馮兆忠，劉 碩，李 品

(中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085； 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

河流生態(tài)系統(tǒng)是河流生物與環(huán)境相互作用統(tǒng)一體，具有動態(tài)、開放、連續(xù)等特點[1]，在水流和生物-物理-化學(xué)的相互作用下促進流域的物質(zhì)循環(huán)和能量流動[2]。河流生態(tài)系統(tǒng)提供著供水、輸沙、防洪、涵養(yǎng)水源等多種生態(tài)服務(wù)功能。作為地球的動脈，河流能及時對周圍環(huán)境變化做出響應(yīng)，越是大型河流對整個流域生態(tài)系統(tǒng)的影響越大[3-5]。中國對河流的研究多集中于水資源、水利、水工程[6-10]，注重人類利益，缺乏對自然生態(tài)理念的重視[11-13]。近年來，工農(nóng)業(yè)文明的飛速發(fā)展使河流生態(tài)系統(tǒng)普遍退化嚴重[14-15]，水資源利用量加大、水污染加劇、河岸帶植被亂砍濫伐等現(xiàn)象頻發(fā)，很多河流同時面臨水質(zhì)/量、結(jié)構(gòu)和功能等多方面問題[16]。關(guān)于河流的研究也從工程水利轉(zhuǎn)向生態(tài)環(huán)境方面[17]。

永定河貫穿整個京津冀核心區(qū)域，是京津冀的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)廊道，對京津冀的可持續(xù)發(fā)展有重要作用[18-19]。作為北京的母親河，被稱為“京西綠色生態(tài)走廊與城市西南的生態(tài)屏障”[20]。近年來京津冀城市群的快速發(fā)展對永定河流域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈影響，永定河流域生態(tài)服務(wù)功能受損嚴重。本文總結(jié)永定河流域在生態(tài)學(xué)方向的研究進展，包括永定河流域水情與水資源、流域植被、河岸帶狀況、以及生態(tài)系統(tǒng)健康、生態(tài)服務(wù)功能及價值評估、生態(tài)修復(fù)等，據(jù)此分析永定河流域面臨的多方面生態(tài)問題，提出永定河流域綜合生態(tài)修復(fù)模式與建議，以期為永定河流域整體生態(tài)環(huán)境治理提供科學(xué)參考。

1 永定河流域生態(tài)現(xiàn)狀研究進展

1.1 地理概況

永定河流經(jīng)山西(晉)、內(nèi)蒙古(蒙)、河北(冀)、北京(京)、天津(津)五省市，位于北京西南部，是海河水系里北系最大的河流(圖1)。河流由桑干河與洋河交匯后，流經(jīng)交互連接的峽谷和盆地，在河北省懷來縣朱官屯村處匯合，始稱永定河。然后向東南方向流入官廳水庫，途經(jīng)河北懷來縣，進入北京市轄區(qū)，穿越門頭溝區(qū)山峽，在三家店進入平原地區(qū)。之后，河流沿石景山區(qū)、豐臺區(qū)向南流經(jīng)大興區(qū)，在崔指揮營村進入河北省永清縣，流經(jīng)廊坊市轄區(qū)，后出河北進入天津市武清區(qū)，流經(jīng)天津市轄區(qū)，在天津市屈家店匯入永定新河。永定河地理坐標(biāo)范圍為112°～117°45′E、39°～41°20′N，東鄰潮白河、北運河，西鄰黃河，南為大清河，北為內(nèi)陸河[21]，全長約747 km，流域面積約47 016 km2，其中山區(qū)面積約45 063 km2，平原面積約1 953 km2。流經(jīng)河北省面積約18 596 km2，河北—北京段全長約184.79 km，面積約20 018.63 km2，北京段長約169.6 km，境內(nèi)流域面積約3 168 km2[22]。

圖1 永定河流域基本概況圖Fig.1 An overview of the Yongding River basin

1.2 生態(tài)水文

中國對河流生態(tài)系統(tǒng)的研究多集中在水利工程建設(shè)方面。研究發(fā)現(xiàn)，大量的水庫、堤岸等直接或間接影響河流及其周圍的生態(tài)安全格局，威脅著河流及流域林草地生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定[23-24]。研究者對淡水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值進行評估[25-26]，將水利工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響狀況進行分析，建立相關(guān)評價指標(biāo)、體系和方法(如BOD-DO模型計量法)[27]等。研究表明，水利工程割裂了“水-土-生”間的相互作用關(guān)系，使河流原有的自然屬性喪失[28]。

