日本_多自然河川_治理及其對(duì)我國河道整治的啟示

1、DOI: 10 3880 / j issn 1004-6933 2015 01 004日 本“多 自 然 河 川 ”治理及其對(duì)我國河道整治的啟示 偉1，2 ，楊平3 ，龔淼1210098;朱( 1 河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京2 水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心，江蘇 南京 210098;3 日本琵琶湖博物館研究部，滋賀縣 草津市 525-0001)摘要: 全面梳理、解讀日本河川治理在各階段所采取的措施，尤其對(duì)其 “多自然河川”治理工程進(jìn)行總結(jié)和分析，明確不同階段的河道治理思路和技術(shù)措施，旨在為我國河流治理中水利工程與生態(tài)修 復(fù)、水質(zhì)改善密切結(jié)合等提供思路和技術(shù)方法上的借鑒。關(guān)鍵詞:

2、中小河流; 多自然河川; 生態(tài)修復(fù); 河道整治; 農(nóng)村河道中圖分類號(hào): X32文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1004-6933( 2015) 01-0022-08Japans multi-natural river regulation and its enlightenment to ChinaZHU Wei1 2 ，YANG Ping3 ，GONG Miao1( 1 College of Environment，Hohai University，Nanjing 210098，China2 National Engineering esearch Center of Water esourse

3、s Efficient Utilization andEngineering Safety，Nanjing 210098，China3 Lake Biwa Museum Oroshimo，Kusatsu，Shiga 525-001，Japan)Abstract: Measures taken in various stages of river regulation in Japan were thoroughly reviewed and interpreted The “multi-natural river”regulation project in Japan was especial

4、ly summarized and analyzed，making the river regulation ideas and technical measures of different stages clear The purpose of this paper is to provide references of ideas and technical method about how to combine water conservancy project construction with ecological restoration and water quality imp

5、rovement for Chinese river regulationKey words: medium-sized and small rivers; multi-natural river; ecological restoration; river regulation; rural river我國“十五”計(jì)劃實(shí)施以來，在河流湖泊治理中逐漸開始考慮環(huán)境以及生態(tài)的治理目標(biāo)，水利行政 主管部門也提出了“生態(tài)水利”的新思路，以生態(tài)水 利工程為 基 本 理 念的治水工程開始興 起1。一 段 時(shí)間內(nèi)，“生態(tài)護(hù) 坡”、“生 態(tài) 清 淤”、“生 態(tài) 調(diào) 度 ”等 冠以生態(tài)含義的各種技術(shù)、措施廣泛流

6、行2-3。2007 年太湖藍(lán)藻暴發(fā)以后，為了治理入湖河流的嚴(yán)重污 染，各種在河床、河灘及河岸中開展的浮床、曝氣、人 工濕 地、植物等凈化措施應(yīng)運(yùn)而 生，并 被 多 方 使 用4。在管理方法上，也出現(xiàn)了“河長制”的環(huán)境責(zé) 任問責(zé)法，并取得了很好的效 果5。近 幾 年，與 生態(tài)治理相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也開始興起，生產(chǎn)浮床、生態(tài)護(hù)坡材料、太陽能曝氣機(jī)、微氣泡曝氣機(jī)、各種濕生植物 以至于 EM 菌等微生物制劑的生產(chǎn)企業(yè)非?；钴S。 可以說在河流治理中“水質(zhì)”、“生態(tài)”的概念深入人 心，新方法、新技術(shù)的需求非常旺盛。最近，尤其可喜 的是“生態(tài)水利”的治理措施逐漸從城市河道、城市湖 泊走向中小河流和農(nóng)村河道，標(biāo) 志

7、著 帶 有“環(huán) 境”、 “生態(tài)”目標(biāo)的治理工程逐漸從重點(diǎn)河流走向整個(gè)流 域，逐漸趨向于“流域治理”的大格局。筆者曾多次到日本、韓國等人口相對(duì)密集的國 家進(jìn)行河流治理的調(diào)查和交流，也去過臺(tái)灣了解河基金項(xiàng)目: 國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)( 2013ZX07113001) ; 日本學(xué)術(shù)振興會(huì)科學(xué)研究費(fèi)補(bǔ)助金項(xiàng)目( 22520840，24520876)作者簡介: 朱偉( 1962) ，男，教授，博士，主要從事河湖水環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)研究。E-mail: weizhu hhu edu cn22流治理中生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用情況，令筆者詫異的是，并不能夠找到一些期望的“絕招技術(shù)”，也就是說在技 術(shù)層面上我

8、國已基本上擁有了日本所具有的技術(shù)， 甚至在生 態(tài) 凈 化6-7 ( 利用一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì) 凈化) 以及 生 物 凈 化8 ( 利用幾種微生物或植 物 進(jìn) 行水質(zhì)凈化) 方面的嘗試比日本做的更多，技 術(shù) 可 能還要新一些。但是橫向比較兩國河流的水質(zhì)、生 態(tài)、景觀以及河流與城市、生活、文化之間的關(guān)系，感 覺很多方面我國的狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，尤其是在水質(zhì)方 面的問題特別突出。因此，我國應(yīng)該借鑒的不僅僅 是國外的技術(shù)，可能更多地要在理念上去理解河流 治理的思想 方 法，才 能 做 到“事 半 功 倍”，才 能 科 學(xué) 地對(duì)待河流環(huán)境問題，謙遜地對(duì)待河流生態(tài)系統(tǒng)，真 正體現(xiàn)“人與河流和諧相處”的治理模式。

