城市化过程对河道系统的影响与生态修复研究

张显龙

(朝阳县河道管理所，辽宁 朝阳 122000)



城市化过程对河道系统的影响与生态修复研究

张显龙

(朝阳县河道管理所，辽宁 朝阳 122000)

城市化快速发展，一方面带动了区域经济繁荣，另一方面在工业生产实践过程中形成了很多废弃物，从而使生态环境遭到严重破坏。近年来，新环境保护法出台，故自然生态破坏导致的生态系统结构失衡问题已经引起人们高度关注。基于此，文章立足于辽宁省经济社会发展实际，系统分析了该地区城市化发展过程中，工业生产污染对河道系统的干扰类型及干扰特征，由此详细对该地区影响河道生态系统的主要因素和生态系统修复的基本原则、方法等进行了论述。

城市化；河道系统；生态修复；影响因素

城市化发展过程中带来了许多城市污染和生态环境破坏问题，故立足于这一背景，文章系统分析了辽宁省某地区城市化过程中，人类生产实践活动对河道系统干扰的具体类型及干扰特征。在此基础上，文章着重对城市化发展过程中，人类对河道生态系统的影响展开论述，最终探讨了当前高度城市化背景下，科学保护河道生态系统以及加强区域生态系统维护和管理的有效对策。

1 河道系统及其功能特征

从河流地貌学的角度来看，河道主要分为顺直型以及辫状型和曲流型、分汊型4种不同类型。在上述4种不同河道类型中，不仅其各自形态结构存在很大差异，而且在生态功能方面也各不相同。由于辫状型河道以及曲流型河道在水流过程中，会与河道周边堤岸以及水流过程中的水体进行接触和碰撞。因此，随着水流上下翻滚以及跌宕起伏，水流会进行能量交换。故这种类型河道的水流自净能力较强。但是，顺直型河道以及分汊型河道由于水流过程受河道堤岸影响。因此，水流能量交换会受到约束，其自净能力相对较弱。

因此，从上述不同河道类型来看，河道生态系统是一个极为复杂及开放和动态的非线性系统，其不仅具有生物栖息功能，而且还具有不同能量相互交换的功能。同时，河道系统能够在水流不断与河岸接触和碰撞过程中，产生过滤和天然生态屏障功能。而河道系统的这3项不同功能都与河流景观格局及地貌特征密切相关。

从河道生态系统的实际结构特征来看，其不仅包括纵向结构，而且还包括横向结构。因此，河道系统在物质能量交换过程中，其生态系统的具体结构和功能变化差异很大。从河道系统功能来看，其主要具有交通输送以及水源供应和水产养殖及输水泄洪、纳污降解、调节气候、观赏与娱乐、补给地下水等多项功能。故结合河道生态系统的实际结构组成特点，可将其生态系统服务综合功能归纳为产品生产及娱乐和调节支持、环境自化等功能，这些功能的充分发挥，需通过河道两岸植被以及水生物经自然稀释及扩散和氧化等一系列措施，进行物理反应和化学反应以及生物反应，由此对区域内的空气进行净化和截留，以此使区域内的各种物质能够进行良性循环[1]。

2 城市化对河道系统的干扰

城市化过程中，人类生产与生活实践活动不端增多。因此，在此过程中，城市河道的形态和结构功能都发生了很大变化，不仅天然的河道形态被人们改造和截弯等实践活动所取代，而且河道的原始几何尺寸和多样性也被单一化和标准化的河道形态所代替。河床结构的透水材料性能也发生了巨大变化，尤其是在水利工程建设过程中，堤岸以及水库建设使河道连续性大大降低。同时，生物的多样性也由此减少，导致河道中河水的自净能力显著降低。具体而言，其主要表现在以下3方面：

