京郊白河湾水文形态调查及生态修复模式探讨

2015-01-04赵哲光董召光

中国水土保持 2015年12期

崔强,未林，王兵，赵哲光，董召光，刘鹏

(1.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东广州 510635；2.广东粤源水利水电工程咨询有限公司，广东广州 510635；3.北京林业大学水土保持和荒漠化防治重点实验室，北京 100083；4.北京沃尔德防灾绿化技术有限公司，北京 100048)

崔强1,3,未林2,3，王兵3，4，赵哲光3，4，董召光4，刘鹏4

(1.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东广州 510635；2.广东粤源水利水电工程咨询有限公司，广东广州 510635；
3.北京林业大学水土保持和荒漠化防治重点实验室，北京 100083；
4.北京沃尔德防灾绿化技术有限公司，北京 100048)

水文形态；白河白河湾段；生态修复；小型湿地；怀柔；北京

选取北京市怀柔区白河部分河段为研究对象，在2010—2014年对其河流水文形态进行了5次实地调查，结果显示：河流水文形态逐年变差， 2014年研究区河段保持自然河流水文特性的河道长度只占研究区河道总长度的14.7%；河流水文形态破坏的主要原因是旅游业发展对河流扰动的增加、不合理的河道整治工程和当地群众较差的河流生态保护意识。在充分了解河流水文形态破坏的原因和当地社会经济发展对河流需求的基础上，提出了纵向以潭代坝、横向生态护岸和局部小型湿地等适合研究区河流水文形态修复的治理模式。

水是生命之源，在广阔的内陆地区，河流生态系统健康与否对保护水资源和生物多样性有着不可替代的作用[1-2]。河流生态系统是一个复杂、开放、动态、非平衡和非线性的系统，其健康离不开河流正常的水文形态，河流的许多功能都是以河流水文形态为基础的[3]。然而，随着经济的发展，许多地区河流的正常水文形态正遭受着严重的毁坏。

北京市郊区(怀柔、延庆、昌平、密云等区县)多为山地地形，水系较多，水量也较为充沛，自然景观非常秀美,旅游业近年来非常火爆。受此影响，短短几年内，京郊河流也相继出现了水质污染、河道连续性遭到破坏、河岸固化严重、生物多样性减少等诸多生态问题，对北京郊区的经济社会发展造成了极大的损害。要对京郊河流进行生态修复，就必须对其河流水文形态的破坏形式、原因进行研究，并了解当地群众对河流的需求，进而为河流生态修复提供依据。

在这种背景下，2010—2014年，我们选取北京市怀柔区白河白河湾河段进行了连续5年的实地调查研究，全面了解了该河段水文形态的动态变化趋势，并结合相关的河流修复研究探讨了京郊河流水文形态的修复模式，希望能够为北京市郊区河流的生态治理提供依据。

1 研究区概况

研究区位于京承高速后安岭村附近的白河湾段，调查河段全长10 km，途经后安岭、胡子沟、狼虎哨、白河北、梨树沟、青石岭、五道梁等自然村。该段河流为山区河流，水量充沛，四季无断流，河床多以石质和沙质为主，水质较好，森林覆盖率70%以上，动植物资源非常丰富。气候属于暖温带半湿润气候，四季分明，雨热同期，夏季湿润，冬季寒冷少雪。全年日照时数2 800 h，年平均气温9～13 ℃，无霜期170～200 d，年平均降水量600～700 mm，主要集中在6—8月。经济发展以农业和旅游业为主，其中旅游业已经成为当地的支柱产业，年接待游客过万，是怀柔区比较有特色的旅游区之一。

2 研究方法

2.1 调查内容与方法

2.1.1 调查内容

河床底质调查。目测河底材料，如卵石河床、沙质河床等，判定河床底质为人工化、半人工化或是保持自然状态(人工化主要为浆砌石结构，半人工化为人工采用近自然材料铺设，保持自然为河流保持天然的底质形态)。

(1)河流连续性。包括河流的横向连续性和纵向连续性，主要调查影响径流、泥沙和生物连续性的工程或行为，并测量拦挡建筑物的高度。

(2)河岸改造。确定河岸的改造状况，分为保持自然、受宽型护体工程束窄和受窄型护体工程束窄三种形式，其中：没有人工护岸工程的判定为保持自然；一岸或两岸建有石质护堤工程，距水体较远，部分束窄河流空间但影响较小的，判定为受宽型护体工程束窄；一岸或两岸建有石质护堤工程，距水体较近，部分束窄河流空间但影响较大的，判定为受窄型护体工程束窄。