9、與美國和歐洲國家相比，日本人口密度高，城市 化、工業(yè)化在 全 流域的分布范圍廣泛，在 河 流 的 環(huán) 境、生態(tài)問題上與我國的情形更加接近。日本在 20 世紀(jì)六七十年代也出現(xiàn)過嚴(yán)重的水污染問題，此后 的河川治 理 經(jīng) 驗(yàn)對(duì)我國有較多可參考的價(jià)值。因 此，本文收集總結(jié)了日本“多自然河川”治理中的理 念發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步過程，并與我國的實(shí)際情況相對(duì) 照，以期能為我國河道治理，尤其是中小河流、農(nóng)村 河道的治理，產(chǎn)生有益的借鑒和啟發(fā)。新河岸川引入隅田川。污水收集和兩項(xiàng)輔助工程實(shí)施后，隅田川的水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，到 1990 年 流 域 的 污 水收 集 率 達(dá) 到 95% ，BOD 質(zhì) 量 濃 度 降 低 到 了

10、4. 0 mg / L 左右。從這 段 時(shí) 間 開 始，隅田川內(nèi)的魚類 種群和數(shù)量逐漸增多，尤其是在東京繁華市區(qū)內(nèi)的 支流神田川中出現(xiàn)了只在水質(zhì)良好的溪流中棲息的 香魚，說明伴隨水質(zhì)的改善，生態(tài)系統(tǒng)也逐漸恢復(fù)到 健康狀態(tài)。從 1985 年開始，民間成立了很多保護(hù)隅田川的 市民組織，并開展河流魚類等觀察活動(dòng)，發(fā)布了保護(hù) 河流生態(tài) 系 統(tǒng) 的“隅 田 川 宣 言”?？梢哉J(rèn)為此時(shí)人 們的關(guān)注點(diǎn)已不僅僅限于河流的“水質(zhì)”，而是逐漸 擴(kuò)展到“生 態(tài)”方 面。隅 田 川 的混凝土護(hù)岸以及下 游的混凝土防洪墻成為各種議論的中心。在這樣的 背景下，防洪 墻 的 拆 除、直立駁岸向斜坡土堤的改 建、親水平臺(tái)的修

11、建，都逐漸在有條件的地段進(jìn)行了 實(shí)施。隅田川雖然未能回到歷史上的自然狀態(tài)，但 作為一條城市河流，已經(jīng)在水質(zhì)、生態(tài)、景觀以及與 城市生活文化交融方面取得了很好的治理效果。正如隅田川的治理過程一樣，日本學(xué)術(shù)界對(duì)于 以環(huán)境、生態(tài)為目標(biāo)的治水過 程 有“三 段 論”之 說， 也就是將河川治理劃分為“物質(zhì)”、“生命”、“心靈” 的 3 個(gè)階段10。如果更加科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行解讀的 話，可以稱之為“污染控制”、“生態(tài)修復(fù)”、“人與自 然關(guān)系 修 復(fù) ”的 3 個(gè) 階 段。在污染排放突出 的 階 段，主要矛盾是污染源的問題，就 是 水 中“物 質(zhì)”的 問題。在這一階段，控制污染源是最有效、也是最為 主要的手段。

12、當(dāng)污染源得到基本控制，作為主要生 境條件的水質(zhì)得到改善，就具備了生態(tài)恢復(fù)的基本 前提。這時(shí) 候 恢 復(fù)和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為主要目 標(biāo)，也就是進(jìn)入了關(guān)注水中“生命”的階段，棲息地、 生物多樣性、外來物種等成為關(guān)注的重點(diǎn)。第 3 階 段，所謂“心靈”的階段，目標(biāo)似乎變得稍顯抽象，也 就是如何修復(fù)人與自然的關(guān)系問題。環(huán)境、生態(tài)問題 的本源是人對(duì)自然進(jìn)行開發(fā)利用過程中如何處理人 與環(huán)境、人與生態(tài)的關(guān)系問題。一味地追求物質(zhì)生產(chǎn) 和自然資源利用的結(jié)果，必然導(dǎo)致環(huán)境、生態(tài)問題的 發(fā)生和凸顯。因此，如何在開發(fā)、利用自然資源的過 程中心存敬畏，保護(hù)自然環(huán)境和自然生態(tài)，體現(xiàn)出人 類社會(huì)的一種價(jià)值觀，一種社會(huì)的發(fā)展

13、模式，這就是 所謂的“心靈”，簡單地說，就是人類如何對(duì)待自然的 一種態(tài)度。人與自然和諧相處就是這個(gè)態(tài)度的一般 表達(dá)，但是具體到每一條河流、每一個(gè)湖泊，和諧的狀 態(tài)和方式就有很多不同的理解。因此，和諧狀態(tài)，也 就是人與自然關(guān)系的平衡點(diǎn)，就成了問題的核心。從日本整體對(duì)待河流、湖泊的治理思路上，實(shí)際231河流環(huán)境、生態(tài)問題的顯露與治理思路的發(fā)展日本在 1960 年代出現(xiàn)了河流污染和湖泊富營 養(yǎng)化 的 問 題。 最為典型的是東京市中心的隅田 川9，這是一條流淌在東京市中心的母親河。在日 本江戶時(shí)代，隅田川兩岸是東京( 當(dāng)時(shí)稱為江戶) 最 為繁榮的地區(qū)之一，也是江戶風(fēng)情最為濃厚的地帶。 從二戰(zhàn)開始到日本

