河北省海河流域河道生態(tài)恢復探討

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一、河道生態(tài)恢復的必要性

　　河流是流水作用形成的主要地貌類型，它通過匯集地表、地下徑流，溝通了內(nèi)陸與海洋，是自然界物質(zhì)循環(huán)和能量流動的一個重要通道。河流生態(tài)系統(tǒng)由河岸、河底、主槽、灘地、湖泊、沼澤、洪泛平原等組成，形成一個結(jié)構(gòu)完備、功能復雜、類型多樣、物種繁多的生態(tài)系統(tǒng)。它以水為主體，通過水位漲落變化，補充地下水，滋潤兩岸的土地形成森林、草原、城市及農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)并為它們提供生態(tài)服務(wù)。

　　河北省海河流域自建國以來，經(jīng)過多年的建設(shè)，在流域山區(qū)建成大中小型水庫上千余座，總庫容百余億立方米，控制流域山區(qū)面積近90%.這些水利工程設(shè)施在防洪減災(zāi)、除澇治堿和保證農(nóng)田灌溉等方面發(fā)揮了重要作用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力得到顯著提高。但是，由于人類對自然規(guī)律認識的局限性，在改造自然時，也對環(huán)境帶來了眾多的負面影響，其中最突出的就是對河流生態(tài)環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)在：①水庫蓄水使降雨形成的地表徑流被人為地調(diào)控，原有水文過程已發(fā)生時空變化；②通過引水灌溉，使河流徑流性水資源發(fā)生地域性再分配，導致下游地區(qū)徑流明顯減少；③河道建閘蓄水，切斷了河流水文的縱向聯(lián)系，也使許多洄游性水生生物消失。

　　由于人類對河流水文狀態(tài)的過度干擾，使原有的自然水生態(tài)系統(tǒng)逐步退化，生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性變差，水生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域水熱平衡的調(diào)節(jié)能力減弱，原有濕生環(huán)境改變導致生物物種退化和消亡，水體的循環(huán)演替功能消失，由此導致了區(qū)域干旱化、可利用水資源銳減、土地沙化、生物資源消失、環(huán)境污染加劇等許多生態(tài)環(huán)境問題，而這些是人類在征服自然、獲得經(jīng)濟收益的同時，所付出的巨大的生態(tài)代價。

　　主體位于海灤河流域的河北省，水資源開發(fā)程度高，其中地表水資源開發(fā)程度達89%，所以產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題很具有典型性，主要有：

　　（1）河道斷流：據(jù)不完全統(tǒng)計，我省京津以南17條主要河流，在20世紀80年代以前，間斷有斷流；80年代以后，斷流天數(shù)明顯增多，到1997年各河平均河干天數(shù)達335天。

　?。?）改變了泥沙的沖淤規(guī)律。攔河建壩、蓄水建庫，均可引起河流水文情勢變化，從而改變河流泥沙運淤規(guī)律。滹沱河是一條典型的游蕩性河流，河床擺動頻繁，自上游建水庫后，改變了下游河道淤積規(guī)律。建庫前以淤積為主的河道，建庫后發(fā)生沖刷，造成沖刷段下游河床發(fā)生更為嚴重的淤積。

　?。?）循環(huán)過程發(fā)生變化。地表水徑流量的減少，使河流普遍出現(xiàn)干涸斷流，入海水量減少，也影響到河流補給地下水量。同樣地下水的超采引起地下水位下降，包氣帶的厚度增加，貯蓄水能力增大，降水入滲量增加，又使地表徑流減少。

　?。?）河流生態(tài)系統(tǒng)受損。河流生態(tài)系統(tǒng)受到河湖圍墾、修筑水壩及其它河網(wǎng)改造、岸邊工程等影響后，使季節(jié)性淹沒區(qū)減少，天然濕地大量喪失，洄游通道不暢，各類適生生物的生境、棲息地被大量壓縮，有的食物鏈中斷，許多河流已由生物多樣性及其豐富的生態(tài)系統(tǒng)逐漸退化為不適于生物生存之地。

　?。?）河床干化導致河道沙化，成為風沙源。以石家莊市滹沱河為例，滹沱河位于石家莊市區(qū)的北部，最近處距市中心僅8km左右。由于河床干化，昔日的河流自然景觀嚴重破壞，河流生態(tài)用水的缺少，影響了自然水循環(huán)對地下水的補給，破壞了河道底床的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。干枯的滹沱河河道對石家莊市區(qū)環(huán)境質(zhì)量的影響日益突出，河道中裸露的沙灘地已成為石家莊市沙塵的重要來源。另外，受河道干枯、地下水位下降、土地干化、蒸發(fā)潛熱減少多方面影響，城市熱島效應(yīng)更為顯著。

