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    發表日期:2019年04月12日
     擬自然,為什么更親近自然?——山水林田湖草

    生態保護修復的技術選擇

    來源:《中國生態文明》雜志

    王波,何軍,王夏暉

    河道整治,是國家山水林田湖草生態保護修復試點的主要內容。由于現有國家標準規范與“山水林田湖草是一個生命共同體”理念要求仍存在差距,相關生態保護修復標準缺乏,一些河道整治試點項目仍沿用傳統治理思路,河道白化、硬化、渠化等現象時有發生,亟待轉變治理思路。

    我們面臨的問題,發達國家幾十年前也曾遇到過。值得我們關注和研究的是,發達國家當時提出并且實踐了一種理念,叫作擬自然。二十世紀初,歐盟、美國、日韓等國家正是在擬自然理念指導下,經歷了將硬化河道改為擬自然河流的過程,實現了河道治理生態效益、經濟效益和社會效益的相統一。國際上的這些成功實踐,為我國破解治理水患之困提供了重要參考。

    一、擬自然理念的內涵與特征

    (一)理論內涵

    擬自然理念起源于20世紀歐洲對河流的生態治理,是對于河道工程化導致自然環境破壞所進行的反思,是推動河流進行回歸自然改造的研究和實踐。1938年,德國風景園林師、建筑師Seifert發表《擬自然水利工法》,首次提出河流擬自然治理的概念,指的是在完成傳統河流治理任務的基礎上,達到接近自然、廉價并保持景觀美的一種治理方式。隨后,各國結合實際情況,開展了擬自然理念的研究和應用。德國擬自然河道治理工程學派創立于20世紀50年代,認為用混凝土將河道硬化是導致河流污染等問題的根本原因,強調河流整治必須遵循自然的理念,要將生態學原理應用到河流治理中。美國結合生態學與工程學理論,提出了“自然河道設計技術”或“河川生態工程”,認為在滿足人類生存需要的同時,還要兼顧生物多樣性需求和生態系統穩定性。1998年,美國聯邦河溪生態修復組織制訂了《河溪廊道修復原則手冊》,將河流視為一個生態系統,系統地闡述了河流廊道的特點、過程、功能,河流廊道的干擾因素以及修復方法,并提出,美國在今后水資源開發管理中必須優先考慮河道生態恢復。日本河道整治也經歷了渠化向擬自然轉變的過程,在學習歐美河道擬自然治理理念之后,提出“多自然型河川工法”,頒布《推進多自然型河流建設法規》,將河流生態系統與河畔居民社區的關系等作為一個整體考慮,建設河流環境、恢復水質、維護景觀多樣性和生物多樣性,鼓勵使用木樁、竹籠、卵石等天然材料修建河堤。

    我國對河流生態修復技術研究起步較晚,學者對擬自然理念也開展了理論和實證研究,研究項目涉及北京市川北河和永定河平原段、長沙市湘江、沱江干流成都段等。2003年,學者董哲仁結合水工學和生態學理論,提出“生態水工學”的理論框架,在滿足防洪安全的前提下,將河流看作有生命的生態系統,綜合考慮人為控制以及河流的自我恢復。2010年,高甲榮等出版《河溪近自然評價一一方法與應用》一書,從定性的角度明確河溪近自然的概念和內涵。2013年,董哲仁出版了《河流生態修復》一書,全面系統地結合水利學和生態學相關領域的新理念和成果,結合我國國情、水情和河流特點,提出了較為完整的河流生態修復理論和技術方法。2015年,學者吳丹子指出,城市河道近自然化是以自然為導向,以城市安全和防洪安全為前提,在滿足一定的城市基礎設施功能的基礎上,通過生態工程技術和空間營造策略,恢復河流自動力過程及部分生態服務功能,使河流趨于自然的一種景觀塑造方式。