14、經(jīng)歷經(jīng)濟(jì)高速成長以后，東京蛻 變?yōu)閲H大都市，隅田川水質(zhì)急速惡 化，到 1960 年 代初期 BOD 質(zhì)量濃度達(dá)到 40 mg / L 左右，成了臭氣 熏天的 黑 臭 河 流。當(dāng) 時(shí)，東京的污水收集率只有 10% 左右。1970 年日本制定了河川水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，按 照這一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)隅田川的 BOD 質(zhì)量濃度應(yīng)該控制 在 10 mg / L 以內(nèi)，但實(shí)際水質(zhì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。為 了 改 善水質(zhì)，東京都的主要措施是提高污水收集率。經(jīng) 過 20 年的努 力，隅田川流域的污水收集率于 1980 年達(dá)到了 77% ，BOD 質(zhì)量濃度降到了 6. 0 mg / L 左 右，達(dá)到了當(dāng)時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在這期間，另外兩項(xiàng)與

15、水質(zhì)有關(guān)的輔助工作就是清淤和調(diào)水，在基本實(shí)施 污染源控制之后，隅田川實(shí)施了清淤工程。此后通 過從利根川的引水工程解決水源不足的問題，引水 量為 50 m3 / s，經(jīng)過武藏野水路先引入荒川，再 經(jīng) 過上也體現(xiàn)出了這樣 3 個(gè)階段的變化。河流治理從防洪排澇等工程治理到 1960 年代出現(xiàn)水質(zhì)問題以后，以改善河流水質(zhì)為目標(biāo)，以污染源控制為主要措施的治理工程廣泛實(shí)施，也就是“物質(zhì)”階段的普遍開 始。在研究日本的眾多河流、湖泊的治理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)資料都把污水收集處理放在主要位置，同時(shí)非常重視環(huán)境相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定， 總體上都是從流域控制的角度思考問題。應(yīng)該說這種治理思路在日本具有非常的普

16、遍性。而所謂“生 命”階 段 的 開 始，實(shí) 際 上 從 1980 年 代很多工程已經(jīng)開始考慮生態(tài)問題了，但作為全國 性的行動(dòng)，還是起源于 1990 年。當(dāng)時(shí)的日本建設(shè)省河川局發(fā)布關(guān)于“多自然型河川”推進(jìn)工作的 文件，提出了水利工程中必須進(jìn)行“多自然型”建設(shè)的 新目標(biāo)，而對(duì)于“多 自 然 型 河 川”的 概 念 定 義 為“照顧到河川本來就有的生物的生育環(huán)境，統(tǒng)籌兼顧自然景觀的保護(hù)和創(chuàng)建”。1997 年 日 本 修 訂 了河 川 法，明確了水利工程除 了“治 水”、“利 水”( 用 水)之外，必須考慮“河川環(huán)境的整治與保護(hù)”。而對(duì)于“河川環(huán)境”則明確其包含兩個(gè)方面的內(nèi)涵: 河川 的自然環(huán)境:

17、包括在水流中和水邊棲息、繁殖的水生動(dòng)物以及生長在水中和水邊的植物; 河川和人相聯(lián)系的生活環(huán)境: 清潔的水質(zhì)，與水流相關(guān)的水面和 綠化的 景 觀，舒適的河川空間。也可以理解為從 1990 年開始，日本對(duì)待河流的思 路，已 經(jīng) 從“物 質(zhì)”的階段進(jìn)入 到“生 命”的 階 段。其背景是大多數(shù)河 流、湖泊已經(jīng)從嚴(yán)重的水質(zhì)污 染 中“脫 困”，具 備 了 考慮生態(tài)問題的前提條件。其實(shí)，日本開展污染控制的時(shí)間也整整持續(xù)了 30 年。有關(guān)自然和人的關(guān)系問題，在日本衍生出了環(huán)境社會(huì)學(xué)中的一種理論，也就是生活環(huán)境主義理論。這是由 鳥 越 皓 之11、嘉 田 由 紀(jì) 子12 為 代 表 的 研 究 小組通過對(duì)琵琶

18、湖的環(huán)境調(diào)查提出來的一種從社會(huì) 學(xué)的角度分 析人與自然關(guān)系的理論。1989 年 嘉 田 由紀(jì)子發(fā)起 的 琵 琶 湖“螢 火 蟲 足 跡”活 動(dòng) 應(yīng) 該 是 這 一理論的首次實(shí)踐13。可以說，日本河湖治理中關(guān) 心人與自然關(guān)系的具體行動(dòng)基本在這一時(shí)期開始活 躍。為了喚起當(dāng)?shù)鼐用穹e極參與減少污染的行動(dòng)， 政府曾經(jīng)經(jīng)過多方努力，而通過當(dāng)?shù)鼐用駞⑴c實(shí)施 的螢火蟲調(diào)查卻達(dá)到了意想不到的效果。這一活動(dòng)持續(xù) 了 10 年，很多居民參加了這一活動(dòng)。也 就 是說，從這一時(shí)期開始，在治水的時(shí)候，更多地開始考慮在居民生活史上已經(jīng)形成 的人與自然的平衡關(guān) 系，基于這樣的關(guān)系來制定相應(yīng)的水質(zhì)、生態(tài)目標(biāo)， 達(dá)到可持續(xù)的治理

19、效果。2日本的“多自然型河川”工程歐洲的瑞士、德國早在 1950 年代就開始實(shí)施近自然河川工程。參照這一思路，日本在 1990 年提出“多自然型河川 ”的 思 路，明 確 定 義 為“照 顧 到 河 川本來就有的生物的生育環(huán)境，統(tǒng)籌兼顧自然景觀的 保護(hù)和創(chuàng)建”。19902002 年的 12 年間共有 28 000 個(gè)河川治理項(xiàng)目采用了這一模式14。在 2002 年日 本全國實(shí)施的 5 500 項(xiàng)河川治理工程中，大 約 70% 的工程采用 了“多 自 然 型 河 川”的 理 念。根 據(jù) 足 立15考之 的總結(jié)，“多自然型河川”與傳統(tǒng)工程的差異見表 1，其中代表性的方法有以下幾種。15表 1 傳統(tǒng)

