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消落帶是指江河、湖泊、水庫等水體水位因季節性漲落使土地被周期性淹沒和出露成陸而形成的干濕交替的水陸銜接地帶[1,2]。三峽水庫運行后,庫區水位因防洪、發電、航運與補水抗旱需要而消漲(水位變化如圖1[3]所示),在水庫四周形成了漲水期最高水位線175m(本文所指水位均為壩前水位)與枯水期最低水位線145m之間的消落區域,其垂直落差達30m,面積約為349km2,且反季節周期性淹沒與出露。 城市消落帶即位于城市區域的消落帶,分布于重慶主城區、萬州、涪陵及豐都等20多個縣市,面積為52km2左右,約占整個庫區消落帶總面積的15%。因受密集人口和產業的影響較大,城市消落帶生態環境易遭受破壞,影響城市景觀,威脅到城市環境衛生、水庫水質的安全。因此,對三峽庫區城市消落帶進行生態保護與規劃,合理利用和保護消落帶,是城市生態景觀、城市經濟發展和市民生活的要求,又是保障三峽水庫水質安全的要求,具有重大的意義。 目前,國內外對消落帶的研究多集中于探討消落帶功能[4,5]、消落帶土地資源利用[6,7]、消落帶退化生態系統恢復[8]、消落帶生態治理[9,10]等方面,對受人類活動干擾強度大、生態環境易遭受破壞、影響城市景觀的城市消落帶的關注較少。本文擬針對三峽庫區城市消落帶存在的問題,基于城市消落帶的功能分區,根據消落帶生態類型,因地制宜提出城市消落帶的生態規劃與保護方案,以期為三峽庫區城市消落帶生態規劃與管理提供決策依據和科學支撐。 1城市消落帶存在的問題 三峽庫區消落帶是庫區水域與陸域之間的生態過渡帶,一方面攔蓄陸岸水土流失帶來的大量泥沙及面源污染物質,同時還過濾攔截未進入城鎮污水處理設施而散排的生產、生活廢水,肩負著截污過濾、改善水質的作用。但另一方面,如果不加強或采取適當措施對消落帶進行規劃與保護,很容易導致一系列問題的產生。 (1)生態系統的破壞三峽水庫的運行,使消落帶原有的陸生生態系統遭到破壞,并逐漸演變為濕地生態系統。大幅度的水位變化和周期性的干濕交替使消落帶原有物種消亡或難以繼續存活,造成消落帶植被覆蓋率減少,物種多樣性降低。 (2)環境衛生問題的產生三峽水庫蓄水后,水流緩慢,部分污染物質會沉淀淤積在消落帶;水庫退水后,消落帶滯留累積的污染物則會成為細菌、病毒、蚊蠅的衍生源。加之城市人口密集,與消落帶關系密切,人群接觸和傳播病源的機會增加。 (3)地質災害的發生反復周期性的裸露和浸泡,以及水位漲落、水浪沖刷和泥沙淤積,使消落帶地形、土壤和水分狀況會發生一系列變化[11],庫岸穩定性下降,滑坡、崩塌和泥石流等地質災害變得活躍。加之城市消落帶受人類活動干擾頻繁,增加了地質災害發生的頻率。 (4)城市景觀破壞位于城市區域的消落帶因生態環境的破壞,植被減少或基巖裸露,與繁榮昌盛的城市景觀格格不入。在城市某些人口密集的地區(如港口、碼頭等),因考慮防洪、固岸等需要,消落帶多以傳統硬化工程措施為主進行護坡,而傳統護坡方式與周邊水域和陸域景觀明顯不協調[13]:封閉的硬質人工駁岸改變了江河岸線的自然特征和生態功能;垂直陡峭的人工砌體、駁岸,使濱河區空間成為缺乏生活情趣的冷漠空間;以及景觀缺乏個性等。 