陳 譽(yù)，陽(yáng)秀春，王 聰，徐圣君，王靖霖

(1.深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司，廣東 深圳 518011；2.長(zhǎng)三角(義烏)生態(tài)環(huán)境研究中心，浙江 義烏 322015；3.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085)

城市河流污染已經(jīng)成為制約中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要限制性因素，不僅損害城市形象而且對(duì)城市水生態(tài)安全構(gòu)成重大威脅。沿河截污納管可有效改善區(qū)域地表水水質(zhì)，為供水水質(zhì)安全提供保障。但進(jìn)行沿河污水截排集中處理后會(huì)加重雨源性河流旱季、雨季水量在時(shí)空分布上的差異，削弱河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，對(duì)流域水生態(tài)環(huán)境造成隱患。

龍崗河位于中國(guó)廣東省深圳市，是一條典型的雨源型城市河流。河流沿岸分布著多座城市污水處理廠，河流下游承接污水廠尾水。多年來(lái)沿河截污納管使地表水水質(zhì)逐年好轉(zhuǎn)，但加重了河流豐枯季上下游的流量差異，生態(tài)補(bǔ)水并未消除或弱化了水文極值性。龍崗河在水質(zhì)提升后仍然面臨著河流水生環(huán)境受損、河岸緩沖功能下降、河流生態(tài)系統(tǒng)脆弱、河流生態(tài)功能缺失等諸多問(wèn)題。

本文旨在研發(fā)一套集成的適用于高度集約開發(fā)區(qū)域生境受損河流的生態(tài)重建和水生態(tài)功能修復(fù)技術(shù)體系，用于污水截排后雨源型河流的生態(tài)重建。在保障水生生物種類豐度與多樣性的基礎(chǔ)上，使底棲動(dòng)物清潔種的數(shù)量有所增加，河道健康水生態(tài)功能得到恢復(fù)，并提高河流水質(zhì)的自然凈化能力。

1 研究進(jìn)展

城市化的持續(xù)高速發(fā)展造成了人口高度集中、地表高度硬化、污水高強(qiáng)度排放等一系列問(wèn)題，并引發(fā)了河流生態(tài)水量缺失、枯水期生態(tài)基流匱乏、河流生境受損嚴(yán)重[1-2]。雨源型河流由于其特殊的水量補(bǔ)給特點(diǎn)，面臨著城市化高度發(fā)展引發(fā)的河岸緩沖功能下降、河流生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定、河流生態(tài)功能缺失等一系列更為嚴(yán)重的問(wèn)題[3-4]。針對(duì)這一系列問(wèn)題，國(guó)外比較成熟的修復(fù)技術(shù)包括生態(tài)基流量保障、河道棲息地修復(fù)、生態(tài)友好型岸坡防護(hù)、洄游魚類保護(hù)等，已在美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)及韓國(guó)等國(guó)家的中小型污染河流的生態(tài)治理中得到應(yīng)用[5]。隨著技術(shù)體系及模式的不斷完善與發(fā)展，國(guó)外的河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)已從單純的水質(zhì)提升拓展到生態(tài)系統(tǒng)的綜合修復(fù)；污水治理與修復(fù)的范圍從前端污水處理廠擴(kuò)展到入河濕地、河漫灘乃至城市公共空間；修復(fù)的目標(biāo)從河流水質(zhì)指標(biāo)擴(kuò)充為綜合性的水生健康評(píng)價(jià)[6-7]。