20、工程措施與“多自然型河川”工法的區(qū)別傳統(tǒng)工程措施“多自然型河川”工法快速地進(jìn)行排澇全國使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)先考慮工程的效率 按照規(guī)范大量生產(chǎn) 維護(hù)管理較少 能夠大量生產(chǎn)的材料 基本上選擇直線 由人來決定河流形狀 標(biāo)準(zhǔn)斷面重視生物的生存環(huán)境尊重地區(qū)間差異和個(gè)性 花費(fèi)更多的工序和時(shí)間 手工制作定制式生產(chǎn) 竣工后的管理更加重要 從本地選擇適合的材料 主要采用自然的曲線 容許河流有一定自由度 多樣化的斷面a河灘綠地及其公園化利用。由 于 季 節(jié) 性 洪水的特征非常顯著，日本的河流大多數(shù)采用復(fù)式斷面( 圖 1) 。這種斷面在常水位時(shí)會(huì)有廣闊的河灘露 出水面，在洪水期則利用為洪水?dāng)嗝?。由于日本?般的洪水持續(xù)

21、時(shí)間在 1 星期左右，所以大多數(shù)時(shí)間 河灘都是露出在水面以上。而 在“多 自 然 型 河 川” 工法實(shí)施的早期，從東京的江戶川、多摩川開始，灘 地的公園化利用以及綠地利用成為最早實(shí)施“多自 然型河川”工 法 的 工 程。此 后，利 用 河 灘 進(jìn) 行 旁 側(cè) 型水質(zhì)凈化設(shè)施的建設(shè)、濕地恢復(fù)，魚類棲息地的營 造、水生植物園和親水平臺(tái)等的生態(tài)修復(fù)、生態(tài)構(gòu)建 以及景觀建設(shè)的項(xiàng)目比比皆是，成 為 日 本“多 自 然 型河川”建設(shè)中最顯著的工法之一。圖 1 河流復(fù)式斷面示意圖24b護(hù)坡的自然化和多樣化。在“多自然工法”產(chǎn)品眾多且基本成為護(hù)坡砌塊主流。木制沉床主要在河床侵蝕防治工程中使用，在沖刷劇烈的河灘

22、以 及受水沖刷的河岸部分有時(shí)也會(huì)使用。主要是將原 木在河床( 或河灘) 上布置成格狀，相互固定后在其 內(nèi)部充填石 塊17，在達(dá)到防止沖刷目的的同時(shí)，又 可提供水生生物的棲息地( 圖 2) 。而柳枝工也是一中另一個(gè)最多實(shí)施的工法就是護(hù)坡的自然化和多樣化。主要是為了改變硬質(zhì)護(hù)坡上植物不能生長、昆 蟲難以棲息的狀態(tài)，在濱水部分恢復(fù)水生植物以及 營造魚蝦等水生生物棲息地，有些護(hù)岸工程也在接 觸水面的部位設(shè)置魚巢等魚類的棲息地。在這些恢 復(fù)自然或者恢復(fù)河道多樣性的過程中，河川的景觀 也得到很大 的 改 善。山 本 晃 一16 將多自然岸坡工 程的類型分為表 2 所列的 7 種類型，坡度上從直立、 陡坡、

23、緩坡，結(jié)構(gòu)上從護(hù)基、護(hù)坡、反濾，材質(zhì)上從覆 土、自然石、木樁、砌塊以及天然河岸，都可以因地、 因河、因河段進(jìn)行變化使用。根據(jù) 19912002 年的 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)16，護(hù)坡使用率從大到小的排序是: 表 層 覆土、蛇籠、自然拋石、植物生長型砌塊、各種護(hù)坡砌 塊、混凝土固基、草皮種植、木制沉床、柳枝工、魚道、 多孔混凝土。其中，蛇籠是一種將鐵絲編成籠子狀( 也有用土工織物編織的情況) 的構(gòu)件，內(nèi)部填充石 塊，一般設(shè)置在護(hù)坡的底部或水際線附近，既可以防 止沖刷，大縫隙又可成為魚蝦的棲息地，小空隙允許 植物生長。植物生長型砌塊是將混凝土砌塊做成具 有空隙、空洞或有土壤充填部分的結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)成護(hù)坡 后表面可以

24、允許植物生長。在日本這種類型的砌塊圖 2 木制沉床結(jié)構(gòu)示意圖及應(yīng)用實(shí)例17表 2 多自然岸坡工程的類型及示意圖16-17護(hù)坡類型主 要 構(gòu) 造示意圖環(huán)境保護(hù)和修復(fù)目的靠近水面的部分可以用有孔洞的砌塊確 保 魚 類的棲息環(huán)境; 迎水面要使植物種子可 以 著 床，保證植物的生長環(huán)境和昆蟲等的棲息環(huán)境砌石護(hù)坡在坡度大于 1 1 的 河 岸 上，利 用 預(yù) 制 砌 塊或塊石進(jìn)行漿砌石，或砌塊堆砌形成護(hù)坡在坡度緩于 1 1. 5 的 河 岸 上，利 用 巨 石、塊石、卵石進(jìn)行組合，讓其互相咬合而形成護(hù)坡自然石護(hù)坡要在石塊之間的空隙中實(shí)施種子能夠著 床 的 措施，保證植物的生長環(huán)境和昆蟲等的棲息環(huán)境能夠自