　　綜上所述，河道生態(tài)環(huán)境的恢復與保護，對于整個海河流域的生態(tài)環(huán)境恢復具有重要意義，對于促進全流域社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展將起到不可替代的作用。

　　二、河北省海河流域河道生態(tài)環(huán)境恢復的目標

　　水生態(tài)環(huán)境恢復的根本目的，就是重建受損或退化的生態(tài)系統(tǒng)，維持流域水資源的可再生循環(huán)能力，促進水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和良性循環(huán)。而要實現(xiàn)這一目標，需要進行三個層次的工作：一是對河北西北部山區(qū)的徑流形成區(qū)實施有效的保護，確保進入平原區(qū)的徑流型水資源大體保持穩(wěn)定；二是對流域水資源實行合理配置和高效利用，保持在開發(fā)利用過程中的水土平衡、水量平衡和水鹽平衡，使人工用水循環(huán)和天然用水循環(huán)保持和諧關(guān)系；三是認真檢討和反思人類自身對水資源開發(fā)利用方式的利弊，采取積極的生態(tài)恢復策略，保證全省區(qū)域生態(tài)最低限度的水資源支撐條件，防止水生態(tài)系統(tǒng)功能的萎縮和環(huán)境問題的蔓延。

　　生態(tài)恢復的基本內(nèi)涵就是在遵循自然規(guī)律的前提下，根據(jù)群落演替理論，通過物理的、化學的和生物的技術(shù)手段，控制待恢復生態(tài)系統(tǒng)的演替方向和演替過程，把退化的生態(tài)系統(tǒng)恢復或重建到既可以最大限度地為人類所利用，又保持了系統(tǒng)的必要功能，并使系統(tǒng)達到自維持的狀態(tài)。

　　根據(jù)河北省經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境恢復的要求，提出河道生態(tài)環(huán)境恢復目標如下：近期（2010年）目標要達到城市景觀河（湖）和主要生態(tài)河流的流量和水面得到恢復；保障河流最低入海量；保護和恢復水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性；入河污染源得到進一步治理，地表水環(huán)境達到環(huán)境功能區(qū)劃要求，全省水生態(tài)惡化狀況得到緩解。遠期（2030年）目標是主要河流的流量和河流動力過程得到恢復，以保持河流和河道最基本的生態(tài)功能；進一步恢復入海河口地區(qū)生態(tài)環(huán)境；地表水環(huán)境達到當年的環(huán)境功能區(qū)劃要求，全省河流生態(tài)系統(tǒng)得到恢復，水環(huán)境得到全面改善。

　　（三）河流生態(tài)環(huán)境恢復指標值

　?。?）恢復河道長度及最小生態(tài)用水：近期，首先保證衛(wèi)河、南運河、漳衛(wèi)新河、清涼江等骨干輸水河道生態(tài)用水，恢復1356km河道的最小生態(tài)用水，恢復河流水面面積325km2；遠期，在近期基礎(chǔ)上增加滹沱河、滏陽河、唐河、子牙河、大清河干流河道水面，再恢復1443km河道的最小生態(tài)用水，恢復河流水面378km2.

　?。?）最低入海水量：近期為滿足河口基本生態(tài)用水要求，最低入海水量不少于地表徑流量的10%，約14.5億立方米；遠期在維持近海生態(tài)環(huán)境的同時還要考慮河口段沖淤平衡要求，最低入海水量不低于25億立方米。

　　（3）為維持一個良好的水生態(tài)環(huán)境，不但要有生態(tài)用水，同時還必須保證水的清潔。隨著生態(tài)恢復用水增加和污水治理率的提高，2010年實現(xiàn)地表水環(huán)境功能區(qū)達標；2030年要全部達到當年的地表水環(huán)境功能區(qū)劃要求。

