1、滹沱河干旱河道的生態環境修復模式的研究    1、研究背景滹沱河為石家莊市的主要河流之一，位于石家莊市區的北部，離中心城區約12km.歷史上滹沱河地區曾是水豐土肥的地方，農業耕種條件優越，寬闊的漫灘地構成出山口河道特有的景觀格局，“冬去山明水秀，春來鳥語花香”，不僅為下游地區提供了豐富的水資源，也對區域環境質量的改善和氣候的調節起到了一定的作用。20世紀50年代末，由于滹沱河上游水利工程的建設，滹沱河（石家莊段）沿線城鎮區域經濟獲得迅速發展，滹沱河沿線的自然、水文循環條件被改變，加之人們對流域共生共榮關系認識的局限，到20世紀80年代，滹沱河（石家莊段）

2、已基本斷流，只在行洪期間過水。經過幾十年的演變，滹沱河的生態環境問題越來越突出，影響越來越大，特別是在石家莊市區段，滹沱河已由一條興利之河變成一條毒害之河，集中表現在河道干化、植被退化、水污染嚴重等方面，造成該區域生態環境退化和惡化的后果。從氣象條件和環境監測數據看，該河已成為城市最大的沙塵污染源。改善滹沱河區域生態環境狀況成為石家莊市實施可持續發展戰略的關鍵。雖然我國對河道的治理已有了一定的經驗，但對干旱河道的治理方案及思路的研究還處在探索、徘徊階段。為此，我們課題組針對滹沱河進行了生態綜合整治研究，提出了滹沱河生態環境修復的理論和實施方案，在一定程度上為國家推廣干旱河道的生態環境整治與建設

3、提供了科學依據。2、國內外河流的治理思想2.1國外河流治理進程國外對河流生態環境的研究和實踐已有一百多年的歷史，取得了顯著的效果。通常的做法是基于河流生態系統的管理和維持生物多樣性的河流流量研究，通過改善河流水質、重建和恢復生態等內容的實踐來改善生態環境，如減少枯水期引水量，大幅度減少地下水開采。國外對河流實施單一目標管理的立場是為了避免洪水，以保證居民的安全，即以質量轉移動力學為基礎，通過建立河流和洪泛平原生境、建設人工大壩等工程措施，降低洪峰流量，使日流量趨于穩定。但這樣做存在的問題是河流經長時間的運行，來自上游的沉積物不斷積累，沖刷洪水流量減小，水和沉淀物的自然流動受到抑制，水流攜帶的泥

4、沙沉積在水庫和下游地區，河流的生境趨于惡化。河流綜合管理研究則彌補了單一目標管理的不足，采用河道內流量增量法、蒙大納法、流量持續時間曲線法、棲息地排水法、水力學評價法等方法，從河流的研究范圍和尺度、河流系統分類和評價、河流恢復、稀釋用水及維持生物多樣性的河流流量5個方面統籌考慮，以維持河流生態環境的自然平衡。最具代表性的是Ward提出的四維河流生態系統，即河流在縱向、橫向、垂向和時間分量上具有連續性、相互性、融合性、延續性特點。在維持生物多樣性的河流流量研究中，20世紀90年代以前對生態需水量的研究主要集中在河道自身的物理形態、所關心的魚類及無脊椎動物等對流量的需求方面，對整個生態系統的完整性

5、未能加以充分考慮。20世紀90年代后，petts認為在河流管理中，應從縱向的連接、洪泛平原的流量、維持河道的流量3個方面進行考慮，并提出確定生態系統可接受流量的兩個步驟：一是制定生態目標和綜合目標，提出生境和物種數量可接受的損失度，如在荷蘭的自然政策方針中，生態系統可接受的最大損失度為物種的5；二是參照基流量、考慮當前可接受的平均流量、極低或極高的流量及頻率和持續時間，確定可操作的最小單元，并提出相應的具體生態目標。2.2國內河流治理進程與國外相比，由于國內缺少對河流生態環境的正確認識，只注重經濟建設，忽視對生態環境的維持，出現了城市和工業用水擠占農業用水，農業用水擠占生態用水的現象，導致生態

