徐云龍 莫建剛 曹盤紅

(蘇州中晟環(huán)境修復(fù)有限公司，江蘇 蘇州 215100)

城市河道自古就承擔(dān)著城市發(fā)展和文化傳承的重任，然而水在孕育人類文明的同時(shí)也會(huì)帶來自然災(zāi)害，在城市經(jīng)濟(jì)不斷增長的同時(shí)，也給城市河流的管理造成了很大的難度。因?yàn)楫?dāng)前城市河流管理已經(jīng)演變?yōu)槌鞘幸?guī)劃發(fā)展至關(guān)重要的問題，而城鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)生活對(duì)流域的生態(tài)損害往往會(huì)導(dǎo)致生態(tài)失衡，這就使得建設(shè)河流流域的怡人景觀和城市河流的綜合管理是表征當(dāng)前城市發(fā)展先進(jìn)性與否的重要指標(biāo)。為了滿足自然以及人口的需求，結(jié)合水下生態(tài)建設(shè)，需要人們參與到與大自然的互動(dòng)中來。然而許多城市目前仍然處于傳統(tǒng)的河流管理和生態(tài)建設(shè)理念，管理者缺乏城市河流生態(tài)建設(shè)的概念，這就使得傳統(tǒng)的管理者忽略了城鎮(zhèn)河道的重要協(xié)調(diào)能力以及多元化水下森林的生態(tài)價(jià)值。未來，必須考慮一個(gè)更綠色、更環(huán)保的建設(shè)計(jì)劃，最大限度地利用綠色資源，發(fā)揮出當(dāng)?shù)爻鞘械奈幕痆1]。

蘇州位于江浙滬二省一市交界處，地位和作用極為重要，其中吳中區(qū)所屬面積最大，不僅擁有整個(gè)太湖近60%的湖泊水域，而且還涵蓋了蘇州地區(qū)超過80%的山體森林。根據(jù)蘇州市發(fā)布的規(guī)劃文件，蘇州市吳中區(qū)部分區(qū)轄鎮(zhèn)被劃定為蘇州生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)的主體部分，該實(shí)驗(yàn)區(qū)主要覆蓋了東山景區(qū)以及西山景區(qū)，是蘇州市最重要的生態(tài)旅游和經(jīng)濟(jì)發(fā)展基地，實(shí)驗(yàn)區(qū)所屬范圍生態(tài)豐富多樣。實(shí)驗(yàn)區(qū)中消夏灣濕地生態(tài)安全緩沖區(qū)的建設(shè)，是蘇州涵養(yǎng)太湖生態(tài)、將金庭西山島建設(shè)成蘇州“城市綠肺”的重中之重。為了達(dá)到《規(guī)劃》的要求，采用“控源+生態(tài)凈化”實(shí)現(xiàn)多功能利用的技術(shù)路線，通過建設(shè)15.5hm2強(qiáng)化型水下森林和1km清水回用廊道等，形成面源污染攔截體系，治理約4km2區(qū)域內(nèi)的污染，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，形成“消夏灣生態(tài)凈化濕地”花園。

1 水下森林建設(shè)原則

1.1 水下森林水生物種選擇原則

1.1.1 優(yōu)先土著植物原則

本土植物能夠抵抗外來植物入侵，能有效地提高群落繁殖的效率，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)自然化極為有利。

1.1.2 適用優(yōu)先原則

擬選定的植物適用于擬修復(fù)區(qū)域的溫度、濕度以及土質(zhì)pH等因素以及其它條件，兼有抗病毒特性、抗生物入侵、抗寒或抗暑等特性。

1.1.3 優(yōu)先高效去除污染物

種植水下森林的主要目的是凈化水質(zhì)，所以水生植物選擇應(yīng)具有去除碳基化合物、氮磷元素、重金屬以及其它雜環(huán)污染物的特性。

1.1.4 美化環(huán)境

將觀賞性水生植物進(jìn)行合理布局，可以高效地建立起心曠神怡的的親水生態(tài)空間，還能有效地促進(jìn)人與生態(tài)環(huán)境和諧相處，提高整個(gè)生態(tài)環(huán)境對(duì)人類活動(dòng)的影響能力。

