王誠，邢巖，呂彪，肖山民

（1.貴州省航務管理局，貴州 貴陽 550003；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津 300456）

內河航運作為河流水資源綜合利用的重要方面，以其“占地少、耗能低、污染小、成本低、運量大”的比較優(yōu)勢，在現(xiàn)代綜合交通運輸體系中具有不可替代的重要地位[1]。內河航運本身即是一種綠色的運輸方式。但是航運，特別是為滿足航運需求所進行的航道工程會對生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響。緩解航道工程實施所產生的不利影響，開展航道工程生態(tài)保護與修復是水運交通行業(yè)應盡之責。

航道基礎設施綠色建設與修復作為內河航運高質量發(fā)展的主要任務，同時也是交通強國建設強化交通基礎設施生態(tài)環(huán)保設計的重要內容，2021年印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》將95%的交通基礎設施綠色化率作為2035年的遠景目標。當前，以長江、西江和京杭運河為代表的內河高等級航道建設，綠色生態(tài)環(huán)保理念和工程措施已有廣泛應用，初步形成了航道工程綠色生態(tài)建設技術體系，在強化航道工程生態(tài)環(huán)境保護修復，建設綠色交通廊道方面發(fā)揮了重要作用[2]。2021年6月交通運輸部發(fā)布施行的《內河航道綠色建設技術指南》，對于規(guī)范和推進我國內河航道工程綠色建設意義重大。

密蘇里河是一條人工改造化程度較高的河流，肇始于上世紀初的大規(guī)模渠化治理，造成河流水文淹沒節(jié)律變化和生物棲息生境喪失，對河流生態(tài)環(huán)境產生了較大的影響。自上世紀80年代以來陸續(xù)開展的棲息地修復、流量調節(jié)和生物人工繁育等綜合環(huán)境恢復措施，在近40年來取得了良好的恢復效果。密蘇里河在保護對象與內容確定、棲息地修復、指標量化、修復目標考核、修復措施和跨專業(yè)組織協(xié)作等方面的做法值得研究與借鑒。

有鑒于此，透過回顧美國密蘇里河百余年來的治理與保護歷程，以期對我國正在開展的航道工程生態(tài)保護工作有所借鑒和啟發(fā)。

1 密蘇里河開發(fā)歷程

密蘇里河發(fā)源于美國西北部落基山脈東麓，流經蒙大拿、北達科他、南達科他、內布拉斯加、愛荷華、堪薩斯和密蘇里7 個州，在圣路易斯市匯入密西西比河，密蘇里河是密西西比河最長的支流，全長3767km，流域面積137 萬km2。

自19 世紀初美國西進運動（Westward Movement）以來，密蘇里河即扮演著東西部運輸通道的重要作用。早期的航道工作主要是清理河道沙洲、倒木、沉船等以疏通航道為目的清障作業(yè)，以供龍骨帆船、小型蒸汽輪船的安全航行。為進一步發(fā)揮密蘇里河的航運效益，同時保護沿岸的基礎設施、農田和居民區(qū)，美國國會在1912年授權陸軍工程師兵團（USACE）負責實施密蘇里河堤防加固和通航計劃（Missouri River Bank Stabilization and Navigation Project，BSNP）。密蘇里河首次大規(guī)模的系統(tǒng)治理發(fā)生在1927-1942年間，當時陸軍工程師兵團雇傭多達13000 名勞工沿密蘇里河修筑壩體和護岸工程，通過系統(tǒng)性的航道治理，至1934年使河口至堪薩斯城589km 的航道水深達到1.8m，至1940年，將其進一步上延至距河口991km 的奧馬哈市。

1944年美國國會通過的防洪法案（Flood Control Act）將密蘇里河的開發(fā)和治理授權給陸軍工程師兵團，由其負責密蘇里河干流水庫群，堤防和航道建設。明確了密蘇里河水資源開發(fā)的8 大功能，分別是：灌溉(irrigation)、供水(water supply)、防洪(flood control)、發(fā)電(power)、航運(navigation)、水質管理(Water quality control)、休閑(Recreation)、魚類與野生生物保護(fish &wildlife)。自此，在密蘇里河中上游陸續(xù)修建了6 座水壩，形成了美國最大的梯級水庫群系統(tǒng)，其發(fā)電總量占全美水力發(fā)電總量的71%以上。按照密蘇里河堤防加固和通航計劃，愛荷華州蘇城（Sioux city）以下1200km的下游河段計劃建成9 英尺深（2.74m）×300 英尺寬（91.44m）的航道。該計劃通過一系列堤防、護岸、丁壩、裁彎、堵汊、疏浚工程將河道束窄、取直，阻止河流橫向淘刷，將河道限制在相對穩(wěn)定的主槽內，從而將密蘇里河從一條寬淺、多汊、游蕩的蜿蜒河流改造成為一條窄深、順直、單一的行洪與運輸通道[3]。

