[摘要]运用景观生态学的一些原理和理论来指导河流生态系统恢复设计，使河道整治即满足防洪排涝的安全需要，又能符合生态恢复的要求，同时还模拟了自然河道的形态和景观效果，形成城市中难得的郊野风光。
[关键词]景观生态学；生态系统恢复设计
一、 前言
近年来，河道整治工程以及附带的滨水景观工程逐渐成为南宁乃至全国市政建设的重点项目。随着生态化的景观设计理念越来越深入人心，越来越多的生态设计进入到滨水景观中。
笔者在参与南宁市某河道环境综合整治工程项目包含的生态恢复工程过程中，运用景观生态学的一些原理和理论对项目中的河流生态系统恢复设计作了一些思考和设计尝试，现将其总结成文，以与同行及专家探讨商榷。
二、 项目背景及设计构思
项目背景：该项目规划为一个河道整治综合工程，包含有河道整治工程、截污工程、补水工程、生态恢复及环境景观工程等几大部分，规划总面积为280公顷，其中陆地面积为178公顷，水域面积为94公顷m2，人工岛面积为6.8公顷。
从上页图中可以看到，项目将在河道下游与外江汇水处附近设置一处拦水坝，从而使现状水系仅为一条2-6m的小水流在改造后，形成一个最宽处超过500m的内湖，其设计的常水位为69.8m，平均水深为1.8m，其来水主要依靠两个入水口的上游来水。在枯水季时，依靠下游建设的补水泵站抽外江水进行补水，因此其可常年维持设计的常水位。洪水期时，有抽水泵站向外江抽排，可减少内江洪涝，同时在外江洪水期时，还可向内江排水，从而调蓄外江洪水。
与其他城市内河相似，内江除承担泄洪排涝作用外，还成为受纳沿岸地区生活污水的地点，心圩江水体污染严重，丰水期水质为地表水V类水质标准，但枯水期水质则超过国家地表水V类水质标准，为劣V类水。同时流域径流时程分配不均，致使汛期发生洪水而枯水期水量不足。区内不透水面积的比重大幅度增加，降雨的截留、填洼、下渗损失明显减少，地表径流量增加，流量峰值加大，故经常发生内涝。而且流域内目前植物群落单薄，水体受到污染，水生生物稀少，整个生态系统十分脆弱。因此，现状的内河可以说是一条“已经死亡的河流”，其仅具有天然河流的外部形态，内在的生态功能已基本丧失，对其进行生态恢复建设是势在必行、刻不容缓的。
生态系统恢复的作用：a、通过各种生态恢复的措施后，心圩江的水质将得到改善，b、心圩江的生态多样性将得以增加，生态系统的自我调节自我维护的能力也将增强，最终使心圩江成为一条健康的美丽的河流c、同时能增强其对周边城市环境的调节作用，还能调节季节性的水量变化，提高其蓄洪滞洪能力。
设计构思：生态系统恢复的原理——结合河流防洪、整治和城市水景观建设等工程项目，综合开展河流生态恢复建设，充分利用生态系统自我设计、自我组织的功能，实现生态系统的自我修复，重点是减轻人类活动对河流生态系统的胁迫，包括强化治污和污水排放控制，保持最低生态需水量等．在河流恢复工程中，在初期投入少量资金，建设必要的人工辅助措施，主要是恢复和构筑河流的自然形态和生物栖息地，最大限度地发挥生态系统自我修复功能。
生态多样性的恢复应该是结合河流防洪、整治和城市水景观建设等工程项目，综合开展河流生态恢复建设，充分利用生态系统自我设计、自我组织的功能，实现生态系统的自我修复，重点是减轻人类活动对河流生态系统的胁迫，包括强化治污和污水排放控制，保持最低生态需水量等．在河流恢复工程中，在初期投入少量资金，建设必要的人工辅助措施，主要是恢复和构筑河流的自然形态和生物栖息地，最大限度地发挥生态系统自我修复功能。同时这种生态型的河流也必须能够抵御洪水的冲击的，具有防护能力的河流。
生态系统恢复的目标
通过河流生态多样性的恢复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性、动态稳定的可以自我调节的河流系统。
三、 生态系统恢复设计的理论分析与设计
3.1斑-廊-基分析——划分规划分区
理论分析：从上图中可以看出，流域周边都是城市已开发或待开发区，整个项目被限定在周边的市政道路范围内，西侧2.5km处有另一条城市内河，两河的上游之间规划有一条运河带。因此在城市这个层次来看，其斑块-廊道-基底是比较明确的，城市的人工建设区为基底，两条内河的流域范围为斑块，人工运河带为廊道。
