海口市美舍河生态修复工程

生 农 辛 琨 廖宝文 邓新兵

(中国林业科学研究院热带林业研究所，广东 广州 510520)

近年来，我国社会经济发展迅速，城镇化水平不断提升，随之而来的是严重的河道生态环境问题，致使水质污染情况加重，生态环境恶劣(安全等,2020)。目前，人类与水和谐共存的理念逐渐受到重视, 城市地区的河道治理思路逐步转向优美环境、舒适体验、城市文化与生活休闲多功能于一体的河道生态治理与修复模式(曹利军等, 2019)，我国也开展了许多针对河流生态修复方面的研究(郑文利等, 2008; 吴建寨等, 2011; 彭溢等, 2016;王琦等, 2018)。

2016年海口市启动水环境综合整治工作，对全市31个水体进行集中整治，其中“美舍河-沙坡水库水环境综合治理项目”是海口市水环境综合整治的重点之一，以修复城市水生态、改善城市水环境、提高城市水安全为主要目标(王建华等, 2007)，通过生态治水打造海口贯穿城区南北的重要城市生态景观廊道。本工程始于美舍河下游流芳桥，由和平桥入海甸溪(南渡江入海口)，全长5.54 km，沿途主要为一类住宅区、繁华商业区、省委省政府行政区和文化区，担负着城区行洪排涝、市民生活休闲等多种水域环境功能。

1 研究区自然概况

美舍河是海口市城区主要内河之一，流经永兴、城西、府城、白龙4个乡镇及街道，最终经南渡江的分叉出海口海甸溪汇入海口湾，整个流域面积 53.16 km2，干流河长22.7 km，平均坡降1.90‰。项目河段处于河流下游，河面宽度35～100 m，水深平均为1 m左右。枯水期水量少，造成河床积淤严重，河流下泄冲力严重不足，感潮河段有明显上溯趋势，将咸潮带入美舍河下游。根据《海口市2006—2020年总体规划》，2013年实施美舍河引水工程，水源为南渡江，南渡江是海南第一大河，在海口市美兰区汇入琼州海峡，水量充沛，受涨落潮影响，时常发生潮水倒灌，出海口附近盐度7‰～15.9‰。美舍河通过水网动力工程接受南渡江提水，年提水量5 168万m³，美舍河下游段水体盐度可达1‰～6.5‰，水体盐度为红树林湿地创建提供可行性。

2 主要生态问题

2.1 河床底泥淤积，影响行洪泄洪

底泥淤积不仅导致水体黑臭加剧，也影响河流行洪功能。美舍河断面设计可满足20 a一遇的过洪能力，但随着河床底泥淤积，河流流速会进一步减慢，过水断面缩小，会影响到美舍河的行洪功能。

2.2 水质问题

美舍河中下游河段流经中心城区，由于大量污水直排、降雨冲刷、垃圾堆放等原因，造成水质严重恶化，从美舍河上游至沙坡水库放水可以满足III类水标准，但进入中下游水质标准明显下降，氨氮、溶解氧、化学需氧量(COD)等指标均长期处于劣Ⅴ类。

2.3 生态环境和河流景观破坏严重

城市化时期对河床、河岸采取了硬质化和“三面光”工程的治理措施，河岸植被和水生生物赖以生存的基础已遭受了极为严重的破坏。硬质驳岸破坏了美舍河的河流景观，造成严重的景观破碎化，驳岸形态单一，生硬的河道处理直接破坏了河流的生态环境和景观。

3 湿地工程设计

3.1 生态堤岸改建工程

拆掉原有的不透水人工堤岸，改建为生态堤岸。根据具体的断面情况，采用不同的处理方式和设计组合，具体包括如下工程内容。

3.1.1 石笼和透水挡墙为了保持河道的形态，采用石笼或者透水挡墙进行护岸，石笼是用金属丝将石块束起固定在岸边，透水挡墙是用石块垒砌的直立挡墙，不仅可起到护岸的作用，同时由于石块之间留有孔隙，水流会穿过石笼到达堤岸上的植被和土壤，实现对水质的生物净化作用(图1)。

3.1.2 木桩束岸红树林需要种植在水位周期性变化的水文环境中，因此需要营建适当的种植地。在石笼、透水挡墙内侧离岸2 m距离的河床，打入长4 m的松木桩，松木耐腐蚀性很强，在很多海岸工程中会使用，松木一端削尖，上部采用重型机器垂直向下使之嵌入底泥2 m以上，地面留出1.5～2 m高度，随后在木桩与堤岸围合的区域填入客土与河床底泥混合的土壤(图2)。

图1 护岸使用的石笼和透水挡墙Fig.1 stone cages and permeable retaining walls used for bank protection

