國(guó)外城市河流生態(tài)修復(fù)案例研究

1、國(guó)外城市河流生態(tài)修復(fù)案例研究一、引言人類(lèi)自古以來(lái)逐水而居，河流是文明的發(fā)源地，當(dāng)今世界的很多大都市都有河流穿城而過(guò)。城市中的河流因?yàn)槿说男枰毁x予了不同的功能，內(nèi)河航運(yùn)是重要的交通方式，護(hù)城河為城市提供防御，引水渠帶來(lái)必須的水源，排水渠承擔(dān)著排水防澇的職責(zé)，這些是河流的社會(huì)功能； 而滿足城市居民親水需要，為動(dòng)植物提供生存空間，作為生態(tài)廊道連接城市內(nèi)外空間等則是河流的生態(tài)功能。第二次工業(yè)革命以后，河流的社會(huì)功能被最大限度的開(kāi)發(fā)利用，而河流的生態(tài)功能則被忽視，這就帶來(lái)了河流污染、斷流等嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題。十九世紀(jì)中期，對(duì)于河流的生態(tài)修復(fù)率先興起于歐洲，隨后日本、美國(guó)等國(guó)相繼開(kāi)展了這一領(lǐng)域的研究，經(jīng)過(guò)近

2、兩個(gè)世紀(jì)的研究與實(shí)踐，在河流生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域出現(xiàn)了很多值得我國(guó)借鑒的成功案例。二、美國(guó)芝加哥河的生態(tài)修復(fù)芝加哥河全稱(chēng)芝加哥環(huán)境衛(wèi)生和航行運(yùn)河，全長(zhǎng) 251 公里， 貫穿芝加哥市區(qū)，是美國(guó)伊利諾州東北部的通航運(yùn)河，由密西根湖以西的南、北兩條支流匯成。1885 年大風(fēng)暴時(shí)，該河大量污水流入密西根湖，為解決這一問(wèn)題，政府于1900 年修筑運(yùn)河，使河水倒流。這一工程被視為現(xiàn)代工程史上的一大壯舉。現(xiàn)河水經(jīng)南支流河流向內(nèi)地，經(jīng)伊利諾水道與密西西比河相接。、存在問(wèn)題芝加哥河的歷史也是芝加哥城百年來(lái)工業(yè)化發(fā)展的歷史。在過(guò)去的一百五十年中，芝加哥河對(duì)于城市的工業(yè)和航運(yùn)作出了巨大貢獻(xiàn)，但是城市中的居民和工業(yè)企業(yè)對(duì)于芝

3、加哥河卻缺少保護(hù)意識(shí)，使得芝加哥河從一條自然資源豐富的自然河流，變成了有著為了支撐航運(yùn)碼頭而建造的綿延數(shù)公里混凝土駁岸的渠化河流。在百年后的今天，芝加哥河沿岸的混凝土駁岸和防波堤逐漸老化，存在嚴(yán)重的安全隱患，而兩岸城市居民對(duì)于綠地的迫切要求，也把對(duì)于芝加哥河岸的改造事宜提上了沿岸企業(yè)和城市管理者的日程。、修復(fù)措施芝加哥河采取的生態(tài)修復(fù)措施，主要是對(duì)于河岸的處理。在過(guò)去， 為了最大限度的利用河岸周?chē)臻g，芝加哥河兩岸采用的是混凝土板樁護(hù)岸的形式。但是隨著混凝土的老化和民眾對(duì)于生態(tài)性的要求，新型的生態(tài)駁岸成為了另一種選擇、矮墻式駁岸矮墻式駁岸是指把原有駁岸的板樁截?cái)嗷蛘咧苯訉⑵涮鎿Q為更短的板樁使之