經過對密蘇里河近80年來系統(tǒng)化的治理，在取得巨大社會和經濟效益的同時，河流的水文節(jié)律、河道輸沙、河床形態(tài)和生物資源等也發(fā)生了巨大的改變。干流梯級水庫群調節(jié)縮小了洪枯季節(jié)的水量差異，改變了河流天然的水文節(jié)律，水壩攔截了上游約3/4 的輸沙（據(jù)密蘇里州Hermann 監(jiān)測斷面顯示河道輸沙量由蓄水前的3.25 億t/年減少至7500 萬t/年）。治理工程的實施使下游河道流程縮短了近10%，河道寬度變幅從歷史上的365～3218m 縮減至183～335m，局部河段水域面積減小近80%。主河槽與洪水邊灘的水力連通度降低甚至是完全喪失，棲息地面積損失近522,000 英畝，從歷史上100 英畝/英里（25 公頃/公里）的水平降低至不足5英畝/英里（1.26 公頃/公里）。作為水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈關鍵環(huán)節(jié)的水生昆蟲減少了70%，67 種本土魚類中的51 種漁獲量已經稀有或大幅減少，其中，密蘇里鏟鱘（Pallid Sturgeon）和黃嘴燕鷗（Least Terns）被列為瀕危物種，笛鸻（Piping Plovers）被列為近危物種，以密蘇里河為主要棲息場所的密蘇里鏟鱘是密西西比河流域內首次被列為瀕危物種的魚類。

2 密蘇里河修復計劃

為緩解密蘇里河因水資源開發(fā)所造成522,000 英畝的棲息地損失，美國國會于1986年授權陸軍工程師兵團以撥付和贖買形式獲得48,100 英畝土地（包括29,900 英畝私有土地和18,200 英畝國有土地）開展以河流棲息地（包括支汊邊溝、河灣回水區(qū)、淺緩水域、濕地和洼地等）恢復為主的魚類與野生生物救助計劃（BSNP Fish and Wildlife Mitigation Project），并于1999年，追加授權118,650 英畝，從而將棲息地恢復土地供應面積增至166,750 英畝，其中計劃至2024年將恢復淺水棲息地面積20,000 英畝。

為此，美國魚類與野生生物管理局（USFWS）于2003年發(fā)布修訂版的生物意見書（Biological Opinion,BiOp），明確指出為密蘇里河3 種瀕危生物營造棲息地，包括適宜密蘇里鏟鱘的淺水棲息地（Shallow Water Habitat, SWH）和適宜黃嘴燕鷗、笛鸻的出露沙洲棲息地（Emergent Sandbar Habitat, ESH）[5]。意見書從生物行為學角度提出了適宜鏟鱘棲息的生境條件專業(yè)意見，以便為棲息地恢復和效果評價提供標準。將8月日均流量綜合歷時曲線中位流量所對應的水深不大于5feet（1.5m）、流速不大于2ft/sec（0.6m/s）的水域認為是理想的淺水棲息地，并計劃2020年將其面積恢復至20-30 英畝/英里（5-7.5 公頃/公里）的目標水平。

2005年提出的密蘇里河恢復項目（Missouri River Recovery Program, MRRP）將以往涉及到的密蘇里河流域開發(fā)與保護計劃進行整合，形成以流域為單元的綜合性治理項目。并于2007年成立了由沿岸各州、原住民、利益相關方和聯(lián)邦管理機構多方參與的密蘇里河恢復項目執(zhí)行委員會（MRRIC），作為推動項目執(zhí)行的咨詢和議事機構。

