长沙巴溪洲中央公园河岸带生态修复

利来娱乐国际最给利老牌网站-有态度的娱乐门户 /2019-03-30来源:《林业知识服务》微信公众号
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  摘要:文章从生态修复角度出发,整理归纳国内外河岸带生态修复相关技术手段及实践研究成果,以长沙巴溪洲中央公园为研究范例,分析研究其修复策略及手段,提出城市河道治理应以河岸带修复为核心,从资源保护出发,寻找修复与开发的平衡点,恢复当地原有生物栖息地,形成社会、经济、文化和自然和谐共生的城市生态环境。
  关键词:景观更新,生态修复,河岸带治理,巴溪洲中央公园
  作者:金云峰 宋美仪 吴钰宾 钱翀  王淳淳

  河岸带最早是指在一段河道生态系统中同河水接壤的陆地植被区域,是水陆交错的生态过渡区域。之后,学者们将对河岸带的理解扩展为广义与狭义两种,狭义来说,是指河床高低水位之间以及高水位之上直至河水影响完全消失为止的区域,也可泛指一切邻近河流、湖泊、池塘、湿地以及其他特殊水体并且有显著资源价值的地带。但是无论从广义还是狭义上来说,河岸带生态系统对提高生物物种多样性,增强生态系统自我修复能力和生产力,保持水土,调节区域微气候,开展旅游活动,重现经济发展新常态等均具备学术及经济价值。因此,本文在整理国内外关于河岸带生态治理技术手段的基础上,以长沙市巴溪洲中央公园为例,对其修复手段进行归纳整理,以期为河岸带的生态修复与科学利用提供参考对象。
  1 国内外河岸带生态修复技术研究现状
  在一个城市生态系统中,河道往往是其不可或缺的核心组成部分之一。据研究统计,世界上约有70% 的城市是在河流沿岸选址建立起来的。而作为河道生态系统中联通陆地与河流系统间能量交换的纽带空间,河岸带是维护整个系统健康的根本,也是最具研究价值的区域。但是,随着国家经济水平的迅速发展,人们对于城市建设的需求激增,促使人们加大对河流的利用力度,这直接导致了河流生态系统的自我修复能力急剧下降甚至退化。因此,找到对已经严重受损的河岸带生态功能进行修复的办法,同时满足人们日益渐增的滨水游览观赏需求已成为各行学者不断研究的新方向。
  从全球范围来看,自20世纪70年代起,为了消减人为因素对河岸带生态系统造成的干扰,发达国家开展了较为深刻的理论和技术研究。其中,许多国家都在开展滨河景观带设计的过程着眼于生态修复与建设,尊重场地本土特色,保护自然资源,追求文脉的回忆与传承。例如,美国佛罗里达州大沼泽湿地公园就利用人工湿地生物塘中层次丰富的水生植物过滤吸收水域环境中过量的富氧化元素,以达到修复水体自我净化能力的作用。再如,美国波士顿公园中的湿地生态景观、英国的伦敦泰晤士河港口的再建计划、日本富山21世纪水公园河岸带综合景观整治等都是国外河岸带生态修复的优秀案例。
  如果说保护河流的目的是对整个流域进行正确的规划和控制,那么河岸带管理则是重要的第一步,河岸带管理的目标是建立一个生机勃勃的河岸带生态系统,既可持续产出又可使动植物生境得到保护 ,其措施之一就是建立缓冲带持久地保护水域和河岸带物种的生存。20世纪中期,丹麦的Berg  对河道生物种群展开了研究;20世纪末,运用数据验证生物量及分布密度与缓冲带宽度之间的联系以及生物多样性与栖息地异质性之间的关联性 ,并总结出植物的宽度对当地生物多样性的直接影响 。因此,有关修复河岸带生态系统的理论分析已经比较完善,形成了一套较为全面的研究评估体系,并已在一些区域实施应用。
