高原河流生态保护模式初探——以地震灾后重建“两河”生态保护为例

陈兴茹，陈文学，白音包力皋，王秀英

（中国水利水电科学研究院 水力学研究所，北京 100038）

高原河流生态保护模式初探
——以地震灾后重建“两河”生态保护为例

陈兴茹，陈文学，白音包力皋，王秀英

（中国水利水电科学研究院 水力学研究所，北京 100038）

与平原河流相比，高原河流具有独特的水动力、地质地貌和生态特点。以青海省玉树州结古镇2010年遭受的地震为背景，在对现状进行充分调研、分析的基础上，查找存在的问题，立足治理需求，在满足防洪排涝要求的基础上，提出生态环境改善和景观水文化重建模式，为结古镇未来的经济社会发展和人民生活提供安全、舒适的水利支撑。将生态水力学与工程水力学相结合，根据扎西科河和巴塘河的特点（水文、地理和气候特征），以当地鱼类为保护目标，采用近自然修复技术，确定了河道的平面形态和断面型式。结合《结古镇地震灾后重建总体规划》，对滨水空间进行了划分，并根据有关规范对三线进行了界定。同时对河道的管理提出了一些建设性意见，可对扎西科河和巴塘河的可持续发展提供参考，对流域的治理和保护工作提供借鉴。

高原河流；生态保护；玉树；结古镇

1 研究背景

城市河流对城市而言具有重要的作用，它能拉动城市经济、改善区域小气候、提高人居环境质量。正因为城市河流的重要地位，许多学者基于河流的各种生态问题，从多角度开展了大量研究工作，内容包括水生态功能分区、生态状况分级、评价指标体系建立、健康评价等［1-4］，为河流生态修复和保护工作的开展提供了理论支撑和操作依据。近年来，中国的城市河流整治正在广泛开展，但目标不同，整治的模式也各异。完整的城市水系整治应该与城市规划相协调，并且应该是城市规划的上位规划，落实水资源对城市发展的基础支撑作用，做到“以水定城”。

结古镇是玉树藏族自治州、玉树县两级政府所在地，是唐蕃古道上的交通、军事、贸易重镇，历史悠久，自古以来便是青海西宁、四川康定、西藏拉萨三地之间的贸易重镇。结古镇汇集了三大佛教流派，拥有大量的宗教建筑和构筑物。青海省绝大部分藏区属于“安多”地区，唯玉树州属于藏族三大方言区中的康巴方言区，即“康巴”藏区。康巴文化别具风采，有着极高的旅游价值和吸引力。巴塘河和扎西科河横穿结古镇中心，既是结古镇的防洪通道，也是重要的河流生态廊道和景观轴线。2010年4月14日玉树发生了7.1级地震，使美丽的玉树州结古镇变为一片废墟，同时也使巴塘河、扎西科河两岸防洪堤出现沉降、溃塌、裂缝等不同程度的损毁。国家和地方各级政府迅速组织开展城市灾后重建工作，包括城市规划、水系综合规划、土地规划等，若以此为契机落实“以水定城”思想，有效协调结古镇城市、人、水三者之间关系，对城市未来的发展具有重要意义。基于此，本文在对结古镇实地调研及查阅分析大量资料的基础上，结合城市总体规划，根据结古镇目前面临的问题及其未来发展需求，提出集防洪、生态环境保护、水景观与水文化于一体的综合性水系规划，在保证城市防洪安全的前提下，促进河流生态系统的保护、提高河流的景观效果、展现地域文化、改善人水关系、提升河流的服务功能，为将结古镇建设成环境优美的高原生态贸易旅游城市奠定基础。本文通过建立该地区高原河流生态保护和修复模式，为其他高原城市河流的生态保护提供参考。

2 水系概况及问题分析

2.1 水系概况巴塘河系长江上游通天河右岸一级支流，又名扎曲，位于玉树藏族自治州玉树县境内，因流经巴塘河盆地而得名。在结古镇纳入左岸支流扎西科河，直至结古镇以下16 km处汇入通天河。干流全长92.3 km，流域面积2 480 km2，河道平均纵比降17.25‰，流域内年平均降雨量500mm左右，大多集中在7—9月之间。巴塘河河口处多年平均流量25.0m3/s，多年平均径流量为7.89亿m3。

