袁鹏,刘瑞霞,俞洁,于海燕,吕纯剑,高红杰*
1.中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心 2.浙江省生态环境预警及质控研究重点实验室,浙江省生态环境监测中心
随着社会经济发展,人类对河流生态系统的干扰越来越强,农业和城市扩张加剧了自然河岸植被的破坏,导致了河流水生态系统退化[1]。河流生态空间保护和修复逐渐引起了各界重视[2],是“十四五”水生态环境管理的重要工作之一,也成为流域治理和生态修复领域的关注热点。《中华人民共和国水污染防治法》[3]明确规定,县级以上地方人民政府应当根据流域生态环境功能需要,组织开展江河、湖泊、湿地保护与修复,因地制宜地建设沿河沿湖植被缓冲带和隔离带等生态环境治理与保护工程。《水污染防治行动计划》[4]也指出,加强滨河(湖)带生态建设,在河道两侧建设植被缓冲带和隔离带。《重点流域水生态环境保护“十四五”规划编制技术大纲》重点提出了强化水生态空间管控要求,增加了河流缓冲带生态恢复长度、湿地恢复面积、水生生物完整性指数等生态指标,对各地开展河流缓冲带生态修复提出了新要求。如何在环境质量目标管理转型的基础上,逐步向水生态系统功能恢复的方向转变是“十四五”时期面临的新形势、新任务。发达国家的实践表明,河湖生态缓冲带具有多重生态服务功能,是控制非点源污染的最佳管理措施之一,也是新时期稳水质、优生态的必然选择和方向。
浙江省拥有钱塘江、瓯江、椒江、甬江、苕溪、运河、飞云江、鳌江八大水系,密布杭嘉湖、姚慈、绍虞、温瑞、台州五大平原河网[5]。据水利部第一次水利普查,浙江省流域面积50 km2及以上河流共865条,各级河道总数达8万多条。近年来浙江省全面实施“五水共治”,地表水环境质量改善显著,但水环境质量持续向好的基础仍不稳固,影响水质稳定的主要污染因子是氮和磷。在点源减排对水环境质量提升空间有限的情况下,生态扩容的重要性日益凸显,探索建立系统性、长期性的治水新路径已势在必行。持续改善环境质量是深入贯彻习近平生态文明思想、建设美丽中国的重要任务,是不断满足人民对美好生活新期待的必然要求[6]。优化水生态空间保护和利用格局,科学开展河流生态缓冲带划定与生态修复是提升水环境承载力和实现扩容增量的有效手段,对于恢复水生态系统、实现人水和谐具有重要意义。
基于推进水生态治理与修复需求,浙江省于2018年启动“两河两湖”生态缓冲带划定和生态修复试点,同步组织开展技术指南的编制工作。经过试点探索,不断总结经验,2020年11月正式发布《浙江省河流生态缓冲带划定与生态修复技术指南(试行)》(简称《指南》),旨在有效指导各地开展河湖生态缓冲带划定与生态修复工作,进一步巩固治水成效,保持水环境质量持续稳定向好,切实提升水生态系统完整性和生态服务功能,支撑2035年美丽中国建设目标实现。
传统意义的河流生态缓冲带,即河岸缓冲带,指河流与陆地之间一定区域内由水生植物、乔灌草等相结合的立体植被带,是河流生态系统的重要载体,具有阻控面源污染、保护水质、稳固河岸、保持物种多样性等生态功能[7]。
国外对河岸缓冲带的研究较多,美国将缓冲带(conservation buffer strip)定义为利用永久性植被拦截污染或有害物质的条带状、受保护的区域,作为具有广泛意义的土地利用生态保护措施[8-9]。1991年美国农业部林务局(USDA-FS)制定了《河岸森林缓冲带区划标准》,将河岸森林缓冲带(riparian forest buffers)定义为毗邻水体的具有树木、灌木和其他植被,维护河溪岸线完整性的区域,并将其划分为3个不同的空间区域,近河流区域、近农田缓冲区域及二者之间的过渡区域。在美国,河岸缓冲带作为应对非点源污染的最有效工具之一得到了广泛应用[10-12]。河岸缓冲带净化机理可以概括为过滤和拦截污染物、植物吸收及土壤吸附、反硝化作用3个方面。研究表明[13-15],一定宽度的河岸缓冲带,通过植被过滤和拦截,对径流泥沙和悬浮物的去除率可达80%以上,能显著减少颗粒态磷污染物;同时,通过微生物反硝化作用,对溶解态氮的去除率也能达到60%以上。
