滹沱河石家庄市区段整治的生态水利模式研究（田魁祥,李文锦,刘秉良）

“河润千里、恩及八方”。很多城市依河流产生，靠河流生存。石家庄市盘踞滹沱河畔，得其利亦受其害。近50年的水利建设取得了很大成就，也改变了河流的连通状态和地下水的河润力度，引起了河流生态系统的功能变化[1]。主要是：河流干涸，水生态环境消失；河润能力降低，地下水漏斗面积加大[2]；地表水和地下水的污染加重；沿河农民的耕地面积减少；林木覆盖度降低；风沙化危害加重。河故然要以防洪除涝为第一任务。但是，滹沱河石家庄市区段是过水区段，只讲排洪实际是“损人不利己”。环境状况的变化以及社会经济发展的需要，迫使我们要检讨治水方略。“涝了有责旱了无罪”的治水思想应当改变了。城市水利需要跨越式的发展，恢复河流生态刻不容缓[3]。

据报导，2002年启动了《海河流域生态环境恢复规划》工作，提出了洪水资源化的问题和利用生态理念改造海河流域水利工程体系的问题[4]。2003年世界水论坛会德国的Erich Plate教授强调指出洪水管理的原则是“与洪水共存”。2003年11月在海河水利委员会纪念毛主席题词四十周年大会上，水利部领导提出“善待洪水，人水和谐”的理念。在海委编制的今后20年的《海河流域防洪规划》（2004年6月底通过审定）审查会上，水利部副部长陈雷提出：《规划》要体现科学发展观和治水新思路。给洪水以出路，从控制洪水转变为洪水管理。要处理好防洪与水资源利用和水生态环境保护的关系。海委总工刘宁讲：海河流域在受洪水严重威胁的同时，水资源又异常短缺，流域降雨主要集中于汛期的一两次降雨过程，水库蓄水时机难于把握，防洪调度既要保证防洪安全，又要兼顾洪水利用。这就为滹沱河生态治理研究提供了的法律基础。

2.生态水利的概念

河流生态系统不仅仅是指传统意义上的河床、河滩、河堤，而是以河流流通和河润宽度为特征、以河道为轴心组成的复杂的连续生态体系。河流纵向连通和横向浸润（包括洪水漫溢、地下水补给）对物质和能量的循环流动以及生物栖息地变化、动物和植物的多样性等有非常重要的影响，决定了环境梯度、群落构成、以及人类经济活动，也决定了河流的过滤、屏蔽、通道、源汇等生态功能。

河流生态恢复的生物治理不是简单的河流绿化，而是以生态学理论为指导的水利工程学与栽培学结合产生的一门新兴学科--生态水利工程学，是生态工程学的一个新兴分支[1]（所谓生态工程学是20世纪80年代在西方开始出现的一门新兴的交叉学科，美国定义为：“将人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法”）。生态水工的生物措施设计不仅要看到生物依从和服务于水利工程，对河流结构和水文状态影响的一面，而且要看到生物对河流的依赖性、河流水文状况对生物的影响方面。河川水流的空间和时间特征影响物种分布模式，也限制了生物体生存的能力[5]。因此，生态水利必须重视三个核心问题：（1）不能仅从河流谈河流生态，河流生态恢复不是纯粹的传统水利概念，而是扩展的生态经济概念。（2）水的管理是核心，对于间歇性的河流，蓄水滞纳与排洪同等重要，不能“一泄了之”，“损人不利己”。（3）生物治河是生物与水工建筑的有机结合，关键在于双方互补，相得益彰。

生态水工在黄河等治理上有成功的经验[6][7]，但是，离建立生态水利工程规范还有很大的距离。为了科学的营造河流生态体系，特提出生态水工模式的概念。生态水工模式是指与河流水利工程一体化的生物防灾减灾配置方式和栽培技术，目的是实现生物与河流结构、功能的统一。

