云南山地城市中小型河流生态修复实现途径

李皓君，卢 林

（云南省设计院集团有限公司，昆明 650000）

由于人类活动的干扰，对河流进行不合理的资源开发，使得河流的结构特征、水文特征等发生改变，导致河流生态系统的完整性和生态功能逐渐丧失。随着人类生态意识的提高，河流的生态健康问题引起了社会的极大关注。河流生态修复任务主要包括水文水质条件的改善、河流结构特征的改善、生物多样性恢复等。针对各地域特征的河流生态修复技术需要更加具体和细化地研究，本研究充分结合我国云南山地城市地域特征，对中小型河流的生态修复实现途径进行探讨，并对工程实施效果进行分析。

1 研究区域河流生态环境调查及问题分析

1.1 河流基本情况

本文的研究对象为云南省昭通市中心城市辖区内河流利济河。昭通市位于云南省滇东北地区，城中心内主要河流为洒渔河和昭鲁河，其中昭鲁河右岸支流利济河水系位于中心城区，全长27.1 km，平均比降6.6‰，控制径流面积113 km2，是昭通中心城市城区的重要河道之一。

1.2 河道水质分析

根据现场调查的情况，利济河水质情况并不稳定，利济河乌蒙古镇上游段水质情况较好，但存在河道分时分段水质变差的情况。

分析利济河监测断面范围内自2018年5月至2019年3月主要指标参数，利济河DO平均值为7.20mg/L，氧化还原电位平均值为110.37 mV，氨氮平均质量浓度为1.02 mg/L，TP平均质量浓度为0.17 mg/L。由图1—图4可知，溶解氧（DO）、氧化还原电位总体上呈下降趋势；氨氮（NH3—N）呈增大的趋势，总磷（TP）在2018年7月中旬后呈增大趋势。以上4个指标均显示，利济河各水质指标均优于城市黑臭水体污染程度分级中轻度黑臭的标准，但是自2018年5月利济河水质整体已呈逐渐变差的趋势。

图1 利济河水质指标随时间变化趋势图（氧化还原电位和氨氮）

图4 利济河水质指标随空间变化趋势图（溶解氧和总磷）

分析利济河监测断面范围内自上游至下游的主要指标平均质量浓度，溶解氧（DO）、氧化还原电位自上游至下游逐渐降低；氨氮（NH3—N）、总磷（TP）自上游至下游逐渐增加。以上4个指标均显示，利济河各河段指标均优于城市黑臭水体污染程度分级中轻度黑臭的标准，但河道下游水质较之上游更差，说明河道沿线仍有污染物的汇入，导致河道水质变差。

1.3 生态基流分析

针对昭通市城市内河水文条件和生态系统现状，河道生态需水量确定为河道栖息地需水量。目前河流栖息地需水计算方法多达207种，其中较为常用的是由Nehring1979年提出的R2-CROSS法，该方法以水力学为基础，利用曼宁公式，计算特定浅滩处的河道最小流量代表整个河流的最小流量。该方法适用于河宽较小的中小型河流，计算过程简单，针对本研究河流特点，本次采用R2-CROSS法计算最小栖息地流量，根据利济河各断面情况以及河道坡降，分别将平均水深的流量代入曼宁公式进行计算，综合粗糙系数按0.028计，计算结果利济河最小栖息地流量为1.20 m3/s，生态基流达标率为80.9%。

图2 利济河水质指标随空间变化趋势图（氧化还原电位和氨氮）

图3 利济河水质指标随时间变化趋势图（溶解氧和总磷）

1.4 河岸现状生态环境分析

经统计，利济河示范段柔性生态护岸长约2210m，占总长度的40.0%；半透水护岸（护岸下部为不透水，上部为生态护坡）长约1 980 m，占总长度的35.8%；不透水护岸长约1 340 m，占总长度的24.2%，如图5所示。

图5 利济河岸线情况统计

1.5 河床地貌现状分析

2 河流生态修复实现途径

2.1 水质改善目标实现途径

2.1.1 河道截污工程消除点源污染

通过实地踏勘并查阅管网普查资料及相关工程施工图纸，项目研究区域利济河西侧尚未系统设置截污

如图6所示，根据现场踏勘的情况，利济河示范段河底为硬化河底的长度约3 100 m，占总长度的56.06%；原状透水河底的长度约2 430 m，占总长度的43.94%。其中，城区段河道基本为硬化河床，河道郊区段为原状河床。管道，仅在城区段设置部分临时截污管，截污管管径偏小，难以满足污水排放要求；因此本截污工程考虑对利济河城区段西侧截污管进行重新规划建设，改造长度约2 400 m。