永定河流域水狀況問題突出，歷史與新生問題共存，尤其是修建的大量水利工程，雖然有效滿足了防洪調(diào)度、水資源供應(yīng)等需求，但流域整體水環(huán)境受損嚴重。在水資源與水供需問題上，F(xiàn)u等[29]估算得出永定河水量修復(fù)耗費約為3 600萬元，考慮水質(zhì)與水體污染承載力下的理論修復(fù)耗費為2.6億元；Luo等[30]研究發(fā)現(xiàn)，永定河張家口市的雨水收集再利用系統(tǒng)可年均提供40.5%的市供水量，在水資源分配和利用上潛力巨大；Jiang等[31]指出河流干旱與降水量相關(guān)性不大，人類活動才是主要驅(qū)動力；Starkl等[32]研究工農(nóng)業(yè)和家庭用水的比例、結(jié)構(gòu)等，認為在各用水領(lǐng)域?qū)嵤┕?jié)水政策和反饋機制可有效增加永定河流域水分利用率。在水質(zhì)污染方面，Wang等[14]研究表明城市發(fā)展使永定河流域水質(zhì)嚴重惡化；Guo等[33]研究得出永定河上游土壤N、P流失量分別達96和9 kg/hm2，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的可持續(xù)指數(shù)僅為0.105 6，處于嚴重不可持續(xù)狀態(tài)。在水情與水災(zāi)害方面，Zhang等[34]利用SWAT模型研究綜合與單一土地利用對永定河洪水發(fā)生頻率的影響，發(fā)現(xiàn)綜合土地利用可減少洪水發(fā)生；Yin等[35]利用MIKERR模型對永定河災(zāi)難性洪水機理進行研究，對不同的模擬場景提出對應(yīng)的應(yīng)急措施；Zhao和Ding[3]以永定河為例通過彎曲度、河床等河流結(jié)構(gòu)屬性對河流功能進行決策分類，為河流功能的有效管理提供參考。永定河流域水環(huán)境問題惡化以來，研究者通過綜合評價法等多種方法、模擬多種時空場景與因素，構(gòu)建多種缺水補水河流的有效生態(tài)修復(fù)模型[36-38]，在水災(zāi)與防洪系統(tǒng)、水資源再利用、水功能分類、水污染治理等方面提出有效建議。

1.3 流域植被

1.3.1 大尺度植被覆蓋變化

植被覆蓋變化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切[39-41]，能揭示時空變化規(guī)律[42]，是指示生態(tài)系統(tǒng)變化的重要指標(biāo)[43]。人類活動會對河流流域植被產(chǎn)生重要影響[44]，尤其是大中型河流，其脆弱敏感性高，受人類活動影響大，但研究相對較少。永定河流域植被覆蓋變化研究結(jié)果(表1)表明，1978—2013年間，永定河流域覆被變化呈先降再升后平穩(wěn)趨勢，波動明顯，流域景觀、土壤水勢等也受到顯著影響。引起永定河流域植被覆蓋變化的主要驅(qū)動因素是人為因素，如京津冀城市群的擴張等，其次為氣候因素[45-47]。

表1 永定河流域植被動態(tài)變化總結(jié)Table 1 A summary of vegetation dynamic changes in Yongding River basin

1.3.2 小尺度植被與水-土-生作用關(guān)系

河道邊緣及河道內(nèi)部生長有大量水生植被，可守灘固堤，加大岸灘糙度，減少土壤流失，對水流運動和水體物質(zhì)遷移有重要影響[53-54]。除大尺度覆被變化研究，河岸帶護岸植被的生長動態(tài)研究對河道的功能維持也具有重要意義。河流與植被的相互作用關(guān)系復(fù)雜多樣，Xiu等[55]和Stromberg等[56]對河流不同水流量區(qū)域岸帶植被研究發(fā)現(xiàn)，間歇性流水區(qū)的植被豐富度較常年流水和常年斷流區(qū)的高，適度干旱可增加河岸帶植被多樣性。河岸帶植被群落功能不僅與濕潤條件和土壤養(yǎng)分有關(guān)，還受到水污染和人類活動等影響[57-59]。永定河流域植被與水-土-生作用關(guān)系及機理的研究還十分缺乏，掌握植被結(jié)構(gòu)、剛度、生長勢與河道糙度、水流流態(tài)、阻力狀況的作用關(guān)系可為河流植被生態(tài)修復(fù)提供重要參考[60-62]，中國在此方面的工作有待加強。

