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山区乡村段河流生态系统修复策略研究

2023-03-08刘倩白钰

河南水利与南水北调 2023年7期
关键词:汾河河流生态

刘倩,白钰

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065)

1 河流生态环境特征

汾河为宁武县第一大河,发源于宁武县东寨镇西北约1 km 处管涔山中,河流两侧多条支流汇入。汾河沿线为河漫滩山坡黄土地貌,宽达150~1 500 m,河身稍有弯曲,上游多卵石,下游多淤泥,常年流量3 m3/s 左右,两岸阶地颇为发育,平坦且宽多居长,两侧坡度平稳。东西高山内侧腰部为黄土丘陵区地貌,地形低矮而拱圆,黄土覆盖。两岸土地利用现状以耕地为主,同时也是镇村建设用地的集中分布地带,沿线村镇多分布在河流右岸。总体来看,汾河两岸地势平坦、多流汇入、耕地连片、村镇集聚,生态资源丰富,自然环境良好,但由于人类活动的破坏,河流自然生境遭到破坏,造成一系列的生态环境问题。

1.1 自然生境破坏,植被覆盖率降低

汾河流域植被资源丰富,但由于砍伐林木、垦荒屯田、泄湖造田等人类活动的影响,曾经“万木下汾河”的盛景不复存在,流域植被覆盖率持续降低。现在汾河两岸植被稀疏,地表裸露现象明显,山前地带植被以灌丛、草地、耕地为主,林地稀疏、林分单一,植被结构简单,缺乏连续成片的防护林带,无法起到蓄水保土、护堤护田、防风固沙的作用,造成水土流失,致使河流河床迅速抬高,生态系统逐渐退化,水源涵养能力逐步降低,大小旱涝灾害频发。流域丘陵起伏,沟壑纵横,地形破碎,高低悬殊,由于地表植被覆盖率较低,加之集中降水,水力侵蚀严重,径流多泥沙,据水文泥沙观测计算,悬移质输沙模数最大可达6 000 t/km2以上,下游水库淤积严重。

1.2 湿地系统退化,生物多样性减少

历史早期汾河流域湖泊沼泽遍地,沿河湿地生态系统稳定,水源涵养能力强,生物多样性丰富。但是随着人类在汾河沿线的资源开采和土地利用,改变了湿地用途,原生的生态环境受到严重的影响。河道两岸滩涂的开垦与利用,破坏了天然河滨植被和河流植物,导致水域湿地面积逐渐减少,水生态系统遭到严重破坏。沿河生境的破坏,使动植物丧失了栖息空间,河流的生物多样性逐步降低。天然植被的破坏,会导致鱼类的产卵条件发生变化,导致动物栖息地、避难所的破坏,从而造成物种的数量减少或者消亡。沿河的人类聚居以及工农业发展,占用了原有的湿地,用水量激增汾河水量骤减,导致汾河沿线湿地面积减少、蓄水量减少,水质恶化,整个湿地生态系统功能降低,生物多样性减少,更加速了湿地萎缩,还导致区域性持水能力下降,容易引发区域性洪水灾害。

1.3 点源面源污染,影响河流水质

汾河沿线村镇建设、企业生产、农业种植等一系列人为活动,形成了点面源污染,同时由于缺乏系统的排污治污措施,从而影响汾河水质,破坏河流生态环境。

宁武汾河沿线污水处理水平较低。宁武县汾河流域现仅有一座生活污水处理厂,位于东寨镇,由于处理能力不足,管网体系不完整,仍有30%~40%的污水是直接排放,更有周边村庄污水也无法收集处理,污水厂的处理能力和处理标准都不能满足汾河上游对于水质的要求。汾河沿线散布的其他乡村和村庄没有配套任何污水处理设施,生活污水均直排入汾河,严重影响了汾河水质。宁武汾河沿线目前垃圾处理体系不完善,村镇生活垃圾随意倾倒,汾河沿线及支沟生活垃圾堆积随处可见,未形成完善的收集、转运、处理、监督体系,对生态环境产生负面影响。河流沿线分布有大量的农田,农业生产活动中农药化肥的不合理施用,造成农药中的氮和磷等通过地表径流、土壤渗滤进入水体,从而污染水质。