25、立的混凝土擋墻或鋼板、鋼管樁直立擋墻。利用具有自立構(gòu)造的鋼板樁、在水位以下可以設(shè)置拋石擋土墻前面鋪設(shè)拋石可以成為魚類等底 棲 生 物的棲息地，也能 成 為 濕 生植物的生長地和昆蟲 的棲息地直立擋墻或樁護(hù)坡蛇籠護(hù)坡利用鐵絲、編織物、土工織物制成籠狀，內(nèi)部充填石塊、砂、土鋪設(shè)于迎水面岸坡蛇籠可以保證 魚 類 和 底棲生物的棲息地，也 成為濕生植物的生長地和昆蟲的棲息地鐵絲籠可以保 證 魚 類 和底棲生物的棲息地，石塊縫隙也 成為濕生植物的生長地和昆蟲的棲 息地網(wǎng)格充填護(hù)坡利用鐵絲籠或其他方法做成網(wǎng)格，網(wǎng)格內(nèi)充填石塊形成護(hù)坡塊石可以保證 魚 類 和 底棲生物的棲息地，石 塊縫隙也成為濕生植物的生長

26、地和昆蟲的棲息地堆石護(hù)坡利用塊石或 天然石塊在岸坡 的 迎 水 面 堆 砌形成護(hù)坡植物護(hù)坡通過植物的生 長 促 進(jìn) 更 多 植 物 繁 育，可 以 保 證部分魚類和底棲生物的棲息利用自然植物或植物莖稈進(jìn)行防護(hù)的護(hù)坡25個(gè)日本傳統(tǒng)的護(hù)坡工法，在坡面上將柳枝編成的格柵在交叉處用木樁固定，形成格子狀( 圖 3) ，中間充 填石塊，既能 達(dá) 到抗沖刷的效果，又能自然生長植 物18。多孔混凝土是減少混凝土中的細(xì)骨料，通過 高強(qiáng)度膠結(jié)材料維持混凝土強(qiáng)度，而形成具有連通多空隙的混凝土，既可以做成砌塊也可以原位澆筑，主要是能夠透水并有小的空隙允許小型生物棲息， 表面也可生長小型草本植物。彎去直工程，拆除了這一

27、區(qū)間的硬質(zhì)堤防，恢復(fù)了河道原有的彎曲?；謴?fù)后河川由于各處深度不同，流 速變得更加復(fù)雜多樣，魚類以及水生昆蟲的種數(shù)有了明顯增加，魚類的個(gè)體數(shù)也有了增加。由于堤防的拆除，洪水時(shí)的水淹區(qū)擴(kuò)大為 30 hm2 ，形成了良好 的濕地系統(tǒng)。在河道整體不能還彎去直情況下，盡可能設(shè)法使 河 床 ( 平 時(shí) 流 水 的 部 分) 出 現(xiàn) 彎 曲。神 奈川的境川是一個(gè)代表的實(shí)例( 圖 4) 。根據(jù)整個(gè)河流的線形區(qū)分出沖刷部和淤積部，在這些部位設(shè)置 彎曲，并由此產(chǎn)生水流的變化。傳統(tǒng)的治水工法恢復(fù)使用。實(shí)際上，傳統(tǒng)的c治理工法，如在護(hù)坡中的柳枝工，河床上的木制沉床以及蛇籠，都被認(rèn)為是更加接近自然的方法而被使 用，同時(shí)

28、石塊、木樁、柳枝、竹等自然材料的使用也被 大大提倡。e棲 息 地 ( BioTop) 、灣 部、淺 灘、深 淵 的 建 造。在河流的水際線上通過一些工程措施形成類似水塘的地形，類似于人工構(gòu)建的牛軛湖，但與主流水體聯(lián) 通，構(gòu)成一個(gè)既有交換又相對(duì)穩(wěn)定的水流環(huán)境，供水生生物棲息使用。如圖 5 所示，灣部周邊可以有蘆葦?shù)韧λ参?，也可有沉水植物，成為魚類產(chǎn)卵、鳥類棲息的好地方21。這種人工構(gòu)建棲息地的工法 被稱為“BioTop”，成為一個(gè)固有名詞。在河床 設(shè) 計(jì) 中有意識(shí)地創(chuàng)造灣流并形成淺灘部和深淵部，都是d水岸線的自然化、還彎去直。根據(jù)河川的特點(diǎn)盡可能恢復(fù)岸線的自然彎曲。在條件允許的地區(qū)實(shí)現(xiàn)整個(gè)河道

29、的彎曲，著名的工程有釧路川19整治 工程，本來處于濕地帶的釧路川在 19701980 年間 實(shí)施了直線化工程，造成了生態(tài)退化和水質(zhì)富營養(yǎng) 化問題。2010 年釧路川實(shí)施了長度為 2. 4 km 的還圖 3 柳枝工工法施工實(shí)例18圖 4 境川的沖刷部和淤積部設(shè)置工程實(shí)例圖 5 棲息地、灣部、淺灘、深淵的示意圖及工程實(shí)例2126基于流 體力學(xué)的原理 構(gòu)建棲息地的主要手法，在“多自然型河川”工程中也有著較為普遍的使用。f 河灘濕 地 帶 的 修 復(fù)。利 用 水 位 變 動(dòng) 的 河 灘 地帶構(gòu)建天然濕地系統(tǒng)，是“多自然型河川”的最為 常見的方法。大阪的淀川擁有非常寬闊的河灘濕地 帶，生長著繁茂的蘆葦?shù)?/p>

