賴小紅，王海洋

(西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 400715)

?

永川區(qū)城市水系景觀生態(tài)問(wèn)題研究

賴小紅，王海洋*

(西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 400715)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市水系出現(xiàn)越來(lái)越多的問(wèn)題，城市水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重威脅。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于城市水系的研究主要集中于分析小尺度的河流水系特征，缺乏多尺度、多學(xué)科的綜合研究。鑒于此，以永川區(qū)城市水系為研究對(duì)象，提出基于流域生態(tài)學(xué)的城市水系景觀生態(tài)問(wèn)題研究，首先以全流域?yàn)檠芯繂卧?，分析城市小流域水系與流域上、下游河流生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的關(guān)系；其次以城市水系及其匯水區(qū)為研究單元，分析水源地產(chǎn)流對(duì)城市水系的影響；最后以城市水系為研究單元，分析城市水系結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。通過(guò)上述3個(gè)尺度的分析，提出相應(yīng)規(guī)劃措施，進(jìn)而解決城市水系生態(tài)問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有水系生態(tài)問(wèn)題研究的不足，為城市水系規(guī)劃提供了一種新的支撐和依據(jù)。

流域生態(tài)學(xué)；永川；城市水系；水系規(guī)劃

流域是指一條河流(或水系)的集水區(qū)域。由流域內(nèi)干流、支流和湖泊、水庫(kù)、濕地彼此連接組成的景觀系統(tǒng)，稱為流域水系景觀[1]。流域生態(tài)學(xué)是指以流域?yàn)檠芯繂卧?，?yīng)用等級(jí)嵌套、尺度理論，研究流域內(nèi)高地、沿岸帶、水體間的信息、能量、物質(zhì)變動(dòng)規(guī)律，以及流域匯水區(qū)內(nèi)景觀結(jié)構(gòu)組成與變化過(guò)程[2]，從而為大、中尺度上流域內(nèi)水陸資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策依據(jù)[3]。

水是生命之源，城市的起源與發(fā)展離不開(kāi)水，自古以來(lái)，城市水系在軍事防御、交通運(yùn)輸、供水、灌溉、防洪以及景觀、生態(tài)等方面都發(fā)揮著重要作用。然而，近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，造成城市水資源短缺與水質(zhì)污染、調(diào)蓄洪水能力下降、水系結(jié)構(gòu)破碎化、生物多樣性喪失等一系列水環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重破壞了城市水生態(tài)系統(tǒng)。

目前對(duì)于城市水系的景觀生態(tài)問(wèn)題研究主要集中于分析小尺度的河流水系特征，主要針對(duì)城市河流的水環(huán)境整治、生態(tài)建設(shè)、濱水區(qū)景觀設(shè)計(jì)以及廊道效應(yīng)這幾個(gè)方面展開(kāi)了不同程度的研究。缺乏多尺度、多學(xué)科的綜合研究，故對(duì)水生態(tài)問(wèn)題認(rèn)識(shí)不夠全面系統(tǒng)，導(dǎo)致目前城市水系生態(tài)規(guī)劃存在目標(biāo)單一，缺乏系統(tǒng)性與整體規(guī)劃思想等問(wèn)題，從而無(wú)法從根本上解決城市水系生態(tài)問(wèn)題。

鑒于此，以重慶市永川區(qū)城市水系為例，提出基于流域生態(tài)學(xué)的城市水系景觀生態(tài)問(wèn)題研究思路。運(yùn)用流域生態(tài)學(xué)的等級(jí)系統(tǒng)及尺度理論，結(jié)合永川區(qū)城市水系景觀特點(diǎn)，從以下3個(gè)不同尺度對(duì)永川區(qū)城市水系景觀生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行分析：①全流域尺度：以全流域?yàn)檠芯繂卧?，運(yùn)用河流連續(xù)統(tǒng)理論，將城市水系放入全流域之中進(jìn)行研究，分析城市小流域水系與流域上、下游河流生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的關(guān)系。②城市小流域尺度：以城市水系及其匯水區(qū)為研究單元，運(yùn)用源-匯理論，將城郊水源地作為源、城市水系作為匯，運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)城郊水源地進(jìn)行水文分析，研究水源地產(chǎn)流對(duì)城市水系的影響。③建成區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)尺度：以建成區(qū)水系為研究單元，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)理論與方法，分析建成區(qū)水系空間格局、網(wǎng)絡(luò)特征，研究城市水系結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。

