盘锦市河道生态修复理念及其治理技术研究

孙 英

(盘山县农业水利事务服务中心，辽宁 盘锦 124010)

1 基于生态视角的河道治理现状

1.1 盘锦市河道基本情况

盘锦市地处辽宁省西南部，东北与鞍山相邻、西北与锦州接壤、南与渤海辽东湾相接、东南与营口隔大辽河相望，地理位置介于E121°25'-122°31'，N40°39'-41°27'之间，下辖大洼县、盘山县、兴隆台区、上台子区等，占地面积4071km2。该区域为大陆性季风气候，气候特点春秋季短、冬长夏暖、平原风大、寒冷期长、雨量集中、雨热同期、四季分明、光照丰富，年均降水量564.5mm，日照时数2780.5h，年蒸发量大于降水量。境内主要有大小河流共21条，其中大型河流有大凌河、大辽河、辽河、饶阳河，中小河流有小柳河、沙子河、大洋河、鸭子河、外辽河等17条。大多数河流呈现出比降陡、流程短、面积小等山区型河流特征。

雨源性河流为盘锦市河道基本类型，汛期城市防洪排泄压力较大，且在时空分布上雨水极不均衡。20世纪90年代，确保河道达到一定的防洪标准为盘锦市河流治理的根本目标，通过岸坡和河底硬化、混凝土或浆砌石护坡、裁弯取直等工程措施保障了防洪排涝安全，但河道渠化破坏了其生态功能和物种多样性。在推动城市发展进程中河流作为环境载体和基础资源，其生态环境、水文特性、物理结构受人类活动的影响较为显著。经济的发展和人口规模的增大，使得各行业用水量和污废水排放量急剧增加，受污染水体直接排入河道和底泥内源、面源污染问题突出，盘锦市70%以上的河流水环境均受到不同程度的污染，城区段河道普遍存在富营养化和黑臭的现象。

1.2 河道生态系统

水生态系统主要由水资源环境和生物群落共同构成，其中生境因子有气象、水流态、水量、水质、河道形态和结构等，而水环境的质量状况直接决定的生态系统健康发展。生物群落的构成要素有动植物和微生物，自然河道生态系统是各类组成要素与生境因子之间复杂的影响作用，能量物质交换的内在驱动力为太阳能。通过食物链的相互作用维持生态系统中水生物种的动态平衡和繁衍发展，提高河流的自净能力。河流水系统中的生物量、反应条件、溶解氧与碳循环的发展变化密切相关，而大型水生动植物的收获或捕获方式决定了物质循环中氮、磷等营养盐的循环特征，多余的氮、磷等在收获或捕获作用下溢出系统。

1.3 河道污染现状

盘锦市河流污染程度主要受人类活动的影响作用，其中点源、面源和内源污染为河流水环境质量下降的主要因素[1]。由于盘锦市渠系化河道治理使得天然河流的形态已发生显著的改变，对高等生物生存、微型动物栖息反之和微生物附着产生不利影响，同时破坏了植被的生存环境；裁弯取直治理措施明显增大了水流运动速度，对生物栖息环境和生存条件产生极其不利的影响；而水陆之间的营养交换被岸坡和河底硬化处理切断，复杂多样的水生生物群落无法仅仅依赖脱离陆地的河水系统生存[2]。在特殊时期形成的传统护坡形式与河流护岸，可为沿河发展和城市建设提供相对安全的发展空间与生活环境，在一定程度上降低土壤侵蚀和有效防洪。然而，此类护岸形式不利于维持人水和谐发展和保护水自然清洁，对生态环境的修复产生不利影响并严重威胁着的水生物种的生长环境，特别是在枯水期往往存在河水恶臭刺鼻的现象。当排入河道中的N、P等有机污染物超过水体的自净能力时，河流生态系统链将发生断裂，打破系统原有的生态平衡。