30、植物。而大多數(shù) 1 級(jí)河川 的河灘都形成了較為自然的濕地帶。充分( 10. 7% ) 、外來種或外來植物繁殖( 9. 3% ) 、與周圍的 環(huán) 境 不 和 諧 ( 6. 5% ) 、堆積了多余的泥沙 ( 6. 5% ) 、需泥沙 部 位缺少泥沙堆積 ( 5. 5% ) 、受 到了沖刷( 4. 1% ) 、親 水 性 不 好 ( 3. 8% ) ”等 問 題。針對(duì)這些問題，“多 自 然 河 川”綜合評(píng)價(jià)委員會(huì)認(rèn)為:雖然也有很多優(yōu)良的河川治理工程，但是偏重于治 水、偏重于用水的傾向性明顯; 使用標(biāo)準(zhǔn)斷面統(tǒng)一地 進(jìn)行工程設(shè)計(jì)施工; 或者是簡單模仿其他工程。問 題產(chǎn)生的原 因 有 3 個(gè) 方 面: 相

31、關(guān)人員的意識(shí)問 題: 對(duì)于“多自然型河川”的理解不到位，關(guān)于“多自 然型河川”的定義、理念沒能達(dá)成共識(shí)，技術(shù)人員的 認(rèn)識(shí)不足，當(dāng)?shù)鼐用癫焕斫狻?“多自然型河川”的 技術(shù)問題: 不知道如何評(píng)價(jià)河川環(huán)境，人為的改變所 產(chǎn)生的物理、生態(tài)效應(yīng)不能預(yù)測，一些生態(tài)的想法無 法在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)。 “多自然型河川”工程的相關(guān) 制度、組織問題: 具有空間及時(shí)間的制約，現(xiàn)有的預(yù) 算制度上預(yù)算不能更改，缺乏既有管理者又有專家 與市民的評(píng)價(jià)組織，缺乏人才，沒有形成市民、專家、 政府一體化的推進(jìn)機(jī)制?；凇岸?自 然 型 河 川”工 程 實(shí) 施 15 年 的 經(jīng) 驗(yàn)， 總結(jié)其中出現(xiàn)的問題，2006 年 10 月，日本國土建

32、設(shè) 部提出了 新 的 模 式，也 就 是“多 自 然 河 川 ”工 程 模 式。在指南中明確，“多自然河川”定義為: “以河川 全體的自然節(jié)律為基礎(chǔ)，考慮與當(dāng)?shù)鼐用竦纳?、歷 史、文化的和諧，以保護(hù)河川原有生物的棲息、繁殖 環(huán)境并創(chuàng)建多樣的河川景觀為目的，實(shí)施河川的管 理”。適用 范 圍: 所有河川的勘察、規(guī) 劃、設(shè) 計(jì)、施 工、維護(hù)管理的所有環(huán)節(jié)都納入“多自然河川”的管 理對(duì)象?；疽? 最大限度地利用自然原有的特 性和自然的營力，從河川整體的自然節(jié)律出發(fā)進(jìn)行 考慮，不僅要考慮生物的棲息、生育、繁殖環(huán)境的保 護(hù)，還要與當(dāng)?shù)氐纳?、歷史、文化和諧。從“多自然型”向“多自然”工程模式的轉(zhuǎn)變關(guān)

33、鍵是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)脫“型”的概念。這個(gè)“型”的 脫 除 包含從統(tǒng)一的形狀、統(tǒng)一的方法中脫出，也包含從示 范工程、區(qū)間工程中脫出; 而對(duì)整個(gè)水系，還包括從 治水工程建設(shè)轉(zhuǎn)向用水和河 川 管 理。“多 自 然”與 “多自然型”的差別在于: 個(gè)別區(qū)間的多自然化向河 川整體的多自然化; 從獨(dú)立的水利工程變?yōu)榕c當(dāng)?shù)?的生活、歷史、文化相結(jié)合; 從水利工程建設(shè)轉(zhuǎn)化為 河川管理。河畔林 恢 復(fù)。從自然生態(tài)系統(tǒng)的連 續(xù) 性 上g考慮，從河床、河灘、河堤到堤外的部分，是一個(gè)連續(xù)的水生 陸生生態(tài)系統(tǒng)，具備條件的部位盡可能保 留河岸上的樹林，也可以通過在堤外植樹營造自然 的生態(tài)系統(tǒng)( 圖 6) 。河畔林不但能夠增加生態(tài)

34、系統(tǒng) 的多樣性，也可成為美麗的河川景觀。在很多城市 河川的河堤上，連續(xù)、繁茂的櫻花樹，一到春天會(huì)成 為美麗的風(fēng)景。圖 6 河畔林自然生態(tài)系統(tǒng)示意圖“多自 然 型 河 川”在日本持續(xù)實(shí)施 15 年，水 利工程走出了依靠工程解決防洪和用水的老套路，圍繞生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、修復(fù)、構(gòu)建，無論是河川的線性、 河川的斷面，還是河床、河灘、河岸、護(hù)坡等都出現(xiàn)了 各種新的工法，在 19902006 年這一階段成為日本 水利工程的主題曲。3從“多自然型河川”到“多自然河川”工程模式的轉(zhuǎn)變?nèi)毡緦?shí)施“多自然型河川”工程 15 年以后，“多 自然河川綜合評(píng)價(jià)委員會(huì)”于 2002 年對(duì)工程實(shí)施的 效果進(jìn)行了評(píng)估。通過對(duì) 1