    綜上所述,擬自然河道整治理念是指,河道整治必須堅持尊重自然、順應自然、保護自然的原則,將河流作為一個有生命力的生態系統整體,統籌水資源、水環境、水生態各方需求,在確保防洪安全的前提下,采取工程與生物措施相結合、人工治理與自然修復相結合的方式,全面提升河流生態系統服務功能,實現人水和諧共生。

    (二)基本特征

    一是安全。河道的整治與建設,應當服從流域綜合規劃,符合國家規定的防洪標準、通航標準和其他有關技術要求,維護堤防安全,保持河勢穩定和行洪、航運通暢。

    二是生態。注重生態理念、技術和模式的應用,將河流自然恢復、自我凈化、涵養水源等功能有機融合到河道綜合整治中,嚴禁侵占河道和裁彎取直,盡量保持河流自然形態,恢復河流生態功能,維護河道健康,積極營造親水環境。

    三是整體。將河流所在流域作為一個生態系統整體,對山上山下、地上地下、流域上下游、河流左右岸進行整體保護、系統修復、綜合治理。

    四是多樣。河道整治目標是多樣的。一方面,需滿足防洪、排澇、灌溉、供水、航運、養殖等經濟功能;另一方面,需提供生物棲息地、保護生物樣性、調節氣候、凈化環境、涵養水源、打造景觀等生態功能,滿足人們親水需要。

    二、國外典型案例介紹

    20世紀50年代起,國外發達國家就開始了以擬自然理念為指導的河道整治實踐,經過半個多世紀的探索與發展,汲取了沉痛教訓,也積累了豐富經驗。

    (一)德國萊茵河——擬自然水利工法

    萊茵河是具有歷史意義和文化傳統的歐洲大河之一,也是世界上最重要的工業運輸大動脈之一。萊茵河全長1390 公里,流域面積1850平方公里。發源于瑞士境內的阿爾卑斯山,流經德國注入北海,沿途流經列支敦士登、奧地利、法國和荷蘭。

    1993年和1995年,萊茵河先后發生兩次洪災,洪水淹了一些城市,造成的損失達幾十億歐元。分析洪災原因,主要是萊茵河流生態遭到破壞,萊茵河的水泥堤岸限制了水向沿河堤岸的滲透。因此,德國進行了河流及沿線岸邊回歸自然的改造,將水泥堤岸改為自然屬性的生態河堤,重新恢復河流兩岸儲水濕潤帶,并對流域內支流實施裁直變彎的措施,延長洪水在支流的停留時間,減低主河道洪峰量。

    主要措施包括:一是改善水質。對水體性質進行分析,確定水體中殘留有機污染試驗性目標值,并對消減效果和目標值進行后評估,在對比實際情況的基礎上,再次修正和確定目標值。二是恢復生態。對萊茵河生態系統結構、生物學水生、兩棲和陸上生物進行分析,保護和恢復兩岸沖擊帶,恢復鮭魚、鱒魚等生境。三是源頭控制。對兩岸點源排放工業或城市、非點源排放農業和大氣、線源排放兩岸交通和航運進行調查統計,并通過經濟鼓勵的方式,進行治理和規劃,防止污染事故和保證工廠安全。

    (二)美國查爾斯河——河道生態修復技術

    查爾斯河是美國馬薩諸塞州東部的一條長約192千米的河流,源自霍普金頓,向東北方向流過23個鎮、市后在波士頓注入大西洋。隨著波士頓城市的發展,到18世紀末,查爾斯河洪泛頻繁,污水橫流。為改善這條多泥沙河流的衛生狀況,1893年,當地實施“翡翠項圈”計劃,通過采取強有力的治理措施來恢復查爾斯河流域的自然狀態,達到控制洪水泛濫和改善河流水質的目的。

