1、研究背景

　　滹沱河為石家莊市的主要河流之一，位于石家莊市區的北部，離中心城區約12km.歷史上滹沱河地區曾是水豐土肥的地方，農業(yè)耕種條件優(yōu)越，寬闊的漫灘地構成出山口河道特有的景觀(guān)格局，“冬去山明水秀，春來(lái)鳥(niǎo)語(yǔ)花香”，不僅為下游地區提供了豐富的水資源，也對區域環(huán)境質(zhì)量的改善和氣候的調節起到了一定的作用。20世紀50年代末，由于滹沱河上游水利工程的建設，滹沱河（石家莊段）沿線(xiàn)城鎮區域經(jīng)濟獲得迅速發(fā)展，滹沱河沿線(xiàn)的自然、水文循環(huán)條件被改變，加之人們對流域共生共榮關(guān)系認識的局限，到20世紀80年代，滹沱河（石家莊段）已基本斷流，只在行洪期間過(guò)水。

　　經(jīng)過(guò)幾十年的演變，滹沱河的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，影響越來(lái)越大，特別是在石家莊市區段，滹沱河已由一條興利之河變成一條毒害之河，集中表現在河道干化、植被退化、水污染嚴重等方面，造成該區域生態(tài)環(huán)境退化和惡化的后果。從氣象條件和環(huán)境監測數據看，該河已成為城市最大的沙塵污染源。改善滹沱河區域生態(tài)環(huán)境狀況成為石家莊市實(shí)施可持續發(fā)展戰略的關(guān)鍵。雖然我國對河道的治理已有了一定的經(jīng)驗，但對干旱河道的治理方案及思路的研究還處在探索、徘徊階段。為此，我們課題組針對滹沱河進(jìn)行了生態(tài)綜合整治研究，提出了滹沱河生態(tài)環(huán)境修復的理論和實(shí)施方案，在一定程度上為國家推廣干旱河道的生態(tài)環(huán)境整治與建設提供了科學(xué)依據。

　　2、國內外河流的治理思想

　　2.1國外河流治理進(jìn)程

　　國外對河流生態(tài)環(huán)境的研究和實(shí)踐已有一百多年的歷史，取得了顯著(zhù)的效果。通常的做法是基于河流生態(tài)系統的管理和維持生物多樣性的河流流量研究，通過(guò)改善河流水質(zhì)、重建和恢復生態(tài)等內容的實(shí)踐來(lái)改善生態(tài)環(huán)境，如減少枯水期引水量，大幅度減少地下水開(kāi)采。

　　國外對河流實(shí)施單一目標管理的立場(chǎng)是為了避免洪水，以保證居民的安全，即以質(zhì)量轉移動(dòng)力學(xué)為基礎，通過(guò)建立河流和洪泛平原生境、建設人工大壩等工程措施，降低洪峰流量，使日流量趨于穩定。但這樣做存在的問(wèn)題是河流經(jīng)長(cháng)時(shí)間的運行，來(lái)自上游的沉積物不斷積累，沖刷洪水流量減小，水和沉淀物的自然流動(dòng)受到抑制，水流攜帶的泥沙沉積在水庫和下游地區，河流的生境趨于惡化。河流綜合管理研究則彌補了單一目標管理的不足，采用河道內流量增量法、蒙大納法、流量持續時(shí)間曲線(xiàn)法、棲息地排水法、水力學(xué)評價(jià)法等方法，從河流的研究范圍和尺度、河流系統分類(lèi)和評價(jià)、河流恢復、稀釋用水及維持生物多樣性的河流流量5個(gè)方面統籌考慮，以維持河流生態(tài)環(huán)境的自然平衡。最具代表性的是Ward提出的四維河流生態(tài)系統，即河流在縱向、橫向、垂向和時(shí)間分量上具有連續性、相互性、融合性、延續性特點(diǎn)。

　　在維持生物多樣性的河流流量研究中，20世紀90年代以前對生態(tài)需水量的研究主要集中在河道自身的物理形態(tài)、所關(guān)心的魚(yú)類(lèi)及無(wú)脊椎動(dòng)物等對流量的需求方面，對整個(gè)生態(tài)系統的完整性未能加以充分考慮。20世紀90年代后，petts認為在河流管理中，應從縱向的連接、洪泛平原的流量、維持河道的流量3個(gè)方面進(jìn)行考慮，并提出確定生態(tài)系統可接受流量的兩個(gè)步驟：一是制定生態(tài)目標和綜合目標，提出生境和物種數量可接受的損失度，如在荷蘭的自然政策方針中，生態(tài)系統可接受的最大損失度為物種的5％；二是參照基流量、考慮當前可接受的平均流量、極低或極高的流量及頻率和持續時(shí)間，確定可操作的最小單元，并提出相應的具體生態(tài)目標。