中國(guó)針對(duì)污水截排后雨源型河流的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用起步較晚，初期主要集中在區(qū)域污水處理廠及配套管網(wǎng)逐步完善方面，隨著污水收集率和處理率的逐步提升，水質(zhì)惡化趨勢(shì)得到有效遏制，并且進(jìn)入水質(zhì)改善階段[8]。但沿河污水截排集中處理也帶來(lái)了許多負(fù)面影響，最典型的莫過(guò)于珠三角地區(qū)雨源型河流在污水截排后出現(xiàn)枯水期生態(tài)基流缺失、水動(dòng)力條件弱、豐枯水期水量差異過(guò)大、上下游水質(zhì)水量不均等問(wèn)題。這些問(wèn)題造成了雨源型河流水生態(tài)功能恢復(fù)過(guò)程中水文情勢(shì)修復(fù)困難和高度集約開發(fā)區(qū)域河流渠道化、規(guī)則化、硬質(zhì)化等問(wèn)題得不到治理，濱河生態(tài)景觀功能喪失嚴(yán)重[9-10]。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)研究的主要問(wèn)題和技術(shù)瓶頸在于：①河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)往往是一項(xiàng)單一的技術(shù)，缺乏對(duì)各技術(shù)組合應(yīng)用的協(xié)同效應(yīng)的分析，對(duì)河流狀態(tài)-生物群落-生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程三者的相互聯(lián)系和作用方式缺乏了解，無(wú)法綜合應(yīng)用生態(tài)學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)、生物學(xué)、工程設(shè)計(jì)等多層級(jí)多角度多指標(biāo)來(lái)考察河流生態(tài)修復(fù)；②某些河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)與河流形態(tài)、水文、河流水質(zhì)和生物群落的關(guān)聯(lián)性弱，對(duì)河流健康狀況的診斷也往往著眼于單一因素，缺少時(shí)空上的統(tǒng)籌考慮，更缺乏針對(duì)不同階段河流的水生態(tài)情況的遞進(jìn)式周期性修復(fù)措施；③雖然在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和空間規(guī)劃方面取得了大量研究成果，但缺乏對(duì)完善的河流修復(fù)實(shí)施機(jī)制，如負(fù)反饋機(jī)制和整合機(jī)制的研究，與此同時(shí)對(duì)修復(fù)后的河流沒有建立監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系，難以對(duì)河流修復(fù)后的成效作出綜合評(píng)價(jià)。

為滿足城市化進(jìn)程下河流生態(tài)修復(fù)的需要，在對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)適用技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，亟需開發(fā)適用于高度集約開發(fā)區(qū)域雨源型河流水域-陸域生態(tài)系統(tǒng)的重建集成技術(shù)，通過(guò)恢復(fù)河道的自然形態(tài)、提升水生生物的生境適應(yīng)性、優(yōu)化底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境，從而修復(fù)河流水生態(tài)系統(tǒng)，以達(dá)到提高河流自凈能力、恢復(fù)河流生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。同時(shí)，從景觀生態(tài)學(xué)視角出發(fā)，通過(guò)藍(lán)線嚴(yán)重受侵河道景觀恢復(fù)，軟性生態(tài)駁岸景觀植物優(yōu)化等措施實(shí)現(xiàn)濱河生態(tài)功能的恢復(fù)[11]。

2 污水截排后雨源型河流生態(tài)重建的總體思路和技術(shù)框架

2.1 研究區(qū)位概況

龍崗河主體位于深圳市，是東江水源河流的二級(jí)支流淡水河干流的上游段，主河道在龍崗境內(nèi)長(zhǎng)36.3 km(至田腳水河口長(zhǎng)43.52 km)，集雨面積約338.36 km2，在深圳市內(nèi)的流域面積302.13 km2。龍崗河流域水系比較發(fā)達(dá)，主要一級(jí)支流有17條，深圳范圍內(nèi)15條，支流大康河位于橫崗境內(nèi)，丁山河位于坪地境內(nèi)。龍崗河流域水系分布見圖 1。

圖1 龍崗河流域水系分布

龍崗河流域地貌主要以丘陵為主，坡度相對(duì)較大，平均匯流時(shí)間短，洪峰流量模數(shù)大，洪水過(guò)程尖而瘦，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，從洪水開始上漲(Q=20 m3/s)至洪峰(Q=842 m3/s)，僅歷時(shí)14 h。龍崗河流域枯水期(11月至次年3月)多年平均徑流量為0.259 億m3，僅占全年的7.6%；豐水期(4—10月)為3.150 億m3，占全年的92.4%，其中尤以6、8月為最大，分別占全年的20.2%、19.1%，形成明顯的雙峰型曲線。龍崗河干流和支流具有出雨源型河水暴漲暴落、豐水期和枯水期徑流量差異巨大的特征。