扎西科河系巴塘河一级支流，主河道长36.2 km，在结古镇汇入巴塘河，河口以上流域面积536 km2。巴塘河在城区流程9.61 km，扎西科河在城区流程4.83 km。

图1 扎西科河和巴塘河平面图

2.2 问题分析

2.2.1 景观独特、文化浓厚 （1）景观资源独特。高原城市、独特的自然风光（雪、山、城、水立体景观）、多民族聚居之地。（2）文化底蕴浓厚。结古镇为藏族聚居区，是藏族文化保留比较完整的区域，文化底蕴深厚。

2.2.2 高原河流特色鲜明

（1）山区性河流。扎西科河和巴塘河属于山区性河流，坡降较大，城区河段平均坡降约为7‰，洪水期流速在2～3m/s之间，河水的冲刷能力强。

（2）高海拔高寒。结古镇平均海拔3 700多m，气候寒冷，年温差小，日温差大。气候只有冷暖之别，无四季之分，全年冷季7～8个月，暖季4～5个月，没有绝对无霜期，气候寒冷而干湿不均。

高原独特的气候条件是工程规划的重要制约因素，防洪、景观、生态环境保护等工程都要考虑冻融影响，植被选择、景观造景也必须考虑气候条件的影响。

（3）生态系统脆弱。三江源是我国重要的自然保护区，是世界上高海拔地区生物多样性、物种多样性、基因多样性和遗传多样性最集中的地区，被誉为高寒生物自然物种资源库。同时，该地区生态系统比较脆弱，生态环境一旦遭到破坏，很难恢复。

2.2.3 需要重点关注的问题

（1）河道需要疏浚、建筑垃圾需要清理。目前，局部河段存在堵塞现象，需要结合防洪安全开展疏浚工作，同时震后大量的建筑垃圾倾倒入河，加重了河道阻塞的局面，亟待清理。

（2）已有堤防硬质化。受传统治河观念的影响，结古镇已有的堤防普遍为混凝土衬砌，河道形态直线化，尤其是扎西科河城区段。河道硬质化衬砌阻隔了河流生态系统与外界的沟通和联系，同时也影响自然河流的景观效果，原本生气盎然的河流变得呆板，缺乏生机和活力。

（3）土地资源紧张。结古镇地处峡谷，山、水构成了城市骨架，城市发展空间有限。目前结古镇的常驻人口和流动人口数量较大，土地资源紧张。

结古镇区居民住房以私房为主，宅基地界限清晰，居民习惯院落式生活模式。院落式民居体现了浓郁的藏文化特色，是将结古镇打造成具有民族特色旅游城市的基调。但院落式民居使得有限的土地资源更加紧张。

3 扎西科河与巴塘河生态保护

3.1 水体功能划分根据城市总体规划对水体周围陆域的功能分区，扎西科河主要分为历史恢复区、行政中心，巴塘河主要分为综合商贸商业区、行政办公区、核心历史区，这对相应河段的功能提出了更高的要求。水系的功能由现状的防洪、排涝、排污为主向未来防洪、排涝、环境、景观、生态功能并重转变。

结合河段所处分区的定位，对水系的功能进行了划分，如表1所示。

表1 水系现状功能及规划功能

3.2 生态保护目标为保护河流生态系统，维持生物多样性，以河道内的生物作为河道的生态保护目标。基于资料查阅及现场调研，以河道内现有鱼类作为保护对象，以不破坏或改善河道内鱼类栖息地条件作为生态保护目标。

通过资料查询的方式获取了保护鱼类的生态学习性，如表2所示。包括省级保护鱼类3种（长丝裂腹鱼、齐口裂腹鱼、黄石爬鮡），列入《中国物种红色名录》3种（长丝裂腹鱼、黄石爬鮡、中华鮡）。

表2 鱼类主要栖息地特征

3.3 生态保护模式

3.3.1 恢复以栖息地保护为目标的河道自然断面 扎西科河和巴塘河在常遇流量情况下水深较浅，洪水期水深增加。通过水力学计算得知，常遇流量情况下，扎西科河水深约为0.2m左右，巴塘河水深在0.3～0.5 m之间；30年一遇洪水时，扎西科水深在0.8～1.0m之间，巴塘河水深在1.0～1.7 m之间，局部较窄部位的水深达2.0m。

