)，洪峰過(guò)境對(duì)場(chǎng)地帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)。整個(gè)夏季共經(jīng)歷5次洪峰過(guò)境。栽種于172 174 m的林澤淹沒(méi)最長(zhǎng)時(shí)間達(dá)9天，栽種于172 m以下的林澤淹沒(méi)最長(zhǎng)時(shí)間為35天，栽種于178 180 m之間的花草淹沒(méi)最長(zhǎng)時(shí)間達(dá)4天。洪峰過(guò)境時(shí)間長(zhǎng)、沖刷力度大，造成部分喬木死亡以及部分草本花卉的脫落與死亡，但試驗(yàn)段整體工程經(jīng)受住了洪峰過(guò)境沖刷、深水淹沒(méi)等嚴(yán)峻考驗(yàn)，特別是工程采用的三角樁及石籠網(wǎng)固樹(shù)技術(shù)，使得林澤工程的樹(shù)木全部穩(wěn)固。通過(guò)持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，存活的林澤樹(shù)木已成為鳥類的良好棲息生境。178 185 m高程的坡地區(qū)域野花綻開(kāi)。洪峰過(guò)境后，試驗(yàn)段區(qū)域與周邊的裸灘形成鮮明對(duì)比，生物多樣性豐富，而對(duì)照裸灘生物多樣性貧乏（圖5-圖9）。

165 175 m消落帶的植物，經(jīng)受住了洪水沖刷的考驗(yàn)，植物穩(wěn)固性良好；證明試驗(yàn)段工程所研發(fā)的創(chuàng)新性三角樁固定技術(shù)、石籠網(wǎng)固定技術(shù)在干流主河道河灘上的木本植物種植方面，具有良好的穩(wěn)固效果。

圖5 示范研究段修復(fù)前后變化

178 185 m濱江護(hù)坡陡壁野花草甸的營(yíng)建中，運(yùn)用了土工布護(hù)坡固土技術(shù)、樹(shù)籬固土、竹籠網(wǎng)固土及地下生物網(wǎng)絡(luò)固土技術(shù)，經(jīng)歷多次洪水淹沒(méi)沖刷，洪水退卻后，濱江陡坡固土技術(shù)效果良好。

試驗(yàn)段示范工程應(yīng)對(duì)夏季植物生長(zhǎng)季節(jié)高含沙量的洪水淹沒(méi)（甚至是沒(méi)頂淹沒(méi)），以及已經(jīng)來(lái)臨的冬季淹沒(méi)，成功篩選了耐淹性極強(qiáng)的一批植物種類，包括竹柳、中山杉、落雨杉、烏桕、秋華柳、狗牙根、香附子，其中烏桕、秋華柳、香附子是本團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)并運(yùn)用于消落帶的物種，奠定了消落帶治理及景觀優(yōu)化的生態(tài)工程物種庫(kù)基礎(chǔ)，上述植物是能夠耐受夏季高含沙量洪水沖刷淹沒(méi)、冬季深水淹沒(méi)的優(yōu)良工程物種。

界面生態(tài)調(diào)控技術(shù)初見(jiàn)成效。目前，界面生態(tài)體系結(jié)構(gòu)完整，生物多樣性較為豐富，表現(xiàn)了較好的生態(tài)服務(wù)功能。濱江消落帶韌性景觀修復(fù)技術(shù)得到了初步成功運(yùn)用，面臨持續(xù)不斷的洪水沖刷淹沒(méi)及高溫干旱交替的逆境，無(wú)論是植物種類，還是植被，以及生境結(jié)構(gòu)，都表現(xiàn)出了良好的韌性適應(yīng)。通過(guò)運(yùn)用適應(yīng)水位變化的濱江立體生態(tài)空間建設(shè)技術(shù)，試驗(yàn)段濱江立體生態(tài)空間格局初步呈現(xiàn)。

圖6 經(jīng)歷夏季洪水沒(méi)頂淹沒(méi)出露后生長(zhǎng)良好的喬木樹(shù)種

圖7 優(yōu)良的耐淹植物秋華柳在經(jīng)歷洪水淹沒(méi)后生長(zhǎng)良好（2018年夏季先后經(jīng)歷了33天沒(méi)頂淹沒(méi)，其中最長(zhǎng)一次連續(xù)淹沒(méi)22天）

圖8 示范段景觀層次優(yōu)良的濱江立體生境

圖9 經(jīng)歷了夏季洪水淹沒(méi)考驗(yàn)的消落帶韌性生物結(jié)構(gòu)——竹柳—秋華柳—香附子群落

5 結(jié)語(yǔ)

示范研究表明，重慶主城長(zhǎng)江段消落帶最大的問(wèn)題是夏季長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)被洪水淹沒(méi)沖刷的逆境脅迫。示范研究篩選出了耐夏季洪水淹沒(méi)和沖刷優(yōu)良工程物種，如秋華柳、竹柳、烏桕等。面臨持續(xù)不斷的洪水沖刷淹沒(méi)及高溫干旱交替的逆境，無(wú)論是植物種類，還是植被結(jié)構(gòu)，都表現(xiàn)出了良好的韌性適應(yīng)。通過(guò)運(yùn)用適應(yīng)水

位變化的濱江立體生態(tài)空間建設(shè)技術(shù)，試驗(yàn)段濱江立體生態(tài)空間格局初步呈現(xiàn)。示范研究拓展和創(chuàng)新了逆境生態(tài)修復(fù)技術(shù)，構(gòu)建了三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)消落帶生態(tài)修復(fù)與景觀優(yōu)化技術(shù)。對(duì)消落帶生態(tài)修復(fù)中的地形塑造還需要結(jié)合水動(dòng)力及泥沙條件進(jìn)一步優(yōu)化。野花草甸護(hù)坡帶的部分草本花卉及觀賞草的耐水濕性還需要深入探究。下一步將在充分吸取示范研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新消落帶生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)體系和多功能途徑，將九龍外灘消落帶生態(tài)恢復(fù)治理工程建成適應(yīng)夏季洪水沖刷淹沒(méi)和冬季蓄水淹沒(méi)的韌性生態(tài)系統(tǒng)，將九龍外灘建設(shè)成為長(zhǎng)江生態(tài)大保護(hù)的示范樣板，成為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)江岸營(yíng)建與城市人居環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)化協(xié)同共生的樣板。