　　三、河道生態(tài)環(huán)境恢復用水量的估算

　　要恢復河流生態(tài)環(huán)境，保證河道生態(tài)用水是必不可少的前提條件。河道生態(tài)恢復用水量主要考慮兩方面：一為考慮河流水體維持原有自然景觀，使河流不萎縮，并能基本維持生態(tài)平衡所需的最小水量；二是考慮現(xiàn)狀條件各主要河段的污染情況，按水污染防治規(guī)劃的要求，所需增加的稀釋水量，但從河北省水資源狀況而言，不宜考慮用清潔水稀釋的辦法來改善水質(zhì)。改善水質(zhì)必須靠推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)、控制污染源及提高污水處理率來實現(xiàn)。因此，稀釋水量未予考慮。

　　河道環(huán)境用水量包括維持河流不干涸與入海水量，自20世紀60年代以后，河北省的主要河流（除灤河外）由于上游大型水利工程控制，基本處于斷流狀態(tài)，河道的滲漏與蒸發(fā)狀況有了極大的改變，一方面是由于長期干涸，包氣帶土壤水分狀況變化，包氣帶厚度加大，滲漏量加大，例如1989年汛期黃壁莊水庫經(jīng)滹沱河干流泄水9億多立方米，在其下游80km河道內(nèi)補給地下水（實質(zhì)上是滲漏量）達1.66億立方米，如按理想的枯季流量來作為維持河道不干涸的環(huán)境用水勢必偏小，因此我們認為在推算最小環(huán)境用水量時，應(yīng)以近期過水年份河道的實際損失量作為基礎(chǔ)推算較為合理。

　　（一）河道最小環(huán)境用水量計算

　　河道最小環(huán)境用水通常采用非現(xiàn)場類型的Tennant法和7Q10法計算；也可根據(jù)實測的受人類活動較小、基本代表河流原有自然景觀偏枯年份非汛期各河平均最小流量，作為維持河流不干涸所需最小流量的依據(jù)。

　　1.Tennant法計算

　　河北省多年平均地表水資源量為126億立方米（1956~1997年系列），按Tennant法從維持河道原有的自然景觀、兼顧水生生物保護考慮，以多年平均徑流量的10%作為最小環(huán)境用水量，由此計算得河北省河道應(yīng)維持的最小水量為12.6億立方米。

　　2.7Q10法計算

　　根據(jù)《制訂地方水污染物排放標準的技術(shù)原則和方法》（GB3838～83）中規(guī)定：一般河流采用近十年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。按該方法計算，全年河道最小環(huán)境水量為14.3億立方米。

　　3.按實測枯水季月平均流量推算

　　此法依據(jù)是認為河北平原河流在50、60年代出現(xiàn)偏枯水年份河流中仍能發(fā)生最小流量的狀況為原有自然景觀狀況，據(jù)此選取1958年、1961年、1962年三個偏枯年份非汛期河道流量，計算出各河流的平均最小流量，再統(tǒng)計河北平原1991~1997年20條主要河流的多年平均河干天數(shù)。以各河河干天數(shù)與平均最小流量相乘，計算得維持河流不干涸需增加的環(huán)境用水量為34.8億立方米。此外，還要考慮到河北省南系諸河的季節(jié)性特點，據(jù)對1958年子牙河、大清河下游河道的統(tǒng)計，每年干旱年份斷流天數(shù)相當于現(xiàn)狀干涸天數(shù)的40%，因而以恢復原有河道景觀為基礎(chǔ)的環(huán)境生態(tài)用水應(yīng)為34.8億立方米×0.6=20.9億立方米，再扣除枯水期的入海徑流量4.9億立方米，這樣得到的維持河道原有景觀狀況的最小環(huán)境用水為16億立方米。

　　以上三種方法計算得河道最小環(huán)境用水量在12.6~16億立方米之間，綜合考慮三種方法計算結(jié)果，我們認為河北省全年河道最小環(huán)境用水量應(yīng)維持在14.5億立方米。

　　（二）入海水量

　　為維持河口基本生態(tài)要求，到2010年與2030年平水年最小入海水量必須達到14億立方米。由于這14億立方米的水必須經(jīng)河道入海，所以河道最小環(huán)境用水有重復。因而入海水量宜與河道最小環(huán)境用水量綜合考慮，以入海水量為基準，加上各河段輸水的最小損失，作為平原河道維護生態(tài)平衡的最低用水量。

　　四、河道生態(tài)環(huán)境恢復對策

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　　緩解水資源緊缺狀況，需從“開源”和“節(jié)流”兩個方面采取措施。從河北省水資源利用現(xiàn)狀來看，由于開發(fā)利用程度已達到很高程度，所以進一步挖潛潛力不大。因此從外流域調(diào)水，才能從根本上緩解水資源不足的矛盾。