6、環境惡化，進而對經濟的可持續發展構成極大威脅，具體表現如20世紀90年代以來黃河頻繁斷流、北方地區沙塵暴肆虐、江河湖泊水體污染嚴重。近幾年，隨著人們對河流認識的深入及工程的實施，對河流的生態環境治理從原來僅對河流水環境污染進行治理和改善水環境質量逐步向河流生態用水、河流生態恢復及濕地、流域生態建設等方面擴展，如成都的府南河、太原的汾河、濟南的小清河等河流水環境改善工程。但從流域及河流兩側的社會發展、產業調整、土地及規劃控制、生態景觀建設等方面進行綜合研究的成果甚少，基本上沒有工程實踐。3、對滹沱河（石家莊段）生態環境的認識3.1生態環境現狀（1）地質地貌。該區域位于滹沱河河漫灘地帶，其地質類型

7、屬河漫灘侵蝕堆積土體結構。巖性以粉細砂為主，局部夾有中粗砂。土體結構松散，地殼穩定性較差，易造成不均勻地面沉陷和地面裂縫。土壤發育在沖積母質上，類型為褐土、新積土、風沙土、潮土、水稻土。地形地貌特征明顯，河谷寬闊，河曲發育，多淺灘。（2）水資源。該區域內有滹沱河及小青河、汊河、古運糧河、周漢河4條支流。此外，還有北泄洪渠。該流域內有崗南和黃壁莊兩水庫，總庫容量為27.8億m3；地表河流呈現“有河皆涸，有水皆污”的狀況，即使在常年有水的河段中，屬V類以上水質的河段約占60。地下水資源豐富，是城市地下水的主要采集區，擔負著為市區和當地提供工農業生產和生活用水的重任。但由于多年來的長期超采，地下水位

8、逐年下降，市區地下水下降呈漏斗狀，漏斗中心水位降至38m42m，漏斗區面積已近400km2.（3）植被資源。據衛星遙感影像解析和現場調查，該區域內有陸地（含濕地）鄉土、栽培和野生高等植物種類共計175種，植被總覆蓋率為2830。（4）土地資源。起初，滹沱河沿線僅限于農墾，兩岸灘地內并無村落。19世紀初，京漢鐵路和滹沱河導流堤（又稱月牙堤）修建后，該區域開始出現農業生產。到20世紀50年代60年代，石家莊市政府、正定縣決定在滹沱河兩岸開辟林場，進行大規模植樹造林。至20世紀70年代后期，受“邊、散、洞”布局指導思想的影響，在月牙堤內相繼建設了教育、科研單位及一些大型工業企業。進入20世紀80年代

9、后期，快速的經濟建設導致生態環境越來越惡化。到2003年底，現狀土地利用基本為農用地，用地結構為喬木用地15.0、草地17.2、耕地49.0、水面2.1、苗圃1.4、垃圾用地0.6、建設用地8.3及裸沙6.4。3.2主要環境問題從目前看，滹沱河的生態環境具有綜合性特征，必須從系統性、獨立性、相關性角度進行比較、分析，篩選出主要矛盾。（1）土地利用方式不能滿足滹沱河地區的生態功能要求。滹沱河兩岸植被稀疏，沙灘裸露，垃圾遍布，為城市的沙塵污染源，同時，地下水下降漏斗區面積逐年擴大，地下水位不斷加深，地下水受到污染。（2）產業結構不合理，土地利用粗放，綜合效益低下。從對產業進行調查的結果看，各產業都

