冷玉波，張 華

(1.深圳市治理深圳河辦公室，廣東深圳518008；2.深圳市水文水質(zhì)中心，廣東深圳518008)

0 引 言

河流修復(fù)評價(jià)在20世紀(jì)末起步，國內(nèi)外學(xué)者主要選擇水文、水體理化性質(zhì)和生物等指標(biāo)，根據(jù)其在生態(tài)修復(fù)前后變化來評價(jià)河流生態(tài)修復(fù)效果[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，河流生態(tài)修復(fù)逐漸演變?yōu)橐院恿鹘】禐槟繕?biāo)，評價(jià)法大體分為指示物種評價(jià)法和多指標(biāo)評價(jià)法。多指標(biāo)評價(jià)法主要是從水質(zhì)、水量、河岸帶與水生生物等方面，利用層次分析法(AHP)建立指標(biāo)體系進(jìn)行評價(jià)；指示物種評價(jià)法是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)的常用方法，比較適用于流域內(nèi)自然生態(tài)系統(tǒng)的健康評價(jià)。

傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測以化學(xué)指標(biāo)為主，監(jiān)測參數(shù)存在局限性，難以滿足當(dāng)前需求。選用指示物種是利用其在污染脅迫下生理或行為變化進(jìn)行預(yù)警的技術(shù)手段，相對于有限的監(jiān)測指標(biāo)，能更好地綜合反映水體的自然狀況，是生態(tài)環(huán)境改善的綜合表現(xiàn)。研究區(qū)域物種調(diào)查結(jié)果顯示，在陸域綠化帶、高灘植物區(qū)、潮汐灘涂區(qū)、河道主槽區(qū)等不同的生態(tài)功能分區(qū)，鳥類均為主要生物物種。此外，深圳河灣流域內(nèi)的香港米埔自然保護(hù)區(qū)和福田國家紅樹林自然保護(hù)區(qū)具有良好的自然環(huán)境和較為豐富的餌料資源，是鳥的天堂，且鳥類是流域內(nèi)保護(hù)價(jià)值較高的物種，對生態(tài)環(huán)境變化的影響尤為敏感。因此，本文以鳥類這一河流生態(tài)系統(tǒng)中的高級消費(fèi)者作為指示生物，綜合評價(jià)工程的生態(tài)修復(fù)效果。

工程實(shí)施后，治理河段水質(zhì)基本達(dá)到地表水V類標(biāo)準(zhǔn)，鳥類的多樣性和豐富度等指標(biāo)逐步向好，工程的生態(tài)修復(fù)效果明顯，這有助于為類似河流修復(fù)效果評價(jià)提供參考依據(jù)，并為城市水生態(tài)文明建設(shè)和黑臭水體治理提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)概況

深港雙方政府自1982年開始對深圳河進(jìn)行聯(lián)合治理。截至2012年，完成了一、二、三期工程，基本解決了深圳河干流的防洪問題。四期工程主要解決深圳河上游河段的洪澇問題，并進(jìn)行該河段的生態(tài)修復(fù)工作，使河道水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅴ類，并改善河道生態(tài)環(huán)境。四期工程河段屬于深圳河上游段，從平原河口起至上游蓮塘變電站附近，治理河段總長4.449 km。

研究區(qū)域地處北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)型氣候，平均氣溫22.4 ℃，平均降雨量1 883 mm，高度城市化，為典型的城市生態(tài)系統(tǒng)，受人類活動(dòng)干擾較強(qiáng)。研究區(qū)域總面積約18.8 hm2，其中河流1.9 hm2、低濕草地8.0 hm2，建成區(qū)(含道路)8.9 hm2，約占總面積的80.6%。2009年8月～2010年1月的生態(tài)野外實(shí)地調(diào)查以及2010年12月的浮游生物和底棲生物采樣調(diào)查共發(fā)現(xiàn)鳥類90種，兩棲類動(dòng)物8種，哺乳動(dòng)物 7種，魚類6種，浮游動(dòng)物42種，底棲動(dòng)物4種，包括國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物黑鳶，廣東省重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物6種(其中5種為鳥類)。雖然研究區(qū)域內(nèi)先后實(shí)施了深圳水庫流域污水截排工程、蓮塘片區(qū)截污工程、蓮塘片區(qū)污水截排工程等，但工程河段仍然存在污水直接入河的情況，水質(zhì)為劣Ⅴ類，主要超標(biāo)指標(biāo)為氨氮、五日生化需氧量、總氮，水體存在黑臭問題，不能滿足景觀用水標(biāo)準(zhǔn)。

