河流生态系统与城市化进程中对小流域河流的影响研究

　　随着我国城市化水平的不断提高，城市化率从1993年的28%提高到2004年的41.7%，并继续朝着发展的方向迈进。城市人口剧增、资源过度消耗、自然环境污染、生态系统破坏，不仅引起了一系列重大的水利生态环境问题，而且严重威胁着人类的长期生存和发展。因此，河流特别是小流域河流的综合治理已十分紧迫，成为当前水利工作的重中之重。
1 河流生态系统的定义及其特点

　　河流生态系统是河流水体的生态系统，是陆地和海洋联系的纽带，在生物圈的物质循环中起着主要的作用。概括地讲，它具有以下三个方面的特点。

　　1.1生物群落与生境的统一性

　　这是生态系统的基本特征。有什么样的生境就造就什么样的生物群落，二者是不可分割的。

　　1.2河流生态系统结构的整体性

　　生物群落一旦形成系统，其内部各要素不能被分割而孤立存在；如果硬性分开，那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水域中，各类生物互为依存、互相制约、互相作用，形成了食物链结构。

　　1.3自我调控净化与自我修复功能

　　在长期的进化过程中，形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控，保持着一种协调关系。水体自我修复能力，也是淡水生态系统自我调控能力的一种。在外界干扰条件下，通过自我修复，体质水体的洁净。由于它具有这种自我修复功能和自我净化功能，才使淡水生态系统具有相对的稳定性，以实现生态的良性循环。

　　2 城市化进程中对小流域河流的影响

　　河流流域的不断城市化大大增加了不透水地表，使城市水体与自然的农业、林业区河流具有了完全不同的特征。美国的研究表明，当不透水层的比例达到10%时，即可能造成河流生态恶化，而且随着不透水层面积的增加，河流恶化的程度也在不断加剧。

　　2.1城市面积扩大，天然植被破坏

　　研究表明，城市化对生态环境最明显的破坏表现在对河岸带和河流阶地上天然植被的破坏。人们为了获取最大的经济回报，不惜一切代价，经常以牺牲天然植被来换取开发建设用地。20世纪70年代，全国范围内开展的围湖造田以及对河流滩地的围垦和开发就是十分典型的，它不仅改变了原有的地形地貌特征，还改变了河流廊道的水文功能，从而造成降雨过程中入渗减少、水土流失加大、高地的地表径流量和污染物的迁移量增加，加剧河岸侵蚀，破坏了河流生态系统的生物栖息地等。从洞庭湖区城区及交通干道的变化明显看出近50年湖区城市化的进程，1955年为12.88km2，占全区的0.05%，1998年为180.62km2，占全区的0.75%。

　　2.2产流状态变化，水文特征改变

　　城市化进程的加快，使得城市周围乃至整个流域的自然植被受到破坏，地表的下垫面产流状态发生了变化，水文特征得到了改变。具体地讲就是城市化的结果使得丰水期城市河流洪峰流量显著增加，地下水资源减少，而枯水期则河流基流量减少，严重时会出现断流。另一方面，在城区洪水的重现频率增加，如原来为5年一遇的洪水可能变为2年一遇，或时间更短，而且相应的洪量增加。

　　2.3泥沙污染增加，河流水质降低

　　城市河流的泥沙主要来源于河岸冲刷和工程建设场地的水土流失。一些研究表明，城市河流的泥沙含量往往高于非城区，至少在河渠改造的初始阶段是这样。在暴雨季节，城市河流的水质总是很差，暴雨径流中往往含有较高质量浓度的泥沙、营养物、重金属、有机物、氯离子以及细菌。尽管目前对暴雨径流中的污染物是否对水生生物有害还存有争议，但河流底泥中污染物的释放对水生生物的不良影响已得到了研究者一致认同，随着其释放量大水变化，其影响程度也不一样。

　　2.4生态环境改变，水生生物减少

　　由于城市河流的开发改造，使生态环境的异质性降低，水域生态系统的结构与功能也随之发生变化，特别是生物群落多样性也会随之降低，进而引起淡水生态系统退化。据研究表明，洞庭湖区随着环境的人为改变和破坏，湖区生物多样性遭到严重破坏。洞庭湖特产银鱼的产量由20世纪50年代的75～200t减至目前的1～1.5t，产品和质量均大幅度下降，其他鱼类的产量也比20世纪50年代下降了52%以上。湖区的鸟类与解放初期相比减少60%，珍贵鸟类如白鹤等则少见。蛇类等大量捕捉，致使湖区鼠害加剧。

　　在城市化水平越来越高的情况下，我国许多小流域持续受到胁迫，导致其污染现象越来越严重，以致于影响到河流整体的清洁性。由此可见，加快小流域的综合治理迫在眉睫，必须抓紧抓好。

