南通市日新河河道景觀的生態(tài)修復(fù)實踐

張德順 曹亞軍 尹伊凡 姚馳遠 陳 序

河道是城市產(chǎn)生、發(fā)展、興盛的天然本底，為城市提供了水源及運輸功能，也決定了城市的區(qū)位及發(fā)展規(guī)模，更是生態(tài)、景觀、排洪、文化的綜合空間載體。隨著城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市河道日益被擠壓，出現(xiàn)了水質(zhì)污染、景觀失序、生態(tài)退化、文化衰落的問題[1]。加強生態(tài)修復(fù)、改善環(huán)境水質(zhì)、提升景觀魅力、弘揚地域文化成為風景園林面臨的主要任務(wù)。

目前關(guān)于城市河道綜合治理的理論也各種各樣，如德國的Seifert提出了“近自然河溪治理”的理念[2]，美國農(nóng)業(yè)部林務(wù)局(USDA-FS）制定的“河岸植被緩沖帶區(qū)劃標準”[3]，Lowrance最佳工程實踐[4]，董哲仁提出“生態(tài)水工學(xué)”方法[5]，認為不能破壞水生態(tài)環(huán)境。2008年，我國采取了“國家水體污染控制和治理科技重大專項”來控制水體污染、維護河流健康[6]，以此為中國的水體污染整治創(chuàng)造有力政策引導(dǎo)的技術(shù)支撐。鑒于中國國情，有學(xué)者提出在河流生態(tài)恢復(fù)的實施中，基于河流生態(tài)現(xiàn)狀，發(fā)揮河流的自我修復(fù)功能，逐步恢復(fù)河流廊道、湖泊水體的生態(tài)系統(tǒng)[7]。上海辰山植物園、蘇州河道、成都活水公園、杭州長橋溪水生態(tài)修復(fù)公園、武漢天鵝湖等也在這方面進行了探索。本文以南通日新河（秀山路——青西河段）作為研究對象，對河道景觀修復(fù)進行了初步探索，以求消除河道污染，充分發(fā)揮水體空間的生態(tài)、景觀和社會效益。

1 日新河概況

1.1 河道概況

（1）流域概況

日新河南起長江、北到海門河，流經(jīng)南部待開發(fā)區(qū)域（圖1）、中部新城區(qū)（圖2）、北部老城區(qū)（圖3）。南部日新河河流段流經(jīng)新城區(qū)及撂荒地，周邊多為待開發(fā)用地及公園綠地，污染因素相對較少，上游引水河道，水質(zhì)較好。北部河流段位于老城區(qū)，雨污合流、水質(zhì)較差。日新河中部河流段（秀山路—青西河段）全長2.1km，流經(jīng)新老城區(qū)，其中0.8km位于老城區(qū)，1.3km位于新城區(qū)。作為新老城區(qū)的交接段，其污染因素具有復(fù)雜性，也具有代表性。

圖1 日新河南部待開發(fā)區(qū)域

圖2 日新河中部新城區(qū)

圖3 日新河北部老城區(qū)

下面圖標是0.8km的合流制排水段，存在污水偷排和陽臺廢水下泄問題。通過對沿河排口地毯式排查，查到河道沿河排口238只，其中雨污混流排口49只，合流制溢流井5只（圖4～5，表1）。

表1 日新河入河排放口污染物排放量及排水量

圖4 日新河沿河合排口分布圖

（2）水質(zhì)理化性質(zhì)

通過在長江海門段，長江與日新河交匯處和長江大新河交匯處取樣測定得知，長江海門段水質(zhì)優(yōu)良，主流河道和近岸水質(zhì)符合III類水質(zhì)標準。而相對于老城區(qū)的合流排水系統(tǒng)則對日新河水質(zhì)污染有很大影響。據(jù)水質(zhì)監(jiān)測資料顯示，日新河現(xiàn)狀水質(zhì)基本為劣V類，污染狀況見表2。