4、變?yōu)榘珘?，并根?jù)矮墻的高度進(jìn)行一些土方工程改造，讓河岸的坡度平緩自然（圖1 ） 。為了增加駁岸的生態(tài)性，一般在矮墻的頂端建造向水中延伸的平臺(tái)，在平臺(tái)上填充營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，種植水生植物，以此來(lái)提高駁岸的綠化水平，同時(shí)水生植物和平臺(tái)也能為河中的魚(yú)類(lèi)和其他生物提供食物和棲息地。而對(duì)于市民來(lái)說(shuō)，更加低矮的駁岸增加了人們親近水面的可能性，從心理上拉近了城市居民與河流的距離，也為人們的休閑活動(dòng)提供了場(chǎng)地。矮墻式駁岸最大的優(yōu)點(diǎn)是非常適用于城市河流的生態(tài)修復(fù)，因?yàn)槠湔嫉孛娣e少，不需要對(duì)河流周邊的土地做出很大的調(diào)整就可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)化的目標(biāo)。雖然這種做法不如傳統(tǒng)河岸修復(fù)的生態(tài)效果好，但是對(duì)于用地面積非常緊張且人口稠密的大

5、城市中的河流而言，是一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)且折衷的生態(tài)方案。（圖 1 矮墻式駁岸）2、經(jīng)植物強(qiáng)化的板樁護(hù)岸經(jīng)植物強(qiáng)化的板樁護(hù)岸是另一種對(duì)于駁岸的生態(tài)處理方式（圖2） ，在不改變其結(jié)構(gòu)的前提下，用植物加強(qiáng)護(hù)岸的生態(tài)性。具體做法有三種，一是在板樁護(hù)岸向水中挑出的平臺(tái)上填充基質(zhì)，種植親水的植物，當(dāng)植物隨著生長(zhǎng)向外延伸到水中之后就可以形成一個(gè)人造的微型生態(tài)環(huán)境。二是在板樁護(hù)岸的樁腳凹槽內(nèi)種植親水的灌木。三是在板樁護(hù)岸的頂部種植藤蔓植物，覆蓋板樁表面的藤蔓植物可以達(dá)到非常美觀的視覺(jué)效果。（圖 2 芝加哥河經(jīng)植物強(qiáng)化的板樁護(hù)岸）、啟示芝加哥河的河流生態(tài)修復(fù)對(duì)于中國(guó)的城市河流來(lái)說(shuō)非常有借鑒意義，原因有三點(diǎn)，第一， 芝

6、加哥河的是一條穿過(guò)城市中心的河流，比起穿過(guò)城郊的河流，這種河流的生態(tài)問(wèn)題往往更加嚴(yán)重， 而中國(guó)出現(xiàn)生態(tài)問(wèn)題的河流也大多是穿過(guò)城市中心的河流。第二， 芝加哥河是一條河岸經(jīng)過(guò)混凝土加固的筆直渠化河流，這也與中國(guó)的很多城市河流的情況相似。第三， 芝加哥河位于人口稠密的大城市，河岸的可利用改造空間十分狹窄，而中國(guó)隨著城市化的發(fā)展，商業(yè)建筑和居民樓也進(jìn)一步壓榨著河流的沿河空間，在這一點(diǎn)上兩者十分相像。綜合上述共同點(diǎn)， 得出結(jié)論，芝加哥河對(duì)于河岸生態(tài)改造的一些設(shè)計(jì)手法也可以應(yīng)用在中國(guó)的很多城市河流的生態(tài)改造設(shè)計(jì)上，比如其最典型的矮墻式護(hù)岸設(shè)計(jì)就非常適用于中國(guó)國(guó)情下的城市河流，占用最少的土地，就可以達(dá)到很好

