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【规划师论坛5】河滩棕地生态修复途径与实践
规划师杂志社   2017/5/3 10:37:32
 


  2017年3期主题:棕地再生与城市“双修”

【编者按】

      目前,我国已进入了转型发展的重要时期,城市内部将面临更多工业用地或废弃地再利用和再开发的难题。现有关于城市更新的实践,如城中村、旧工业区改造和环境治理等,均是从局部进行的更新,缺乏系统性,与城市规划、建设和管理方面的联动并不足,更新效果并不理想。在此背景下,国家层面高度重视促进城市转型升级,一方面将棕地治理上升为国家环境保护“十二五”重点支持工作;另一方面,在2015年的中央城市工作会议上指出“要加强城市设计,提倡城市修补”“要大力开展生态修复,让城市再现绿水青山”,城市“双修”被提上议事日程。基于此,本期“规划师论坛”栏目以“棕地再生与城市‘双修’”为主题,在深入探究我国转型期城市“双修”、棕地再生提出背景的基础上,借鉴国际经验,结合我国实际,详细介绍了我国城市“双修”首个试点城市的工作经验,并探讨了城市边缘区、城市生态区的“双修”策略,以及河滩型棕地生态修复的方法,以期对规划师有所裨益。

【规划师论坛5】

河滩棕地生态修复途径与实践

      作者中国城市规划设计研究院风景院副总规划师白杨,中国城市规划设计研究院设计师魏巍在《规划师》2017年第3期撰文,在快速城镇化背景下,城市欠下了不少生态帐,因此国家有针对性地提出了开展生态修复、城市修补的“城市双修”工作,以缓解“城市病”、保护与修复城市生态空间、改善城市功能及景观风貌、促进城市转型发展等。文章以河滩棕地为研究对象,总结了河滩棕地形成的原因、影响及特点,分析了河滩棕地生态修复的特点、途径和要素,并结合具体实践项目探讨了河滩棕地生态修复的思路、方法与内容等,希望能为同类地区的生态修复提供参考。

[ 关键词 ]河滩棕地;生态修复;修复途径;修复要素;规划研究
[ 文章编号 ]1006-0022(2017)03-0037-06 
[ 中图分类号 ]TU981 
[ 文献标识码 ]B
[ 引文格式 ]白杨,魏巍.河滩棕地生态修复途径与实践 [J].规划师,2017(3):37-42.

一  河滩棕地形成的原因、影响及特点

(一)河滩棕地形成的原因

      近十多年来,随着经济的发展,市场对建筑用砂的需求量逐年递增。在经济利益的驱使下,人们大量采挖河砂,作为建筑行业用砂。多数采砂行业目前还处于分散的状态,各行业之间也缺乏协调性,加上管理部门的疏漏,形成了滥采盗挖的局面。滥采盗挖者基于节约采砂成本的角度,选取的采砂点多位于城市近郊,而随着城市的扩张,之前的城市近郊慢慢出现了较多的人类活动,在城市基础设施滞后和开发利益最大化的情况下,采砂的废弃洼地逐渐成为建筑垃圾、生活垃圾的填埋地和集中堆砌场所。在各种污染源产生的物理、化学及生物作用下,这些废弃地成为了影响城市品质、破坏生态平衡和损害生物栖息地的河滩棕地。

(二)河滩棕地的影响

      河滩棕地的负面影响可分为四个方面:对河流的影响、对堤坝与航行的影响、对生物的影响和对人类的影响。其中,对河流的影响又可细分为对河流水体水质的影响和对河流河道演变的影响;对堤坝与航行的影响主要体现在安全方面,如长江等水系陆续出现了大规模、盲目的河道采砂现象,严重危及了河流堤岸的稳定和航道的安全;对生物的影响主要指采砂活动对水生生物的觅食场所、栖息地、繁殖场所、洄游路线以及鸟类栖息地、两栖和爬行类动物生存环境等的影响;对人类的影响主要包括河流水体水质的改变引起的对人类身体健康和水产养殖业的影响,以及河流河道变化造成的对人类其他生产活动的影响。这些影响彼此之间并不是独立的,如河道采砂对生物、人类的影响是在对河流影响的基础上,由于河流发生一系列的变化而引起的。
      河滩棕地对滨水城市的负面影响较普遍,在我国城镇化进程加快的情况下,许多滨水城市都会遇到。为加大对非法采砂的惩戒力度、有效打击非法采砂和推进河道采砂管理,目前水利部门正配合最高人民法院、最高人民检察院开展“非法采砂入刑”的技术性工作。最高人民法院、最高人民检察院已针对“非法采砂入刑”提出相关司法解释(征求意见稿),该项司法解释将河道非法采砂严重违法行为纳入非法采矿、破坏性采矿刑事制裁范围,这对于打击河道非法采砂具有重要意义。
      河滩棕地的生态环境恶化是由点污染通过河水的流动形成线性污染,再通过线性污染影响到一定区域的生态环境(城市中线性绿地往往具有重要的生态价值和意义)。但河滩棕地的生态修复见效也快,效果突出。河流具有自净功能,河滩的植物可以帮助河流加快污染物的净化、降解和吸收等过程,相对于其他棕地的生态修复(如美国西雅图煤气厂公园、德国北杜伊斯堡公园等融合了复杂的物理、化学和生物过程的生态修复),河滩棕地的生态修复较易操作,在提升城市品质、改善生态环境和宣传环保正能量等方面都具有现实意义。