2 生態(tài)修復(fù)措施

河流生態(tài)修復(fù)是指運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)原理，修復(fù)和強(qiáng)化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。其目的是通過適當(dāng)?shù)墓こ檀胧⑸锎胧┖凸芾泶胧?，使?dāng)前的河流生態(tài)狀況有所改善并向良性方向演進(jìn)，部分地恢復(fù)到干擾前某種狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)和功能[2]。

2.1 生態(tài)修復(fù)方案

根據(jù)研究區(qū)河流特點(diǎn)，四期工程主要從防洪、生境修復(fù)和水質(zhì)改善等方面入手進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。主要包括：①保持河道自然蜿蜒形態(tài)，大量使用生態(tài)透水材料，構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸，保證防洪安全；②設(shè)置河漫灘地、生態(tài)濕地、自然拋石、跌水等，營造不同微生態(tài)；③采取降低齒墻、設(shè)置翻板閘門等措施加強(qiáng)河道河岸、干流支流的生態(tài)連接；④采取控源截污、內(nèi)源治理、活水循環(huán)等方式改善水質(zhì)；⑤種植鄉(xiāng)土樹種，提升景觀綠化系統(tǒng)。各項(xiàng)具體生態(tài)修復(fù)措施詳見表1。

2.2 生境修復(fù)

工程完工后，研究區(qū)內(nèi)的生境類型發(fā)生一定變化，低濕草地和建成區(qū)生境面積分別減少1.87、4.03 hm2；相反，河流生境面積增加5.90 hm2，增幅178.8%。工程實(shí)施前后生境類型和面積變化對比見表2。工程將2.20 hm2的河套地區(qū)改造為河灘濕地，并對20年一遇水位線以下的3.93 hm2的低濕草地進(jìn)行植被恢復(fù)，共恢復(fù)低濕草地6.13 hm2，有利于減緩工程對低濕草地的影響。

各種生態(tài)修復(fù)措施實(shí)施后，研究河段生態(tài)環(huán)境得到良好的恢復(fù)，形成濕地、河漫灘地、拋石上游積水區(qū)、拋石下淺灘、跌水上游雍水區(qū)、跌水下深潭、擋墻灌木叢等7種典型修復(fù)后的微生境。

3 生態(tài)修復(fù)效果評價(jià)方法

研究區(qū)河段主要環(huán)境問題是水污染，對水質(zhì)理化指標(biāo)的評價(jià)是生態(tài)修復(fù)效果評價(jià)中的一項(xiàng)重要和必要的內(nèi)容。但由于水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)在空間分布上的單一性和時(shí)間上的瞬時(shí)性，不能全面反映整個(gè)河流生態(tài)環(huán)境的變化情況。無論生態(tài)環(huán)境如何變化，最終均會(huì)反映到這一生態(tài)系統(tǒng)中生物種群變化上來，因而選取某一特定生物種群變化來反映工程整體生態(tài)修復(fù)效果是一個(gè)很好的選擇。鳥類作為河流生態(tài)系統(tǒng)的高級消費(fèi)者，在河流生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和維持穩(wěn)定性上起著舉足輕重的作用，鳥類的豐富度和均勻度能夠反映河流不同生境的變化，不同的鳥類偏好不同的河流生境，河流生境異質(zhì)性越高，鳥類群落的多樣性也越高[5- 6]。因此，本研究最終選擇上下游斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)和鳥類的變化情況，評價(jià)深圳河四期工程實(shí)施后研究區(qū)的整體生態(tài)修復(fù)效果。