    主要措施:一是恢復河流的自然狀態。首先對查爾斯河流進行改造,恢復蛇形、彎曲的河流自然形態,減少波浪對河流的沖擊。二是恢復河流灘地和濕地的蓄水功能。按照自然規律重新構造了灘地和濕地,恢復了約12.14 公頃不規則的盆地,重建了約合8.09公頃濕地用來接納洪水。在查爾斯河上游設置了一個潮汐門,發揮防御洪水和提高對盆地沖刷的雙重作用。三是構建沿河公園體系。通過景觀規劃的手段,建成了沿查爾斯河流域貫穿波士頓全城的帶狀公園體系。查爾斯河景觀規劃的成功,主要歸功于河流自然狀態的恢復與河流灘地、濕地蓄水功能的恢復。

    現在查爾斯河及其濕地的面貌,是人類與自然共同協作的結果,是建立在對自然尊重基礎上的成果,在維持城市發展的同時也保持了自然界的穩定發育。

    (三)日本土生川——多自然型河川工法

    土生川位于日本四國地區,流域面積5.7平方公里,河流總長4.2 公里,其河床狹窄,洪水常常泛濫成災。1989年,局部改善工程開啟,以“恢復河川原貌”為主題,用石頭創造自然的水際,即通過未經加工的天然石材和植被恢復自然河川,河床材料主要為沙礫和玉石。

    一是護岸設計采用天然石護岸,河岸栽種柳樹及水草等,讓魚蝦有生存空間,河岸植被擁有成長環境。二是天然石護岸施工時,石材不需要整形加工,只需對形狀及空隙的大小或顏色加以考慮,注意與周圍環境的協調。利用重型機具配置巨石,在最下緣放置較大石頭,依大小堆積,其間砌石可讓人及其他生物自由上下,由人力依石頭樣式進行調整,并在石頭間的空隙栽種植被,另外還在河道中心及兩岸的凹部放置了石頭。

    從土生川施工前不自然、單調的河川景觀,到竣工初期的生澀,以及其后兩年的發展,現今土生川沿岸植被繁茂,幾乎己經看不到以前植入的石頭。預期計劃逐一呈現,創造豐富、多樣的水流,滿足不同生物對生息環境條件的需求。這項工程既兼顧了安全、景觀及生態,還能結合地方小區的力量,進行例行性的維護工作,使整體工程效果得以長期有效保持。

    (四)韓國清溪川——河流生態文化復原工程

    清溪川流經首爾市中心區,橫貫城市東西。1978年,清溪川被完全封閉為一條城市暗河。2002年,韓國政府開始拆掉清溪川上的高架橋以及鋼筋混凝土蓋板,對入河污水進行截流,引入漢江水源為主要水源,利用中水和雨水作為補充水源,以保證清溪川長期有水。韓國清溪川復原工程將河流環境恢復和歷史文化復原相結合,恢復了清溪川的生態和文化風貌,創造了城市文化河流復原的經典范例。

    一是河流治理中,將防洪、生態、景觀等很好地結合,在保證防洪的前提下,河道設計為復式斷面,分2~3個臺階,人們可以通過臺階接近水面,開展親水活動。二是河底防滲層采用黏土和礫石混合物,在清溪川治理中注重生物保護,如濕地、鳥類棲息地等,增加生物多樣性。三是在河流的不同位置,采用不同的設計手法,強調自然和生態恢復理念,使人們有置身大自然的感覺;護坡塊石和植被為主,同時將人文、時尚等元素融為一體。

    (五)新加坡加冷河——河流公園融為一體

    加冷河位于新加坡中心區域。20世紀60年代,新加坡將天然河流系統大規模轉變為混凝土河道和排水渠系統以緩解洪澇災害。在洪澇災害得以緩解的同時,筆直的運河隨著時代發展出現許多問題,與周邊景觀相容性差、生態系統服務功能弱。2006年,新加坡實施“活躍、美麗和干凈的水計劃”,對河流進行生態修復。