(三)河滩棕地的特点

      河滩棕地具有五个方面的特点:①受防洪影响,如根据《中华人民共和国防洪法》第二十二条规定,河滩地不能影响行洪,不能建设妨碍行洪的建筑物、构筑物,不能种植阻碍行洪的林木和高杆作物;②河滩棕地因其棕地的性质,对河滩本身产生较大的生态影响;③由于河流水系的流动,河滩棕地在洪水期有可能成为河流下游区域的污染隐患;④在我国现行建设方式下,河滩棕地的源头多为取土沙坑;⑤河滩棕地的污染源多为建筑垃圾或生活垃圾。

二  河滩棕地生态修复的定义、层次及特点

      目前,我国的河滩棕地生态修复工作落后于发达国家。哈佛大学景观学系主任尼尔·柯克伍德认为,规划设计策略普遍没有竭力解决环境条件下的深层问题。这是因为除亚表层土壤污染、地下水污染和生态适应性等环境问题外,棕地再生规划设计往往还涉及社区重建和人文关怀等社会问题。现阶段我国的河滩棕地生态修复工作尚达不到这种深入的程度。

(一)生态修复的定义

      在理论研究方面,生态修复尚无明确的定义,现阶段其主流的定义如下:①强调恢复到干扰前的理想状态。美国自然资源委员会给出的定义是,使一个生态系统恢复到较接近其受干扰前的状态即为生态恢复。②强调应用生态学的过程。我国学者彭少麟提出,生态修复是研究生态系统退化的过程与原因、退化生态系统恢复的过程与机理、生态恢复与重建的技术及方法。③强调生态整合性恢复。国际恢复生态学学会给出的定义是,生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科学,生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域及其历史情况、可持续的社会实践等。

(二)生态修复的层次

      通过案例研究和文献汇总,结合规划设计专业的特点,笔者认为生态修复可以分为三个层次:①第一个层次—低层次,即受损生态系统的乡土植被恢复,也就是通常理解的绿化或是植物的恢复阶段;②第二个层次—中层次,即营造生态系统,此阶段要考虑生态系统的功能、结构、可持续性和生态文化等方面,考虑人、动物、植物以及现在尚没有引起重视但对生态系统具有至关重要影响的要素等;③第三个层次—高层次,即构建和谐的人居环境,达到人与自然的和谐相处。根据生态修复的三个层次可知,既有研究深度又具备可操作性的规划设计项目是正确认识生态与生态文明的体现。

(三)河滩棕地生态修复的特点

      河滩棕地与一般棕地不同,其生态修复的特点如下:①河流具有流动性,能够主动带走部分棕地污染物,所以河滩棕地既是污染源,又具有自净的功能;②河滩棕地的恢复速度较城市棕地或重工业棕地快,这是因为河滩棕地的土壤湿润,植被状况较好,能够较快地利用植物对有害物质进行吸收与净化;③河滩棕地具有较高的景观价值,其在修复后,对于城市居民具有较大的吸引力,是城市发展的触媒。

三  河滩棕地生态修复的途径

      生态修复工作质量的高低是科学评价城镇化质量的指标之一。规划设计中的生态修复类项目涉及多学科问题,由于生态修复主体的不同,生态修复的目标以及采取的策略、措施等都有差别,换言之,生态修复类项目具有很强的“私人订制”性质,应该具体问题具体对待,在深入研究的基础上采取针对性的策略、措施。
结合生态修复类项目的特点,笔者认为河滩棕地生态修复的途径可以分为以下四个方面。

