黄河中上游河道湿地生态环境恢复措施与效果分析

万学汇,曹峻博

（兰州文理学院，甘肃 兰州 730010）

黄河自西向东流经青海、甘肃、宁夏等9省市自治区。由于黄河常年从黄土高原流向下游，并且黄土高原土质松散，导致黄河经流黄土高原后，水体携带大量泥沙，成为全世界水土流失最多、最严重的河流，同时也是生态环境最脆弱的地区[1-2]。黄河上游陆地与水源之间的交接区域形成大面积湿地区域，湿地具有水体区域的特点与陆地的特点，生态功能方面能够实现一个区域的气候调节，还能够实现生物多样性，并且能保护水源，降低污染情况，但是该区域湿地面积逐年缩减，含水量呈现递减状态，生态环境由于人为因素遭受严重破坏[3]，同时湿地最基本的功能逐渐衰弱[4]。

王倩等[5]提出了基于浮游生物群落和水文连通的黄河三角洲湿地优先恢复节点筛选方法，研究了黄河中的浮游生物群落组成及结构特征，利用多种植物组合构建人工浮岛，种植香蒲、芦苇、千屈菜等挺水植物，提高黄河中的浮游植物和浮游动物的多样性水平，从而提高潮沟系统的水文连通度或改变潮沟内水流流速，恢复生态环境，但是该方法未修复河道、河滩，仅考虑了黄河水生态平衡。赵腾飞等[6]研究了黄河湿地孟津段生态环境状况及对策，以依靠恢复湿地植物群落、满足湿地生态需水量为主要恢复方法，并且通过改变耕种方式、科普宣教、加强管理的方式，保护湿地生态环境及动植物资源，在避免二次破坏的前提下修复湿地生态环境，但是该恢复措施未考虑修复河道空间结构，修复措施存在局部现象。

针对上述问题，本文分析黄河中上游河道湿地生态环境恢复措施与效果，引入无痕设计理念，从水生动植物修复、河道、河滩修复、重新构造河道空间结构和自然景观修复等方面制定生态环境恢复措施，为黄河湿地生态环境治理提供参考依据。

1 黄河中上游河道湿地生态环境恢复措施

1.1 研究区域概况

本文研究的黄河中上游湿地为河口镇后端支流，长度约为65 km，南北横向最窄处为0.8 m，最宽处为5.1 m。该区域常年受温带季风气候影响，雨热同期，该湿地属于黄土丘陵地貌，受到黄河冲击后产生的冲击扇平原湿地，富含丰富的水力资源。湿地生态平衡性脆弱，但是从记录能够看出，该区域存在大量珍稀动、植物。湿地自古便是农耕地区，人类活动频繁，据统计，目前该湿地农耕区面积占面积的42.8%。交通网线纵横交错，分布多条国家级高速与国道，线路网复杂程度较高。水文特征受三峡水利工程和小浪底水利工程影响，发生了显著变化。近3年湿地水文变化情况见表1。

从表1中能够看出，本文所研究的湿地，夏季为丰水期，冬季为枯水期，丰水期时，黄河流量增大，而枯水期时，流量明显减小。

该湿地存在大量人类活动痕迹，固体污染物、水源污染以及噪声污染频繁发生，生态环境遭受严重威胁。湿地内水资源污染现状如图1所示。

表1 湿地水文情况Tab.1 Hydrology of wetland

图1 湿地内水资源污染现状Fig.1 Present situation of water pollution in wetland

研究区域中人造鱼塘、荷塘较多，对于研究区域发挥气候调节的作用，同时还能为珍稀动物提供食物。该湿地受到多处水利工程影响，成为永久性农田。发展农业过程中必然使用大量化肥和农药，造成土壤与水源严重污染[7]。

有学者分析了该区域的植物群落情况，土壤中的有机物严重超标，生态系统遭受严重破坏，同时由于大量水利工程的使用，导致区域内水资源严重不足，人类频繁活动造成区域内湿地生态环境遭受严重破坏，导致森林覆盖率低，如图2所示。

图2 植被生态环境森林覆盖率Fig.2 Vegetation ecological environment forest coverage rate

根据图2可知，达到100%森林覆盖率的区域仅占研究区域的极少部分，其中森林覆盖率在30%左右的面积较多，但是相对于研究区域而言，该森林覆盖率远远低于预期，说明其遭到了严重的破坏，绿植面积急剧减少，生态失去平衡。

1.2 生态环境恢复坚持原则

（1）依法恢复生态环境。从20世纪中晚期开始，我国政府逐渐意识到保护湿地的重要性，并出台一系列有关湿地保护的相关的法律法规，尽管法律法规能够实现中国湿地的相关治理，但是并没有符合国际标准，部分法律条文不够完善。因此，治理黄河中上游河道湿地生态环境前，政府需要发挥主导作用，颁布适合地方湿地治理的相关规定，实现依法治理，针对当地违反规定的破坏湿地行为，制定严厉的处罚措施，保证湿地生态环境的可持续发展[8]。