　　2.2國內河流治理進(jìn)程

　　與國外相比，由于國內缺少對河流生態(tài)環(huán)境的正確認識，只注重經(jīng)濟建設，忽視對生態(tài)環(huán)境的維持，出現了城市和工業(yè)用水擠占農業(yè)用水，農業(yè)用水擠占生態(tài)用水的現象，導致生態(tài)環(huán)境惡化，進(jìn)而對經(jīng)濟的可持續發(fā)展構成極大威脅，具體表現如20世紀90年代以來(lái)黃河頻繁斷流、北方地區沙塵暴肆虐、江河湖泊水體污染嚴重。

　　近幾年，隨著(zhù)人們對河流認識的深入及工程的實(shí)施，對河流的生態(tài)環(huán)境治理從原來(lái)僅對河流水環(huán)境污染進(jìn)行治理和改善水環(huán)境質(zhì)量逐步向河流生態(tài)用水、河流生態(tài)恢復及濕地、流域生態(tài)建設等方面擴展，如成都的府南河、太原的汾河、濟南的小清河等河流水環(huán)境改善工程。但從流域及河流兩側的社會(huì )發(fā)展、產(chǎn)業(yè)調整、土地及規劃控制、生態(tài)景觀(guān)建設等方面進(jìn)行綜合研究的成果甚少，基本上沒(méi)有工程實(shí)踐。

　　3、對滹沱河（石家莊段）生態(tài)環(huán)境的認識

　　3.1生態(tài)環(huán)境現狀

　　滹沱河是海河流域的主要支流，發(fā)源于山西省繁寺縣，流經(jīng)山西、河北兩省，共有256條支流匯入，全長(cháng)513.3km，流域面積為4.6萬(wàn)km2.據歷史記載，滹沱河易決善遷，改道頻繁，行洪時(shí)主流搖擺不定，沖淤變化迅速。

　�。�1）地質(zhì)地貌。該區域位于滹沱河河漫灘地帶，其地質(zhì)類(lèi)型屬河漫灘侵蝕堆積土體結構。巖性以粉細砂為主，局部夾有中粗砂。土體結構松散，地殼穩定性較差，易造成不均勻地面沉陷和地面裂縫。土壤發(fā)育在沖積母質(zhì)上，類(lèi)型為褐土、新積土、風(fēng)沙土、潮土、水稻土。地形地貌特征明顯，河谷寬闊，河曲發(fā)育，多淺灘。

　�。�2）水資源。該區域內有滹沱河及小青河、汊河、古運糧河、周漢河4條支流。此外，還有北泄洪渠。該流域內有崗南和黃壁莊兩水庫，總庫容量為27.8億m³；地表河流呈現“有河皆涸，有水皆污”的狀況，即使在常年有水的河段中，屬V類(lèi)以上水質(zhì)的河段約占60％。地下水資源豐富，是城市地下水的主要采集區，擔負著(zhù)為市區和當地提供工農業(yè)生產(chǎn)和生活用水的重任。但由于多年來(lái)的長(cháng)期超采，地下水位逐年下降，市區地下水下降呈漏斗狀，漏斗中心水位降至38m～42m，漏斗區面積已近400km².

　�。�3）植被資源。據衛星遙感影像解析和現場(chǎng)調查，該區域內有陸地（含濕地）鄉土、栽培和野生高等植物種類(lèi)共計175種，植被總覆蓋率為28％～30％。

　�。�4）土地資源。起初，滹沱河沿線(xiàn)僅限于農墾，兩岸灘地內并無(wú)村落。19世紀初，京漢鐵路和滹沱河導流堤（又稱(chēng)月牙堤）修建后，該區域開(kāi)始出現農業(yè)生產(chǎn)。到20世紀50年代～60年代，石家莊市政府、正定縣決定在滹沱河兩岸開(kāi)辟林場(chǎng)，進(jìn)行大規模植樹(shù)造林。至20世紀70年代后期，受“邊、散、洞”布局指導思想的影響，在月牙堤內相繼建設了教育、科研單位及一些大型工業(yè)企業(yè)。進(jìn)入20世紀80年代后期，快速的經(jīng)濟建設導致生態(tài)環(huán)境越來(lái)越惡化。到2003年底，現狀土地利用基本為農用地，用地結構為喬木用地15.0％、草地17.2％、耕地49.0％、水面2.1％、苗圃1.4％、垃圾用地0.6％、建設用地8.3％及裸沙6.4％。