(1) 评估

      评估包括两个部分:评估主要问题、识别问题在场地中的位置。在评估主要问题时,应追本溯源,了解场地原本的用途,以及近远期的污染源是什么;而要识别问题在场地中的位置,就应联合生态学、土壤学、动物学、植物学和环境科学等学科,搭建一个多学科合作的平台,定性、定量地识别问题在场地中的位置。

(2) 策略

      针对生态修复的场地,制定分级或分类的修复策略。在制定修复策略前,应多咨询利益相关群体的意见,设置公众参与环节,多渠道倾听不同意见。修复策略要满足可持续发展的要求,要充分利用现有资源和设施,注重保持地区的文化特色和历史延续性;在制定策略时,要考虑河滩棕地有可能被洪水淹没的特性,避免修复过程中棕地由于洪水的冲刷而被带走,从而造成更大范围的生态污染。在明确以上要点后,才能着手制定修复策略。

(3) 措施

      针对生态修复的场地类型,提出可操作、可实施的技术措施。生态修复措施的制定应由多专业人员共同商定,规划设计人员一方面要了解生态修复的原理、技术路径,另一方面要以营造人居环境为目标,立足本专业开展工作。

(4) 监测

      生态修复类项目与一般性项目的不同之处在于生态系统的变化性,故在生态修复类项目开展之前,应进行深入、有针对性的调查,在项目设计完成后进行长期的监测反馈。生态修复的监测阶段极其重要,规划设计人员应重点关注生态系统的健康程度,从实际工作的角度出发,选取有代表性的指标作为长期监测的指标,如动物品种及数量的变化、植物品种及数量的变化、水质的变化等。但从理论的角度考虑,在对生态系统的健康程度进行研究时,要求综合考虑生态、经济和社会因子,并且,生态系统的健康程度很难简单概括为一些易测定的具体指标,因为生态系统是一个动态的过程,有一个从产生、成长到死亡的过程,很难判断哪些症状是演替过程中出现的,哪些症状会干扰生态系统或导致生态系统不健康,尤其是对于“幼年”和“老年”的生态系统,就更难判断。可见,仅仅几个数据,或是一系列的数据,不一定就能反映出生态修复是否有利于生态系统的健康,故需积极探索一条多专业合作的监测道路,重点突破。

四  河滩棕地生态修复的要素

      河滩棕地生态修复应重点关注四个要素:土壤、水、植被和动物。
      在土壤修复方面,通常采用原地隔离、就地修复和运走换土三种方式。选择哪一种方式,要视土壤的污染程度、污染物的类型而定,如美国西雅图煤气厂公园的棕地生态修复就是一个很好的示范,在该公园的建设过程中,棕地的概念尚未清晰,生态修复手法有限,该公园采用的是运走换土的方式,在建设完成后,其由一个疮痍的场地变为一个独具意蕴的公共空间。
      在水生态修复方面,通常采用原地隔离、就地净化和景观利用三种方式。这里,德国北杜伊斯堡公园的修复方式值得肯定,设计师彼得拉茨对场地中的水系进行整治,当时很多人认为应该将其改造为“蜿蜒”的河流,但彼得拉茨反对这种“伪自然”的设计方式,而是保留了水系之前的直线特性,设计线路使水由高处落下,增加了低处水系的含氧量。
在植被修复方面,一般是以乡土植物(多为具有抗性的植物)为主要材料,让植物参与到生态修复的过程中。需要注意的是,植物本身的抗性是有局限性的,因此需要考虑污染物的数量是否超过植物抗性的临界点,尤其需要关注指示物种的生长状况,以此作为衡量工作好坏的风向标。
      在动物修复方面,通常的手法是营造动物栖息地,包括鸟类、鱼类、两栖类动物和爬行类动物等。在实际应用中,MacArthur 等人于 1967 年提出的岛屿生物地理学为鸟类保护区域的规划设计奠定了理论基础  (图1);高伟等人通过在长江口崇明岛西端潮滩湿地进行鸟类适栖地营建实验,部分证明了岛屿生物地理学的正确性。

五  西咸新区沣西新城钓鱼台湿地生态修复实践

      本次实践项目位于陕西省西咸新区沣西新城渭河南岸,场地东西长约9000m,南北宽100~1000m,整体面积约为500hm²。场地现状有大量挖砂后的坑塘、历史遗留的挖砂场、农民承包的鱼塘和成群结队的水鸟,以及部分村民和施工单位私自倾倒的建筑垃圾,包括部分橡胶、塑料制品等。一方面,场地的景观效果较差;另一方面,场地存在土壤、水源污染,一些裸露在木板表面的铁钉会对周边戏耍的儿童带来安全隐患。