3 淺水棲息地恢復

參照美國魚類與野生生物管理局生物意見書的指導，淺水棲息地恢復可采用拓寬河道、修復洪水邊灘和調節(jié)下泄流量等工程或管理的手段進行。淺水棲息地恢復根據(jù)建設位點的不同主要分為兩類：一類是河道內修復（in-channel rehabilitation）：包括①整治壩體壩身開槽（Dikes Notching）；②堤身開口（Revetment Notching）；③削減整治壩體高程（Dikes lowering）；④修筑V 字形壩體（Chevron construction）。其中，整治壩體壩身開槽能夠恢復主航槽與壩田的橫向連通，形成新的人工汊道，提升河段的生境多樣化水平；堤身開口能夠增強河濱濕地與河道的水系連通程度，擴大水生生物棲息空間；削減整治壩體高程能夠適當恢復壩體表面的過流能力，通過適當犧牲壩體整治能力換取壩田區(qū)生態(tài)效益改善；V 字形壩體在河道當中形成半封閉的靜水區(qū)域，為水生生物營造了河道內的棲息空間。另一類是邊灘修復（off-channel rehabilitation）：包括①開挖/疏浚支汊邊溝（Chute）；②開挖/疏浚河灣回水區(qū)（Backwater）。其中支汊邊溝是利用灘面遺留串溝，通過人工開挖或疏浚而成，其入口與出口均與主航槽連通。河灣回水區(qū)是利用低洼灘面，同樣通過人工開挖或疏浚而成，但僅其入口與主航槽連通。邊灘上的支汊邊溝和河灣回水區(qū)建設能夠增加主航槽與邊灘的水力連通，擴大水域覆蓋面積，即使是在枯水期也能夠在邊灘上保留適宜的淺水生境，增大了水生生物的棲息空間。

截止2016年底，陸軍工程師兵團已通過贖買和劃撥形式，獲得土地面積66,332.87 英畝，占棲息地恢復面積的40%，分布在內布拉斯加、愛荷華、堪薩斯和密蘇里4 個州的74 處河段。截止2015年底，已完成淺水棲息地恢復面積11,832 英畝，按最初20 英畝/英里的最低目標，753 英里河段共需建設淺水棲息地15,060 英畝，完成度達79%。

4 對我國航道工程生態(tài)保護的借鑒意義

從密蘇里河開發(fā)治理和保護歷程來看，其大致經歷了從水害治理，到變害為利航運開發(fā)，到明確河流8 大功能，再到瀕危生物棲息地恢復的不同階段，通過梳理百年來密蘇里河的治理與保護經驗，對我國航道工程生態(tài)保護工作的借鑒有：

（1）立法確立流域尺度的水資源綜合利用功能與主體。以流域尺度統(tǒng)籌水資源綜合利用，確立開發(fā)與保護并重的功能定位（但實際上仍是先開發(fā)后治理），明確實施主體。

（2）建立多部門、跨行業(yè)的開發(fā)與保護協(xié)作機制。成立密蘇里河恢復項目執(zhí)行委員會，整合流域范圍內的開發(fā)與保護計劃，建立多方參與的協(xié)商議事和決策機制，保障流域開發(fā)治理“一體化”、“一盤棋”的理念得以貫徹。

（3）選擇旗艦物種推進和推廣水資源開發(fā)與保護工作。以旗艦物種選擇推進河流水資源開發(fā)與保護，明確重點保護對象及其受威脅程度，從而使棲息生境保護有的放矢，便于在全社會推廣和宣傳保護工作。

（4）形成以空間恢復為主的河流再自然化進程。逐步恢復河流多汊道系統(tǒng)與淺緩水域等自然屬性，補償因丁壩、鎖壩等航道工程所造成的水力連通下降及其所帶來的棲息地喪失。

（5）提供可量化專業(yè)化的棲息生境恢復指標和目標意見。由生物部門結合物種習性提供專業(yè)的生境關鍵環(huán)境因子指標，參照棲息生境歷史水平和現(xiàn)實狀況提出棲息地總量恢復階段目標，作為評價棲息生境恢復工作進度和成效的依據(jù)。

（6）探索棲息地恢復工程與管理措施?；謴椭骱硬叟c邊灘、河灣回水區(qū)的橫向連通，開展工程河段水動力、地貌、河床底質、生物資源變化等內容的跟蹤監(jiān)測和評估，不斷調整優(yōu)化恢復工程措施，進行河流環(huán)境適應性管理。

5 結論

鑒于航道工程生態(tài)保護與修復正在我國大小通航河流上廣泛開展，通過回顧密蘇里河百余年來的開發(fā)與保護歷程，詳述其以旗艦物種棲息地恢復為主的流域修復計劃，從流域水資源開發(fā)保護功能界定、跨行業(yè)協(xié)作機制、旗艦物種選擇、河流空間恢復、棲息地量化指標以及恢復工程措施與管理等6 方面歸納其對我國正在開展航道工程生態(tài)保護工作的借鑒經驗。