中德合作小型水体生态修复示范项目研究

段淑怀，叶芝涵

（1.北京市水土保持工作总站，100036，北京；2.北京市水科学技术研究院，100048，北京）

中德合作小型水体生态修复示范项目来源于德国复兴银行与中国财政部签署的项目协议“Watershed management on forest land beijing”，根据协议要求，北京市水务局与园林绿化局合作开展了小型水体生态修复示范项目研究。该项目的创新点在于修复和保持水体的生态功能，研究展示小型水体的生态监测及修复技术，改造现存的混凝土工程设施，以恢复水体的生态功能，增加景观和水体的生态价值。项目实施期为2009—2014年，项目已完成全部工作，并通过验收及绩效的评估工作。

一、河流生态修复发展状况

河流退化已经成为一种全球现象，流域土地利用/覆被的变化、大坝建设、河道的改造以及水污染成为世界各国河流退化的一致原因；1972年制定的美国清洁水法提出“保护和恢复国家水体的化学、物理和生物完整性”；欧洲2000年制定了《欧洲水框架指令》，2010年提出 “更加清洁、更加完整和健康的河流”，并提出到2015年实现“良好的河流状态”“从调整河流满足人类需求，转向调整人类利用满足河流系统健康”。

欧美发达国家认为人类大规模的经济活动是损害河流（沟道）生态系统健康的主要原因。在人类进行大规模经济活动前的自然河流（沟道），可以定义为是原始状态。原始状态河流（沟道）生态系统具有较为合理的结构和较为完善的功能，处于一种自然演进的健康状态。自然系统优于人工系统，人类活动干扰前的自然状态优于干扰后的状况。

欧洲对河流（沟道）的生态质量评价指标主要包括生物指标、水文地貌指标、物理化学指标和污染指标等。主要根据地表水受人为干扰的程度和形式进行生态质量状况分级。认为没有人为活动的扰动或人为活动的扰动很少，处于自然状态，水质很好，自然植被丰富的河流（沟道）为生态质量最优状态。

在国内对自然河道的生态性还缺乏深入的认识，对生态河道缺乏研究，河流的生态服务价值还没有得到普遍的重视，习惯上沿用城市河道的治理方法治理山区河道；存在“水面及绿化等于生态”的认识误区，存在生态的自然河沟道通过治理工程而变得不生态的现象。

山区是城市的生态屏障，山区沟道是河流的发源地及主要涵养地，保持山区沟道的自然生态属性及生态功能十分重要。目前，大多数城市河道的自然生态功能已遭到破坏，同时随着人口的增加及旅游的发展，这种破坏有向河流上游源头乡村小型河流发展的趋势；对山区河（沟）道生态修复开展研究及示范，评估山区河流的生态状况，明确治理与保护的关系，探讨河流生态修复模式与技术，对山区自然河道的生态保护与修复具有重要意义。

二、项目区选择

在项目区北京6条小型河流或河段中，2条为独立河流，3条为较大河流的河源部分，1条为怀河的下游一小段；项目区河沟道总长103.7 km，位于7条小流域内，其中北京6条小流域均属于北部山区地表水源涵养区。项目区基本情况见表1。

三、项目生态监测及评价

《欧盟水框架指令》第八条制定了地表水、地下水和保护区的监测要求。对于地表水，明确了河流、湖泊、过渡性水域和沿海水域等各种水体生态状况分级的质量要素和分级标准。指令要求对河流的生物、水文地貌和物理化学等三大质量要素实施监测，其中生物要素包括植物、底栖无脊椎动物和鱼类；水文地貌要素包括水文状况、河流的连续性及形态情况；物理化学要素包括水体氧化状况、营养状态等。本项目借鉴欧盟水框架指令的监测体系，确定示范区生物、水文地貌和物理化学三大要素的监测方法，见表2。

对7个示范小流域河沟道，分要素布设了监测网点，开展2010—2013年的长期定点监测。

表1 项目区基本情况

表2 项目生态监测方法

表3 河流水文地貌分级标准

本项目实行分要素评价，植被的评价采用植物物种数量、优势种、入侵种和生物多样性等综合指标。底栖动物对水体的清洁程度具有很强的指示性，评价指标采用底栖动物数量、组成和多样性等。植物和底栖动物多样性均采用香农多样性指数（Shannon-Wiener）来表征。

