全球气候变化背景下湿地系统空间布局策略研究—以天津为例

2010-12-11李孟颖袁琳LiMengyingYuanLin

生态城市与绿色建筑 2010年2期

李孟颖袁琳/ Li Mengying, Yuan Lin

1 前言

湿地的生态服务功能具有应对气候变化影响下水环境变化之减缓和调适的能力，并具有碳汇功能。而要更好的发挥这些功能，需要建立完善的湿地系统。

天津湿地是海河流域古代“古代七里海─黄庄洼湖群”的遗迹，对于天津市域生态安全具重要意义。自古以来，天津湿地一直在自然和人为的双重影响下产生持续的变化，目前，在全球气候变化的大背景下，天津湿地面临的危机愈发明显。我们应当从整体流域治理的角度，提出湿地系统的布局，以解决天津面临的实际问题。从区域、流域视角，审视天津湿地所属的“海河五河汇聚”之流域情况，探讨其上、中、下游的水环境问题，并提出结合湿地系统的空间布局，并利用湿地布局来调适该流域水资源问题。要从“治本、治根”的态度治理所属流域，才能根治天津湿地的问题，也才能强化该湿地应对气候变化和健全区域生态安全格局的能力。

天津生态安全格局构建以生物保护安全格局和水安全格局为构成核心。此文运用生态学的理论,将生态安全格局与区域土地利用紧密结合。将湿地引进城市、区域中，以延续湿地生态系统且发挥湿地的各项生态功能,帮助调节城市气候、减弱热岛效应、提高城市生态环境质量。

2 水安全格局之建构

2.1 防洪安全格局的建构:保障人居环境基本安全

天津是容易发生水旱灾害的地区，气候变化、人口增加、人类活动影响强度加剧等不确定因素都将使未来洪水水情发生变化，防洪压力增大。

历史经验表明加高和固化河堤的防洪做法未必是正确的，人们不应抵抗拒绝洪水，而应边害为利，视其为一种资源，在流域管理和滞洪系统的建立下，引导、活用其资源，与其融合共处。尤其在现今气候变化背景下，在极端气候可能突发的环境下，“融合共处”为应对的首重对策。如何活用天津自身环境条件，利用滞洪湿地格局应对天津滨海地区遭遇洪水、暴雨、海平面上升等可能，以保障人居环境安全是需要思考的。

国外相关研究表明，洪泛平原以及沿河小面积湿地、沼泽地、湿林地等对洪涝灾害具有重要调节作用，并提供了多样的环境条件。河流保护范围应该横向扩展，并包括水文上有联系的邻近区域。

天津为海河流域下游且地势低漥，应思考防洪和人居环境安全的问题，建立符合水系自然过程的空间格局。从整体流域的视角，通过空间规划，预留可供调、滞、蓄洪的湿地和河道缓冲区，以满足“行水”空间；并且于空间规划中，结合防洪安全体系，达到人居安全的目标。

本文尝试探讨气候变化背景下的水环境和湿地之间相互作用。首先，对天津水环境未来可能变化做模拟预测，初步评估影响范围。尝试通过“淹水潜势模型”（2-D Inundation Model）进行暴雨和海平面上升的淹水潜势模拟（Flood Probability Simulation Study）来实现。

最理想的预测模拟是根据不同气候变化情境模拟所形成的暴雨和海平面上升进行淹水范围影响评估，考虑各种气候和水环境变量，提出防洪安全格局。在本文中，尝试结合具有调洪功能湿地的分布、容量、水系、河道缓冲区、水库湖泊等，建构出“融合共处”的天津区域防洪安全格局。而区域湿地系统的规模和格局是区域防洪安全格局的重要组成。

图1 正常流量下，暴雨的可能淹水情境

图2 正常流量下，海平面上升的可能淹水情境

淹水情境模拟需要潮位、流量、雨量雨型、河道断面等详细的资料才能得出精确细致的预估结果。就案例中所能掌握到的水文数据，为保守起见，设定以无堤防的条件执行做平均流量情境下的可能暴雨和海平面上升淹水影响范围预估（参考图1、2）。

透过“二维淹水模式”（为保守起见，设定以无堤防的条件执行模式）得出“正常流量下暴雨情境”和“正常流量下海平面上升情境”(正常流量即平均流量)仿真结果。

结果显示天津滨海地区为受到暴雨和海平面上升冲击最大的地区。又由于河川地型坡度、下游水位上升，致使河川水体无法顺利宣泄，产生回水现象，导致上游段水位壅高，当超过河槽所能容续，即发生溢淹情况，加之排水不良等关系，天津平原河川上游在暴雨和海平面上升情景仿真下显示出局部淹水。流域防洪应结合区域湿地滞洪规划，分析合适的湿地滞洪位置和分布，以减缓上游淹水洪峰，以免造成下游地区淹水风险增加，这是滞洪湿地首要目标。