7、的生態(tài)化效果和目標(biāo)。中國(guó)的城市河流數(shù)量龐大，有生態(tài)問(wèn)題的也不在少數(shù)，可以循序漸進(jìn)，先采取這種不對(duì)河流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大改動(dòng)的生態(tài)改造策略，再循序漸進(jìn)地向著更加生態(tài)的目標(biāo)邁進(jìn)。三、韓國(guó)光州川的生態(tài)修復(fù)光州川是光州市的母親河。光州川最初的發(fā)源地是位于光州市東區(qū)龍淵洞的龍湫溪谷，流經(jīng)光州市的市中心，在光州市西區(qū)的柳德洞匯入榮山江，全長(zhǎng)23 公里。、存在問(wèn)題上世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，光州市工業(yè)化發(fā)展進(jìn)入高峰，由于缺乏對(duì)于河流的保護(hù)意識(shí)，大量的生活污水和工業(yè)廢水不經(jīng)處理直接排入光州川，造成了嚴(yán)重的河流污染。同時(shí)河流兩岸的人為取水和截流等活動(dòng)造成河流水量減少，泥沙堆積，河床變淺。本世紀(jì)初，光州市民的環(huán)保意識(shí)開(kāi)始覺(jué)

8、醒，要求對(duì)受污染環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。作為回應(yīng)，光州市的城市管理者啟動(dòng)了一項(xiàng)名為光州川自然型河流凈化工程的河流修復(fù)工程。、修復(fù)措施光州川河流生態(tài)修復(fù)采取的主要是分段處理的方式，根據(jù)河流流經(jīng)地段的環(huán)境和文化特點(diǎn)，把河流分為三個(gè)治理河段，每個(gè)河段都有自己的特色主題和治理措施。上游為第一個(gè)河段，位于城市的郊區(qū)，靠近水源地，主題定位為“自然的河流”。 建設(shè)的目標(biāo)為恢復(fù)河流自然狀態(tài)，盡量避免人工設(shè)施的建設(shè)，對(duì)河床進(jìn)行清淤，恢復(fù)河道自然的形態(tài)，確保河道水量。第二個(gè)河段為穿過(guò)市中心的中游，最接近市民，主題為“文化的河流”。這個(gè)河段過(guò)去出于安全考慮在河床上面加蓋了許多混凝土構(gòu)筑物，生態(tài)修復(fù)工程對(duì)這些構(gòu)筑物表面進(jìn)行綠化

9、，使其成為非常獨(dú)特的景觀元素，把原本不可利用的空間改造成了供市民休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所。第三個(gè)河段下游的主題為“生態(tài)的河流”（圖3） ，劃定生態(tài)保護(hù)區(qū)域，在與榮山江交匯處直徑2.5 公里范圍內(nèi)限制人工設(shè)施的建設(shè)，不設(shè)置混凝土護(hù)岸，保留和恢復(fù)自然河灘，為野生動(dòng)植物營(yíng)造棲息地。（圖 3 下游 “生態(tài)的河流”）、啟示光州川河流生態(tài)修復(fù)的主要思路是因地制宜、分段規(guī)劃。城市河流是線性的存在，同一條河流可能流經(jīng)近郊、遠(yuǎn)郊和市中心，不同地段主導(dǎo)問(wèn)題不同。河流源頭要保證水源地的水質(zhì)清潔， 采取措施以保護(hù)原生自然環(huán)境為主。穿過(guò)市中心的河段往往污染嚴(yán)重，采取措施以?xún)艋廴緸橹鳌：恿鞯膹?fù)雜情況要求設(shè)計(jì)師在進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)時(shí)

10、，不能以偏概全，要認(rèn)真科學(xué)的進(jìn)行前期調(diào)研工作，分析不同河段的具體問(wèn)題，有針對(duì)性的制定修復(fù)方案，做到有的放矢。四、多瑙河奧地利維也納段與德國(guó)埃爾廷根-賓茨旺根段的生態(tài)修復(fù)多瑙河是歐洲的第二長(zhǎng)河，發(fā)源于德國(guó)西南部的黑森林地區(qū)，自西向東流經(jīng)奧地利、斯洛伐克、匈牙利、克羅地亞、塞爾維亞、保加利亞、羅馬尼亞、摩爾多瓦、烏克蘭，最后注入黑海，是世界上干流流經(jīng)國(guó)家最多的河流。多瑙河流域國(guó)家于1994 年簽訂多瑙河保護(hù)公約，多瑙河保護(hù)國(guó)際委員會(huì)（ICPDR）也于1998年開(kāi)始運(yùn)作，作為歐洲最大的國(guó)際組織，一直致力于多瑙河水資源管理及永續(xù)發(fā)展。、奧地利維也納段從德國(guó)邊境到斯洛伐克邊境，奧地利境內(nèi)的多瑙河約長(zhǎng)34

