李皓君，盧 林

（云南省設(shè)計院集團(tuán)有限公司，昆明 650000）

由于人類活動的干擾，對河流進(jìn)行不合理的資源開發(fā)，使得河流的結(jié)構(gòu)特征、水文特征等發(fā)生改變，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)的完整性和生態(tài)功能逐漸喪失。隨著人類生態(tài)意識的提高，河流的生態(tài)健康問題引起了社會的極大關(guān)注。河流生態(tài)修復(fù)任務(wù)主要包括水文水質(zhì)條件的改善、河流結(jié)構(gòu)特征的改善、生物多樣性恢復(fù)等。針對各地域特征的河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)需要更加具體和細(xì)化地研究，本研究充分結(jié)合我國云南山地城市地域特征，對中小型河流的生態(tài)修復(fù)實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行探討，并對工程實(shí)施效果進(jìn)行分析。

1 研究區(qū)域河流生態(tài)環(huán)境調(diào)查及問題分析

1.1 河流基本情況

本文的研究對象為云南省昭通市中心城市轄區(qū)內(nèi)河流利濟(jì)河。昭通市位于云南省滇東北地區(qū)，城中心內(nèi)主要河流為灑漁河和昭魯河，其中昭魯河右岸支流利濟(jì)河水系位于中心城區(qū)，全長27.1 km，平均比降6.6‰，控制徑流面積113 km2，是昭通中心城市城區(qū)的重要河道之一。

1.2 河道水質(zhì)分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的情況，利濟(jì)河水質(zhì)情況并不穩(wěn)定，利濟(jì)河烏蒙古鎮(zhèn)上游段水質(zhì)情況較好，但存在河道分時分段水質(zhì)變差的情況。

分析利濟(jì)河監(jiān)測斷面范圍內(nèi)自2018年5月至2019年3月主要指標(biāo)參數(shù)，利濟(jì)河DO平均值為7.20mg/L，氧化還原電位平均值為110.37 mV，氨氮平均質(zhì)量濃度為1.02 mg/L，TP平均質(zhì)量濃度為0.17 mg/L。由圖1—圖4可知，溶解氧（DO）、氧化還原電位總體上呈下降趨勢；氨氮（NH3—N）呈增大的趨勢，總磷（TP）在2018年7月中旬后呈增大趨勢。以上4個指標(biāo)均顯示，利濟(jì)河各水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于城市黑臭水體污染程度分級中輕度黑臭的標(biāo)準(zhǔn)，但是自2018年5月利濟(jì)河水質(zhì)整體已呈逐漸變差的趨勢。

圖1 利濟(jì)河水質(zhì)指標(biāo)隨時間變化趨勢圖（氧化還原電位和氨氮）

圖4 利濟(jì)河水質(zhì)指標(biāo)隨空間變化趨勢圖（溶解氧和總磷）

分析利濟(jì)河監(jiān)測斷面范圍內(nèi)自上游至下游的主要指標(biāo)平均質(zhì)量濃度，溶解氧（DO）、氧化還原電位自上游至下游逐漸降低；氨氮（NH3—N）、總磷（TP）自上游至下游逐漸增加。以上4個指標(biāo)均顯示，利濟(jì)河各河段指標(biāo)均優(yōu)于城市黑臭水體污染程度分級中輕度黑臭的標(biāo)準(zhǔn)，但河道下游水質(zhì)較之上游更差，說明河道沿線仍有污染物的匯入，導(dǎo)致河道水質(zhì)變差。

1.3 生態(tài)基流分析

針對昭通市城市內(nèi)河水文條件和生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀，河道生態(tài)需水量確定為河道棲息地需水量。目前河流棲息地需水計算方法多達(dá)207種，其中較為常用的是由Nehring1979年提出的R2-CROSS法，該方法以水力學(xué)為基礎(chǔ)，利用曼寧公式，計算特定淺灘處的河道最小流量代表整個河流的最小流量。該方法適用于河寬較小的中小型河流，計算過程簡單，針對本研究河流特點(diǎn)，本次采用R2-CROSS法計算最小棲息地流量，根據(jù)利濟(jì)河各斷面情況以及河道坡降，分別將平均水深的流量代入曼寧公式進(jìn)行計算，綜合粗糙系數(shù)按0.028計，計算結(jié)果利濟(jì)河最小棲息地流量為1.20 m3/s，生態(tài)基流達(dá)標(biāo)率為80.9%。

