北方內陸城市水景景觀生態(tài)恢復研究

20世紀80年代，德國提出了“貼近自然河流”的概念，即河流的規(guī)劃和建設應面向接近自然。二十世紀九十年代初,受德國“近自然型河流”理念的影響,日本開始倡導多自然型河流建設。九十年代以來,德國、美國、日本、法國、瑞士、奧地利等國紛紛大規(guī)模拆除河床上鋪設的硬質材料,并反思河流整治工程帶來的負面影響,逐步實施回歸自然的生態(tài)修復與改造。1城市河流平面的變化1.1河道平面的布設河流在長期的水流能量傳輸、物質搬運沖蝕的變化過程中,河流的河勢也處于演變之中,使得彎曲與自然裁彎兩種作用交替發(fā)生,蜿蜒性是自然河流的重要特征之一。在修復設計城市河道平面時,在不損害河流物理功能的前提下,可以通過在河床上布設石塊等增大其曲度,利用“模塊化沉床”或浮床有目的堆積是一種不錯的選擇。“模塊化沉床”或浮床是一種置于水體中或水面的床體,通過在床體中添加基質,在預留種植孔上種植水生植物,給水生生物構建適宜的棲息地、產卵場與生存環(huán)境,形成水生生物群落的多樣性,同時增強了城市河流的景觀效果。1.2“雙河道”、“人工島”的河道模型自然河流中深潭和淺灘是交互存在的。淺灘和深潭的形成,可極大增加河床的表面積及河流內環(huán)境,形成水體中的不同流速和生態(tài)環(huán)境,使附著在河床上的生物數量大大增加,豐富河流的生物多樣性,有利于水體自凈能力的增強。在城市河流中,還可通過構筑雙河道(如維也納多瑙河上的雙河道設計)、人工島,采用植石帶(也可稱為埋石)和浮石帶來形成淺灘和深潭。植石是將直徑大小在0.8~1.2m的礫石經排列埋入河岸、島底,以形成淺灘和深溝,一般適用于比降大于1/500,水流湍急且河床基礎堅固的地區(qū)。浮石帶是將既能抵抗洪水襲擊又可兼作魚巢的鋼筋混凝土或木樁框架與植石結合起來的一種方法,一般適用于河床為粘土、厚砂礫層、平時水流平緩、洪水來時兇猛的地區(qū)。遵循以人為本、人水相親的宗旨,可在條件允許的城市中或下游設置雙河道或者人工島,它既有利于城市泄洪,又能使兩河之間所構筑的島嶼成為培育生物多樣性的孵化器、城市的生態(tài)島和城市居民休閑、游憩的主要場所,對于城市河流的景觀建設,豐富城市水文化,發(fā)展城市的水經濟等都有重要意義。1.3業(yè)水凈化劑設置在河床存在較大比降的情況下,可依據地形人工設置落差,形成階梯狀。但最大設計落差不得超過1.0m,否則,會影響魚類的上溯。落差的設置一方面可通過跌水增強河流的復氧能力,促進河流的生態(tài)修復進程;另一方面也形成了水流和河相的多種變化,不僅有利于保持物的多樣性,而且也形成了魚類上溯、河流跌水等景觀,同時,抬高了部分河段水位,減少河床裸露,進一步增強了河流的整體景觀效果。2魚類和昆蟲棲息地河道的斷面形式常見的有:U型斷面、梯形斷面、矩形斷面和復式斷面四種。河流的橫斷面形狀多樣性,利于形成自然的河灘生境,供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中生長的魚類和各類軟體動物作為肉食候鳥的食物,鳥糞和魚類肥土又促進水生植物生長,植食鳥類再以水生植物為食,形成了異質性高的生態(tài)系統(tǒng),在修復河流生態(tài)的同時也使河流景觀的可觀賞性加強。2.1功能:河道建設中的景觀和難水河岸處于水陸交錯地帶,具有明顯的邊緣效應及強大的生態(tài)保護功能。河岸生態(tài)系統(tǒng)中具有很強的生物多樣性,是地球生物圈中最復雜的生態(tài)系統(tǒng)之一。因此,河岸生態(tài)系統(tǒng)對水文、地貌、生態(tài)、河流景觀、社會經濟發(fā)展都具有較大的影響。河岸具有三個重要功能:廊道功能、緩沖帶的多樣性功能和植物護岸功能。河岸的設計重點在于突出其三個功能的實現,使其在河流生態(tài)修復中起到應有的作用,在此基礎上注重保育河岸的自然景觀以及人造景觀與自然景觀的和諧性,河流與河岸景觀的一致性。每一種堤岸的設計應該根據河流的具體情況,并且在一條河流的不同的地段也應根據情況采用適宜的堤岸。1)在自然河流堤岸的基礎上,加入一些人為的因素,如在破腳處采用石籠、木樁、拋石或帶縫隙穴的石塊等護坡,在石縫中插柳,撒入草種;其上筑有一定坡度的土堤,常水位線以上種植植被,實行喬灌草相結合。