　　3.2主要環(huán)境問(wèn)題

　　從目前看，滹沱河的生態(tài)環(huán)境具有綜合性特征，必須從系統性、獨立性、相關(guān)性角度進(jìn)行比較、分析，篩選出主要矛盾。

　�。�1）土地利用方式不能滿(mǎn)足滹沱河地區的生態(tài)功能要求。滹沱河兩岸植被稀疏，沙灘裸露，垃圾遍布，為城市的沙塵污染源，同時(shí)，地下水下降漏斗區面積逐年擴大，地下水位不斷加深，地下水受到污染。

　�。�2）產(chǎn)業(yè)結構不合理，土地利用粗放，綜合效益低下。從對產(chǎn)業(yè)進(jìn)行調查的結果看，各產(chǎn)業(yè)都處于較低層次，經(jīng)濟水平整體較低。第一產(chǎn)業(yè)以傳統的種植業(yè)和林業(yè)為主，科技含量較低；第二產(chǎn)業(yè)以二、三類(lèi)工業(yè)為主，無(wú)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟效益低，環(huán)境污染嚴重；第三產(chǎn)業(yè)以商業(yè)為主，科研教育初具規模，但文化、旅游、科技、服務(wù)發(fā)展水平相對較低。

　�。�3）土地無(wú)序開(kāi)發(fā)，環(huán)境承載力下降。一方面，農民過(guò)度墾荒，無(wú)節制地向土地索取糧食，將多年的濕地、成熟的草甸變成耕地，大面積的果園、林地被復耕為農田，加快了土地貧瘠化和沙化的速度；另一方面，在月牙堤內，一大批科研院校，甚至幾十家企業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設，嚴重超出了該區地下水的自?xún)裟芰�和環(huán)境承載力。

　�。�4）基礎設施短缺，生態(tài)環(huán)境的保障體系不夠健全。無(wú)統一的供水體系，直接影響到城市供水設施的安全可靠性；排水設施和污水處理設施及環(huán)衛設施的不完善，導致污水未經(jīng)處理就直接排入河道或滲坑。

　�。�5）用地布局混亂，建設無(wú)序，景觀(guān)質(zhì)量較差。滹沱河的建設用地布局分散，生產(chǎn)、生活用地混雜，交通不暢，空間無(wú)序，沿主要干道兩側的建筑破舊，河道兩岸垃圾成堆，生態(tài)環(huán)境日益惡化，與石家莊現代化大都市的整體形象要求相去甚遠。

　�。�6）綠化面積少，植被疏枯，固沙樹(shù)種、草種單一。整個(gè)研究區域內林地少，僅3000hm²，約占研究區面積的15％，且林帶種植結構簡(jiǎn)單，郁閉度很低，綠色屏障殘缺、連續性差。

　　4、滹沱河生態(tài)環(huán)境修復

　　對于滹沱河河道的治理，我們在保證其水利功能的基礎上，提出復合生態(tài)系統治理理念，即保持河流的連續性和與城市的共生互補性，重點(diǎn)處理好河流兩側的土地利用模式，以及重點(diǎn)做好生態(tài)防洪、植物生態(tài)系統的修復工作。

　　4.1土地利用模式

　　基于滹沱河流域的特殊功能，在綜合建設適宜性、景觀(guān)適宜性、生態(tài)適宜性和經(jīng)濟適宜性評價(jià)（表1）的基礎上，通過(guò)環(huán)境目標、社會(huì )目標、經(jīng)濟目標三大目標的和諧發(fā)展，在堅持“生態(tài)優(yōu)先、景觀(guān)經(jīng)濟并重”的原則下，制定出科學(xué)合理、優(yōu)化可行的土地利用模式—“一線(xiàn)、兩岸、三段、六區”，使該區域成為石家莊市區北部的綠色生態(tài)屏障、水源涵養區、風(fēng)景旅游度假區、近郊森林公園、生態(tài)農業(yè)教育科研基地。