通過(guò)上述3個(gè)層面的分析與研究，針對(duì)不同尺度下生態(tài)問(wèn)題，提出相應(yīng)的規(guī)劃調(diào)整策略，從而從根本上解決城市水系生態(tài)問(wèn)題。對(duì)于彌補(bǔ)當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)理論與分析方法的不足，促進(jìn)城市水系可持續(xù)發(fā)展具有創(chuàng)新指導(dǎo)作用。同時(shí)，也為城市水系生態(tài)規(guī)劃提供理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

永川區(qū)位于重慶市西部，地處多山丘陵地帶，全區(qū)年均降雨量1 042.2 mm，其分布因地貌海拔高程不同而有所差異。全區(qū)由小安溪河流域、九龍河流域、永川河流域、龍溪河流域、大陸河流域和圣水河流域組成。永川區(qū)城市水系屬于永川河流域。

永川區(qū)城市水系由6條河流組成，干流永川河屬長(zhǎng)江水系，發(fā)源于寶峰鎮(zhèn)華家寺，支流均為季節(jié)性河流，一級(jí)支流為玉屏河、跳蹬河、紅旗河，直接流入永川河，二級(jí)支流勝利河于紅旗小學(xué)處匯入玉屏河，三級(jí)支流萱花河在文曲路老法院旁匯入勝利河。6條河流總長(zhǎng)20余km，全部穿城而過(guò)，從城區(qū)中心向外呈樹(shù)枝狀發(fā)展(圖1)。

2 城市小流域與流域上、下游的關(guān)系

流域內(nèi)由上游至下游各級(jí)河流所形成的連續(xù)、流動(dòng)、完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)稱為河流連續(xù)統(tǒng)[4]。即將河流視作一個(gè)不同時(shí)間和空間尺度范疇內(nèi)的連續(xù)變化梯度[5-6]，流域上游與下游之間存在地理空間以及生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的連續(xù)，下游河流中的生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程同上游河流直接相關(guān)。由此可知，城市小流域作為整個(gè)流域的一部分，一方面，其水生態(tài)環(huán)境受流域上游水質(zhì)與水量的影響較大，另一方面，城市水體中攜帶的污染物隨河流流出城市之后，又將對(duì)流域下游水體及周邊生境造成影響。

永川區(qū)城市小流域位于永川河流域北部(圖2)，干流永川河從建成區(qū)西南部流入城市，在城市內(nèi)部匯集北面各支流來(lái)水，最后從建成區(qū)東南部流出城市。以整個(gè)永川河流域?yàn)檠芯繂卧?，為方便研究，把永川城市水系及其匯水區(qū)作為城市小流域，以此城市小流域?yàn)榉纸?，可將永川河全流域劃分為流域上游、城市小流域和流域下游三大部分。其中，流域上游和流域下游土地利用類型受城市開(kāi)發(fā)建設(shè)影響較小，多為農(nóng)田和自然林地，植被覆蓋率較高，生物多樣性與生境多樣性保持良好，河流自然化程度較高。

與之相比較，永川區(qū)城市小流域主要為建設(shè)用地，城市水系受工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等人為干擾作用明顯。對(duì)永川區(qū)城市內(nèi)各條河流進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，得到數(shù)據(jù)如表1。

分析表1數(shù)據(jù)可知，永川城市河流污染狀況嚴(yán)重，幾條主要河流除跳蹬河水質(zhì)稍好，為Ⅳ類之外，其他河流水質(zhì)均為劣Ⅴ類。永川河流入城區(qū)時(shí)水質(zhì)為Ⅲ類，經(jīng)過(guò)城市內(nèi)部強(qiáng)烈干擾之后，出城水質(zhì)變?yōu)榱英躅悺?/p>

對(duì)永川區(qū)城市內(nèi)各條河流進(jìn)行水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到數(shù)據(jù)如表2。

表1 永川區(qū)城市河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 永川區(qū)城市河流水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表2數(shù)據(jù)可知，永川區(qū)城市河流流量均較小，尤其是萱花河和勝利河，由于其兩側(cè)多居住及餐飲服務(wù)用地，對(duì)河流造成嚴(yán)重污染，河流幾乎全年不流動(dòng)，淪為污水排放溝。永川河入城時(shí)流量為4.118 m3/s，經(jīng)常城區(qū)之后匯集北面幾條支流水量，理論上講流量應(yīng)有所增加，然而永川河出城時(shí)流量卻減少到1.013 m3/s，流量不增反減。由此可見(jiàn)城市對(duì)于河流水量的消耗量極大。

