鐘曄

（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100007）

1 河流廊道的生態(tài)修復(fù)概述

“廊道”這一概念來(lái)自景觀生態(tài)學(xué)，指的是連接基質(zhì)中不同景觀斑塊的空間線(xiàn)性或細(xì)長(zhǎng)的空間結(jié)構(gòu)[1]。河流廊道包含河流及其臨近的土地，它連接了流域內(nèi)的各個(gè)景觀斑塊，是最常見(jiàn)的廊道結(jié)構(gòu)之一。生態(tài)修復(fù)指的是幫助受損或毀壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程[2]。河流廊道的生態(tài)修復(fù)旨在通過(guò)一系列措施恢復(fù)因自然或人為擾動(dòng)而受損的河流廊道生態(tài)系統(tǒng)?？紤]到人類(lèi)利用河流的需要，在實(shí)際工程中往往不能將河流生態(tài)系統(tǒng)完全恢復(fù)到人類(lèi)擾動(dòng)以前的狀態(tài)，而是使河流達(dá)到某種可以自我維持的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

2 河流廊道生態(tài)修復(fù)工程的設(shè)計(jì)

2.1 分析河流廊道

河流廊道的分析過(guò)程指的是通過(guò)收集數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研獲取河流廊道的相關(guān)信息，并從水文條件、地貌過(guò)程、化學(xué)性質(zhì)、生物性質(zhì)等方面對(duì)河流廊道的狀態(tài)進(jìn)行全面評(píng)估，從而識(shí)別出對(duì)項(xiàng)目實(shí)施效果影響的關(guān)鍵要素的過(guò)程。

2.2 確定生態(tài)修復(fù)目標(biāo)

河流廊道生態(tài)修復(fù)通過(guò)工程和管理措施，恢復(fù)河流廊道的棲息地功能、通道功能、過(guò)濾和屏障功能、源匯功能，并恢復(fù)河流廊道的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。因此，需要合理確定生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)，即明確這些功能和狀態(tài)的恢復(fù)程度。

生態(tài)修復(fù)工程一般通過(guò)“參考生態(tài)系統(tǒng)”的方法確定治理目標(biāo)，并評(píng)估項(xiàng)目實(shí)施效果。Rieger 等[3]人提出“參考生態(tài)系統(tǒng)”的常見(jiàn)類(lèi)型：（1）參考現(xiàn)存生態(tài)系統(tǒng)：適用于靠近自然生態(tài)系統(tǒng)，受損較輕的生態(tài)系統(tǒng)修；（2）重建歷史上的生態(tài)景觀：基于歷史狀況文件，恢復(fù)被完全移除的生態(tài)系統(tǒng)；（3）參考?xì)埓娴陌邏K：參考場(chǎng)地周邊殘存的自然植被斑塊進(jìn)行修復(fù)；（4）新建生態(tài)系統(tǒng)：在場(chǎng)地新建以前不存在的生態(tài)系統(tǒng)。

相應(yīng)的在河流廊道的生態(tài)修復(fù)中，多采用“參考河道”方法確定廊道的修復(fù)目標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)。Shield 等[4]總結(jié)了河流參考生態(tài)系統(tǒng)的選擇和觀測(cè)方法，如參考河道應(yīng)與目標(biāo)河道屬于同類(lèi)型河道，保持自然風(fēng)貌和足夠的長(zhǎng)度、可達(dá)性較好等。

2.3 工程措施的設(shè)計(jì)

河流廊道生態(tài)修復(fù)的工程措施主要分為：河道自然化修復(fù)、岸坡生態(tài)化防護(hù)、植物群落恢復(fù)和生境恢復(fù)。各類(lèi)工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 河流廊道生態(tài)治理工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3 趙王新渠河流廊道概念方案

3.1 河流廊道概況

趙王新河從棗林莊樞紐至任莊子，河道全長(zhǎng)42 km，從上游到下游分為3 段，分為棗林莊分洪道、趙王新河和趙王新渠。大清河南支各河洪水匯入白洋淀，經(jīng)白洋淀滯洪后由趙王新渠進(jìn)入東淀。趙王新渠原設(shè)計(jì)流量為：棗林莊—茍各莊段2 300 m3/s，茍各莊以下2 700 m3/s[5]。棗林莊樞紐至史各莊鎮(zhèn)區(qū)間降雨徑流量較少，趙王新渠補(bǔ)水主要依靠棗林莊樞紐向下游泄水?，F(xiàn)狀河道主槽內(nèi)分布有大面積的蘆葦田，主槽右側(cè)有一條寬約20～30 m 的水道作為平時(shí)的排水通道。

3.2 河流廊道修復(fù)措施

由于堤防沉陷及自然侵蝕，趙王新渠堤防超高不足，加上東淀水位偏高，趙王新渠現(xiàn)狀行洪能力不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文在防洪措施的基礎(chǔ)上采用生態(tài)工法，構(gòu)建趙王新渠自然河流廊道。方案設(shè)計(jì)范圍為史各莊鎮(zhèn)至東羊疃村河段，河段長(zhǎng)4.6 km，河底寬400 m，河底高程2.13～1.95 m。采取的主要措施有以下3 種。