　　“一線(xiàn)”是指在滹沱河行洪制導線(xiàn)以?xún)�，結合防洪要求分斷面進(jìn)行控制，300m以?xún)龋ㄎ迥暌挥觯�為永久性河道�?00m～800m為沙地草甸，800m以外至行洪制導線(xiàn)為疏林草地�！皟砂丁睘榉里L(fēng)林帶�！叭�段”是指滹沱河3個(gè)功能有別的宏觀(guān)功能段，即南水北調工程以西為集園、林、果、田、居為一體的大地自然景觀(guān)功能段，南水北調工程—京深高速公路段為游憩休閑度假功能段，京深高速公路以東為農、林、苗結合型的生態(tài)農業(yè)種植功能段�！傲鶇^”是指6個(gè)生態(tài)功能區，即生態(tài)防護區、生態(tài)恢復區、生態(tài)園林區、生態(tài)展示區、生態(tài)農業(yè)園區和生態(tài)聚居園區。

　　4.2生態(tài)防洪

　　滹沱河流域屬東亞季風(fēng)氣候區，季節性雨季明顯，洪水災害具有迅速且持續時(shí)間較短的特點(diǎn)。雖然修建了崗南、黃壁莊兩個(gè)水庫和一些其它防洪設施，但防洪標準也不足十年一遇。為保證滹沱河（石家莊段）順利地行洪、泄洪和利于滹沱河（石家莊段）區域生態(tài)環(huán)境的快速恢復，我們提出了生態(tài)防洪的措施。

　　在滹沱河北岸的大孫村村南建設雁翅柳生態(tài)軟堤防，對滹沱河北岸制導線(xiàn)以外的已開(kāi)發(fā)的河灘地進(jìn)行“退耕還林”。同時(shí)，對現有荒灘實(shí)施綠化工程，改造現有低質(zhì)林區。

　　將滹沱河南岸的生態(tài)防洪分為3段。①黃壁莊大壩下至南水北調中線(xiàn)段：保留原有不規整的天然沙堤。對不完善的河堤，按照設計制導線(xiàn)建設生物軟堤防。水庫大壩下的河道兩側多短溝，適合建設柳谷坊。②南水北調中線(xiàn)至京珠高速公路段：在京廣鐵路西側，改造現有月牙堤，堤外側表面種植地被植物護坡，內側為青石條干砌堤壩，便于生物、水分、養分的交流。其中，京廣鐵路東側至汊河入滹沱河口段，采用回填采沙坑、整修護砌岸坡等工程措施，緊靠滹沱河深槽右岸新建南堤。③京珠高速公路以東，機場(chǎng)路以東段：整修堤防，在無(wú)堤防的村莊外沿規劃制導線(xiàn)建設生物軟堤防，在受到洪水沖擊的堤內側建設雁翅柳防浪林。

　　4.3植物生態(tài)系統的修復

　　根據河道水資源、氣候、土壤等特征，結合景觀(guān)建設的需求和河道的水利功能，提出橫向層疊、縱向梯級的河道治理理念和采取林景型、林經(jīng)型、林生型3種主要的片林復層結構種植模式。

　　4.3.1橫向層疊、縱向梯級的河道治理理念

　�。�1）橫向層疊。橫向層疊是指河道、河堤和階地3層治理斷面。河道：在河道內禁止挖沙，平整灘地，依靠?jì)砂渡鷳B(tài)環(huán)境的修復，自然固定流沙，形成沙灘河床景觀(guān)；300m～800m的河漫灘，是傳統的行洪灘道，嚴禁種植阻水植物，禁止在河灘地內開(kāi)荒造田，保護野生草本植被，逐步形成沙地草甸草原景觀(guān)；800m以外至行洪制導線(xiàn)是營(yíng)造生物防洪和疏林草地景觀(guān)地帶，可建設柳、桑緩洪雁翅綠化工程。河堤：一是在迎水面密植喬、灌木，建設生物軟堤防；二是在人工堤防中，采用柔性護岸，以草本植物、灌木為主，其中迎水坡可采用三維生物網(wǎng)草皮護坡，坡腳應設防護林；三是保證有500m寬的大面積堤岸積防護林帶。階地：在恢復農田防護網(wǎng)的基礎上，發(fā)展復合型農林業(yè)或都市型農業(yè)，改變單一的農作物耕作模式。在此基礎上，利用沙地景觀(guān)、河流水環(huán)境、森林植被，發(fā)展以觀(guān)光游覽與休閑娛樂(lè )為主的旅游產(chǎn)業(yè)。

