基于生态导向的郊野型碧道建设方案探讨<br/>——以深圳市龙岗区杶梓河碧道水生态修复为例

基于生态导向的郊野型碧道建设方案探讨
——以深圳市龙岗区杶梓河碧道水生态修复为例

2021-08-23唐雅雯刘雪朋黄奕龙于远燕

人民珠江 2021年8期

唐雅雯，刘雪朋，黄奕龙，于远燕，罗瑶

(1.深圳市龙岗区水务工程建设管理中心，广东深圳 518000；2.深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东深圳 518000)

2018年，广东省委省政府提出高水平规划建设万里碧水清流的“碧道”，形成“绿道”和“碧道”交相呼应的生态廊道[1]。“碧道”是广东省对中央生态文明思想的创造性实践，是对海湾、河流和湖库等水体及滨水区保护发展的高度概括。碧道以水为主线，统筹“山水林田湖草”各类生态要素，兼顾安全、生态、景观、文化和经济等功能，通过系统思维共建共治，优化生产、生活和生态三维空间格局[2]。

根据广东省委省政府碧道建设相关精神，深圳市提出了千里碧道建设目标，并以“碧一江春水、道两岸风华”为建设愿景。同时，从“安全的行洪通道、健康的生态廊道、秀美的休闲漫道、独特的文化驿道和绿色的产业链道”等“五道合一”的角度深化了碧道的内涵[3]。在建设目标上努力将水污染治理的“投入”转化为产业升级、城市发展和民生福祉的“产出”。按照碧道的地域特征，深圳市将碧道划分为都市型碧道、城镇型碧道和郊野型碧道3种类型[2]。

为巩固区域治水成效，深化治水进程，以碧道建设作为抓手成为共识，并在碧道规划、水安全、水环境和景观设计等领域进行探索[4-8]。马向明等[4]围绕碧道规划，从国土空间生态修复角度，提出了通过碧道建设促进社会-生态系统耦合的生态修复和国土空间优化方式；张之琳等[5]提出了鉴江流域碧道应重点围绕水安全提升建设规划；庞新悦[6]研究了广州市碧道总体规划中水环境治理的思路及措施；曾洁霖等[7]和庞冠峰[8]探索了碧道游憩景观建设对策。随着对碧道的深入认识，围绕都市型碧道开展了水生态修复探索，如林碧波[9]提出咸水涌碧道建设重点围绕生态修复和游憩功能建设；杨业鹏等[10]提出从水质改善、生态驳岸构建、海绵体建设和动植物生境优化4个方面构建西乡河碧道；陈琴[11]通过水系形态梳理、防洪功能复核、增加景观型调蓄设施、恢复河床及护岸生态营造等技术手段，构建大山陂水生态碧道。

总的来说，近年来广东省在碧道建设方面有过一些探索，但在如何提升与优化郊野型碧道的水生态功能，实现绿色产业链的研究尚未见报道；且当前碧道水生态修复设计缺乏对生态现状的系统调查，提出的修复方案指导性不强。本项研究以深圳市郊野型碧道的示范项目——杶梓河碧道为例，在水环境水生态详细调查评估基础上，结合碧道建设的水环境水生态目标，系统提出碧道建设中的水生态修复方案，有望为广东省碧道建设提供深圳样板。

1 研究区介绍

杶梓河发源于惠州市羊坑林场，海拔高程525 m，流经惠州市惠阳区和深圳市龙岗区，通过黄沙河汇入龙岗河，总流域面积为27.18 km2。本研究范围为深惠交界断面至杶梓河水闸(以下称为“杶梓河”，图1)，位于龙岗中心组团坪地街道片区内，河流长度约2.5 km。杶梓河水闸(建于河道最末端)始建于1967年，集雨面积24 km2，形成总库容约100万m3的河道型水库，曾为龙岗区坪地水厂水源，现已无供水功能，处于废弃状态并实行水闸放空运行。

杶梓河地处生态控制范围内，上游河道呈自然溪流形态，河床为自然岩石和砂砾石；下游现状为河滩湿地，河床较为宽阔，形态自然，有条件营造多样的生态环境；周边保留了良好的自然山体，山体及滨水区植物长势良好，鸟类和小型兽类种类丰富。但由于惠阳区工业和生活污水溢流，以及周边果场开发，导致雨季河道水质不达标。近年来，为改善区域生态环境，杶梓河碧道建设受到深惠两市的重视。特别是对于高强度开发的深圳市来说，杶梓河良好的生态本底和丰富的生物多样性弥足珍贵，将其打造成生态主题的郊野型碧道具有重大现实需求和示范意义。