1.1.5 經(jīng)濟(jì)效益

部分水生植物的根莖以及果實(shí)具有藥用或者食用價(jià)值，應(yīng)用在水下森林體系構(gòu)建中，在兼顧生態(tài)修復(fù)的同時(shí)，還可以產(chǎn)生一定規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效益，這樣不僅可以達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的，還能以創(chuàng)收抵消成本，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是其它生態(tài)修復(fù)工藝無可比擬的。

1.2 水下森林生態(tài)體系建設(shè)的駁岸處理

駁岸是連接河道延邊的重要組成部分，起到岸邊和水體的紐帶作用，同時(shí)駁岸也是水下森林生態(tài)建設(shè)中相當(dāng)重要的組成部分，甚至可以直接影響到城市河道生態(tài)修復(fù)工程的整體形象。日常工程建設(shè)中往往會(huì)采用人工駁岸、自然駁岸以及人工和自然協(xié)同的混合駁岸。

1.2.1 人工駁岸

主要建設(shè)形式是通過使用鋼筋混凝土、仿木樁、排樁或者其它護(hù)岸來防止水體流動(dòng)對(duì)土質(zhì)堤岸的侵蝕，進(jìn)一步有效地防御水災(zāi)，是近些年我國最為常用的護(hù)堤駁岸的建設(shè)形式，往往應(yīng)于被水流沖擊較為嚴(yán)重河流湖泊。但是這種建設(shè)形式也有很大的弱點(diǎn)，那就是無法防止降水對(duì)堤岸的侵蝕。

1.2.2 自然駁岸

自然駁岸建設(shè)往往是利用自然植物與建設(shè)材料的相互協(xié)調(diào)為駁岸的微生物生長提供優(yōu)越的繁殖環(huán)境，同時(shí)原生的植物也能較好地加固堤岸，提高堤岸的抗沖擊能力，這種建設(shè)模式凸顯出生態(tài)修復(fù)的協(xié)同作用。國內(nèi)的自然駁岸往往選取凈水效果和景觀效果優(yōu)良的挺水植物，既能美化環(huán)境，又能有效凈化水質(zhì)。

消夏灣濕地生態(tài)安全緩沖區(qū)主要采用了自然式和人工相結(jié)合的混合駁岸進(jìn)行生態(tài)建設(shè)。仿木樁建立起來的人工駁岸防護(hù)水土保持不良河段，自然駁岸建立時(shí)配合水下森林體系可有效地去除水體中的氮、磷元素以及其它污染物。水下森林還為健康的藻類繁殖以及形成生物膜提供了絕好的生態(tài)基礎(chǔ)。此外，自然式形成的生態(tài)駁岸擁有天然形成的魚道、魚巢可造就不同的流速帶，將空氣中的氧氣溶解到水中，起到凈化水質(zhì)的作用[2]。

2 水下森林生態(tài)建設(shè)多樣性

以自然生態(tài)系統(tǒng)為藍(lán)圖，構(gòu)建“水下森林”為主體的水下世界，并通過選擇強(qiáng)效凈化型和景觀型的水草，使水下植物保持四季常綠、高低錯(cuò)落，同時(shí)還能長效保持較好的水質(zhì)。

水生植物包括常年生活在水體中或者潮濕環(huán)境中的植物，這些水生植物往往會(huì)被用于常規(guī)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道或者農(nóng)村水塘的生態(tài)修復(fù)中，從科學(xué)分類角度上說，一般分為漂浮植物、浮葉植物、挺水植物、沉水植物4大類[3,4]。