(一)场地识别

1. 生态修复场地的现场探勘

      通过现场踏勘、村民走访和卫星影像(2002年至今)分析,项目组确定了四种需要进行生态修复的场地:采沙弃地、坑塘湿地、河口湿地和建筑垃圾填埋地 ( 表 1)。

2.生态修复场地的识别与落位

      将四种生态修复场地在空间中进行甄别,落实到风景园林设计的方案中,对各个场地进行编号,共七块用地(图2,图 3)。

(二)生态修复策略及措施


      在场地识别的基础上,针对四种生态修复场地的现状特征,项目组制定有针对性的生态修复策略及措施 ( 表 2)。

1.采砂弃地生态修复策略及措施

      采砂弃地生态修复采用复绿策略。渭河是黄河的一级支流,其泥沙含量占黄河泥沙含量的1/3,不断有泥沙遗留在渭河南岸,所以渭河南岸的砂质细腻,较北岸和其他河流的为好。目前,渭河成为了整个大西安地区建筑行业的主要采砂场地,场地内的采砂弃地主要是近年来人工采砂、滥采盗挖后所形成的地块。设计地块位于沣西新城的上风方向,采砂弃地存在大量的裸露土,其上的浮尘、细砂极易被风吹向沣西新城中心区域。因此,采砂弃地生态修复的最主要目标是恢复部分草本及灌木,减少风沙对城市的危害,并初步建立植物生态系统。
      在植物生长所需的条件中,水分不是限制条件,因为渭河主河槽有渗水,河滩地下水位较高;土质肥力不足、种子仅依靠风及动物传播是限制条件。据此,项目组提出两个方面的措施:①种植与根瘤菌共生的豆科植物。大量的根瘤菌在瘤中转化为专门进行固氮的类菌体,将大气氮还原为氨并提供给宿主植物合成蛋白质,这些植物能够自发地固氮,从而提高土壤肥力。基于适地适树的考虑,同时考虑植物的景观效果,项目组重点选择紫花苜蓿、紫穗槐和三叶草进行大范围种植,并小范围种植紫云英。②以土地的坡度作为考虑因素,以30°、60°为界,对坡度在30°以下的土地进行耕犁;坡度为30°~60°的土地通过液压式喷播技术种植草本,通过种基盘绿化技术种植灌木;坡度为60°以上的土地采用阶梯式坡面重塑技术进行修复,以种子潜在表土播种 + 带种枝条播种的方式进行种植。
自然界有自己的规律,生态修复需要有对比和试验,因此项目组并没有在场地中的所有地方都进行生态修复,而是预留一定的地方让其自我恢复。同时,施工后应进行长期的跟踪与监测。

2.河口湿地生态修复策略及措施

      河口湿地的生态修复采用生境策略。河口往往具有生态系统的边际效应,其内部环境因子和生物因子易发生梯度上的突变,对比度大,交错带内的生境等值线密度高,生态位分化强烈,物种丰富,特有成分多,种间关系复杂,食物链较长。新河是渭河的支流,宽约10 ~ 20m,自南向北汇入渭河,新河上游有部分污染源,导致水质较差,河水黑臭,鱼虾较少。新河入渭口正修建新河大桥,桥长超过120m,建成后的车流量较大。陕西省动物研究所等单位在2008年进行的陕西水鸟统计显示,在陕西省分布的水鸟中,属国家Ⅰ级保护动物的有5种,属国家Ⅱ级保护动物的有8种。渭河平原湿地是水鸟集中分布的区域,由于人类对资源的过度开发、环境污染和气候变化等原因,湿地面积逐渐萎缩,水鸟适宜的栖息地正在减少,这对鸟类的生存非常不利。因此,河口湿地生态修复的目标是营造和恢复鸟类栖息地。
      在规划设计中,项目组遵循岛屿生物地理学理论,在现场调研、与鸟类学家沟通和参考文献资料的基础上,划定一定的区域禁止人类进入,作为鸟类栖息地。具体措施如下:①营造安全岛。在河口地营建水系网,平均深度约0.8~1.2m,并营造安全岛;设置水闸等物理阻隔设施,防止外来污染物污染水源。②设置开阔浅水区与泥滩地。以多样的环境适应不同鸟类的多种需求。③种植防护林。在堤顶路周边设防护林带,以降低外界干扰;在面向水体一侧尽量不设置高大乔木,以便为鸟类提供充足的活动空间。④提供食源。栽植鸟类喜嗜或喜栖植物,如火棘、野西瓜和枸杞等,提供充足的鸟类食源,以招引鸟类。

