崔 強,未 林，王 兵，趙哲光，董召光，劉 鵬

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán) 廣東省電力設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510635；2.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司， 廣東 廣州 510635；3.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持和荒漠化防治重點實驗室，北京 100083；4.北京沃爾德防災(zāi)綠化技術(shù)有限公司，北京 100048)

京郊白河灣水文形態(tài)調(diào)查及生態(tài)修復(fù)模式探討

崔 強1,3,未 林2,3，王 兵3，4，趙哲光3，4，董召光4，劉 鵬4

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán) 廣東省電力設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510635；2.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司， 廣東 廣州 510635；
3.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持和荒漠化防治重點實驗室，北京 100083；
4.北京沃爾德防災(zāi)綠化技術(shù)有限公司，北京 100048)

水文形態(tài)；白河白河灣段；生態(tài)修復(fù)；小型濕地；懷柔；北京

選取北京市懷柔區(qū)白河部分河段為研究對象，在2010—2014年對其河流水文形態(tài)進(jìn)行了5次實地調(diào)查，結(jié)果顯示：河流水文形態(tài)逐年變差， 2014年研究區(qū)河段保持自然河流水文特性的河道長度只占研究區(qū)河道總長度的14.7%；河流水文形態(tài)破壞的主要原因是旅游業(yè)發(fā)展對河流擾動的增加、不合理的河道整治工程和當(dāng)?shù)厝罕娸^差的河流生態(tài)保護(hù)意識。在充分了解河流水文形態(tài)破壞的原因和當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展對河流需求的基礎(chǔ)上，提出了縱向以潭代壩、橫向生態(tài)護(hù)岸和局部小型濕地等適合研究區(qū)河流水文形態(tài)修復(fù)的治理模式。

水是生命之源，在廣闊的內(nèi)陸地區(qū)，河流生態(tài)系統(tǒng)健康與否對保護(hù)水資源和生物多樣性有著不可替代的作用[1-2]。河流生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜、開放、動態(tài)、非平衡和非線性的系統(tǒng)，其健康離不開河流正常的水文形態(tài)，河流的許多功能都是以河流水文形態(tài)為基礎(chǔ)的[3]。然而，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，許多地區(qū)河流的正常水文形態(tài)正遭受著嚴(yán)重的毀壞。

北京市郊區(qū)(懷柔、延慶、昌平、密云等區(qū)縣)多為山地地形，水系較多，水量也較為充沛，自然景觀非常秀美,旅游業(yè)近年來非?；鸨Ｊ艽擞绊?，短短幾年內(nèi)，京郊河流也相繼出現(xiàn)了水質(zhì)污染、河道連續(xù)性遭到破壞、河岸固化嚴(yán)重、生物多樣性減少等諸多生態(tài)問題，對北京郊區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展造成了極大的損害。要對京郊河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，就必須對其河流水文形態(tài)的破壞形式、原因進(jìn)行研究，并了解當(dāng)?shù)厝罕妼恿鞯男枨?，進(jìn)而為河流生態(tài)修復(fù)提供依據(jù)。

在這種背景下，2010—2014年，我們選取北京市懷柔區(qū)白河白河灣河段進(jìn)行了連續(xù)5年的實地調(diào)查研究，全面了解了該河段水文形態(tài)的動態(tài)變化趨勢，并結(jié)合相關(guān)的河流修復(fù)研究探討了京郊河流水文形態(tài)的修復(fù)模式，希望能夠為北京市郊區(qū)河流的生態(tài)治理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于京承高速后安嶺村附近的白河灣段，調(diào)查河段全長10 km，途經(jīng)后安嶺、胡子溝、狼虎哨、白河北、梨樹溝、青石嶺、五道梁等自然村。該段河流為山區(qū)河流，水量充沛，四季無斷流，河床多以石質(zhì)和沙質(zhì)為主，水質(zhì)較好，森林覆蓋率70%以上，動植物資源非常豐富。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫄夂?，四季分明，雨熱同期，夏季濕潤，冬季寒冷少雪。全年日照時數(shù)2 800 h，年平均氣溫9～13 ℃，無霜期170～200 d，年平均降水量600～700 mm，主要集中在6—8月。經(jīng)濟發(fā)展以農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)為主，其中旅游業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)，年接待游客過萬，是懷柔區(qū)比較有特色的旅游區(qū)之一。

