城市河流的生态功能与生态化建设途径分析.doc

城市河流的生态功能与生态化建设途径分析第22卷第3期2006年5月科技通报BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGYVo1.22No.3Mav2006城市河流的生态功能与生态化建设途径分析陈云霞.许有鹏,李嘉峻(南京大学城市与资源学系,南京210093)摘要:河流在人类的生产生活中发挥着重要的作用,但目前我国由于城市化的快速发展,城市天然河流水系遭到较大破坏,引发了一系列的生态环境问题,已经和正在受到人们的广泛关注.为此,本文首先分析了城市河流的生态功能,然后以南京市为例,论述了城市化对天然河流的影响,探讨了城市河流的生态化建设途径.认为从生态学的角度认识河流,整治河流,维护并增强城市河流的生态结构和功能.是生态环境保护和河流整治达到双赢的新思路.关键词:城市河流;生态功能;洪涝灾害;生态河堤中图分类号:P967文献标识码:A文章编号:10017119(2006)03029905AnalysisofEcologicalFunctionandEcologicalConstructionofUrbanRiver:ACaseStudyofNanjingCityCHENYunxia.XUYou-peng.LIJia-ju凡(UrbanandResourcesScienceDepartment,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)Abstract:Afiverisofgreatimportancetomanslivingandproduction,butnowthewatersystemofnaturalriversincitiesisdestroyedbecauseoftherapiddevelopmentofurbanizationinourcountry,andthiscausesaseriesofenviron-mentalproblems,whicharebeingpaidmuchattentiontobythepeople.Therefore,theecologicalfunctionofriverstotheconstructionofurbanecologyissummarizedinthisarticlebasedontheresearchbefore;andthentheeffectsofurban-izationonnaturalriversarediscussedtakingNanjingasanexample,alsotheecologicalwaysofurbanfiverconstructioninNanjingcityarepointedout.Theurbanfivershouldbeunderstoodandregulatedfromtheviewpointofecologytomaintainandimprovetheecologicalstructureandtheecologicalfunctionofurbanrivers,meanwhile,itisregardedasanewideaofreachingwin-winrelationshipbetweenenvironmentalprotectionandfiverregulation.Keywords:urbanriver;ecologicalfunction;noodwater;ecologicalriverbank0前言河流与城市的发生,发展,壮大息息相关.是城市的生命之源.是城市生态系统和景观体系的重要组成部分.是城市生态平衡的重要因素.城市河道的建设和整治对城市生态建设和生态恢复都具有不可替代的重要作用.在城市化高度发收稿日期:2004一l130基金项目:国家自然科学基金资助(40571025)作者简介:陈云霞(1980一),女,汉族,山东淄博人,硕士,主要从事水资源与环境科学研究,Email:3o0科技通报第22卷展的今天.