11、9 公里，沿岸的11 座水電站構(gòu)成了奧地利電力供應(yīng)的基礎(chǔ)。多瑙河及其支流的景觀形成了包括維也納在內(nèi)的奧地利核心區(qū)，占國(guó)家總面積15%的土地居住了國(guó)家一半的人口。、奧地利維也納段存在問(wèn)題奧地利最大的城市維也納位于多瑙河沿岸，河流為這座音樂(lè)之城帶來(lái)的不只是生機(jī)與活力，還有洪災(zāi)隱患。多瑙河在歷史上曾經(jīng)發(fā)生過(guò)無(wú)數(shù)次大大小小的洪災(zāi)，二十世紀(jì)最大的一次發(fā)生在 1954 年，大洪水摧毀了沿岸很多耕地和房屋。奧地利政府也因此在河流沿岸建設(shè)了硬質(zhì)的鋼筋混凝土駁岸。雖然硬質(zhì)的駁岸在防洪方面起到了很好的作用，卻使得河岸的生態(tài)多樣性遭到了破壞。多瑙河的另一個(gè)問(wèn)題是河流污染嚴(yán)重，河流沿岸的工廠和居民區(qū)直接把未經(jīng)處理的工

12、業(yè)廢水和生活污水排入河流之中，有毒有害的污水威脅著水生動(dòng)植物的生存環(huán)境以及城市居民的用水安全。2、修復(fù)措施為了應(yīng)對(duì)洪水威脅，政府于很早之前就建立了一條與多瑙河并流的泄洪河道，當(dāng)雨水過(guò)于充沛，主河道流量大時(shí)，打開(kāi)泄洪閘門(mén)，使河水流入泄洪河道，緩解主河道壓力。同時(shí)制定規(guī)劃，為多瑙河增加支流，彎曲的支流可以滯留更多洪水，減輕洪水造成的危害。另外，在河流的關(guān)鍵位置建設(shè)徑流式生態(tài)水電站（圖4） ，不同于傳統(tǒng)意義上僅供發(fā)電的水電站，其主要功能是調(diào)節(jié)河流水位與流速，減少洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保證下游生態(tài)流量，為動(dòng)植物創(chuàng)造良好的棲息條件。同時(shí)，在滿足防洪要求的基礎(chǔ)上對(duì)原有的硬質(zhì)駁岸進(jìn)行改造，采取兩種方法，一種是徹底改造成

13、自然式駁岸，另一種是不破壞原有結(jié)構(gòu)，在表面覆蓋綠色植物，恢復(fù)河岸地帶的生態(tài)環(huán)境。對(duì)于河流污染問(wèn)題，在多瑙河邊建設(shè)污水處理廠，布置凈水設(shè)施，對(duì)工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行統(tǒng)一處理，在水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，再排放到多瑙河中,同時(shí)對(duì)多瑙河沿岸的工業(yè)企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格管理，杜絕廢水直接排放的事件發(fā)生。（圖 4 調(diào)節(jié)流量與流速的徑流式水電站）3、啟示我國(guó)的大部分河流都存在著洪水的隱患，近年來(lái)的氣候異常更是導(dǎo)致了很多百年不遇的洪澇災(zāi)害發(fā)生，因此在進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)的過(guò)程中，防洪設(shè)計(jì)是重要一環(huán)。進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)改造時(shí)， 要兼顧河流的防洪指標(biāo)，很多單純的生態(tài)措施并不能抵御洪水，這要求設(shè)計(jì)師把生態(tài)措施和防洪措施結(jié)合起來(lái)，使河流兼具生態(tài)