1.4 河道治理情况

为提高沿河防洪标准和改善沿城市生态环境，治理工程应注重对河道的生态保护与治理，逐步实现人类活动、经济社会、自然生态、水资源与河道的和谐发展，将土地保护、景观设计、城市发展、生态建设与河道治理有机结合，减少河流洪患，有效开发水资源，改善小流域气候和生态环境，从而达到河道生态治理的目标[3]。目前，生物飘带、自然循环水处理、投放微生物和曝气增氧等为盘锦市河道治理水质改善工程的常用技术措施。经过多年的努力和强化治理，盘锦市基本打通了河道生态系统的碳循环通道和完成河流的有机污染控制，但内源污染和面源控制等问题仍然存在，N、P等有机污染仍为盘锦市面临的主要问题。以恢复河流生态环境作为城市河道治理工程的核心，通过改造河道结构形式、调节河道水量和水流态转变以往的污染控制、水质净化控制理念，提高水体自净能力，创建河道洁净好氧、生态多样的良性循环系统。

2 河道生态修复理念及其目标

2.1 河道生态修复理念

城市发展初期的城市河流具有景观和生态功能，由自然演变而来的河道形态结构具有纯天然河流的属性。随着工业化、城镇化的快速发展和人口规模的扩大，池塘、湖泊、湿地等具有储存和滞洪作用逐渐消失，河道被大量占用并加速了雨水的汇流；区域降水频率和强度在环境破坏、热岛效应等因素作用下不断增强，而完善的排水设施和地表大面积硬化进一步加快了雨洪的汇流速度，大大提高河道的不可控制性和水流流量，河水侵蚀、冲刷河床和河岸的程度增大，城市洪涝灾害发生日趋频繁。

经济的发展和城镇化建设的推进，使得人们对河道景观、生活品质、文化及生态自然的要求不断提升，以水环境保护和生态修复为核心的河道治理逐渐引起许多发达国家的重视。河流生态修复的实质是创建一个符合自然演替规律、适合各类生物生存、修复受损河道生态功能与结构、功能强大、系统稳定、群落搭配合理的水生态良性体系[4]。

经过长期的河道治理，当前盘锦市河流整治进入攻坚阶段，河道现状以生态失衡和水污染为主，生态修复该地区河道为大势所趋。

2.2 生物修复和生态修复

19世纪80年代提出了一种效应高、成本低的生物修复技术，其本质是在特定情况下利用有效生物措施减少水体污染程度，从而实现生物治理污染环境的目标。而生态修复是对河道的流态、水量、水体污染等依据生态工程技术和原理进行调节控制，通过生态改造岸坡和河底形态结构重建生态系统功能，恢复河流生物多样性并达到系统的自然、动态平衡[5]。在长期的河流治理实践中形成的生物和生态修复措施，其适用范围、技术方法、物种类型、实现原理、整治目标等均存在显著的差异，具体如下：

从实现目标的角度，生物修复是以延续城市污水处理系统和改善河道水质为目标；而生态修复的基本条件为改善水质状况，对受损河道生态系统的恢复为其主要目标。从作用原理的角度，生物修复是利用植物、微生物等对污染物进行降解、转化、转移，由此达到净化水体的目的；生态修复则利用生态工程技术创建多样化河道生境，从而建立良性的演化系统。从手段方法的角度，生物修复以底泥疏浚、调水稀释、机械除藻、单独曝气、接触氧化等环境工程手段为主，通过改善底泥环境和河流水文条件达到治理水环境的目标；生态修复具有美化河道景观和稳定净化水质的功能，以调节水流、改变河道形式为主。从适用范围的角度分析，生物修复作是截污补充措施的有效方法，一般适用于受污染较为严重的河流，尤其是发黑发臭的河流，有利于消除河道黑臭现象降低河水污染程度；生态修复适用于N、P等富营养的微污染河道。总体而言，不同区域的河流受污染特征、类型不同，相应的污染源也存在一定差异，由此导致仅仅依赖于生物、物理或生态修复措施往往不能达到彻底恢复水体环境的目标[6]。

2.3 生态修复目标

依据自然界自身的规律恢复河流的原本形态为河道生态治理的主要原则，其目的是重建与恢复河流的生态功能，在确保水安全的条件下采取生态工程技术改造岸坡、河道的结构形态，优化河流生物群落和城市水资源配置，提高河流的自净能力和生物多样性，科学配置河道景观和自然生态，促进人类活动与水系统的协调发展[7]。

1) 水污染控制目标。河道生态修复的重要前提是对水体污染的有效控制，而河流的自净化能力在一定程度上又受到河道生态修复的影响，水质洁净为完善河道生态系统的必然结果。

