赵方莹　鲍永刚　刘骥良　李璐　季世琛　王雪瑞　韦依伶

摘要：针对小清河（丰台段）存在的生态环境问题，运用近自然河道生态修复的理念，进行截污清淤，在保证河道安全行洪的基础上，采用河道基底自然形态重塑、岸坡修复、水动力条件恢复、微生物系统和小型潜流湿地构建等措施，重建非生物环境与生物之间的功能体系，从而恢复河道生态系统的形态结构与功能结构。以生态系统内部自我调节功能及群落演替过程逐渐代替人工管理维护，达到河道水生态环境修复目的。此次运用近自然河道生态修复的方法治理小清河的实践经验，可为北京市同类型城郊河道的治理修复工作提供一定的参考。

关键词：小清河;近自然;生态修复;河道治理

中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）06-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.112

Practice and discussion on near natural ecological restoration of  Xiaoqing River （Fengtai District）

Zhao Fangying1，Bao Yonggang2，Liu Jiliang1，Li Lu1，Ji Shichen1，Wang Xuerui1，Wei Yiling1

（1.Beijing Sainteco Technology co.，Ltd，Beijing 100083，China;2.Water-affair Authority of Beijing City，Beijing 100071，China）

Abstract：In view of the ecological environment problems existing in Xiaoqing River in Fengtai District，the concept of near natural ecological restoration of rivers is applied.First，the sewage is intercepted and the silt is removed.Then，on the basis of ensuring the safe flood discharge of the river course，the measures such as the reconstruction of natural form of the river base，the restoration of bank slope，the restoration of hydrodynamic conditions，the construction of micro biological system and small-scale subsurface flow wetland are adopted to reconstruct the functional architecture between environment and living organisms，so as to restore the structure and function of the river ecosystem.The self-regulation function and community succession process of ecosystem gradually replace the artificial management and maintenance，and finally achieve the goal of river water ecological environment restoration.The practical experience of using the near natural ecological restoration method to control Xiaoqing River can provide some reference for the treatment and restoration of similar suburban rivers in Beijing.

Key words：Xiaoqing River;Near nature;Ecological restoration;River treatment

社會的发展伴随着对自然环境的改造，日常生产建设活动常会对生态环境造成一系列难以估量的损害，诸如资源短缺、水土流失、环境污染、自然灾害频发、生境片断化或退化、物种多样性丧失等问题层出不穷。以工程建设为主的传统环境治理方法往往忽视了对生态系统的影响，运用生态学的理论与方法进行生态修复是当前环境治理工作的主要方向。城市化建设过程中多会采用河道渠化、底质硬化、石砌护坡、截弯取直等工程措施改造自然河道，以满足水资源调配、水土保持、蓄水行洪、景观建设等社会需求，但改造后城市河道的生态系统十分脆弱，水质恶化、生物多样性丧失、景观退化等问题较为普遍，需耗费大量人力、物力进行长期管理维护[1-2]。近自然河道生态修复是在尊重生态环境多样性、保障河道行洪安全的基础上，放弃以钢筋、混凝土结构为主的传统工程措施，利用现存条件建立可永续利用的自然河道生态系统，在满足社会发展需求的同时兼顾河道生态系统修复，保持水环境健康稳定。有关近自然河道生态修复的相关概念及应用的发展历程已有许多文献进行过详细论述[3-7]，本文不再赘述。本研究以小清河（丰台段）为对象，根据问题诊断分析结果设计并实施了具有针对性的近自然河道生态修复措施，探讨对于北京及周边地区同类型河道的最佳治理方法。

1 研究对象

小清河发源于北京市丰台区长辛店镇，是大清河水系拒马河的一条支流，自北向南流经丰台区及房山区后在河北省涿州市境内汇入北拒马河，主要支流有九子河、蟒牛河、佃起河、牤牛河（房山区内称为哑叭河）与刺猬河（图1）。小清河年平均降水量约628.9mm，多集中于夏季，冬季降水量最少，河流有断流现象。研究区域全长约3.8km，下游起点为稻田路（K0+000），上游终点为周口店路（K3+845），其中K0+000-K1+256段为梯形断面，两岸均为植被护坡，坡脚为铅丝石笼挡墙;K1+256-K3+197段为梯形断面，左右两岸均有民房，断面全部为浆砌石护砌;K3+197-K3+845段为梯形断面，20年一遇洪水位以下为浆砌石护坡，20年洪水位以上为植被护坡。