圖1 水下森林生態(tài)修復(fù)工程效果示意圖

2.1 漂浮植物

漂浮植物中常用的有水葫蘆、滿江紅、水芹菜、浮萍等植物。這類水生植物具有以下生物學(xué)特性[5,6]。生命力頑強(qiáng)，適用于各種生態(tài)環(huán)境，且根部比較旺盛；繁殖能力比較強(qiáng)；具有不同季節(jié)休眠特性，就常見的水生植物來說，水葫蘆會(huì)冬季休眠或死亡，而水芹菜則會(huì)夏季休眠。這些水生植物的生長周期主要集中在每年的4—9月(覆蓋夏季)或者9月—次年4月(覆蓋冬季)；繁殖周期較短，主要以氮元素營養(yǎng)為主，且需求量較大。

由于漂浮植物具有上述特性，因此必須充分考慮其在植物配置過程中的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)異的適應(yīng)環(huán)境能力、可選擇搭配的休眠特性以及對(duì)氮元素和磷元素的吸收利用能力。因此，在進(jìn)行植物搭配時(shí)應(yīng)重視優(yōu)勢(shì)植物的種植量，從而提高整個(gè)體系對(duì)水體中總氮的去除效果[7]。

2.2 浮葉植物

這類水生植物主要有慈姑、荷花、菱角、芋頭、睡蓮、荸薺、馬蹄蓮等。大部分具有季節(jié)性休眠這一特點(diǎn)。通常在冬天休眠并在春天生長。生長季節(jié)主要在4—9月。根莖、球莖、種子類植物具有以下特點(diǎn)。有較好的耐淤能力，比較適合生長在肥沃的淤泥或淤泥土中，生長往往在近駁岸地帶；在水深40～100cm時(shí)也適宜生長；根莖生長離不開磷元素，這類具有發(fā)達(dá)的地下塊根或塊莖的水生植物對(duì)磷元素的需求很大；種子和果實(shí)的形成則需要較多的磷和鉀元素，這類具有種子和果實(shí)的水生植物對(duì)環(huán)境中的磷元素和鉀元素的需求很大。

由于這些植物具有上述特性，因此在水下森林搭配時(shí)應(yīng)充分考慮，若水體中磷元素含量較高時(shí)，可優(yōu)先考慮利用這些根莖、球莖、種子類植物生長對(duì)磷元素的需求，提高對(duì)水體中磷元素的去除效果[2]。

2.3 挺水植物

這類植物常見的包括蘆葦、香蒲、水蔥等水生植物。這些水生植物適應(yīng)能力強(qiáng)；根系旺盛，繁殖量大，對(duì)氮元素、磷元素和鉀元素的需求量都比較大；在無土的環(huán)境下也能較好地生長繁殖。

這類挺水植物大多是叢生類，且一般生長于原生土壤或者淤泥淺灘之中，在近些年的生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用最為廣泛[8-11]。

2.4 沉水植物類型

沉水植物一般原生于水質(zhì)清潔的環(huán)境，其生長對(duì)水質(zhì)要求比較高，因此，沉水植物一般用作強(qiáng)化穩(wěn)定植物加以應(yīng)用，以提高出水水質(zhì)。不同類型的水下植物吸收氮、磷和有機(jī)污染物質(zhì)以及凈化水質(zhì)的能力不同。通過種植不同類型、不同位置的沉水植物不僅能夠增加生物多樣性，提高整個(gè)系統(tǒng)的凈水效果，還可形成名副其實(shí)的“水下森林”。

水生植物其生長特點(diǎn)、代表植物以及在生態(tài)修復(fù)上的應(yīng)用情況如表1所示。

水深、溫度、光照、水體環(huán)境等環(huán)境因子是水生植物生長的必要條件，生態(tài)修復(fù)效果與環(huán)境因子關(guān)系密切，且互相影響。大量研究表明[12]，多種植物組合的氮磷去除效果優(yōu)于單一物種，一般在設(shè)計(jì)過程中，往往會(huì)考慮不同去除效果的水生植物有規(guī)模的搭配種植，針對(duì)氮磷的去除效果要比單一物種去除效果好10%左右，針對(duì)有機(jī)污染物去除效果甚至高于15%。