1.4 河道生態(tài)護岸

河流岸帶是連接河流與河岸的過渡帶，是二者間物質(zhì)交換、能量傳遞的渠道，對河流的生態(tài)保護有重要作用[63]。由于河岸帶植被很容易受到水流動態(tài)的影響[64-65]，河岸帶防護除植被建設(shè)外，也有各類的工程技術(shù)措施。生態(tài)護岸可在保護岸帶的基礎(chǔ)上，使河流與其周圍環(huán)境過渡更加自然[66]。目前主要的生態(tài)護岸技術(shù)包括生態(tài)混凝土護岸[67]、塊石、卵礫石護岸[68]、植被護岸[69]、生態(tài)袋、仿木樁護岸[70]、鉛絲石籠護岸[71]、土壤生物工程護岸[72]等。趙廣琦等[69]選取岸坡、植被等9個指標(biāo)對永定河流域岸帶護岸效果進行評價，發(fā)現(xiàn)松木樁護岸的護岸情況最好，生態(tài)袋復(fù)合護岸效果較好，山石護岸效果一般。龔杰等[73]對生態(tài)護岸效果及其適宜類型進行研究，認為松木樁扦插柳枝復(fù)合護岸效果最優(yōu)，生態(tài)磚和活插柳枝復(fù)合護岸效果一般，但適合陡坡，生態(tài)袋、仿木樁護岸能穩(wěn)定邊坡，但需經(jīng)常維護。生態(tài)護岸的設(shè)計取決于河流的水流狀況、服務(wù)功能和人為需求等，需結(jié)合實地狀況，因地制宜。研究不同護岸類型，分析評價其護岸效果，發(fā)明創(chuàng)新實地護岸技術(shù)是永定河流域人工生態(tài)修復(fù)的重要組成部分。

1.5 生態(tài)質(zhì)量與健康

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量可以準(zhǔn)確描述區(qū)域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣程度和污染狀況[22]，是永定河流域現(xiàn)實狀況的直觀反應(yīng)，其后期評價也可對修復(fù)效果的優(yōu)劣程度進行確定。永定河流域生態(tài)質(zhì)量健康波動呈現(xiàn)明顯的時間效應(yīng)，與人類干擾和地域發(fā)展?fàn)顩r關(guān)系密切。王暉文[74]利用層次分析法和綜合指數(shù)法對河北省6大水系進行生態(tài)健康評價，結(jié)果表明永定河水系處于不健康狀態(tài)，且相比其他水系排名偏后。賈文娟[21]對永定河北京段1987—2009年間的環(huán)境質(zhì)量進行評價，發(fā)現(xiàn)1987—2000年間其環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化，2000—2009年間逐漸好轉(zhuǎn)，并認為2000年以前的人為過度開發(fā)濫用是其水體退化的主要原因。董思宜等[22]從生物豐富度、植被覆蓋狀況、水網(wǎng)密度、土壤水分4個方面評價表明永定河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在2009年處于良好。Hou等[75]分析表明從三家店到東洲橋再到屈家店，永定河分別處于不健康與亞健康狀態(tài)，最為嚴重的問題是水量銳減，河道區(qū)域性斷流。

