河南淇县赵家渠景观生态修复策略

张彦东，陈 璐，仵 朝，韩 一，刘保国

（1.河南农业大学风景园林与艺术学院，郑州 450002；2.河南城乡园林景观规划设计有限公司，郑州 450002；3.阿图什市阿扎克乡人民政府，新疆 阿图什 845000）

赵家渠位于河南省鹤壁市淇县境内，属于海河流域，是淇县境内的主要河流，赵家渠的生态修复与景观改善对于其周边居民有着重要意义。由于早期中国河道治理以水利工程为主，采取缩窄河道，硬化河岸等方式，使得自然型河流逐渐转变为单一的排洪、泄洪的功能型河流，导致河流丧失了自我调节能力，生态多样性遭到破坏，同时对周边经济、人文的发展也产生了一定的阻碍作用。如何通过河流生态修复技术，恢复河床面貌，改善水环境，提高景观环境质量，建立一个具有自我调节能力的、可持续性的河流生态型景观成为赵家渠面临的首要问题。

河流生态修复技术的研究，最早由德国Seifert于1983 年提出了“近自然河溪治理”的概念，指出河流治理工程应在实现传统的各种功能如防洪、供水、水土保持等基础上，达到接近自然的目的，这是学术界首次提出河道生态治理方面的有关理论［1］。随着德国河流工程实践与生态修复技术理论的发展，20世纪50 年代，德国也正式创立了“近自然河道治理工程学”，为日后的河流生态修复技术工程学奠定了基础。核心思想是河道的整治要符合植物化与生命化的园林。并且以河道最原始的自然状态为受损河流修复的最终目标［2］。1965 年德国Ernst Bittman 提出了河流生态修复策略，采用芦苇和柳树对莱茵河进行生物护岸实验［3］。20 世纪70 年代瑞士Zurich逐渐将“近自然河溪理论”丰富并发展为“多自然河道生态修复技术”，重视恢复植被与建设自然护岸［4］。1986 年日本开始学习并应用“多自然河道生态修复技术”，并提出“亲水”概念［5］。相比国外，国内的生态修复技术研究起步较晚，2003 年董哲仁［6］融合了水工学与生态学理论，建立起了“生态水工学”理论框架。并且研究了河流生态修复技术方法与理论，为之后的河流生态修复技术研究打下了基础，也引发了不同领域的学者对于水生态环境的研究。国内河流生态修复的进展为中国的河流修复提供了宝贵的理论支撑。

赵家渠作为淇县滨河公园的起点，已被纳入城市高标准水生态环境治理工程，如何落实水环境、水景观、水生态三位一体的建设思路已成为未来几年的主要研究方向。因此，本文从河床自然化、河流面源污染控制、河流生境构建三方面提出河流生态修复策略，为赵家渠水生环境治理提供参考。

1 项目概况

赵家渠位于河南省北部鹤壁市淇县，古称“朝歌”，是中国商代的古都。赵家渠生态修复治理是淇县百城提质重点工程、民生工程。赵家渠水域发源于上游红卫水库，由西北至东南流经淇县城区，与思德河汇合，是淇县内河最大河流。项目起点为107国道，终点为卫都路，总共分为K0+000～K0+750 城市郊野段、K750～K2+050城市中心段及K2+050～K3+300 城乡结合段，长度为3.3 km，总面积307 970 m2，总投资35 716.51 万元。

1.1 背景分析

赵家渠是淇县最大的人工渠，是为了满足淇县北部农田灌溉系统的建设而开挖的引水灌溉工程，随着城市向北发展，赵家渠逐渐成为淇县城区内河，也成为了主要的排洪、泄洪河流。赵家渠滨河公园南临卫国故城遗址公园，北临朝歌公园，拥有独特的自然资源与人文资源，城市绿地系统规划的赵家渠两岸为城市滨河绿色廊道，与南北公园相连接，起到城市“绿心”的功能，是未来城市发展的重要一环。现如今淇县是中原城市群核心发展区与北部跨区域协同发展示范区衔接的县级节点，鹤壁市城市副中心，是生态宜居的文化旅游城市。