2) 河道水安全目标。城市河道的沿线经济较为发达、人口相对密集，较自然河流存在较大差异，若发生洪涝灾害势必会产生巨大的经济损失，因此确保其防洪排涝能力为河道生态建设的基本条件。生态改造河道形式能够在一定程度上滞洪补枯、调控洪水、降低水流能量，但在河道生态修复中同样提高了河流糙率、降低洪水流速，为保证行洪排涝安全必须将河道拓宽。

3) 河流形态和结构的多样异质性。河道形态多样性、结构空间异质性与河流生物多样性密切相关，通过生态改造河道形态结构形成蜿蜒自然的河流形态，缓急相间、深浅交错的布局，提高生物群落多样性和河道生境异质性，再现河水滋养两岸植被并恢复水生态功能结构。

4) 生物多样性目标。自然的滨水带和河道必然存在能够为各种生物创造适宜生境的绿洲、深潭、凸凹岸、浅滩，这也是恢复生物多样性的必要条件；另外，判别河道恢复程度的重要依据为生物群落多样性，它也是实现富集、转化、转移和释放代谢污染物的重要前提。

5) 河道生态功能与结构恢复目标。河道生态功能和机构的恢复要从生态系统的整体性出发，各类生物在完善的生态系统中相生相克，物种丰富且数量稳定的河流生态系统，其物质循环较为完善且水体自净和抗干扰能力较强。河流的水、气、陆三相与水生物种共同形成开放的生态系统，必须具有自我调节、连续性和完整性功能。

6) 水资源可再生利用目标。在生态河道建设中必须统筹考虑地下水、天然降水、市政供水、污水处理、中水回用以及河道水系统，按照自然循环规律促进水系统之间的交换，连接成网充分利用雨水资源，合理调节水位。整体考虑城市水资源综合利用、水质改善、水生态修复和水环境建设等内容，确保河水资源的多功能开发和可持续利用。

7) 生态景观、人水和谐目标。生态河道整治的关键是对景观工程的设计与实施，根据建设内容和施工要求可分为水域覆盖区域内和水域沿岸的景观设计。在横纵、水平方向上对河道治理，将景观设计与提高防洪标准相结合为景观建设的主要目标，环境保护与河道清淤相结合改善当地人居环境，从而创造景美、滩绿、流畅、水清的水环境，实现生机映然的多样性生态景观逐渐替代单纯的物理景观的转变。通过河道生态治理建立人水和谐管理，提高社会经济效益和沿河土地利用价值。

3 河道生态修复技术

1) 水污染控制。河道生态修复技术体系是一种以技术集成、统筹管理、综合治理、长效运行为基本原则，通过内源控制、人工净化、外源截留以及自净强化等一系列治理措施实现水生态系统的自然修复，对于开放的城市河道系统，通过市政工程手段通常难以有效控制河道大多数内源和面源污染问题，必须采取生物修复治理技术。目前，投放生物酶及酶制剂、植物浮岛、接触氧化、软性填料、曝气增氧等为生态修复较为常用的治理技术。而生物修复作为城市污水处理系统的有利补充可在一定程度上控制N、P等营养盐污染，有效遏制水质的进一步恶化，提高透明度和水体净化[8]。

2) 水流态和水量调节。河道具有的流动性能够通过改变水动力因子修复河道生态系统，可通过改变水体的物理性质和化学成分对水系统产生影响。为满足河流生态功能要求可调整河道水流态、水量等水利特性，这也是恢复水系统环境的重要方法。

为实现生态补水的目的采取水源开拓治理措施，满足水生物种栖息、景观观赏和净化稀释等用水需求；为促进水流置换、增强河流流动性，采取综合调水和机械推流措施，沿河兴建喷泉、跌水等工程设施提高水体含氧量和水体交换流动；通过对水动力学特征的调整，提高水体自净和纳污能力，促进水生物种多样性和河岸干湿交替[9]。

3) 生态缓冲带的构建。在河道生态治理中河岸植被恢复技术的应用较为广泛，介于河岸与河道之间的生态缓冲带具有涵养水源、降解环境污染、防止土壤侵蚀、调节气候、阻滞地表径流营养盐、滞洪补枯、保持地下水资源平衡、维持生态和生物多样性、控制面源污染以及调节区域C、N等功能。为建立功能完善、乔灌草层级结构合理搭配的天然植被带，应尽可能的选用本土树种和多孔渗水路面，充分发挥河岸植被的生态功能。