1.6 生態(tài)服務(wù)功能與價值

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是生態(tài)系統(tǒng)過程對人類社會發(fā)展所提供的各種環(huán)境條件和效益[76]。生態(tài)服務(wù)功能區(qū)劃是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、服務(wù)功能及環(huán)境敏感性等特征進行的地理空間分區(qū)[77-78]。對永定河流域生態(tài)服務(wù)功能進行科學(xué)分區(qū)，制定適宜的地理空間修復(fù)和管理方案，能更好地發(fā)揮其生態(tài)服務(wù)價值[79-80]。彭濤等[81]將永定河劃分為城市景觀段、人工綠化段、自然綠化段等5個服務(wù)功能區(qū)，為有效管理方案的制定提供參考。劉旭等[82]突破傳統(tǒng)靜態(tài)評估方法，將GIS(geographic information system)與因子當(dāng)量表法相結(jié)合，得出永定河北京段水面面積最大時的生態(tài)服務(wù)價值達2 212億元，其中水生態(tài)娛樂文化價值最大。張振明等[83]借鑒“千年生態(tài)系統(tǒng)評估”(millennium ecosystem assessment)[84]，將永定河劃分為供給、調(diào)節(jié)、文化和支持4大生態(tài)服務(wù)功能，估算出永定河北京段生態(tài)服務(wù)總價值為432.82億元，其中調(diào)節(jié)和文化功能價值占據(jù)主導(dǎo)地位。劉培斌等[19]表明1978—2009年間永定河山峽段生態(tài)服務(wù)總價值降低36%，城市段降低39%，郊野段降低30%，最主要原因是水資源量和水體面積的減少。永定河流域生態(tài)服務(wù)價值降低幅度較大，合理的功能分區(qū)是其生態(tài)修復(fù)和完善的重點。永定河流域面積大，生態(tài)功能區(qū)劃要整體協(xié)調(diào)，區(qū)域間要具有相似性、共軛性，要考慮防洪、景觀、作物、經(jīng)濟等，全面兼顧，注重可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)修復(fù)才能科學(xué)合理[81, 83]。

1.7 生物監(jiān)測

永定河流域生物監(jiān)測研究是其生態(tài)修復(fù)及時、準(zhǔn)確的另一條有效途徑。生物監(jiān)測能表現(xiàn)出各種環(huán)境脅迫的綜合效應(yīng)，是河流健康研究的有效手段[85]。河岸帶植被指數(shù)[86]、藻類指數(shù)、敏感性指數(shù)[87-90]、無脊椎動物指數(shù)[91-92]、魚類指數(shù)[93-94]等都對河流的生態(tài)健康起到指示作用。Wang等[95]比較永定河流域7個樣點，隸屬3門18科的大型無脊椎動物的生物指數(shù)，得出永定河流域部分河段存在輕度污染；王暉文等[74]研究表明永定河流域魚類變化率低，魚類健康處于病態(tài)。生物指示對河流系統(tǒng)研究具有重要意義，生物變化的病態(tài)間接表現(xiàn)出永定河流域生態(tài)質(zhì)量的不健康。永定河河流生態(tài)系統(tǒng)在水質(zhì)、水量、水工程等直觀要素方面研究較多，在生物方面研究很少，忽視了生物的響應(yīng)，這部分在今后的研究中有待加強。

1.8 生態(tài)修復(fù)

河流由于自身特性，屬于廊道、過渡帶，生態(tài)修復(fù)相對復(fù)雜，修復(fù)方案的制定需全面考慮[96-97]。近年來，河流生態(tài)修復(fù)研究越來越受到重視[98]，在評價指標(biāo)的確定[99]、修復(fù)技術(shù)(如“水文-生物-生態(tài)功能”的連續(xù)體四維模型)的完善[100]、修復(fù)效果的保持與維護[101]等方面都有進展。彭濤等[102]從水安全、生態(tài)安全和文化傳承等方面將永定河分為官廳山峽段、平原城市段、平原郊野段，并據(jù)此制定不同的水質(zhì)和岸帶修復(fù)方案。然而，多數(shù)研究是針對河流某一方面進行的分析，綜合多方面狀況的修復(fù)研究還很少，相應(yīng)的修復(fù)建議只適合解決單一問題，綜合多因素的可行性及表現(xiàn)效果難以確定。

