金云峰 宋美儀 吳鈺賓 錢 王淳淳

1 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092

2 東南大學(xué)建筑學(xué)院景觀學(xué)系 南京 210096

河岸帶最早是指在一段河道生態(tài)系統(tǒng)中同河水接壤的陸地植被區(qū)域[1]，是水陸交錯(cuò)的生態(tài)過(guò)渡區(qū)域[2]。之后，學(xué)者們將對(duì)河岸帶的理解擴(kuò)展為廣義與狹義兩種[3]，狹義來(lái)說(shuō)，是指河床高低水位之間以及高水位之上直至河水影響完全消失為止的區(qū)域[4]，也可泛指一切鄰近河流、湖泊、池塘、濕地以及其他特殊水體并且有顯著資源價(jià)值的地帶[5]。但是無(wú)論從廣義還是狹義上來(lái)說(shuō)，河岸帶生態(tài)系統(tǒng)對(duì)提高生物物種多樣性，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力和生產(chǎn)力，保持水土，調(diào)節(jié)區(qū)域微氣候，開展旅游活動(dòng)，重現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)等均具備學(xué)術(shù)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[6]。因此，本文在整理國(guó)內(nèi)外關(guān)于河岸帶生態(tài)治理技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，以長(zhǎng)沙市巴溪洲中央公園為例，對(duì)其修復(fù)手段進(jìn)行歸納整理，以期為河岸帶的生態(tài)修復(fù)與科學(xué)利用提供參考對(duì)象。

1 國(guó)內(nèi)外河岸帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

在一個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)中，河道往往是其不可或缺的核心組成部分之一。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，世界上約有70%的城市是在河流沿岸選址建立起來(lái)的[7]。而作為河道生態(tài)系統(tǒng)中聯(lián)通陸地與河流系統(tǒng)間能量交換的紐帶空間，河岸帶是維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)健康的根本，也是最具研究?jī)r(jià)值的區(qū)域。但是，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展，人們對(duì)于城市建設(shè)的需求激增，促使人們加大對(duì)河流的利用力度，這直接導(dǎo)致了河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力急劇下降甚至退化。因此，找到對(duì)已經(jīng)嚴(yán)重受損的河岸帶生態(tài)功能進(jìn)行修復(fù)的辦法，同時(shí)滿足人們?nèi)找鏉u增的濱水游覽觀賞需求已成為各行學(xué)者不斷研究的新方向[8]。

從全球范圍來(lái)看，自20世紀(jì)70年代起，為了消減人為因素對(duì)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)造成的干擾，發(fā)達(dá)國(guó)家開展了較為深刻的理論和技術(shù)研究。其中，許多國(guó)家都在開展濱河景觀帶設(shè)計(jì)的過(guò)程著眼于生態(tài)修復(fù)與建設(shè)，尊重場(chǎng)地本土特色，保護(hù)自然資源，追求文脈的回憶與傳承。例如，美國(guó)佛羅里達(dá)州大沼澤濕地公園就利用人工濕地生物塘中層次豐富的水生植物過(guò)濾吸收水域環(huán)境中過(guò)量的富氧化元素，以達(dá)到修復(fù)水體自我凈化能力的作用。再如，美國(guó)波士頓公園中的濕地生態(tài)景觀、英國(guó)的倫敦泰晤士河港口的再建計(jì)劃、日本富山21世紀(jì)水公園河岸帶綜合景觀整治[9]等都是國(guó)外河岸帶生態(tài)修復(fù)的優(yōu)秀案例。

如果說(shuō)保護(hù)河流的目的是對(duì)整個(gè)流域進(jìn)行正確的規(guī)劃和控制，那么河岸帶管理則是重要的第一步，河岸帶管理的目標(biāo)是建立一個(gè)生機(jī)勃勃的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，既可持續(xù)產(chǎn)出又可使動(dòng)植物生境得到保護(hù)[10]，其措施之一就是建立緩沖帶持久地保護(hù)水域和河岸帶物種的生存。20世紀(jì)中期，丹麥的Berg[11]對(duì)河道生物種群展開了研究；20世紀(jì)末，運(yùn)用數(shù)據(jù)驗(yàn)證生物量及分布密度與緩沖帶寬度之間的聯(lián)系以及生物多樣性與棲息地異質(zhì)性之間的關(guān)聯(lián)性[12]，并總結(jié)出植物的寬度對(duì)當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘闹苯佑绊?(表1)。因此，有關(guān)修復(fù)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的理論分析已經(jīng)比較完善，形成了一套較為全面的研究評(píng)估體系，并已在一些區(qū)域?qū)嵤?yīng)用[13]。