2.1 河道结构越来越固结

城市化过程中，河道形态发生了很大变化，而且其原始生态功能也大大降低。比如，人们为了防洪，将自然河道进行人为固化，一方面不断对河道堤岸进行加固；另一方面，人为对河道底岸进行固化和防渗处理，以此使人类实践活动较为集中的区域，水资源十分短缺。因此，河道固化处理导致该地区河道生态系统结构受到较大影响。

2.2 河道形态更加规整

城市化发展过程是一个由不规则以及不完整的自然景观形态逐渐演变为形态相对规则的人为景观的变化过程。在此演变中，河道生态系统也由原来的自然河道逐渐演变为完整的生态系统。一方面，河道岸边的植被带更加园林化；另一方面，人们对河道进行截弯取值，导致自然河道的形态呈现出梯形化趋势，因此人为改造在很大程度上会改变河道水流方向和生态水文变化过程。

2.3 河道功能日益简单

原始的河道生态系统不仅具有生态功能，还具有休闲娱乐的社会功能。但是，在城市化过程中，人们为了突出河道的娱乐观赏功能，将河道系统作为城市的一道风景线，而且工业化过程中，产生的大量废气、废物等都需要通过河道排放和输送。因此，河道的气候调节功能大大降低。除此之外，随着河道环境不断恶化，其生态系统逐渐失衡，导致一些水产养殖功能不断降低。

3 城市化对河道生态系统的影响

通常而言，河道生态系统健康的维持与河道水体的自净能力息息相关。只有河道水体保持清洁，河道系统才能充分发挥其良好的生态服务价值。而在河道自净过程中，水体会受生物作用以及物理作用和化学作用等多重影响，从而使污染物的浓度大大降低。

物理自净主要是指污染物在水体中进行混合以及稀释和扩散甚至挥发和沉淀等作用；而化学自净主要是指水体中的污染物通过氧化以及还原和中和吸附、凝聚等，使其中的污染物不断降低；生物自净则是指水体中的污染物经生物吸收以及消化等作用，将污染物转化为无害物质加以利用。尽管三者自净功能和机制各不相同，但相互之间融合交织、共同作用。由于任何一个河道中的水生态系统的自净能力有限。因此，一旦污染物超过其实际的环境污染承载能力，则会导致河道系统的生态机制遭到破坏[2]。

其次，城市化严重影响了城市河道生态系统的健康运行。由于河道系统生态功能的充分发挥，其需要与河道周边地区之间的物质进行能量交换，而且水体中的生物要对污染物进行降解。同时，河道生态系统需对水文环境进行不断调节。但是，在城市化过程中，由于河道不断固结化，使河道中的物质能量交换通道被阻隔，从而破坏了河道系统与周边陆地系统之间的物质循环过程。在此过程中，生物栖息环境也遭到污染，水体自净能力不断减弱。由于城市化过程中的人为因素影响，使恶化的生态环境反过来又对河道水体中生物的消化和降解能力产生影响。

除此之外，在城市化过程中，河道生态水文系统变化过程严重失衡。随着人类生产实践活动不断增多，河道形态遭到改变，最终产生了恶性循环的后果，不仅使水体中的相关浮游生物消亡，而且河道的生态水文变化过程以及生态链遭受破坏。研究表明，随着水文环境的变化，河道中的水生物不断迁移，再加上河道的淤积以及河道物理结构改变，导致生物灭绝，生态链由此而中断[3]。

4 城市化过程中河道生态系统的修复

4.1 修复原则

城市化过程中，城市河道生态系统的修复，要从自然生态环境方面以及经济社会发展方面及景观文化3个方面着手。在遵循自然发展和社会发展规律的前提下，要使经过修复后的河道生态系统具有游憩以及文化和生态景观等功能。