綜上可知，永川區(qū)城市小流域水系存在嚴(yán)重的水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，水污染嚴(yán)重、水資源短缺。

3 城市小流域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)措施

城市小流域水系與流域上下游水系割裂，破壞了全流域水生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系性與完整性，有可能造成更大范圍內(nèi)的水環(huán)境威脅。因此，必須要站在維護(hù)全流域水生態(tài)健康的角度上，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)河流連續(xù)統(tǒng)完整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體措施包括：

3.1 控制入城河流水質(zhì)流域上游水系作為城市小流域的主要水量來(lái)源，其水環(huán)境狀況直接影響到城市水體質(zhì)量及水資源的利用。調(diào)查可知，永川河流域上游土地利用類型以農(nóng)業(yè)用地為主，面積約114.28 km2，占上游總面積的57.50%，故主要考慮農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)河流水質(zhì)的影響。初步計(jì)算出其N、P年污染負(fù)荷分別為98.281 t/a、11.66 t/a(N、P年徑流流失量分別按8.6kg/hm2、1.02 kg/hm2計(jì)算[7-8])。入城水體中TN、TP含量平均值為分別為0.24 mg/L、0.2 mg/L(表1)，分別能達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)情況較好，由此可知，永川河流域上游生態(tài)系統(tǒng)保持良好，河流具有較好的凈化能力，雖有農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生，但其污染負(fù)荷還未達(dá)到水環(huán)境容量閾值。故無(wú)需對(duì)上游來(lái)水進(jìn)行治理。

3.2 建成區(qū)內(nèi)水生態(tài)修復(fù)永川區(qū)城市小流域水系受城市開(kāi)發(fā)的影響，河流生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，生物多樣性下降，水體污染嚴(yán)重，基本屬于劣Ⅴ類水。因此，必須要對(duì)建成區(qū)內(nèi)水系進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，最大限度降低污染程度，重塑河流生態(tài)廊道。可采用生物修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法、植物修復(fù)法等措施。

3.3 控制出城水質(zhì)城市內(nèi)部水系流出城區(qū)之后，進(jìn)入流域下游，河流中積累的污染物也隨之進(jìn)入下游，為保證進(jìn)入下游的水質(zhì)健康，需要在河流出城處進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，若不達(dá)標(biāo)，則需凈化處理。

對(duì)永川區(qū)城市河流出城處水體中TN、NP含量分別為1.17 mg/L、0.42 mg/L(表1)，屬于劣Ⅴ類水質(zhì)，水體污染嚴(yán)重，因此，考慮結(jié)合地形條件，選擇適當(dāng)位置建造人工濕地，凈化吸收河流中的污染物，濕地面積與工程技術(shù)措施以城市面源污染類型與污染量為參考依據(jù)。

4 城市水系與郊區(qū)水源地的關(guān)系

城市郊區(qū)水源地是城市水系的重要水源保障，其產(chǎn)流與蓄水能力的大小直接影響城市水系的水量供應(yīng)與水體循環(huán)效率。而郊區(qū)水源地土地利用和植被覆蓋情況又直接影響其產(chǎn)流量和水質(zhì)狀況，甚至改變流域的生態(tài)結(jié)構(gòu)。

永川區(qū)城市小流域水系由永川河及其北面支流組成，運(yùn)用GIS分析可知，所有支流均發(fā)源于北面城郊箕山山脈。由于各支流較短，降雨形成的坡地徑流在箕山腳下低洼處匯集，形成水源地，隨即流入城市內(nèi)部(圖2)。

根據(jù)表3可知，永川區(qū)城市郊區(qū)水源地庫(kù)集雨面積均不大，計(jì)算出相應(yīng)水源地的年徑流量偏小，以植物園水庫(kù)為例，植物園水庫(kù)總庫(kù)容為29萬(wàn)m3，由于集水面積小，導(dǎo)致年徑流量?jī)H為17.93萬(wàn)m3，年產(chǎn)水量嚴(yán)重不足，由此導(dǎo)致水庫(kù)水體更換周期長(zhǎng)，容易造成水體污染，同時(shí)，作為下游河流的“源”，又將影響下游玉屏河水體更新速率，從而加重玉屏河污染程度。