圖2 利濟(jì)河水質(zhì)指標(biāo)隨空間變化趨勢圖（氧化還原電位和氨氮）

圖3 利濟(jì)河水質(zhì)指標(biāo)隨時間變化趨勢圖（溶解氧和總磷）

1.4 河岸現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境分析

經(jīng)統(tǒng)計，利濟(jì)河示范段柔性生態(tài)護(hù)岸長約2210m，占總長度的40.0%；半透水護(hù)岸（護(hù)岸下部為不透水，上部為生態(tài)護(hù)坡）長約1 980 m，占總長度的35.8%；不透水護(hù)岸長約1 340 m，占總長度的24.2%，如圖5所示。

圖5 利濟(jì)河岸線情況統(tǒng)計

1.5 河床地貌現(xiàn)狀分析

2 河流生態(tài)修復(fù)實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 水質(zhì)改善目標(biāo)實(shí)現(xiàn)途徑

2.1.1 河道截污工程消除點(diǎn)源污染

通過實(shí)地踏勘并查閱管網(wǎng)普查資料及相關(guān)工程施工圖紙，項(xiàng)目研究區(qū)域利濟(jì)河西側(cè)尚未系統(tǒng)設(shè)置截污

如圖6所示，根據(jù)現(xiàn)場踏勘的情況，利濟(jì)河示范段河底為硬化河底的長度約3 100 m，占總長度的56.06%；原狀透水河底的長度約2 430 m，占總長度的43.94%。其中，城區(qū)段河道基本為硬化河床，河道郊區(qū)段為原狀河床。管道，僅在城區(qū)段設(shè)置部分臨時截污管，截污管管徑偏小，難以滿足污水排放要求；因此本截污工程考慮對利濟(jì)河城區(qū)段西側(cè)截污管進(jìn)行重新規(guī)劃建設(shè)，改造長度約2 400 m。

圖6 利濟(jì)河河底地貌情況統(tǒng)計

2.1.2 河道生態(tài)清淤減少內(nèi)源污染

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，由于流域內(nèi)植被的減少，水土流失嚴(yán)重。匯流區(qū)內(nèi)大量泥沙如何造成河床淤積，下游淤積嚴(yán)重，有的地方形成了灘地，嚴(yán)重影響了河道的暢通；此外，通過底泥檢測，營養(yǎng)物質(zhì)含量高，大量的污染底泥是潛在的巨大污染源，對水質(zhì)改善及生態(tài)恢復(fù)極為不利。因此，需對河道進(jìn)行生態(tài)清淤。

2.1.3 設(shè)置植物緩沖帶減輕面源污染

本項(xiàng)目依據(jù)示范段河道實(shí)際情況，選擇在河岸帶較寬位置布置兩處植被緩沖帶。植被緩沖帶的布局由三部分組成。分別為碎石消能區(qū)，植被緩沖區(qū)和凈化區(qū)。碎石消能區(qū)主要功能為對匯水面匯入的雨水消能，減少徑流對植被的沖刷；植被緩沖區(qū)主要功能為過濾、滲透、吸收、滯留、沉積河岸帶進(jìn)入河流水體的污染物；凈化區(qū)主要功能為通過控制雨水的停留時間，進(jìn)一步去除匯流雨水中的污染物質(zhì)。

2.1.4 構(gòu)建河床濕地，增強(qiáng)水體自凈能力

河床濕地一般應(yīng)用在外源污染有效控制下，工程區(qū)水體仍無法達(dá)到相應(yīng)地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或水體功能區(qū)劃所要求的水質(zhì)時，增強(qiáng)水體自凈能力。在現(xiàn)狀河床自然土壤地層結(jié)構(gòu)上或通過表層稍加挖填平整后，提供濕地植物和微生物生長的植物種植和水體漫流的濕地，可自然運(yùn)行，也可通過人工控制運(yùn)行。

2.2 生態(tài)功能改善目標(biāo)實(shí)現(xiàn)途徑

2.2.1 岸線生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生態(tài)護(hù)岸通過增加綠化護(hù)面層、坡面多孔化、粗糙化，近岸流態(tài)多樣化等途徑實(shí)現(xiàn)岸線的生態(tài)功能，充分發(fā)揮天然材料的生態(tài)性能，有效改善傳統(tǒng)型硬質(zhì)護(hù)岸對河流環(huán)境及生態(tài)所帶來的負(fù)面影響。通過現(xiàn)場調(diào)查，本研究區(qū)域?qū)Σ煌佣畏謩e采用了雷諾護(hù)墊、格賓石籠結(jié)合植物護(hù)岸兩種類型進(jìn)行改造。