在國(guó)內(nèi)，傳統(tǒng)水工程建設(shè)給河岸帶生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的嚴(yán)重后果已經(jīng)為眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)。目前，與河岸帶治理及修復(fù)方面相關(guān)的技術(shù)主要包含:提倡 “將空間還于河道”的洪水管理指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)分洪道、降低河漫灘高程；恢復(fù)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)在自然環(huán)境下的連續(xù)性與曲折性[14]；修復(fù)河床地貌；重建洪泛區(qū)濕地[15]；恢復(fù)河道岸坡生態(tài)防護(hù)并重建河道系統(tǒng)內(nèi)部生物棲息地結(jié)構(gòu)層次；增設(shè)親水設(shè)施；結(jié)合現(xiàn)代科技手段采用多孔和透水護(hù)岸材料等。同時(shí)，從生態(tài)角度出發(fā)，結(jié)合理論研究和現(xiàn)代技術(shù)對(duì)河流進(jìn)行治理、凈化，以求恢復(fù)水體的自凈能力，如氧化塘處理系統(tǒng)、河道直接凈化技術(shù)、人工濕地處理系統(tǒng)、水生植物處理系統(tǒng)、植物與土壤結(jié)合處理系統(tǒng)、生物操縱技術(shù)等[16]。

針對(duì)修復(fù)受損河岸方向的問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者運(yùn)用自組織理論機(jī)制對(duì)河岸近自然修復(fù)過(guò)程進(jìn)行研究，并取得了初步成果。但是研究體系中仍存在一些亟待解決的困難，例如，如何保證在修復(fù)河道的過(guò)程中，在穩(wěn)定河岸生態(tài)系統(tǒng)平衡的同時(shí)，不對(duì)河岸岸坡結(jié)構(gòu)的整體和諧統(tǒng)一造成影響[17]。近幾年，我國(guó)也開始嘗試將河岸生態(tài)護(hù)岸工程運(yùn)用到實(shí)際情況中，并在生態(tài)型護(hù)岸、植草型護(hù)坡、防浪林建設(shè)等生態(tài)技術(shù)領(lǐng)域都有所發(fā)展。

表1 植被寬度與生物多樣性的關(guān)系

2 長(zhǎng)沙市巴溪洲中央公園河岸帶生態(tài)修復(fù)

2.1 項(xiàng)目背景

項(xiàng)目位于長(zhǎng)沙市望城縣巴溪洲，地處湖南省最大的河流——湘江之中，是湘江中的眾多洲島之一。項(xiàng)目總面積91 hm2，東西向平均寬度約300 m，南北長(zhǎng)約3 500 m，岸線總長(zhǎng)達(dá)7 000 m，島上有大面積的原生樹種。近幾年來(lái)，由于氣候原因，巴溪洲的水岸線受季節(jié)性洪水影響較大，水位波動(dòng)約為6 m。

項(xiàng)目地塊由于常年缺少有效管理，為達(dá)到防洪需求，采用傳統(tǒng)工程技術(shù)，利用鋼筋混凝土或漿砌石等對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大的硬質(zhì)材料對(duì)河岸進(jìn)行固化。過(guò)度的圍壩筑堤導(dǎo)致島嶼與河流被割裂，生態(tài)聯(lián)系較為薄弱，自然邊緣被分解消磨，甚至河流也受到了影響，島上生物數(shù)量銳減。因此，湖南政府對(duì)此地塊進(jìn)行改造修復(fù)，設(shè)計(jì)一處侵蝕沙洲作為長(zhǎng)沙市的新中央公園，即巴溪洲，以求在改善當(dāng)?shù)睾恿魃鷳B(tài)環(huán)境的同時(shí)，給市民提供能夠親身參與融入自然的機(jī)會(huì)。

