寇忠泰，婁會品，高甲榮，王 穎，王 越，顧 嵐

(1.北京市懷柔區(qū)水務局，北京101400;2.北京林業(yè)大學教育部水土保持和荒漠化防治重點實驗室，北京100083)

1 干枯河道環(huán)境問題

我國北方地區(qū)河流多為季節(jié)性間歇河流，只有少部分流域面積有少量基流[1]。有的河道因上游修建水庫或攔水壩等工程措施，導致下游河道經常處于斷流狀態(tài)，除遇到豐水年，河道基本無水，有的河流濕地演化成河灘沙地，導致地下水位下降，河流生態(tài)系統(tǒng)的景觀功能消失;河道斷流導致廢水和廢物的滯留，加劇對水環(huán)境以及周圍環(huán)境污染;裸露河床成為建筑、生活垃圾堆放場，加大了對河流生態(tài)環(huán)境恢復重建的障礙[2];干枯河道沙石裸露，砂石盜取又造成河道無防無堤，沙坑遍布，棄石堆積，不僅影響河道過流行洪能力，也導致河岸帶生態(tài)環(huán)境效益退化、生物多樣性減少、河流自我恢復能力逐漸降低等現(xiàn)象。

2 干枯河道綜合治理

2.1 治理思路

干枯河道治理既要考慮水利防洪、排澇、水資源利用的要求，又要考慮工程生態(tài)的要求，以便減輕人類活動對河流的威脅，維護河流生境多樣性、物種多樣性以及河流周邊環(huán)境景觀的營造。沙河生態(tài)治理以植物措施為主，工程措施為輔，既滿足了工程安全的治理要求，也改善了居民的生活環(huán)境。河流生態(tài)治理即河流及其周邊生態(tài)系統(tǒng)的恢復與保持問題，兼顧了人與自然的和諧與可持續(xù)發(fā)展[3]。涵蓋了系統(tǒng)論、水利工程學、生態(tài)學、景觀學、經濟學、社會學等多學科。涉及水利、園林、土地等多個部門，在安全經濟的前提下以期滿足防洪、輸水、生態(tài)、景觀等目標。

2.2 治理原則

傳統(tǒng)的河道治理工程，目的是改造和控制河流，以滿足人們防洪和水資源利用需求，卻忽視了河流生態(tài)系統(tǒng)本身的需求，造成河流自然特征逐漸消失、生物多樣性減少、生態(tài)功能降低等現(xiàn)象。因此，在干涸河流生態(tài)治理的過程中，除了保證豐水年過流泄洪的安全，同時，要注重恢復和改善河流生態(tài)系統(tǒng)功能。為此，在對沙河恢復河道自然功能的整治過程中，在充分考慮安全、生態(tài)、景觀、經濟效益等前提下制定以下原則:

2.2.1 工程安全原則 在治理過程中滿足河道體系的防護標準，保障岸坡穩(wěn)定、正常行洪等原則，還要使工程結構對河流的生態(tài)系統(tǒng)沖擊最小化，減少工程對自然生態(tài)系統(tǒng)的損害[4]。

2.2.2 河道生態(tài)原則 在干枯河道整治過程中，必須從生態(tài)原則這個角度考慮河道建設方案，在自然河道的基礎上，以其原有的生態(tài)準則，根據(jù)優(yōu)化環(huán)境的需求去建設和整治[5]。

2.2.3 河道景觀原則 在河道建設和整治過程中，河道景觀在建設中應以自然為主體，強調組成河道植物群落種類的多樣性和景觀的多樣性，在道路綠化和設計中考慮親水性[5]，營造一個良好的濱水景觀帶。

2.2.4 經濟效益原則 在河道治理過程中，協(xié)調安全與成本的關系，保障河流治理過程中的效益。

在喬、灌、草種選擇方面，在充分考慮造林立地條件和喬、灌、草生物學特性的基礎上，制定以下原則:

(1)適地適樹原則。選擇適宜河岸帶生態(tài)環(huán)境的鄉(xiāng)土樹種，可以有效防止外來物種的入侵，有利于河岸帶生態(tài)環(huán)境的健康穩(wěn)定的發(fā)展。

(2)堅持便于管護的原則。選擇管理粗放，適應性強，耐干旱，耐貧瘠土壤、耐寒、耐澇、生活力強的品種，邊坡植物在具有護坡、水土保持、防風固沙效果的同時兼具景觀觀賞效果。