2.2 總體思路和技術(shù)集成

核心問(wèn)題是解決高度集約開發(fā)區(qū)域，如何對(duì)沿河污水截排集中處理后的雨源型河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。主要表現(xiàn)為水生態(tài)功能恢復(fù)過(guò)程中水文條件不利于誘導(dǎo)健康生態(tài)系統(tǒng)的建立和河流渠道化、規(guī)則化、硬質(zhì)化條件下濱河生態(tài)景觀功能喪失問(wèn)題。針對(duì)以上2個(gè)問(wèn)題，研發(fā)雨源型生境受損河流水生態(tài)重建技術(shù)和基于濱河景觀廊道建設(shè)的水生態(tài)功能恢復(fù)技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)下轄2項(xiàng)子技術(shù)。在綜合應(yīng)用2項(xiàng)技術(shù)的同時(shí)，耦合流域?yàn)I河生態(tài)景觀廊道建設(shè)，對(duì)受損河流進(jìn)行穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)重建，重建技術(shù)總體思路見圖 2。

圖2 生境受損河流生態(tài)重建總體思路

a)雨源型生境受損河流水生態(tài)重建技術(shù)。主要目標(biāo)是因地制宜地利用受損河流的水文、流量條件，通過(guò)強(qiáng)化生物群落的定植和演替，誘導(dǎo)流域生態(tài)系統(tǒng)遞進(jìn)式周期性朝健康穩(wěn)定發(fā)展。①水生植物修復(fù)技術(shù)：針對(duì)河岸緩沖功能下降等問(wèn)題，對(duì)流域內(nèi)水生植物開展研究。尋找同時(shí)具有對(duì)污染物的高去除效率和對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的穩(wěn)定耐受特征的沉水植物，篩選出抗水力沖刷、水質(zhì)凈化效果較好、耐受力強(qiáng)的適合雨源型河道種植的沉水植物群落。在此基礎(chǔ)上以當(dāng)?shù)睾拥篮哟捕酁樯笆踪|(zhì)為基礎(chǔ)條件，研究沉水植物快速定植技術(shù)。②基于生態(tài)流速的復(fù)式生態(tài)河床構(gòu)建技術(shù)：依據(jù)河道水生生物棲息的水力特征，在界定生態(tài)流速概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合河道生態(tài)水深要求，提出一種枯水期河道復(fù)式生態(tài)河槽的構(gòu)建方法，以保證旱季河道水生生物的棲息環(huán)境，滿足水生生物枯水期生存繁衍需要，誘導(dǎo)河流生態(tài)功能的恢復(fù)，提高河流生物多樣性和穩(wěn)定性。

b)基于濱河景觀廊道建設(shè)的水生態(tài)功能恢復(fù)技術(shù)。主要目標(biāo)是在現(xiàn)有的渠道化、規(guī)則化、硬質(zhì)化的河道基礎(chǔ)上，提高河流河道-生物群落-生態(tài)環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建穩(wěn)定的陸域-水域生態(tài)系統(tǒng)，為增強(qiáng)生態(tài)穩(wěn)定性和建設(shè)怡人的濱河廊道奠定基礎(chǔ)。①植生型多孔柔性護(hù)岸耦合植物修復(fù)技術(shù)：通過(guò)模擬河道構(gòu)建多種生態(tài)駁岸形式，研究生態(tài)石籠、六角形植草磚、木樁等生態(tài)駁岸與植物耦合的生態(tài)系統(tǒng)生物生長(zhǎng)情況，研發(fā)一種適宜植物生長(zhǎng)，協(xié)同水質(zhì)凈化，施工質(zhì)量易于控制、抗沖刷能力強(qiáng)、整體性和柔性好的復(fù)合型柔性護(hù)岸技術(shù)。②硬質(zhì)駁岸立體生態(tài)掛籃技術(shù)：針對(duì)龍崗河流域?yàn)I岸帶空間狹小的直立硬質(zhì)駁岸及漿砌石硬質(zhì)駁岸造成的河流景觀功能喪失問(wèn)題，結(jié)合龍崗河流域污水截排造成的旱季缺水和雨季水位暴漲的情況，從立體掛籃外觀選擇、綠化植物選擇與配置、植物槽內(nèi)填料優(yōu)選、系統(tǒng)化自動(dòng)化控制等多方面分析比選，提出適合于在龍崗河流域雨源型河流硬質(zhì)駁岸使用的立體綠化技術(shù)方法。