    一是借鑒德國擬自然理念,將加冷河從筆直的混凝土排水渠改造為蜿蜒的天然河流,河道長度由2.7公里變為3公里。二是構建水循環系統。融入雨水管理設計,公園上游有生態凈化群落,栽種精心挑選的植物品種,過濾雨水和污染物、吸收水中的營養物質,達到減少雨水徑流污染、凈化水質的目的,同時美化環境;凈化后的水輸送到宏茂橋水上樂園,最后流到池塘。三是美化河流景觀。保留受影響樹木總量的30%,移植到宏茂橋公園其他場地。水中種植出水植物,形成荷花群等群落;河邊設計草坪緩坡,提高親水性,也可為動物提供棲息場所,提高生物多樣性。四是注重生態工程技術應用。綜合考慮防止水土流失、美學和生態學要求,優化施工方法,擇優選擇合適的技術和植物;在水流速度快和土壤較易被侵蝕的關鍵位置,配置較茁壯的植物,在比較平緩的區域配置相對柔弱的植物。

    加冷河河流生態修復項目是熱帶地區具有代表性的自然河流改造工程,也是熱帶地區首個應用土壤生物工程技術進行的河流自然化項目。進行生態修復后,河流與宏茂橋公園融為一體,河流水質改善,景觀品質提升。

    三、關于我國河流生態修復的對策建議

    國外典型河川生態修復成功案例表明,擬自然理念是推進河流生態修復的重要指引。采用生態的技術和模式開展河流生態修復,將修復后的河流再次歸還給大自然,充分利用大自然的穩定性、平衡性、抗干擾性和自凈化功能,統籌實現防洪、抗旱、生態、景觀、人文等多方面目標,對推進我國河流生態修復事業具有重要指導意義。結合國內一些山水林田湖草試點河道整治項目存在的突出問題,借鑒國外擬自然河流生態修復經驗和做法,提出以下對策建議。

    一是及時總結山水林田湖草試點經驗,制定和發布國家河流生態保護修復技術標準或規范。國外經驗表明,在開展河流生態修復時,制定相應的技術標準或規范是必不可少的。國內一些省份圍繞生態護岸等出臺了地方標準規范,如江蘇省《內河航道生態護岸工程質量檢驗標準》(DB 32/T 2976-2016),但全國層面至今尚無河流生態修復統一技術標準或規范,若沿用現有河道整治設計規范等,往往達不到擬自然河流生態修復要求。

    二是以小流域為基本單元,統籌規劃設計水資源、水環境和水生態三方需求。河流生態修復是一個多目標、多層次、多措施、多約束條件的系統工程。在解決好防洪問題的同時,需要統籌水利發展、污染防治、城鎮景觀綠化、生物多樣性保護、歷史文化保護等規劃。合理開發水資源,科學測算生態基流,建立流域上下游生態基流協調機制,保障生態環境需水量;強化污染源頭控制,利用河流灘涂地、濕地等未利用地,設置面源生態攔截帶;加強河流水系連通,保留原有河道淺灘和深潭,嚴禁侵占自然河道,保護水生生物生境,提高生物多樣性。

    三是妥善處理好保護與修復的關系,因地制宜選擇生態修復技術和模式。堅持保護優先、自然恢復為主、人工修復為輔的原則,針對河流突出生態環境問題,科學謀劃工程項目建設內容,該保護的,堅決不修復;該修復的,要結合實際,遵循自然規律,科學選取技術模式,宜林則林、宜草則草、宜荒則荒。在生態護岸方面,鼓勵選擇以鄉土植物為主,耐水濕,根系發達,具有良好固土能力的植物,來營造美麗的自然景觀。

    四是強化河流生態修復全過程監管,避免“偽生態,真破壞”。加強河道整治項目環境影響評價管理,確保項目開工前,完成項目環境影響評價前置手續。強化項目施工期間環境影響評價措施落實情況,尤其是生態環境敏感脆弱、自然保護區等地區;對發現的問題,要及時提出整改措施;對逾期未整改到位的,要采取經濟、行政、法律等綜合措施,堅決落實整改要求。結合項目績效考核驗收,通過開展項目實施對周邊生態環境影響評估,切實遏制“偽生態、真破壞”等現象發生。

     

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