欧洲河流修复简介

(1.中国科学院 重庆绿色智能技术研究院，重庆 401122；2.重庆大学 城市建设与环境工程学院，重庆 400030)

环境与生态

欧洲河流修复简介

杨吉祥1苟尧2方芳2郭劲松2

(1.中国科学院 重庆绿色智能技术研究院，重庆 401122；2.重庆大学 城市建设与环境工程学院，重庆 400030)

河流修复对环境、社会和经济方面都具有积极的意义。介绍了河流修复在欧洲的驱动力、进展、修复准则、技术手段、修复效果及案例。通过《欧盟水框架指令》等一系列指令的推动，欧盟境内河流的生态状况得到了很大改善，对我国的河流修复工作具有一定参考意义。

河流修复；生态修复；修复准则；修复效果；欧盟水框架

河流修复是通过综合采用生态、物理、空间管理等手段，提高河流的生物多样性，使河流具备休闲、防洪和景观等多项功能[1]。河流修复并非是使河流恢复到受人类活动影响前的原始状态，而是将其修复至对社会和环境有积极影响的状态。河流的环境、社会和经济价值表现在3个方面： ①改善景观和生态多样性，提供休闲场所，对周边居民和动物的健康有积极影响；②改善气候，降低洪水危害；③提高饮用水水源、灌溉用水质量。近年来，我国在进行大量的黑臭水体修复工作[2]。通过总结欧洲河流修复经验，对我国黑臭水体治理工作具有一定的参考价值。

1 政策依据

人类活动在削减河流带来经济价值的同时，对防洪、排水、废弃物管理和公共空间的质量也会带来负面影响。欧洲河流的修复工作始于20世纪80年代，初期的河流修复内容仅将其恢复到初始状态而不涉及生态修复。欧盟颁布了一系列相关规定，要求欧盟成员国采取特定措施进行河流修复，以降低洪水的危害及增强对野生动植物的保护[1]。《水框架指令》(Water Framework Directive)、《防洪指令》(Floods Directive) (2007年)和《栖息地指令》(Habitats Directive)是欧盟境内推动河流修复的主要政策依据。《水框架指令》旨在修复欧盟境内的河流、湖泊、小型水体和湿地。《防洪指令》要求欧盟境内成员国评估所有河道和海岸线上发生洪水的风险。《栖息地指令》则支持在欧盟境内保护野生动植物及其栖息地以获得具备生物多样性的自然环境。其中，2000年颁布的《水框架指令》包含了明确的实施进度，见表1。该指令要求所有水体生态环境质量在2027年前达到良好水平，相关工作以6 a为1个周期循环开展，例如，2009～2015年为第一个周期，2015～2021年为第二个周期。

表1 《水框架指令》实施进度[3]

目前，大部分欧盟国家正按照《水框架指令》实施进度表的要求执行，并已进入到流域管理的第二个阶段。

2 修复准则

通过借鉴时间跨度长达27 a的《水框架指令》内容，我国在2015年颁布了《水污染防治计划》，推动了国内黑臭水体的治理工作。从已有文献资料看，国内将黑臭水体修复工作视为一项短期工程项目[2，4-7]。相关机构人员提出了“外源减排、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复”的技术路线，并采用了多种技术手段进行落实[5]。欧洲部分河流流经多个欧盟成员国，因此在修复过程中需要多个国家协作完成。经过长期实践，各成员国均获得了宝贵的经验，并提炼出了以下8项修复准则[8-9]。

(1) 识别、掌握和利用河流的自然净化能力。通过识别河道中复杂的物理、化学和生物等自然净化过程，有利于掌握导致河流生态功能退化的原因。在此基础上可以提出修复河流最为有效的手段。同时，河流修复应充分利用该净化能力。生态修复法是近年来在国内外均得到快速发展的一种河道水体修复技术。

(2) 与当地社会经济发展相协调。河流修复应与当地的城市、工业发展、防洪和供水等方面有机地融合。同时，在人类需求和自然环境供给、河流修复与水资源管理方面做到有机的统一。国内有学者提出，河流修复应当与海绵城市、智慧城市的建设相结合[4]。

(3) 合理控制修复范围以构建有效的生态结构及实现功能恢复。河道生态环境受众多因素的影响，若河流修复范围过小，那么影响河道生态质量的主要因素可能因未被涉及而导致河流修复的失败。

(4) 设置清晰、可实现和可量化的目标。目标应在各方面反映河流修复的效果，若有可能，还应考虑社会、经济等方面因素。然而完全逆转数十年人类活动的负面影响需要较长的时间，因此，需要设置短期目标以体现河流修复的效果。

(5) 为未来发展预留空间。河流修复需要关注修复区域未来在景观、规划等方面的变化，例如土地利用、污染负荷、水力演变等。由于未来存在不可预测性，河流修复应为一些不可测的因素预留一定的空间。