(3)堅持植物多樣性原則。在充分考慮生物多樣性和景觀效果的同時，注重喬、灌、草的立體配置模式，通過把不同生物學的樹種適當?shù)剡M行混交，既能較充分利用空間、有利于各種植物在不同時期和不同層次范圍內利用光照、水分和各種營養(yǎng)物質，還能起到防止大面積發(fā)生病蟲害，降低植物看護成本，有利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 沙河流域干枯河道治理工程

3.1 研究區(qū)概況

沙河(40°24.59′N ，116°43.48′E)源于懷北棗樹林村。沙河位于北京市懷柔區(qū)懷北鎮(zhèn)與密云交界處，上游有大水峪水庫和青龍湖，沙河常年無水，處于干枯狀態(tài)，河道彎曲，河床寬窄不等，多年風沙沉積，形成大面積沙荒和沙丘，不少河段北方常年裸露的河道地面物質組成主要有:粉細沙、細沙和沙礫石，自然植被稀疏，整條河流顯的非?；臎?。

3.2 河道治理工程

研究區(qū)域為大水峪與神山村之間的河段，治理河道總長為5.5 km。試驗河段自然條件惡劣，為保證植物生長條件，先進行整地，平整因砂石盜取形成的沙坑和棄石堆;加固堤岸，在岸坡底部采用拋石和鉛絲籠護岸，防止河流對岸趾的沖刷和掏蝕;整個岸坡覆蓋30～50 cm厚的土壤，以改善岸坡的自然生長環(huán)境。植物護坡措施沿坡長方向由下到上依次為，10 m寬草+方磚護岸，5 m寬親水平臺，10 m河岸綠化林帶;岸堤頂部鋪設公路，以改善周圍居民的交通環(huán)境。

4 結果分析

4.1 河岸綠化林帶

本試驗采用截干造林的方法對河岸帶進行綠化。截干造林不僅提高造林成活率，而且減少運輸成本，是一種常用的造林方法。試驗中選取了4種植物材料，作為綠化林帶植物，分別為旱柳(Salix matsudana)，國槐(Sophora japonica Linn.)，白蠟(Fraxinus chinensis Roxb)，毛白楊(Populus tomentosa Carr)，研究不同植物材料對河岸帶環(huán)境的適應性。

由表1可以看出:試驗項目中所采用的植物材料在胸徑和截干高度因物種不同，表現(xiàn)出顯著性差別，白蠟的胸徑與其它植物有顯著性差別，基徑較小;不同植物材料的截干高度也表現(xiàn)出了顯著性的差別，旱柳和毛白楊的截干高度明顯大于國槐和白蠟，這是由于不同物種截干造林成活率有較大差別，施工中把較易成活的楊柳科植物材料(旱柳和毛白楊)，選取的截干高和胸徑較大，而成活率較低的國槐和白蠟選取胸徑和截干高較小的植株，以減少水分的損失量，保障造林成活率，可以看出，各個樹種的成活率達到了一定水平，介于83.6%～98.0%之間，本試驗造林成活率較高。

表1 不同植物材料的生長情況

不同植物材料的萌枝數(shù)也表現(xiàn)出顯著性差別，白蠟和毛白楊的萌枝數(shù)較少，與旱柳和國槐表現(xiàn)出顯著性差異。

不同植物材料的萌枝長也表現(xiàn)出顯著性的差異，由好到差依次表現(xiàn)為旱柳＞毛白楊＞國槐＞白蠟，可以看出旱柳生長狀況最好，對河岸帶環(huán)境適應性強，其它植物材料也表現(xiàn)出較好的適應性。

4.2 治理效果

4.2.1 植物多樣性增加 沙河治理工程實施后，改善了岸坡的生態(tài)環(huán)境，邊坡植物長勢良好，為生物提供了生存和繁殖的環(huán)境，增加了生物多樣性，新增草本植物種有狗尾草(Setaria viridis L.Beauv)，馬齒莧(Portulaca oleracea L.)，灰灰菜(Chenopodium album Linn.)，馬 唐 (Digitaria sanguinalisL.Scop)，莧菜(Amaranthus mangostanus L.)，鴨跖草(Commelina communis)，羊胡子草(Eriophorum L.)，蒺藜(Tribulus terrester L.)，紫花苜蓿(Medicago sativa L.)，茜草(Rubia cordi f olia)，臭蒿(Artemisiahedinii Ostenf.et Pauls.)，委陵菜(Potentilla aiscolor Bunge)，艾蒿(Artemisia argyi)，馬棘(Indigof era pseudotinctoria Matsum)，蒼耳(Xanthium sibiricum)，虎尾草(Chloris virgata swartz)，牽?；?Ipomoea nil)，苦萵菜(Sonchus oleraceus L.)，藿香(Wrinkled gianthyssop)等。

