張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

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城市化過程對(duì)河道系統(tǒng)的影響與生態(tài)修復(fù)研究

張顯龍

(朝陽縣河道管理所，遼寧 朝陽 122000)

城市化快速發(fā)展，一方面帶動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)繁榮，另一方面在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過程中形成了很多廢棄物，從而使生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。近年來，新環(huán)境保護(hù)法出臺(tái)，故自然生態(tài)破壞導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡問題已經(jīng)引起人們高度關(guān)注?；诖?，文章立足于遼寧省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際，系統(tǒng)分析了該地區(qū)城市化發(fā)展過程中，工業(yè)生產(chǎn)污染對(duì)河道系統(tǒng)的干擾類型及干擾特征，由此詳細(xì)對(duì)該地區(qū)影響河道生態(tài)系統(tǒng)的主要因素和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的基本原則、方法等進(jìn)行了論述。

城市化；河道系統(tǒng)；生態(tài)修復(fù)；影響因素

城市化發(fā)展過程中帶來了許多城市污染和生態(tài)環(huán)境破壞問題，故立足于這一背景，文章系統(tǒng)分析了遼寧省某地區(qū)城市化過程中，人類生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)對(duì)河道系統(tǒng)干擾的具體類型及干擾特征。在此基礎(chǔ)上，文章著重對(duì)城市化發(fā)展過程中，人類對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)的影響展開論述，最終探討了當(dāng)前高度城市化背景下，科學(xué)保護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)以及加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)和管理的有效對(duì)策。

1 河道系統(tǒng)及其功能特征

從河流地貌學(xué)的角度來看，河道主要分為順直型以及辮狀型和曲流型、分汊型4種不同類型。在上述4種不同河道類型中，不僅其各自形態(tài)結(jié)構(gòu)存在很大差異，而且在生態(tài)功能方面也各不相同。由于辮狀型河道以及曲流型河道在水流過程中，會(huì)與河道周邊堤岸以及水流過程中的水體進(jìn)行接觸和碰撞。因此，隨著水流上下翻滾以及跌宕起伏，水流會(huì)進(jìn)行能量交換。故這種類型河道的水流自凈能力較強(qiáng)。但是，順直型河道以及分汊型河道由于水流過程受河道堤岸影響。因此，水流能量交換會(huì)受到約束，其自凈能力相對(duì)較弱。

因此，從上述不同河道類型來看，河道生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)極為復(fù)雜及開放和動(dòng)態(tài)的非線性系統(tǒng)，其不僅具有生物棲息功能，而且還具有不同能量相互交換的功能。同時(shí)，河道系統(tǒng)能夠在水流不斷與河岸接觸和碰撞過程中，產(chǎn)生過濾和天然生態(tài)屏障功能。而河道系統(tǒng)的這3項(xiàng)不同功能都與河流景觀格局及地貌特征密切相關(guān)。

從河道生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征來看，其不僅包括縱向結(jié)構(gòu)，而且還包括橫向結(jié)構(gòu)。因此，河道系統(tǒng)在物質(zhì)能量交換過程中，其生態(tài)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和功能變化差異很大。從河道系統(tǒng)功能來看，其主要具有交通輸送以及水源供應(yīng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖及輸水泄洪、納污降解、調(diào)節(jié)氣候、觀賞與娛樂、補(bǔ)給地下水等多項(xiàng)功能。故結(jié)合河道生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)，可將其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合功能歸納為產(chǎn)品生產(chǎn)及娛樂和調(diào)節(jié)支持、環(huán)境自化等功能，這些功能的充分發(fā)揮，需通過河道兩岸植被以及水生物經(jīng)自然稀釋及擴(kuò)散和氧化等一系列措施，進(jìn)行物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)以及生物反應(yīng)，由此對(duì)區(qū)域內(nèi)的空氣進(jìn)行凈化和截留，以此使區(qū)域內(nèi)的各種物質(zhì)能夠進(jìn)行良性循環(huán)[1]。

2 城市化對(duì)河道系統(tǒng)的干擾

城市化過程中，人類生產(chǎn)與生活實(shí)踐活動(dòng)不端增多。因此，在此過程中，城市河道的形態(tài)和結(jié)構(gòu)功能都發(fā)生了很大變化，不僅天然的河道形態(tài)被人們改造和截彎等實(shí)踐活動(dòng)所取代，而且河道的原始幾何尺寸和多樣性也被單一化和標(biāo)準(zhǔn)化的河道形態(tài)所代替。河床結(jié)構(gòu)的透水材料性能也發(fā)生了巨大變化，尤其是在水利工程建設(shè)過程中，堤岸以及水庫建設(shè)使河道連續(xù)性大大降低。同時(shí)，生物的多樣性也由此減少，導(dǎo)致河道中河水的自凈能力顯著降低。具體而言，其主要表現(xiàn)在以下3方面：

2.1 河道結(jié)構(gòu)越來越固結(jié)