3.2.1恢復(fù)廊道自然蜿蜒性

蜿蜒性是天然河道的重要特征，蜿蜒的河道可以提供更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和更多樣的生境：一方面可以增加河流長(zhǎng)度，減小河床比降，從而減緩水流速度，提高河床穩(wěn)定性；另一方面由于泥沙沖刷和沖積物沉積等水流搬運(yùn)過(guò)程可以形成豐富多變的深槽、淺灘、主流、支流、河灣、沼澤、急流等結(jié)構(gòu)，成為魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵、鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物等的棲息地和避難所。為保護(hù)生物多樣性，恢復(fù)自然生態(tài)，在現(xiàn)狀河槽基礎(chǔ)上開(kāi)挖形成河道深槽，底寬40 m，平均深2 m，邊坡為1∶5，縱坡1/26 600，如圖1 所示。深槽平槽流量為28.6 m3/s，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2 年。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，該重現(xiàn)期洪水一般視為天然河道的造床流量。

圖1 設(shè)計(jì)主槽示意圖

現(xiàn)狀河道主槽較為順直，不利于生物多樣性的保護(hù)，主槽設(shè)計(jì)將恢復(fù)河道蜿蜒性，重塑彎曲河谷。設(shè)計(jì)時(shí)，在仿照自然式地貌的前提下保證河灘、河槽、沙洲等盡可能平順圓滑，從而在一定程度上保證岸坡的穩(wěn)定性。河道主槽輪廓模擬正弦曲線(xiàn)，并且在水流侵蝕與沖積物沉積處稍做變化，形成有寬有窄、有急有緩的仿自然形態(tài)。河灘地、沙洲、島嶼的形態(tài)與主槽及堤岸變化相協(xié)調(diào)，順應(yīng)主槽曲線(xiàn)，迎合水流方向，以“葉狀或者舟形”為主，創(chuàng)造不同水深、不同流速、不同尺度的豐富多變的生境空間，滿(mǎn)足各種動(dòng)植物、微生物的生存需要。

設(shè)計(jì)河段屬于順直微灣型，即河道有一定彎曲，岸邊棲息地環(huán)境有一定多樣性。本次設(shè)計(jì)以趙王新河北側(cè)張青口村附近大清河河道為參考，設(shè)計(jì)深槽的平面布置曲度為1.05～1.2不等，平均曲度約為1.1，波峰間距約為1 km。

3.3.2構(gòu)造深潭-淺灘河床地貌

河流在縱斷面上常表現(xiàn)為深淺交替出現(xiàn)的淺灘和深潭。深潭和淺灘可產(chǎn)生急流、緩流等多種水流條件，能形成豐富的生物群落空間，故把創(chuàng)建深潭-淺灘序列作為本次趙王新河自然化河道構(gòu)建的措施之一。

1）深槽分布的主要位置：凹岸長(zhǎng)期受到水流沖擊侵蝕形成深槽；流量大的匯水區(qū)，河段寬闊，豐水期水波傳播快，水流侵蝕，易形成深槽。

2）淺灘分布的主要位置：（1）凸岸：水流沖刷帶來(lái)大量泥沙在凸岸形成沖積物堆積形成淺灘；（2）連續(xù)2 個(gè)彎道之間：由于相鄰的2 個(gè)主槽彎道，水流橫向環(huán)流方向相反，水流搬運(yùn)沖擊能力減弱，容易堆積形成淺灘；（3）在主河與兩側(cè)河口交匯處會(huì)形成河口淺灘，一是由于豐水期，主河先漲水，使支流河口以上河段壅水，水流搬運(yùn)能力變差，形成淺灘；二是由于支流所帶來(lái)的大量泥沙在河口匯集形成淺灘；（4）在主河道與跨河大橋交匯的地方，由于水流受到干擾，流速變慢，搬運(yùn)能力減弱，易形成淺灘。

一個(gè)彎曲段主要配有一對(duì)深潭和淺灘，每對(duì)以主槽寬度5～7 倍間距來(lái)布置，深潭水深2～3 m，淺灘水深0～1 m。

3.2.3恢復(fù)濱水生境

濱水植被帶是水鳥(niǎo)的重要棲息生境，也是重要的緩沖帶，是主河槽與邊緣堤防之間緩沖的區(qū)域。緩沖帶寬度越大，鳥(niǎo)類(lèi)多樣性越高，保護(hù)效果越佳。為了保證水鳥(niǎo)棲息地生態(tài)安全，根據(jù)相關(guān)研究成果，設(shè)置寬度100～400 m 的濱水緩沖帶[6]。緩沖帶內(nèi)的植物群落形成低草濕地、高草濕地、淺水植物、疏林灌叢等不同的生境種類(lèi)，以滿(mǎn)足多種鳥(niǎo)類(lèi)物種生存的需要，兼具穩(wěn)固堤岸、過(guò)濾污染物、改變溫度和濕度、水土保持等功能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)趙王新渠河流廊道，設(shè)計(jì)采用恢復(fù)廊道自然蜿蜒性、構(gòu)造深潭-淺灘河床地貌和恢復(fù)濱水生境3 項(xiàng)措施進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，最終取得了良好的修復(fù)效果，可為今后類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。