10、處于較低層次，經濟水平整體較低。第一產業以傳統的種植業和林業為主，科技含量較低；第二產業以二、三類工業為主，無朝陽產業，經濟效益低，環境污染嚴重；第三產業以商業為主，科研教育初具規模，但文化、旅游、科技、服務發展水平相對較低。（3）土地無序開發，環境承載力下降。一方面，農民過度墾荒，無節制地向土地索取糧食，將多年的濕地、成熟的草甸變成耕地，大面積的果園、林地被復耕為農田，加快了土地貧瘠化和沙化的速度；另一方面，在月牙堤內，一大批科研院校，甚至幾十家企業進行開發建設，嚴重超出了該區地下水的自凈能力和環境承載力。（4）基礎設施短缺，生態環境的保障體系不夠健全。無統一的供水體系，直接影響到城市供水設

11、施的安全可靠性；排水設施和污水處理設施及環衛設施的不完善，導致污水未經處理就直接排入河道或滲坑。（5）用地布局混亂，建設無序，景觀質量較差。滹沱河的建設用地布局分散，生產、生活用地混雜，交通不暢，空間無序，沿主要干道兩側的建筑破舊，河道兩岸垃圾成堆，生態環境日益惡化，與石家莊現代化大都市的整體形象要求相去甚遠。（6）綠化面積少，植被疏枯，固沙樹種、草種單一。整個研究區域內林地少，僅3000hm2，約占研究區面積的15，且林帶種植結構簡單，郁閉度很低，綠色屏障殘缺、連續性差。4、滹沱河生態環境修復對于滹沱河河道的治理，我們在保證其水利功能的基礎上，提出復合生態系統治理理念，即保持河流的連續性和與

12、城市的共生互補性，重點處理好河流兩側的土地利用模式，以及重點做好生態防洪、植物生態系統的修復工作。4.1土地利用模式基于滹沱河流域的特殊功能，在綜合建設適宜性、景觀適宜性、生態適宜性和經濟適宜性評價（表1）的基礎上，通過環境目標、社會目標、經濟目標三大目標的和諧發展，在堅持“生態優先、景觀經濟并重”的原則下，制定出科學合理、優化可行的土地利用模式“一線、兩岸、三段、六區”，使該區域成為石家莊市區北部的綠色生態屏障、水源涵養區、風景旅游度假區、近郊森林公園、生態農業教育科研基地。“一線”是指在滹沱河行洪制導線以內，結合防洪要求分斷面進行控制，300m以內（五年一遇）為永久性河道，300m800m

13、為沙地草甸，800m以外至行洪制導線為疏林草地。“兩岸”為防風林帶。“三段”是指滹沱河3個功能有別的宏觀功能段，即南水北調工程以西為集園、林、果、田、居為一體的大地自然景觀功能段，南水北調工程京深高速公路段為游憩休閑度假功能段，京深高速公路以東為農、林、苗結合型的生態農業種植功能段。“六區”是指6個生態功能區，即生態防護區、生態恢復區、生態園林區、生態展示區、生態農業園區和生態聚居園區。4.2生態防洪滹沱河流域屬東亞季風氣候區，季節性雨季明顯，洪水災害具有迅速且持續時間較短的特點。雖然修建了崗南、黃壁莊兩個水庫和一些其它防洪設施，但防洪標準也不足十年一遇。為保證滹沱河（石家莊段）順利地行洪、泄

14、洪和利于滹沱河（石家莊段）區域生態環境的快速恢復，我們提出了生態防洪的措施。在滹沱河北岸的大孫村村南建設雁翅柳生態軟堤防，對滹沱河北岸制導線以外的已開發的河灘地進行“退耕還林”。同時，對現有荒灘實施綠化工程，改造現有低質林區。將滹沱河南岸的生態防洪分為3段。黃壁莊大壩下至南水北調中線段：保留原有不規整的天然沙堤。對不完善的河堤，按照設計制導線建設生物軟堤防。水庫大壩下的河道兩側多短溝，適合建設柳谷坊。南水北調中線至京珠高速公路段：在京廣鐵路西側，改造現有月牙堤，堤外側表面種植地被植物護坡，內側為青石條干砌堤壩，便于生物、水分、養分的交流。其中，京廣鐵路東側至汊河入滹沱河口段，采用回填采沙坑、整