2 研究方法

2.1 調(diào)查內(nèi)容與方法

2.1.1 調(diào)查內(nèi)容

河床底質(zhì)調(diào)查。目測河底材料，如卵石河床、沙質(zhì)河床等，判定河床底質(zhì)為人工化、半人工化或是保持自然狀態(tài)(人工化主要為漿砌石結(jié)構(gòu)，半人工化為人工采用近自然材料鋪設(shè)，保持自然為河流保持天然的底質(zhì)形態(tài))。

(1)河流連續(xù)性。包括河流的橫向連續(xù)性和縱向連續(xù)性，主要調(diào)查影響徑流、泥沙和生物連續(xù)性的工程或行為，并測量攔擋建筑物的高度。

(2)河岸改造。確定河岸的改造狀況，分為保持自然、受寬型護(hù)體工程束窄和受窄型護(hù)體工程束窄三種形式，其中：沒有人工護(hù)岸工程的判定為保持自然；一岸或兩岸建有石質(zhì)護(hù)堤工程，距水體較遠(yuǎn)，部分束窄河流空間但影響較小的，判定為受寬型護(hù)體工程束窄；一岸或兩岸建有石質(zhì)護(hù)堤工程，距水體較近，部分束窄河流空間但影響較大的，判定為受窄型護(hù)體工程束窄。

(3)外界脅迫因子。包括取水、傾倒垃圾、排放污水、采砂等行為。

2.1.2 調(diào)查方法

調(diào)查時段為2010年10月至2014年10月，調(diào)查時間為每年的10月，調(diào)查方式是按照調(diào)查內(nèi)容對河流的水文形態(tài)進(jìn)行實地踏看，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并拍攝實地照片，調(diào)查完成后將所有數(shù)據(jù)歸納整理、存儲。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

調(diào)查數(shù)據(jù)按照北京市水文形態(tài)分級判定試用導(dǎo)則進(jìn)行處理，詳見表1。

表1 北京市水文地貌分級方法

3 結(jié)果與分析

3.1 水文形態(tài)變化趨勢

將按照河流水文形態(tài)分級辦法處理后的5年調(diào)查數(shù)據(jù)用EXCEL繪制成圖1。2010—2014年河流水文形態(tài)的總體變化情況是：Ⅰ級河流水文形態(tài)由2010年的45.4%下降到2014年的14.7%；Ⅱ級由32.3%下降到16.7%；Ⅲ級由11.2%上升到23.5%；Ⅳ級由6.7%上升到32.7%；Ⅴ級由4.4%上升到12.4%。從數(shù)據(jù)上看，調(diào)查河段的水文形態(tài)急劇惡化，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門的高度重視，并采取適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

圖1 懷柔白河白河灣段水文形態(tài)變化趨勢

3.2 水文形態(tài)破壞的主要方式

在5年的實地調(diào)查過程中，我們將河流水文形態(tài)破壞的形式及規(guī)模做了詳細(xì)記錄，歸結(jié)整理如下：漿砌石工程護(hù)岸2.45 km，橫向攔擋建筑物17處，硬化河床200 m，裁彎取直河道1 300 m，修建漿砌石親水平臺6處、河岸帶游覽棧道6.2 km等。

3.3 原因分析

京郊河流水文形態(tài)的主要破壞方式就是對河流連續(xù)性的破壞，尤其是攔河建壩蓄水、河岸硬化等一些不合理的工程建設(shè)。

(1)旅游業(yè)發(fā)展帶來的河流生態(tài)破壞。近年來京郊休閑旅游業(yè)飛速發(fā)展，為了吸引游客，多通過攔河建壩的方式營造水面景觀，部分缺水地區(qū)為了能保留水面，甚至將整個河道硬質(zhì)化。

(2)多部門任性的河道整治工程。政府、民間都希望通過河道整治工程，實現(xiàn)其目的。如土地部門搞“河道治理”是為了圍河造地，土地復(fù)墾；建旅游度假村搞“河道治理”是為了圍河建飯店、旅社，建水景觀；在河道上游搞“河道治理”是為了攔河蓄水，搶占水資源；當(dāng)?shù)卣恪昂拥乐卫怼笔菫榱颂岣弋?dāng)?shù)氐腉DP水平。

(3)對生態(tài)河道的認(rèn)識有待提高。對自然河道的生態(tài)功能還缺乏深入的認(rèn)識，對生態(tài)河道缺乏研究，習(xí)慣上沿用城市河道的治理方法治理山區(qū)河道。在認(rèn)識上，生態(tài)河道存在城鄉(xiāng)差別，城里人更喜歡自然的河流，鄉(xiāng)里人更喜歡人工的河流。