(3)外界胁迫因子。包括取水、倾倒垃圾、排放污水、采砂等行为。

2.1.2 调查方法

调查时段为2010年10月至2014年10月，调查时间为每年的10月，调查方式是按照调查内容对河流的水文形态进行实地踏看，记录相关数据，并拍摄实地照片，调查完成后将所有数据归纳整理、存储。

2.2 数据分析方法

调查数据按照北京市水文形态分级判定试用导则进行处理，详见表1。

表1 北京市水文地貌分级方法

3 结果与分析

3.1 水文形态变化趋势

将按照河流水文形态分级办法处理后的5年调查数据用EXCEL绘制成图1。2010—2014年河流水文形态的总体变化情况是：Ⅰ级河流水文形态由2010年的45.4%下降到2014年的14.7%；Ⅱ级由32.3%下降到16.7%；Ⅲ级由11.2%上升到23.5%；Ⅳ级由6.7%上升到32.7%；Ⅴ级由4.4%上升到12.4%。从数据上看，调查河段的水文形态急剧恶化，应当引起相关部门的高度重视，并采取适当的方式进行生态修复。

图1 怀柔白河白河湾段水文形态变化趋势

3.2 水文形态破坏的主要方式

在5年的实地调查过程中，我们将河流水文形态破坏的形式及规模做了详细记录，归结整理如下：浆砌石工程护岸2.45 km，横向拦挡建筑物17处，硬化河床200 m，裁弯取直河道1 300 m，修建浆砌石亲水平台6处、河岸带游览栈道6.2 km等。

3.3 原因分析

京郊河流水文形态的主要破坏方式就是对河流连续性的破坏，尤其是拦河建坝蓄水、河岸硬化等一些不合理的工程建设。

(1)旅游业发展带来的河流生态破坏。近年来京郊休闲旅游业飞速发展，为了吸引游客，多通过拦河建坝的方式营造水面景观，部分缺水地区为了能保留水面，甚至将整个河道硬质化。

(2)多部门任性的河道整治工程。政府、民间都希望通过河道整治工程，实现其目的。如土地部门搞“河道治理”是为了围河造地，土地复垦；建旅游度假村搞“河道治理”是为了围河建饭店、旅社，建水景观；在河道上游搞“河道治理”是为了拦河蓄水，抢占水资源；当地政府搞“河道治理”是为了提高当地的GDP水平。

(3)对生态河道的认识有待提高。对自然河道的生态功能还缺乏深入的认识，对生态河道缺乏研究，习惯上沿用城市河道的治理方法治理山区河道。在认识上，生态河道存在城乡差别，城里人更喜欢自然的河流，乡里人更喜欢人工的河流。

4 修复模式探讨

为了社会经济发展而对河流过度开发是河段水文形态破坏的主因，如拦蓄水源形成水面景观、开发漂流等娱乐项目。我们认为，研究河段的生态修复必须考虑当地社会经济发展的基本需求，采取以经济为基础、以生态为保障的修复模式。基于此，借鉴国内外相关的河道治理文献和工程案例，我们提出了纵向以潭代坝模式、横向生态护岸模式和局部小型湿地恢复模式。

4.1 纵向以潭代坝模式

在京郊地区，河流多为季节性的中小河流，河道上的横向拦挡建筑物也相对较矮，大多不超过2 m，具备通过开挖深潭来代替工程筑坝的条件。

王兵等[4-5]认为，自然界的深潭多位于跌水附近，在北半球受地转偏向力的影响，深潭多位于河道右侧。因此，在以潭代坝模式中，深潭的位置位于原拦水建筑物的前后；在深潭开挖过程中，应由浅到深，形成一个平滑的曲面。深潭开挖完成后，要对原来的拦水建筑物进行拆除，并利用碎石、木材等材料，人工修建一处近自然跌水[6]。在跌水附近浅滩处，种植水生植物，进行区域绿化美化，促进生态系统的恢复。

4.2 横向生态护岸模式

在京郊河流的治理过程中，存在不根据河流实际盲目采用工程护岸的行为。我们认为，在对河流实施护岸工程措施前必须明确具体的实施对象。对一些人口较少，附近没有农田、村庄，防洪压力不大的河流，完全没有必要进行大规模的浆砌石河岸防护工程，应尽可能保持河流的自然形态。而在一些防洪压力较大的区域，应根据河流防洪设计水位，采取相应的防护措施，尽量使用生态的护岸方式。

4.3 局部小型湿地模式

小型湿地的构建对河流的水文形态有一定的要求，在选择构建位置的时候应选择水量相对较多、流速较慢、水面较宽的河段。在构建小型湿地过程中可能会对河流进行蜿蜒化和拓宽改造，因此应该选择河床较为宽阔的地带。