3. 滹沱河的生态恢复与生物治河

3.1 滹沱河的生态治理目标

以石家庄、正定、灵寿三市镇的人文、经济、道路等和滹沱河水利工程体系为基础框架，采用自然化的生物治理手法，建设成园林式河流生态体系，为石家庄的持续发展提供安全保障和环境条件，为下游防汛创造条件，为保铁路、保油田、保京津做贡献。一要按照河流生态结构特征划分生态功能区，实行人文与生态资源的空间统筹，多种生态功能上下连通，左右呼应；二要针对间歇性河流的特点，适应河道流水特征，确定生态恢复的生态水工模式，“因地制宜、因害设防”，发挥对洪水滞蓄削峰、对风沙减速降尘的作用；三要以河流断面的水文和河润特征，科学运用生物群落生态功能与减灾功能，阶梯式配置各种生物措施；四是遵照生态经济学规律，以人文特点设计河流两岸的网目式景观格局，作到为城市增色，为农民增收，城乡和谐。

3.2 生态功能区划分

本研究区域自黄壁庄水库大坝到藁城机场路，总长50km。北到滹沱河北堤，南到高滩。是石家庄市功能区的子区，也是滹沱河流域功能区的一个子区。依据国家环保总局的《生态功能区划暂行规程》[8]，本着持续发展、区域相关、区域共轭性等5项原则，按照河流生态学结构—汇水区和河槽、河润区的特征，将研究区域分为四个子功能区：1、坝头水土保持区；2、扇缘潜水溢出区；3、城乡交错区；4、宜农开发区。

3.2.1 坝头水土保持区

范围从水库坝头到邵同，从河槽到高阶地边缘，上朔到水库坝头的丘陵区，包括灵寿县城关，总面积213km2，人口近15万。河槽由谷地和高阶地组成，洪水危险小，河床为渗水浸润区。生态功能目标是建设以灵寿为核心的古文化旅游景观区与水土保持生态保护区，发展中山国遗址及东西林山的水土保持和小壁生态保护区，建设成与正定历史文化名城一水相连的自然风景旅游区，与西柏坡、五岳寨旅游区相协调。关键措施是打破县域观念，围绕林山-中山国-滹沱河谷-灵寿城-小壁生态区为中心的人文景观作好水土保持，建立河床截流减渗潜坝，固定侵蚀基底，形成人工水面，保护并扩大湿滩和沙地，延缓地表水过境过程。北京市白河流域建低坝拦蓄径流，营造水面的经验值得借鉴。

3.2.2 冲洪积扇缘潜水溢出带湿地保护区

范围自邵同到小孙村的南水北调倒虹吸的一级阶地区，包括冲洪积扇缘潜水溢出带,总面积约170km2。河道展宽，两岸为较低的一级阶地，在二级阶地的陡坎下成为冲积洪积扇缘潜水溢出带。南侧邓庄是小青河的发源地，多湿地苇荡和荷花，石津渠在边缘通过。北侧曲阳桥一带是周汉河的发源地，“曲阳桥稻米”曾是石家庄的特产。现在泉隐河干，荷花、水稻已经绝迹。但是，人工池塘养鱼、钓鱼面积在石家庄仍是最大最集中的地区。生态功能目标：这里是滹沱河的河润带，水之源，城之泉，应当成为石家庄最大的湿地。迫切需要采取保护措施，控制地下水过度开采，增加生态水源，再造泉和湿地，把这里恢复成为石家庄名副其实的水乡。关键措施：通过截渗和生态水（弃水和泄洪水）的科学调度。结合南水北调穿滹倒虹吸工程，建立截潜坝，象山东莱州采用的防止海水入侵的方法一样。

3.2.3 城乡交错人文景观区

范围自南水北调倒洪吸工程到京深高速公路桥，包括衍生地带。是“火车拉来的城市”与“历史文化名称”之间的过度廊道。河道平缓，有多个跨河工程，堤防较好。但是，垃圾、污水以及采沙坑很多，还有一处面积很大的热电厂粉煤灰储存场。两岸正进入快速城市化的过程，汊河的一期治理工程已经完工。生态功能目标：美化河流，建设绿色人居环境。治理的关键措施：以四横四纵为纲，按照网目式景观体系，构建3-5处大型的园林化的人居与休闲小区。