规划设计：这样的分析之后，从而就使我们规划的大分区可以较为明朗的确定下来，上游有运河连接、且人类活动强度较低的区域为生态保育段，以生态恢复及保育为主，尽量减少人类活动的干扰活动；中游为游憩生活段，引入适度的人类活动，以低强度的观赏游憩活动为主，不对周边环境形成太大的承载压力；下游为现状的居住及休闲片区，规划为休闲娱乐段，以活动强度较大、局部带参与性的休闲活动为主题。
3.2生态系统的自我恢复——减少人类活动的干扰
理论分析：生态学家通过研究发现，一些生态环境遭到人类破坏甚至是严重破坏的区域，在人类活动退出后，其生态系统的恢复速度远远超出人类的想象。例如在一战时，北大西洋海域由于战事频繁，从而导致捕捞渔船无法出海作业，结果在短短的两三年内，范围内的鱼类资源得到急剧的增长。还有在失事后的切尔诺贝利地区，原来已经被宣布为生命禁区，区域内的巨大多数生命都已被高剂量的核辐射所绞杀，但近来科学家发现，经过短短的二十多年的自然更替后，原来划定的禁区内已经出现中型的食肉动物，由此可见其生态系统已恢复到一个较为乐观的程度了。
由此可见，自然状态下的自然界其自我调节与恢复的能力是惊人的，但要想生态系统能恢复一个动态平衡的程度，首先就是要减轻人类活动的干扰。从现在城市内河的状况来看，要人类活动完全退出是不可能的，只能使减轻。
规划设计：首先，为生态系统自我恢复提供了可能性。根据分析，我们认为以目前内河所处的环境来看，所有人类活动中对生态系统破坏最大的一项是——排污！！正是排污使水质严重富营养化，扼杀了水中的其他生命，也断绝了河流生态系统自我恢复的可能性。因此要想生态系统重启自我恢复的功能，首先便是要截污，因此我们结合河道整治工程对周边居住区和工厂区进行了截污工程，将生活及工业污水集中收集统一输往污水处理厂。同时进行了雨污分流工程，避免了污水随雨水排入河道。
其次，便是要为生态系统恢复提供能重启的条件。主要是在流域内建设大量的人工湿地，然后是在物质、能量的流动与交换过程都十分频繁的滨水地带，利用湿地的生态原理采用一定的工程处理手段加植物绿化的方式增加河滩等滨水地带生物多样性，从而为河流生态系统的恢复提供启动环境及主要场所。在初期投入少量资金，建设必要的人工辅助措施，恢复和构筑河流的自然形态和生物栖息地。
具体做法是：采用一定的植物绿化加工程方法的方式为生态恢复提供启动条件，为久已缺失的和仍在困境中挣扎的水禽、鱼类、微生物等的回归和繁盛提供初始条件。
a、植物以本地种、适生型强又具有良好景观效果的水生植物为重点选择对象，如芦苇、香蒲、旱伞草、千屈菜等。因这些种类适应性强，养护强度低，能适应水边多样的环境，也较符合江现阶段的生态环境。大面积种植后，可成为城市中难得的野趣景观，也有利于水禽、昆虫、微生物等的觅食栖息。水生植物在滨水生态景观中却占有极其重要的地位。它不但对滨水空间的丰富性起到很关键的作用，尤其是对岸线的变化及丰富起着直接的作用，而且对水质的改善、对河流生态系统完整性的恢复工作都有着不可替代的重要性。
本次工程我们在经过多方面收集资料、咨询相关的植物专家后，确定了水松、水杉、香蒲、芦苇、花叶芦竹等植物为主要的选用品种。
b、与此同时，我们再结合生态护岸的建设，在满足防洪排涝的基础上，增加生态和景观的因素。
这一阶段的内容也是本次工程所要作的主要工作，任务完成之后，流域的自然环境开始改善，各种生物的生长条件开始具备，生物链的底端开始趋向完整，河流生态系统的雏形开始呈现，进行生物链上层结构恢复的物质条件便已经具备了。
3.3能量流动与物质交换——生态系统恢复的核心理念
理论分析：通过人工手段改善河流生态系统的多样性、流动性，通过促进各个子系统之间物质、能量的流动和交换，来推动整个生态系统的良性运转和新陈代谢。在生态系统中，物质之间的交换及能量流动是至关重要的元素，只有交换和流动的才能使系统内的各个要素之间发生联系，生态系统的自我平衡、自我调整、自我恢复的作用才能实现。圆明园水体整治方案中就是因为使用不透水不透气的硬性材料铺设水底，隔绝了水体与基底的联系，违背了生态学的要求，所以在当时引发了极大的争议。
规划设计：因此在进行具体设计时，在满足基本的防洪排涝的安全基础上，我们不再大量使用现浇混凝土、混凝土板、浆砌石等隔断水和空气交换的硬质护坡材料，而采用干砌石、卵石笼、大块石等更为通透的材料来防止水流的冲刷，并可在这些材料之间和表面覆土，从而为植物提供必要的种植条件。还可采用“火山岩植生材料”、“植物生长砌块”、“土工笼”等新型材料。另一方面是尽量采用土质护岸。总之就是尽量增强河流各组成部分（如水体与土壤、水体与植被、植被与动物等）的物质交流与能量转换。