正确认识河流的生态功能对维护生态平衡,保护生态环境都具有重要的意义.为此一些学者进行了分析探讨,论述了城市河流在城市生态建设中的意义并指出了发挥河流作用的方法:探讨了城市化对水系的影响,阐述了城市河湖的生态价值及其治理措施:并分析了河流与城市发展的关系及其发展趋势,从生态学的角度阐明了对城市河流的认识Il-4.虽然国内学者对城市河流的生态功能做了许多分析.但对城市化过程对河流生态的影响发表的研究较少.本文在前人研究的基础上总结并分析了城市河流的生态功能.并以南京市为例阐述了城市化过程对天然河流的影响,分析了城市河流的生态化建设方向.1城市河流在城市建设中的生态功能分析城市河流作为城市系统中一种重要的自然地理要素,其生态建设的意义已经和正在被城市建设者所关注.其生态功能的应用,也逐渐被引入到生态城市的建设中(如表1).河流形态多样性是维持河流生物群落多样性的重要基础l5】.城市河流多样化的形态,为各类生物提供栖息繁衍的空间,形成城市中物种多样性丰富的区域.是城市生物多样性存在的重要基地.保护其物种多样性,对维持城市生态系统的稳定和持续发展具有促进作用.城市生产生活中所需的水量大多由城市河流提供.城市河流与空气,阳光,土地等自然要素在空间上的紧密结合及其对于一个城市的不可替代性.使之成为城市人类和其他生物维持生存以及城市环境长久存在的不可缺少的因素.城市河流系统由于两岸植被及土壤的调蓄作用.当降雨发生时可以吸纳一定数量的雨水(洪水).然后再逐渐释放出来,流人河流或渗入地下含水层.对缓解城市旱涝灾害具有一定的积极作用.城市化的迅速发展.城市下垫面性质的剧烈变化及人为热量的大量排放.使得城市热岛效应的强度正变得越来越大.城市河流水的高热容性,流动性以及河道风的流畅性.对城市热岛效应具有明显的减弱作用.城市温度夏天剧烈升高,冬天剧烈降低的幅度将在城市水体的调节下变得较为温和.城市河道中流动的水体具有较好的自净能力,而河道中的水生植物可以吸收,分解和利用水域中的氮,磷等营养物质以及细菌,病毒,并可富集金属及有毒物质,对排人河流的污染物质起到过滤和屏障的作用.水体中的各种有机和无机溶解物,悬浮物被截留,有毒物质被转化,可以防止物质的过分积累所形成的污染.从而清洁水体,所以河道是有自净能力的.城市河流及其自然特征,与以钢材,混凝土等为主要材料的汽车,街道和楼房等城市景观有着显着的差别,河流水体与沿岸景观在时空上的表1城市河流的在城市建设中的生态功能Table1Ecologicalfunctionofurbanfivertocityconstruction生态功能城市河流的生态功能介绍栖息地功能为植物和动物(包括人类)的正常生命活动提供空间及必需的要素,维持生命系统和生态结构的稳定与平衡通道功能作为能量,物质和生物流动的通路,为收集,转运河水和沉积物服务,实现城市水循环及相关的物质能量流动调节水量功能城市河流由于两岸植被和土壤的调蓄作用,雨季涵养雨水(洪水),旱季逐步利用,可以缓解城市的旱涝灾害调节气候功能城市河流水的高热容性,流动性以及河道风的流畅性,对减弱城市热岛应具有明显的促进作用自净和屏障功能河流水体具有净化环境或同化污染物质的功效,水生植物可对污染物质进行吸收或分解,最大程度地减少污物转移,减少水体污染休闲娱乐和文化功能河流水体与沿岸景观在时空上的动态结合.为人们带来视觉及精神上的享受与满足;城市河流的自然特性提高了城市景观多样性和居民生活适宜度,提供居民休闲娱乐,亲近自然的场所第3期陈云霞等.城市河流的生态功能与生态化建设途径分析301动态结合,为人们带来视觉及精神上的享受和满足.在城市居民紧张,单调的生活环境中对居民无疑具有很大的吸引力,是城市居民休闲娱乐,亲水近水的好去处.城市河流的物质特性,形态特性,功能特性的介入,将提高城市景观的多样性.对城市居民的生存舒适度,城市的稳定性和可持续性均具有明显的促进作用.2城市化对天然河流的影响城市化过程是一个快速发展变化的非平稳过程.城市化的发展直接或间接地改变着城市水环境.