3.2.4 东部滩地高效农业开发区

范围自高速公路桥到机场路公路桥，包括滩地及衍生带,北到正定-无极公路，南到石黄高速公路，面积约150km2。河床纵坡降减小，河滩变得开阔，挖沙造成河床“千疮百孔”。无明显的堤防，排泄和蓄滞洪水预案确定的最大幅度依然包括石黄高速公路至正（定）-无（极）公路之间的广阔范围。该区间是重要的农业区。周汉河在此段汇入滹沱河，把正定沿河的污水也排放而来，成为污染源。生态功能目标：利用开阔的河滩地，缓洪滞淤，健全防风和护滩护岸林网，发展高效农业、养殖业。治理的关键措施是完善防护林带，提高滞洪和防风能力，积极发展沙地经济作物，如花生、大豆、药材等。加强正定城镇和地方工业的污水治理，保护水源。

3.3 生态水工模式设计与配置

生物治河的技术措施主要有：

1、堤岸利用植物自然护坡、积沙造堤，提高河防安全标准；

2、滩地绿化，增加缓洪和蓄滞水能力，沉沙滤泥淤地造田；

3、维持河流的自然状态，恢复曲折蜿蜒、深潭、浅滩和湿地交错的完整健全的河流生态系统，减缓流速，提高滞洪补潜能力；

4、因地制宜建设平原蓄洪区和湿地，营造多样化生物栖息地；

5、建设两岸网目式景观体系，发挥廊道功能，保护城市大气环境；

6、重视山区植被恢复，保持水土，建设山川与人文协调的聚居环境和生态体系。

参考生态学、林学、草原学、植被学等采用的生物群落分类方法，针对滹沱河间歇性河流各部位的特点与生物种群结构特性，将生态水工模式划分为三个区系17个类型。

3.3.1 堤岸生态区系生态水工模式

堤岸是生物治河保证行洪安全的首要任务。一般是在土堤和干砌石护面的大堤上应用，实行乔灌草结合的结构。植物的根系有固结土粒的功能，茎干有增加过水断面粗糙度的功能。堤顶种柳树，在防洪时，还有挂柳防冲护堤以及提供防洪材料的紧急用途。但是，应用不当会造成堤防坍塌甚至溃堤决口。

3.3.1.1 护岸林模式

应用于Ⅰ-Ⅲ级不同规格的人工堤防，包括内坡使用干砌石护坡的地段。其功能是美化大堤，外坡有固堤和提供防汛资材的功能，内坡有护坡和缓流防浪的作用。同时，堤坡干旱，护堤植物既要有耐旱性，也要有耐受水淹、浪淘的能力。

3.3.1.2 生物堤模式

生物堤是指营造生物的风障碍体，借助风力侵蚀的动力，将河道沉积的沙砾搬移到预定筑堤地点，形成生物与泥土结合的河堤。应用于沿河无堤防的一级阶地，而又具备冬春风沙季节积沙条件的河段，如本研究区段的南岸。沿河岸种植树木后，可以防风积沙降尘，不仅保护城市环境，还借助风力积沙营堤，降低水利工程初始成本，提高经营管理的生物经济效益。

3.3.1.3 堤脚保护林模式

在天然凹岸，大堤常受洪水冲淘，在人工堤岸堤脚常因农民取土或挖沙形成堤脚沟，在洪水时发生顺堤流，甚至引发河床摇摆，乃至改道。因此，需要设置锁坝截流，同时配置堤脚固滩保护林。

3.3.1.4 护坡林模式

应用于河流堤防的内坡防护，尤其是高大的堤岸，尤其是带马道的大堤。护滩丁坝两侧都要采用此种模式。当前，在一些地方的堤防绿化中，尤其是常年干涸的间歇性河流，内外坡采用相同的护坡模式是不当的。