3. 坑塘湿地生态修复策略及措施

      坑塘湿地的生态修复采用净化策略。渭河原有防洪堤岸,后进行了扩建,现状采砂场地内,人们在原堤岸下挖塘养鱼,以水泥砌护作为防水形式。水泥砌护的鱼塘一方面阻隔了河滩内绿地物质与能量的交换,另一方面存在洪涝灾害的安全隐患。因此,坑塘湿地生态修复的目标是以植物手段进行湿地的净化和展示,这样既能收到良好的生态效应,又能较好地抵御洪水的侵袭。
      坑塘湿地的生态修复分为两个步骤:①鱼塘护岸修复。改变“三面光”的砌护形式,以自然驳岸替代人工驳岸;②湿地净化展示。以前置塘、挺水、浮水、沉水、养鱼池和砾石溪的流程布置净化湿地,并充分发挥湿地的净化展示功能。

4.建筑垃圾填埋地生态修复策略及措施

      建筑垃圾填埋地的生态修复采用再生策略。渭河大堤在建设过程中使用了建筑垃圾作为基础的填充物,这些垃圾经风吹日晒,部分外漏,对景观风貌有较大影响。从现场看,当时的垃圾筛选较粗,未被捡出的橡胶制品、沥青油毡等对场地的土壤、地下水有不良影响。因此,建筑垃圾填埋地的生态修复目标是去除有毒、有害的垃圾,对现场有用的垃圾进行再利用。
      建筑垃圾分为对环境有污染和较低污染两类。对于有污染的橡胶、沥青和化学污染物等垃圾,应回收后销毁或利用;对于有较低污染的混凝土块、砖块等,应就地掩埋。考虑到堤顶路已建成,不可能大动干戈,故仅在深度为1m左右的土层中进行垃圾回收。对于特殊形状的混凝土块等,可以结合园林小品进行利用。

(三) 后期监测

      本项目尚未完成,关于后期监测的方式、指标,项目组正在与甲方沟通中,这也是本文欠缺的数据资料。在后续的研究工作中,笔者将继续补全数据,以严谨的科学态度进行长期监测,为今后的生态修复工作积累经验。

六  结语

      生态修复,是“把创造优良人居环境作为中心目标”,旨在使受损的城市生态系统的结构和功能恢复到受干扰前的自然状况。在生态修复中,一方面,重点是将城市开发活动给生态系统带来的干扰降到最低;另一方面,通过一系列手段恢复城市生态系统的自我调节功能,使其逐步具备克服和消除外来干扰的能力,特别是在外部条件发生巨变时仍具有逐步建立新平衡的能力,促进生态系统在动态过程中不断调整而趋向平衡。由于生态系统具有高度的自我调节能力和大量的反馈机制,生态修复的复杂性和长期性是显而易见的。面对掠夺式的经济增长模式给生态环境带来破坏的局面,我们首先应当制止对城市生态系统内山体、河流、海岸、湿地、植被和土壤的一切破坏行为,调整城市土地利用模式,从局部的生态要素修复着手,有计划、有步骤地推进被占用的生态要素的“复垦”,逐步恢复、重建和提升城市生态系统的自我调节功能。
      2015年底召开的中央城市工作会议明确了“做好城市工作,要顺应城市工作新形势、改革发展新要求、人民群众新期待,坚持以人民为中心的发展思想,坚持人民城市为人民”,“尊重自然、顺应自然、保护自然,改善城市生态环境,在统筹上下功夫,在重点上求突破,着力提高城市发展持续性、宜居性”。笔者认为,这次会议的中心词在于“转变”:首先,是价值观的转变。规划师的职责应从单纯的造景转变为改善生态系统的结构、功能等方面;规划师在做规划设计时最基本的价值观应发生转变。其次,是工作方式的转变。生态修复是一个长期的动态过程,项目落地后需要进行定期的监测、回访和数据分析,及时反馈与修正。因为生态修复的种类繁多(如矿山生态修复、城市水体生态修复和棕地生态修复等),涉及到多个学科的交叉领域,所以多专业人员的配合非常重要,项目团队应由单一专业的人员构成转变为多专业的人员构成,工作方式也应发生转变。


文章全文详见《规划师》2017年3期《河滩棕地生态修复途径与实践》

 


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