表1 生態(tài)修復(fù)措施

表2 工程實(shí)施前后生境類型和面積變化對比

3.1 水質(zhì)監(jiān)測與評價(jià)方法

(1)監(jiān)測方法。為了能夠綜合反應(yīng)工程河段水質(zhì)變化情況，在工程河段下游砂石傳送帶斷面設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，該斷面有較長的連續(xù)水質(zhì)資料，便于對比分析。從2013年8月～2017年8月，每月進(jìn)行1次全天多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測采樣。

(2)評價(jià)方法。研究區(qū)河段原狀水質(zhì)為劣Ⅴ類，主要超標(biāo)指標(biāo)為氨氮、五日生化需氧量，水質(zhì)監(jiān)測主要指標(biāo)為溶解氧、懸浮物(SS)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、總氮、氨氮、總磷等。通過分析研究區(qū)河段下游斷面2013年8月～2017年8月的連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以對比分析工程實(shí)施前后研究區(qū)河段水質(zhì)變化情況，從而反映工程實(shí)施后其水質(zhì)改善效果。

3.2 鳥類調(diào)查與評價(jià)方法

3.2.1調(diào)查方法

自平原河口至蓮塘變電站河段進(jìn)行觀鳥觀測，在香港和深圳兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行。4月～9月為雨季，每2個(gè)月觀鳥1次；10月～翌年3月為旱季，每個(gè)月觀鳥1次。2013年10月～2017年11月共觀鳥38次，其中2013年觀鳥3次，2014年～2016年每年各9次，2017年8次。

選擇天氣晴朗、風(fēng)力不大日期進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查，清晨和傍晚各1次，9∶30和15∶00在沿線各進(jìn)行1次步行觀鳥調(diào)查，主要采取固定樣線法和定點(diǎn)監(jiān)測法。固定樣線法即在監(jiān)察地段沿深圳河固定樣線上，以0.5～1 km/h速度勻速步行觀察鳥類，往返各1次。鳥類野外鑒別采用10倍望遠(yuǎn)鏡直接觀察，調(diào)查的有效距離為樣帶100 m寬范圍。發(fā)現(xiàn)鳥類后，記錄所觀察到鳥類種類、數(shù)量、活動(dòng)類型和生境等各種信息，同時(shí)結(jié)合鳥類鳴叫聲辨別其種類和數(shù)量。定點(diǎn)監(jiān)測法即選擇監(jiān)測區(qū)域較高位置或空曠地點(diǎn)作為定點(diǎn)監(jiān)測地，記錄觀測到的鳥類或聽到叫聲的鳥類種類和數(shù)量。

3.2.2評價(jià)方法

鳥類多樣性與研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性呈緊密的正相關(guān)，鳥類數(shù)量、種類、鳥類群落組成和區(qū)系特征等指標(biāo)的變化可直觀反映研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化。水禽也可稱為水鳥，水禽棲息地及濕地生態(tài)系統(tǒng)為主要保護(hù)對象，水禽是濕地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，在濕地生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面起著舉足輕重的作用。研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境以濕地為主，通過分析水鳥種群變化，對研究濕地生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和監(jiān)測環(huán)境變化具有重要意義。通過對比分析鳥類數(shù)量、種類、生物多樣性和豐富度以及水鳥的變化情況，可以綜合反映工程實(shí)施后對研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境的影響[7]。

物種多樣性與均勻度采用Shannon-Weiner指數(shù)計(jì)算，計(jì)算公式為

式中，H為物種多樣性指數(shù)；Pi為調(diào)查中第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)的比例，即第i個(gè)物種個(gè)體數(shù)與所有物種的總個(gè)體數(shù)之比；S為樣帶中的物種數(shù)。

均勻度采用Pielou指數(shù)，采用以下公式計(jì)算

J=H/logS

式中，J為物種均勻程度。

4 生態(tài)修復(fù)效果分析

4.1 水質(zhì)變化

根據(jù)《深圳市水環(huán)境功能區(qū)劃》，深圳河水質(zhì)執(zhí)行GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類標(biāo)準(zhǔn)。深圳河四期工程施工前，深圳河水質(zhì)超標(biāo)，主要超標(biāo)項(xiàng)目是氨氮和總氮，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.98和2.805。