河道的裁弯取直,硬化,渠化等,改变了天然河流的自然形态;城市不透水表面的扩展,侵占了河流系统的活动空间,生态环境遭破坏;城市化,工业化的结果,产生大量废弃物,污染河流水环境.破坏城市水生态系统平衡,使水域生态功能降低.本文以下拟以南京市为例进行分析,南京作为沿江城市,曾经拥有众多的支流水系,秦淮河,金川河,护城河以及清溪河,进香河,珍珠河等,河网纵横交织,水系发达,但城市化的快速发展.对城市天然河流水系产生了严重影响,河流功能大大衰退.2.1城市化对河流形态的影响城市化过程中.许多支流小河道由于城市用地的扩展而被侵占缩窄或以涵管的形式埋人地下,河流长度,面积缩小,河流的数量也在持续减少.南京市内的护城河,秦淮河和金川河为三条主要的城市河流.而九曲清溪,杨吴城濠,南唐护龙河等与它们相互交织共同起到城市排水和蓄洪的作用.但到20世纪90年代末,只剩下秦淮河,金川河和杨吴城濠等水体,据不完全统计,十年内南京城区就消失城市较大河流2O条.全长超过15km.传统的河流渠化,硬化以及裁弯取直等治理工程导致河道完全人工化,形式规则单一,河流的自然形态消失,河网结构简单化,其功能特性也因此发生相应的变化.2.2城市化对河道生境的影响城市中支流水系的消失,河道的人工渠化及两岸护坡.侵占了河流湿地中生物的生存空间,降低了河道与两岸漫滩以及相关联的湿地系统的连接度.对生物多样性的保持构成威胁;同时阻隔了水体与土壤的联系.使水系与土地及其生物环境相分离,河流的通道功能会随之减弱甚至消失,削弱了河流在维护不同尺度的生物和其他元素循环方面的功能,综合价值下降.为防止洪涝灾害的发生,常通过加高防洪墙或将土堤改成钢筋混凝土或浆砌块石护岸,并将弯曲的河道裁弯取直,虽然可以提高河道的行洪能力.但破坏了河流形态的自然演变规律以及河流的水生态平衡.使河岸植被和动物的生存环境受到影响.生境多样性受到损害,生物群落多样性也必然会受到影响,生物群落的性质,密度和比例等都会发生变化.2.3城市化对河道水量的影响城市化过程中,城市天然水系中支流与小河道的消失削弱了河道的蓄洪能力,加快了地表径流速度,缩短了汇流时间,导致暴雨后干流河道水量快速增加和地表积水现象.丰水期城市洪涝灾害的发生频率与强度呈现逐渐增加趋势.南京的上新河,城南的内秦淮河北段,清溪河,进香河,紫金山沟,九华山沟等河流,沟壑均在几年内被覆盖:部分行洪河道如惠民河,内金川河等也被填埋用以修路筑房.自然状态下的蓄水性土壤被不透水表面所代替.减小了雨水的下渗面积和下渗水量,河网水位降低,枯水季节河道水量骤减,其涵养水源,调节气候和净化环境的功能丧失,河流生态环境遭破坏.2.4城市化对河流水质的影响随着城市化步伐的加快,河流两岸土地的开发利用,城市河流遭到严重损害.大量废污水不经处理直接排放人河.据不完全统计,秦淮河每天汇集工业废水和生活废水上百万吨:金川河总长27km.沿河共有7l8个排污口.每天接纳的工业及生活污水达3O万t,这些污物在数量上远远超过河水的自净容量,造成河道水质和河床底质的污染.南京市内河流水质一直处于劣V类.基本已没有底栖动物存活,生物多样性降低,特别是一些对人类有益或有潜在价值的物种消失.城市化,工业化发展越快,城市规模,人口规模增加的压力就越大,环境负荷就越大,城市河道的水质也就越差;再加之一些生活垃圾进入河道,更进一步恶化了河道及河岸环境.城市河流的生态功能在很大程度上依赖于河流水质的清洁,河流如果成为城市排污的场所,就意味着其生态功能的消失.这对城市的生态建设将是致命的威302第22卷胁.3城市河流的生态化建设途径分析3.1引入以人为本的河流规划设计理念以往传统的城市河流设计以满足人类的社会和经济需求为目标,导致目前城市河流生态功能的丧失.因此,现代的城市河流规划应突破传统的设计思路,体现以人为本的设计理念,并在此基础上开展城市河流的生态化建设,促进人与自然和谐共处.历史文化底蕴极其丰富的秦淮河,是构建南京市人文景观和山,水,城,林特色风貌的重要载体,其综合整治应本着以人为本的思想,在确保防洪安全的前提下,注重沿河景观和传统文化的有机结合,建设生活游憩型的水系景观.秦淮河夫子庙段的建设应着力体现这一点,充分挖掘,保存,恢复沿岸宝贵的历史文化遗迹.