4) 生态护岸。河道生态系统中河岸护坡对河流的河流行洪能力、河道稳定性等产生显著影响，预制混凝土块体、混凝土、干砌石或浆砌石等为传统的河岸护坡工程的常用结构形式，在增强河道防洪排涝、保护岸坡稳定等方面以上护岸形式发挥着积极作用，但工程实际中同样对对水系统环境和陆地生态产生破坏作用，降低河流的自净能力并使得水体污染更加严重。

生态需求与防洪安全为河道治理工程存在的主要矛盾，而生态护岸模式在创造良好生境条件和满足自然生态需求的同时，还可在一定程度上提高岸坡的防冲抗洪能力。因此，在解决河道问题时生态护坡为目前最为有效的方法。生态护坡技术是一种涉及生物科学、水力学、生态学及水土保持学等多门学科，通过将土地保护、景观设计、城镇发展、生态建设与河道治理有机结合，发挥植物、植物与工程相结合的自我修复功能，从而提升河道边坡的抗滑稳定、抗冲刷以及自修复能力，逐步实现人类活动、经济社会、自然生态、水资源与河道的和谐发展，减少河流洪患，有效开发水资源，改善小流域气候和生态环境的目标。因此，生态护坡工程属于一个涉及微生物、动物与植物的完整体系。在工程实践中建设覆盖动植物、微生物功能的系统性工程，依据先进的护坡技术完善生态治理设计为今后研究的重点。

5) 生态改造河道与河床形态结构。传统的河道治理工程以防洪排涝安全为主要目的，从而导致水生植物生长基质缺乏、河道结构均质化、河道形态裁弯取直、岸坡和河床硬化以及生物多样性的消失，河流生态趋于崩溃。实践表明，随着生境空间异质性的增加河道水体中的物种类型逐渐增多，即能够共存的物种数量随着生境异质性的增强而增大，物种多样性也就越丰富。

为改变盘锦市“三面光”的河道现状，必须生态改造河道结构形态，必须以保护生态和提供良好的动植物生存环境为基本条件，在满足堤防耐久性、安全性和强度要求的基础上，改造成生物与水体、土体与水体相互涵养的结构形式，依据生态效果创建适合生长的防自然环境；采取复式断面形式拓宽河道，使浅滩和深滩相间并恢复河幔地、河滩面积，构建低水位蜿蜒曲折的河槽，营造不同流速带的水流和近自然的流速；依据河床走势设计多样性的河岸线，挖河增水创建多样性生境；人为营造水文脉冲和河道纵向梯阶-深滩结构，保持河流的缓急相间，为生物营造环境适宜的湿地和沼泽；针对必须渠化的河段应按照生态平衡的原则，保留相应的槽蓄功能，改善河流土壤、水体与周边大气的质量状况。

6) 植物群落恢复与演替。水生植物恢复具有重要的地位，而评判恢复生态健康的关键参数为沉水植被的恢复。根据本土化要求合理选定水生植物，要满足生长速度快和较强环境适应性的植被；植物群落既的生长既不会对其他物种产生过分的影响，也不会受原有物种影响无法正常生长，因此要具有较强的亲和能力，从而有助于不同物种间的相互促进；另外，引进的植物还要满足景观和水质净化功能[10]。

7) 生态系统的管理与监控。城市河道管理中应注重对生态环境的监督与管理，对河道生态系统依据系统、完善的环境标准体系监控，针对存在的问题要及时发现处理；在河道管理规范中纳入动物捕获、河道割草等作用，将生态系统中多余有机物和营养盐及时排除，合理控制河道生物量维持其群众适度水平。

4 结 论

通过采取河堤清淤、两岸绿化、岸坡防护等生态治理措施，有利于实现河道行洪、水源、生态安全和水情岸绿的景观目标。城市河道治理生态涉及到水环境、人文景观和生态护坡等工程，应综合考虑不同地区的具体情况，统筹规划选取合适的生态治理方案，充分发挥水利工程的防洪、供水及灌溉基本功能，发挥河流的生态服务和综合功能，形成一条景美、滩绿、流畅、水清的绿色生态长廊。