由此可知，要改善城市河流水系水質(zhì)狀況，必須要提高其源頭水體更新速率，改善源頭水質(zhì)，從根本上來(lái)說(shuō)就是要提高郊區(qū)水源地產(chǎn)水能力。已有研究表明，土地利用/覆蓋變化對(duì)水源地產(chǎn)流蓄水、水體污染狀況均有重要影響，不僅影響流域景觀格局，同時(shí)嚴(yán)重影響流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

表3 永川區(qū)城市郊區(qū)水源地匯水情況調(diào)查

根據(jù)調(diào)查，永川區(qū)城市郊區(qū)水源地周邊土地利用類型主要為自然林地和農(nóng)業(yè)用地，植被以桉樹(shù)林、馬尾松林為主，植被覆蓋率高。然而近年來(lái)，城市不斷向郊區(qū)擴(kuò)展，水源地匯水區(qū)內(nèi)林地、農(nóng)田逐漸被建設(shè)用地替代，導(dǎo)致匯水面積縮小，水源地蓄水能力減弱。進(jìn)而帶來(lái)城市水系水量供給不足，水體更新緩慢，水污染加劇等嚴(yán)重后果。

因此，進(jìn)行永川區(qū)城市水系規(guī)劃時(shí)，必須考慮對(duì)郊區(qū)水源地的規(guī)劃保護(hù)，嚴(yán)格劃定水源地保護(hù)區(qū)，限制開(kāi)發(fā)力度。從而改善水源地生態(tài)環(huán)境，以提高產(chǎn)流蓄水能力，滿足城市F水系的水量需求，提高水體更新速率，改善河流水質(zhì)狀況(圖3)。

5 城市水系結(jié)構(gòu)分析

城市水系結(jié)構(gòu)宏觀上多表現(xiàn)為線性網(wǎng)狀、樹(shù)狀等結(jié)構(gòu)，以及一些連綴其中的湖泊、濕地斑塊，是流域水系景觀的基本構(gòu)架。它對(duì)河流水系的水生態(tài)、水景觀、水環(huán)境、水安全等功能的正常發(fā)揮具有關(guān)鍵作用。若城市水系結(jié)構(gòu)破壞將造成河流防洪調(diào)蓄能力下降，洪澇加劇，生態(tài)系統(tǒng)破壞，流域景觀破碎化等一系列嚴(yán)重問(wèn)題。

永川區(qū)城市水系由干流永川河及其北面發(fā)源的5條支流組成，總長(zhǎng)度56.3 km，整體呈現(xiàn)樹(shù)枝狀發(fā)展，未形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，河流廊道斷口較多，共有7處斷開(kāi)，連通性有待提高，廊道分布不均，西部老城區(qū)河流廊道密度大，東部新城區(qū)密度小(圖1)。

近年來(lái)永川區(qū)城市發(fā)展迅速，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，卻也不可避免的對(duì)城市河流造成嚴(yán)重的阻斷與割裂。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，永川區(qū)城市水系主要存在以下結(jié)構(gòu)性問(wèn)題：

5.1 城市道路修建對(duì)河流的阻斷永川城市新建道路橋梁多處穿過(guò)河流，采用涵洞的方式溝通河流，雖然保持了河流的流動(dòng)連續(xù)性，然而對(duì)于水中淤泥、泥沙的流動(dòng)以及水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸與交換，卻會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，同時(shí)威脅底棲息生物的棲息地環(huán)境，影響水生生物生長(zhǎng)與繁衍。例如成渝高鐵線路的建造，使紅旗河郊區(qū)河段與源頭七一水庫(kù)的連續(xù)中斷，必然會(huì)導(dǎo)致紅旗河水量的減小，同時(shí)嚴(yán)重破壞了河岸生物群落的連續(xù)性。

5.2 城市內(nèi)部河道大壩修建對(duì)水系的破壞永川城市內(nèi)部河流雖多，但河流流量小水體污染嚴(yán)重，多處河道斷裂，河流淪為排污溝渠，汛期防洪防澇功能減弱。為此，近年來(lái)，城中紅旗河、護(hù)城河等河道硬質(zhì)堤壩的大量修建，阻斷了河道與河漫灘、濕地間的自然聯(lián)系，對(duì)水生生物生存和繁衍的通道造成影響，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的生境破碎化、單一化。

5.3 景觀水體與水系的連接薄弱永川城市湖泊、水體眾多，然而隨著城市建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張，湖泊與河流的聯(lián)系逐漸減弱，由于缺乏與城市水系的溝通連接，導(dǎo)致湖泊汛期泄洪與枯水期水源補(bǔ)給均存在嚴(yán)重問(wèn)題，如中央公園內(nèi)水體以及望城公園內(nèi)水體。