鉴于常遇流量和设计洪水流量相差较大，为了保证常遇流量情况下河道内有一定的水深，为鱼类提供适宜的生活空间；在洪水季节，河道水深不致太大，以降低防护堤的高度，将河道的断面设计成复式断面，即断面形状为梯形。主河道的宽度根据河道的总宽度确定，主河道深度为0.5m，主河道旁边设一定宽度的马道，供游人休憩游览，马道旁用斜坡与堤顶连接，斜坡采用生态混凝土衬护，生态混凝土内植草，以防止水土流失，截留雨水冲刷带来的污染物，改善滨河区的景观效果。

（1）扎西科河断面型式。扎西科河现状断面为矩形，河道底宽为15 m，三面衬砌，河道内垃圾、乱石较多，水景观、水生态较差。为了改善扎西科河的景观效果，《结古镇地震灾后重建总体规划（2010—2025）》和《玉树州结古镇两河景观规划设计》将扎西科河上游段局部加宽，最宽处超过100m，以期使扎西科河上游段的景观与上游湿地景观连成一体，增强河道景观的连续性和通透性。

由于扎西科河常遇流量仅为5.2 m3/s，河道较宽时，需要在河道内设置一定的洲岛，以增加水深，提升河道的景观效果，同时也可为水生动物（鱼类）提供适宜的生活场所。因此，对于扎西科河，无论其河道宽窄如何，其断面的形状均可按如下方式设计：1主河道深度为0.5 m，主河道由主槽和滩地组成，滩地的宽度约1.5m，主槽的宽度随河道的总宽度变化，一般宽度为15m左右，河道底宽在17～25m之间。常遇流量情况下，滩地不过水，滩地边缘采用一定粒径的石料（大于0.2m）防护，滩地上种植水生植物，以美化河道景观，同时，为两栖动物提供生活廊道，提高河道内生物多样性。2马道宽度为2m。马道两边用1∶2的边坡（局部用地紧张处采用1∶1.5边坡）与堤顶连接。边坡和堤顶种树、植草。3主河道堤防采用金属丝网箱护岸或格宾笼护岸，缓坡采用生态混凝土护岸。

扎西科河断面效果如图2和图3所示。

图2 扎西科断面效果（一）

图3 扎西科断面效果（二）

（2）巴塘河断面型式。巴塘河左岸与城区相连，右岸部分为山体、部分为城区，部分河段内有河心洲。现有堤防为直墙式，采用混凝土衬砌。在不显著改善河道形状的前提下，将矩形断面改为复式断面。由于常遇流量情况下，河道内的水深不超过0.5m，因此，主河道深取0.5m，一般河道宽为45m，各断面的河道宽度根据实际地形确定。主河道边设5m宽的马道，马道边采用1∶2的斜坡与堤顶连接。主河道堤防采用金属丝网箱护岸或格宾笼护岸，缓坡采用生态混凝土护岸。靠近山体部分河岸不用衬护，对于易冲刷部位采用一定粒径的块石防护。河心洲保持现状不变，对于易冲刷部位采用块石防护。

巴塘河断面效果如图4—图6所示。

图4 巴塘河断面效果（一）

图5 巴塘河断面效果（二）

图6 巴塘河断面效果（三）

3.3.2 恢复河流的自然平面形态，提高生境多样性 从防洪安全角度考虑，河流的平面形态多以顺直河流为主。而从生态角度讲，蜿蜒型河道由于具有多种自然生境而更有利于生物多样性的保护。恢复河流的自然特征，以多自然河流作为河流生态修复的目标，不仅可以恢复河流生态系统，提高河流的自净能力，而且还可以提高河流的美学欣赏功能。因此，河道平面形态规划的基本原则是：在满足防洪排涝安全要求的前提下，宜宽则宽，宜弯则弯，体现河流的自然景观特征，为水生动物提供多样化的生境。

从鱼类的生活习性可知，同一鱼类三场（产卵场、索饵场和越冬场）条件不同，各种鱼类对水流的要求也不同，因此，为了给当地鱼类提供适宜的生境，应适当增加河道的宽度和蜿蜒性（尤其是扎西科河），局部布置洲岛，纵向布置深潭和浅滩。

根据城市的功能分区，将结古镇城区河段分为6个区，即高原湿地区、抗震纪念区、政通仁和区、康巴风情区、休闲巴塘区和生态河谷区［2］。

确定各区段平面形态和河道宽度的总体原则包括：（1）满足河道的防洪要求；（2）保障城区用地需求；（3）适当增加河道的蜿蜒度；（4）经济性原则，即可能的情况下保持河道的天然形态；（5）改善河道的景观。