(6) 考虑修复成果的可持续性。河流系统处于动态变化中，这意味着河流修复的效果在修复工作结束后较难维持。国内在实践中也考虑了修复成果的可持续性并通过一定的组织管理体系加以确保[5-6]。

(7) 各利益相关方共同努力。利益相关方包括政府各个相关部门、土地所有者、居民和相关团体。

(8) 监测、评估、完善和分析修复成果。根据河流修复的目标设置监测计划可以有效地对河流修复过程进行监管。通过监测数据可判断河流是否恢复了健康的生态结构及其功能、是否取得了一定的社会经济效益。监测工作应在河流修复工作完成之后持续一段时间以评估河流修复的有效性。

从以上准则可以看出，欧盟境内的部分河流修复是一项长期、系统的工作而非短期的工程项目。

3 修复对象、手段和经济效益

图1为对欧盟境内约23 000条河流修复项目所提出的目标，其中，改善河内水质的项目占项目总数的55%，河岸修复项目数占23%，改善河内水流和栖息地的项目各占11%。图中所示的修复目标很难在对某一河流的修复实践中一并实现，而是需要根据河流现有状态，在进行技术经济比较之后选择恰当的修复目标。例如，对河道狭窄且水量较大的河流，在河道内构建生物栖息场所显然是不恰当的。

图1 河流修复目标[8，11-12]

河流修复所采用的技术手段多种多样。图2给出了对不同河流修复的目标以及对应的修复手段。河流水质在通过截留细沙进入河道、氮磷去除、遮阴及沉积落叶等多种方式作用下得以提高。由于河岸上的植被与河道中的水接触相对较少，对去除水中的氮、磷作用很小，但是岸边树木提供的遮阴作用以及进入河中的树干为水生动物提供了良好的栖息场所。国内相关专家认为河岸生态系统是联系陆地和水生两大类生态系统的纽带, 边缘效益显著, 对河流变化极为敏感, 所以河岸修复是河流生态修复的重点[7]。这一观点在图1中也得以充分体现。河内栖息地的修复可以采用制造浅滩、小池子、人工挡板或木堰等方式。河道水流的修复方式是改变河水的流态，例如，拆除现有的水坝或者改变水坝的运行方式使得河水的流动状态更为自然[10]。但是这一技术手段在国内鲜见运用，这可能与国内黑臭水体修复工作的对象主要集中在城市内河有关[2，4-7]。图2中大部分技术手段较为常规，在国内运用广泛。但是图2显示欧洲的河道修复技术体系更为成熟。河流修复还可能涉及雨水管理、流域管理等河道外的工作。欧洲的河流修复理念囊括了我国现有黑臭水体修复工作以及正在进行的海绵城市的建设工作。欧洲河流修复不仅提升了河流水质，而且在水量、生态上均达到健康状态。

图2 河流修复技术手段[8]

从图2可以看出，欧洲的河流修复是一项系统性工程，工程成本一般较高。在欧洲，河流修复的资金源自欧盟专门的项目(例如欧盟“LIFE”计划)以及相关组织和政府机构。河流修复的效果通常从社会、环境和经济利益3个方面进行综合考虑。虽然河流修复需要耗费大量的资金，但是它也能产生巨大的经济价值。例如，英国投入460万欧元对美士布陆(Mayesbrook) 公园环境进行了修复。经过测算，在40 a内，英国从医疗、娱乐和旅游方面受益约3 000万欧元。20世纪90年代，纽约市的供水系统受到城市发展和农业面源污染的威胁。经过评估，若新建一套供水系统，成本在60～80亿美元，采用修复供水点上游流域的方法仅需要10～15亿美元。由此可见，生态修复的方法成本相对较低[13]。

4 修复效果

通过总结不同河流多年的修复效果可知，河流修复对水生植物的多样性、河内鱼类和大型底栖生物等保护效果显著[14]。河流修复的效果受周边农业、河道宽度、修复后的时间影响很大。河道的拓宽对水生植物影响较明显，而在河内采用相应的技术措施对鱼类和大型底栖生物的影响较大。若流域中存在大量的农业用地，那么修复效果会受到负面影响，这可能与农业中使用的肥料进入河道有关。同时，修复效果与修复完成后的时间息息相关，修复效果在一段时间后可能会减弱甚至消失。由于修复效果受到各种因素影响，河流修复效果需要根据具体的情况采用相应的手段进行维护。

5 历史修复案例

20世纪70年代，莱茵河是一条污染严重的河流。在经受了一次汞污染事件之后，莱茵河的生态系统被彻底摧毁。在80年代，由于向河内排放的污水量的减少及污水处理水平的提高，莱茵河的水质得到了一定程度的改善。然而在1986年，莱茵河的水质再次受到严重的化学污染，经过约20 a的努力，通过一系列生态修复措施，莱茵河水质最终得以有效恢复。