京津冀城市群對永定河的水資源需求日益劇增，永定河流域水生態(tài)修復(fù)的重心在水的供需調(diào)度上。合理的分配、調(diào)度水資源對永定河流域水環(huán)境恢復(fù)有重要意義。水庫的建設(shè)與調(diào)整，包括官廳水庫、珠窩水庫、齋堂水庫等對水資源存儲和下游補水作用重大。2014年南水北調(diào)中線工程為永定河增加外調(diào)水和再生水，有效緩解了水生態(tài)失衡等問題[103]。北京段包括官廳山峽段和三家店至崔指揮營段，作為永定河的重要河段，受城市化進程影響更為直接。京區(qū)大量引水和用水使北京段及其下游區(qū)域地下水、地表水和外調(diào)水等處于補給不足狀態(tài)。因此，除水利工程外，加強雨水、洪水等再生水利用技術(shù)研發(fā)是永定河流域水環(huán)境修復(fù)的重要方面。同時，河流的生態(tài)修復(fù)不僅要注重水，林水相依、相輔相成更是其修復(fù)效益可持續(xù)的保障。2010年啟動的北京市永定河流域綠色生態(tài)發(fā)展帶工程，完成對門城湖、園博湖、蓮石湖、宛平湖等建設(shè)，形成綠色河道空間，創(chuàng)造了人、水、綠共享的生態(tài)修復(fù)美景[104]。由于特殊的地理環(huán)境、服務(wù)需求和水利工程建設(shè)，永定河流域生態(tài)修復(fù)可根據(jù)不同水域特性，結(jié)合地理、人文要素，分區(qū)分段施策。“三段式修復(fù)”是結(jié)合多要素的綜合修復(fù)方案(分段區(qū)域如圖1)，在官廳水庫以上河段加強植被緩沖帶修復(fù)，穩(wěn)定堤岸，涵養(yǎng)水資源，提高水質(zhì)；官廳水庫至三家店段由于受上游企業(yè)等污染影響，加強水污染治理，清理河流垃圾；三家店至盧溝橋及其以下河段來水少，加上用水、引水等需求，水資源短缺，應(yīng)調(diào)度補充水資源，加強河床、岸帶工程整治，合理規(guī)劃水資源利用[74]。

2 永定河流域生態(tài)問題分析

2.1 河道問題

永定河流域生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化主要表現(xiàn)在水資源過度開發(fā)，徑流減少，河道工程破壞，水污染加劇，植被減少，風(fēng)沙災(zāi)害頻發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)退化等[105-107]。人類活動，如工礦業(yè)的施工破壞等使永定河水質(zhì)下降嚴重，三家店以下平原段自80年代開始斷流，生態(tài)環(huán)境形勢嚴峻[108-109]。自然與人為因素并重是永定河流域生態(tài)系統(tǒng)遭受持續(xù)威脅的最直接驅(qū)動力，對永定河河道[17,110]、水工程[74]和水情[6,74]面臨的主要問題總結(jié)于表2。

2.2 水資源問題

人為影響使永定河流域生態(tài)系統(tǒng)受損，河流水資源等生態(tài)問題突出。1950年代官廳水庫入庫徑流量約19億m3；1960年代起，河流水量較小，常年細水；1980年左右，永定河斷流；1990年左右入庫徑流量減少至4.47億m3；1998年以來，官廳水庫年均入水量不足1億m3；2009年降至0.2億m3，減少迅速[111-112]。桑干河、洋河、永定河山峽段生態(tài)水量嚴重虧缺，全年虧缺量為17.36%～67.98%，山區(qū)水資源開發(fā)高達97%，地表水達89%，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的69.3%，用水比例不協(xié)調(diào)[7]。

表2 永定河河道問題Table 2 The main problems of Yongding River

研究表明，官廳水庫進水量減少是由于上游地區(qū)用水結(jié)構(gòu)變化、用水量增加及小型水庫攔截造成，與流域降水量和蒸發(fā)量相關(guān)性很弱[6]；大規(guī)模外部需求用水也是生態(tài)水資源虧缺的直接原因。由于北京水資源緊缺，三家店以上河水幾乎全部引入市區(qū)，導(dǎo)致三家店以下70余公里長年斷流[109]，加速了河床的干化與沙化。永定河流域水資源狀況復(fù)雜，管理難度大。修建的水庫、堤壩等工程對河流整體蓄水、調(diào)度、防洪起到了重要作用。然而，結(jié)合地理、人文、氣候等要素的合理管控方案并不成熟，如永定新河的防洪標(biāo)準(zhǔn)過低，使永定河整體滯洪方案低效。有效的水資源管理方案可使永定河由單調(diào)的防洪、蓄水功能向怡人棲息地、林水風(fēng)景區(qū)、綠色生態(tài)園等角色轉(zhuǎn)變。此外，由于永定河流域覆蓋面積廣、環(huán)境復(fù)雜的特性，隨機、廣泛、潛伏的污染源眾多，除工廠排污點的集中排污，農(nóng)田農(nóng)藥殘留、生活污水、畜禽糞便、氮磷營養(yǎng)物等可隨降雨沖刷、土壤侵蝕過程進入河流，在空間與時間上對河流水資源有效管理和生態(tài)修復(fù)造成較大困難。因此，全面的實時通訊監(jiān)測網(wǎng)和綜合管理平臺是其水資源有效分配和管理的重要基礎(chǔ)。