图1 杶梓河水系及采样点位示意

2 水环境水生态调查与分析

为了掌握杶梓河的水环境与水生态现状，在2020年5月25日至5月31日，对杶梓河总氮、总磷、CODCr、BOD5、溶解氧、浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类、鸟类和两栖动物等生化指标，以及流域内两侧的山体植被进行详细调查与评价。

2.1 调查内容与方法

a)水环境监测。根据《水和废水监测分析方法(第四版)》[12]关于样点设置的推荐意见，调查河道全长约2.5 km，为完整覆盖河道并考虑可达性，沿河在深惠交界断面、河道中段和水闸上游区域设置3个水环境采样点(图1)。水环境监测分析的指标包括总氮、总磷、CODCr、BOD5和溶解氧。

b)水生生物调查。根据《水和废水监测分析方法(第四版)》[12]关于样点设置的推荐意见，本研究设置3个水生生物采样点，其位置与水环境采样点一致。水生生物调查内容包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类。

c)鸟类和两栖动物调查。根据《全国动物物种资源调查技术规定》[13]和《生物多样性观测技术导则》[14]等规范的要求，考虑鸟类和两栖动物的生物习性和生活模式，采用样线法沿河道设置样线，在样线两侧100～200 m范围内进行动物调查。

d)山体植被调查。根据《全国植物物种资源调查技术规定》[15]的要求，调查区流域面积约2.94 km2，共设置样方数5个，结合山体路线可达性在调查区域内均匀布设，样方面积为(20～30)m×(20～30)m。

2.2 生物多样性评价指标

香农-维纳(Shannon-Weiner)多样性指数：能够定量地反映生物群落内物种多样性程度，是用来判断生物群落结构变化或生态系统稳定性的指标。Shannon-Weiner多样性指数计算公式为：

(1)

式中Pi——某物种i的个体在所有物种个体中的比例；S——物种数；H——多样性指数。

2.3 调查结果分析

2.3.1水环境现状

根据水环境调查结果可知(图2、表1)，3个断面的CODCr达到地表水III类水标准，溶解氧为IV类，BOD5为IV—V类，总氮、总磷和氨氮都是劣V类，且超标倍数都在0.5～1.0倍。3个监测断面之间的水质变化不明显，可能是由于杶梓河上游惠州段刚完成水污染治理，河床多年积累的污染物影响，河流自净能力恢复不明显。

图2 断面水环境现状

表1 河流采样点水环境监测结果单位：mg/L

2.3.2水生生物现状

a)浮游植物。研究区共鉴定出浮游植物4门23属(图3)，其中，硅藻门物种数最多(12属)，其次为蓝藻门(7属)，绿藻门和隐藻门分别为3属和1属。3个采样点浮游植物物种数为14～20种，1号采样点物种数最多，3号采样点物种数最少。以浮游植物细胞数量为依据，主要优势类群为平裂藻属(Merismopediasp.)、栅藻属(Scenedesmussp.)等。研究区3个采样点浮游植物密度在3.81×107～4.95×107cells/L之间(图4)，蓝藻门密度占比最高；杶梓河1号到3号采样点浮游植物的Shannon-Weiner多样性指数分别为2.21、1.76和2.08，表示水体处于中污染状态。

图3 浮游植物物种数

图4 浮游植物密度

b)浮游动物。研究区3个采样点共采集浮游动物32种，其中，枝角类7种，桡足类5种，轮虫12种，原生动物8种(图5)。各样点浮游动物群物种丰富度在19～26种之间，平均23.67种。耐污种类如长足轮虫和萼花臂尾轮虫等占优势，揭示水质生物学评价结果较差。研究区3个采样点浮游动物密度为2 182.89～9 137.50 ind./L(图6)，平均5 137.35 ind./L。其中2号采样点浮游动物密度最高，3号采样点密度最低。杶梓河3个采样点浮游动物Shannon-Weiner多样性指数分别为0.43、0.21、1.25，多样性均较低，指示水体处于中污染—重污染状态。