1.2 现状分析

1.2.1 河道底部结构单一，水域狭窄，涵养面积较小 赵家渠在城市中主要功能为排洪、泄洪，单一的功能需求导致了河道结构过于简单，硬质化面积较多，阻碍了河流的健康发展。赵家渠流域位于北温带，年平均降水量为602.5 mm，且逐年降低，水资源的减少引起上游红卫水库水源地对下游河流的节流控制，导致赵家渠水源严重不足，河道变窄、自然流域缩小，常年处于干涸状态，河流涵养面积逐渐减小（图1）。

1.2.2 河流污染源较多，污水处理不完善 赵家渠周边环境存在少量工厂与农田，多数为居民区（图1）。由于工厂缺乏完备的污水排水系统，赵家渠成为了工厂的主要排污河道，也是河流污染的主要来源；由于城市污水管道基础设施不完善，河流周边有少量居民生活污水直接排入赵家渠河流，成为了河流污染的重要因素；另外田间农药随意丢弃，使得大量的地表径流污水直接排入河道，导致河流污染加剧，水体富营养化日益严重，河道水质变为劣V 类。

1.2.3 植物群落单一，物种多样性不足 赵家渠河流两岸仅有堤顶存有少量的单一行道树种，形式与种类过于单调（图1）；河道上游分布大量外来水生植物，过于杂乱，植物的无止境生长影响了河流的正常流通，降低了河流的物种多样性。城市居民空间与河流空间距离过短，河流缺乏足够的植物空间与涵养林，导致生物没有适宜的栖息地，无法形成生态群落，降低了河流两岸的生物多样性，河流生态自我调节能力失衡。

2 赵家渠生态修复策略

赵家渠生态修复策略以生态修复为核心，以生态优先为原则，营造河流空间、滨河景观空间。从河流生态修复的角度出发，提出三条策略：河床自然化、面源污染控制策略、河流生境构建策略。

2.1 河床自然化策略

2.1.1 改善河道结构，扩展河流宽度 赵家渠现状河道平均宽度不足6 m，且过于平坦，河道底部缺乏动植物掩藏空间，不利于底栖动物的生存。通过规整两岸建筑，扩大河流两岸绿地范围，将河道宽度扩展为40 m。保留河流主河道，建立河流漫滩与小岛，并且扩大河岸两侧的植被空间，丰富植被类型，在保证河流正常排洪、泄洪的同时，也能够为动植物营造丰富的生存空间，改善生态环境。

2.1.2 运用城市中水，补充河流水源 由于赵家渠河流常年处于干涸状态，严重破坏了河流生态系统的物种多样性。为了保证赵家渠水域有充足的水量，采用中水补充河流水源不足的方案，经过计算，赵家渠每天大约要从污水处理厂补充5 t 中水于上游K0+075（图2）处流入河道，才能正常达到景观水位线，形成稳定的河流。为了避免引入的中水对驳岸的冲蚀，在出水口位置采取工程措施，设置钢筋混凝土台阶达到消能、保护驳岸的作用。

2.1.3 设置液压坝 赵家渠河流宽度的增加，使得河流的需水量增加，为了保证河流能够正常流动，提高水域的涵养面积，在河道中设置了4 个液压坝，分别位于K0+650、K1+250、K2+350 和K3+200 处（图2）。液压坝的建立，不仅能够更好地留存河流内的水量，提高河流流域内的空气湿度与环境质量，也能增强水体的流动性与水体的自净能力，为动植物提供稳定的生存环境，提高河流的生态自我调节能力。

图2 赵家渠河床自然化工程措施

2.2 面源污染控制策略

2.2.1 切断外源污染物 当前赵家渠的水质为Ⅴ类水，距离地表水质Ⅳ类水有较大差距，搬迁河流周边工厂，建立完善的生活污水排放管道，切断外源性污染源的直接排入，是解决河流污染与水体富营养化的最有效的方式。另外场地建设中的休闲驿站、公共厕所以及管理房等建筑物，会产生一定的生活污水，在设计之初将污水管道与城市污水管道相结合，避免生活污水排入河道，并对绿地内的垃圾进行分类处理，禁止排入河道。