15、修護砌岸坡等工程措施，緊靠滹沱河深槽右岸新建南堤。京珠高速公路以東，機場路以東段：整修堤防，在無堤防的村莊外沿規劃制導線建設生物軟堤防，在受到洪水沖擊的堤內側建設雁翅柳防浪林。4.3植物生態系統的修復根據河道水資源、氣候、土壤等特征，結合景觀建設的需求和河道的水利功能，提出橫向層疊、縱向梯級的河道治理理念和采取林景型、林經型、林生型3種主要的片林復層結構種植模式。（1）橫向層疊。橫向層疊是指河道、河堤和階地3層治理斷面。河道：在河道內禁止挖沙，平整灘地，依靠兩岸生態環境的修復，自然固定流沙，形成沙灘河床景觀；300m800m的河漫灘，是傳統的行洪灘道，嚴禁種植阻水植物，禁止在河灘地內開荒造田，

16、保護野生草本植被，逐步形成沙地草甸草原景觀；800m以外至行洪制導線是營造生物防洪和疏林草地景觀地帶，可建設柳、桑緩洪雁翅綠化工程。河堤：一是在迎水面密植喬、灌木，建設生物軟堤防；二是在人工堤防中，采用柔性護岸，以草本植物、灌木為主，其中迎水坡可采用三維生物網草皮護坡，坡腳應設防護林；三是保證有500m寬的大面積堤岸積防護林帶。階地：在恢復農田防護網的基礎上，發展復合型農林業或都市型農業，改變單一的農作物耕作模式。在此基礎上，利用沙地景觀、河流水環境、森林植被，發展以觀光游覽與休閑娛樂為主的旅游產業。（2）縱向梯級。縱向梯級是按照河道的自然特性、水利功能及其所承擔的功能和職能將其劃分為3段。上

17、段為黃壁莊大壩下至南水北調中線保護原有的人工林和防護林帶，繼續擴大人工造林和防護林帶，形成水土保持區和水源涵養區；中段為南水北調中線到京珠高速公路整合資源，治理污染，種樹植草防風固沙，構建以月牙堤圍合地帶為中心，以沙地河灘綠色生態恢復為主題的城市近郊休閑區；下段為京珠高速公路以東，機場路以東建立復合型農林區，發展花卉、蔬菜、果品、畜牧業，實現生態效益與經濟效益的同步提高。為使滹沱河南岸的片林、林帶更好地發揮生態效益，提出片林復層結構種植模式理念。該模式包括“春景”“夏景”“秋景”“冬景”“四季景觀”5種林景型模式，“林果”“林藥”“林蜜”3種林經型模式，“防護模式”“耐瘠薄模式”2種林生型模式

18、。這三種復層結構種植模式的設計，均以1hm2為設定面積，喬木占地面積最小以20m2/株為計算單位，喬灌比例為12.（1）林景型模式。通過垂柳、水杉、紅瑞木、棣棠等樹種的搭配，形成豐富的天際線及紅、黃、綠的視覺效果，達到春季可觀繡線菊，夏季可觀滿樹金黃的欒樹，秋冬季可觀多姿百態的紅瑞木、棣棠的景觀時序。具體種植模式為：上木。欒樹（200株）+垂柳（100株）+水杉（50株）。中木。繡線菊（黃櫨）（250株）+紅瑞木（紅葉小檗）（150株）+棣棠（金葉女貞）（100株）。下木。玉簪（400墩）+金銀花+丹麥草。（2）林經型模式。在產生經濟效益的同時，創造一定的生態效益和社會效益，即選取多種藥用植物，形成春季連翹奪目，春夏之季金銀花、芍藥競相爭妍，夏季珍珠梅串