1.4 两岸用地粗放,环境风貌欠佳

汾河两岸的土地使用粗放,居民点、养殖场、煤炭储存仓等分布缺乏统筹,耕地、园地、林地、草地呈碎片化分布。汾河干流沿线的耕地多为原有河滩地填土后耕种,土壤层薄,保水性差,现有耕地粗放经营,部分耕地荒废,形成广种薄收的状况。河流沿线村镇建设用地缺乏统一规划,存在乱占乱用、乱围乱堵、乱堆乱放、乱建违建的现象。河道沿线的土地资源无序、粗放、低效利用现象,制约汾河沿线经济发展的同时,也破坏了汾河两岸的生态景观环境。

2 河流生态系统修复思路

河流生态系统包含陆地河岸系统、水生态系统以及湿地滩涂生态系统,是动植物的重要栖息地,受人类活动的影响,河流自然生态系统遭到一定程度的破坏,水生植物覆盖程度低、类型单一,无法为动物植物、微生物提供良好的栖息地。遵循系统性、整体性、协同性原则,坚持“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,实施河流生态系统修复,对水系、河岸、滩涂、湿地进行统筹考虑、系统治理,构建“两核三心引领,生态绿廊为轴,山水营地串联,河滩生态修复”的空间结构体系,综合部署滨河湿地、河滩湿地、生态林带、山水营地等工程。修复河流生态系统,使其发挥涵养水源、净化水质、调节径流、蓄洪防旱、调节小气候、保护生物多样性等生态功能,打造人水和谐的河流生态环境。

3 河流生态系统修复策略

3.1 滨河湿地生态系统修复

3.1.1 湿地水系

湿地水系通过汾河主河道补水,在靠近上游水源的地方设置进水闸,由进水闸自流取水,采用细水长流的概念,保证湿地水系生态功能及水体净化效果,在靠近河段下游的位置设置退水闸,将净化后的水再排入河道之中。进水口处设有沉沙池,以保证湿地范围内的水流质量,沉沙池旁设置清沙空间,方便定期清沙运沙。湿地水系选择黏土防渗层作为湿地的防渗材料,黏土作为天然材料,有利于上层种植土的植物生长,更好地维持湿地生物群落和生境的多样性和丰富度。

3.1.2 湿地植物

湿地植物在保留原有生长良好的乡土植物基础上,适当增加为野生动物提供食物来源与栖息场所的适生植物群落。坚持因地制宜、适地适树,突出植被的地域特色,模拟自然植物群落,同时结合宁武历史和文化特色,营造富有意境的种植效果,达到植物多样性保护和可持续利用的目的。结合湿地功能区划,在人使用频率高的活动节点与休憩处可提升植物群落的观赏性与丰富度,注意常绿与落叶、速生与慢生植物的搭配和季相变化,满足适宜的遮荫、赏景、科普等功能需求,避免使用有毒、有硬刺的植物。对设有生物滞留、水体净化等功能的绿地,应根据设计滞水深度、雨水渗透种植土厚度、水污染负荷及不同植物的生态习性等条件,选择抗逆性强、抗污染、耐水湿的植物种类,应注意与周边生态环境的协调。

3.1.3 湿地驳岸

湿地驳岸主要采用草坡入水驳岸与种植岛驳岸两种形式,草坡式驳岸营造一种自然的效果,凸显湖区水岸的宜人性和优美感;种植岛驳岸通常用在湿地中心等,使让绿岛更具特色和生态感,搭配丰富的水生植物,突显水系多样化的层次。草坡入水式驳岸是在地基土壤压实的基础上,铺设500 mm 厚的黏土作为防渗层,再在其上放置300 mm厚种植土,将滨水植物沿着驳岸一直种植到浅水的区域;种植岛驳岸通常用于不上人的水中人工绿岛之中,岸际线用松木桩密排,略高于水面10 cm,对种植土进行围挡,土上种植亲水草本类植物。