14、與安全兩種效益；另一方面，水利設(shè)施也能成為生態(tài)修復(fù)工作的助力，當(dāng)前國(guó)際上很多國(guó)家把綠色（低影響）作為水電開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，發(fā)展生態(tài)水利設(shè)施可以在保護(hù)下游生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)水能的可持續(xù)利用。、德國(guó)埃爾廷根-賓茨旺根段德國(guó)境內(nèi)的多瑙河，從西南部黑森林地區(qū)的富特旺根到奧地利邊境依次流經(jīng)圖特林根、烏爾姆、 新阿爾姆、紐因堡、 因戈?duì)柺┧亍⒗赘贡?，施特勞賓和帕紹等城市，全長(zhǎng) 618 公里，是德國(guó)第四長(zhǎng)的河流。1 、德國(guó)埃爾廷根-賓茨旺根段存在問(wèn)題十九世紀(jì)德國(guó)為了提高多瑙河的航運(yùn)能力，對(duì)河道進(jìn)行了一系列的改造。和德國(guó)境內(nèi)的大部分通航運(yùn)河一樣，埃爾廷根-賓茨旺根段多瑙河存在的問(wèn)題主要是河流渠化和河道平直化

15、，平直的河道和規(guī)則的河岸雖為航運(yùn)提供了方便，但是現(xiàn)在人為干擾自然的弊端開(kāi)始顯現(xiàn)。截彎取直造成河道變短，破壞了河流的自然形態(tài)，河道面積嚴(yán)重縮減。河流渠化摧毀了動(dòng)植物的生存環(huán)境，造成了河流的生態(tài)失衡。2、修復(fù)措施多瑙河埃爾廷根-賓茨旺根段存在的問(wèn)題主要集中在河流形態(tài)方面，因此州政府首先聘請(qǐng)研究人員從水力學(xué)的角度對(duì)河流進(jìn)行調(diào)查研究，并通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，對(duì)河流形態(tài)進(jìn)行數(shù)字模擬，計(jì)算各種影響因素，最終建立了高度模擬自然河流形態(tài)的數(shù)字模型（圖5） 。高低起伏的地形設(shè)計(jì)減緩了河水流速，解決了渠化河道流速過(guò)快的問(wèn)題，另一方面也為水生生物提供了適宜生存的環(huán)境。景觀設(shè)計(jì)公司在數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，對(duì)河流進(jìn)行進(jìn)

16、一步的景觀設(shè)計(jì)， 包括各種植物群落的布置形式、生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計(jì)、生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建等，并且針對(duì)當(dāng)?shù)佤~(yú)類(lèi)的生活習(xí)性，根據(jù)數(shù)字模型設(shè)計(jì)了生態(tài)魚(yú)道。區(qū)別于傳統(tǒng)的混凝土魚(yú)道，它為魚(yú)類(lèi)提供通道的同時(shí)，也允許水中的其他生物和泥沙等物質(zhì)的通過(guò)，促進(jìn)了河流生態(tài)系統(tǒng)的重建。（圖 5 河流數(shù)字模型）3、啟示在當(dāng)前河流生態(tài)修復(fù)的發(fā)展中，多學(xué)科的合作已經(jīng)成為了大勢(shì)所趨，德國(guó)是最早提出近自然河溪治理概念并投入實(shí)踐的國(guó)家，在河流生態(tài)修復(fù)方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和成熟的技術(shù)。在多瑙河艾爾廷根-賓茨旺根段的生態(tài)修復(fù)工程中，水力學(xué)、生態(tài)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等各學(xué)科的研究人員參與其中，為河流的生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。我國(guó)的河流生態(tài)修復(fù)相關(guān)研究雖然起步較晚，但也取得了許多值得肯定的研究成果，不過(guò)這些成果分布在各個(gè)學(xué)科，缺少協(xié)作。在今后河流生態(tài)修復(fù)的研究工作中，應(yīng)該