2.3 植被問題

人為影響是植被退化的主導(dǎo)因素[46]。永定河流域上游在金代到清代期間曾廣泛分布著茂密的森林，由于過度砍伐，林地破壞嚴重，河流植被景觀單調(diào)，甚至消失。部分地區(qū)實施人工林恢復(fù)措施，但是永定河流域人工林帶規(guī)模小，適合沙灘土壤條件的鄉(xiāng)土固沙灌草、野生植被較少，林地結(jié)構(gòu)單一，生長周期短，郁閉度低，綠色屏障殘缺不連續(xù)[103]。為追求經(jīng)濟發(fā)展，盲目毀林開荒、發(fā)展工礦企業(yè)、耗費河流資源，導(dǎo)致流域生態(tài)系統(tǒng)受損更為嚴重。同時，部分恢復(fù)措施不重視長期可持續(xù)性，對栽植的苗木后期管理不足，自生自滅，使永定河流域植被的生態(tài)恢復(fù)變得十分緩慢。

2.4 沙土問題

受人為與自然因素的綜合影響，永定河流域沙地面積約98萬畝，橫跨北京市大興縣、河北省永清、固安、廊坊市[113]。沙地北起三家店，南至梁各莊，西到小清河，東以天堂河為界，東西寬約12 km，南北長約77 km，風(fēng)沙面積大，危害嚴重，已是北京市“5大風(fēng)沙源”之一[114]。其中，北京市永定河流域沙化土地面積約36 050 hm2，占沙化土地總面積66%[83]。永定河歷史上洪水泛濫，多次決口，遷徙改道，古河道縱橫交錯，沙土裸露，是兩岸大面積沙地形成的前期因素。但人為的森林砍伐破壞使區(qū)域林地減少，水庫、堤壩的修建使河道斷流，引水調(diào)水導(dǎo)致水資源分配失衡是土壤沙化加快、養(yǎng)分流失、河道干枯、沙塵加重的最直接因素。同時采礦采砂，挖沙取土使河道內(nèi)溝壑成片，河灘上千瘡百孔，河床與山體裸露，新的沙源不斷形成。

2.5 氣候問題

全球變暖下，中國氣溫逐漸升高，區(qū)域水文環(huán)境變化明顯[115]。氣候變化，尤其是降水減少導(dǎo)致河流徑流減少，是河床干枯裸露、沙土形成的重要因素[116]。永定河流域?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候，位于濕潤與干旱氣候過渡帶，夏季暴雨，冬季干燥多風(fēng)，降水時空分布不均，諸多氣候條件都不利于維持生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定發(fā)展，然而研究表明，人為因素對永定河徑流減小的影響要大于氣候因素[117]。所以人類活動和不良氣候條件的綜合作用是永定河流域植被生長差和土地沙化的根本原因。同時，河流生態(tài)系統(tǒng)的退化又削弱了自身涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候的生態(tài)服務(wù)功能，使區(qū)域生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。

3 生態(tài)修復(fù)綜合建議

中國對河流生態(tài)系統(tǒng)的研究尚未成熟，對永定河流域生態(tài)修復(fù)的研究內(nèi)容過于片面，在生物修復(fù)、生物監(jiān)測、水-土-生相互作用機理等方面研究較少，難以實施環(huán)境友好型綜合生態(tài)可持續(xù)修復(fù)措施。永定河河流生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，整個修復(fù)過程需考慮地理、行政、人文、水、土、生等要素狀況，明確主要要素間的相互作用關(guān)系；而且，修復(fù)尺度的選擇，綜合指標(biāo)、有效評價因子的確定等都有待進一步研究。綜合以上要素，總結(jié)歸納以自然植被、生物恢復(fù)力為主導(dǎo)，前期修復(fù)與后期評價管理相呼應(yīng)的系統(tǒng)優(yōu)化理論方案如圖2。結(jié)合目前永定河流域研究進展與問題，對永定河流域生態(tài)修復(fù)提出以下5點建議。