2.2 設(shè)計(jì)策略

2.2.1 多重防洪措施

由于長(zhǎng)沙市巴溪洲河岸帶經(jīng)常受到季節(jié)性洪水的侵襲，在進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)遵循恢復(fù)和重塑島嶼生態(tài)的原則，結(jié)合洪泛規(guī)律，采用多重防洪措施:1)通過(guò)在河岸帶邊緣設(shè)置保護(hù)帶，種植大量水生植物并適量堆積木樁和石塊，以達(dá)到鞏固河岸，抵御江水直接侵蝕的作用；2)作為降低洪水沖擊的第二道防線，在河漫灘種植多層次耐水性植物，形成植物緩沖帶，同時(shí)對(duì)江水進(jìn)行減速、雜質(zhì)沉降；3)根據(jù)場(chǎng)地原有地形條件設(shè)置內(nèi)部洪水分流帶，在江水抵達(dá)漫灘中心后，通過(guò)錯(cuò)落有致的水渠和水塘調(diào)節(jié)洪水位，再一次減弱洪水對(duì)巴溪洲河岸帶的傷害。

2.2.2 棲息地與生物多樣性保育

棲息地往往指生命體在一定時(shí)間內(nèi)用于繁衍生息的環(huán)境和空間，而在河流生態(tài)系統(tǒng)中，棲息地的影響因子主要由流速、水深、河床石粒徑、細(xì)砂含量以及流域內(nèi)的遮蔽物等要素構(gòu)成[18]。也正是這些水陸交錯(cuò)的邊緣地帶維護(hù)了物種群落的多樣性，保證了棲息地內(nèi)基因庫(kù)的完整，使其具有顯著的邊緣效應(yīng)[19]。除魚類外，水域環(huán)境還為多種其他生物提供棲居之所。西方學(xué)者提出影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素就是群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，一般認(rèn)為生物群落較為豐富的系統(tǒng)，其自我修復(fù)能力、抗災(zāi)能力也越強(qiáng)，從而也越健康[20-21]。

在對(duì)巴溪洲島嶼進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，在灘涂區(qū)域放置了大量的干枯木樁及石塊。這些設(shè)置能夠推動(dòng)水域環(huán)境中基質(zhì)的形成與轉(zhuǎn)化，為水生生物提供生存繁衍空間，魚類可在此處產(chǎn)卵、孵化、覓食的同時(shí)，也為鳥類及微生物提供棲息環(huán)境。這樣多元化的生物群落結(jié)構(gòu)，正是衡量該河岸帶生態(tài)修復(fù)是否成功的重要指標(biāo)。

2.3 改造手段

2.3.1 岸線形態(tài)修復(fù)

造成沙洲岸線形態(tài)受到威脅的原因主要有兩點(diǎn):由東西岸河水流速不均造成的沙洲邊緣侵蝕與沉降，以及由季節(jié)性洪水造成的沙洲土壤流失。

由于在沙洲東部河流流速較大且流向與沙洲岸線平行，東岸邊緣的侵蝕較為嚴(yán)重，為了進(jìn)一步緩解這種現(xiàn)象，項(xiàng)目在東岸種植大量深根性水生植物。這類植物互相交纏生長(zhǎng)形成網(wǎng)絡(luò)，能夠有效降低高水位期水的流速，保護(hù)堤岸。此外，豐盈的水草也為水鳥和野生動(dòng)物提供了安全的棲息環(huán)境。而沙洲西部由于河水流速較為平緩，堤岸下沉明顯，所以首要目的是對(duì)其原有堤岸形態(tài)進(jìn)行保護(hù)修復(fù)，同時(shí)加大濕地面積，并在不同水位高度條件下?tīng)I(yíng)造不同的臺(tái)地景觀。

項(xiàng)目采用分層級(jí)的臺(tái)地式設(shè)計(jì)，以減少洪水泛濫帶來(lái)的影響?？紤]到場(chǎng)地內(nèi)6m的水位波動(dòng)高差以及原有沙洲地形，在盡量滿足土方填挖量守恒的前提下，進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，保證河流在洪水期的安全性。為了使流水能夠自由穿過(guò)洲岸營(yíng)造部分淹沒(méi)的效果，場(chǎng)地的角度與地形都經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)，再將水杉、觀賞草等鄉(xiāng)土植物種植其上，也為其他生物提供一片可以活動(dòng)的生存空間。在洲島地勢(shì)較高處規(guī)劃建設(shè)休息平臺(tái)等公共設(shè)施，以滿足休閑游憩功能的需求。

2.3.2 種群結(jié)構(gòu)修復(fù)