图5 浮游动物物种数

图6 浮游动物密度

c)底栖动物。杶梓河3个采样点共采集到底栖动物2门4属，其中环节动物门1属为水丝蚓属，节肢动物门3属均为摇蚊类。表明底栖动物种类较少，且均为耐污种类。杶梓河3个采样点的底栖动物密度为960～3 760 ind./ L(图7)，平均2 160 ind./ L。其中1号采样点和2号采样点均为环节动物门的水丝蚓属密度占比最高，3号点位因摇蚊类较多，节肢动物门占比最高。杶梓河3个采样点底栖动物的Shannon-Weiner多样性指数分别为0.103、0和0.642。2号采样点因仅检出水丝蚓1属，故Shannon-Weiner多样性指数为0，3个点位的Shannon-Weiner多样性指数均非常低，揭示水体处于重污染状态。

d)鱼类。现场调查发现，杶梓河共有鱼类6种，隶属于4目5科(图8)。其中，鲈形目2科2种，鲇形目1科2种，鳉形目1科1种，合鳃鱼目1科1种。鲈形目和鲇形目是杶梓河的优势种类，分别有2种，各占杶梓河鱼类总数的33.33%。按物种对环境的耐受性划分，所有鱼类均属于耐受性鱼类，且外来鱼类3种，分别为尼罗罗非鱼、革胡子鲇和食蚊鱼，是渔获物中的优势类群。

图7 底栖动物密度

图8 鱼类组成

2.3.3鸟类与两栖动物现状

a)鸟类。2020年5月在杶梓河沿线开展鸟类调查，在监测期间共观测和听到鸟类10目27科46种。其中，褐翅鸦鹃和燕隼是国家二级保护鸟类。调查发现的鸟类中，共有留鸟37种(占80.4%)、夏候鸟11种(占23.9%)、冬候鸟2种(占4.3%)，属于鸟类较丰富的区域。

b)两栖动物。两栖动物皮肤裸露、富含腺体、皮肤角质化程度较低，产卵和幼体发育离不开水环境，水环境质量的好坏直接影响到两栖动物的种类和个体数量。杶梓河两栖爬行动物主要集中在上游林缘地带，下游较少。两栖爬行动物的总体数量和种类较少，密度也很低，夜间未听到大量蛙鸣声，个体较为分散。本次调查共统计到两栖爬行动物2目8科12种，两栖爬行动物的总体数量和种类较少，密度也较低。其中，两栖类均为无尾目，有姬蛙科、树蛙科、叉舌蛙科、蛙科、蟾蜍科共5科9种，姬蛙科最多，有5种，其余各科每科1种；爬行类为有鳞目，共3科3种。

2.3.4山体植被现状

杶梓河水闸至深惠交界断面流域山体面积约2.52 km2，山体共有维管植物224种，隶属于78科184属，未发现野生的珍稀或濒危植物。其中，有蕨类植物7科10属13种，裸子植物3科3属4种，被子植物68科171属207种。

在科内属的组成中，菊科(Asteraceae)所含属最多，有19属；其次是禾本科(Poaceae)，18属；豆科(Fabaceae)，17属；含6属以上的科有茜草科(Rubiaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、锦葵科(Malvaceae)、叶下珠科(Phyllanthaceae)。在科内种的组成中，含7种以上的科有豆科(Fabaceae，24种)、菊科(Asteraceae，20种)、禾本科(Poaceae，19种)、茜草科(Rubiaceae，11种)、叶下珠科(Phyllanthaceae，8种)共5科，占总科数的6.4%；以上4科种数共16种，占总种数的20.5%，它们构成了调查范围内植物的主体；含4～6种的科有大戟科(Euphorbiaceae)、锦葵科(Malvaceae)、莎草科(Cyperaceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、茄科(Solanaceae)、苋科(Amarantha)、旋花科(Convolvulaceae)、樟科(Lauraceae)等，占总科数的14.1%；仅含1种的科有44科，占总科数的56.4%。

3 碧道生态修复方案

根据深圳市对碧道建设“安全的行洪通道、健康的生态廊道、秀美的休闲漫道、独特的文化驿道和绿色的产业链道”等定位，杶梓河碧道在行洪安全、休闲游憩、文化驿道方面已达标。因此，生态修复是现阶段的核心任务，从而提升杶梓河绿色产业功能。