35、 730 個(gè)工程的后續(xù)效果 進(jìn)行問卷調(diào)查，得到一些非常有益的需要反省的問 題22。問題主要有“植物恢復(fù)得不好 ( 51. 5% ) 、變 成了 人 工 景 觀 ( 19. 6% ) 、覆 土 流 失 ( 12. 7% ) 、自 然 環(huán)境未能完全恢復(fù)( 11. 7% ) 、魚類的生息環(huán)境不夠44 1對(duì)我國河道治理的啟示治理目標(biāo)上的階段性特征從日本河川治理的發(fā)展過程可以感受到 3 個(gè)階段的特征以及每個(gè)階段在目標(biāo)上存在的差異。從污27染控制、生態(tài)修復(fù)、人與自然關(guān)系修復(fù)這 3 個(gè)階段來看，1990 年之前基本上屬于污染控制階段。這階段河川治理的主要目標(biāo)大多數(shù)是以水質(zhì)為目標(biāo)，當(dāng)然也有一些工程提到相應(yīng)的生

36、態(tài)修復(fù)目標(biāo)，但大多數(shù) 措施都是以截污為主要目標(biāo)的水質(zhì)改善工 程。19902006 年期間，明確提出了以生態(tài)為主要目標(biāo) 的治水思路。所采用的手段也都是生態(tài)保護(hù)、生態(tài) 恢復(fù)、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)構(gòu)建方面的措施。在“多自然 型河川”模式下的治理工程中，大多數(shù)是圍繞生物 的生育環(huán)境和棲息地的營造開展治理工程，在河川 中實(shí)施以水質(zhì)凈化為目標(biāo)的工程措施基本沒有。也 可以理解為這一階段的主要問題已經(jīng)不是水質(zhì)問題 了，或者水質(zhì)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為次一級(jí)的問題了，因此，在 更高的層次上追求更高的目標(biāo)。從 2006 年 開 始 提 出了“多自然河川”的理念，當(dāng)然這個(gè)理念中仍然包 含著生態(tài)的目標(biāo)，但強(qiáng)調(diào)的是河流整體的生態(tài)。更 重要

37、的是“與當(dāng)?shù)厣睢v史、文化進(jìn)行結(jié)合”，采用 的手段除了工程以外，還強(qiáng)調(diào)了管理。這一階段的 目標(biāo)實(shí)際上是“人與自然河川的和諧”，也就是說把 人也作為自然生態(tài)的一份子在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù) 中進(jìn)行了考慮。自然河川”的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于水質(zhì)改善的借鑒作用有一定的局限性。4 4局部與整體、工程與管理的關(guān)系從“多自然型”到“多自然”，一個(gè)重要的變化就是意識(shí)到河川局部區(qū)間和整體的問題，一小段、一個(gè)區(qū)間的改善往往會(huì)形成人工的、不可持續(xù)的后續(xù)效 果。因此，河川的自然生態(tài)應(yīng)該立足于上中下游，結(jié) 合不同區(qū)間的河流特性進(jìn)行整體的思考。在工程措 施和管理措 施 方 面，在 進(jìn) 入“多 自 然”階 段 以 后，更 加注重管理措施

38、( 非工程措施) 的作用，強(qiáng)調(diào)要與當(dāng) 地的生活、文化、歷史結(jié)合，積極動(dòng)員居民參與，更加 強(qiáng)調(diào)了社會(huì)管理、公眾參與所能發(fā)揮的作用。4 5與我國實(shí)際情況的對(duì)比從目前我國中小河流、農(nóng)村河道的水質(zhì)現(xiàn)狀來看，大多數(shù)河道應(yīng)該仍然處于污染控制階段，也就是說水質(zhì)是最為突出和主要的問題，可以認(rèn)為基本處 于三階段論 的“物 質(zhì)”階 段。而我國的很多河道治 理工程，無論是城市還是農(nóng)村基本上都提出了明確 的水質(zhì)、生態(tài)、景觀的目標(biāo)。因此，在此階段完全照 搬“多自然河川”的模式，難以取得和日本相同的效 果。因?yàn)槿毡?的“多 自 然 河 川”建設(shè)是在污染基本 控制以后開展的，基本上沒有以水質(zhì)改善為主要目 標(biāo)，從河流健康的層

39、級(jí)上分析，已經(jīng)具備了修復(fù)生態(tài) 的水質(zhì)條件。我國目前處于流域污染源尚未完全控 制的階段，只能首先把污染源控制、水質(zhì)改善作為首 要目標(biāo)，而將生態(tài)、景觀作為附帶目標(biāo)，作為有限目 標(biāo)進(jìn)行追求。結(jié)合中國的實(shí)際情況，筆者在前文提出了中國 式“親自然河道”治理模式，實(shí)際上也是根據(jù)我國目 前的具體情況，在污染控制和水質(zhì)改善的同時(shí)，通過 對(duì)河道形態(tài)、水流等物理?xiàng)l件的多自然化、近自然化 修復(fù)，預(yù)備好生態(tài)系統(tǒng)快速恢復(fù)的各種條件，使河流 在水質(zhì)條件得到改善的同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)也能夠自然 地得到一定的恢復(fù)。同時(shí)，河道中一些不受水質(zhì)條 件約束部位的生態(tài)系統(tǒng)則可以盡可能地建造自然、 多樣、豐富的生態(tài)系統(tǒng)。與日本主要以生態(tài)修復(fù)為

40、 目標(biāo)相比較，我國應(yīng)該主要以水質(zhì)改善為目標(biāo)并盡 可能體現(xiàn)出生態(tài)、景觀的多目標(biāo)治理特點(diǎn)。由于我國污染源問題是 主 要 矛 盾，中 國 式“親 自然河道”治理模式更加強(qiáng)調(diào)通過生活模式的改變 抑制污染的發(fā)生。如何在農(nóng)村生活中減少垃圾、生 活污水的產(chǎn)生; 如何將這些污染的控制融入農(nóng)村生 活活動(dòng)中去，修復(fù)傳統(tǒng)的資源循環(huán)型的農(nóng)村生活、生 產(chǎn)方式，如何建立村鎮(zhèn)一級(jí)的河道管理保潔系統(tǒng)，創(chuàng) 新農(nóng)村環(huán)境管理模式，這是今后需要鉆研和努力的 方向。從污染的廣泛性和程度而言，通過生活活動(dòng)4 2治理技術(shù)上的自然化特征從采用的技術(shù)措施來看，基本上沒有高技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)該說都是常用的技術(shù)或者更加注重舊技術(shù)的使用和自然材料的使用