濱河生態(tài)景觀廊道建設(shè)結(jié)合流域相關(guān)規(guī)劃與區(qū)域整體城市發(fā)展定位，確定流域承載的生態(tài)公共服務(wù)功能。生態(tài)景觀廊道建設(shè)總體定位依托于河流干流及支流河道，將流域范圍內(nèi)的自然生態(tài)板塊與城市建設(shè)用地聯(lián)系起來(lái)，在流域范圍內(nèi)形成一張有機(jī)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并結(jié)合周邊環(huán)境，適當(dāng)布置公共服務(wù)設(shè)施，將城市居民日?；顒?dòng)融入到自然的生態(tài)環(huán)境中，使龍崗河重新回歸城市生活，成為自然與城市之間聯(lián)系的紐帶。

2.3 技術(shù)突破及創(chuàng)新性

本集成技術(shù)適用于經(jīng)濟(jì)集約開發(fā)區(qū)域污水截排后的生境受損河流，尤其適用于枯水季生態(tài)基流匱乏、降雨情境下河水暴漲暴落，導(dǎo)致水生動(dòng)植物多樣性銳減及水生態(tài)功能喪失的河流。

a)雨源型生境受損河流的生態(tài)重建技術(shù)。選取污染物綜合轉(zhuǎn)化能力較強(qiáng)的物種作為耐污性先鋒種沉水植物，可以較好地利用該流域水熱條件，快速構(gòu)建穩(wěn)定的水生生物群落。優(yōu)化配制漫灘伏地類濕生植物，水陸交錯(cuò)帶挺水植物，河道中央沉水植物。通過(guò)設(shè)置適宜的生態(tài)流速構(gòu)建出滿足水生生物枯水期生存繁衍需要的枯水期河道流量，誘導(dǎo)河流生態(tài)功能的恢復(fù)。復(fù)式河床斷面形態(tài)采取近自然化或復(fù)合生態(tài)斷面，通過(guò)形成不同流速和生境，使附著在河床上的生物數(shù)量增加。基于橫-縱斷面的梯級(jí)布置保障了物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的通暢，極大地改善了河流水體植物群落、水生、陸生和兩棲動(dòng)物的生境，提高了河流水體的生產(chǎn)能力和流域的生物多樣性。

b)基于濱河景觀廊道建設(shè)的水生態(tài)功能修復(fù)技術(shù)。在橫向斷面上構(gòu)建了“沉水-伏地-挺水-攀援”多層次植物群落，以多樣化修復(fù)為核心，有效地誘導(dǎo)了河流生態(tài)功能的恢復(fù)，提高了河流生物多樣性和穩(wěn)定性?？v向斷面構(gòu)建了“水域-漫灘-水陸交錯(cuò)帶-駁岸帶”的多級(jí)河道空間，以蜿蜒性構(gòu)建為核心，構(gòu)建“深潭”和“淺灘”的自然特征，形成不同流速和生境，為水生生物提供棲息、覓食、避難場(chǎng)所，加強(qiáng)河流棲息地生境，使附著在河床上的生物數(shù)量增加。

c)流域?yàn)I河生態(tài)景觀廊道建設(shè)。提出了集約開發(fā)區(qū)域以恢復(fù)河流連續(xù)性和完整性、生態(tài)系統(tǒng)連通性為核心的河流景觀生態(tài)廊道設(shè)計(jì)原則，在經(jīng)濟(jì)與適宜的基礎(chǔ)上制定了恢復(fù)生態(tài)基底、銜接周邊環(huán)境、串聯(lián)景觀游線的設(shè)計(jì)策略，編制了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，開展了相應(yīng)工程實(shí)踐。

3 龍崗河生態(tài)重建典型案例分析

3.1 龍崗河支流示范工程概況

龍崗河支流生態(tài)重建示范工程依托于退化河流生態(tài)修復(fù)與水生態(tài)廊道示范工程(丁山河、大康河，圖 3)。丁山河是龍崗河最大的一級(jí)支流，治理河道總長(zhǎng)6.4 km；大康河發(fā)源于園山，是龍崗河上游右岸的一級(jí)支流，治理河道總長(zhǎng)23.42 km。丁山河、大康河作為龍崗河干流主要支流，水生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，河流的生物多樣性、水環(huán)境凈化、水文化景觀等生態(tài)服務(wù)功能嚴(yán)重缺失，亟需進(jìn)行綜合整治和生態(tài)修復(fù)。

