作為城市的生態(tài)載體，河流在社會(huì )、生態(tài)、經(jīng)濟等方面價(jià)值極高，對保障城市水源安全、維護生物多樣性、緩解熱島效應等均具有重大意義。河流生態(tài)修復是在不打破原有的生態(tài)結構和功能的基礎上，立足江河生態(tài)系統現狀，遵循自然規律，運用現有的修復理念和先進(jìn)技術(shù)，達到對河流生態(tài)近自然狀態(tài)的修復目標，恢復河流生態(tài)系統的健康良性循環(huán)。我國對河流的生態(tài)修復起步于20世紀90年代，逐漸向以流域尺度出發(fā)的整體生態(tài)修復過(guò)渡，但仍以水質(zhì)恢復為主，河流生態(tài)修復研究也多集中于針對某一具體河流或河段的修復工程。從單一方面進(jìn)行河流生態(tài)治理達不到最佳修復效果，缺乏對河流生態(tài)修復理念、目標和方法的系統歸納與梳理，尚未建立多層次、多角度、多指標的河流生態(tài)修復技術(shù)體系，更無(wú)可供復制與推廣的生態(tài)修復模式。

近年來(lái)，通過(guò)采取生態(tài)護坡、構建濱岸緩沖帶、水生植物生態(tài)系統構建等措施，部分河流生態(tài)修復工程也取得了不錯的生態(tài)改善效果。但由于許多城市河道均采用漿砌石或混凝土護岸，仍呈現出“岸帶景觀(guān)綠油油、水體生態(tài)光禿禿”“水質(zhì)良好、水生態(tài)不健康”等問(wèn)題。同時(shí)，當前多數河流生態(tài)修復仍集中在某項指標的改善，河道生態(tài)的系統修復研究涉及較少。本研究構建了一種集“外源污染防控一內源污染抑制一水生態(tài)調控一強化水體凈化”為一體的河流水生態(tài)修復技術(shù)體系，通過(guò)重構適合于各類(lèi)生物生存的生境條件，恢復配比合理、結構優(yōu)化、功能強大、系統穩定的城市河道良性水生態(tài)系統，重建受損河道生態(tài)系統的結構和功能。

1、研究區域概況

茅洲河是深圳市第一大河，發(fā)源于深圳市境內的羊臺山北麓，地跨深圳、東莞兩市，河長(cháng)為41.61km，一級支流有23條，二、三級支流有17條，總流域面積為388.23km2(包含石巖水庫以上流域面積)，其中，深圳市境內流域面積為310.85km2，東莞境內流域面積為77.38km。馬田排洪渠是茅洲河的一級支流，全長(cháng)為2.36km，為城區泄洪渠，周邊環(huán)境以工業(yè)園區為主，另有少量居民住宅區和生態(tài)景觀(guān)公園。近年來(lái)，相繼開(kāi)展了防洪工程、河道整治及堤岸建設、截污工程及生態(tài)補水等環(huán)節綜合整治工程。生態(tài)補水水源以上游水質(zhì)凈化廠(chǎng)尾水與雨季降水為主，水質(zhì)凈化廠(chǎng)尾水水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)IV類(lèi)標準限值(總氮除外)。目前，馬田排洪渠已基本消除黑臭，河流水質(zhì)得到明顯提升，但仍面臨河道旱季徑流小，水質(zhì)較差，河道狹窄，水生生物物種單一等問(wèn)題，具有典型的南方城市河涌特點(diǎn)。

2、河流水生態(tài)修復工程設計

馬田排洪渠生態(tài)修復示范段河長(cháng)為380m，上游段長(cháng)為150m，平均寬度約為3m；下游段長(cháng)為230m，平均寬度約為6m。主要采用生物修復和工程修復相結合的綜合技術(shù)，并充分考慮生態(tài)修復的技術(shù)和經(jīng)濟可行性，采用河床基底改造技術(shù)、岸帶生態(tài)修復技術(shù)、水體生態(tài)修復技術(shù)、水生物種調控技術(shù)等四大技術(shù)形成的綜合技術(shù)體系，實(shí)現河流岸帶景觀(guān)提升、面源污染攔截能力提升、浮游動(dòng)植物生境恢復和水體自?xún)裟芰μ嵘饶康?，最終實(shí)現河道健康狀態(tài)的提升。