　　引水工程用水安排是優(yōu)先解決城鎮(zhèn)及重要工業(yè)用水，并適當補充輸水沿線的農(nóng)業(yè)用水。南水北調(diào)工程是一項旨在解決受水區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市生活用水的工程，其根本出發(fā)點都是圍繞著解決國計民生發(fā)展中的制約因素——水資源不足的問題。要解決河道生態(tài)恢復用水問題，一是要在調(diào)水規(guī)劃中增加為維護生態(tài)平衡、防止生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化、恢復水生生態(tài)系統(tǒng)的用水量指標；另一方面則是要對調(diào)水后流域內(nèi)的水資源進行優(yōu)化配置，建立合理的調(diào)配機制，有條件的地區(qū)可考慮將調(diào)水工程與河道生態(tài)恢復用水相結(jié)合，實現(xiàn)一水多用。

　　河道環(huán)境用水主要包括維持河道一定水量、補充河道水面及浸潤帶蒸發(fā)和河道滲漏損失所需的水量。2010年前河北省結(jié)合南水北調(diào)工程，恢復1356km河道最小生態(tài)用水，恢復水面面積325km2.扣除南水北調(diào)東線輸水骨干河道的輸水損失，河北省在2010年的實際生態(tài)補水為1.48億立方米，到2030年再增加河長1443km，水面面積378km2.這樣至2030年恢復水面的河道長度達到2799km，面積達到703km2，河道環(huán)境用水量為22.54億立方米。

　　（二）加強河道生態(tài)環(huán)境的綜合整治

　　要改變河道現(xiàn)有的生態(tài)景觀，除水利工程措施外，還必須采取生物工程措施。生態(tài)恢復并不是簡單地塑造一個原有水文景觀，因為經(jīng)過人為超強度干擾后，許多方面是難以恢復的，如水庫的建造導致下游河道干涸。河道生態(tài)環(huán)境的恢復，不能簡單地理解為在河道中有常流水，在山前地區(qū)幾公里寬的干涸沙石河床中要維持幾十米寬的長流水道是極為困難的，所以河道的生態(tài)恢復應(yīng)從生物工程建設(shè)著手。

　　自然的河流，從河槽、漫灘到兩岸的臺地，存在著水分、土壤類型、營養(yǎng)、地形等多種差異，存在著植被的不同演替階段。而經(jīng)過人為調(diào)節(jié)后的河流，水生環(huán)境發(fā)生巨大變化，使原有的植被群落受到損害，生物多樣性降低。通過在河流濱岸建立綠色廊道，對現(xiàn)有河道除了盡可能保持原有的寬度和自然的狀態(tài)外，主要采取建立植被緩沖帶的形式替代人工砌岸，使之成為具有棲息地、生物廊道、濱岸過濾帶、生物堤等多種生態(tài)功能的生態(tài)河道。河流濱岸建設(shè)線狀、帶狀植被廊道，與山體植被、平原防護林網(wǎng)、城市園林等綠化帶縱橫交錯，構(gòu)成多級綠色廊道網(wǎng)絡(luò)，除了防止水土流失外，還具有生物遷徙通道的作用。因此在山前區(qū)的干涸河灘上，應(yīng)以兩岸建設(shè)生物防護工程為主來逐步縮小由于斷流給生態(tài)環(huán)境所帶來不良的影響，因地制宜地合理利用河道，在保證行洪需要的情況下，在裸露的河灘上植樹造林，種植灌草。滹沱河正定段采用堤防生物防護工程，建造了0.48萬ha的生物防護林工程，將河道沙灘由原寬3~5km，變?yōu)檠刂茖Ь€約寬2km，裸露沙灘由0.94萬ha縮減為0.27萬ha，有力地治理了風沙災(zāi)害，并且成為石家莊市和正定縣人民郊游的好去處。

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　　充分利用處理達標后的污水，是解決河道環(huán)境用水的另一個重要途徑。河北省中東部平原由于缺水，在河道已修建了不少閘壩，節(jié)節(jié)攔蓄，不少河段實際上是長年有水，但大部分水質(zhì)較差，污染較重，無法形成生態(tài)河流。若能將污水治理達標后排入河道，再采取配套的工程措施保持水體的自凈能力，在此基礎(chǔ)上再通過山前水庫的合理調(diào)度及河道中雨洪資源的利用，補充西部山前平原河道的生態(tài)用水，這些河段就能逐步達到生態(tài)河流的要求。