圖3 丁山河、大康河綜合整治工程位置

大康河河道整體渠化嚴(yán)重，下游局部建設(shè)條件較好。自安良新村大康河源頭起，至橫坪線高架下穿處流經(jīng)城鎮(zhèn)，河道較窄，河道溝渠化、硬質(zhì)化。水質(zhì)受城鎮(zhèn)影響較大，周邊景觀建設(shè)空間局促。自橫坪線高架處起，至園湘路大康河河口處，流經(jīng)零星村鎮(zhèn)，并經(jīng)過(guò)幾處工廠，河道較寬，河道兩岸有20～30 m寬緩坡綠地，河道建設(shè)條件較好。

丁山河整體河道較寬，河道兩側(cè)有不小于30 m綠地，整體景觀建設(shè)條件較好。自環(huán)城南路丁山河河口起，至龍崗大道處現(xiàn)狀河道寬闊，河流流經(jīng)工業(yè)區(qū)和公共服務(wù)區(qū)；自龍崗大道處起，至鹽龍大道處河道周邊多為居住區(qū)；河流流經(jīng)深圳國(guó)際低碳城會(huì)展中心，周邊開發(fā)較少，建設(shè)條件較好。

3.2 措施布局

丁山河是龍崗河最大的一級(jí)支流，占全流域面積的22%。深圳境內(nèi)6.4 km河段流經(jīng)深圳國(guó)際低碳城及坪地中心城區(qū)，河道水質(zhì)及沿河生態(tài)環(huán)境不僅關(guān)系到龍崗區(qū)政府、坪地街道的對(duì)外形象、也直接影響到龍崗河交界段斷面的水環(huán)境、關(guān)系到區(qū)域居民生產(chǎn)生活環(huán)境。示范工程在丁山河采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：水生植物修復(fù)技術(shù)、基于生態(tài)流速的復(fù)式河床構(gòu)建技術(shù)、植生型多孔柔性護(hù)岸耦合植物修復(fù)技術(shù)、垂直硬質(zhì)駁岸立體生態(tài)掛籃技術(shù)和濱河生態(tài)景觀廊道建設(shè)方案。該示范工程設(shè)計(jì)“以仿自然形態(tài)河道重建、水生生物棲息地修復(fù)、水質(zhì)生態(tài)凈化及濱河景觀廊道生態(tài)化構(gòu)建”為一體的水生態(tài)修復(fù)模式，為丁山河的水生態(tài)重建提供技術(shù)支撐。

大康河發(fā)源于園山，是龍崗河上游右岸的一級(jí)支流，流域面積大，受納污染情況復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境、水文條件多樣，具有多種典型龍崗河流域內(nèi)河道類型。構(gòu)成整治范圍為大康河流域干、支流，包括大康河干流、福州河、簡(jiǎn)龍河和新塘排洪渠，治理河道總長(zhǎng)23.42 km。示范工程在大康河采用植生型多孔柔性護(hù)岸耦合植物修復(fù)技術(shù)和垂直硬質(zhì)駁岸采用立體生態(tài)掛籃技術(shù)。將生態(tài)學(xué)原理融入傳統(tǒng)的河道水工程，構(gòu)建了生物生存的生境綴塊，為植物創(chuàng)造栽種空間，形成了集防洪安全性、生態(tài)系統(tǒng)功能強(qiáng)化、景觀優(yōu)化提升為一體的生態(tài)型廊道，使河道垂直硬質(zhì)駁岸復(fù)綠從而美化濱河景觀，同時(shí)在掛籃植物栽種基質(zhì)中加入具有水質(zhì)凈化功能的多種填料，通過(guò)取河道水澆灌植物，多余水分回補(bǔ)河道，實(shí)現(xiàn)對(duì)微污染河水的凈化。

3.3 工程設(shè)計(jì)