2.2 找出具有潜在调洪功能的湿地范围（源），发挥湿地“蓄”的功能

天津的易涝区、河道水系、洼地、湿地以及坑塘、水田等，在洪水调蓄中可以发挥临时蓄水作用。透过分析找出可能洪水汇集的地区，为潜在湿地的源区（图3）。

目前蓄滞洪区存在许多管理问题，如安全设施、堤防、进退水控制不完善、滞洪运用与当地经济发展矛盾、补偿制度不完善等问题，假若遇到规划标准洪水有不能正常运用蓄滞洪区的风险，因此，蓄滞洪区的规划是天津市防洪安全格局体系中的重要措施。

根据水利部制定的海河蓄滞洪区天津段，重点规划承泄大清河系洪水的东淀、贾口洼、文安洼；承泄永定河系的永定河泛区；承泄北三河系的黄庄洼、大黄堡洼、青甸洼共7处蓄滞洪区规划。

蓄滞洪区是天津市防洪体系中重要组成部分，为湿地可能的源，建议湿地系统规划与蓄滞洪区结合。选择有水源、地势低洼、一级河道与次级河道交汇处为主的蓄滞洪区优先规划为湿地滞洪区，恢复其湿地环境。滞洪湿地（洪泛）可以提供许多生态服务功能，包括调蓄洪水，减缓旱涝灾害，提供生物栖息地，调节微气候，提供农业生产用水，净化水环境，生态教育游憩等功能。平时达到基本湿地生态服务功能，超过洪水标准时则能起到蓄洪功能，可谓多重功效（参考图4）。按照现况评估，具有潜在恢复滞洪湿地为青淀洼、黄庄洼、盛庄洼、三角淀、东淀、文安洼、贾口洼等地段。需予以环境整治，确保水源，以达到湿地环境、栖地的维持。

2.3 天然水系统格局：保证湿地生态用水

根据水资源现状和降水气候发展趋势，制定保障湿地用水规划是一项必要步骤，在气候异常、干旱时期，在水资源允许的条件下，要对重要湿地水源进行补充，以维持湿地基本功能。

根据分析评估（许宁，2002），维护天津基本湿地环境,促进湿地生态服务功能效益,每年天津需要生态水2.5亿 m3左右(除于桥水库外)。天然水系所提供的生态水主要以维持天津自然湿地系统环境之保护恢复、蓄滞洪湿地水体和水库型湿地环境之基本维持。

2.4 再生水系统格局：净化水质、减少面源污染

天津主要农作物为玉米、小麦等作物，由于土壤不肥沃，有机质含量不高，因此农田施肥需求相对较高。根据调查结果，天津面源污染主要来自农业施肥、村镇生活污染造成天津水环境面源污染源提高（周祖昊，2007）。

治理水污染也为减缓水环境的首要任务。当地生活污水和工业污水可经过人工湿地处理再利用，利用湿地调节功能减少面源污染，对污染水体进行净化和降解处理，并且净化完的水可以再回用，节省不必要的水资源浪费。

分析面源污染等级和分布，找寻合适人工湿地水源。建议充分利用污水厂和再生水厂，以及适当自然水系，交叉分析，决定可行的人工湿地位置。于城市之中引进人工湿地做为绿楔，增加城市中心湿地斑块，增加整体生态联通性（参考图5）。

3 生物保护安全格局之建构

天津湿地有丰富的动植物资源。其中各类湿地植物近400余种、动物600多种。从越冬遗鸥数量的增加，表明天津沿海湿地已成为我国一级重点保护鸟类遗鸥的主要越冬地，天津湿地已成为重要的水禽和涉禽栖息地。

天津湿地的鸟类居留类型组成以旅鸟为主，从旅鸟种数可以反映出天津湿地兼具鸟类迁徙的重要通道，为东亚候鸟迁飞路线上重要中转站。

天津湿地水禽现已达百种左右，占全国水鸟种类的1/3，并已超过世界种群数量的1%，按照国际惯例，凡超过1%的可备评为具有非常重要的地位。近年有关专家在天津湿地首次发现丹顶鹤、白鹳、白头鹳等鸟类，其中17种鸻鹬类达到“国际重要意义”和“国际非常重要意义”的标准（许宁，2002）。

