摘要：近二三十年來，隨著昆山城鎮(zhèn)化程度的迅速提高，城市河湖水質狀況經(jīng)歷過不同程度的下降過程。本文就生態(tài)學原理在昆山河湖治理中的應用進行分析闡述，包括水體自然形態(tài)的通暢、水生生態(tài)系統(tǒng)修復、湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)修復和“海綿城市”理念的應用等，并提出幾點思考。

關鍵字：生態(tài)學原理;河湖治理;生態(tài)修復

中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）06-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.107

On the application of ecological principles in the management of river and lake in Kunshan city

Wu Qiuju

（Suzhou Kunshan Ecological Environment Bureau，Kunshan Jiangsu 215300，China）

Abstract：In the past 20 or 30 years，with the rapid improvement of the urbanization degree of Kunshan，the water quality of urban rivers and lakes has experienced different degrees of decline.In this paper，the application of ecological principles in the management of Kunshan river and lake is analyzed，including the patency of natural water body，the restoration of aquatic ecosystem，the restoration of lakeside ecosystem and the application of the concept of “sponge city”，and some views are put forward.

Key words：Principles of ecology;River and lake management;Ecological restoration

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展、城市人口的迅速膨脹，城市基礎設施建設步伐相對滯后，河湖水質因此而下降，如何有效治理河流、湖泊水環(huán)境，使之在較長一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定效果而不復“病態(tài)”，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市發(fā)展中不得不直面的一個議題。縱觀多年河湖治理歷程，生態(tài)學原理已延伸到方方面面，從單一簡易到科學完善的治理案例，生態(tài)學理論與實際應用以逐步生動的形象呈現(xiàn)在大家面前。下面，筆者將從生態(tài)學角度對河湖治理的思考做梳理探討。

1 城市河湖水體污染原因

城市河流作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在城市的生產(chǎn)和發(fā)展中，不僅具有提供水源、防洪排澇、交通航運、調節(jié)氣候的作用，還豐富了城市景觀和物種的多樣性。

近年來，昆山社會經(jīng)濟快速發(fā)展，人口集聚增長，城市化進程加快，隨之而來的是大量生活污水和工業(yè)廢水的產(chǎn)生，外源污染物進入后，河湖水體無法完成輸出、轉移和凈化作用，致使污染物嚴重積累并惡性循環(huán);另一方面，含有大量有機物、氮、磷等污染物質的底泥沉積形成內(nèi)源污染，多方面因素造成了城鎮(zhèn)河湖污染和生態(tài)系統(tǒng)失衡，湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)象和城鎮(zhèn)河道黑臭問題時有發(fā)生。

1.1 水體生態(tài)結構破壞

由于復雜的地形、土壤結構及地球運轉的作用，自然狀態(tài)下，河流總是蜿蜒前行，因此，河流擁有了更大的流量，夏季洪水來臨時不易泛濫;同時由于流程的拉長，單位河段的流量相對減少，河水對坡岸地沖擊力隨之減弱，起到了保護河床的作用。然而，歷史上河道的裁彎取直及圍湖造田等開發(fā)建設活動，大大破壞了河湖的生態(tài)結構。河道裁彎取直使流速加大，水生生物流動過快。湖岸帶是水生生物的繁殖棲息場所，也是過濾入河污水和凈化水質的重要場所，由于水生生物量減少、湖泊沿岸的湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)破壞及功能喪失，最終導致了河湖的自凈能力減弱、水質趨于惡化。

1.2 外源營養(yǎng)物質過量輸入

現(xiàn)代城鎮(zhèn)河湖水體污染多為水體中營養(yǎng)鹽過量引起的富營養(yǎng)化。城市生活污水、工業(yè)尾水及種植業(yè)肥料施用，各類污染物最終流向河湖并富集，外加城鎮(zhèn)河道閉塞、斷頭浜及石駁岸防護，阻礙了水體的流通和自凈過程，且這部分外源輸入終將累積轉化為內(nèi)源性污染，水質惡化是可想而知的。

1.3 河湖生態(tài)系統(tǒng)失衡

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、城鎮(zhèn)化進程的加快、人口規(guī)模的不斷擴大，城市與河道之間的和諧逐漸被打破。工、農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的排放、河道取直、河岸帶征用、修建閘門等一系列人為活動直接或間接造成了河道水體惡化，水體自凈能力遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性隨即喪失。

2 生態(tài)學原理在河湖水體治理中的應用

所謂生態(tài)系統(tǒng)，是在一定的地域內(nèi)，生物與環(huán)境通過不斷的物質循環(huán)和能量流動，互相作用、互相依存而形成的統(tǒng)一整體。按照不同的分類方式和規(guī)模細分，生態(tài)系統(tǒng)可謂類型眾多、大小不一，海洋生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng).....甚至一條河流、一個池塘都屬于生態(tài)系統(tǒng)。