城市化過程中，河道形態(tài)發(fā)生了很大變化，而且其原始生態(tài)功能也大大降低。比如，人們?yōu)榱朔篮椋瑢⒆匀缓拥肋M(jìn)行人為固化，一方面不斷對(duì)河道堤岸進(jìn)行加固；另一方面，人為對(duì)河道底岸進(jìn)行固化和防滲處理，以此使人類實(shí)踐活動(dòng)較為集中的區(qū)域，水資源十分短缺。因此，河道固化處理導(dǎo)致該地區(qū)河道生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到較大影響。

2.2 河道形態(tài)更加規(guī)整

城市化發(fā)展過程是一個(gè)由不規(guī)則以及不完整的自然景觀形態(tài)逐漸演變?yōu)樾螒B(tài)相對(duì)規(guī)則的人為景觀的變化過程。在此演變中，河道生態(tài)系統(tǒng)也由原來的自然河道逐漸演變?yōu)橥暾纳鷳B(tài)系統(tǒng)。一方面，河道岸邊的植被帶更加園林化；另一方面，人們對(duì)河道進(jìn)行截彎取值，導(dǎo)致自然河道的形態(tài)呈現(xiàn)出梯形化趨勢，因此人為改造在很大程度上會(huì)改變河道水流方向和生態(tài)水文變化過程。

2.3 河道功能日益簡單

原始的河道生態(tài)系統(tǒng)不僅具有生態(tài)功能，還具有休閑娛樂的社會(huì)功能。但是，在城市化過程中，人們?yōu)榱送怀龊拥赖膴蕵酚^賞功能，將河道系統(tǒng)作為城市的一道風(fēng)景線，而且工業(yè)化過程中，產(chǎn)生的大量廢氣、廢物等都需要通過河道排放和輸送。因此，河道的氣候調(diào)節(jié)功能大大降低。除此之外，隨著河道環(huán)境不斷惡化，其生態(tài)系統(tǒng)逐漸失衡，導(dǎo)致一些水產(chǎn)養(yǎng)殖功能不斷降低。

3 城市化對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)的影響

通常而言，河道生態(tài)系統(tǒng)健康的維持與河道水體的自凈能力息息相關(guān)。只有河道水體保持清潔，河道系統(tǒng)才能充分發(fā)揮其良好的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。而在河道自凈過程中，水體會(huì)受生物作用以及物理作用和化學(xué)作用等多重影響，從而使污染物的濃度大大降低。

物理自凈主要是指污染物在水體中進(jìn)行混合以及稀釋和擴(kuò)散甚至揮發(fā)和沉淀等作用；而化學(xué)自凈主要是指水體中的污染物通過氧化以及還原和中和吸附、凝聚等，使其中的污染物不斷降低；生物自凈則是指水體中的污染物經(jīng)生物吸收以及消化等作用，將污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)加以利用。盡管三者自凈功能和機(jī)制各不相同，但相互之間融合交織、共同作用。由于任何一個(gè)河道中的水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力有限。因此，一旦污染物超過其實(shí)際的環(huán)境污染承載能力，則會(huì)導(dǎo)致河道系統(tǒng)的生態(tài)機(jī)制遭到破壞[2]。

其次，城市化嚴(yán)重影響了城市河道生態(tài)系統(tǒng)的健康運(yùn)行。由于河道系統(tǒng)生態(tài)功能的充分發(fā)揮，其需要與河道周邊地區(qū)之間的物質(zhì)進(jìn)行能量交換，而且水體中的生物要對(duì)污染物進(jìn)行降解。同時(shí)，河道生態(tài)系統(tǒng)需對(duì)水文環(huán)境進(jìn)行不斷調(diào)節(jié)。但是，在城市化過程中，由于河道不斷固結(jié)化，使河道中的物質(zhì)能量交換通道被阻隔，從而破壞了河道系統(tǒng)與周邊陸地系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)過程。在此過程中，生物棲息環(huán)境也遭到污染，水體自凈能力不斷減弱。由于城市化過程中的人為因素影響，使惡化的生態(tài)環(huán)境反過來又對(duì)河道水體中生物的消化和降解能力產(chǎn)生影響。

除此之外，在城市化過程中，河道生態(tài)水文系統(tǒng)變化過程嚴(yán)重失衡。隨著人類生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)不斷增多，河道形態(tài)遭到改變，最終產(chǎn)生了惡性循環(huán)的后果，不僅使水體中的相關(guān)浮游生物消亡，而且河道的生態(tài)水文變化過程以及生態(tài)鏈遭受破壞。研究表明，隨著水文環(huán)境的變化，河道中的水生物不斷遷移，再加上河道的淤積以及河道物理結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致生物滅絕，生態(tài)鏈由此而中斷[3]。

4 城市化過程中河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

4.1 修復(fù)原則

城市化過程中，城市河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，要從自然生態(tài)環(huán)境方面以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方面及景觀文化3個(gè)方面著手。在遵循自然發(fā)展和社會(huì)發(fā)展規(guī)律的前提下，要使經(jīng)過修復(fù)后的河道生態(tài)系統(tǒng)具有游憩以及文化和生態(tài)景觀等功能。

