减水河段滨河景观廊道宽度的确定方法研究

彭翠华，孙 源，吴文佑，蒋 红

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

河流系统是自然界最重要的生态系统之一，是人类文明的重要孕育地，也是人类生存和发展的物质基础。传统的水利工程为我国国民经济的发展发挥了举足轻重的作用，但也对河流生态系统造成了胁迫。水利水电工程的负面影响之一就是引水式电站导致的下游河段减水，从而不同程度地改变了生境条件，致使河流系统结构和功能发生变化。

为满足景观要求，在进行减水河段景观生态修复时，需确定滨河景观廊道的范围，这个范围是指沿河流分布的、不同于周遭基质的植物生长带，是衔接集水区水域陆域的界面及过渡带。它是保护河流某些重要的自然过程或人文过程所需要的基本空间，其对河流生态、河流水质、集水区保育及景观都具有相当重要的意义[2]。目前，国内对于滨河景观廊道范围的划分还没有一个成熟有效的定量确定方法，大多以定性描述为主。鉴于此，笔者探讨并提出了“植物首现宽度法”，用于确定滨河景观廊道宽度，并据此分析提出了减水河段景观恢复方案，以期为今后减水河段滨河景观恢复工作提供一定的借鉴和参考。

1 研究方法

1.1 无因次植物首现宽度

首先选取4个减水河段断面进行现场调查，调查内容是记录植物由河心向河岸第一次出现的宽度及植物种类，同时收集断面基流资料。测量方法借助激光测距仪、卷尺等工具，以量取各植物第一次出现的宽度，同时记录该植物的种类。断面基流资料为实测收集，内容包含枯期11月水面宽、流量、水位、流速及断面面积等项目。

无因次植物出现宽度：

(1)

式中，若W=1时，则表示该植物首现位置恰于基流量为B11时的水陆交界处。

1.2 物种多样性指数

物种多样性指数是用以判断群落或生态系统的稳定性指标。在滨河生态系统中，植物群落的多样性维持了整个滨河生态系统的稳定性[3]。本文采用Simpson多样性指数进行滨河植物生物多样性计算[4]，其公式如下：

(2)

式中，Ni为群落中第i种的个体数；N为群落中所有种的个体数。

2 运用与分析

2.1 无因次植物首现宽度分析

本文选择研究减水河段JSB、FT下段A、B、C、D 4个断面连续3年11月的基流宽度(见表1)；4个断面16个样方植被调查所获得以灌木为优势种群的植物，有白刺花(Sophora davidii)、小马鞍羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)、川甘亚菊(Ajania potaninii)、小蓝雪花(Ceratostigma minus)、兰花莸(Caryopteris incana)、小檗(Beriberis spp.)等；河漫滩草丛主要有白茅(Imperata cylindrica 〔Linn.〕Beauv.)、青蒿(Sweet Wormwood Herb)、金色狗尾草(Setaria glauca (L.)Beauv)、五节芒(Miscanthus floridulu 〔Labnll.〕Warb)、细柄草(Capillipedium parviflorum〔R.Br〕Stapf)、有须芒草(Miscanthus sinensis Anderss) 、黄背草(Themeda triandra ) 、羊齿天门冬(Asparagus filicinusHam) 、垫状卷柏(Selaginella pulvinata) 、异颖芨芨草( Achnather um inaequiglume Keng ) 等作为优势种或亚优势种来一起控制滨河滩地群落结构，是无绝对优势的纯群落。由于岷江干旱河谷的典型气候控制，乔木较少，零星分布白杨(Populus tomentosa Carr)、旱柳(Salixmatsudana)、刺槐(Black Locust)等。

表1 研究区基流宽度

研究将16个断面滨河植物依据其生活型分为一年生草本、多年生草本、灌木及乔木等类型，分别累积其种类数目(见表2)。

表2 选取河段滨河植物调查结果

本研究将现场调查的河滨植生进行乔灌草分类，可为后期景观廊道的生态绿化复层结构设计配置提供参考。

由现场调查中已经记录的每一种植物首现位置Xi，以及表1基流宽度B11，将其带入公式1，即可得无因次植物首现宽度W，将W与4个断面河滨植物的生活型关系绘制如图1所示。

根据分析结果，由河心向河岸生长的植物生活型依次为一年生草本、多年生草本、灌木及乔木，即W乔木>W灌木>W多年生草本>W一年生草本。但各植物生活型彼此间并非有完全清晰的界限，而是存有互相交叠重复的地带。以断面1为例，一年生草本植物生长范围在2～4倍B11之间，多年生草本则在2～5.5倍B11之间，灌木在2.8～3.9倍B11之间，乔木则在3.5倍B11范围间，说明滨河廊道在B11宽度为3～4倍时，植物的生活型最丰富，在垂直结构上更符合复层植被配置型式。此外，乔木、灌木普遍出现在W大于3的范围，说明受洪水等干扰较少的部分更适合乔木、灌木这些需要较长时间成长的植物。

图1 W与河滨植物生活型关系

2.2 物种多样性指数计算

4个断面物种多样性指数如表3所示。河流11月基流宽度越大，物种多样性指数越高，植物种类较为丰富；而宽度越小，植物原生群落出现不同程度的退化，植物种类相对单一，物种多样性指数低。

表3 选取河段多样性指数计算成果

3 结 论

本研究根据水文资料分析得出减水河段11月流量宽度，并配合量测河滨植物首现位置的宽度，利用无因次的概念，将河川水文特性与河滨植物资料结合，以期提供工程与景观廊道定量确定的途径。

(1)研究减水河段河滨植物经调查统计显示共18种植物，且均具有耐旱、耐湿、生长力强等特性。因河滨同时具有不同的湿度环境，故植被会同时出现喜干旱和喜潮湿的种类；由于滨河地带是水分梯度改变较大的环境，许多一年生草本生命周期短，只要有合适的环境出现，即会在此地进行繁殖生长，如白茅、青蒿、金色狗尾草，故减水河段白茅、青蒿等喜湿草本迅速生长，而后一些能同时耐湿耐干的种类，如五节芒、有须芒草、白刺花等相继在滩地中生长，成为优势种群。

(2)由于各减水河段生态系统中水文特性不同，本研究期望利用各生活型河滨植物首现宽度与流量宽度B11进行无因次河滨植物首现宽度W值的计算，以缩小各减水河段的差异，并以W值作为滨河景观廊道宽度的判定依据。结果表明，为达到滨河景观廊道的复层稳定结构，滨河廊道宽度至少应大于3倍B11值，即研究减水河段滨河景观廊道宽度至少应大于48 m。

(3)本方法是在减水河段景观生态修复工程中的一个尝试，可为减水河段滨河景观修复提供依据及技术支撑。但是，该方法仍需在工程实践中进行不断的充实和完善，以期在今后的城市河流景观规划、生态修复、河流管理等实践中提供一定的参考。