植物配置在水下森林生態(tài)景觀建設(shè)中占據(jù)著舉足輕重的地位，其不僅能夠?yàn)樽匀晃锓N提供優(yōu)良的生長環(huán)境，還直接關(guān)系到人與自然的和諧共處。

3 水下森林生態(tài)建設(shè)在工程的應(yīng)用

在蘇州生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)消夏灣濕地生態(tài)安全緩沖區(qū)的建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)思路就是按照駁岸式生態(tài)濕地和地水下森林相互配合，構(gòu)建出富有層次的空間區(qū)域，同時(shí)按照選取不同類型的水生植物的生長特性與種植環(huán)境進(jìn)行生態(tài)區(qū)域細(xì)分，將豐富多樣的建設(shè)模式較好地應(yīng)用在陸地景觀和城市河道的交匯地帶，其主要應(yīng)用具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

利用挺水植物易于生長在濕地和淺灘處這一優(yōu)勢(shì)，來銜接人工駁岸和河道之間的淤泥質(zhì)區(qū)域，這樣就可以實(shí)現(xiàn)清理河道有機(jī)污染物的目的，同時(shí)根系旺盛的挺水植物還能夠有效地過濾污泥等雜質(zhì)，進(jìn)而凈化水質(zhì)，使水中濁度下降，實(shí)現(xiàn)維護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)和景觀穩(wěn)定的目的。經(jīng)過綜合考慮，選取種植了最為常見的荷花、蘆葦、菖蒲、雨久花等，種植密度見表2。

表2 挺水植物品種及種植密度

在河道兩岸種植樹林類植物可以用于加固河岸土質(zhì)，同時(shí)還可以通過打造垂直化植物分布來建設(shè)層次分明的植物景觀帶，常見的樹林類植物有柳樹、水杉、刺槐和白楊，部分區(qū)域搭配種植香根草、常青藤、簸箕柳等。

對(duì)于沉水植物種植苗種基本為全植株鮮體和營養(yǎng)體，根據(jù)其繁殖習(xí)性選擇合適的種植方法，本工程選用沉水植物主要以苦草、伊樂藻等為主的優(yōu)勢(shì)種群落。

表3 沉水植物品種及種植密度

消夏灣濕地生態(tài)安全緩沖區(qū)的水下森林建設(shè)完成后，預(yù)計(jì)將削減臨近區(qū)域流入太湖的化學(xué)需氧量約5000t·a-1，總氮約100t·a-1，總磷約10t·a-1。在削減污染物的同時(shí)，也為西山景區(qū)減少生態(tài)修復(fù)投入約200萬元·a-1。

4 結(jié)論

隨著生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)功能品質(zhì)得到持續(xù)提升，使得市區(qū)、生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)“雙核”的發(fā)展思路更加明確，隨著太湖新城和附近城區(qū)的新建以及改造同步實(shí)施，使未來蘇州的鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展建設(shè)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)宜居環(huán)境提升得到同步推進(jìn)。

水下森林生態(tài)景觀在城市河道治理工程中能充分發(fā)揮自然資源的魅力和優(yōu)勢(shì)，不僅美化了城市環(huán)境，還推進(jìn)了人與自然的和諧共處。在未來構(gòu)建城市整體生態(tài)系統(tǒng)時(shí)要注意不能忽略了城市河道治理的重要性，河道景觀作為城市環(huán)境的一分子，同樣是居民需要共同維護(hù)的財(cái)富。總之，應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)綠色河道系統(tǒng)，為市民創(chuàng)造一條從市區(qū)到水下森林生態(tài)區(qū)的便利路線，進(jìn)而營造一個(gè)綜合性的城市生態(tài)景觀空間。