故文章认为，在辽宁省城市河道生态系统恢复过程中，重点应该坚持如下6大原则：

1)天地合一原则。

人类只有充分认识自然，才能顺应自然客观规律改造自然和利用自然，否则将会遭到自然严惩。河道的改造等，应该在不破坏当地生态环境的前提下进行，使人与自然高度和谐。

2)功能引导原则。

河道生态系统的修复，应该注重其各项功能的充分发挥。由于河道系统修复过程中不同阶段的侧重点不同，因此首先应该考虑其主导性功能，然后在综合协调河道系统不同功能之间的关系[4]。

3)坚持时空分布尺度原则。

河道生态系统是在人类日常实践活动中逐渐遭到破坏。因此，在修复过程中，应该注意时间尺度。由于不同河道各项功能不同，更应该结合实际情况，对河道修复过程进行规划，采取科学的修复措施。

4)坚持生态系统平衡与循环原则。

在河道生态系统修复过程中，应注意生物的多样性，从而通过河道内部物质之间的能量转换和循环过程，以此维持河道生态系统平衡[5]。在此过程中，要按照自然景观生态学原理，提升河道景观的异质性，在保持原有河道自然属性以及各项功能的基础上，彰显城市的原生态与现代性特色。

5)要坚持利益相关者参与原则。

河道生态系统破坏是大众共同社会实践的结果。因此，在生态系统修复过程中，要坚持共同参与修复原则，考虑相关利益者的利害关系，最大限度调度公众的参与积极性和主动性。

6)六是以生态效益和社会效益为原则。

在辽宁省城市化过程中，要坚持生态和社会效益为主、经济效益为辅的河道修复原则。河道生态系统与辽宁省整个社会生态系统关联性强。因此，河道治理和生态系统修复难度风险大、周期长，且需投入更多人力、物力和财力。故在实际修复中，要立足于辽宁省整体自然社会环境，考虑当前河道流域的资源承载力，制定效益最优的决策方案。

4.2 修复方案

修复方案如图1所示。

图1 辽宁省城市化过程中河道系统生态修复方案

4.3 修复方法

如图1所示，文章在研究过程中，主要按照上述科学方案与思路，对辽宁省河道系统生态环境进行修复。通过对表1中几种不同修复方式进行对比选择，最终采用科学的方式进行修复。

表1 辽宁省城市化过程中河道系统生态修复方法比选

5 结 语

综上所述，随着“十二五”发展规划圆满收官，在“十三五”规划开局之年，辽宁省重点加强生态环境治理与保护，相关部门立足于当地经济社会发展实际，积极研究城市化与生态环境之间的耦合关系。文章通过回顾辽宁省过去经济发展状况，经济水平逐年提升，人口总量不断增加，城市化发展推动了工业化发展，由此引发了一系列的区域生态污染问题，尤其是城市化过程中，区域河道系统受到严重破坏和污染，从而使当地原本保持完整的生态系统结构失衡。健康生态的河道，不仅意味着其要保持生态学意义上的结构合理以及功能高效和生态延续，更要凸显其生物栖息以及防洪降污和控制水土流失、观赏娱乐等功能。因此，文章透过人类生产实践活动的视角，结合辽宁省城市河道生态系统健康维持机制遭到严重破坏这一现状，提出了科学的修复对策。

[1]韩民,郭秋峰,白露.山东省海河流域骨干河道河口规划及利用展望[J].水利技术监督,2015(02):13-15.

[2]邓志国.大石桥市水资源开发利用现状分析与评价[J].水利技术监督,2015(03):28-29，51.

[3]王鑫.大凌河农村段河道生态治理模式研究[J].水利技术监督,2015(03):34-36.

[4]吴金德.农村河道护坡治理模式及生态护坡应用探讨[J].水利规划与设计,2016(09):67-69.

[5]曹建廷,周智伟,张婷.河道生态修复工程的组成与生态修复的指导原则[J].水利规划与设计,2005(02):48-51，70.

1007-7596(2017)01-0030-04

2016-12-18

张显龙(1966-)，男，辽宁朝阳人，工程师，负责河道、防汛、抗旱工作。

TV

B