　�。�2）縱向梯級�？v向梯級是按照河道的自然特性、水利功能及其所承擔的功能和職能將其劃分為3段。上段為黃壁莊大壩下至南水北調中線(xiàn)—保護原有的人工林和防護林帶，繼續擴大人工造林和防護林帶，形成水土保持區和水源涵養區；中段為南水北調中線(xiàn)到京珠高速公路—整合資源，治理污染，種樹(shù)植草防風(fēng)固沙，構建以月牙堤圍合地帶為中心，以沙地河灘綠色生態(tài)恢復為主題的城市近郊休閑區；下段為京珠高速公路以東，機場(chǎng)路以東—建立復合型農林區，發(fā)展花卉、蔬菜、果品、畜牧業(yè)，實(shí)現生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步提高。

　　4.3.2片林復層結構種植模式

　　為使滹沱河南岸的片林、林帶更好地發(fā)揮生態(tài)效益，提出片林復層結構種植模式理念。該模式包括“春景”“夏景”“秋景”“冬景”“四季景觀(guān)”5種林景型模式，“林果”“林藥”“林蜜”3種林經(jīng)型模式，“防護模式”“耐瘠薄模式”2種林生型模式。這三種復層結構種植模式的設計，均以1hm²為設定面積，喬木占地面積最小以20m2/株為計算單位，喬灌比例為1∶2.

　�。�1）林景型模式。通過(guò)垂柳、水杉、紅瑞木、棣棠等樹(shù)種的搭配，形成豐富的天際線(xiàn)及紅、黃、綠的視覺(jué)效果，達到春季可觀(guān)繡線(xiàn)菊，夏季可觀(guān)滿(mǎn)樹(shù)金黃的欒樹(shù)，秋冬季可觀(guān)多姿百態(tài)的紅瑞木、棣棠的景觀(guān)時(shí)序。具體種植模式為：①上木。欒樹(shù)（200株）+垂柳（100株）+水杉（50株）。②中木。繡線(xiàn)菊（黃櫨）（250株）+紅瑞木（紅葉小檗）（150株）+棣棠（金葉女貞）（100株）。③下木。玉簪（400墩）+金銀花+丹麥草。

　�。�2）林經(jīng)型模式。在產(chǎn)生經(jīng)濟效益的同時(shí)，創(chuàng )造一定的生態(tài)效益和社會(huì )效益，即選取多種藥用植物，形成春季連翹奪目，春夏之季金銀花、芍藥競相爭妍，夏季珍珠梅串串白花驅暑，秋季銀杏渲染片林景色，冬季側柏蒼翠的景象。具體種植模式為：①上木。側柏（200株）+銀杏（100株）+杜仲（50株）。②中木。連翹（200株）+珍珠梅（250株）+枸杞（150株）+紅葉小檗（100株）。③下木。金銀花+寬葉麥冬+芍藥。

　�。�3）林生型模式。以防風(fēng)治沙塵污染為目標，選取連翹、泡桐、丁香等滯塵、抗污染能力強的樹(shù)種，形成夏秋開(kāi)花、冬顯干皮的特色。具體種植模式為：①上木。毛泡桐（200株）+皂莢（100株）+白皮松（50株）。②中木。珍珠梅（250株）+連翹（200株）+紫丁香（150株）+木槿（100株）。③下木。山蕎麥+地錦。

　　目前，滹沱河（石家莊市段）的整治和修復工作取得了較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。如上游續建的小壁自然生態(tài)園，總占地1025000畝，林地和疏林地占80％，植被率達到90％以上，基本形成了水、草、鳥(niǎo)、獸、林共生的良好的自然生態(tài)環(huán)境，為許多野生動(dòng)物的生存、繁殖和棲息提供了庇護場(chǎng)所。汊河一期工程通過(guò)模擬自然風(fēng)光，將該區域建成集自然生態(tài)、水源保護、休閑度假、知識教育功能為一體的自然生態(tài)觀(guān)察園和濱水景區，結合采砂大坑的回填處理，在汊河入滹沱河口上、下游段的滹沱河深槽營(yíng)造人工濕地，建設生態(tài)景觀(guān)和進(jìn)行生態(tài)河道的修復。同時(shí)，河道岸坡采用土工格室護岸、三維網(wǎng)草皮護岸和緩坡等形式，使滯洪區防洪標準和汊河行洪標準達到五十年一遇，既保障了城市財產(chǎn)的安全，又保障了該區域的地下水不再受到污染。