努力开拓,创新,营造多样化的自然生态环境.使河流生态化,人文化,构成开敞的亲水性人文活动空间.充分满足人们回归自然,亲河近水的情感要求.3.2尊重河流演变规律.保持河流的自然特性天然河流的各种地貌类型如曲流,深潭,浅滩,河漫滩,积水沼地等,是自然流水过程长期作用的结果,减弱下游河段的洪水压力,减小下游洪峰流量,对水量调节贡献巨大.此外,城市内原有的湖泊,洼地及自然河岸等渗透性表面,具有很高的透水性,对水量也具有较好的调节功能.多样化的河流地貌造就了多样化的生物生境,为生物群落多样性的保持创造了条件,所以在城市河流建设中保留一定的自然地域,保持河流的蜿蜒曲折性以及河流断面形态的多样性是非常必要的.对于城市防洪,国际上非常重视堵疏结合,蓄泄并重的治水理念:尊重自然规律,给河流必要的空间,增加河流的过水断面,给洪水以出路,这是现代防洪规划的新理念.与自然相和谐的有效的河流管理策略必须尊重河流演变的规律71.因此我国今后的城市防洪应采取尊重自然,与洪水和谐相处的方式,重视保留市内原有的河流,湖泊及洼地等.目前南京市部分通江河道还没有完全达标,洪水的出路没有得到根本解决,对于河道水量变幅较大的河道,从满足防洪及亲水性要求的角度来看,可采用复式断面结构,当发生较大洪水时允许淹没滩地,而平时这些滩地则是城市理想的开敞空间,具有较好的亲水性;但是这种做法需占用较多的土地,对于旧城区的河道是不可取的,可采用保留原有的自然断面形态的方法,充分发挥河流减缓洪涝,改善水质,养育动植物及提供生态系统服务的价值,因此市内河道的整治应根据河道断面的位置不同,因地制宜,采取多种断面形式.3.3因地制宜.建设生态河堤从现代河流治理思想看.渠化,硬化是一种不明智的河流治理法,而保持自然是当今国际上通用的治理准则,所以建设生态河堤是现代城市河流整治的大势所趋.生态河堤以保护,创造生物良好的生存环境与自然景观为建设前提,在考虑具有一定强度,安全性和耐久性的同时,充分考虑生态效果,把河堤改造成水体和土体,水体和生物相互涵养.适合生物生长的仿自然状态81.南京地处我国经济比较发达的东部沿海地区,气候比较适宜,城市河道风浪小,有利于植被的生长和恢复,使生态河堤的建设成为可能.从长远来看,南京应该抓住秦淮河整治这一工程契机,因地制宜,营造一个完整的城市河流生态体系,努力建设一条集防洪,环保,安居,生态,景观,交通于一体的现代城市河流.恢复和提高河流的价值与活力.由于南京市区建筑较多,堤岸建设宜考虑自然型护岸方法,坡脚可采用天然石材,木材护底以增强其抗洪能力,根据不同地段河道的水质,选择,搭配对本地区有较好适应性的不同种类的水生生物,以达到净化河道水质的目的.芦苇,蒲草等挺水性植物去除BOD和氮的能力较强:浮水性植物浮萍可以有效吸收镉,铜,铬,硒等金属,抑制藻类的生长;某些沉水性的藻类可以吸收TNT,DNT等化合物91.所以城市河流中多种水生植物的合理搭配利于植物间优势的互补,构成高效的复合人工生态系统,可保持对污染物质的较好的净化效果,并能有效发挥其生态功能.其上筑有一定坡度的土堤,实行乔灌草结合配植,对南京而言可种植柳树,杨树,芦苇等本地喜水性植物以固堤护岸,维持其自然特性.生态河堤两岸建起的绿色长廊为各种生物的生存创造了条第3期陈云霞等.城市河流的生态功能与生态化建设途径分析303件.恢复了城市生态系统,增强了城市的自然景观,并能有效发挥调节水量,滞洪补枯的功能.此外.城市河流的生态建设和管理是一项系统工程,应重视多部门协作和公众参与.从城市河流的社会,文化,环境和生态等功能看,需要水利,城建,环保,园林等部门的共同参与和合作,才能避免河流管理决策失当,因此内,外秦淮河分而治之的局面应该首先被打破.城市居民是城市河流管理的直接受益者.他们在河流规划,治理和管理中的积极配合和参与.是保持并提高河流生态功能的重要L大j素4结语河流是自然要素之一.是城市内流动的生态组分和重要功能区,城市化的快速发展给天然河流带来了诸多不利的影响.已经引起了人们的广泛关注.以往传统的河流治理方法给河流的生态结构和功能带来了严重损害,因此如何从生态学的角度整治河流,维持城市河流