英国的泰晤士河也曾是一条被严重污染的河流，其生态系统在1957年几近完全摧毁[15]。生态修复工作费用高达数十亿英镑，经过修复，泰晤士河目前被认为是欧洲境内最为清澈、生态多样性最丰富的河流[16]。然而在2014年，经过《欧盟水框架指令》的评估，泰晤士河流域内的397条支流中仅有83条的生态状况被评为“优”，237条河流为“良”，61条河流为“较差”，其余16条为“差”。由此看出，河流的生态修复是一项耗资巨大、难以在短时间内各项指标均达标的工程。

通过总结欧洲河流修复历史可以发现，欧洲河流的修复工作计划用27 a完成，这与修复需要多个国家参与、大量资金投入且河流修复具有耗时长、见效慢的特点有关。目前，大部分欧洲国家均按照《水框架指令》进度表进行境内河流的修复工作，且在增加水生动植物多样性方面取得了很大成效。从修复目标看，改善河流水质和河岸修复是工作的重点。尽管在河道内采用的技术手段较为常规，但欧洲修复河流的技术系统比国内更为全面，包括雨水管理、水系重构等。在经济效益方面，国内关于河流修复收益的相关报道比较罕见。从欧洲国家经验可以看出，河流修复虽然需要大量的资金，在医疗、娱乐、旅游方面得到的收益甚至可以超过修复的成本。

6 结 语

河流修复是一个涉及经济、社会、环境等多方面因素的系统工程，其耗时长、社会影响大。通过《水框架指令》等一系列指令近30 a的实施，欧盟境内河流的水质、生态得到了极大改善。欧盟的河流修复经验对我国黑臭水体的治理具有一定的参考价值。

[1] RESTORE. River by design[R].2013.

[2] 张显忠. 黑臭水体原位修复技术试验研究与工程示范[J]. 中国市政工程, 2017(1): 23-25，91-92.

[3] European Commision,WFD:Timetable for implementation[R].2016.

[4] 金元欢，周全，吴焕，等. 城市黑臭河道治理与景观修复刍议[J]. 建设科技, 2016(1): 18-20.

[5] 吕智君，刘英. 昌平区中小河道黑臭水体治理研究[J]. 北京水务, 2016(4)：14-17.

[6] 沙昊雷，章黎笋，陈金媛. 常州市白荡浜黑臭水体生态治理与景观修复[J]. 中国给水排水, 2012, 28(14): 74-78.

[7] 郑文利，沈承秀. 河道生态修复及几个问题的初探[J]. 水利规划与设计, 2008(2): 36-38.

[8] UNESCO. River restoratioin: a strategic appraoch to planning adn magangement[M]. France, 2016.

[9] Timothy J. Beechie，David A. Sear，Julian D. Olden，et al. Process-based Principles for Restoring River Ecosystems[J]. Bioscience, 2010, 60(3): 209-222.

[10]Gregor Thomas. Improving restoration practice by deriving appropriate techniques from analysing the spatial organization of river networks[J]. Limnologica, 2014, 45: 50-60.

[11]E. S. Bernhardt，M. A. Palmer，J. D. Allan,et al. Ecology - Synthesizing US river restoration efforts[J]. Science, 2005, 308(5722): 636-637.

[12]Shane S. Brooks，P. Sam Lake. River restoration in Victoria, Australia: Change is in the wind, and none too soon[J]. Restoration Ecology, 2007, 15(3): 584-591.

[13]A. Ashendorff，M. A. Principe，A. Seeley,et al. Watershed protection for New York City's supply[J]. Journal American Water Works Association, 1997, 89(3): 75-88.

[14]Jochem Kail，Karel Brabec，Michaela Poppe,et al. The effect of river restoration on fish, macroinvertebrates and aquatic macrophytes: A meta-analysis[J]. Ecological Indicators, 2015(58): 311-321.

[15]Robert A. Francis，Simon P. G. Hoggart，Angela M. Gurnellet al. Meeting the challenges of urban river habitat restoration: developing a methodology for the River Thames through central London[J]. Area, 2008, 40(4): 435-445.

[16]S. Lavery，B. Donovan. Flood risk management in the Thames Estuary looking ahead 100 years[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society a-Mathematical Physical and Engineering Sciences, 2005, 363(1831): 1455-1474.

2017-09-15

国家科技支撑计划“池塘养殖水质净化和修复技术研究与示范”(2015BAD13B03)；自然科学基金项目(51408583)

杨吉祥，男，中国科学院重庆绿色智能技术研究院，副研究员.

1006-0081(2017)12-0001-04

X522

A

(编辑：李晓濛)