3.3.1水生植物修復(fù)及景觀廊道構(gòu)建參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合河流濕地生態(tài)學(xué)特征，在河床及沿岸構(gòu)建水生植物群落，修復(fù)河流水生態(tài)系統(tǒng)，提高水體自凈能力。從物種多樣性和生態(tài)位的角度出發(fā)，所選各沉水植物種有高株的，有矮小的，經(jīng)有規(guī)則的種植，形成混合分布的水平斑塊及“上-中-下”垂直層次。河濱帶沿岸栽種多種水生植物，從河岸坡腳至河堤頂，栽種“草-灌-喬”層級(jí)結(jié)構(gòu)分明的護(hù)岸植物，形成多層次生態(tài)保護(hù)。主要栽種喬木有火焰木、黃花風(fēng)鈴木、海南蒲桃、水杉、美人樹、水翁、紅花紫荊、南洋楹、鳳凰木、大葉紫薇、洋蒲桃、桃花心木等。栽種灌木有紅花勒杜鵑、九里香、雞蛋花、夾竹桃、花葉鵝掌柴、琴葉珊瑚、大紅花、紅花繼木等。漫灘地配置伏地植物主要由鋪地黍、鴨跖草構(gòu)成。水陸交錯(cuò)帶配置挺水植物包括風(fēng)車草、紙莎草、蘆葦、蘆竹、再力花等。河道生態(tài)景觀廊道斷面見圖 4。

圖4 河道生態(tài)景觀廊道斷面示意

3.3.2基于生態(tài)流速的復(fù)式生態(tài)河床構(gòu)建技術(shù)

復(fù)式河床模擬自然河道形態(tài)，橫斷面由灘地和主槽兩部分組成。在枯水季節(jié)，水流主要集中在河道的主槽中流動(dòng)；降雨時(shí)，水流漫過(guò)河道灘地，形成漫灘濕地。在旱季水量條件下，以適宜的生態(tài)流速為依據(jù)，構(gòu)建河灘濕地收窄旱季過(guò)水河槽寬度以滿足多種魚類及水生生物生存繁衍需要，誘導(dǎo)河流生態(tài)功能的恢復(fù)，提高河流生物多樣性和穩(wěn)定性。龍崗河流域植物有水生植物、藻類植物等；無(wú)脊椎動(dòng)物少，無(wú)珍稀物種；而且水生植物、藻類和無(wú)脊椎動(dòng)物對(duì)水量的要求明顯小于魚類，加之魚類群體對(duì)河流的水文情勢(shì)的變化十分敏感，因此選擇魚類作為關(guān)鍵保護(hù)性目標(biāo)。為保證一定的生態(tài)目標(biāo)，河道還應(yīng)保持一定的水深，水深太淺，河道生態(tài)系統(tǒng)的基本生態(tài)功能將不復(fù)存在。結(jié)合龍崗河流域常見魚類種類，參考相關(guān)研究和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定河道最低生態(tài)水深為h≥0.3 m。復(fù)式生態(tài)河床的河道斷面見圖 5。

圖5 復(fù)式生態(tài)河床的河道斷面示意

3.3.3硬質(zhì)駁岸立體生態(tài)掛籃技術(shù)

針對(duì)河道駁岸硬質(zhì)化嚴(yán)重的問(wèn)題，在不打破漿砌塊石傳統(tǒng)硬質(zhì)駁岸前提下，進(jìn)行硬質(zhì)駁岸景觀的生態(tài)修復(fù)，種植藤蔓植物來(lái)恢復(fù)、更新、改造河岸退化的生態(tài)環(huán)境，降低硬質(zhì)駁岸對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，通過(guò)植物在時(shí)間、空間、季相及色相上變化，豐富河道景觀。為滿足河道行洪要求，植物需具有較好的抗水流沖擊性。選擇一些擁有適應(yīng)性強(qiáng)、抗性好、抗逆性強(qiáng)、植物群落穩(wěn)定等特點(diǎn)的植物，比如龍崗河流域鄉(xiāng)土植物。鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用水平對(duì)河道生態(tài)起到至關(guān)重要的作用，其具有較高的性價(jià)比，且投資少、綠化效果好且突顯鄉(xiāng)土特色等優(yōu)勢(shì)。種植規(guī)格見表 1。

表1 立體掛籃植物配置

立體掛籃對(duì)取自河道的水進(jìn)行深度凈化。立體生態(tài)掛籃不僅使河道垂直硬質(zhì)駁岸復(fù)綠而美化景觀，同時(shí)在掛籃植物栽種基質(zhì)中加入具有水質(zhì)凈化功能的多種填料，以太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)全自動(dòng)化控制，通過(guò)取河道水滴灌生態(tài)掛籃，實(shí)現(xiàn)對(duì)微污染河水的凈化。

3.3.4植生型多孔柔性護(hù)岸耦合植物修復(fù)技術(shù)