深圳河四期工程施工期間，通過清理污染底泥、截污等措施，河道水質(zhì)有一定改善，但氨氮仍然超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)為0.55，超標(biāo)情況比施工前有略有好轉(zhuǎn)。深圳河四期工程完工后，污染底泥清理完成，周邊直排污水截流至污水處理廠，河道兩岸生態(tài)護(hù)坡建設(shè)完成，深圳河水質(zhì)有明顯改善，水質(zhì)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)。工程前后深圳河水質(zhì)情況變化對比見圖1。從圖1可知，施工結(jié)束后，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于施工前水質(zhì)，說明本工程生態(tài)環(huán)境效益顯著。

圖1 工程前后深圳河水質(zhì)情況變化對比

4.2 鳥類生態(tài)

(1)鳥類資源組成。2013年10月～2017年11月，觀鳥38次中，共記錄到62種，隸屬16目25科，共觀察到13 532只鳥，主要物種有池鷺(Ardeolabacchus)、白鷺(Egrettagarzetta)、金眶鸻(Charadriusdubius)、白腰草鷸(Tringaochropus)、家燕(Hirundorustica)、白鹡鸰(Motacillaalba)、紅耳鵯(Pycnonotusjocosus)、白頭鵯(Pycnonotussinensis)、麻雀(Passermontanus)和斑文鳥(Lonchurapunctulata)等。研究河段鳥類資源觀測結(jié)果見圖2。從圖2可知，隨著工程完工，2017年各月鳥類種類已經(jīng)開始恢復(fù)，大部分月份的鳥類種數(shù)已經(jīng)超過了2016年同期，接近2015年同期，鳥類種類恢復(fù)的趨勢已經(jīng)形成。2017年各月鳥類數(shù)量已經(jīng)超過2016年同期的水平，部分月份已經(jīng)恢復(fù)到2015年同期水平，并接近2014年同期水平，鳥類數(shù)量恢復(fù)的趨勢和速度都比較好，反映生態(tài)修復(fù)成果已經(jīng)逐步顯現(xiàn)出來。

圖2 2013年～2017年鳥類資源觀測結(jié)果

(2)鳥類居留型和區(qū)系。2017年11月，冬候鳥(或旅鳥)和古北種已開始出現(xiàn)，其中冬候鳥(或旅鳥)14種，古北種12種。

(3)鳥類物種多樣性和豐富度。2013年11月～2017年11月，研究河段鳥類群落物種多樣性和均勻度見表3。從表3可知，2017年11月觀測到鳥類35種，434只，鳥類群落物種多樣性指數(shù)為3.238 1，已超過2013年同期并接近開工前，均勻度為0.9108。工地范圍內(nèi)2017年11月鳥類總體的種類、數(shù)量、物種多樣性和豐富度均保持相對穩(wěn)定和趨向恢復(fù)狀態(tài)。與2013年～2016年同期相比，2017年11月鳥類的種類基本保持穩(wěn)定和趨向恢復(fù)狀態(tài)，與2013年11月相比減少了10種，與2014年11月相比減少了6種，與2015年11月相比增加了3種，與2016年11月相比增加了1種。2017年11月鳥類數(shù)量比2013年11月減少了63只，比2014年11月減少了55只，比2015年11月增加了109只，比2016年11月增加了75只。

表3 鳥類群落物種多樣性和均勻度

通過施工前(2013年)、施工期間(2014年～2017年)、施工結(jié)束后鳥類種群及數(shù)量調(diào)查數(shù)據(jù)分析，工程范圍內(nèi)鳥類種群數(shù)量明顯高于工程建設(shè)期間，說明工程建設(shè)施工活動(dòng)對鳥類影響較為明顯。采用Kruskal-Wallis方法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，施工前、施工期間鳥類種數(shù)和數(shù)量差異顯著，施工活動(dòng)減弱后(2017年1月～11月)鳥類種群及數(shù)量呈逐漸恢復(fù)趨勢，顯著性檢驗(yàn)指數(shù)有所降低，評價(jià)區(qū)內(nèi)鳥類物種多樣性增加。