3.1.4 湿地配套

湿地除生态调节功能外兼具观光游览、科普教育等功能,园路建设、场地铺装、服务设施配套等是实现观光游览,构建人与自然和谐关系的基础条件。配套设施建设工程坚持生态性原则,园路设计避开生态敏感区及地质情况复杂、承载力弱的区域,路面使用透水混凝土,在混凝土中添加色粉,在混凝土成形后喷涂彩色保护剂来设计不同的颜色,打造更加美丽的道路效果。木栈道、木平台采用碳化防腐木铺装,同样体现环保生态的主题。铺装力求自然生态,避免过分人为造型而造成的生硬感,材料选择更为亲近自然的木材、石材等,通过材料的不同铺设方式和组合变化,丰富地面铺装的观赏效果。服务设施配套同样坚持环保生态、贴近自然的基本原则,配建生态卫生间,增加净化单元,对厕所中的污水和污物进行特殊处理和净化,避免污水排入汾河或通过下渗污染水源,从而起到节约资源又保护环境的作用。座凳选用自然生态的条木复合式座凳,在道路的沿线和停驻空间进行合理的布置,为人们提供休憩空间的基础上让座凳能够更好地融入自然环境。垃圾桶选用外立面为木质的双筒垃圾桶,材质环保生态,贴近自然。

3.2 村旁沟口营造山水营地

村旁沟口位置因受人为扰动较大,生态环境脆弱,针对这一现象,进行生态治理、绿化种植、环境提升、设施配套,打造依山傍水、绿树成荫的生态营地,可作为湿地生态核心的补充,串联生态绿廊,构建完善的河流生态系统。同时也为居民提供休闲娱乐、活动交流的场所,改善人居环境,增强人们的幸福感。

山水营地的设计根据地形地貌条件,在避开基本农田和现有建筑的前提下,于村旁、路边、沟口选择有条件的建设区域,设计中选择当地的适生植被,在靠近村庄的地段,种植当地经济树种,点植色叶树种,形成点簇状的生态林地,实现“绿化、彩化、财化”的绿化目标。同时,山水营地的营建结合村民公共活动的需求,在与村口道路接近的地方,为当地村民开辟活动场地,方便村民日常休闲和休憩。

山水营地建设工程以尊重生物多样性为前提,在适宜种植的地方选择油松、青芊、新疆杨等乔木,紫荆、水蜡、金叶榆等适生灌木,形成丰富的植被群落,为动植物提供良好的栖息地。规划采用生态园林设计手法,主要布置园路,广场、园林小品等设施,生态修复的同时为村庄居民提供休闲娱乐的场所,同时展现新时代新农村的精神面貌。

3.3 生态堰坝拦蓄形成水面

水体流过堰坝,能够提高水中的溶解氧,从而加速水体中污染物的降解。生态蓄水工程是增加水面和湿地面积、改善河道生态环境、提高河水自净能力,提升区域景观效果的重要举措。根据坝高、闸坝功能及闸坝适用性选择合适的坝型进行生态蓄水,经过综合分析比较,选用液压坝、溢流堰作为主要的蓄水建筑物。液压坝广泛应用于灌溉、船闸、渔业、海水挡潮、城市河道景观工程和小水电站等建设,兼具挡水和泄水双重功能。溢流堰不仅承担着拦洪蓄水的作用,更是生态湿地工程的重要一环。

结合湿地工程取水需要,汾河主河道沿线布置4 座液压坝,非汛期拦蓄河水形成水面,入汛前塌坝泄洪冲沙,避免河床淤积。通过蓄水工程形成水面,增加了河流水系的净化措施,降低了河流泥沙含量,还原了河流原生生境特征,丰富了河流生态环境特性,与周围生态湿地充分结合,为湿地水系补水提供用水条件,形成水绿相映的生态景象。结合湿地工程,分别在西马坊沟距离交汇口上游750 m 处、干流距离交汇口上游100 m 处各布置溢流堰一座,溢流堰的建设,增加了河道水面面积,丰富了河流生态环境,为两岸湿生植物及挺水植物提供了良好的生长环境,水生植物的生长吸收水体氮磷物质的同时为水体补充氧气,为微生物提供附着载体,提高水体净化效率,河段生态环境得到明显提升。