2 问题诊断分析

2.1 岸坡水土流失

K0+000-K1+256段岸坡为土质护坡，自然植被覆盖率低，水土流失现象明显;K1+256-K3+845段中20年一遇洪水位下均为浆砌石护坡，无法有效过滤地表径流。长期的水土流失致使小清河（丰台段）岸坡及周边的泥沙随地表径流进入河道并在底部淤积，降低了河道的行洪能力，易在汛期引发洪涝灾害，而非汛期河床裸露影响河道景观[8]。

2.2 水环境污染

河道K0+865处周边居民区有少量生活污水直排进入河道，同一区域有污水处理厂排出的中水直接进入河道，排放量约20000m3/d，中水出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，此处中水出水量远远大于上游来水量，造成上游K0+865-K3+845段内水体有一定程度的滞留，水流不畅使上游污染物不能及时转移，同时也加重了上游河道淤积程度，淤积的底泥会释放高浓度污染物，对水质产生严重影响[9]，在高温季节易引发水体黑臭、水华并滋生蚊虫病菌，影响周边居民生活质量与健康状况。2016年对小清河（丰台段）下游水质检测结果显示，全年除汛期外，水体中COD浓度为25-71mg/L，氨氮浓度为4.26-8.04mg/L，总磷浓度为0.74-1.35mg/L，水环境污染严重。

2.3 河道生态功能弱化

河道形态结构单一，生境多样性差，淤积的泥沙会直接减少水域面积，限制了水生生物的生存空间。堤岸作为水域与陆地生态系统的过渡地带，是生物迁移的廊道，承载着水、陆生态系统之间的交互过程，也是陆地污染物进入河道前的有效缓冲带，但研究段内堤岸多为植被稀疏的土质边坡或浆砌石挡墙，很大程度上阻碍了两种生态系统之间的交互过程，致使河道生境多样性维持、水土保持、维持区域生态平衡、调节局部小气候等方面的功能弱化甚至丧失[10-11]。

河道内无沉水植物及浮水植物，仅在沿岸部分区域分布有一定数量的芦苇，水体自净能力有限，无法及时、有效净化河道内的污染物。虽然芦苇具备一定的种群规模，但研究范围内水生植物多样低性，水生态系统抵抗外界干扰的能力弱，遭到破坏后恢复能力同样较差。此外上游来水量少且在部分河段有水体滞留现象，污染物无法及时转移并逐渐积累，进一步降低了河道水环境容量。

3 修复措施

3.1 截污清淤

污染源阻断与河道清理是环境治理工作的前提，对K0+865周边几处直排生活污水管道进行封堵，清除严重阻塞河段淤积的泥沙，清理河道内散落的生活及建筑垃圾，对于周边有居民生活的河段需加强河道管理维护强度，杜绝污水和垃圾进入河道。

3.2 河道基底自然形态重塑

根据K0+000-K3+103段内泥沙大量淤积的特点，在保障行洪安全的前提下，充分发挥淤积泥沙的生态价值，对现有淤积地貌进行改造，设计多样化水文路径，在有限的空间内充分营造河曲和水面，增大滨岸带内水陆接触面积，恢复河道蜿蜒曲折的自然形态及水体连续性。河道中多样的局部形态在汛期起到降低水体流速、蓄水调洪的作用，而水流具有深、浅、缓、急等不同水势对于河道生态功能的恢复具有重要作用[12-13]。

对K0+000-K3+103段实施近自然土方工程施工法重塑河床基底，营造多处坑塘与生境岛相结合的微地形，恢复生境多样性，重塑过程及一年后效果如图2所示。不同区域坑塘深度在1.0～1.5m之间，为防止水流冲刷破作用坏坑塘与子槽相接处的结构，需在两侧岸坡及底部铺设厚度为0.3m铅丝石笼，坑塘内栽植千屈菜、芦苇、菖蒲、荷花等挺水植物。坑塘之间通过子槽相连，子槽可充分提高河道内部的弯曲程度、增加局部地形地貌的多样性，子槽宽度3～5m，深度为0.6m。另外在不影响河道水文形态连贯性的前提下，在子槽内设置生态跌水，生态跌水高0.6m，长3m，顶宽1.0m，底宽1.5m，采用200～500mm厚景石分层砌筑，形成水面高度约0.5m。子槽内生态跌水除营造不同水势外，可适当延长水体驻停时间，提高污染物净化效率。将营造坑塘与子槽所产生的泥土堆积成多个生境岛，生境岛高出现状水面1～2m，并在迎水面坡脚采用铅丝石笼进行岸坡防护以减缓水流冲刷力度，生境岛边缘结合局部水面，栽植菖蒲、芦苇、鸢尾，在坡面栽植黄刺玫、连翘，草籽撒播二月蘭、波斯菊，生境岛构建过程及一年后效果如图3所示。