3.3.2 河道（滩地）生态区系生态水工模式

3.3.2.1 湿滩固滩林模式

在湿地行洪滩，为了保护湿地，并发挥缓洪滞淤的作用，在治导线控制下应用本模式。湿滩地主要特点是地下水位高，常年有明水润泽，选择耐湿耐水渍水淹的树种是关键。

3.3.2.2 固滩林模式

固滩林的主要作用是汛期缓洪积沙造田，春季防风固沙。一般与丁坝结合使用，目的是小洪水种地，大洪水滞洪，在缓洪的同时，提高放淤造田的效果。按滹沱河市区段北堤内的现实情况，丁坝长度100-1200m不等，因此结构比较复杂。滩地内的种植和养殖业均要注意汛期防汛。一般分为滩地防护林和滩边灌木防浪林两个部分。

3.3.2.3 雁翅林模式

鉴于目前实际存在的滩地状况，对河流中心的残留土地应当适当保护。对此，可以更好的应用雁翅林，分流洪流，防止滩地被继续冲蚀。

3.3.2.4 平滩草地模式

在治导线以内，5年一遇行洪线与10年一遇行洪线之间的滩地不适合种植木本植物，但是可以种植多年生的草本植物，达到植物利用、护滩防风沙的目的。对间歇性的滹沱河来讲，全部河床都可以发展自然草被。

3.3.3 河厢生态区系生态水工模式

从美化河流，为城市服务的目的出发，作好河流两厢的生态恢复也是重要的内容。本研究只想强调一点：沿河生态区系与河流水文网的关系比较复杂，而又人文聚居，农林业生产种类繁多，可识别的类型很多，归纳其配置特点呈现网目式。所谓“网目式配置”是指以道路河流的绿化带为网纲，各生态单元有机填充组成网目的生态体系。

本区系划分为九个基本的生态水工模式，既：水土保持林模式、道路林模式、风景园林模式、庭院模式、生态片林模式、经济林模式、特种种植模式、农田模式、粉煤灰绿化模式。本文只重点指出河道水工模式的特点，此区系不过多赘述。

4. 城市河流生态水利效益展望

实行生物治河，走生态水利的河流生态恢复的方向，效益是多方面的。以滹沱河石家庄市区段为例：生态效益表现在增加绿量，美化环境，防风固沙，成为石家庄北部的绿色屏障和氧气库；恢复湿地环境，提高河流生态系统和生物多样性的丰富度；增加地下水补潜量，降低地下水漏斗对环境的破坏；减少城市“三废”的危害，提高生态系统的自净能力。社会效益也会非常显著，一个美丽的滹沱河将成为人类“最适宜居住”城市的因素，也丰富人类休闲、旅游生活，还通过发展三产提供更多的就业机会。新增耕地和保护耕地有利于增加粮食产量，为粮食安全做贡献。从经济效益看，直接效益可以达到年增产值9400-10150万元。

参考文献

1、董哲仁 水利工程对河流生态系统的胁迫与补偿 2003年水利学会学术年会发表（2003年11月）

2、费宇红，陈树娥，刘克岩 滹沱河断流区水环境劣变特征与地下调蓄潜力 水利学报 2001年11期

3、何杉 用生态学的理念改造海河流域水利工程体系 海河水利网 2003年11月17日

4、董哲仁 河流生态恢复的目标 《中国水利》2004年第10期

5、王东胜 河流的生态功能及水文变化的生物学效应中国农村水电及电气化信息网 2004-06-18

6、山曼 流动的传统－一条大河的文化印迹《书香门第网络图书馆》网

7、张用宪 乾隆皇帝重视宿迁治水植柳固堤 《江苏水利》1999年第3期

8、国家环保局 生态功能区划暂行规程 国家环保局网 2001年3月

作者简介：田魁祥 1942.10. 男 河北省衡水人 研究员 主要从事水土保持、土壤改良等生态工程以及农业系统工程和生态农业的研究工作。

本文是石家庄市建委资助的《滹沱河生物治河研究》项目的一部分