表2 2019年9月份日新河現(xiàn)狀水質(zhì)測定

（3）植被情況

河道邊的植被是構(gòu)成河岸緩沖帶的基本元素，具有涵養(yǎng)水源、保持水土、維持生物多樣性的重要作用[8]。但污水變多，導(dǎo)致河道水體黑臭，河道中水生植物絕跡，僅有少量藍藻（Cyanobacteria）生存。河流緩沖帶由于城市建設(shè)的過度擠壓，植被退化，還有物種入侵發(fā)生。即使是人工種植也是形式單一，色彩雜亂，風貌失序。

河岸周邊植物中喬木有櫸樹（Zelkova s e r r a t a）、香樟（C i n n a m o m u m c a m p h o r a）、水杉（M e t a s e q u o i a g l y p t o s t r o b o i d e s）、垂柳（S a l i x b a b ylo n i c a）、構(gòu)樹（B rou s s o n e t i a papyrifera）、銀杏（Ginkgo biloba），苦楝（Melia azedarach）、臭椿（Ailanthus a ltissi m a）、黃山欒樹（Koelreuteria paniculata ‘Integrifoliola’）。灌木有紫葉李（Prunus cerasifera f.atropurpurea）、木槿（Hibiscus syriacus）、垂絲海棠（Malus halliana）、紫荊（Cercis chinensis）、蠟梅（C h i mon a nt hu s pra e c ox）、石榴（P u n ic a g ra n atu m）、紅楓（Ac er p a l m at u m ‘At ropu r pu reu m’）、金森女貞（L i g u s t r u m j a p o n i c u m‘Howa rd i i’）、海桐（P it tosp or u m tobira）、紅葉石楠（Photinia × fraseri）、杜鵑（Rhododendron simsii）、大葉黃楊（Buxus megistophylla）、紅花 木（Loropetalum chinense var.rubrum）。場地內(nèi)野生草本有牛筋草（Eleusine indica）、狗尾草（Setaria viridis）、虎尾草（Chloris virgata）、苦荬菜（Ixeris polycephala）、刺莧（A m a ra nthus spi nosus）、葎草（Humulus scandens）、菊芋（Helianthus tuberosus）、地膚（Kochia scoparia）、藜（Chenopodium album）等。小蓬草（Conyza canadensis）、加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）、鉆葉紫菀（Aster subulatus）為外來入侵物種。

1.2 日新河問題分析

（1）管徑小納污染量大

日新河的黑臭主要是因為處在老城區(qū)，由于當時規(guī)劃設(shè)計標準要求低，舊城區(qū)是合流制，存在大量的雨污合流管道，且有大量管道直排入日新河中，導(dǎo)致雨后合流管道中的污染物、晴天沉積在管道被沖刷出來的污染物及初期雨水統(tǒng)統(tǒng)溢流排到了河道里，使得水體受污嚴重，黑臭現(xiàn)象明顯。伴隨城市升級、人口增加，日新河逐漸淪為成排污溝、臭水溝。

圖5 日新河污染源排放口入河示意圖

（2）無清潔水源持續(xù)排入河道

日新河北接海門河，南到長江口，受河道水質(zhì)及長江潮汐的影響，閘是常年封閉的，只在汛期排澇時才打開。研究段由城南閘和海門行政服務(wù)中心前倒虹吸閘控制，為相對封閉的水系。受河水水質(zhì)及江潮的影響，三閘除汛期排澇需要外，其他時間只在落潮時開啟排水，其余時段一般為關(guān)閉狀態(tài)。

（3）河岸生態(tài)景觀較弱

日新河兩岸基本為老舊住宅小區(qū)、龍信商城、小飯店等，建筑密度大。且建筑物與河岸線的空間距離相當有限，導(dǎo)致現(xiàn)狀河岸線沒有可拓展的空間，不具備對河道原有硬質(zhì)駁岸進行生態(tài)化改造的前提條件。且由于水質(zhì)受到污染，水生植物出現(xiàn)枯萎甚至死亡的現(xiàn)象，植被景觀效果較差。