2.1 環(huán)境友好型底質(zhì)改造

馬田排洪渠為底質(zhì)硬質(zhì)化河道，河道自然凈化能力基本喪失。為避免河道綜合整治后，河道內淤泥再次淤積，根據示范河段底泥底質(zhì)現狀，實(shí)施河床基底形態(tài)多樣化改造，為水生態(tài)修復營(yíng)造適宜生境條件。河道底部鋪設表層包裹摻銀二氧化鈦的碎石材料(Ag-TiO，碎石)的環(huán)境友好催化劑。環(huán)境友好型基底改造填料采用人工配合機械的方式進(jìn)行均勻攤鋪，以保證水質(zhì)凈化效果。鋪設厚度為5~10cm，共投加160m；投加底質(zhì)凈化劑，投加密度為0.30~0.45kg/m2，共投加850kg。

底質(zhì)改造后，可激活河道底泥中原本存在的利于水體自?xún)舻奈⑸?，形成生物量大、食物鏈長(cháng)的生態(tài)系統，降解水體中的有機污染，并在一定程度上對河道有機底泥進(jìn)行消化作用，減少底泥淤積量，實(shí)現泥水同治，使水生態(tài)系統得到修復。底質(zhì)改良材料鋪設的大樣見(jiàn)圖1。

2.2 河岸帶生態(tài)修復

河岸植被緩沖帶作為河岸生態(tài)系統的重要組成部分，是控制水土流失和面源污染、改善水環(huán)境的關(guān)鍵措施，對河岸生態(tài)系統的生態(tài)及水文過(guò)程具有重要的影響。河岸植被緩沖帶可增加生物多樣性，促進(jìn)相鄰地區之間物質(zhì)和能量的交換；為陸地動(dòng)植物提供棲息地及遷徙通道，為水生生物提供能量及食物，改善生存環(huán)境；同時(shí)過(guò)濾地表徑流，吸收養分，改善河流水質(zhì)，調節河流小氣候；通過(guò)植被緩沖帶的攔截、凈化、吸收等作用，可將大部分泥沙，部分可溶性氮磷養分、有機成分等截留在生態(tài)緩沖帶內，緩沖帶種植的植物可吸收徑流中的氮磷養分，減少地表徑流攜帶的氮磷等向水體遷移。結合低沖擊影響開(kāi)發(fā)等技術(shù)，開(kāi)展河岸帶面源污染攔截凈化及河岸帶生態(tài)修復，有效解決城市降雨徑流污染，提升河道景觀(guān)。

2.2.1 生態(tài)植草溝設計。

生態(tài)植草溝結構包括種植層、濾料層及滲排水系統，其中種植層為種植土和植被，其植被為馬尼拉草，種植土厚度為20cm；濾料層為礫石和卵石；生態(tài)植草溝為狹長(cháng)結構，結構尺寸為230mx0.4mx0.3m(長(cháng)x寬x深)，具體見(jiàn)圖2。

2.2.2 植物緩沖帶設計。

植被緩沖帶圍堰采用實(shí)心紅磚砌筑，內部填充礫石及種植土，通過(guò)表層植被的過(guò)濾、截流、吸收等作用可以阻止大顆粒懸浮物、有機成分及氮磷等流入河流，同時(shí)內部的礫石填料可供微生物著(zhù)床，可以起到削減有機污染物的作用。圍堰設計墻體寬度為15cm，高度為30cm。緩沖帶泄水孔布置采樣DN100-PVU管材，泄水孔沿緩沖帶長(cháng)度方向均勻布設，間距為2~3m。植被緩沖帶主要選擇植被為馬尼拉草皮，并在草皮之上栽植爬山虎、百香果等景觀(guān)綠化植被，增加植物多樣性，構建穩定、景觀(guān)層次鮮明與優(yōu)美的復合生態(tài)系統。