天津旅鸟和夏候鸟的比例是由天津滨海湿地自然保护区位置和环境条件决定的。天津湿地系统之保护与恢复规划，保护湿地面积和系统性的分布，以发挥天津湿地作为东亚候鸟迁飞路线上重要停歇、栖息繁殖地。保护和恢复湿地环境对保护天津地区生物多样性十分重要。

3.1 建构候鸟迁飞路线

天津湿地尤其是滨海湿地是候鸟东亚—澳大利亚迁徙路线的重要组成部分。每年春季的2月下旬至4月上旬，以及秋季的10月上旬至12月中旬，大批候鸟在此停歇、中转，以继续完成长迁徙。因此，天津湿地是鸟类顺利完成长距离迁徙不可缺少的中转站和停歇地。

本文案例以黑嘴鸥为代表的濒危鸟类作为主要生态保护安全格局的依据（由于其他候鸟栖息地的适宜性分布与黑嘴鸥相似）（俞孔坚等，2005），基于黑嘴鸥的特性，通过适宜性分析，在天津区域中找出适于保护物种栖息的环境空间类型和分布，建立相应的保护模式。

播娘蒿、荠菜、猪秧秧混生的旱茬麦田可选锐超麦（氟氯吡啶酯·双氟）单用，但牛繁缕、荠菜、猪秧秧混生的稻茬麦田则必须加入氯氟吡氧乙酸（阔封、使它隆等）才能取得好的防效。也可用双氟磺草胺与唑嘧磺草胺混用。

黑嘴鸥的适宜生境类型主要受水体分布影响，主要适宜栖息地包括滩涂、水域、沼泽、水塘、河流、湖泊以及水田等，适宜生境一般距水源距离500～1000m（丁平等，2002），并且需要考虑与人类活动区的距离，距人类活动干扰距离大于500m（江红星等，2002），地形坡度分布等也需要综合考虑。

透过适宜性分析，可以初步建立以黑嘴鸥为保护代表的生物保护格局，并于区域划分出黑嘴鸥生境适宜性的强度分区。基本上黑嘴鸥主要栖息地以天津滨海湿地为主。

以本案例主要保护对象黑嘴鸥为例的生物保护安全格局由此基本生成，并在此基础上制订相应规划导则。生物安全格局的主要组成为：源、缓冲区、廊道、辐射道、战略点，构建生物保护安全格局体系。

生物过程的安全格局由以下景观部分组成（俞孔坚等，2005）：

（1）源:核心栖息地，为自然条件最好的乡土栖息地

（3）廊道和辐射道：连接“源”的低阻力通道、生物向周围运动的低阻力通道

（4）战略点：对生物过程具有关键意义的节点。

在候鸟迁飞路线天津区域中，湿地分布即为候鸟栖地重要的“源”，应划定滨海湿地保护体系以严格保护候鸟栖息地，控制建设开发规模、周边面源污染，并规划缓冲区予以保护。

3.2 恢复湿地生境和生物多样性

减缓湿地水环境的破坏，恢复滨海湿地、河口湿地、海滩涂湿地和芦苇、沼泽等天然湿地生态系统，并作为孕育生物多样性的基础，并为水鸟栖息繁殖提供更多空间。又由于天津湿地孕育历史悠久，遗留古泻湖湿地、贝壳堤、牡蛎礁等历史遗迹，应予以保护、恢复，保存天津湿地历史遗迹（图6）。

基于生态安全格局规划导则，以建构水安全格局和生物保护安全格局为结构的主轴，以湿地作为减缓与调适天津水环境的窗口，架构出“斑块─廊道─基质”系统的天津生态安全格局（图7）。

4 结语

湿地具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候和维持生物多样性等重要生态系统服务功能。健康的湿地生态系统是城市生态安全体系的重要组成，也是社会经济可持续发展的重要基础。因此，加强天津湿地之保护、恢复及其湿地生态服务功能，对改善城市生态环境状况和促进社会经济可持续发展有实质作用。

天津湿地系统规划最主要的战略目标是发挥湿地系统的基本作用和生态服务功能效益。即维持“水安全”（即湿地供水、调蓄洪水、防涝、水质净化等功能）和“生态安全”（应针对海河流域生态敏感地方，需要保护物种，进行保护性规划措施。生态安全亦指人居环境的生态安全格局）作为区域可持续发展的基础，唯有整体完善的生态网络架构才能对天津地区起到“调适与减缓之应对气候变化”的效益，才能更进一步贡献于“人居环境安全”。