故文章認(rèn)為，在遼寧省城市河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中，重點(diǎn)應(yīng)該堅(jiān)持如下6大原則：

1)天地合一原則。

人類只有充分認(rèn)識(shí)自然，才能順應(yīng)自然客觀規(guī)律改造自然和利用自然，否則將會(huì)遭到自然嚴(yán)懲。河道的改造等，應(yīng)該在不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的前提下進(jìn)行，使人與自然高度和諧。

2)功能引導(dǎo)原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，應(yīng)該注重其各項(xiàng)功能的充分發(fā)揮。由于河道系統(tǒng)修復(fù)過程中不同階段的側(cè)重點(diǎn)不同，因此首先應(yīng)該考慮其主導(dǎo)性功能，然后在綜合協(xié)調(diào)河道系統(tǒng)不同功能之間的關(guān)系[4]。

3)堅(jiān)持時(shí)空分布尺度原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)是在人類日常實(shí)踐活動(dòng)中逐漸遭到破壞。因此，在修復(fù)過程中，應(yīng)該注意時(shí)間尺度。由于不同河道各項(xiàng)功能不同，更應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)河道修復(fù)過程進(jìn)行規(guī)劃，采取科學(xué)的修復(fù)措施。

4)堅(jiān)持生態(tài)系統(tǒng)平衡與循環(huán)原則。

在河道生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中，應(yīng)注意生物的多樣性，從而通過河道內(nèi)部物質(zhì)之間的能量轉(zhuǎn)換和循環(huán)過程，以此維持河道生態(tài)系統(tǒng)平衡[5]。在此過程中，要按照自然景觀生態(tài)學(xué)原理，提升河道景觀的異質(zhì)性，在保持原有河道自然屬性以及各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上，彰顯城市的原生態(tài)與現(xiàn)代性特色。

5)要堅(jiān)持利益相關(guān)者參與原則。

河道生態(tài)系統(tǒng)破壞是大眾共同社會(huì)實(shí)踐的結(jié)果。因此，在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中，要堅(jiān)持共同參與修復(fù)原則，考慮相關(guān)利益者的利害關(guān)系，最大限度調(diào)度公眾的參與積極性和主動(dòng)性。

6)六是以生態(tài)效益和社會(huì)效益為原則。

在遼寧省城市化過程中，要堅(jiān)持生態(tài)和社會(huì)效益為主、經(jīng)濟(jì)效益為輔的河道修復(fù)原則。河道生態(tài)系統(tǒng)與遼寧省整個(gè)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。因此，河道治理和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)難度風(fēng)險(xiǎn)大、周期長，且需投入更多人力、物力和財(cái)力。故在實(shí)際修復(fù)中，要立足于遼寧省整體自然社會(huì)環(huán)境，考慮當(dāng)前河道流域的資源承載力，制定效益最優(yōu)的決策方案。

4.2 修復(fù)方案

修復(fù)方案如圖1所示。

圖1 遼寧省城市化過程中河道系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)方案

4.3 修復(fù)方法

如圖1所示，文章在研究過程中，主要按照上述科學(xué)方案與思路，對(duì)遼寧省河道系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。通過對(duì)表1中幾種不同修復(fù)方式進(jìn)行對(duì)比選擇，最終采用科學(xué)的方式進(jìn)行修復(fù)。

表1 遼寧省城市化過程中河道系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)方法比選

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著“十二五”發(fā)展規(guī)劃圓滿收官，在“十三五”規(guī)劃開局之年，遼寧省重點(diǎn)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)，相關(guān)部門立足于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際，積極研究城市化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系。文章通過回顧遼寧省過去經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，經(jīng)濟(jì)水平逐年提升，人口總量不斷增加，城市化發(fā)展推動(dòng)了工業(yè)化發(fā)展，由此引發(fā)了一系列的區(qū)域生態(tài)污染問題，尤其是城市化過程中，區(qū)域河道系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞和污染，從而使當(dāng)?shù)卦颈３滞暾纳鷳B(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡。健康生態(tài)的河道，不僅意味著其要保持生態(tài)學(xué)意義上的結(jié)構(gòu)合理以及功能高效和生態(tài)延續(xù)，更要凸顯其生物棲息以及防洪降污和控制水土流失、觀賞娛樂等功能。因此，文章透過人類生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的視角，結(jié)合遼寧省城市河道生態(tài)系統(tǒng)健康維持機(jī)制遭到嚴(yán)重破壞這一現(xiàn)狀，提出了科學(xué)的修復(fù)對(duì)策。

[1]韓民,郭秋峰,白露.山東省海河流域骨干河道河口規(guī)劃及利用展望[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2015(02):13-15.

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[4]吳金德.農(nóng)村河道護(hù)坡治理模式及生態(tài)護(hù)坡應(yīng)用探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2016(09):67-69.

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1007-7596(2017)01-0030-04

2016-12-18

張顯龍(1966-)，男，遼寧朝陽人，工程師，負(fù)責(zé)河道、防汛、抗旱工作。

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