2.3 水生植物修復方案設計

開(kāi)展挺水植物精選及配置，恢復河流生態(tài)系統；通過(guò)水生植物根莖對水中污染物的富集、吸附、吸收、降解、凈化等作用，提高河道自?xún)裟芰?，改善水體水質(zhì)狀況。采用水生植物模塊化培育裝置，快速形成良好的生態(tài)系統，提高水體的自?xún)裟芰?，有效提升水體景觀(guān)。模塊化種植裝置尺寸為620mmX420mmX170mm，采用尼龍扎帶相連，使其形成一個(gè)整體，提高種植裝置的穩定性。同時(shí)，每個(gè)種植裝置采用4根直徑為10cm的錨桿固定在河底，以防止受洪水沖擊而損毀。共配置塊化種植裝置2400個(gè)。種植風(fēng)車(chē)草，株高50~80cm，40000株；再力花，株高30~50cm，1000株；美人蕉，株高30~50cm。1000株裝置具體大樣見(jiàn)圖3。

2.4 水生物種調控方案設計

在底質(zhì)改造、生態(tài)系統恢復的前提下，開(kāi)展水生物種調控，構建豐富多樣的水生生物群落結構，完善水生態(tài)系統，提高水體自?xún)裟芰蜕鷳B(tài)系統的穩定性。首先利用微生物將C、N、P轉化成個(gè)級生態(tài)鏈能利用的營(yíng)養成分，然后結合挺水植物的根系能提供優(yōu)勢微生物大量繁殖及附著(zhù)生存環(huán)境，從而利用微生物的作用使水中的污染物在各個(gè)工藝段轉化或利用，從而實(shí)現污染物從水體及底泥中分離出來(lái)，溶解在水中的氮、磷則被植物所利用，進(jìn)而使水體得到凈化。

3、實(shí)施效果調查與評估

3.1 實(shí)施效果調查

3.1.1 生境調查。

通過(guò)現場(chǎng)勘查開(kāi)展示范河段生境調查，主要調查內容包括以下五點(diǎn)。

①河床底質(zhì)調查須目測河底材料，如卵石河床、沙質(zhì)河床等，判定河床底質(zhì)為人工化、半人工化或保持自然狀態(tài)。自然狀態(tài)保持度越高則水文形態(tài)越好。

②河流連續性包括河流的橫向連續性和縱向連續性，主要調查影響徑流、泥沙和生物連續性的工程或行為，用尺測量攔擋建筑物的高度。河流連續性保持度越高則水文形態(tài)越好。

③河岸改造須確定河岸的改造狀況，分為保持自然、受寬型護體工程的束窄和受窄型護體工程的束窄3種形式。河岸改造程度越低則水文形態(tài)越好。

④外界脅迫因子包括取水、傾倒垃圾、排放污水、采沙等行為。外界脅迫因子干擾越少則水文形態(tài)越好。

⑤水文基本信息包括示范河段的水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、水質(zhì)、地下水位等。

3.1.2 水質(zhì)調查。

根據示范河段情況及《水與廢水監測分析方法》(第四版)相關(guān)要求，設定3個(gè)水質(zhì)監測點(diǎn)位，按照評估體系要求，水質(zhì)監測指標包括溶解氧、pH、總磷、高錳酸鉀指數、氨氮、全鹽量、氟化物、懸浮物、葉綠素a等九項指標。

3.1.3 水生生物調查。

主要調查內容包括兩種。

①浮游生物：參照《河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監測技術(shù)指南(試行)》《湖泊水生態(tài)監測規范》(DB32/T3202一2017)、《淡水浮游生物調查技術(shù)規范》(SC/T9402一2010)、《全國淡水生物物種資源調查技術(shù)規定(試行)》等規范要求，布設3個(gè)監測點(diǎn)，點(diǎn)位布設位置與水樣采樣點(diǎn)位相同。

