北京城区周边地区湿地重建与恢复可行性研究

侯士杰，孙永华，李 潇，吕金波

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

北京城区周边地区湿地重建与恢复可行性研究

侯士杰，孙永华，李 潇，吕金波

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

对北京湿地演化规律进行了总结，通过对北京城区周边地区湿地现状的调查研究，分析了20世纪50年代以来湿地消失的主要原因，结合对已经恢复成功的典型湿地的剖析，提出了湿地重建与恢复的3处目标区域，并从中选取一处目标湿地作为例子，着重从地质地貌与水源的角度，论证其重建与恢复可行性。

湿地演化；重建与恢复；可行性

0 引言

《北京城市总体规划（2004-2020）》提出城市建设坚持生态保护、生态恢复与生态建设并重原则，将北京建设成山川秀美、空气清新、环境优美、生态良好、人与自然和谐、经济社会全面协调、可持续发展的生态城市。

目前，国际上公认的湿地定义为“湿地系指天然或人造、永久或暂时之死水或流水、淡水、微咸或咸水沼泽地、泥炭地或水域，包括低潮时水深不超过6m的海水区”。湿地与森林、海洋并称为全球3大生态系统，有“地球之肾”、“鸟类的天堂”、“生命的摇篮”、“文明的发源地”和“物种的基因库”等美誉。

湿地具有环境调节功能和生态效益，在提供水资源、美化环境、调节气候、涵养水源、均化洪水、促淤造陆、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供休闲、生产、生活资源等方面发挥了重要作用。

北京地区水资源短缺，湿地的自然恢复是很难实现的。人工技术的介入，不但使湿地恢复得以实现，也使湿地的功能得到了丰富和强化，并向着人们期望的方向发展，达到为社会和人民服务的目的。

本次研究区的范围北以北沙河为界，东至温榆河，南以凉水河、凤河为界，西以永定河及山区与平原区界线为界，去掉了大致四环以内的城区部分(见图1)，研究区总面积约为1435km2。

1 湿地演化规律总结

1.1 永定河古河道变迁

第四纪全新世时期可划分为3个阶段：即早全新世（12000~8000a，B.P.）、中全新世（8000~3000a，B.P.）和晚全新世（3000a以来）。

在湿地的形成与演化过程中，古河道的变迁及其冲洪积扇的形成起到了重要的作用。北京平原地区的古河道变迁与冲洪积扇的形成以永定河与潮白河最为重要，研究区湿地的变迁与分布主要受永定河古河道变迁及其冲洪积扇的控制和影响。

晚更新世早、中期，永定河自三家店出山后形成以石景山为顶部的冲积扇（北京扇），其前缘可达清河、通州一带。晚更新世晚期，古永定河向西南方向迁移，使冲积扇的前缘达到清河、通县、南苑一带。早全新世时，古永定河由石景山沿现在清河注入温榆河。中全新世时，永定河由石景山直泻南下，形成以衙门口为顶点的新期冲积扇地。晚全新世时，永定河当时沿漯水故道经南苑、采育向东南流去。永定河多次泛滥，使其成为名副其实的“无定河”。

从晚更新世后期至全新世，永定河先后发育着5条古河（见表1），分别为：古清水河、古金沟河、古漯水河、无定河和古浑河。

表1 永定河古河道及冲洪积扇

1.2 湿地演化规律

晚更新世后期，由于气候转暖，冰雪消融，山前积水成湖，导致山前地区大面积的湖沼湿地发育。进入全新世，干冷的气候致使湖水渐渐衰退，湿地呈由西向东衰退。由于河道由北向南的频繁变迁，特别是永定河的河道变迁，导致湿地分布又呈现出由北向南延伸。

全新世早期，湿地主要分布于永定河的清水河与潮白河古道周边区域，其中以海淀区最为发育，以河流及沼泽湿地为主；全新世中期，永定河向南摆动，形成新的冲洪积扇，在新、老扇之间的东南郊地区，湖沼湿地普遍发育，其中，本次研究区的东南部地区最为发育；全新世晚期，永定河继续向南摆动，并且多次泛滥，在北京南部及北京以南的河北地区发育了大片沼泽湿地。