在河岸缓冲带宽度研究方面,从去除面源污染角度而言,主要体现在不同宽度的河岸植被缓冲带对降低颗粒物、营养元素、农药等物质汇入地表水和地下水的作用,以及保护河流水质等方面,通常污染物的去除率与缓冲带的宽度呈正相关。缓冲带宽度的确定有2个主要途径:1)通过野外现场实测,分析确定河岸植被缓冲带宽度;2)通过数学模型拟合,计算河岸生态缓冲带宽度。从生物多样性保护角度,依据保护鱼类、鸟类、小型哺乳动物和大型野生动物栖息地要求,也可提出缓冲带宽度经验值。美国农业部发布的《保护缓冲带:缓冲带、廊道和绿色通道设计指南》[8]在总结了1 400多篇研究文献的基础上,从水质保护、生物多样性保护、土壤生产力、防护安全、景观休闲等方面提出了缓冲带设计原则,应用植被过滤带模型(VFSMOD),根据不同区域坡度、径流长度、土壤质地、土地管理因子以及污染物类型,估算缓冲带所需要的宽度,并提供了基于不同功能考虑的缓冲带建议宽度:对于小型溪流,需要在河岸覆盖灌木、乔木和14 m宽的草地缓冲带;对于大江大河,至少将缓冲带延伸至20 m;在高宽比小于15%的斜坡中,14 m宽的草地缓冲带可以截留大量颗粒物,当斜坡的坡度增加时,缓冲带宽度也要相应增加;在较为陡峭的斜坡或是土壤渗透能力较差的地带,缓冲带宽度需要设为40 m或更宽,如果缓冲带建立在黏性土上,则宽度至少需要200 m;当缓冲带以保护动植物栖息地为主要目标时,宽度要根据所需要保护的物种而确定,通常最小需要设置120 m。
在河流岸线生态修复研究和实践方面,西方国家在经历100多年河流大规模开发利用之后,逐步转向河流岸线保护与生态修复,并从以水质改善为重点拓展到河流生态系统恢复;在生态修复尺度上,从溪流和小型河流向流域尺度的整体生态系统修复转变。如德国在19世纪30年代提出了“亲河川整治”概念,创立了近自然河道治理工程学,19世纪80年代开始尝试河流重新自然化;日本河道整治经历了渠化向拟自然转变的过程,提出多自然型河川工法,颁布《推进多自然型河流建设法规》,将河流生态系统与河畔居民社区的关系等作为一个整体考虑,建设河流环境,恢复水质,维护景观多样性和生物多样性。
我国河流岸线保护和生态修复涉及城市规划、水利、生态环境、农业、林业、住房和城乡建设等多个部门。2006年,原建设部发布《城市蓝线管理办法》(建设部令第145号),提出城市蓝线是城市规划确定的江、河、湖、库、渠和湿地等城市地表水体保护和控制的地域界线,由直辖市、市、县人民政府在组织编制各类城市规划时划定。2016年,原国家林业局发布《华北地区河溪植被缓冲带建设技术规程》[16],提出了河溪缓冲带不同区域的宽度,规定了河溪植被缓冲带建设的种类及结构、植被恢复、营造技术与培育管护等技术要求。2020年8月,水利部发布《河湖健康评价指南(试行)》,将岸线自然状况和河岸带宽度指数列为河湖健康评价指标。
《指南》以保障河湖生态空间、推进水质长治久清为目标,对浙江省河流生态缓冲带类型、缓冲带宽度划定方法、生态修复技术措施及生态修复后的维护管理进行了规定。主要内容包括适用范围、规范性引用文件、术语与定义、基本原则与技术路线、河岸带调查与问题分析、河流生态缓冲带划定、缓冲带生态修复、缓冲带维护管理与附录9个部分。
《指南》为推荐性技术文件,适用于各级河流生态环境管理部门,缓冲带生态修复工作实施部门以及各级规划、设计、建设、管理、运维等相关单位指导河流生态缓冲带划定与生态修复技术选择及实施。《指南》中,将河流生态缓冲带定义为由水生植物、乔木、灌木、草等组成的水域与陆地之间具有一定宽度的植被缓冲区域,起到阻控面源污染、提升水体自净能力、降低人类活动对河流负面影响的作用,同时,污染物排入河流之前采用的人工湿地、养分拦截沟渠、生态围堰、植草沟等生态处理措施,由于具有水质净化、降低氮磷污染物入河等作用,也可归入生态缓冲带范围。河流生态缓冲带划定与修复应遵循依法依规、统筹推进,生态优先、尊重自然,突出重点、分步推进,因地制宜、经济可行的基本原则,按照河岸带调查—河流(河段)划分—宽度确定—生态修复—维护管理的技术思路,有序、规范地开展河流生态缓冲带划定与生态修复。