2.2.2 建立植物缓冲带 河岸缓冲带是由土壤、植物、微生物等组合而成的复合生态系统，利用植被缓冲带可以有效截留农业等面源污染物，改善地表径流进入河湖的水质，可有效控制入河污染物含量［7］。植物缓冲带的植物密度与植物宽度越高，根系能够更好地吸收氮、磷等物质，进入河流的营养物质就越低，可以有效避免水体富营养化。地表径流污水通过多层次的植物缓冲带空间，经过植物的根系过滤到浅滩沉淀池完成初级过滤，最后通过煤渣等材料塑造的潜流介质使水体在地表下流动再次过滤之后，形成清澈水流入河道，增强水体自净能力（图3）。

图3 植物缓冲过程

2.3 河流生境构建策略

图4 研究区赵家渠水系

2.3.1 建立人工生态湿地 赵家渠上游宽度大（图4），外来水生植物泛滥，富营养化较为严重，严重阻塞了河流的正常流通。在赵家渠河流源头建立人工生态湿地，实现水质的净化。赵家渠河流经湿地中的水坝控制与爆氧进入生态湿地中，通过沉淀池的净化与过滤作用流入湿地植物浅滩区，利用具有高净化能力的水生植物与水生物的能量交换与信息交流，对水质产生一定的吸收与净化作用，最后再经过水坝流入赵家渠河流的主河道中（图5）。人工生态湿地系统的建立、基础设施的完善，能建立可持续的河流生态环境，形成一个具有集雨洪调蓄、污染阻隔、循环利用、生态修复功能于一体的生态湿地公园，提高赵家渠河流净化能力。

图5 赵家渠湿地调蓄过程

2.3.2 动植物群落的营造 稳定的动植物群落是河流生态系统健康发展的重要前提。水生植物是生态系统的重要组成部分，具有水质净化的能力，其在生命周期中不断从水体中吸收所需营养元素、有机质以及各种污染物和重金属［8］。根据赵家渠场地关系，提炼出植物规划策略，主要以生态密林、疏林草地、河滨灌草、水缘湿生植物、水生植物这5 种典型的植物群落为主，发挥不同的生态作用，同时也能够营造出优美的植物景观，为游人提供良好的生活休闲场地。

生态密林型的植物群落增加了单位面积上植物的层次和数量，单位面积土地上植物的叶面积指数高，光合作用能力强，对城市生态环境改善作用比单层的植物大，如乔灌草相结合的植物群落所发挥的生态效益是同面积草坪的4 倍。同时，植物群落结构复杂、稳定性强，防风、防尘、降低噪音，减少有害气体、保持水土等作用也明显加强［9］。因此生态密林区域主要选择适合当地区域生长的落叶乔木、常绿乔木与耐阴性灌木及地被形成上中下三层的复合植被空间。上层主要为柳树、悬铃木、雪松、水杉、白蜡、银杏，中层为珍珠梅、金银木，下层为二月兰、滨菊（图6）。通过符合空间的植被种植，不仅改善生态环境，也能为生物提供更多的栖息地，提高物种多样性。

疏林草地是在草本植物基质上稀疏分布有乔灌木树种的一种特殊生态系统类型，其中木本植物和草本植物是两个最基本的组成部分。在该生态系统中，木本植物群落因其对微气候因子、土壤理化特性以及林下草本植被结构与生产力的影响较大，因而在疏林草地生态系统中所起的作用尤为重要［10］。因此疏林草地选用高大的阔叶落叶乔木与常绿乔木局部围合开场草地，草地品种以宿根花卉为主，同时点缀大规格乔木，总共分为上下两层，上层为雪松、乌桕、枫杨、红榉，下层为金鸡菊、白三叶、野花组合。

