山溪性城市河流特点及生态修复技术框架

2020-02-18江孝军

建材与装饰 2020年26期

江孝军

（招商局生态环保科技有限公司，重庆 400067）

0 引言

山溪性河流多为季节性河流，汛期水量大，非汛期水量极小甚至干涸断流，生态系统结构趋于简单，生态系统稳定性差[1]。天然河流的河床是由透水性好的卵石、砾石、沙土、黏土等构成，适于水生和湿生植物以及微生物的生存，可以为鱼类产卵提供场所，同时连接地下水和地表水[2]。城市河流出于行洪安全的考虑，通常对河床加以渠化，改变了原来河道的天然形状和走向，致使原本曲折蜿蜒的形状和深潭、浅滩等生境消失[3-4]。

山溪性城市河流兼具山溪性河流与城市河流的典型特征，在城镇高污染负荷下演变成“黑”“臭”的城市顽疾，严重影响城市人居环境质量。本文在总结国内外河道治理工程理论和应用实践的基础上，提出了适用于典型山溪性城市河流生态修复的技术体系框架以为借鉴。

1 山溪性城市河流特征分析

山溪性河流通常为季节性河流。在汛期，由于山区段河流相对高差大，纵向坡降陡、产汇流时间短、流速大，调蓄能力弱，挟沙能力和冲刷能力强；在旱季或雨季无雨期，河槽中水流涓小甚至干涸无水[5-6]。由于山溪性河流集雨面积小，调蓄能力弱，导致河流径流流量小，水环境容量通常远小于入河污染负荷。大多数河流在少雨季节仍然持续流动，河道水量大部分来自地下水补给，渗入地表下雨水长时间且缓慢地进入河道[7]。因城市化建设大部分降雨形成地表径流，补给地下水的量很少，故而河道基流也将降低。加之，自然条件下部分入渗水以壤中流形式顺坡进入河道[7]，而城市河流通常为硬质堤防工程，阻断河流与地下水的交换，也阻断了左右岸入渗水进入河流补充基流的通道，削弱河流自净能力。同时，城镇常常依河而建，面临诸多污染风险，极易受到人类活动干扰，尤其是生活污染。相比自然河流，城市河流生态系统结构趋向于单一，生态系统稳定性差。河流生态系统中的关键非生物条件通常与水流、基质、水温甚至是水体的化学变量如碱度、溶解氧等有关。水流环境对底栖生物的影响很大，生物体的空间分布受不同频率、不同量级的降雨及洪水等干扰事件的影响[8]。城市河流常为直行渠化的硬质堤防，河流流速相对较快，不利于水生生物生存繁殖。河流基质不仅对水流影响较大，也为底栖生物提供生活、觅食、避敌的场所，其他附着藻类、苔藓、大型植物、落叶以及各种树木等有机基质，不仅影响河道和深潭位置，同时也是水生生物的重要栖息地和食物来源[9]。水温在河流生态系统中强烈影响着生态系统的功能，包括植物的光合作用速率，微生物活动，鱼类的代谢、生长和繁殖都是由水温决定的[2]。筑坝蓄水因其延长水体滞留时间，水体表面接受太阳辐射增多，会显著提高坝体上游水体水温，泄水方式的不同进而影响下游河道水温[10]。城镇地区硬化路面较多，地表径流进入河流的过程中会吸收地面热量[11]。山溪性河流多为小型河流，因河道渠化河滨带植被缓冲带缺失，失去植被遮荫功能，水温会相对升高。

2 技术体系

2.1 控源截污

山溪性城市河流面临的污染源，包括农业面源、城镇地表径流以及点源生活污染。对于点源污染以源头控制为主，尽量接入市政污水管网。对无法接入市政管网的可采用分散式污水处理设备或修建成品化粪池进行收集和回田利用。工商业生产废水则主要加强污水收集进入市政污水处理系统集中处理。根据当地农村经济的发达程度，可参考《农村生活污染控制技术规范》，可推行干捡粪的清粪模式，科学设计废水处理设施处理容量[12]。城镇地表径流处理在河道两侧构建一定宽度的植被缓冲带，并配合“海绵城市”加强对初期雨水处理。农业面源污染除了配合政府主管部门推广环保高效施肥施药技术之外，可因地制宜地采取条带耕作、等高线耕作、梯田、植草沟，水塘等截留措施。

2.2 水系连通

纵向上恢复河流连续性，包括支流与干流的连通，横向上改善地下水与河水交换。主要措施有恢复原有排水沟渠数量、长度及管护范围，退出被侵占的河湖滩地，拆除废弃和阻断水流连通的部分闸坝设施，恢复河流滨水带自然状态，增加河道流量提高水环境容量。

2.3 梯级蓄水

对于山溪性城市河流，在保障行洪安全的前提下，模拟自然河流“阶梯-深潭”结构[13]构筑多级矮坝（坝高一般0.3～1m）蓄水为水生生物生长提供必要的水量条件，为构建河道生境提供基本的水环境条件，坝高的设置需尽量保证水体的流动性和一定的安全超高。坝堰的结构型式可根据现场情况和工程投资选择混凝土坝、堆石坝等。

2.4 生态修复

在河道形成一定水量和水深条件后，根据水深条件，在河道两侧种植挺水植物，坝前及其他水流较缓区域种植沉水植物。同时对于河床进行结构改造，增加河床糙率和砂、砾石粒径异质性，改善生境多样性。乡村河段可在河岸横向上沿陆地坡面恢复水生植被、乔灌木、草地等，恢复河岸带即水陆交接的两边直至河水影响消失的地带的廊道，缓冲带和护岸功能。