通過(guò)植生型多孔護(hù)岸材料構(gòu)建生物生存的生境綴塊，為植物創(chuàng)造栽種空間，為水生生物提供棲息、覓食、避難場(chǎng)所，加強(qiáng)河流棲息地生境，強(qiáng)化河岸帶系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能。

駁岸構(gòu)建采用多孔植生混凝土預(yù)制塊新型護(hù)坡技術(shù)，應(yīng)用C20混凝土600 mm六邊形中空塊構(gòu)建植生型多孔巢穴護(hù)坡，坡比為1.0∶1.5。常水位以下植生型多孔護(hù)岸種植孔栽種多種水生植物,苦草、蘆葦、蘆狄、香根草、再力花等。常水位以上植生型多孔護(hù)岸種植孔種植狗牙草。

3.4 生態(tài)重建運(yùn)行效果

生態(tài)重建運(yùn)行效果根據(jù)2015、2019年示范工程建設(shè)前后龍崗河支流大康河和丁山河展開的生態(tài)調(diào)研評(píng)估，深圳市龍崗河流域河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)示范工程效果見圖 6。

圖6 深圳市龍崗河流域河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)示范工程效果(現(xiàn)場(chǎng)照片)

該生態(tài)調(diào)查調(diào)查了每條河流在工程區(qū)所在處、工程區(qū)上游、工程區(qū)下游，分別設(shè)計(jì)3個(gè)采樣位點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(表 2)的浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物、水生維管束植物和魚類。

表2 龍崗河流域生態(tài)調(diào)查站位

a)浮游植物。2019年大康河、丁山河的浮游植物種類豐度分別為43、49種，比2015年分別增加了15、23種，增加幅度分別為53.6%、88.4%。浮游植物的平均細(xì)胞密度(cell/L)提高了43%。更重要的是，2019年各監(jiān)測(cè)斷面浮游植物組成中，易出現(xiàn)在清潔水體的硅藻門的種類豐度有了明顯提高，而指示水體污染的藻類耐污種開始減少。

b)浮游動(dòng)物。2019年大康河和丁山河的浮游動(dòng)物種類豐度分別為12、17種，比2015年分別增加了6、8種，增加幅度分別為100%、88.9%。浮游動(dòng)物的平均個(gè)體數(shù)量(ind/L)增加了30%。

c)底棲動(dòng)物。2019年大康河和丁山河的底棲動(dòng)物種類豐度分別為16、21種，比2015年分別增加了5、8種，增加幅度分別為45.5%、61.5%；底棲動(dòng)物的平均個(gè)體數(shù)量(ind/m2)增加了43.8%。本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的底棲動(dòng)物耐污種主要以環(huán)節(jié)動(dòng)物門中的水絲蚯為主，包括霍普水絲蚓、巨毛水絲蚓、多毛管水蚓、克拉泊水絲蚓。耐污種在總物種組成比例(%)和個(gè)體數(shù)量組成比例(%)由2015年的43%、76%分別降低到12%、43%。本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)以昆蟲綱為代表的水生昆蟲清潔種，如蜉蝣目和蜻蜓目幼蟲，開始在大康河、丁山河的中、下游河段出現(xiàn)。水生昆蟲的恢復(fù)指示了流域內(nèi)水質(zhì)、底質(zhì)和沿岸帶植被的恢復(fù)為其提供了良好的棲息環(huán)境和繁殖場(chǎng)所。

d)水生維管束植物。2019年大康河和丁山河的水生維管束植物種類豐度分別增加了21、13種，比2015年分別增加了77.8%、41.9%。大康河和丁山河的植物覆蓋度平均值分別為80.3%、63.8%，分別增加了48.1%、37.8%，屬重度覆蓋區(qū)范圍。從河流生態(tài)系統(tǒng)健康角度看，水生濕地植物種類和覆蓋度相對(duì)之前調(diào)查增加，植物多樣性變高。

e)魚類物種。2019年大康河和丁山河魚類種類豐度分別為15、12種，分別增加了10、8種，增加幅度均為50%。魚類的平均個(gè)體數(shù)量增加了48%。發(fā)現(xiàn)本地種魚類增加魚類10余種，如鯪、鰱、鯉、胡子鲇等，盡管這些本地種在2019年調(diào)查中所捕獲的數(shù)量較少，很多僅為1條。魚類種類豐度和個(gè)體數(shù)量的增加生態(tài)修復(fù)工程在改善河流水質(zhì)的同時(shí)增加了魚類的棲息地面積，尤其是沿岸帶水生植被區(qū)，有利于魚類的覓食和繁衍。