借鉴德国的7级分类体系，从北京山区实际情况出发，以反映人类活动干扰的不同程度为主要分级原则，以人类大规模活动以前的生态状况为主要参照系，对北京山区建立了5级分类体系，具体分级标准见表3。

四、项目生态修复目标

制定了防洪、水质、生态和休闲娱乐等多个河道生态修复目标。在防洪目标的实现上，与国内多采用防洪坝等工程防护的做法不同，主要采用扩大防洪空间的做法，足够的防洪空间是保证防洪安全的根本措施。与国内大部分河道治理项目将绿化及水面作为生态目标不同，本项目生态目标主要包括河道水文地貌等级、河道纵横向的连续性和河道自然的生境条件。

五、河流生态修复做法

河流生态修复的技术要素主要为足够的防洪空间、河流水文地貌、河流纵向连续性和横向连通性、生境和生物多样性等方面。

①在生态修复的做法上体现“顺应自然”的理念，按照复制自然的方法进行生态修复，这是河流生态修复的根本原则。

②河流空间是实现防洪安全及河流生态的基本要素；防护标准不达标时，应扩大河流的行洪空间，尽量不采用防护坝的形式；考虑山区河（沟）道两侧山坡雨水径流排入河道的问题，河流堤顶高程不应该高于外侧地面高程。

③河流要宜宽则宽、宜弯则弯，纵向上连续，横向上连通；河堤应该蜿蜒自然，避免直线化、直墙或人工痕迹很强的岸坡形式；在河流子槽、坡脚等水流湍急的部位采用石块或堆石防护，不应采用浆砌石的防护方式。

④给河流空间，容许水流对河道的冲淤变化。

⑤根据河流空间，尽可能恢复河道环境条件的多样性，如急流、缓流、深潭和浅滩等，提高并恢复动植物生存环境，因为每种生物都有特定需要的环境条件，环境条件的多样性为生物多样性创造条件。

⑥在河道的生态修复中，修复措施均应使用自然的修复材料，如自然石和植被等，避免使用浆砌石、砖等人工材料；因为在自然的河道中只有自然材料，没有浆砌石、砖块等人工材料。在植物措施配置上，重点是水土条件的修复，尽量引导植被的自然恢复，要给植物自然恢复留有时间；河道周边地带应保持自然，形成自然的植物过滤带。

六、项目生态修复主要措施

在对示范区进行调查监测及限制性因素分析的基础上，开展示范区河道生态修复可行性研究，进行生态修复措施配置，开展生态修复工程建设等。生态修复措施主要包括防洪空间拓展、垃圾清除、违章建筑物拆除、纵向连续性修复、横向连通性修复、水文地貌修复、生态护坡和绿化等，同时还进行了岸边道路硬化建设、打造了休憩平台和布设了汀步等。

①防洪空间拓展及生态修复。浆砌石河堤拆除，河滩农耕地退耕还水,河堤后移码石防护，河流水文地貌重塑及休憩设施等。延庆上水沟塘坝段修复前后对比，见图1。

②纵向连续性修复。昌平花果山修复前后对比，见图2。

③横向连续性修复。延庆上水沟修复前后对比，见图3。

④水文地貌修复。怀柔北宅水文地貌修复前后对比，见图4。

⑤ 生态护坡。怀柔北宅修复前后对比，见图5。

图1 延庆上水沟塘坝段修复前后对比

图2 昌平花果山修复前后对比

图3 延庆上水沟修复前后对比

图4 怀柔北宅水文地貌修复前后对比

图5 怀柔北宅生态护坡修复前后对比

表4 项目区生态效益对比分析表

七、项目生态效益

根据项目工程前后生态监测结果对比分析 （见表 4），修复后项目区底栖动物种类、清洁种数量及多样性指标均大幅度提高；植被种数量提高，入侵种数量减少，多样性指数提高；水文地貌状况和水质（物理化学）状况均得到不同程度的改善；项目生态效益显著。