2)人工模擬自然河流的堤岸既能夠滿足河流的安全需要,而且憑借其獨特的結構組成,可以提升凈化水體的能力,豐富河流的生物多樣性,有利于形成河流穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)、美麗河岸帶的生態(tài)景觀,滿足對城市生態(tài)服務與人們親水的需求。2.2滯洪、調洪、消洪生態(tài)駁岸是指恢復后的自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工駁岸,除具有護堤、防洪的基本功能外,對河流水文過程、生物過程還有如下促進功能:補枯、調節(jié)水位:生態(tài)駁岸采用自然材料,形成一種可滲透的界面,豐水期,河水向堤岸外的地下水層滲透儲存,緩解洪災;枯水期,地下水通過堤岸反滲入河,起著滯洪補枯、調節(jié)水位的作用。另外,生態(tài)駁岸上的大量植被也有涵蓄水分的作用;增強水體的自凈作用:生態(tài)河堤上修建的各種魚巢、魚道,可形成不同的流速帶,使空氣中的氧溶入水中,促進水體凈化;生態(tài)駁岸對于河流生物過程同樣起到重大作用:生態(tài)駁岸把濱水區(qū)植被與堤內植被連成一體,構成一個完整的河流生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)駁岸的坡腳具有高空隙率、多魚類巢穴、多生物生長帶、多流速變化,為魚類等水生動物和其他兩棲類動物提供了棲息、繁衍和避難場所。生態(tài)河堤上繁茂的綠樹草叢不僅為陸上昆蟲、鳥類等提供了覓食、繁衍的好場所,而且進入水中的樹枝、根系還為魚類產卵、幼魚避難、覓食提供了場所,形成一個水陸復合型生物共生的生態(tài)系統(tǒng)。因此推廣生態(tài)駁岸極其必要。3建立植物緩沖帶城市河畔林在水陸生態(tài)系統(tǒng)之間架起了一道連接的橋梁,對兩者間的物流、能流、生物流發(fā)揮著廊道、過濾器和天然屏障的功能。沿岸植被緩沖帶的建立,使河畔林景觀格局對元素的遷移有重要影響,可以有效地減少河流土壤中的營養(yǎng)物和徑流中污染物的含量,提高土地處理系統(tǒng)的凈化能力。河畔林堤岸在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加動植物種類、提高生態(tài)系統(tǒng)生產力,成為速生豐產林基地、調節(jié)氣候和美化環(huán)境等方面都有著巨大的作用,并與城市文化背景融為一體,可作為城市的風景游覽休閑的勝地。4城市河流的生態(tài)特性,主要分為河流生物生態(tài)復合,水水體周圍的綠地因新陳代謝會脫落大量的殘花敗葉,這些污染物會經過風吹雨淋逐步匯集到景觀水里。污染物進入水體后其中的有機物被細菌分解成無機物,無機物又被水生植物轉化成植物細胞;水生植物又可成為魚蝦貝等浮游動物的食物;浮游動物又被一部分魚類捕食;魚、蝦的排泄物及死亡的水生生物的尸體又可被細菌分解成無機物,然后再繼續(xù)循環(huán)下去,構成一條食物鏈。湖水經過生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)成份的循環(huán)后得到凈化,稱為水體的“生物自凈”。河流是一個由物理、化學、生物、社會、經濟等因素多層次復合而成的多譜的完整的復合生態(tài)系統(tǒng),與其它生態(tài)系統(tǒng)相互制約關系復雜,與外界發(fā)生劇烈的物質、能量交換循環(huán),工程建設、氣候、植被以及人為干擾強度等都對系統(tǒng)有較大影響。盡管城市河流是城市生態(tài)景觀中一個流動的、與城市陸地生態(tài)系統(tǒng)聯系緊密的、且相對開放的復雜生態(tài)系統(tǒng),自凈能力強,受干擾后恢復速度較快,但隨著社會經濟及城市化的不斷發(fā)展,城市河流生態(tài)系統(tǒng)日漸脆弱,大多河流復合生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構都已嚴重失調,超量引水使得河流本身水量無法滿足生態(tài)用水的最低需要;水體富營養(yǎng)化逐漸加劇,河道中景觀及