　　3 国内外流域综合治理成功的案例

　　从国内外河流成功治理的经验中不难看出河流的综合治理应包括生态工程措施和河流流域管理两方面，二者之间密不可分，同等重要。在生态工程措施方面对于不同的河流以及不同的地区，应该因地制宜地采取不同的治理措施。在生态工程治理的同时，各地还应该注重河流流域治理后的管理，只有这样变河流的部门管理为社会管理，才能达到根治河流的目的，减少水资源为人类造成直接经济损失。

　　3.1国外流域综合治理成功的案例

　　3.1.1瑞士莱茵河

　　河流污染情况：上游的无脊椎动物濒于绝迹，河水闻上去甚至有一股“苯酚”的味道。

　　综合治理方法：把莱茵河环境保护列为国家的基本国策；莱茵河干流主要沿岸国家共同创建“莱茵河防治污染国际委员会（ICPR）”；制定了严格的排污标准；确定了生态建设目标。

　　河流生态现状：到2000年，已有200条成年蛙鱼洄游到莱茵河中，实现了“莱茵河2000年行动计划”确立的生态建设目标。

　　3.1.2维也纳多瑙河

　　河流污染情况：经常遭受季节性洪水的危害。

　　综合治理方法：突出“生态治理概念”；由联邦、州和市政府专项拨款组成了洪水防治资金；建立完善的洪水防御体制，并与专门机构负责监督和实施；改建“生态河堤”，恢复河流两岸储水湿润带和河岸水边植物群落；注重立法。

　　河流生态现状：老多瑙河非常弯曲，水流更加平稳，开发了许多水上运动项目和天然浴场；多瑙河沿岸有许多绿地和林荫道，是维也纳人日常锻炼和散步的最佳场所。

　　3.1.3首尔清溪川

　　河流污染情况：河床成了城市污水排放地；清溪川被钢筋水泥盖覆盖住了；河上的高架桥越来越多。

　　综合治理方法：拆除了高架桥，搬走了河道上的水泥盖，清除了河床里常年淤积的污泥。从汉江取水，净化后注入清溪川河道；成立了专门的管理机构——清溪川管理中心，各部门明确分工，有机合作；确定明确的管理目标。

　　河流生态现状：水中动植物物种上升，清溪川流域夏季平均气温下降；镶嵌在河岸上的文化墙、横跨河上的桥梁，还有沿岸修建的广场、绿地、喷泉和林荫街，把清溪川打造成一条文化长廊。

　　3.2国内流域综合治理成功的案例

　　3.2.1上海苏州河

　　河流污染情况：潮汐河流，污水随着潮涨潮落在黄浦江、苏州河以及纵多支流之间回荡。

　　综合治理方案：坚持以人为本，以治水为中心，以恢复生态系统为目标，全面规划，分步实施，重在治本，标本兼治，走出了“统筹协调、系统管理、突出重点、综合治理”的基于生态系统的现代流域水环境管理之路，河流治理除依靠行政手段外，更有科学研究，市场化运作，公众参与，信息共享等来支撑。

　　河流生态现状：解决了污水回荡的问题，通过曝气解决了水体黑臭等。

　　3.2.2南昌玉带河

　　河流污染情况：狭窄的河道里堆积着塑料袋、泡沫海绵、废木材等各种垃圾，黑漆漆的水面上泛着浑浊的油光，一到雨季，更是污水横流。

　　综合治理方法：先是清淤疏浚、拓宽河面、加固河床、截流污水；然后利用已有的水利灌溉渠道，将其他水库优质水注入湖河中，城内河湖连通，使全城的水系都活了起来。治理最关键的一项就是要让死水变成活水。

　　河流生态现状：玉带河两岸垂柳青青，花朵芬芳、景石、假山、休闲亭等园林建筑错落有致。

　　3.2.3成都市沙河

　　河流污染情况：20世纪90年代末期，沙河几乎被工业污染水，生活垃圾以及河道淤泥所吞噬，沙河城区段内鱼虾基本绝迹，上游2座自来水厂也多次紧急关闭。

　　综合治理方法：定位“自然性、生态性、亲水性”，改善了“直立断面和硬质堤防”，环境设计在满足“以人为本，生态优先”的基础上，讲求个性化、多样化，特别强调自然性、休闲性，设计时应满足防洪、绿化、截污、文化、交通、工业、企业改造的要求。

　　河流生态现状：沙河水变清、景变美，老百姓的生活质量也提高了。

　　4 城市化进程中小流域河流综合治理的对策

　　小流域河流综合治理是一项系统工程，需要多学科的相互结合，因此，必须坚持以人为本，以治水为中心，以恢复生态系统为目标，实现全面规划、分步实施、共同管理。小流域河流在治理过程中，应该因此制宜地对不同的河流采取不同的生态治理方法，运用生态工程学来治理，同时重视流域管理的法律法规建设，注重跨地区多部门合作，明确流域管理行动目标，重视公众参与和多渠道集资，只有这样才能最终满足人们对河流功能的使用，优化生活环境，达到人与自然的和谐共处。