（1）高原湿地区。高原湿地区位于扎西科河的上游，属于生态保育区，环境优美，规划的基本原则是维持河道的现有形态不变，局部易冲河段采用当地砾石（直径大于20 cm）护岸。

（2）抗震纪念区。抗震纪念区上游与扎西科河湿地公园相连，下游是人民公园。原河道相对平直，堤防采用混凝土衬砌，断面呈矩形。为了改善河道的景观和水生动植物的生境，规划中增加河段的蜿蜒度和河道的宽度，河道内设置若干洲岛，使该区成为结古镇一个重要的景观节点。

（3）政通仁和区。政通仁和段上游是抗震纪念区，下游是活力康巴区，两岸是结古镇政府行政办公区。该区用地比较紧张，河道相对较窄。规划的基本原则是：在满足30年一遇行洪能力的基础上，局部适当加宽。

（4）康巴风情区。康巴风情区位于扎西科河和巴塘河的交汇带，是结古镇一个重要的景观节点。两河交汇的右下角是格萨尔王广场，是当地居民休憩、活动的一个重要场所。该区内扎西科河较窄，河道宽仅为15m，无法满足30年一遇洪水的行洪要求，为此，适当增加扎西科河的宽度，将其堤距由15m增加至31m。

（5）休闲巴塘区。休闲巴塘区是结古镇旅游休闲的重要场所。巴塘河左与城区相连，右边为山体，河道蜿蜒，内有河心洲一座。维持河道平面形态不变，左岸护岸见3.3.1节，右岸不衬砌，局部采用石块防护。

（6）生态河谷区。生态河谷段位于两河汇合口的下游，河道蜿蜒曲折，河内间有沙洲，风景优美。规划中保持河道平面形态不变，并按照3.3.1节中的原则对河道进行衬护，堤距在63～72m之间。

3.3.3 河湖沟通 文化公园是结古镇内的一个大型休闲娱乐场所，园内地下水丰富，树木茂盛。公园内有唐东杰布雕像一座，周围设12生肖雕像、文成公主、松赞干布和金成公主坐像一座、白塔一座（现已震毁）。

园内现有人工湖一个，湖中小岛一座，湖面面积约9 000m2，其中，小岛面积约800m2，小岛上树木繁茂。湖水较浅，湖底淤泥较厚。当地居民常在湖面上泛舟，舟行后，搅动淤泥，污染湖泊内的水体。为改善湖泊水质，建议对湖泊进行疏浚清淤（淤泥与当地土掺混，可作为植被用土），并开挖两条沟渠，将扎西科河与湖泊沟通，改善了湖泊内的水质和水景观效果。渠道进出口采用闸门控制，洪水季节关闭闸门，避免高含沙水流进入湖泊。同时，在公园内设置亲水平台，供游人休憩和戏水，增加公园的景观效果和娱乐功能。

3.3.4 护岸布置 扎西科河常水位以下采用格宾笼护岸，水上部分采用生态混凝土护坡。

巴塘河左岸与城区相接，右岸为高山，河道内间有沙洲。左岸常水位水下部分采用金属丝网箱护岸或格宾笼护岸，水上部分采用生态混凝土护岸。条件允许时，可将河道改造成主槽和滩地的型式。右岸水流冲刷比较严重的地方采用金属丝网箱护岸或格宾笼护岸，其他地方保持河流的天然形态。

3.3.5 生态需水量计算 目前计算生态需水量的方法较多，有流量法、生境法等。由于鱼类为扎西科河、巴塘河的生态保护目标，而两河内的鱼类多属短距离洄游，没有明显的三场。因此，河道内生态需水量计算较难采用生境法计算。

根据项目资料情况，借鉴国外已有研究成果，采用流量法估算河道内的生态需水量。Tennant（Montana）法以预先确定的年平均流量的百分数为推荐流量，将多年平均流量的10%作为最小的河流生态需水量，将30%的多年平均流量作为水生生物的满意流量，并认为这两个流量可以分别提供鱼类生存所需要的50%的生境和全部生境，见表3。

表3 河流生态用水的流量状况标准

按照以上生态需水量计算方法，以新寨站多年平均径流量年内分配表得到的河流生态流量见表4。

表4 扎西科河、巴塘河两河汇合后生态流量计算结果 （单位：m3/s)