2.2.2 河道內(nèi)棲息地修復(fù)技術(shù)

通過改變河道坡降及局部流暢，調(diào)整河床泥沙沖淤變化布置格局，增加河道形態(tài)蜿蜒度、增設(shè)掩蔽物等途徑均可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)水域棲息地的功能。針對研究區(qū)域的河道地貌特征，提出河底地貌修復(fù)方案，主要為拆除原有的硬質(zhì)河床，根據(jù)現(xiàn)狀河床基底情況、河道水流泥沙條件、清淤要求等條件選擇不同的生態(tài)河床技術(shù)措施進(jìn)行改造，并對未治理過的原始河道河床維持現(xiàn)狀。

2.2.3 生態(tài)基流保障措施

河水的流動是河流生態(tài)系統(tǒng)最強(qiáng)特征，水流的空間和時間特征對水生生物的生存至關(guān)重要，是支撐動物群落生物多樣性的基本條件。因此，針對研究對象河段的各斷面特征和水力坡降來計算得到利濟(jì)河最小棲息地流量為1.20 m3/s，再結(jié)合河道需水量與可利用水源平衡分析，確定河流的補(bǔ)水水源。

2.3 人文景觀目標(biāo)實(shí)現(xiàn)途徑

與河流的傳統(tǒng)整治不同，河流的總體人文景觀設(shè)計在生態(tài)修復(fù)中要從河流生態(tài)系統(tǒng)整體性出發(fā)，將河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能修復(fù)擺在優(yōu)先位置。一方面通過生態(tài)工程技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合污染源的控制，有效改善河道水質(zhì)，使其達(dá)到景觀水體水質(zhì)的要求；另一方面通過濱河帶植被及水景的設(shè)計，美化河道景觀的同時達(dá)到生態(tài)功能改善的作用。

3 工程實(shí)施效果分析

3.1 水質(zhì)改善效果

本研究項(xiàng)目結(jié)合沿岸截污改造工程，消除了大部分的外源污染，為水質(zhì)改善創(chuàng)造了條件，通過各項(xiàng)生態(tài)修復(fù)措施協(xié)同作用，河道水質(zhì)較改造前有了大幅度提升，完全消除了黑臭；順利通過生態(tài)環(huán)境部對昭通市城市黑臭水體治理工作和考核核查，現(xiàn)場檢測的3條水體13個點(diǎn)位相關(guān)指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)。

3.2 生態(tài)功能改善效果

河流生態(tài)修復(fù)對生態(tài)功能的改善標(biāo)志主要體現(xiàn)在生物多樣性的提高，生物多樣性的提高通過對生物的豐度和多度進(jìn)行度量，經(jīng)統(tǒng)計修復(fù)后河道上中下游不同實(shí)施段植被物種數(shù)量普遍增加，生物多樣性提高，但此結(jié)果為修復(fù)短期內(nèi)數(shù)據(jù)，多為修復(fù)工程中人工增加的水生植物和河岸帶植物，而動物、微生物等生物多樣性的修復(fù)為一長期生態(tài)過程，但該修復(fù)過程建立在棲息地的多樣性基礎(chǔ)之上。而本研究對象河流經(jīng)過河床地貌改造后生態(tài)河床占比92%，生態(tài)岸線改造后生態(tài)岸線比例為69.24%，極大增加了生物棲息地的多樣性。

3.3 河流生態(tài)狀況綜合改善效果

通過對河道生態(tài)修復(fù)段效果進(jìn)行前后對比，河道水質(zhì)明顯提升，水文地貌級別提升，河道縱向、橫向連續(xù)性極大增強(qiáng)，底棲動物和植被物種增加，生物多樣性得到提高；河流生態(tài)狀況總體得到提升，達(dá)到預(yù)期效果。

4 結(jié)束語

綜上，構(gòu)建河流生態(tài)修復(fù)的實(shí)現(xiàn)途徑首先要與區(qū)域的相關(guān)規(guī)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)和銜接；其次河流生態(tài)修復(fù)是一個綜合性工程，需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、地理特征、社會服務(wù)需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和城市建設(shè)等地域特征因素來構(gòu)建修復(fù)途徑，同時兼顧生態(tài)效益和社會經(jīng)濟(jì)效益；而我國地域遼闊，各流域特征條件千差萬別，地區(qū)差異性需要采取適應(yīng)于各自區(qū)域特征的生態(tài)修復(fù)實(shí)現(xiàn)途徑。