国家科技重大专项“白洋淀—大清河流域(雄安新区)水生态环境整治与水安全保障关键技术研究与示范项目”2018 年正式立项,“大清河流域生态廊道构建技术研究”是该项目的第六课题。课题牵头单位为河北省生态环境科学研究院,中国水利水电科学研究院、清华大学、河北大学、北京国环清华环境工程设计研究院有限公司、中国雄安集团有限公司和中交水运规划设计院有限公司等6 家单位共同参与研究。历时两年半时间,课题组百余名科研人员不懈努力,取得累累硕果。特别摘编部分研究成果,以飨读者。
大清河是海河流域五大水系之一,下游西起新盖房枢纽,东至天津市台头控制断面;北起河北省廊坊霸州市中亭河,南至廊坊文安县任文干渠。大清河基本无天然径流、无外水源补给,水资源量短缺,水体自净能力不足,水污染现象严重。
针对大清河流域河流断流、生态廊道功能丧失、水生态系统不断退化等问题,课题突破流域水土开发利用与河流保护修复之间难以协调的技术难题,确定大清河生态廊道功能定位及空间结构,形成白洋淀—大清河流域“五区十源三轴”的“山水林田淀海”生态空间格局,有效扩展了区域生态空间。在此基础上,筛选配置了生态廊道植物群落,建立了污染控制四级五屏障,创新缺水区域生态廊道构建指标体系,保障了大清河流域“山水林田淀海”生态空间格局和廊道“贯通、安全、清洁、美丽”目标的实现。
宏观尺度
构建了“五区十源三轴”的流域“山水林田淀海”生态空间格局
>美丽的白洋淀
>宏观尺度的“山水林田淀海”生态格局
聚焦大清河流域水资源紧缺及生态廊道功能丧失等问题,开展大清河流域生态功能定位研究,综合考虑地貌、河流水系、土地利用、可利用的本地水和客水等条件,分析白洋淀—大清河生态廊道的源汇空间关系,确定分区生态定位,构建流域生态安全空间格局及纵向连续、横向拓展和干支交错的廊道系统,以生态廊道特有布局和分区支撑各区的生态定位,以“源”“汇”等为基础理论,识别出生态区内的生态源斑块,采用景观阻力模型,在综合叠加阻力面的基础上串联廊道确定布局。划分太行山水源涵养生态区、山前过渡带城市生态区、白洋淀国家湿地公园区、文安洼森林湿地生态区、滨海交错带湿地生态区等5 个生态区;连接太行山北段生态保护红线区、王快—西大洋水库、白洋淀、文安洼以及渤海湾等10 个生态源;贯通包括磁河、潴龙河、大清河、赵王新河等15 条河流的3 条主轴生态廊道。
中观尺度
基于河流四大过程和生态服务功能,创新缺水区域生态廊道构建指标体系,确定生态廊道空间结构
中观尺度确定生态廊道的结构、过程与服务功能。以生态适度恢复为准则,通过设立不同区域生态廊道的构建目标,确定生态廊道的服务功能,量化生态廊道规划中廊道宽度、廊道曲度、廊道连通性和廊道内环境指标及其阈值。采取定量和定性相结合的方法,筛选河流廊道指标,确定具有一定层次的指标系统。根据河流廊道的结构特点,选取河流宽度、缓冲带宽度、河流弯曲率、保障生态水量、河流阻隔节点、生态扩展区、污染负荷削减量及水质目标等8 个指标,量化指标及其阈值。针对各河段现状服务功能实际情况,分别确定了保护、修复和重建三大策略。对于河流的服务功能,从侧重服务人类社会,转变为着眼河流地貌过程、水文过程、物化过程及生物过程,确定了中观尺度上河流可提供的贯通、安全、清洁、美丽四大服务功能。
微观尺度
生态廊道“贯通、安全、清洁、美丽”目标实现的关键技术集成
实现生态廊道“贯通”的目标。基于主河道、支流及排干渠矢量路由关系(含单、双向连通性),建立了缓流水体水动力模型,实现异质水源水量需求与水质目标的协调反馈,最大程度利用各类水资源,保障廊道补水和存储水量,有力支撑廊道贯通目标的实现。
实现生态廊道“安全”的目标。针对文安洼防洪功能单一、综合功能尚未发挥的现状,结合主廊道安全目标和生态空间拓展需求,建立了文安洼泄滞洪功能与湿地恢复的多目标分区技术体系。依托现有渠系、低洼地、中水资源分布,合理布局湿地资源,构建了“一环、三横、六纵、多点”的兼具蓄滞洪功能的多目标湿地生态廊道。
实现生态廊道“清洁”的目标。针对大清河下游流域水环境污染的问题,通过分析区域内赵王新河、东淀大清河等相关渠系的水质污染特征和污染源迁移规律,进一步筛选形成四级五屏障的多级污染控制技术,提出了区域污染负荷削减方案。
>微观尺度上的生态廊道示意图
实现生态廊道“美丽”的目标。针对区域生态系统退化的现状,以构建面向生态功能提升的生态廊道植物群落为目的,依据不同河段的物理特征和功能要求,在调查分析廊道宽度、先锋植物、建群物种等的基础上,提出了不同河段强净化且低糙率、防浪护坡作用较强、景观效果佳的植物配置原则,形成了大清河流域生态廊道植物群落构建技术,制定了10条不同典型河段的植物群落构建方案。
以构建连山通海生态廊道为目标,统筹流域水资源、水生态和水环境,围绕流域水质目标管理、水资源保障、水环境质量改善、廊道构建等总体要求,构建白洋淀—大清河生态廊道生态空间格局,提出了“管控一个流域、贯通一条廊道、修复一片淀泊、支撑一座新城”的生态脆弱型廊道构建与生态修复技术,形成了白洋淀—大清河生态廊道构建标志性成果,保障了大清河流域“山水林田淀海”廊道“贯通、安全、清洁、美丽”目标的实现。
>大清河落日