因此，進(jìn)行城市水系規(guī)劃時(shí)，需采取調(diào)整河道走線，開(kāi)挖導(dǎo)流水道，溝通連接河流與湖泊等措施；彌補(bǔ)城市流域水系的結(jié)構(gòu)性缺陷，恢復(fù)河流連續(xù)統(tǒng)的完整性，重塑永川區(qū)城市水系骨架脈絡(luò)(圖3)。

6 結(jié)論與討論

目前的城市水系景觀生態(tài)問(wèn)題研究多是針對(duì)城市內(nèi)單一目標(biāo)河段或單個(gè)水體景觀進(jìn)行的，往往不能根本解決水系生態(tài)問(wèn)題。然而，以流域生態(tài)學(xué)為指導(dǎo)的規(guī)劃思路與方法，更加注重系統(tǒng)理論與宏觀把控。以永川區(qū)城市水系為研究對(duì)象，針對(duì)永川區(qū)城市流域水系現(xiàn)狀問(wèn)題與自身特點(diǎn)，首先研究城市小流域水系與全流域的生態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系，再分析郊區(qū)水源地對(duì)城市水系的影響，最后落到城市水系自身結(jié)構(gòu)性問(wèn)題上，分層次從不同尺度上解決永川區(qū)城市水系問(wèn)題，從而建立健康、和諧的城市水生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于彌補(bǔ)一般城市水系研究的不足，促進(jìn)城市水系可持續(xù)發(fā)展具有創(chuàng)新指導(dǎo)作用。同時(shí)，也為城市水系規(guī)劃提供了新理論支撐，具有廣泛的借鑒意義。

[1] 許自力.流域城鄉(xiāng)水系景觀規(guī)劃的意義及初步設(shè)想[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.

[2] 蔡慶華,唐濤,劉建康.河流生態(tài)學(xué)研究中的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2003,14(9):1573-1577.

[3] 蔡慶華,吳剛,劉建康.流域生態(tài)學(xué):水生態(tài)系統(tǒng)多樣性研究和保護(hù)的一個(gè)新途徑[J].科技導(dǎo)報(bào),1997(5):24-26.

[4] VANNOTE R L,MINSHALL G W,CUMMINS K W，et al.The river continuum concept[J].Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Science, 1980,37:130-137.

[5] 陳吉泉.河岸植被特征及其在生態(tài)系統(tǒng)和景觀中的作用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 1996，7(4):439-448.

[6] CUSHING C E,MCINTIRE C D,CUMMINS K W，et al.Relationships among chemical, physical and biological indices along river contana based on multivariate analyses[J].Archive Hydrobiology, 1983，89:343-352.

[7] 劉光德,趙中金,李其林.三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及其防治對(duì)策[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，12(2):172-175.

[8].吳磊,龍?zhí)煊?劉霞.三峽庫(kù)區(qū)小流域氮磷污染負(fù)荷估算[J].中國(guó)給水排水,2012,28(21):120-124.

Study on Landscape Ecological Problems of City Water System in Yongchuan Region

LAI xiao-hong, WANG Hai-yang*

(College of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University, Chongqing 400715)

With the rapid development of city construction, city water system appears more and more problems and its security is seriously threatened. Current researches about city water system at home and abroad are mainly focused on the small-scale river characteristics, lack of multiscale and multidisciplinary comprehensive studies. Taking Yongchuan Region urban water system as the research object, landscape ecological problems of city water system were studied based on watershed ecology. First, with the whole basin as a study unit, the relationship of river ecosystem processes between the city watershed and its upstream and downstream was analyzed; Secondly, taking the urban water system and its catchment area as the research unit, the influence of water source region to the urban water system was analyzed; finally, with city water system as the research unit, the urban water system structural problems were studied. Through the analysis of all above, corresponding planning measures were put forward to solve the ecological problems of the city water system, make up for the deficiency of the existing water system planning, so as to provide theoretical support or a new way of thinking for the city water system planning.

Watershed ecology; Yongchuan; City water system; River system planning

賴小紅(1989-)，女，四川簡(jiǎn)陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向：風(fēng)景園林生態(tài)。*通訊作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事植物資源、園林生態(tài)研究。

2014-11-20

S 181.3;X 171.1

A

0517-6611(2015)01-124-03