3.4 恢复河道内滩地栖息环境

汾河主河道内的河滩湿地分布范围较广,适合植物的生长,水草丰茂,是多种动物的天然栖息地,然而受人类生活的扰动使得滩地原生植物遭到破坏,现状滩地被覆盖程度低,地被类型单一,水生植物较少,主要以芦苇等亲水植物为主,无法起到净化水质的作用,无法为动植物微生物提供良好的栖息地,不利于生物多样性的保护。河滩湿地生态恢复工程选择高程在2年一遇设计洪水位以上的河滩湿地进行绿化补植、生态修复,营造适合动植物、微生物生长的栖息地,实现防止水土流失、保护生物多样性、提升河道景观环境的目的。

河滩湿地种植类型选择芦苇、小香蒲、花叶芦竹等草本植物,该类植物属于适生、速生型植物,在遇洪水后自我修复能力较强,同时,这些植物对水体有净化的作用,有利于河流的生态系统的恢复,可以改善水质、丰富河流生物多样性,起到拦截泥沙防止水土流失的作用。

河滩湿地修复工程的实施提高了水量调配和水环境承载能力,发挥河湖水系的综合功能,实现水量优化调配、水环境修复、灾害防御等综合效益。同时,湿地的建设加强了对湿地珍稀野生动植物栖息地保护,能够为野生动物提供丰富的食物资源,改善野生动植物生存环境。进而不断提高宁武汾河沿线生态系统的稳定性,使湿地整体性生态服务功能得到修复与完善,对调节区域气候、涵养水源、改善生态环境质量、保护及维持生物多样性、保障区域生态安全具有重要意义。

3.5 堤外建设生态防护林带

汾河干流沿线现状堤防外主要以耕地为主,部分区域分布有大棚、养殖场、基础设施、民用建筑筹建构筑物,整体林木覆盖程度低,绿化体系不完善,未形成连续成片的防护林带,无法起到蓄水保土、护堤护田、拦截泥沙的作用。结合堤防体系提升,建设生态防护林带,实现蓄水保土、护堤护田、防风固沙的作用,实现改善水土流失,降低河流的泥沙含量,增加大气湿度和土壤湿度,拦截地表径流,调节地下水位的目标。同时作为农田防护林带,实现改善农田小气候,保证农作物丰产稳产的目标。

汾河生态防护林带沿河道堤防外堤脚线30 m范围内进行布置,对现状基础设施、永久基本农田以及已建扶贫项目进行避让,对违章建筑以及对生态环境造成不良影响的建构筑物进行拆除。基于环保要求进行退耕还林,打造相对完整且连续的生态保护林、护堤林、护田林,发挥护堤护田、水质净化、水土保持以及水源涵养等功能。树种选择当地适生品种油松、垂柳和新疆杨。林带兼具护堤和防护农田双重功能,为保证效果采用树木胸径均大于8 cm 规格。林带中采用阵列式布局,垂柳2 行,行距4 m,株距4 m;新疆杨5 行,行距3 m,株距3 m;油松2 行,行距3 m,株距3 m。在不大于30 m或不小于30 m林带范围内,两侧垂柳、油松两排种植不变,只增加或减少中间种植新疆杨部分,突出植物的观赏性与季节性特点。

4 结论

山区乡村段河流生态系统修复不容忽视,应遵循流域统筹、系统治理的原则,按照“人工干预+自我修复”的思路开展生态修复工作,从而实现改善河流水质、提升环境品质、保护生物多样性的目标。同时不能脱离以人为本的理念,不能就治理论治理,应充分考虑人水关系,依托河流沿线村庄居民点打造人水和谐的河流生态环境。当然修复策略的制定也需要做到因地制宜,针对不同类型的河道制定相应的修复方案。生态修复是一个长期的工作,应加强宣传与管理,提高乡村居民对生态环境保护的认知,从源头解决生态问题,更好地巩固修复效果。

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