总的来说，全新世以来，北京湿地分布有从西向东衰退，从北向南发育的整体趋势。

2 湿地现状研究

2.1 研究区湿地现状

据初步统计,北京市湿地面积约有5 万hm2（1km2= 100hm2（公顷）=1500亩），以河流湿地和湖泊湿地为主（见表2）。

表2 北京主要湿地面积统计表

研究区现存湿地面积约为3082.8 hm2，占研究区总面积的2.1%。20世纪50年代以来，消失湿地面积约3237.5 hm2，与现存湿地面积相当（见表3）。

表3 研究区湿地调查情况一览表

2.2 研究区现存湿地

研究区现存湿地6 3处，主要分布在海淀区、朝阳区和大兴区（见图2）。以自然河流、人工湖泊和园林为主（见表4）。

图2 研究区现存湿地分布图

表4 研究区现存湿地分类表

2.3 研究区消失湿地

（1） 消失湿地分布及被占用情况

20世纪50年代以来，研究区消失湿地30处，主要分布在海淀区和大兴区（见图3）。在消失的30处湿地中，被城镇建设用地占用18处，其面积占总面积的55%；被林草地及旱田占用9处，其面积占总面积的20%；未被占用3处，其面积占总面积的25%。

图3 研究区消失湿地分布图

（2）湿地消失的主要原因

总的来说，近几年气候持续干旱和人类活动是造成湿地减少的主要原因。其中，人类活动对湿地的影响主要有以下几个方面:

① 近几年，河流上游地区的水资源开发项目和水利工程增加,导致下游的河流和人工引水渠出现断流、干涸，导致湿地的退化和消亡，永定河就是一个典型。

② 北京城市发展使大量的土地成为生产和生活建筑用地，导致了许多中、小面积的湿地破坏。

③ 旅游开发对湿地造成了破坏和威胁。除密云水库、怀柔水库等饮用水源地禁止旅游业经营外,其他大部分河流、湖泊都进行了不同程度的旅游开发，直接或间接地造成了湿地污染和退化。

3 典型湿地剖析

翠湖湿地公园坐落在北京市西山脚下的海淀区上庄镇，西临稻香湖公园，东接上庄水库，是一个自然环境优美、植物繁茂的区域。

翠湖湿地公园所在区域属于南口冲积与洪积形成的海淀翠湖扇的边缘地带，是沙河的一级阶地，地势大体为西北高、东南低。将翠湖湿地区域划分为湿地核心区、湿地过渡带及湿地外部地区三部分进行研究剖析（见图4）。其中，湿地核心区面积约70hm2，为翠湖湿地公园一期工程区域；湿地过渡带面积约25km2。

图4 翠湖湿地分带及剖面位置图

3.1 湿地过渡带

湿地过渡带对于湿地核心区起着调节与保护的重要作用，是湿地恢复与发展的重要因素。对湿地过渡带的研究是湿地研究的一个重要部分。翠湖湿地过渡带北边界与南边界分别为前章村与苏家坨一带（见图5），西边界与东边界分别为前沙涧村西与翠湖别墅一带。

图5 前章村-苏家坨（Ⅰ-Ⅰ′）剖面简图

以湿地核心区以北的过渡带为例进行研究。湿地过渡带的北边界在前章村一带，以村庄和公路为界划分。从核心区向北至前章村沿途，小型水道纵横交错，区域水旱田灌渠与排汇水水道，构成了湿地核心区与外部地区水利连接的纽带；地势总体平坦，逐渐略有增高，但起伏不大；植被由喜水植被逐渐向旱生植被过渡，在湿地核心区北不远的地区，水源比较充足，多见芦苇等喜水植被，再往北以水、旱稻田与苗圃占主体，期间旱田以小麦为主，周边有灌溉水渠连接。过前章村，多见高大树木，喜水性植被较少。

总的来说过渡带植被从核心区向外部地区有明显的变化，即由水生植被—喜水植被—旱生植被的明显变化。

3.2 湿地形成的地质背景

翠湖湿地在大区域上处于军都山和太行山余脉环抱的平原区，受地形影响，气流复合作用较强，为暴雨形成提供了有利条件。气流在山前受阻较容易形成降雨，所以山前地带的降雨量较丰富，为湿地的形成和维持提供了基础。