  在国内,传统水工程建设给河岸带生态系统带来的严重后果已经为众多学者发现。目前,与河岸带治理及修复方面相关的技术主要包含:提倡“将空间还于河道”的洪水管理指导思想,设计分洪道、降低河漫滩高程;恢复河岸带生态系统在自然环境下的连续性与曲折性;修复河床地貌;重建洪泛区湿地;恢复河道岸坡生态防护并重建河道系统内部生物栖息地结构层次;增设亲水设施;结合现代科技手段采用多孔和透水护岸材料等。同时,从生态角度出发,结合理论研究和现代技术对河流进行治理、净化,以求恢复水体的自净能力,如氧化塘处理系统、河道直接净化技术、人工湿地处理系统、水生植物处理系统、植物与土壤结合处理系统、生物操纵技术等。
  针对修复受损河岸方向的问题,相关学者运用自组织理论机制对河岸近自然修复过程进行研究,并取得了初步成果。但是研究体系中仍存在一些亟待解决的困难,例如,如何保证在修复河道的过程中,在稳定河岸生态系统平衡的同时,不对河岸岸坡结构的整体和谐统一造成影响。近几年,我国也开始尝试将河岸生态护岸工程运用到实际情况中,并在生态型护岸、植草型护坡、防浪林建设等生态技术领域都有所发展。
  2 长沙市巴溪洲中央公园河岸带生态修复
  2.1 项目背景
  项目位于长沙市望城县巴溪洲,地处湖南省最大的河流——湘江之中,是湘江中的众多洲岛之一。项目总面积91 hm2,东西向平均宽度约300 m,南北长约3 500 m,岸线总长达7 000 m,岛上有大面积的原生树种。近几年来,由于气候原因,巴溪洲的水岸线受季节性洪水影响较大,水位波动约为6 m。
  项目地块由于常年缺少有效管理,为达到防洪需求,采用传统工程技术,利用钢筋混凝土或浆砌石等对生态环境影响较大的硬质材料对河岸进行固化。过度的围坝筑堤导致岛屿与河流被割裂,生态联系较为薄弱,自然边缘被分解消磨,甚至河流也受到了影响,岛上生物数量锐减。因此,湖南政府对此地块进行改造修复,设计一处侵蚀沙洲作为长沙市的新中央公园,即巴溪洲,以求在改善当地河流生态环境的同时,给市民提供能够亲身参与融入自然的机会。
  2.2 设计策略
  2.2.1 多重防洪措施
  由于长沙市巴溪洲河岸带经常受到季节性洪水的侵袭,在进行生态修复时遵循恢复和重塑岛屿生态的原则,结合洪泛规律,采用多重防洪措施:1) 通过在河岸带边缘设置保护带,种植大量水生植物并适量堆积木桩和石块,以达到巩固河岸,抵御江水直接侵蚀的作用;2) 作为降低洪水冲击的第二道防线,在河漫滩种植多层次耐水性植物,形成植物缓冲带,同时对江水进行减速、杂质沉降;3) 根据场地原有地形条件设置内部洪水分流带,在江水抵达漫滩中心后,通过错落有致的水渠和水塘调节洪水位,再一次减弱洪水对巴溪洲河岸带的伤害。
  2.2.2 栖息地与生物多样性保育
  栖息地往往指生命体在一定时间内用于繁衍生息的环境和空间,而在河流生态系统中,栖息地的影响因子主要由流速、水深、河床石粒径、细砂含量以及流域内的遮蔽物等要素构成。也正是这些水陆交错的边缘地带维护了物种群落的多样性,保证了栖息地内基因库的完整,使其具有显著的边缘效应。除鱼类外,水域环境还为多种其他生物提供栖居之所。西方学者提出影响生态系统稳定性的一个重要因素就是群落结构的复杂性,一般认为生物群落较为丰富的系统,其自我修复能力、抗灾能力也越强,从而也越健康。
  在对巴溪洲岛屿进行生态修复时,在滩涂区域放置了大量的干枯木桩及石块。这些设置能够推动水域环境中基质的形成与转化,为水生生物提供生存繁衍空间,鱼类可在此处产卵、孵化、觅食的同时,也为鸟类及微生物提供栖息环境。这样多元化的生物群落结构,正是衡量该河岸带生态修复是否成功的重要指标。
  2.3 改造手段
  2.3.1 岸线形态修复
  造成沙洲岸线形态受到威胁的原因主要有两点:由东西岸河水流速不均造成的沙洲边缘侵蚀与沉降,以及由季节性洪水造成的沙洲土壤流失。