（2）协调经济与生态发展。本文研究区域受到水利工程发展，部分区域完全转换成农耕区域，当地居民因地制宜，积极发展经济，并且取得可观成绩。这种谋求经济发展的方式，影响分配湿地土地资源，农田侵占湿地原有空间，导致经济发展与环境生态保护之间存在严重冲突，因此，为实现湿地生态环境恢复，需要先规划经济与生态恢复之间的协调发展，既保护生态环境合理恢复，同时还需要不影响当地经济发展[9]。

1.3 河道湿地生态环境恢复措施

1.3.1 基于无痕设计理念的生态环境恢复

无痕设计是一种全新的设计思想，从生命生存体征整体角度出发，更加高效、准确地修复人类生存环境，并且发挥调节生态的作用。无痕设计包含3个主要价值，分别为本体、溢价与元代共生。其中本体价值的根本目标是构建更加健康的生态环境循环体系[10-12]；溢价价值体现社会价值，通过生态环境修复设计实现社会资源释放；远代共生机制主要是探索逻辑价值。无痕设计力求探索人与自然的和谐共处。常见生态环境恢复手段主要由要求开展修复的单位主导，例如政府或地方相关机构，根据与这些部门的沟通结果，设计初步修复的草图，沟通完成后深化设计，按照草图中的内容执行设计方案[13]。但是无痕设计更加尊重自然生态规律，通过无痕设计修复生态环境时，既考虑政府的规划要求，也考虑自然生态环境的发展规律，优先考虑自然生态因素，采用无痕设计理念恢复黄河中上游河道湿地生态环境的步骤如下。

（1）现场勘查。分析研究区域的自然情况，确定提升整体生态修复效果的模式，探索解决现阶段生态环境污染问题的策略[14-15]。

（2）概念化设计修复方案。整理生态环境恢复的初步设计模型，并分析设计模型的可行性，结合黄河中上游河道的实际情况以及自然资源、设计合理性，确定最适合恢复的设计方案，整理方案细节内容，实现设计最大化利用价值。

（3）草图生成。初步深化设计方案样本，尽可能设计多套修复方案[16]。

（4）检测设计内容。确定设计方案是否满足地方政府（委托方）的生态环境修复要求，如果委托方不满意设计内容，返回步骤（2），重新结合研究区域的基本情况，制定全新设计方案。

（5）完善修复方案设计内容。进一步深化湿地生态环境恢复问题，使用可演示软件或者计算机设备，在计算机端实现设计方案的演示，设计思路遵循自然生态环境的恢复，设计内容既考虑资源获取也综合资源释放原则，要求设计过程不破坏原有生态平衡，同时造成二次污染，实现真正意义上的无痕设计。

（6）最终设计结果呈现。通过效果良好的无痕设计方案，呈现黄河中上游河道湿地生态环境恢复设计方案，该过程需要借助计算机设备，整合之前步骤的各个细节，呈现恢复效果[17-18]。

1.3.2 无痕设计生态环境恢复方案

按照以上无痕设计的步骤，设计黄河中上游河道湿地生态环境的恢复措施。派遣有关技术人员实地考察本文研究区域，深入了解研究区域的水质、水流、含沙量等情况，确定生态系统情况与环境承载力，整合该湿地目前存在的诸多问题，以该数据内容为基础，请相关专家作出评价分析，并给出生态恢复建议，使用无痕设计理念，设计研究区域的各个主要区域生态环境恢复方案。

（1）河道补水防渗修复。本文所研究区域水源较为充足，冬季枯水期仍旧能够达到249 m3/d，湿地范围中均为活水，可利用水资源充沛，不需要采取补水措施，但是为防止堤坝发生渗水情况，在堤坝两端种植合适植物，控制水土流失情况[19]。

（2）水生动植物修复。研究区域中由于优异的湿地环境，生长、生存大量珍稀保护动、植物，通过人工湿地处理技术，结合水生态修复技术[20]，修复该区域中的珍稀动植物生存环境，从而恢复该黄河中上游河道湿地生态环境。

（3）河道、河滩修复。本文研究区域是典型的黄河中上游河道湿地，存在大面积河漫滩以及河道带，河漫滩上分布大量不同种类的湿地植物，该植物影响湿地的污水治理、水土流失和湿地的生态系统，并且影响当地生物的多样性演变。河道两端的绿化情况直接关系河岸水土流失情况，例如，根系发达的植物数量少，或者没有种植高大乔木，大量珍稀飞禽没有合适的栖息地，导致水土流失量大。因此，需要从河岸绿化与河滩修复2个角度，修复研究区域中的河道与河滩。

（4）重新构造河道空间结构。本文研究区域曾经尝试修复生态环境，但是该区域经常发生洪水灾害，因此，为符合防洪需求，规划改造过程中将河道改造设计为梯形，但是下游仍旧保持河道自然状态，这种变化不利于下游排洪减灾，经过实地勘察检测，该种规划也不符合河道空间的规划。河道与浅滩区域的植被覆盖率较低，破坏该区域的生态平衡。根据实际勘察结果，结合自然环境的需求，规划整理河道空间，构建完全不同的生态环境，进一步实现该区域的生物多样性，为更多珍稀动物提供栖息地。