2 日新河生態(tài)修復(fù)措施

日新河生態(tài)修復(fù)的原則是生態(tài)恢復(fù)、景觀連續(xù)、社會和諧原則[9-10]。

2.1 工程修復(fù)措施

（1）控污截流

老城區(qū)大量污水與雨水混一起經(jīng)截流井溢流進河道中，對其進行必要的截污改造，以控制外源污染物。同時新建合流總管、合流泵站，封閉現(xiàn)狀截流干管的溢流口，將兩岸合流管道接入合流總管至合流泵站進行截流，使合流污水經(jīng)過調(diào)蓄池調(diào)蓄后，后期雨水排放至外圩河道，污水與初期雨水則經(jīng)現(xiàn)狀截流干管排至泵站。

（2）內(nèi)源治理

日新河周邊多為居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，沒有工業(yè)廢水。河道污染物主要是碳、氮、磷，由于長時間將合流污染物排入河道，導(dǎo)致底泥污染越來越嚴重，河道過流能力不足，因此時長有水位上升、排澇不及時的問題發(fā)生。為改善日新河底泥淤積的情況，采用底質(zhì)改良型環(huán)境修復(fù)劑，利用火山巖碎石塊構(gòu)建的多孔質(zhì)河床增強對污水的凈化效果，同時利用大粒徑的卵石起到抵抗河道流速沖刷的作用，實現(xiàn)在不破壞底泥自然環(huán)境條件下，快速分解黑臭底泥中的多種污染物。

日新河北端與海門河交匯，閘門控制連通，南端受十二橫河水閘的控制。為保持有持續(xù)穩(wěn)定的補充水源，可對外圩海門河取水，將其凈化后補充至日新河，以此提高日新河水質(zhì)標準。

（3）涌泉式曝氣機

在城市河道黑臭水體治理中，由“水生物+人工曝氣”組合方式組成的曝氣生態(tài)凈化系統(tǒng)[11]，可有效地降低水體的污染負荷，凈化水體。且具有占地面積小、設(shè)備投資少、操作簡單、處理水量大、無二次污染等優(yōu)點。對日新河河道，共配置20臺循環(huán)通量為200m3/h的涌泉式曝氣機，平均間隔100m布置一臺，曝氣機位置設(shè)在河道中央，通過人工造流曝氣充氧，將富氧水和貧氧水快速交換，使整個水體由死水轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎跛?，以此提高河流的自凈能力?/p>

（4）設(shè)置生態(tài)濾壩

生態(tài)濾壩呈“U”型，外框由鉛絲石籠網(wǎng)箱組成，內(nèi)部裝填粒徑為10～15cm的沸石填料。采用鍍鋅鋼管固定，置于河床上，順流方向分別是固定壩、濾料層、格賓石籠壩體和景觀堆石[12]。在治理黑臭水體的河床上布置生態(tài)過濾壩，可以有效地去除氨氮、總磷等物質(zhì)，長時間使用后濾料層就相當于生物過濾地，起到降解作用，有效改善河道水質(zhì)。

2.2 生物修復(fù)措施

（1）高效生態(tài)浮島

生態(tài)浮島是一種提升水景觀，改善水環(huán)境的技術(shù)，在水面浮島平臺上種植觀賞價值高的水生植物，模擬近自然生境，營造自然島嶼景觀[13]。采用鋼絲繩進行牽引膨脹螺栓固定于河道兩側(cè)，浮島模塊種植槽內(nèi)擺放水生植被，其中風車草（Clinopodium urticifolium）、小香蒲（Typha minima）、黃花鳶尾（Iris wilsonii）、矮生美人蕉（Canna indica）為主要水生植物，以此加強水質(zhì)的凈化。此外配置沉水植物粉綠狐尾藻（Myriophyllum aquaticum），構(gòu)成了挺水和沉水植物的多層結(jié)構(gòu)（圖6～8，表3）。

圖6 日新河標準段生態(tài)浮島平面布置圖

圖7 日新河標準段生態(tài)浮島效果圖

圖8 日新河中心段生態(tài)浮島效果圖景觀

表3 生態(tài)浮島水生植物的種植面積和覆蓋率

（2）河道岸線軟化

河岸植被緩沖帶指沿岸自下向上由草本、灌木、喬木等所組成的植被區(qū)域，利用滲透性地表和植物群落來調(diào)節(jié)雨水徑流，防止水流攜帶營養(yǎng)物質(zhì)和沉積物進入河道[14]，起到護岸固堤、凈化水體的作用。采用藤蔓類植物柔化河道空間結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合生態(tài)浮島挺水植物的搭配，營造近自然化的河道生態(tài)景觀（圖9）。