3.4 生态环境保护建议应保证鱼类生产关键时期的生态需水量及其产卵、索饵和洄游通道畅通。在丰水期通常河道内的水量能够满足鱼类的生活需求，但对于流量较小的枯水期，应根据生态流量过程进行适当的调整。对可能造成河道减水或脱水的工程要考虑保护目标物种的生态泄流需求。

4 结语

本文以青海省玉树州结古镇地震灾后重建水系规划为例，对其境内的扎西科河和巴塘河进行了基于生态的重建模式研究。通过本研究，可以得到如下结论：（1）与平原城市河流相比，高原城市河流具有流速大、水生态环境质量好、景观自然的特点，因此，其治理理念和方法需要根据高原的特点制定，河流生态以保育为主、适度开发利用为原则，河道的护岸要经得住冲刷，且尽量选用当地的材料，兼顾安全性、经济性和生态性；（2）根据扎西科河和巴塘河的特点（水文、地理和气候特征），以当地鱼类为保护目标，以其生活习性、对栖息场所的需求为依据确定河道的平面形态和断面型式，有利于保护生物的多样性，并丰富河道的景观效果；（3）青藏高原物种多样性丰富、生态脆弱。受传统水利工作思路所限，生态基底数据缺失，这制约了生态保护工作的有效深入开展，今后仍需加强水生态环境的调查摸底工作，为高原城市河流生态保护工作提供数据支撑；（4）今后开展城市水系规划工作时，应注重分析城市化进程对水生态的影响，明确水环境、水资源承载力，以水资源作为制约条件“反规划”城市人口、经济社会发展规模和产业结构，实现人水和谐。

［1］ 崔巍，高青峰，白音包力皋，等.中小河流治理水生态功能两级分区研究——以哈尔滨市蚂蚁河流域为例［J］.中国水利水电科学研究学院学报，2014，12（4）：394-401.

［2］ 陈兴茹.自然-亲水-文化的城市河流评价指标体系研究［J］.中国水利水电科学研究学院学报，2014，12（3）：225-233.

［3］ 陈俊贤，蒋任飞，陈艳 .水库梯级开发的河流生态系统健康评价研究［J］.水利学报，2015，46（3）：334-340.

［4］ 董哲仁，张爱静，张晶.河流生态状况分级系统及其应用［J］.水利学报，2013，44（10）：1233-1238.

［5］ 中国城市规划设计研究院.结古镇地震灾后重建总体规划（2010—2025）［R］.2010.

［6］ 中国城市规划设计研究院.结古镇两河景观规划［R］.2011.

bstract：The process of urbanization intensifying in recent years makes urban river face up huge pres⁃sures.Comparing with plain rivers，plateau rivers have unique water dynamic，geological features and eco⁃logical features.The earthquake took place in Jiegu Town，Yushu State，Qinghai Province on Apr.14，2010.Based on the investigation and analysis on the current situation，the problems are found out.Accord⁃ing to the reconstruction thought of native and Qinghai Province，ecological environment protection and wa⁃ter culture reconstruction pattern are put forward on the basis of flood control and drain flood，which can support safe and com fortable foundation for ecological society development and human living.Combining eco⁃logical hydraulics and engineering hydraulics，the fishes are taken as protection goal to determ ine the plane modality and transection modes according to the characteristics of Zhaxike River and Batang River.The riv⁃erfronts are classified，and the three lines of waterfront are defined according to‘The General Plan for the Reconstruction after earthquake in Jiegu Town’.Some constructive suggestions on river management are pro⁃posed，which have great significance to sustainable development of Zhaxike River and Batang River，and al⁃so have important value for the management and protection for other basins.

Discussion on the ecological protection pattern for plateau rivers——with“two rivers”ecological rotection as examples

CHEN Xingru，CHEN Wenxue，Baiyinbaoligao，WANG Xiuying
（Departmentof Hydraulics，China Institute ofWater Resourcesand Hydropower Research，Beijing 100038，China）

plateau river；eclogical protection；Yushu State；Jiegu Town

X143

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.2015.04.001

1672-3031（2015）04-0241-07

（责任编辑：韩 昆）

2014-11-26

水利部水利科技推广项目（TG1315）；中国水科院科研专项（水集0822）

陈兴茹（1978-），女，黑龙江人，高级工程师，主要从事河流生态环境修复研究。E-mail：chenxr@iwhr.com