整個(gè)島嶼在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)劃了許多濕地島嶼和半島，打造了多處彼此不同的濕地區(qū)域，它們蜿蜒交錯(cuò)連結(jié)成龐大的濕地網(wǎng)絡(luò)，自然生長(zhǎng)著各類濕地植物群落。在漲水的季節(jié)，由于濕地的水位線相較于陸地的較低，給許多濕地植物的生長(zhǎng)繁殖帶來(lái)了空間和機(jī)會(huì)，成為各種動(dòng)物微生物的棲息之所。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，水道中的草本植物大部分時(shí)間被淺水淹沒(méi)，但是到了每年的汛期，季節(jié)性洪水則會(huì)淹沒(méi)水道20～30 d。

沙洲中心包含一個(gè)較小的濕地島嶼和多種類型的濕地半島，島嶼之間蜿蜒分布。雖然目的都是為了阻擋水流的沖擊，但是沙洲的東、西兩岸運(yùn)用不同的手段打造出不同的濕地景觀效果。此外，安置在河道邊緣的石塊在穩(wěn)定河床的同時(shí)，也能夠?yàn)閯?dòng)物提供可以活動(dòng)的棲息場(chǎng)所。沙洲南岸打造大面積的濕地區(qū)域，并在其中設(shè)置若干枯木樁，以抵御洪水的侵蝕。起伏的地形與豐富的水生態(tài)結(jié)構(gòu)都為沙洲生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供保障。濕地水生態(tài)多樣性與地形變化性增強(qiáng)了沙洲生態(tài)系統(tǒng)的彈性恢復(fù)力。

2.3.3 水系自凈能力修復(fù)

通過(guò)種植水生植物過(guò)濾水中污染雜質(zhì)的方法效果最為顯著。它們?cè)谶M(jìn)行生命活動(dòng)的同時(shí)，能夠?qū)⑺袑?duì)環(huán)境造成污染的有機(jī)物吸收利用，并在光合作用的配合下在水體中釋放氧氣，這一過(guò)程足以保證附著在植物根莖表面上的微生物將污染有機(jī)質(zhì)分解代謝[22]；其次，許多微生物都能夠附著在水生植物縱橫交錯(cuò)的發(fā)達(dá)根系上，交織成一個(gè)多層密集的過(guò)濾網(wǎng)[23]，從而將水體中的部分污染源過(guò)濾掉。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，水系的自我凈化與改善也是通過(guò)大量種植水生植物群落來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在沙洲的中部與南部及東西沿岸均包含各類濕地景觀，并通過(guò)地形堆疊，在島嶼南部打造多處生態(tài)池塘，均種植各類濕地植物。草本、低矮灌木以及沼澤植物是構(gòu)成濕地區(qū)域植物群落的主要成分，這些植物由低到高逐漸過(guò)渡為較高的森林群落。由于河道周圍環(huán)境的特殊性，低地林地中生長(zhǎng)的植物大部分是原生的鄉(xiāng)土樹種，如柳樹、水杉等。而在地勢(shì)較高的地方種植的植物更多是香樟、銀杏等。

3 結(jié)語(yǔ)

本文歸納整理了國(guó)內(nèi)外有關(guān)河岸帶生態(tài)修復(fù)的理論研究成果，并以長(zhǎng)沙巴溪洲中央公園為研究范例，充分探討其如何通過(guò)建立多重防洪措施，打造棲息地恢復(fù)生物多樣性，修復(fù)原長(zhǎng)江巴溪洲因過(guò)度圍壩筑堤而逐漸消失的生態(tài)活力。通過(guò)分析并建立濱河生物棲息地、重塑河流島嶼自然生物生態(tài)體系、還原原有河流生態(tài)系統(tǒng)多樣的生物群落等方法手段，為修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)提供更多研究基礎(chǔ)與技術(shù)方法。因此，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)問(wèn)題的研究與實(shí)踐，參考比照傳統(tǒng)工程化治理方式的弊端，提出城市河道治理應(yīng)以河岸帶修復(fù)為核心，從資源保護(hù)出發(fā)，尋找修復(fù)與開發(fā)的平衡點(diǎn)，恢復(fù)當(dāng)?shù)卦猩飾⒌兀骄亢影稁B(tài)治理策略，打造社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化和自然和諧共生的城市生態(tài)環(huán)境。