圖9 日新河河岸植被緩沖帶斷面圖

2.3 濱河游憩區(qū)打造

新老城區(qū)交界處的周邊流動人群較為復(fù)雜，有上班人群，也有青少年及兒童，最多的還是周邊的老人（圖10）。有景可賞、有處可憩是河流綜合整治的目標之一。

圖10 周邊人群分析

綜合治理后，日新河成為了河道的生態(tài)功能修復(fù)與周邊群眾的體驗增強互不矛盾，放松壓力舒解身心的空間場所[15]。尤其依照河流形狀，結(jié)合親水平臺、串通步行系統(tǒng)，在河道兩側(cè)隙地打造游憩空間，變?yōu)榱司用裼H水戲水首選地（圖11）。

3 日新河修復(fù)后評價

3.1 設(shè)施景觀元素增加

對日新河以工程措施及生物措施進行生態(tài)修復(fù)后，整體河段的水質(zhì)及景觀效果得到顯著提高，水生動植物數(shù)量明顯增加。休閑設(shè)施的改善，親水平臺的添置、健身器材的布設(shè)及休憩座椅點放拉近了人們與水的距離。豐富了河流的賞景體驗，景觀元素提升見表4。

表4 日新河園林景觀元素提升對比

3.2 水質(zhì)理化性狀改善

2019年9月、2021年6月及2021年9月在日新河秀山路橋、南海路橋及寧海路橋采集水樣對氨氮、總磷、溶解氧和高錳酸鹽等指數(shù)進行測定（表5）。圖12的動態(tài)折線圖顯示氨氮都呈下降趨勢，總磷的含量下降趨勢平緩。三處的動態(tài)變化圖可看出氨氮和總磷指標含量都為下降趨勢，溶解氧指標在呈現(xiàn)上升趨勢后逐漸平穩(wěn)，南海橋路高錳酸鹽指標在2021年工程竣工后出現(xiàn)峰值后逐漸下降，水質(zhì)得到改善。

表5 2021年6月份、9月份日新河現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測報告

圖12 日新河三處測點的水質(zhì)變化圖

在進行河道修復(fù)前日新河水體中氨氮含量最高，為8.97mg·L-1，總磷含量最低為0.59mg·L-1，在2021年6月工程竣工后，日新河水體中氨氮的下降趨勢最大，達到2.11mg·L-1，接近IV水，總磷的下降趨勢較為平穩(wěn)，而溶解氧和高錳酸鹽指數(shù)則為上升趨勢。在2021年6月至9月底近4個月期間，搭配種植的水生植物的長勢達到峰值，此時水體中氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)都呈現(xiàn)下降趨勢，其中水體中氨氮的含量為0.67mg·L-1，下降趨勢最大，達到68.4%，總磷下降的趨勢相對平穩(wěn)，河道水質(zhì)得到進一步改善（圖13）。

圖13 日新河龍信廣場段景觀效果

圖13 日新河前后水質(zhì)對比圖

工程措施和生物措施進行河道的生態(tài)修復(fù)，在一定程度上改善了水質(zhì)，提升水生生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

結(jié)語

通過對日新河進行截污、清淤、引水的工程措施，水質(zhì)得到較大改善。截污控制外源污染，清淤解決內(nèi)源污染，引水降低污染程度。生物措施包括優(yōu)化河道兩岸的植物群落和生態(tài)浮島的設(shè)置，營造近自然化的河道生態(tài)體系。

整體日新河（秀山路—青西河段）河段在生態(tài)修復(fù)的作用下，各種水生植物、魚類、兩棲動物、浮游生物、底棲生物逐漸恢復(fù)生機，河道水質(zhì)逐步恢復(fù)了自凈能力。

河流的綜合治理是一個開端，可持續(xù)的維系還是一個漫長的過程，隨著河長制的實施，日新河的未來定是一個充滿鳥語花香、歡聲笑語、生態(tài)安全和綠地健康的生態(tài)系統(tǒng)。

資料來源：

文中圖表均為作者自繪。