西北山区的地表径流携带北山和西山物质在南口汇集后向东南平原地区倾泻，形成了以南口地区为扇头，翠湖地区为边缘的山前冲洪积扇。历史上，地下水在该地区大量出露，直接形成湖沼湿地，或形成地表径流后汇入南、北沙河，在河流的汇集、改道及泛滥泄洪过程中，又形成了湖泊或泛滥沼泽。

西山分水岭距湿地核心区较近，地形坡度较大，大量的径流直接补给湿地及其周边地区。在由西向东10km的距离内，地形高度下降了约600m，平均坡降6%，湿地过渡带距山区约3km，湿地核心区距山区约6km（见图6）。径流自西向东出山后没有形成大的冲洪积扇，其携带物质能力不是很强，只在其出山口的小范围内的沉积物岩性较粗，向东的大面积平原地区岩性都比较细（见图7），地表水入渗有限，大多以地表径流形式汇入小、中河道补给翠湖湿地地区。

图6 双龙岭-皂甲屯（Ⅱ-Ⅱ′）剖面简图

图7 后沙涧-皂甲屯（Ⅲ-Ⅲ′）地层剖面图

3.3 水源情况

翠湖湿地得以恢复的主要水源来自上庄水库，在其建设和缺水时候，通过上庄水库调配接受南沙河的河水补给。在汛期，季节性河流接受山区降水补给后，向湿地地区流动，为湿地重要补给之一；在旱期，季节性河流的河道与人工水渠一起构成了区域水旱田供水和灌溉系统，其尾水也是湿地的一个重要水源补给。广布的小型河网在对湿地核心区提供水源补给，对过渡带地区的环境有着及其重要的作用。

4 目标区域湿地重建与恢复的可行性

4.1 湿地重建与恢复目标区域的依据

（1）古河道变迁与冲洪积扇分布的依据

由于北京地势西北高，东南低，地下水总体流动方向与地表水流方向一致。出山口的地层岩性颗粒较粗，降水在山区汇集后流到这里开始转入地下，自西北向东南流动，当遭遇北京扇边缘较低地形与较细介质时自然溢出。造成了早期海淀北部、清河两岸以及温榆河沿岸的湖沼区域。这就是本次研究提出的清河两岸区域和温榆河两岸区域的湿地重建与恢复的重点区域。

（2）泥炭形成与分布的依据

泥炭富集区是湿地曾经异常发育的区域，而泥炭的类型和形成时期也正反映了湿地的类型和退化方向。北京的泥炭多是平原湖沼类型，说明了北京的湿地曾经以大面积的湖泊和沼泽为主。海淀北部京密引水渠岸边的高里掌地区就是湖沼型泥炭富集区之一，另外清河岸边的洼里地区和温榆河岸边的朝阳农场地区的泥炭也很发育。这与上面提到的依据不谋而合了。可见，在清河两岸和温榆河沿岸区域，提出湿地重建与恢复是有其地质、地形和水源条件的。

（3） 卫片提供的依据

图6是7波段的卫片，可以清晰地解译出介质含水率分布和河流的分布情况。含水率高的区域正是北京扇的地下水溢出带。永定河中下游地区的河道基本断流，大量的白色区域反应了湿地退化严重的问题。

综上所述，提出如图8中所示的清河沿岸地区（1区）、温榆河沿岸地区（2区）以及永定河中下游地区（3区）作为湿地重建与恢复的主要目标区域。

图8 研究区7波段卫片

4.2 目标湿地的选择

在清河沿岸地区选择了一处已消失湿地作为目标湿地进行研究，论证将其重建与恢复的可行性。目标湿地在行政区划上属于昌平区东小口镇，总面积约240 hm2。区域交通十分便利，北有城铁13号线，南临北五环路，西有八达岭高速公路，东临立汤路（见图9）。

图9 目标湿地范围及交通位置图

4.3 目标湿地重建与恢复的可行性

（1） 地质地貌条件

目标湿地区域地貌属于清河一级阶地上的洼地，地势低洼平坦，平均标高35m左右，是附近最低洼区域，水位埋深不到20m。目标区为大面积的林草地和小部分农田所覆盖，有小型西东流向的水道和公路穿过，基本没有建筑物。