3.1 修复目标

a)水环境目标。根据《深圳市碧道建设总体规划(2019—2035)》，结合杶梓河现状水环境和整治规划目标，确定杶梓河碧道水环境为地表水准Ⅲ类(总氮除外)。

b)生态目标。采用焦点物种理论[16]，即从栖息地的保护物种选取典型的、有代表性的物种作为保护目标，深化保护计划。根据杶梓河生态调查结果，选择小白鹭和赤颈鸭，以及鲤科作为指示物种。小白鹭和赤颈鸭作为鸟类指示物种：这2种水鸟在沿海及海岸湿地、河流湿地均有栖息，在生态习性、保护级别和人为干扰容忍度上互补，具有代表性且在本地为常见种，可作为指示物种[17-18]。鲤科作为高等水生生物指示物种：根据本次鱼类调查鲈形目和鲇形目是杶梓河的优势种类，且多为外来种。为了改善鱼类结构，选择本地代表性鱼类——鲤科作为修复目标[19]，鲤科属于半洄游鱼类，对生存环境适应性很强，栖息于水体底层，适宜含盐量为1～4 g/L，适宜的水温在20～32℃，适宜生长的pH是7.5～8.5，最佳流速范围为0.2～0.6 m/s，最佳水深范围为1.0～1.5 m[20-21]。杶梓河的水文和环境背景条件，适宜于鲤科的生长，可作为水生态修复的先锋物种加以采用。

3.2 工程布局

参照香港湿地公园和新加坡双溪湿地公园功能分区，将杶梓河功能区划分为游憩区、保护区和保育区(图9)，实现开发与生态保护的平衡。

图9 杶梓河水生态修复工程布局示意

a)游憩区：进行科普教育和湿地展示等活动，存在一定干扰。游憩区位于河流两岸，占比约为6%。游憩区碧道修复主要包括滨水区林相改造和浅水区植物修复。

b)保护区：为动物提供湿地栖息地，具有自维持与自然演替的能力，自然生态功能强，限定为保护与监测活动，人为干扰弱。保护区位于河床湿地，占比约为8%。保护区碧道修复主要包括水环境提升措施(人工湿地)、深潭-浅滩修复、地形塑造、河道内抛石、鱼类栖息空间、鸟栖桩、库区生态系统构建等。

c)保育区：保护山体生态系统，为陆地生物提供栖息地，自然生态功能强。保育区位于山体，占比约为86%。保育区碧道修复主要包括山体林相改造。

3.3 技术措施

技术措施首先通过水环境提升和生态水量的保障措施，为生物的生存提供良好的环境。同时通过林相改造，深潭-浅滩修复、地形塑造、河道内抛石、鱼类栖息、鸟栖桩、生态系统构建等措施，在杶梓河打造多食物链、多营养级和生态多样性富集的健康生态系统。

3.3.1水环境提升措施

根据惠阳区杶梓河水环境整治工程，在深惠交界处建设一座污水处理厂，用于处理杶梓河惠州段旱季入河的污水，处理规模为2万m3/d，出水CODCr、BOD5、氨氮、总磷等主要水质指标为Ⅳ类，基本解决了杶梓河旱季污染问题。为了进一步提升河流水环境，本次生态修复在中上游段建设一座复合人工湿地，湿地包括调节池、生态氧化池、生态砾石床、高效垂直流人工湿地、曝气清水池，湿地占地面积为61 315 m2，处理规模2万m3/d，BOD5负荷25 kg/(hm2·d)，表面水力负荷0.41 m3/(m2·d)，出水CODCr、BOD5、氨氮、总磷和溶解氧等主要水质指标提升至地表水准Ⅲ类，再排入下游库区，通过污水处理厂-复合人工湿地-水库，为下游河流提供高品质水源。

3.3.2林相改造措施

a)山体林相改造。修剪和清理过于密集的乔木枝冠、林下植被，引种乔木野漆树(RhussylvestrisSieb.&Zucc)、构树(Broussonetiapapyrifera)、小叶榕(FicusmicrocarpaL.f.)、高山榕(Ficusaltissima)、大花紫薇(LagerstroemiaspeciosaPers.)、乌桕(Sapiumsebiferum(L.)Roxb.)、杨桃(AverrhoacarambolaL.)、刺桐(ErythrinavariegataLinn.)、红花荷(RhodoleiachampioniiHook.f.)、长芒杜英(ElaeocarpusapiculatusMasters)、榕树(FicusmicrocarpaLinn.f.)和樟树(Cinnamomumcamphora(L.)Presl.)；灌木虾子花(Woodfordiafruticosa(L.)Kurz.)、盐肤木(RhuschinensisMill.)、栀子(GardeniajasminoidesEllis)和胡枝子(Lespledezaformosa)等引鸟植被，构建乔木+灌木+草本植被结构，营造合理林窗空间，提升鸟类多样性，为鸲类、鹟类、寿带等提供栖息地和食物，同时高冠大树也为鹭类创造相对安全的夜宿地。