河滨灌草一般生长在地面或者水体边缘湿润的土壤，但是根部不能浸泡在水中，具有一定的耐水湿能力。当植物根部淹水时长小于6 h，选择本地植物树种为主；当植物根部淹水大于6 h 且小于12 h，选择具有一定耐水湿能力的乔灌草，如白蜡、旱柳、连翘、蛇鞭菊、孔雀草；当植物淹水时长大于24 h，则需要选择适合当地环境的湿生植物，如千屈菜、黄菖蒲、美人蕉。湿生型灌草作为生态护坡，可以使得坡面与当地生态环境融为一体，具有保水、抗蚀、增加坡面强度以及截流面源污染等多项功能，不仅能为植物生长持续提供充足稳定的养分和良好的生长环境，同时很好地联系了土壤与水体的关系，使河流与土地及生物环境相结合，扩大了生物的栖息活动空间。

水缘湿生植物主要以人工湿地与部分浅滩地为载体，种植湿生植物，达到水质净化作用，此区域主要突出下层植物特点，局部点缀高大乔木，上层以水杉为主，下层以挺水植物，如芦苇、蒲苇、香蒲与梭鱼草营造植物空间。挺水植物作为水源湿生植物的主要组成部分，能给许多其他生物提供生长环境，增加生态系统的多样性和稳定性。大型水生植物淹没在水中的根、茎、叶为细菌等微生物的生长提供了巨大的生活空间，植物残体又为微生物提供食物，大大丰富了水生态系统中的微生物种群，能帮助分解进入水体的污染物［11］。挺水植物可以通过根系向沉积物输送氧气，改善沉积物氧化还原条件，减少氮、磷等营养盐的释放及沉积物再悬浮，增加水体的净化能力。

图6 赵家渠人工生态湿地植物层次配置

水生植物在其生长发育过程中可以直接从水体和底泥中吸收氮、磷，同化为自身所需要的物质（蛋白质和核酸等），很多种类的植物还有过量吸收营养物质的特性，改变了营养物质的形态和含量，从而降低环境中营养物质的水平［12］。水生植物主要选择具有较强净化能力的沉水植物、浮叶植物，其中沉水植物是河流生态修复的核心部分。李文朝［13，14］的研究结果表明沉水植物能通过促进沉积和降低再悬浮作用以及吸附、离子交换等物理过程来促进淤积物中磷的积累。沉水植物作为初级生产者，在生产发育过程中，能够很好地吸收与吸附营养盐等污染物质，从而净化水质。另一方面，沉水植物的根、茎、叶均可为微生物提供良好的附着环境，在植物体上形成高净化效率的微生物，在植物叶片、根际光合作用下，为水生生物在植物体周围及根际处形成良好的生存环境。

底栖动物在水体修复中也有重要作用［15］。底栖动物不仅能通过新陈代谢增加水体营养盐含量，刮食也能直接影响水生植物的生长，同时还能通过分泌物质，促使水体悬浮物絮凝沉降，提高水体的透明度，改变局部水环境，间接影响挺水水生植物的生长［16］。生物群落的构建分为底栖动物群落构建与鱼类群落构建。河流生态系统运行过程中，通过投放鱼类而逐步建立起种群，尤其是小型鱼类和底栖杂食性鱼类。因此在不同的功能区投放一级、二级消费者进而吸引更高级消费者，营造多种生物生存的湿地生境，丰富湿地内动植物群落，形成稳定的河流生态景观群落（表1）。

表1 动物投放

2.3.3 修复底泥 底泥作为湖泊生态系统的组成部分，也是沉积物-水界面物质交换的过渡带［17］。底泥是河流生态系统的重要组成部分，河流基底健康是保持水质稳定和防控水生生物病害的基础，也是水体富营养化防治的关键。赵家渠水域在自然状态时，底泥释放出的营养盐等营养物质能够维持水中生物的生长发育，但随着外源污染源的进入，大量的N、P 等物质进入河流，导致水体富营养化，使得原本为水中生物供给营养的底泥基质变成了污染物的储存库。运用原位生物刺激技术对河流底部进行改善，来刺激土著微生物繁殖，提高其活性，从而促进有机物生物降解［18］。在底泥基质中使用一些具有高效降解能力的植物、动物及微生物，通过其生命活动将底泥中的营养物质吸收、转移、转化，进而达到修复效果［19］。