示范工程生態(tài)修復(fù)前、后各生態(tài)學(xué)指標(biāo)變化情況見表 3。

表3 示范工程生態(tài)修復(fù)前、后綜合比較

綜上所述，論文所研發(fā)的用于高度集約開發(fā)區(qū)域生境受損河流的生態(tài)重建和水生態(tài)功能修復(fù)技術(shù)體系，全面支撐了深圳市龍崗河流域水生態(tài)健康生境重建綜合示范區(qū)的建設(shè)，通過(guò)200億的投資，使龍崗河流域11條干支流水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到 IV 類，實(shí)現(xiàn)了龍崗河流下游深惠交界斷面COD<20 mg/L、氨氮1.0～1.5 mg/L；與此同時(shí)，流域水生生物種類豐度和多樣性水平都大幅提高，其中水生生物物種豐度提高82.7%；水生生物多樣性指數(shù)提高46.5%；水生植物覆蓋度增加42.9%；底棲動(dòng)物耐污種數(shù)量降低32%，底棲動(dòng)物清潔種增加6種，開始出現(xiàn)以四節(jié)蜉屬、中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊、花翅前突搖蚊等清潔種；土著魚類增加10種，鯪、鰱、泥鰍等在河道中重新出現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

a)針對(duì)雨源型河流污水截排水質(zhì)提升后仍然面臨著河流水生環(huán)境受損、河岸緩沖功能下降、河流生態(tài)系統(tǒng)脆弱、河流生態(tài)功能缺失等諸多問(wèn)題，集成水生植物修復(fù)技術(shù)、基于生態(tài)流速的復(fù)式河床構(gòu)建技術(shù)、植生型多孔護(hù)岸耦合植物修復(fù)技術(shù)和硬質(zhì)駁岸立體生態(tài)掛籃技術(shù)，形成了生境受損河流水生態(tài)重建集成技術(shù)，為高度集約化開發(fā)區(qū)域雨源型河流的生態(tài)重建提供總體思路和技術(shù)框架。

b)應(yīng)用該生境受損河流生態(tài)重建集成技術(shù)，建設(shè)了龍崗河支流大康河、丁山河退化河流生態(tài)修復(fù)示范工程，工程實(shí)施后，大康河、丁山河的水生生物種類豐度與多樣性顯著提升，底棲動(dòng)物耐污種數(shù)量得到增加，河流水質(zhì)生態(tài)凈化能力也實(shí)現(xiàn)了增加，實(shí)現(xiàn)了河道水生態(tài)功能的誘導(dǎo)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了雨源型河流仿自然形態(tài)河道重建和水生生物棲息地修復(fù)。

c)在本研究中，用于生境修復(fù)的水生植物的選取和用于復(fù)式生態(tài)河槽構(gòu)建生態(tài)流速的選取具有因地制宜的特性，而柔性護(hù)岸的設(shè)計(jì)考慮和立體生態(tài)掛籃的應(yīng)用具有普適性，可在水文條件相近的區(qū)域進(jìn)行推廣。

d)該技術(shù)框架和技術(shù)體系的應(yīng)用全面支撐了深圳市龍崗河流域水生態(tài)健康生境重建綜合示范區(qū)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了龍崗河流水生生物種類和多樣性大幅提高(物種豐度提高82.7%，多樣性指數(shù)提高46.5%)，開始出現(xiàn)底棲動(dòng)物清潔種；土著魚類增加，鯉、鰱、鳙、赤眼鱒等在河道中重新出現(xiàn)。表明該研究破解了高度集約開發(fā)地區(qū)沿河大截排后遺癥，研究成果的應(yīng)用可作為雨源型河流生態(tài)重建的工程樣本。

e)本研究還需要對(duì)生境恢復(fù)過(guò)程中優(yōu)勢(shì)植物、優(yōu)勢(shì)動(dòng)物的動(dòng)態(tài)變化特征加以研究，并且持續(xù)警惕生境恢復(fù)后，入侵植物或魚類可能對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的威脅。