（5）自然景观修复。在对湿地生态景观进行修复时，需要从该区域的生态环境现状出发，考虑当地人文历史风貌，遵循自然发展，依据无痕设计理念对其进行人为修复。采取这种方式可尽可能的保留自然风貌，弱化人工影响，确保修复后的景观更具自然性。

2 黄河中上游河道湿地生态环境恢复效果

2.1 水资源污染恢复效果

研究区域经济文化繁盛，常住人口3万余人，水资源遭受大量污染，破坏了黄河流域的生态环境。政府采取无痕设计方式控制该区域的点源污染，投资大量资金恢复水资源，兴建大量污水管网，同时投资建立一处全新的污水处理厂，经过一段时期治理恢复，水资源得到极大改善，治理后水资源变化效果如图3所示。

采用本文方法对研究区域受污染水源开展一期治理后，经过专家检测，该研究区域的水资源已经初步符合水资源应用标准，同时污水处理厂改变治理措施，污水排放基本已经达标。

在污水出水口位置，相关部门种植16.67 hm2芦苇，芦苇能够二次处理污水，进一步净化黄河水体。该措施属于无痕设计，符合以自然恢复为主的概念，既保证水资源的生态环境恢复，还避免破坏湿地的原有自然景观。

图3 水资源生态恢复后效果Fig.3 Effect after ecological restoration of water resources

2.2 植被生态环境恢复效果

本文所研究区域水源主要来自黄河干流，水土流失严重。为缓解这种情况，需要使用根系较为发达的植物种植在湿地之中，水源沿岸种植根系发达且耐水的涵养植物，实现调节水质与涵养水土，这类植物包括芦苇、柽柳、杨树、椿树等。河道沿岸种植沙棘、桑树、连翘等灌木提升植被覆盖率。使用本文方法后，研究区域的植被覆盖变化情况如图4所示。

图4 植被覆盖率变化情况Fig.4 Change of vegetation coverage

由图4可知，研究区域使用本文方法恢复生态环境后，植被覆盖率出现显著增长的状态，并且大幅度扩大了植被覆盖面积，其中100%森林覆盖率增加最明显，与图2相比，其占比至少增加了数倍以上。大量灌木、乔木种植发挥水土保持作用。植被增加能够保留天然降水，将天然降水下渗到土壤中的距离缩短，降低雨水对于土壤的冲击。这些植被具有发达的根系，能够对土壤发挥固定作用，防止水土流失加剧。为恢复研究区域的生态环境，使用本文方法依靠人工种植的方式，种植大量灌木和乔木，使生态环境具有物种多样性，栽种的部分植被生长情况见表2。

表2 植被种群组成Tab.2 Vegetation population composition

从表2中数据可知，为治理研究区域水土流失，人工种植大量根系发达的草本植物和高大树木，芦苇和卫矛这些发挥关键作用的植物盖度在55%～90%，高大的槐树和桑树这类灌木能够发挥减缓降水的能力，碱蓬这种生长在盐碱地的植物重要度仅为1.897%，说明该区域土壤盐碱度低，适合大多数植物生长，大面积将芦苇等水生植物种植在湿地浅滩周围，降低水源污染情况。因此，使用本文方法能够明显恢复湿地区域的生态环境。

2.3 河道空间生态环境恢复效果

由于本文研究区域具有丰富的湿地资源与砂土资源，该区域为附近城市提供建设的砂料，但是大量人工开挖导致该区域河道深浅不同，地形破碎且河道遭受严重破坏。因此，需要重新构建黄河道空间生态环境。依据本文方法合理规划河道的空间结构，规划前后对比结果如图5所示。

图5 河道空间生态环境恢复Fig.5 Restoration of ecological environment in river channel space

由于本文研究区域交通网线错综复杂，并且砂料开采严重破坏河道空间，导致黄河湿地生态环境呈现较差的状态；同时，大量建筑工程造成河道周围的植被生存环境遭受破坏，也导致湿地环境丧失多样性。因此，恢复河道生态景观时，需要注重构建河道的多样空间。从图5（b）河道空间结构恢复的状态可知，开展恢复工作以后，河道结构上呈现多处自然弯曲，深浅河段交替，同时拓宽河道宽度，凹凸地形均匀分布，浅水区与深水区交替浅滩与深潭，部分区域布置岛屿与沼泽，依据无痕设计理念，构建自然形态的河岸线与河底线，打造流速差异，为水生植物提供更多生长空间，本文的恢复措施有效改善了研究区域的湿地生态环境，恢复了生态功能。

3 结论

黄土高原的整体生态环境恢复，需要注意中上游河道湿地的生态环境恢复问题。本文从黄河中上游河道湿地生态环境恢复措施与效果角度着手，分析河道湿地治理的可用策略，采用无痕设计手段恢复当地的生态环境，创造更加良好的湿地区域。经过实际检验，通过无痕设计恢复研究湿地区域的生态环境，获得较为良好的修复效果，水资源、植被分布以及河道空间结构均得到有效恢复。