相對自然生態(tài)系統(tǒng)而言，城市生態(tài)系統(tǒng)是一個人類起主導作用的非自律的生態(tài)系統(tǒng)[1]，城市中的一切都是人類活動的產(chǎn)物，城市生態(tài)系統(tǒng)所需求的大部分能量和物質，都需要從其他生態(tài)系統(tǒng)（如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)）中獲取。同時，城市中人類在生產(chǎn)活動和日常生活中所產(chǎn)生的大量廢物，必須輸送到其他生態(tài)系統(tǒng)中去，因此，人類活動對城市生態(tài)系統(tǒng)的運行起著決定性作用。

2.1 水體自然形態(tài)的通暢

對照城市河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系，河流生態(tài)系統(tǒng)可以用水質、水量、河岸帶、物理結構與生物體5個要素來表述，這5個要素相輔相成完成不同的河流生態(tài)過程，發(fā)揮不同的功能，有機組成完整的河流生態(tài)系統(tǒng)[2]。河道物理結構的變化是人類活動的產(chǎn)物，直接影響水體同河岸的交換能力、動物棲息與洄游活動、穩(wěn)固及連通程度。我市近幾年來實施的西部引清、活水暢流工程，對提高老城區(qū)圩內(nèi)河道水體自凈能力和提升河道整體水質起了相當重要的保障作用。針對我市重點關注的吳淞江斷面水質提升問題，擬將實施的吳淞江流域活水引清工程，即通過將淀山湖的優(yōu)質水源引向吳淞江，促進河水涌動，從而改善周邊千燈鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)的河道水環(huán)境質量，最終促進吳淞江流域水環(huán)境質量根本好轉。

2.2 水生生態(tài)系統(tǒng)修復

生態(tài)系統(tǒng)離不開能量流動和物質循環(huán)，兩者同時進行，彼此依存、不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈或食物網(wǎng)流動;能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往返。生態(tài)系統(tǒng)中各種組成成分，正是通過能量流動和物質循環(huán)，才能夠緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體。

城市河道的污染主要由內(nèi)源污染和外源污染兩方面形成。河道的水體修復即是通過工程技術，或輔以人工手段加以強化凈化過程，直接或間接地將河道水體中的氮、磷、有機物等污染物質去除，最終使河道生態(tài)系統(tǒng)得以恢復。20世紀40年代，德國首先創(chuàng)立了“近自然河道治理工程”，并提出了河道的整治需要符合植物化和生命化的原理，倡導多自然河道的建設[3]，本研究結合昆山河道修復的實際案例，將部分方式，如物理修復、生物修復等梳理列舉如下。

2.2.1 物理修復

城市河道治理的物理方法多用人工曝氣、底泥疏浚和調水等。河道水體中的溶解氧主要來源于自然復氧和水生植物的光合作用產(chǎn)氧，人工曝氣使河道底層水溫和溶解氧得到增加，改進氧的傳遞和擴散，從而提高水體中耗氧微生物的活力，達到改善水質的目的[4]，該法是大多數(shù)河道修復技術的常用手段。

底泥疏浚主要在于控制河道內(nèi)源污染、減輕有機質、氮磷等的污染負荷，緩解水體黑臭和富營養(yǎng)化，增加水體自我凈化功能。正是基于這一理論，全市幾乎所有河道有計劃地實施輪浚，進而改善河道水質和水環(huán)境。

調水工程一方面是引入清潔水源稀釋污染水體，更大的意義在于改善河道水流的水動力學條件，即增強水體中污染物的擴散、凈化以及輸出，增強水體的流動性。該方法用于河湖治理初期，快速緩解污染水體的黑臭現(xiàn)象成效顯著。

2.2.2 生物修復

生物修復是利用特定的生物（植物、微生物或原生動物）吸收、轉化、清除或降解環(huán)境污染物，實現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應恢復的生物措施[5]。目前城市污染河道中應用與研究較多的技術有微生物修復技術和人工濕地技術等。

微生物修復技術一般指添加經(jīng)馴化培養(yǎng)的、能夠降解特種有毒有害有機等污染物的菌群，以加快污染物質的降解速率。該技術在有針對性的污染修復領域卓有成效，我市在相對封閉的護城河水體采用食藻蟲技術整治方案，輔以沉水水草的種植，取得了顯著的治理效果。