图6 利济河河底地貌情况统计

2.1.2 河道生态清淤减少内源污染

根据现场调研结果，由于流域内植被的减少，水土流失严重。汇流区内大量泥沙如何造成河床淤积，下游淤积严重，有的地方形成了滩地，严重影响了河道的畅通；此外，通过底泥检测，营养物质含量高，大量的污染底泥是潜在的巨大污染源，对水质改善及生态恢复极为不利。因此，需对河道进行生态清淤。

2.1.3 设置植物缓冲带减轻面源污染

本项目依据示范段河道实际情况，选择在河岸带较宽位置布置两处植被缓冲带。植被缓冲带的布局由三部分组成。分别为碎石消能区，植被缓冲区和净化区。碎石消能区主要功能为对汇水面汇入的雨水消能，减少径流对植被的冲刷；植被缓冲区主要功能为过滤、渗透、吸收、滞留、沉积河岸带进入河流水体的污染物；净化区主要功能为通过控制雨水的停留时间，进一步去除汇流雨水中的污染物质。

2.1.4 构建河床湿地，增强水体自净能力

河床湿地一般应用在外源污染有效控制下，工程区水体仍无法达到相应地表水质标准或水体功能区划所要求的水质时，增强水体自净能力。在现状河床自然土壤地层结构上或通过表层稍加挖填平整后，提供湿地植物和微生物生长的植物种植和水体漫流的湿地，可自然运行，也可通过人工控制运行。

2.2 生态功能改善目标实现途径

2.2.1 岸线生态修复技术

生态护岸通过增加绿化护面层、坡面多孔化、粗糙化，近岸流态多样化等途径实现岸线的生态功能，充分发挥天然材料的生态性能，有效改善传统型硬质护岸对河流环境及生态所带来的负面影响。通过现场调查，本研究区域对不同河段分别采用了雷诺护垫、格宾石笼结合植物护岸两种类型进行改造。

2.2.2 河道内栖息地修复技术

通过改变河道坡降及局部流畅，调整河床泥沙冲淤变化布置格局，增加河道形态蜿蜒度、增设掩蔽物等途径均可实现增强水域栖息地的功能。针对研究区域的河道地貌特征，提出河底地貌修复方案，主要为拆除原有的硬质河床，根据现状河床基底情况、河道水流泥沙条件、清淤要求等条件选择不同的生态河床技术措施进行改造，并对未治理过的原始河道河床维持现状。

2.2.3 生态基流保障措施

河水的流动是河流生态系统最强特征，水流的空间和时间特征对水生生物的生存至关重要，是支撑动物群落生物多样性的基本条件。因此，针对研究对象河段的各断面特征和水力坡降来计算得到利济河最小栖息地流量为1.20 m3/s，再结合河道需水量与可利用水源平衡分析，确定河流的补水水源。

2.3 人文景观目标实现途径

与河流的传统整治不同，河流的总体人文景观设计在生态修复中要从河流生态系统整体性出发，将河流生态系统的结构和功能修复摆在优先位置。一方面通过生态工程技术的应用，结合污染源的控制，有效改善河道水质，使其达到景观水体水质的要求；另一方面通过滨河带植被及水景的设计，美化河道景观的同时达到生态功能改善的作用。

3 工程实施效果分析

3.1 水质改善效果

本研究项目结合沿岸截污改造工程，消除了大部分的外源污染，为水质改善创造了条件，通过各项生态修复措施协同作用，河道水质较改造前有了大幅度提升，完全消除了黑臭；顺利通过生态环境部对昭通市城市黑臭水体治理工作和考核核查，现场检测的3条水体13个点位相关指标全部达标。

3.2 生态功能改善效果

河流生态修复对生态功能的改善标志主要体现在生物多样性的提高，生物多样性的提高通过对生物的丰度和多度进行度量，经统计修复后河道上中下游不同实施段植被物种数量普遍增加，生物多样性提高，但此结果为修复短期内数据，多为修复工程中人工增加的水生植物和河岸带植物，而动物、微生物等生物多样性的修复为一长期生态过程，但该修复过程建立在栖息地的多样性基础之上。而本研究对象河流经过河床地貌改造后生态河床占比92%，生态岸线改造后生态岸线比例为69.24%，极大增加了生物栖息地的多样性。

3.3 河流生态状况综合改善效果

通过对河道生态修复段效果进行前后对比，河道水质明显提升，水文地貌级别提升，河道纵向、横向连续性极大增强，底栖动物和植被物种增加，生物多样性得到提高；河流生态状况总体得到提升，达到预期效果。

4 结束语

综上，构建河流生态修复的实现途径首先要与区域的相关规划进行协调和衔接；其次河流生态修复是一个综合性工程，需要充分结合当地气候条件、地理特征、社会服务需求、经济发展程度和城市建设等地域特征因素来构建修复途径，同时兼顾生态效益和社会经济效益；而我国地域辽阔，各流域特征条件千差万别，地区差异性需要采取适应于各自区域特征的生态修复实现途径。