3.4生态系统与生态位——多层面的物种恢复
理论分析：在自然界中，一个从水中到岸上的完整生态群落应依次包括植物（水湿植物、中生植物、旱生植物）、微生物、昆虫、水禽等。只有这样一个完整的生态系统才是一个能随环境、季节变化而自我调节，能始终保持群落的稳定的系统，低维护成本而高效率的系统。
利用人类的维护措施对已有的环境进行一些低强度的养护工作，使这阶段尚显脆弱的生态系统能够得以运转，使湿地及植物群落发育更为成熟；同时通过放养鱼苗、水禽等措施，进一步完善生物链，使整个生态系统接近自我运转、自我调节、自我维护的程度。
规划设计：a、经过第一阶段大面积的的绿化及截污措施之后，区域内绿化植物大面积增加，水质得到净化，这些生态环境的改善都能大量促进昆虫的生存和繁衍，从而构筑起动物生态系统的底层多样性。
b、随着水质的改善和食物的的增加，鱼类的生存环境也大为改善。通过人工放养不同种类、不同食性、不同活动水深的鱼苗，可以大大的加快水生动物生态系统的多样化进程。
c、水环境的改善、食物的增加，这些有利条件的逐步出现，将吸引大量水禽来此觅食、栖息，进而在此繁衍生息。
经过这些措施处理之后，流域内的自然环境能得到根本性的好转，各种生物的种类都大为增多，生物链的复杂程度开始增加，应对环境变化、自然灾害的能力大为增强，一个健康的完善的河流生态系统已基本成型。
3.5适度的人工干扰——可持续生长的生态系统
理论分析：适度的外界干扰能促进生态系统内的新陈代谢、吐故纳新，也有利于系统得良性运转。在河流生态系统已基本能良性循环自由运转后，人类的维护工作可以大为降低。但仍需注意控制人类活动所产生的干扰程度，提供其一个自主运行的空间；还应注意对水质、土壤等因子的监测。此外就是协助其抵御一些突发性的事件，如外来物种入侵、突发性的生态灾害等。
规划设计：通过交通设计、污水收集和处理工程设计、旅游设施设计等来控制人为活动的干扰，还可以通过移植植株、清理入侵物种、动物种群恢复等方式来缩短生态系统到理想状态所需的时间。
a、通过开展垂钓等生态旅游，以对资源生物的中度干扰来维持该种群的持续增长。
b、通过营造具有斑块状明水面的芦苇群落、投放底栖生物（螺、蟹、蚌等）、搭建多样性的人工鸟巢以及保留自然状态下的树杈、草丛、倒木等多种措施来吸引不同种类的鸟类，从而不断丰富禽鸟类系统的多样性。
c、蚊虫孳生是城市边缘湿地区域的一大隐患，可以通过培育食虫鱼类及蜻蜓的幼虫来捕食蚊虫在水中的幼虫，通过引入蛙类、蝙蝠等动物来捕食成年蚊虫。
d、收割挺水植物（如芦苇）打捞漂浮植物（如浮萍）能有效移除营养物质，防止凋落物成为湿地的内源性污染源。同时也可以为多数捕食蚊虫的鱼类和无脊椎动物提供富含氧气的的开阔水域。
e、通过开展各种宣传活动，发动周边社区的力量来共同保护、维持生态环境的可持续性发展。
从这一阶段开始，流域已形成一个完整的健康的河流生态体系，已进入优胜劣汰、吐故纳新的良性运转状态，一些前期人工配置的不符合生态环境需要的物种将自然淘汰，一些前期未有优势物种也将通过其生态系统对外的物质能量交流而补充进来。
六、结语
在本项环境综合整治工程项目设计中，通过对健康的河流生态系统的结构分析，并结合其目前的现状与建设改造后的要求，将整个生态恢复规划为一个动态的、持续的过程，这不是设计与施工方能最终达到的目标，而是需要项目完工后后期管理者持续的维护和管理。
我们在设计方案中为生态恢复规划设计了多种措施和手段，但又不拘泥于我们的设计内容，而是充分的考虑和借助了生态系统本身自我恢复、自我维护、自我完善的新陈代谢功能。
因此我们认为在生态设计中，应当认真分析设计范围内生态系统的类别、层级、结构与相互关系是设计得以开展的基础，其次是对设计内容的现状与目标进行研究和分解，找出存在的问题，最后是结合当前的经济能力和能达到的技术条件，提出切合实际、具有可操作性的解决方法，并最终形成设计方案。
【附录】
参考书目：
《湿地恢复手册——原则•技术与案例分析》中国建筑工业出版社
《河流生态恢复的目标》董哲仁《中国水利》2004，10
《河流治理生态工程学的发展沿革与趋势》董哲仁《水利水电技术》
《生态治河理念与设计思路探讨》钱德琳《中国水利》2004，11
《河流再生设计—浙江黄岩永宁公园生态设计》俞孔坚等《中国园林》2005，05
《发展芦苇湿地污水处理绿色生态工程初论》张润通
《水资源管理与湿地》来自网络