图2 护岸和固土使用木桩Fig.2 using wooden piles for bank protection and soil consolidation

3.1.3 束岛和阶梯地形改造在河道断面较宽、流速较慢的河段选择束岛的方式(图3)，将流速缓慢的区域填高造岛，束岛可以消除河湾低流速区域，优化河道断面，提高主河道流速，有效防止河道泥沙淤积。通过造岛形成不同的阶梯地形，地势较低的地方种植红树植物，随着地势增高依次种植半红树植物、湿生植物和其它园林植物。

图3 束岛和阶梯地形构建Fig.3 Construction of beam island and stepped terrain

3.2 红树林种植工程

3.2.1 种植方案设计根据淹水深度和淹水时间，选择种植真红树植物、半红树植物和其他亲水植物(王文卿等, 2007)。种植时应体现适宜性原则，同时要兼顾景观效果，不同根系特征、不同高度植物进行搭配，互相交错，尽量模拟自然生态系统的分布方式。

3.2.2 种植断面分类河岸两侧各两米宽，由于断面较窄，且亲水性好，主要种植真红树植物；宽度大于2 m的水平断面，选择近水侧种植真红树植物，近岸侧种植半红树植物；有坡降延伸的河岸，形成梯度种植，体现水生陆生的演替系列，红树植物、半红树植物、湿生植物、中生植物。

3.2.3 树种选择真红树植物主要选择耐盐范围较广的海莲(Bruguiera sexangula)、秋茄(Kandelia candel)、 桐 花 (Aegiceras corniculatum)、 木榄(Bruguiera gymnorhiza)、卤蕨(Acrostichum aureum)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)、海桑(Sonneratia caseolaris)，也有部分红海榄(Rhizophora stylosa)；半红树植物主要选择玉蕊(Barringtonia racemosa)、银叶树(Heritiera littoralis)和水黄皮(Pongamia pinnata)；此外还选择了红树伴生植物，如草海桐(Scaevola sericea)等。

3.2.4 种植方法选择Ⅰ级质量苗木，其中玉蕊株高300～450 cm，银叶树和水黄皮株高280～330 cm，海桑和无瓣海桑株高150～200 cm，木榄、海莲、秋茄大苗株高100～130 cm，木榄小苗株高100 cm，秋茄小苗株高40～50 cm，桐花大苗株高80～90 cm，小苗株高60～70 cm，红海榄苗株高40～70 cm。半红树植物为分散种植，选择适宜的地点单株种植。红树植物采用混交种植，多种植物混种，小苗间距30 cm，大苗间距50 cm。

4 修复效果

(1)水文效益。拆除混凝土堤坝，采用阶梯地形设计，增加了断面最大过水量 ；束岛缩窄了缓流河床，使水流速度加快，增强了水文冲刷能力，减少河道淤积，确保人工湿地构建不影响河流行洪功能。

(2)生态效益。河流两侧红树林湿地的构建，形成了包括河流、裸滩、红树林、半红树林、湿生植被、中生植被6个不同类型的生境；有利于生物多样性的提升。2019年、2020年水质监测结果显示，美舍河下游水体为Ⅲ～Ⅳ类水，各项水质污染指标明显下降；污水截流等相关环保措施起到了主要作用，同时红树林湿地也发挥了一定的净化功能。

(3)景观效益。拆除原有混凝土堤坝，构建红树林湿地，不仅增加城市绿网景观的连接度，提高城市景观多样性，也增强了景观特色，构建了热带、亚热带滨海城市特有的城市湿地景观(图4)。

(4)社会效益。美舍河人工红树林湿地已经成为继万绿园、西海岸之后，又一个吸引本地居民和外来游客的海口城市景观。改善沿岸周边环境，增加了吸引力，提高周边土地利用效率(张华, 2019)。

图4 流芳桥段建设前后对比Fig.4 Comparison of liufang Bridge before and after construction

5 讨论

构建人工湿地对空间、水文、地形均有较高要求，受空间条件的限制，城市内河流湿地构建往往存在较大难度，存在河道生态修复的防渗防冲与透水透气、行洪与种植、绿化与硬化等之间的矛盾(郑文利等, 2018)。因此，在河道整治过程中更重视因地制宜，结合生态系统的自我修复功能，使河道修复效益达到最佳。

本案例在有限的空间内，充分利用河道营造地形差异，一方面保持河流的行洪能力，同时构建河岸湿地，提升城市绿道网络连通性(钱凯, 2019)。考虑到海水倒灌、南渡江引水导致的高盐度水体，植物选择方面选用具有海南特色的本土红树植物，根据地形搭配红树植物、半红树植物、湿生植物和陆生植物，形成沿河的植被梯度，在有限的空间内构建生物多样性丰富的湿地景观。