b)滨水区林相改造。滨水区适宜采用开花乔木、耐水湿乔木修复，可为鸟类提供食物来源和栖息地。主要植被包括红花羊蹄甲(BauhiniablakeanaDunn)、木棉(Chorisiaspeciosa)、火焰木(SpathodeacampanulataBeauv)等乔木，以及锦绣杜鹃(RhododendronpulchrumSweet)等灌木，以上植物的花朵可为各种鸟类提供食物。同时，适当种植池杉(TaxodiumascendensBrongn.)和水翁(Cleistocalyxoperculatus)等大型乔木，利于中型鸟类飞行和停留，为鹭类等水鸟提供理想的觅食停留树林。

c)浅水区植物修复。浅水区结合水环境提升工程设计对水生植物的种植需求，营造岸上、挺水、浮水和沉水相结合的复合型水生植物群落，主要植被包括芦苇(Phragmitesaustralis(Cav.)Trin.exSteu)、香蒲(TyphaorientalisPresl)、再力花(ThaliadealbataFraser)、美人蕉(CannaindicaL.)、荷花(NelumboSP.)、睡莲(NymphaeaL.)和苦草(Vallisnerianatans(Lour.)Hara)等，为游禽和涉禽等鸟类提供觅食、栖息场所。

d)水体修复措施。杶梓河深潭-浅滩修复主要位于上游河段，共设计3处梯级雍水堰，考虑鲤科指示物种的洄游，梯级雍水堰高度为0.5 m左右，通过梯级雍水堰设计提升水位，通过抛石形成的水口，起到局部调整流速和水流方向的作用，实现水流形态多样性，营造深潭-浅滩序列，构建多样生境系统。

e)地形塑造。根据指示物种小白鹭和赤颈鸭等鸟类以及鲤科等鱼类生活习性，通过对约42 hm2面积的河湖地形塑造，营造静水水体和流水水体，构建开阔水面、浅滩、岛屿、梯级湿地、林地等多样生境(表2)，促进杶梓河生物多样性修复。

表2 生境修复技术要点[22-24]

f)河道内抛石。在杶梓河上游河道内设置3处抛石(直径10～20 cm，有利于底栖动物栖息)，改变原有河道单一的水流状态，依靠水流的自然力量重塑健康河道的冲淤过程，恢复深潭-浅滩结构，为喜好深水环境的鱼类和部分底栖动物种类提供优质生境，浅滩区域为喜好激流的水生昆虫幼虫等生物提供良好的生存空间[25]。

g)鱼类栖息空间。结合跌水、丁坝和护岸设施，考虑鲤科等目标鱼类生活习性，在杶梓河两岸，尤其是库区构建多处鱼类栖息空间，采用4种型式，分别有适用于弯曲河道凸岸位置的鱼巢砖型式、适用于河道较开阔河段的置大石型式、适用于跌水形成的深潭处仿木桩型式、适用于较平直河段半原木掩盖型式。

h)鸟栖桩。根据研究鸟类的生活习性，在杶梓河库区深水区采用松木桩构建鸟栖桩，共设置3处鸟栖桩，鸟栖桩直径10～15 cm，高出水面1.0～1.5 m，为鸟类提供休憩场所。

i)库区生态系统构建。在杶梓河水闸以上库区，采用生物操纵技术，通过水体与驳岸改造、底质改良、水生植物修复、水生生物放养和增氧曝气等措施，构建“浮游动物-沉水植物-挺水植物-水生动物-微生物群落”共生稳定生态系统，库区生态系统构建面积约4.6 hm2，占保护区面积的20%，形成草型清水态湖库。

3.4 预期效果

通过水生态修复工程的实施，杶梓河水质有望得到明显改善，构建以鱼类和鸟类为指示物种的多样栖息地，修复鸟类和鱼类丰富多样的湿地生态系统，预期构建保育-游憩-保护生态格局，鸟类、鱼类、两栖动物等多样性显著增加，实现河流水质从“消除黑臭”走向“稳定达标”，实现碧道生态从“破碎、单一”走向“健康、稳定”，为郊野型碧道建设提供范例。