3.3 岸坡修复

当岸坡植被覆盖率大于80%以上时才能够抵御暴雨的冲刷，根据当地气候特征，在岸坡构建乔灌草植被过滤带，创造植物层次丰富、季相明显的植物空间环境，提高岸坡植被覆盖率，为滨岸带生物创造良好的生存环境。对河道下游K0+000-K1+256段裸露边坡进行植被恢复，植物的选择偏向于生长速度快、适应能力强、根系发达、景观性好的种类[14]，栽植乔木种类有栾树、白蜡、臭椿，灌木种类有连翘、黄刺玫，草本种类有二月兰和紫花地丁。具有发达根系的植物在水土保持方面有良好的效果，不仅能缓解水流对岸坡的冲刷，同时能够提高河道对地表径流的过滤能力，阻断污染物进入河道的途径，另外可在满足生态治理的前提下进行绿化造景[15]，提升河道景观质量。除人工栽植外，种类丰富、适应性强、抗旱耐贫瘠的禾本科、藜科、苋科、菊科等种类的野草对植物群落的恢复具有促进作用[16]。岸坡修复前与修复一年后的对比情况见图4。

3.4 水动力条件恢复

现状河道上游水体受下游中水阻断有一定程度滞留，且上游水流量较小，水位的高低取决于降雨量，断流现象时有发生，过低的水位也不利于生物群落的生存繁衍。根据河道周边现存管网改造K0+865处中水出水口，将部分中水引入上游，补充上游水量并充分稀释积累的污染物，改造完成后上游中水出水量约为3 000m3/d，能够长久保持水体连贯性。

3.5 微生物系统构建

微生物在污染物净化方面具有良好效果，微生物系统包括复合微生物制剂、微生物酶、水生植物根系、多种粒径填料及人工水草带等。填料包括天然矿物、工业副产物与人造填料，一般选择孔隙率和渗透系数好、性质稳定、去污能力强的种类[17]。填料及水生植物根系表面也能够为微生物提供适宜的附着环境，其中丰富的孔隙也可为微型水生动物提供繁衍场所[18]。人工水草由碳素纤维制成，具有强度高、孔隙率大、不易堵塞等优点，不受气候变化影响，是微生物高效富集的理想附着基质。人工水草带宽度为3～5m，其上每隔25cm安装一株人工水草，并每隔1m通过固定锚固定在水底。微生物系统提升水体自净能力主要通过多种微生物在介质上共同附着生长形成的膜结构实现，为促进微生物膜的形成，在上述所有措施布设完成后，每天从上游投放浓度为0.5mg/L的复合微生物制剂（包括枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌等）与0.1mg/L的生物酶制剂（包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等），连续投放25d，促进微生物快速形成。

3.6 小型潜流湿地构建

在河曲控制部位营造小型潜流湿地以进一步增强河道自净能力。河曲的底层铺设天然砂石过滤体，在调整后的河道水岸线边缘栽植千屈菜、水葱、黄菖蒲、香蒲、荷花。小型潜流湿地中的填料与水生植物根系可有效拦截、过滤水体中的污染物，其中所形成的蓄水空间和微小生境能够增加微生物附着表面积，延长和扩增水质净化的时间和空间，强化微生物净化效果。潜流湿地可在有限的空间内提升水质净化效率与河道景观质量，因其净化过程是在地表以下，可有效避免外界干扰。

4 存在的问题及建议

（1）相比于传统的三面混凝土式河道修复方式，近自然河道生态修复法不含或只含少量的钢筋、混凝土构件，在结构安全质量及有效性的评定方面尚无统一标准，而河道生态恢复的过程中必然伴随着水文特征的发展变化，因此工程完工后需对行洪安全及生态恢复效果进行跟踪监测。（2）此次河道修复措施中并未涉及对水生动物的恢复，原因是修复工程完工后，各项修复措施尚未稳定运行，贸然放养水生动物可能会对水生植物的生长或微生物膜的形成造成影响，即便在生态系统稳定后放养水生动物，也要充分考虑种类、数量、食性、栖息环境、繁殖条件等要素，以便与水生态系统其他要素相契合。

5 结语

小清河（丰台段）近自然河道生态修复是在保障安全性的前提下，通过河道形态结构重塑、生物多样性恢复及水体自净能力提升等3个过程逐渐恢复环境与生物之间的生态联系，利用恢复后的河道生态系统的自我调节功能及群落演替过程逐渐代替以往以人工干预为主的维护形式，以此实现可永续利用的自然河道生态系统。研究中的设计思路可为北京同类型河道的治理、修复工作提供借鉴。

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收稿日期：2020-04-02

作者简介：赵方莹（1974-），男，博士后，教授级高级工程师，研究方向为水土保持生态修复。