河流缓冲带生态修复尚处于起步阶段,宜坚持问题导向,近远结合,分步实施。《指南》提出率先在饮用水水源地、水质不稳定、面源污染较重等区域开展生态保护修复,包括:暴雨、地表径流、化肥农药施用、畜禽养殖、水产养殖等非点源污染和水土流失较严重的河流区域;水质下降、氮与磷浓度超标、水体富营养化较严重的河流及其主要支流;不满足水功能区要求的河流及其主要支流;重点生态环境保护区域,如饮用水源地保护区、重要湿地、水产种质资源保护区、鱼类“三场”(越冬场、产卵场和索饵场)及洄游通道等保护区域等。
现场调查范围以河流最低水位线为起点,重点对河流岸线、河流两岸600 m范围内土地利用、植被覆盖、土壤类型与质地、地形坡度及特殊保护区域等进行调查。从河岸带周边生产生活干扰、河岸生态空间挤占、生境条件破坏等方面进行问题诊断与分析,为河流生态缓冲带划定、生态修复方案总体设计提供参数。
河岸带土地利用状况是污染物入河的决定因素。根据河岸带面源是否直接入河,先将河流(河段)划分为堤防型河流(河段)和非堤防型河流(河段)。对于非堤防型河流(河段),结合遥感影像及实地调研情况,按照河流河岸带土地利用情况[17],进一步分为城镇型河流(河段)、农田型河流(河段)、村落型河流(河段)和林草型河流(河段)。综合考虑缓冲带生态修复段实际操作因素,河流(河段)划分最小长度宜在200 m以上。
河流缓冲带宽度确定从功能定位出发,推荐宽度的确定充分考虑与现有生态红线、河湖管理范围、城市蓝线等空间管控有机衔接。
堤防型河流(河段)具有防洪堤且堤坝高于河岸带,不受面源污染直接影响,其缓冲带宽度主要衔接水利部门河道管理范围,依据《中华人民共和国河道管理条例》和GB 50286—2013《堤防工程设计规范》划定,宽度为5~30 m。城镇型河流(河段)区域,排水系统基本完善,受面源污染直接入河影响较小,主要结合城市河道蓝线确定其缓冲带的宽度,功能定位以提供河流生态空间、减少生产生活活动对河流的负面影响为主。农田型河流(河段)缓冲带功能定位以阻控面源污染为主,确定缓冲带宽度方法包括现场实测法和模型模拟法,其中模型模拟法主要采用植被过滤带模型,综合考虑降水强度、岸边带地形坡度、土壤类型、植被情况等因子,进行缓冲带宽度与污染物削减模拟计算,针对典型河岸带情景,《指南》提出了缓冲带推荐宽度值,以便于选择应用。村落型河流(河段)根据排水系统完善情况,排水系统完善的,缓冲带划定以提供河流生态空间为主要功能定位,宽度结合河道管理范围确定;排水系统缺乏或不完善的,参照农田型确定宽度。林草型河流(河段)面源污染主要来自水土流失,其缓冲带以保护、自然恢复为主,《指南》给出了最小推荐宽度。
缓冲带生态修复应尊重自然、顺应自然、保护自然,在科学诊断河流岸线与水生态问题基础上,确定生态修复范围和修复目标,选择缓冲带生态修复技术,实施修复工程。生态修复目标应结合《重点流域水生态环境保护“十四五”规划》目标,与生态修复工程绩效目标相一致,从河流岸线修复、水质净化、生物多样性保护等方面细化目标指标,有针对性地选择适宜的生态修复技术与措施。
《指南》综合河流缓冲带生态修复措施,从空间角度,提出河滩地生态修复、陆域区域生态修复、河流湿地生态修复、缓冲带功能强化措施等修复技术或措施。从河岸带功能定位角度,城镇段强调结合生态景观、亲水空间打造,以恢复河滩地水生植物与功能强化、自然湿地强化、河岸带生境营造以及硬质生态护岸改造为主;农田段强调采用养分拦截沟渠等梯级生态处理,构建乔灌草植被缓冲带,支流、汊港构建自然型湿地。缓冲带生态修复应倡导本土动植物栖息地的构建,优先选择土著优势物种,《指南》附录总结了浙江省生态缓冲带植被推荐物种生态习性和主要用途,为植被选择提供参考。
河流生态缓冲带保护与修复是一项长期工作,《指南》的提出以浙江省试点区域研究和应用实践为基础,实施中按照“守、退、补”原则:“守”即强调底线思维,实施生态优先、优先保护,严控河岸带开发活动;“退”即针对已经侵占的岸线,有计划地实施退出,开展生态修复;“补”则是针对目前无法实施修复的河岸线,通过采取强化生态治理与修复措施,加强河流水生态系统功能。作为全国首份省级层面针对河流生态缓冲带划定与生态修复的技术文件,《指南》的发布为指导“十四五”水生态修复工作提供了重要指导和技术支撑。下一步将结合《指南》的实施,提炼实用成果,梳理典型案例,总结形成浙江省河流生态缓冲带划定和生态修复技术模式。