  由于在沙洲东部河流流速较大且流向与沙洲岸线平行,东岸边缘的侵蚀较为严重,为了进一步缓解这种现象,项目在东岸种植大量深根性水生植物。这类植物互相交缠生长形成网络,能够有效降低高水位期水的流速,保护堤岸。此外,丰盈的水草也为水鸟和野生动物提供了安全的栖息环境。而沙洲西部由于河水流速较为平缓,堤岸下沉明显,所以首要目的是对其原有堤岸形态进行保护修复,同时加大湿地面积,并在不同水位高度条件下营造不同的台地景观。
  项目采用分层级的台地式设计,以减少洪水泛滥带来的影响。考虑到场地内6m的水位波动高差以及原有沙洲地形,在尽量满足土方填挖量守恒的前提下,进行分级设计,保证河流在洪水期的安全性。为了使流水能够自由穿过洲岸营造部分淹没的效果,场地的角度与地形都经过精心的设计,再将水杉、观赏草等乡土植物种植其上,也为其他生物提供一片可以活动的生存空间。在洲岛地势较高处规划建设休息平台等公共设施,以满足休闲游憩功能的需求。
  2.3.2 种群结构修复
  整个岛屿在设计时规划了许多湿地岛屿和半岛,打造了多处彼此不同的湿地区域,它们蜿蜒交错连结成庞大的湿地网络,自然生长着各类湿地植物群落。在涨水的季节,由于湿地的水位线相较于陆地的较低,给许多湿地植物的生长繁殖带来了空间和机会,成为各种动物微生物的栖息之所。根据统计结果,水道中的草本植物大部分时间被浅水淹没,但是到了每年的汛期,季节性洪水则会淹没水道20~30 d。
  沙洲中心包含一个较小的湿地岛屿和多种类型的湿地半岛,岛屿之间蜿蜒分布。虽然目的都是为了阻挡水流的冲击,但是沙洲的东、西两岸运用不同的手段打造出不同的湿地景观效果。此外,安置在河道边缘的石块在稳定河床的同时,也能够为动物提供可以活动的栖息场所。沙洲南岸打造大面积的湿地区域,并在其中设置若干枯木桩,以抵御洪水的侵蚀。起伏的地形与丰富的水生态结构都为沙洲生态系统的恢复提供保障。湿地水生态多样性与地形变化性增强了沙洲生态系统的弹性恢复力。
  2.3.3 水系自净能力修复
  通过种植水生植物过滤水中污染杂质的方法效果最为显著。它们在进行生命活动的同时,能够将水中对环境造成污染的有机物吸收利用,并在光合作用的配合下在水体中释放氧气,这一过程足以保证附着在植物根茎表面上的微生物将污染有机质分解代谢;其次,许多微生物都能够附着在水生植物纵横交错的发达根系上,交织成一个多层密集的过滤网,从而将水体中的部分污染源过滤掉。
  项目设计中,水系的自我净化与改善也是通过大量种植水生植物群落来实现的。在沙洲的中部与南部及东西沿岸均包含各类湿地景观,并通过地形堆叠,在岛屿南部打造多处生态池塘,均种植各类湿地植物。草本、低矮灌木以及沼泽植物是构成湿地区域植物群落的主要成分,这些植物由低到高逐渐过渡为较高的森林群落。由于河道周围环境的特殊性,低地林地中生长的植物大部分是原生的乡土树种,如柳树、水杉等。而在地势较高的地方种植的植物更多是香樟、银杏等。
  3 结语
  本文归纳整理了国内外有关河岸带生态修复的理论研究成果,并以长沙巴溪洲中央公园为研究范例,充分探讨其如何通过建立多重防洪措施,打造栖息地恢复生物多样性,修复原长江巴溪洲因过度围坝筑堤而逐渐消失的生态活力。通过分析并建立滨河生物栖息地、重塑河流岛屿自然生物生态体系、还原原有河流生态系统多样的生物群落等方法手段,为修复河流生态系统提供更多研究基础与技术方法。因此,本文结合国内外相关问题的研究与实践,参考比照传统工程化治理方式的弊端,提出城市河道治理应以河岸带修复为核心,从资源保护出发,寻找修复与开发的平衡点,恢复当地原有生物栖息地,探究河岸带态治理策略,打造社会、经济、文化和自然和谐共生的城市生态环境。
  第一作者:金云峰(1961- ),男,教授,博士生导师,副系主任,研究方向为风景园林规划设计方法与技术,景观有机更新与开放空间公园绿地,自然资源保护与风景旅游空间规划,中外园林与现代景观。
  通信作者:王淳淳(1995- ),女,在读硕士研究生,研究方向为风景园林规划设计。