2.3.4 建立生态驳岸 生态驳岸是指恢复后的自然湖岸或具有自然湖岸“可渗透性”的人工驳岸，它可以充分保证湖岸与湖泊水体之间的水分交换和调节，除具有护堤、防洪的基本功能外，可通过人为措施重建或修复水陆生态结构，岸栖生物丰富，景观较自然，形成自然岸线的景观和生态功能［20］。驳岸属于水陆交错地带，是两栖动物最为活跃的地带，也是影响物种多样性的主要因素。生态驳岸的建立能够满足河道的排洪，同时驳岸灌草植物组团也能为生物提供生命活动空间，促进水陆生物的信息交流，使得生态可持续性更加的平衡与稳定。

1）植生式挡土墙驳岸。由于河道两岸建筑或桥梁的因素，导致河道宽度变窄，驳岸面积缩小，河流流动容易使得驳岸遭到严重冲蚀，植生式挡土墙驳岸（图7）分别应用于K0+750（泰山路口）、K1+300（人民路桥）、K2+050（淇河路桥）、K2+750（淇水路桥）两侧50 m 内，不仅能够起到固土护堤、稳定河岸的作用，也能在在护坡砖上种植水生植物，软化生硬的驳岸线，形成近自然的景观。同时在挡土墙的背后搭建土工布以及填充砂砾石料，能有效过滤地表径流，阻止污水直接进入河流引起水体富营养化。

2）原木驳岸。原木驳岸（图7）分布于K0+000～K0+750 城市郊野段，此区域内为赵家渠的上游，背靠云梦山，周围居民较少，人为干扰因素低，植被生态系统较为健康，因此以建立与自然较为亲近的原木生态驳岸为主。原木驳岸通过将原木插入或者埋入河岸起到固定支撑作用，上方搭建方格网原木，通过植物材料与木桩进行捆绑，在方格网上部通过碎石压载固定，同时在河流旁种植水生植物，提高原木驳岸的稳定性。原木生态驳岸能为水生生物创造掩藏区，提供栖息空间，提高水生生物的物种多样性，形成稳定的生存环境。

3）草坪驳岸。草坪驳岸（图7）是在众多湖泊、河流中被广泛应用的一种生态驳岸，主要分布在K750～K2+050 的城市中心段。因其景观效果突出，不需要太多维护成本，具有开敞的视野与空间，能够拉近人与河流的距离，提高城市中心的景观效果。草坪根系能够有效过滤与吸收地表径流污水，起到净化水质的效果。

4）置石驳岸。置石可以随意散置，其间种植各种各样适宜生长的乡土水生植物，既能抵抗冲蚀，也能提高生物多样性，改善湿地生态环境［20］。置石驳岸（图7）主要分布于K2+050～K3+300 城乡结合段，选取当地石材，通过群石、叠石、置石等方式与河流相结合，并配置植物，如芦苇、蒲苇等，营造一种近自然的风光。景石的应用间接增大了河流的亲水性，也为水生植物的生长营造了更好的空间，同时也提高了城乡结合处的整体活力。

图7 驳岸类型

3 小结

赵家渠景观生态修复过程以河流生态修复为核心，人为适当干预群落结构优化调整，有效改善了水环境、水景观、水生态，使河流恢复一种近自然的，以自然河流演变的可持续发展的生态型河流。建成后的赵家渠能够承担起城市排洪的要求，同时，河流生态系统的建立使物种多样性均衡健康发展，植物群落生长良好、水生物增多、水质不断改善，逐渐形成可持续发展的循环体。河流的生态修复为淇县的城市发展建设带来了新的契机，健康的河流绿地系统为城市的可持续发展提供源源不断的动力，良好的生活环境也给人们的美好生活向往带来了活力。