②魚(yú)類(lèi)：按照《水環(huán)境監測規范》(SL219-2013)、《淡水生物資源調查技術(shù)規范》(DB43/T432-2009)、《內陸水域漁業(yè)自然資源調查手冊》的調查方法對魚(yú)類(lèi)樣品進(jìn)行采集，魚(yú)類(lèi)樣品全部鑒定到種。

3.2 水生態(tài)健康評估

馬田排洪渠生態(tài)修復工程建設完成6個(gè)月后，參考國內外相關(guān)河湖健康評價(jià)規范，從生境狀況、生物狀況、水質(zhì)狀況等三個(gè)方面，對河流水生態(tài)健康狀況進(jìn)行評估。

河床基底改造工程實(shí)施后，示范河段水質(zhì)清澈見(jiàn)底，示范河段水體的DO、pH、TP、COD等指標有不同程度變好，水環(huán)境狀況良好，污泥沉積速度明顯減緩。水生植物栽植后，有效改善了示范河段原來(lái)水體“三面光”的現狀，河道內共種植風(fēng)車(chē)草、美人蕉、再力花等水生植物695m，植被存活存活率94.9%，示范河段內水面面積為2472m，植被覆蓋率達26.7%，大幅度提高了河道生物多樣性，極大提升了河道的景觀(guān)效果。水生物種調控工程實(shí)施后，河道底質(zhì)污染物濃度明顯下降，表明菌劑的投加對于底泥污染物有一定的降解效果，同時(shí)可有效抑制底泥污染物的釋放，有效保證了河道水體質(zhì)量。此外，示范河段出現一個(gè)新物種一攀鱸(AnabasTestudineus)，在同一監測斷面，漁獲物的數量和重量均有所增加，表明經(jīng)過(guò)生態(tài)修復后，水體質(zhì)量和生境狀況得到了一定的恢復，有利于魚(yú)類(lèi)生長(cháng)繁殖，魚(yú)類(lèi)物種得到了恢復。

由于河床基底改造、岸坡攔截改造等施工，底質(zhì)、棲境復雜、V/D結合特征等3個(gè)生境狀況指標有了明顯改善，示范段河流生境指標從“亞健康”提升到“健康”。修復后水質(zhì)狀況健康狀態(tài)穩定為“健康”，變化不明顯。此外，由于水生植物修復工程的實(shí)施，河道生境和植被覆蓋率得到明顯提升，進(jìn)而對魚(yú)類(lèi)、浮游動(dòng)物的生長(cháng)繁殖產(chǎn)生了促進(jìn)作用，修復后魚(yú)類(lèi)增加一個(gè)新物種，河流生態(tài)狀況從“不健康”提升到“亞健康”，等級得到明顯提升。

綜上分析，經(jīng)過(guò)生態(tài)修復工程的實(shí)施改造，營(yíng)造了更好的水生態(tài)環(huán)境，生境狀況和生態(tài)狀況有了明顯改善，河流水生態(tài)系統健康狀態(tài)得到明顯提升。但由于修復后時(shí)間較短，水生生物的種類(lèi)及多樣性指數依然較低，當前生物狀況仍然屬于“亞健康”狀態(tài)。

4、結語(yǔ)

本研究雖構建了一種集“外源污染防控一內源污染抑制一水生態(tài)調控一強化水體凈化”為一體的河流水生態(tài)修復技術(shù)體系，可快速改善城市河流水生態(tài)環(huán)境狀況，但由于河流生態(tài)修復過(guò)程是一個(gè)長(cháng)期過(guò)程，河流生態(tài)健康可能需要較長(cháng)的時(shí)間才能明顯改善。（來(lái)源：(深圳市源清環(huán)境技術(shù)服務(wù)有限公司，深港產(chǎn)學(xué)研基地)）