人工濕地由于具有水力傳導率高、滲透能力強及良好布水系統(tǒng)，污染水體能夠均勻流過表面或內(nèi)部基質的特點，使得基質上的植物、動物以及生物膜能夠高效、持續(xù)捕獲河道水體中的污染物，將其快速吸附、吸收、降解、轉化。隨著蘇州特別排放限值標準即將推行，城鎮(zhèn)生活污水處理廠主要排放指標的限制將有較大提升。目前，除去廠區(qū)周邊環(huán)境條件的限制，越來越多的污水處理廠在尾水提標升級中都引進了生態(tài)濕地氧化塘的做法，即通過增設人工濕地或氧化塘對出水水質強化處理。濕地內(nèi)投加不同級配的填料，并種植具有凈化尾水功能的耐水植物，一方面能阻截懸浮物流出，另一方面也可起到固磷固氮的作用，可保證出水穩(wěn)定。

2.2.3 水生植物浮島技術

生態(tài)浮島技術[6]結合了植物浮床的氮磷去除和景觀效果，以及人工濕地對有機物降解的雙重優(yōu)勢，是一種新型城市河道生態(tài)修復治理的方法。我市老城區(qū)的望山河治理，選取鳶尾、香蒲、水蔥等水生植物，在河床兩側布設濕地型生態(tài)島，不僅對水體中氮磷物質有較強的去除能力，其特有的耐污、耐寒性，能夠不造成二次污染，并保持城市河道的景觀價值。

2.3 湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)修復

在景觀生態(tài)學中，把河流與其附近的土地定義為河流廊道，河流廊道作為一個整體共生系統(tǒng)，發(fā)揮著維持生命所必需的重要生態(tài)功能[7]，如：養(yǎng)分循環(huán)、徑流污染物的過濾、吸收并逐漸釋放洪水、提供魚和野生動物的棲息地、補充地下水、保持河流流量等。

但同時，河岸帶是處于水陸交界處的生態(tài)脆弱帶，是異質性最強、最復雜的生態(tài)系統(tǒng)之一，在維持區(qū)域生物多樣性、促進物質與能量交換、抵抗水流侵蝕與滲透、營養(yǎng)物過濾及吸收等方面發(fā)揮重要的作用[8]，兼負著廊道、緩沖與護岸等三方面生態(tài)功能[9]，對城市河流景觀功能、抗災及生物保護等至關重要。

昆山自“十二五”初期開始，逐年實施澄湖、淀山湖、長白蕩、明鏡蕩等南部水鄉(xiāng)“淀泖湖群”湖泊群岸線整治工程，一方面，對湖泊岸線進行修整，進行堤頂?shù)缆?、堤防綠化、生態(tài)景觀建設，另一方面，結合公園、古窯址、江南民居等構筑層次，豐富水鄉(xiāng)景觀風貌，營造出與錦溪古鎮(zhèn)相協(xié)調的臨湖景觀，從而達到控制湖泊岸線形態(tài)，修復湖泊岸線生態(tài)，保護湖泊岸線資源，改善湖泊水質與水環(huán)境的整治效果，實現(xiàn)提升片區(qū)防洪除澇能力、提升臨湖資源綜合價值的目的。在此，筆者也呼吁，關注城市河岸帶被土地利用侵占、水力干擾機制變遷以及基礎設施建設導致的廊道間斷等不合理的人類活動干擾，并采取積極行動。

2.4 “海綿城市”理念的應用

“海綿城市”[10]理念的引入，最初用于城市給排水系統(tǒng)的改造與規(guī)劃，它遵循自排與強排相結合的原則，扭轉了現(xiàn)狀分散、自排，不能完全適應近年來防汛排澇要求的雨水排放格局，與此同時，也是對初期降水實施氮、磷、有機物等攔截的有效手段。昆山高度重視城市發(fā)展的可持續(xù)和宜居性。2010年，昆山在城市建設中開始探索應用澳洲水敏型城市設計技術;2014年1月，與澳大利亞國家水敏型城市技術研究中心簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議;2016年5月，成為江蘇省首批海綿城市建設試點城市，劃定了共計38km2的示范區(qū)，引領帶動全市科學建設海綿城市。全市海綿試點項目涉及公園綠地、城市公建、住宅小區(qū)、道路建設等多個類別，與水源地保護、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、城市文化、公眾教育、市民公益等多方面的結合都有極大的示范效應。中環(huán)路海綿化改造、江南理想小區(qū)與康居公園、昆山杜克大學等項目成果入選全國《海綿城市建設典型案例》，為探索建設海綿項目運營模式與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑、全面推廣海綿城市建設開創(chuàng)了良好的局面。

3 小結與討論

3.1 生態(tài)學原理對城市河湖水體污染識別的重要性

協(xié)調與平衡原理是基本生態(tài)學原理，指生物與環(huán)境的協(xié)調（強調生物要和環(huán)境相適應）以及環(huán)境對生物的承載力（即種群數(shù)量與環(huán)境的負載能力要平衡）。本研究通篇未列舉傳統(tǒng)河湖治理研究中必定會涉及的水體各污染物指標的濃度數(shù)值，更沒有河道、湖泊治理修復的工程參數(shù)要點，僅是從生態(tài)學這個自然科學角度，縱觀昆山多年來水環(huán)境治理的實際，梳理歸納各項整治技術的理論支持，以期從實踐中探索經(jīng)驗進而利于后續(xù)整治工作更好地實施。