圖1 林下草本植物多樣性指數(shù)

在不同岸坡和不同截干造林樹種下，草本植物的多樣性指數(shù)變化較大(詳見圖1)，旱柳林地間的草本植物的Shannon-Wiener指數(shù)介于13.0～49.0之間，均勻度指數(shù)Pielou介于4.4～12.6之間;國槐林地下的草本植物 Shannon-Wiener指數(shù)范圍為 12.9～46.7之間，Pielou指數(shù)范圍為3.0～5.4;白蠟林地下的草本植物Shannon-Wiener指數(shù)在13.8～38.2之間，Pielou指數(shù)為3.8～9.9。在不同林地下草本植物多樣性波動范圍較大，這可能是由于在工程施工初期，還未形成穩(wěn)定的植物群落，生態(tài)系統(tǒng)處于建設初期。工程實施后，草本植物的多樣性明顯增加，均勻度指數(shù)也達到一定的水平。

4.2.2 護坡效果 新增草本植物的枝葉和根系，不僅增加了植物蓋度，也增強了岸坡的抗侵蝕性。草本植物的蓋度高達98.0%(詳見表2)，旱柳林下草本植物蓋度為65.0%～98.0%，國槐為55.0%～98.0%，白蠟為55.0%～98.0%，各種不同截干造林植物林下蓋度都達到了較高水平，良好的植被蓋度減少了雨滴對地面的擊濺作用，生長良好的植物具有強大的根系，有研究表明[5]，土壤中草根的作用與鋼筋混凝土結構中的鋼筋類似，即根系增加了土壤的凝聚力、土壤與根系之間的摩擦力，提高了土壤的抗剪承載力;眾多研究表明[7-10]，植物根系可以提高土壤的抗侵蝕性，具有穩(wěn)定土體的能力。因此，生長良好的草本植物對岸坡具有很好的防護作用，有效地防治水流以及降雨對岸坡的侵蝕。

表2 不同植物護坡下草本植物蓋度 %

4.2.3 生態(tài)效果 沙河治理工程實施后，示范區(qū)環(huán)境效果逐漸恢復，良好的植被生長不僅具有景觀功能，也改善了小環(huán)境，創(chuàng)造了優(yōu)美的河岸帶環(huán)境。研究表明，植物對調節(jié)周圍的溫濕度具有顯著的效果[11];生長良好的植物形成了植被豐富的綠色生態(tài)帶和可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境，不僅為生物提供了良好的棲息地，也改善了附近居民的生活環(huán)境;治理后平整了河道，改善了過流行洪的能力，保障了豐水年河道的安全(圖2，圖3)。

圖2 岸坡治理前后對比

圖3 河道治理前后對比

5 結語

隨著社會和經濟的發(fā)展以及人們對自然環(huán)境認識的增多，對河流的生態(tài)治理也越來越迫切，干枯河道治理具有較大的發(fā)展前景。干枯河道治理在北方河流生態(tài)治理中具有重要的地位，是河流生態(tài)整治的重要內容，生態(tài)治理規(guī)劃是干枯河道生態(tài)治理的主要部分。沙河生態(tài)治理以植物措施為主，工程措施為輔，既滿足了工程安全的治理要求，也改善了河岸帶的生態(tài)環(huán)境。在沙河治理中，采用的4種植物成活率介于83.6%～98.0%之間，成活率較高;植物材料的生物量在124.22～337.87 g之間，萌枝平均數(shù)為9～21，萌枝長在33.3～105.8 cm之間，各種植物材料的生長狀況良好，對示范區(qū)的環(huán)境具有較好的適應性。沙河治理工程實施后，河岸帶植物改善了立地條件，草本植物多樣性明顯增加，香農多樣性指數(shù) Shannon-Wiener以及均勻度指數(shù) Pielou達到了一定水平;草本植物蓋度高達98.0%，良好的植被蓋度也改善了河岸帶的抗侵蝕性，有效地防治降雨以及河道水流對岸坡的侵蝕;良好的植被環(huán)境不僅增加了景觀效果也改善了河岸帶的生態(tài)環(huán)境，沙河干枯河道治理取得了初步的成效。目前，有關河道生態(tài)修復治理的方式多種多樣，而其治理效益的發(fā)揮需要長期的過程，因此，沙河治理的后期生態(tài)效果還需要長時間的觀測。

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