4 修復(fù)模式探討

為了社會經(jīng)濟發(fā)展而對河流過度開發(fā)是河段水文形態(tài)破壞的主因，如攔蓄水源形成水面景觀、開發(fā)漂流等娛樂項目。我們認(rèn)為，研究河段的生態(tài)修復(fù)必須考慮當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的基本需求，采取以經(jīng)濟為基礎(chǔ)、以生態(tài)為保障的修復(fù)模式。基于此，借鑒國內(nèi)外相關(guān)的河道治理文獻(xiàn)和工程案例，我們提出了縱向以潭代壩模式、橫向生態(tài)護(hù)岸模式和局部小型濕地恢復(fù)模式。

4.1 縱向以潭代壩模式

在京郊地區(qū)，河流多為季節(jié)性的中小河流，河道上的橫向攔擋建筑物也相對較矮，大多不超過2 m，具備通過開挖深潭來代替工程筑壩的條件。

王兵等[4-5]認(rèn)為，自然界的深潭多位于跌水附近，在北半球受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，深潭多位于河道右側(cè)。因此，在以潭代壩模式中，深潭的位置位于原攔水建筑物的前后；在深潭開挖過程中，應(yīng)由淺到深，形成一個平滑的曲面。深潭開挖完成后，要對原來的攔水建筑物進(jìn)行拆除，并利用碎石、木材等材料，人工修建一處近自然跌水[6]。在跌水附近淺灘處，種植水生植物，進(jìn)行區(qū)域綠化美化，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

4.2 橫向生態(tài)護(hù)岸模式

在京郊河流的治理過程中，存在不根據(jù)河流實際盲目采用工程護(hù)岸的行為。我們認(rèn)為，在對河流實施護(hù)岸工程措施前必須明確具體的實施對象。對一些人口較少，附近沒有農(nóng)田、村莊，防洪壓力不大的河流，完全沒有必要進(jìn)行大規(guī)模的漿砌石河岸防護(hù)工程，應(yīng)盡可能保持河流的自然形態(tài)。而在一些防洪壓力較大的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)河流防洪設(shè)計水位，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，盡量使用生態(tài)的護(hù)岸方式。

4.3 局部小型濕地模式

小型濕地的構(gòu)建對河流的水文形態(tài)有一定的要求，在選擇構(gòu)建位置的時候應(yīng)選擇水量相對較多、流速較慢、水面較寬的河段。在構(gòu)建小型濕地過程中可能會對河流進(jìn)行蜿蜒化和拓寬改造，因此應(yīng)該選擇河床較為寬闊的地帶。

5 結(jié)論與建議

(1)2010—2014年，研究區(qū)河段河流水文形態(tài)逐年變差，到2014年研究區(qū)河段保持自然河流水文特性的河道長度只占研究區(qū)河道總長度的14.7%，這應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門的高度重視。

(2)河流水文形態(tài)破壞的主要原因是旅游業(yè)發(fā)展對河流擾動的增加、不合理的河道整治工程和當(dāng)?shù)厝罕姾恿魃鷳B(tài)保護(hù)意識較差等。

(3)綜合研究區(qū)河流水文形態(tài)現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟需求，應(yīng)試點推行縱向以潭代壩、橫向生態(tài)護(hù)岸和局部小型濕地生態(tài)修復(fù)模式，并以科學(xué)的方法驗證修復(fù)效果，以期為京郊河流治理提供決策依據(jù)。

[1] 董哲仁,孫東亞,趙進(jìn)勇,等.河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能整體性概念模型[J].水科學(xué)進(jìn)展,2010(4):550-559.

[2] 董哲仁.保護(hù)和恢復(fù)河流形態(tài)多樣性[J].中國水利,2003(11):41-43.

[3] 錢正英,陳家琦,馮杰.人與河流和諧發(fā)展[J].河海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2006(1):88-93.

[4] 王兵,劉慧博,李峪,等.深潭的功能及在城市河道治理中的構(gòu)建模式[J].中國水土保持科學(xué),2014(3):108-111.

[5] 王浩,章明奎,韓冰.河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)研究綜述[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2008(6):76-79.

[6] 王兵,顧嵐,王翠峰，等.河流心灘形成模式與構(gòu)建技術(shù)研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013(5):80-83.

(責(zé)任編輯 張培虎)

國際科技合作項目(2009DFA32490)

P343

A

1000-0941(2015)12-0052-03

崔強(1984—)，男，山西洪洞縣人，工程師，博士，從事水土保持與流域管理方面的研究工作。

2015-06-20