關于污染的識別，從協(xié)調與平衡及生物多樣性理論分析，環(huán)境污染會影響生態(tài)系統(tǒng)各個層次的結構、功能和動態(tài)發(fā)展，進而導致生態(tài)系統(tǒng)退化。對生物而言，突然發(fā)生的環(huán)境污染一方面使其在適應上產(chǎn)生很大的局限性;另一方面，污染會改變生物原有的進化和適應模式，生物多樣性可能會向著污染主導的條件下發(fā)展，從而偏離其自然或常規(guī)軌道，最終導致生物多樣性在遺傳、種群和生態(tài)系統(tǒng)三個層次上的降低。從這一角度而言，文中未專門辟出章節(jié)討論的外來物種入侵，也是水體污染治理的一方面，例如水網(wǎng)豐富地區(qū)的福壽螺泛濫問題。從字面上理解，外來物種是增加了生物多樣性;然而，對于生態(tài)平衡和生物多樣性來講，生物的入侵卻是個擾亂生態(tài)平衡的過程。最初引進物種時，僅僅是進入了原產(chǎn)地生態(tài)系統(tǒng)的一個組分，食物網(wǎng)中的一些天敵或者它所控制的物種是沒法引進的，于是，單物種的瘋長和泛濫無法控制，直接后果便是對所引入的生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)多樣性造成危害，水葫蘆也是一個典型案例。

3.2 生態(tài)學原理對城市河湖水體污染治理的指導意義

早期的治河，經(jīng)歷了抽干換水、疏浚清淤[11]，到現(xiàn)今控源截污、生態(tài)濕地，尤其近幾年“海綿城市”理念引入和應用，可以說是方法的逐漸升華。河道換水、活水沖洗，是快速的“治標”之方，但未觸及污染的本源，這種方法注定只能維持短期的效用;干河清淤，對河湖底泥中沉積的過營養(yǎng)物質、污染物清理，從河湖小生態(tài)系統(tǒng)而言，是更為透徹的治理;從水岸共治的理論出發(fā)，實施雨污分流、對入河排污口的截斷、入河污染物的排放標準提升等這些措施是從“物質循環(huán)”的源頭遏止了污染的產(chǎn)生，可謂“治本”之法，自然效果來得更徹底;“海綿城市”引入水污染治理，是更具前瞻性的系統(tǒng)工程理念，從小處改善城市水系水質，大到維護流域水環(huán)境的生態(tài)平衡，待試點成熟，“海綿城市”在探索適合城市當前與未來發(fā)展的水環(huán)境治理方案乃至城市給排水格局改造中定將有更長足的發(fā)展[12]。

3.3 生態(tài)學原理對城市生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)籌協(xié)調的啟示

如今治理河湖措施中引進的生態(tài)駁岸、水生植物、湖泊生物放流，乃至食藻蟲技術都是對河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的補充與還原。物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)，自身具有較高的抵抗力和穩(wěn)定性，可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力。生態(tài)駁岸的“可滲透性”為濕地生物、水生動植物、微生物群落建立了良好的生態(tài)系統(tǒng)基礎，更是岸棲生物與水生生態(tài)系統(tǒng)交流的橋梁。水生植物發(fā)達根系的扭結力，起到了很好的固岸護坡作用，同時，隨著根系的生長蔓延，增加了土壤中有機質的含量和持水性，改善了土壤的結構和性能。水生植物一方面進行光合作用，固碳釋氧，同時還吸收水體中氮、磷及重金屬、有機污染物等諸多“有害”元素，消除污染、凈化水質，從而改善水體質量，恢復水體生態(tài)功能。合理、適度的水生生物增殖放流有利于補充和恢復生物資源，改善水體生物種群的結構和功能，進而凈化和改善水質以及水域的生態(tài)環(huán)境。魚類、貝類等濾食性生物品種，可以濾食水中的藻類和浮游生物，對夏季湖泊藻類環(huán)境的控制效果很好。同時，水生生物還有“碳匯”的作用。魚類和貝類等可以吸收水中的二氧化碳，進而空氣中的二氧化碳就可以分解到水里面去，起到間接減排的作用。

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收稿日期：2020-04-20

作者簡介：吳秋菊（1983-），女，漢族，蘇州市昆山生態(tài)環(huán)境局綜合業(yè)務科副科長，研究生學歷，碩士學位，研究方向為組織編制生態(tài)保護規(guī)劃、昆山市生態(tài)狀況評估，指導農(nóng)村生態(tài)示范創(chuàng)建等。