41、。覆土、石籠、木制沉床、 木樁、自 然 石 等 樸 實(shí)、自然的技術(shù)和材料，成 為“多 自然”的 體 現(xiàn)。從 河 道 線 性、斷 面、岸 坡、護(hù) 坡 以 及 植物都盡可能恢復(fù)河川原有的狀態(tài)。某種意義上把 自然狀態(tài)作為一種修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行接近，也就是說自 然的狀態(tài)基本等同于生態(tài)系統(tǒng)健康的修復(fù)目標(biāo)。在 河川生態(tài)健康使用種群、多樣性指標(biāo)在短期內(nèi)難以 評(píng)價(jià)的狀況 下，選 擇 一 種“多 自 然”的 狀 態(tài)，應(yīng) 該 說 也是一種不錯(cuò)的手法。4 3工程、水質(zhì)、生態(tài)的關(guān)系縱觀從“多自然型河川”到“多 自 然 河 川”理 念的轉(zhuǎn)變，生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)修復(fù)的手段都是物理性的措 施，鮮見對(duì)某種植物、生物進(jìn)行的直接栽植、培育

42、、放 流工程。也就是說，更加偏重于通過改變生態(tài)系統(tǒng) 中的“物理環(huán)境”，通過生境多樣性的營造和棲息地 的營造，達(dá)到 提 高 種 群 數(shù) 量、增加生物多樣性的目 的; 所采用的措施實(shí)際上是非常接近傳統(tǒng)水利工程 的，但目的 中 包 含 了“生 態(tài)”的 內(nèi) 涵。在 1990 年 之 前，河道凈化、水體直接凈化等直接在河道內(nèi)、河灘 上建設(shè)水質(zhì)凈化設(shè)施的工程也是比較多 的23。但 在進(jìn)入以生態(tài)恢復(fù)為目標(biāo)的“多自然”階段后，這些 技術(shù)都沒有成為主要的技術(shù)措施。因 此，日 本“多28進(jìn)行污染控制的要求應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于日本。筆者認(rèn)為，由于國情不同，河川條件、所 處 的 階 段不同，日本的經(jīng)驗(yàn)確實(shí)難以為我國全盤借用。

43、但 日本的河川治理過程、走過的彎路、下過的功夫、思 考的過程、采用的技術(shù)應(yīng)該對(duì)我們有參考作用。貫 穿河川治理 中“人 與 自 然 和 諧”相 同 的 原 理 似 乎 萬 國共通，在其中吸納能為我所用之精華，也不失為賢 明之舉。水處理中的應(yīng)用J 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005，28( 2) :88-89 ( LIANG Yanzhen，SUN Guoping，CEN Yinghua，et al Application of biotechnology to treatment of micro-pollution landscape waterJ Environmental Science Techn

44、ology，2005，28( 2) : 88-89 ( in Chinese) )9 東京都建設(shè)局 隅田川流域河川整備計(jì)畫M 東京:東京都建設(shè)局，200710 嘉田由紀(jì)子 湖國田研究始東京: 日本生態(tài)學(xué)會(huì)，201211 鳥越皓之 環(huán)境問題社會(huì) 理 論-生 活 環(huán) 境 主 義 立場M 東京: 御茶水書房，198912嘉田由紀(jì)子 身近環(huán)境自分化-科學(xué)知生活知対話M 東京: 水 文化研究會(huì)編，200013嘉田由紀(jì)子 -琵琶湖地域身 近 水 環(huán) 境 調(diào) 査M 東 京: 新 曜 社，2000:192-22014 多自然型川委員會(huì) 多自然型川 委員會(huì) 提 言 ( 案) -次 世 代 恵 豊 河川引継-(

45、川目指方向性推進(jìn)施策) 東京: 多自然型川委員會(huì)，200615 足立考之 水環(huán)境近自然河川工法 世界的動(dòng)向J 環(huán)境技術(shù)，1993，22: 633-64016 山本晃一 護(hù)岸水制計(jì)畫設(shè)計(jì)M 東京: 山海堂，200317 國土交通省四國地方整備局 多自然型河川工法事例集M 東京: 山海堂，199518株式會(huì)社 柳枝工工法在矢作川的施工實(shí)例EB / OL 2001-10-11 http: / / www comeji- socio co jp / ryuusikou1 htm19 NAKAMUA F，ISHIYAMA N，SUEYOSHI M，et al The significance of me

46、ander restoration for the hydrogeomorphology and recovery of wetland organisms in the Kushiro iver， a lowland river in Japan J estoration Ecology，2014，22( 4) : 544-55420 大沼克弘，萱場祐一 多自然川向新 取組J 建設(shè)施工企畫，2008，2: 18-2321木村一郎，北村忠紀(jì)，鷲見哲也，等 木曽川感潮域 設(shè)置水制群周噩形成過程河川環(huán)境 関 共 同 研 究J 河 川 技 術(shù) 論 文 集，2002，8:365-37022 多自然型川委員會(huì) 多自然型川參考文獻(xiàn):1 董哲仁 生態(tài)水工學(xué)的理論框架J 水利學(xué)報(bào)，2003( 1) : 1-6 ( DONG Zheren Theoretical framework for eco-hydraulics J Journal of Hydraulic Engineering，2003( 1) : 1