目标湿地区域先后有几条古河道交错叠加，从其时代先后依次是：清水河古道、军庄古道、清河古道、白浮水古道。目标湿地坐落于古清水河冲洪积扇（距今约2.5万年）的北边缘地带，也是古白浮水冲洪积形成的安平镇扇（距今约500年）的西南边界。冲洪积扇边缘是地下水溢出带,在冲洪积扇边缘交汇叠置的区域容易形成大面积湖沼湿地。

根据zk-01钻孔资料显示（钻孔位置见图9），区域第四系厚度不到167m（见图10）。由岩性变化可以推断23.95～26.05m层位为潜水主要含水层，为地下水与地表水的联通和相互转化提供了条件。

区域地层岩性以粘土、亚粘土和细粉砂等为主，与冲洪积扇边缘岩性特征相符，由此推断这可能是湖沼沉积。在104.94～111.49 m和136.17～139.77 m两个层位均出现较薄的卵石层，分选较好，次圆状，而其上、下层岩性相对都比较细。埋藏层位比较深说明形成的年代比较早；卵石的出现说明这里可能发生过较大的洪水，否则在距离出山口较远，水流搬运能力降低很多的冲洪积扇边缘地带，很难出现岩性较粗的沉积物；次圆状说明这些卵石从出山口被搬运到沉积位置经过的时间较短，还没有被完全的磨圆；层薄且分选较好说明是在一次洪水或者相对较短时间内的几次洪水沉积完成的。这些推断与区域古河道的变迁和冲洪积扇的形成不谋而合，更证实了本区域及其周边一定范围内的地区曾经长期以河流湿地或湖沼湿地的形态存在过。

图10 钻孔zk-01地层分层剖面简图

总的来说，地质地貌特征证明了区域历史湿地存在形态和状况。岩性普遍较细为地表水的留存提供了保障，而埋深30m以内主要的含水层为地下水与地表水的水力联系提供了地质基础。说明在水源条件允许的情况下，目标湿地的重建与恢复有其有利的地质条件。

（2） 水源条件

目标湿地距离清河和清河污水处理厂不足1km。参照奥林匹克公园（见图9）利用中水的实例，目标湿地选择清河污水处理厂的中水作为水源是可行的。在区域上建立“污水处理厂—人工湿地—河流”的湿地恢复系统，清河污水处理厂出厂中水经过湿地再处理和利用；在汛期，可以通过与市政管线或与清河的水力联系，将洪水引入湿地公园，进行储存调蓄。

5 结论

（1）本文调查总结了北京城区周边地区现存湿地与20世纪50年代以来消失湿地的分布情况，并分析了湿地消失的原因主要为气候变化和诸多的人类活动因素；

（2）总结了全新世以来北京地区湿地具有从西向东衰退，从北向南发育的整体演化规律，提出清河沿岸、温榆河沿岸及永定河中下游地区为湿地重建与恢复的重点区域；

（3）对北京市海淀区翠湖湿地剖析研究后，从地质与水源条件角度剖析了湿地恢复所具备的可行性条件；

（4）在清河北岸提出一个可恢复的目标湿地，从地质地貌及水源条件等方面论证其可行性，并提出了“污水处理厂—人工湿地—河流”的湿地恢复系统的设想。

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Feasibility Study on Wetland Reconstruction and Restoration in Surrounding Areas of Beijing City

HOU Shijie, SUN Yonghua, LI Xiao, LU Jinbo
（Beijing Geological Survey Institute, Beijing 102206）

TBased on the investigation of the wetland status and history of surrounding areas of Beijing City, this paper has analyzed the main reasons of wetland decrease since 1950s, and summarized the evolution law of Beijing wetland. Combined with some successfully reconstructed wetlands, three reconstruction and restoration object areas are presented, one of which is selected as an example. Finally, its feasibility study on the reconstruction and restoration has been analyzed from geological physiognomy and water source aspects. geothermal reservoir; Shunyi fault; multi-phase activity.

wetland evolution; reconstruction and restoration; feasibility study

X171.4

A

1007-1903(2009)02-0016-07

侯士杰，男，（1981－），2006年毕业于吉林大学水文与水资源工程系，学士，助理工程师，主要研究方向：城市地质，电话：010-51529228，E-mail：ddyhoushijie@126．com