圖2 永定河流域修復(fù)優(yōu)化理論綜合模式Fig.2 Framework of the eco-restoration optimization theory and mode

第一，修復(fù)過程要結(jié)合永定河周圍環(huán)境要素綜合分析。永定河流域范圍大，周圍要素多，地理與人文因素復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)受氣候、地質(zhì)等多種因素制約。修復(fù)不應(yīng)在河流某一部分，應(yīng)是一個整體過程。從流域?qū)用娣治?，重視其與內(nèi)陸系統(tǒng)間各要素的相互作用關(guān)系。修復(fù)過程要“自然化”，綜合水文、土壤、植被、生物等多方面進行。

第二，要注重水與生態(tài)的平衡關(guān)系。永定河流域水資源利用量大，資源分配供給不均。工農(nóng)業(yè)需求、京區(qū)引水等造成部分河道常年斷流，水狀況問題在其生態(tài)問題上占據(jù)較大比例。水量與水面積是河流狀況的直觀表現(xiàn)，增加水面面積是有效的生態(tài)修復(fù)途徑。所以要加強節(jié)水改造，統(tǒng)籌利用，統(tǒng)一調(diào)度，加強水資源保護，綜合管理，整治河道。水利改造過程要安全、合理、持久，與生態(tài)景觀理念相結(jié)合，不能只追求效益，要做到生態(tài)平衡。

第三，植被建設(shè)是永定河流域生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵，增加流域植物多樣性是根本思路。永定河由于歷史上洪水泛濫，森林亂砍濫伐，河床破壞嚴重，形成大面積沙地。植被恢復(fù)是其自然生態(tài)功能重新完善的關(guān)鍵。要加強河岸帶植被建設(shè)，加強生境創(chuàng)造，使河道內(nèi)棲息地結(jié)構(gòu)完善。多利用植被、生物技術(shù)等修復(fù)方法，減少對人工材料的使用。貫徹“以綠代水”方針，減少硬化。河道中心區(qū)可栽植鄉(xiāng)土草本，做到滯洪補潛；河道緩沖區(qū)栽植楊柳，護堤造岸，加以灌木束水導(dǎo)流；河道過渡區(qū)可協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，栽植經(jīng)濟林果，防風(fēng)固沙，從整體上打造“清水綠岸”的天然長河。

第四，永定河流域生態(tài)修復(fù)要與社會、經(jīng)濟、人文相結(jié)合。永定河貫穿京津冀核心區(qū)，不能忽略各行政區(qū)域間的不同發(fā)展?fàn)顩r。在各地區(qū)要加強水域保護的宣傳，增強各地域人為意識。修復(fù)對策要因地制宜，符合當(dāng)?shù)靥攸c，分類分區(qū)施策，注意不同修復(fù)區(qū)的景觀空間異質(zhì)性、水系聯(lián)通性。修復(fù)目標(biāo)要量化，預(yù)防為主，自然與人工并重，修復(fù)過程定期人為監(jiān)管和維護。京津冀城市群是首都生態(tài)圈的重要組成部分，加強行政區(qū)域間林、農(nóng)、水各方面合作是其生態(tài)建設(shè)的必由之路。

第五，永定河流域生態(tài)修復(fù)要注重實況，長遠分析，不可急功近利。永定河流域生態(tài)問題不是短期人為影響形成的，也有歷史原因。永定河水長面廣，服務(wù)功能多樣，修復(fù)過程必然復(fù)雜漫長。大型河流生態(tài)修復(fù)是一個長期過程，不能只一時熱度，完全修復(fù)不現(xiàn)實，應(yīng)立足現(xiàn)狀，創(chuàng)造自我恢復(fù)條件，分段修復(fù)河流的主要功能，使河流廊道功能逐步恢復(fù)。修復(fù)過程預(yù)先考慮后期狀況，使修復(fù)結(jié)果長久可持續(xù)。