(4)水禽和依賴濕地的鳥類。2013年11月～2017年11月，觀測到的水禽和依賴濕地鳥類見表4。從表4可知，2013年11月，仍觀測到水禽和依賴濕地鳥類24種。其中，游禽3種，涉禽11種，依賴濕地鳥類10種。隨著工程施工的不斷深入，施工強(qiáng)度的不斷增大，水禽和依賴濕地鳥類種類不斷下降，到2015年11月降至最低值。隨后施工強(qiáng)度逐步降低，水禽和依賴濕地鳥類種類開始逐步上升，2017年11月開始接近施工前的水平，趨向正常的自然狀態(tài)。2017年11月觀測到的主要水禽和依賴濕地的鳥類有：普通鸕鶿(Phalacrocoraxcarbo)、白鷺(Egrettagarzetta)、蒼鷺(Ardeacinerea)、池鷺(Ardeolabacchus)、中白鷺(Egrettaintermedia)、綠翅鴨(Anascrecca)、金眶鸻(Charadriusdubius)、白腰草鷸(Tringaochropus)、磯鷸(Actitishypoleucos)、青腳鷸(Tringanebularia)、黑翅長腳鷸(Himantopushimantopus)、普通翠鳥(Alcedoatthis)、白鹡鸰(Motacillaalba)、灰鹡鸰(Motacillacinerea)、黃腹鷦鶯(Priniaflaviventris)、北紅尾鴝(Phoenicurusauroreus)、黑喉石鵖(Saxicolatorquata)、長尾縫葉鶯(Orthotomussutorius)和黃腰柳鶯(Phylloscopusproregulus)，共計(jì)19種，占鳥類總種數(shù)的54.3%，其中游禽2種、涉禽8種、依賴濕地鳥類9種。

表4 觀測到的水禽和依賴濕地鳥類數(shù)量

總之，鳥類數(shù)量、種類、生物多樣性和豐富度以及水鳥的變化情況綜合分析結(jié)果表明，深圳河施工后，基本的鳥類仍然存在，鳥類的物種數(shù)與數(shù)量都在可以接受的范圍之內(nèi)，鳥類種類、數(shù)量、物種多樣性和豐富度均保持相對穩(wěn)定狀態(tài)；工程完工后，鳥類種類和數(shù)量開始出現(xiàn)恢復(fù)狀態(tài)，鳥類的棲息環(huán)境基本保持良好狀態(tài)，尤其是生態(tài)河道建設(shè)保持著良好的生態(tài)環(huán)境，為鳥類提供了良好的棲息環(huán)境。觀鳥結(jié)果表明，本工程段生態(tài)環(huán)境、鳥類種類和數(shù)量已基本恢復(fù)到施工前的水平，尤其是已適合于多種水鳥的棲息和覓食。

5 結(jié) 語

鑒于河流生態(tài)修復(fù)的復(fù)雜性和多樣性，衡量河流生態(tài)修復(fù)效果成功與否的難點(diǎn)之一是評價(jià)對象和標(biāo)準(zhǔn)的確定。本研究在水質(zhì)評價(jià)的基礎(chǔ)上，選擇鳥類作為指示生物，反映研究區(qū)河段生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生境變化情況，以及綜合評估工程的生態(tài)修復(fù)效果，是一種有益嘗試。

研究區(qū)河段水質(zhì)指標(biāo)明顯改善，水質(zhì)基本達(dá)到地表水V類標(biāo)準(zhǔn)，鳥類種群逐步恢復(fù)，已基本恢復(fù)到施工前的水平，生態(tài)環(huán)境不斷恢復(fù)和改善，工程生態(tài)修復(fù)效果明顯。各項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程以及環(huán)境監(jiān)察與審核制度等措施實(shí)施后，從河流形態(tài)、水質(zhì)、生態(tài)等方面對研究河流段進(jìn)行了系統(tǒng)性生態(tài)修復(fù)，工程生態(tài)修復(fù)效果明顯。

由于條件限制，本研究仍缺乏工程完成后較長系列的監(jiān)測數(shù)據(jù)，今后需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究區(qū)域的監(jiān)測和調(diào)查工作，以便更好地反映工程的生態(tài)修復(fù)效果。