　　4.1增强生态意识，强化水利规划

　　加强水利工程和生态环境建设是当前生态水利工作面向“三农”的重心所在，因此，在提高广大水利工作者的生态水利意识的意义非常重大。首先，对小流域河流要站在可持续发展的高度上，对河流生态水利建设进行科学规划，做到全面、协调、可持续发展，实现有针对性和可操作性。其次是抓好小流域河流现有已建水利工程的生态更新改造，使其真正实现从工程水利向生态水利的过渡，完善现有水利工程的功能，特别是生态功能，实现水利工程与人类和谐、持续发展。其三是大力推广节水农业，提倡城市节约用水，在加强节水灌溉设施建设的同时，加强节水农业技术的研究和推广，充分利用一切可用的资源。

　　4.2坚持生态标准，力争标本兼治

　　众所周知，小流域河流洪涝灾害的频发主要是由于生态环境破坏所造成的，因此，水利工程建设和河流生态建设要紧密结合在一起，坚持生态治理的目标不变、标准不变、做到标本兼治，彻底亮化河流。与此同时，要大力主张多部门协同作战，继续抓好各地的退耕还林、退耕还湖等生态建设工作，加强小流域综合治理，减少水土流失，努力提高森林覆盖率，切实改善生态环境，从源头上杜绝或减少水土流失，实现人类与大自然的高度和谐，真正做到山更青、水更蓝、河更美。

　　4.3采用生态技术，实现科学治理

　　面对城市化进程，要彻底改变河流的污染现状，各级各部门必须在科学研究上做文章，坚决采用新技术，力争在技术上有新的突破。加强小流域水库库区生态群落调查，开展现有河流生态系统的健康评估与预测；合理调度水库及其他水利设施，努力提高水体的自净能力和自我修复能力；以保持河流的蜿蜒性来保护河流形态多样性。即在河道整治工程中，应尊重天然河道形态，避免直线和折线型的河道设计，保持河道断面的多样性，尊重河流原有的自然断面；河道防护工程的岸坡采用有利于植物生长的透水材料，特别注意采用当地天然材料；水利工程设计应为植物生长和动物栖息创造条件，提供鱼类产卵条件以及鸟类、水禽栖息地和避难所；利用生态系统自我净化和自我修复功能，开发与推广生态系统治污新技术，实现科学治理河流。

　　4.4健全生态机制，开展综合治理

　　认真分析城市化进程对小流域河流的影响，不难看出是多方面的，既有对河流生态环境的破坏，也有对人类生产生活方式的影响，要想让河流治理从长期的工程水利中解脱出来，走向生态水利的持续发展轨道，除了采取以上措施之外，还要在小流域河流综合管理上下功夫，实现小流域河流的综合治理，从健全机制上做文章，实现小流域河流的良性循环。具体地讲主要有以下措施：一是要加强组织领导力量，落实行政保障措施，建立健全全流域管理机构；二是要加强法制建设力度，落实法制保障措施，建立健全流域法规体系；三是加强经济管理力度，落实经济保障措施，实现多渠道筹资、全方位治理；四是要加强科学管理力度，落实技术保障措施，大力推广使用工程水利和生态水利中的新技术。只有这样才能实现小流域河流的管理由部门管理向社会管理的转变，真正实现让小流域河流为人类生产生活服务，实现人类与山水的和谐。

　　参考文献

　　[1]董哲仁 “生态水工学的理论框架”《水利学报》2003年1月期

　　[2]李博主编《生态学》北京高等教育出版社2000年出版

　　[3]冯敏等，“浅析水利工程与河流生态系统之间的关系”《中国水利水电市场》2006年11期

　　[4]龙振华，丁雨恒“浅谈生态水利与河流生态系统”《湖北水利水电职业技术学院学报》2008年2

　　[5]龙振华，丁雨恒“洞庭湖存在的问题与方法研究”《水利发展研究》2008年10期

　　[6]朱雷，等“城市化进程中小流域河流综合治理的研究”《市政技术》2008年6期

　　[7]宋庆辉，等“对我国城市化河流综合管理的思考”《水科学进展》2002年5期

　　[8]熊晶，“国际河流管理和内河流域管理比较研究”《长江流域资源与环境》2005年14期

　　[9]陈进，等“水资源与长江的生态环境”中国水利水电出版社2008年3月出版

　　[10]苏志珠，“人类活动对晋西北地区生态环境影响的初步研究”，《干旱资源与环境》1998年12期

　　作者简介

　　龙振华，男，1962年4月～。湖北赤壁人，1982年7月毕业于武汉水利电力学院农田水利工程专业，高级工程师。主要从事工程建设教学、管理与研究。

　　丁雨恒，男，1986年9月～。河南长葛人，2008年7月毕业于信阳师范学院信息与计算科学专业，同年考取武汉大学水利水电学院研究生，主攻节水灌溉。