2城市消落帶生態規劃與保護的內涵與原則 2.1城市消落帶生態規劃與保護的內涵 三峽庫區城市消落帶生態規劃與保護是以位于城市區域的消落帶為對象,針對城市消落帶存在的生態環境、環境衛生、地質災害、景觀破壞等問題,運用生態學原理和方法,結合消落帶所在城市區域,提出合理的生態功能分區,依據消落帶的生態要素劃分其生態類型,因地制宜地提出保護方案,對其進行生態規劃,使城市消落帶充分發揮其過濾攔截污染物、吸附降解營養鹽、提供親水空間及改善城市景觀等綜合功能,實現城市消落帶可持續、健康地發展。因此,城市消落帶生態規劃與保護應以保護庫區水質為前提,注重消落帶生態環境的改善與植被的恢復,注重滿足市民的親水要求,以及注重消落帶景觀與周圍水域和陸域的協調。 2.2城市消落帶生態規劃與保護的原則 2.2.1保障庫區水環境安全原則 消落帶是防止污染物進入水庫的最后一道生態屏障,在進行城市消落帶生態規劃時,應以恢復消落帶植被為主,發揮植被保持水土、過濾攔截及降解污染物等功能,保障庫區水質安全。 2.2.2生態性原則 生態性是指城市消落帶生態規劃與保護應建立在生態基礎之上,盡量保留原有生物群落及棲息地,適當輔助人工措施,促進消落帶植被的恢復,改善城市景觀,同時為生物的生存和繁衍生息提供良好的生境。 2.2.3親水性原則 現代濱江景觀設計更多地考慮了人與生俱來的親水特性。濱江親水岸的魅力主要通過視覺、聽覺、觸覺而為人所感受。因此,三峽庫區城市消落帶的生態規劃與保護應考慮為人們提供直接欣賞水景、接近水面的平臺,滿足人們對水邊散步、游戲等要求。 2.2.4可持續發展原則 城市消落帶生態規劃與保護應做到生態環境與社會經濟相協調,以消落帶環境效益、生態效益、經濟效益及社會效益為核心,通過恢復消落帶植被,發揮城市消落帶景觀功能,構建城市消落帶生態系統,實現城市消落帶的持續、健康發展。 3城市消落帶的生態規劃與保護 位于城市不同區域的消落帶,其生態服務功能有所差異;加之消落帶水位和地表坡度變化大,生態類型也不一樣。因此,三峽庫區城市消落帶的生態規劃保護,應在消落帶功能分區的基礎上,再根據其生態類型,因地制宜地提出生態保護方案。#p#分頁標題#e# 3.1城市消落帶功能分區 生態功能區劃,是根據區域生態環境要素、生態環境敏感性與生態服務功能空間分異規律,將區域劃分成不同生態功能區的過程。城市消落帶既能綠化庫岸,美化濱江,又能過濾攔截來自城市的污染物質,因此,生態景觀功能和生態屏障功能是城市消落帶的主要功能。位于城市港口、碼頭等區域的消落帶具有護坡、美化濱江的作用,稱其為航運樞紐功能。因此,城市消落帶按其功能可劃分為生態景觀區、生態屏障區和航運樞紐區。生態景觀區主要位于城市濱江區域的消落帶,以生態景觀功能為主,生態屏障功能為輔;生態屏障區主要位于較偏遠以及人類活動較少區域的城市消落帶,以生態屏障功能為主,生態景觀功能為輔;航運樞紐區則主要指城市港口、碼頭及其影響區的消落帶,兼顧生態景觀和生態屏障功能。 3.2城市消落帶類型劃分 3.2.1生態類型劃分依據 消落帶生態類型主要根據生態環境和生物群落這兩個生態要素進行劃分。生態環境主要包括溫度、濕度、高程、坡度、土壤侵蝕程度等,生物群落主要包括生物物種和群落結構。三峽庫區消落帶屬于同一個氣候帶和植被樣帶,其溫度、濕度和生物物種的差異性不大。消落帶土壤侵蝕程度、生物群落結構、生態系統恢復的可能性等主要是由消落帶坡度和高程所形成的地貌特征決定。高程決定了消落帶的形成與淹水、出露時間;坡度決定了消落帶的出露面積和沉積泥沙可能性、可開發利用強度和潛力等。因此,選定坡度、高程作為消落帶類型劃分的主要指標。 3.2.2按坡度劃分 坡度不同,消落帶土壤基質受雨水侵蝕和浪涌侵蝕的強度不同。參考常見的消落帶坡度劃分點[13,14],消落帶可分為平壩階地型(0~15°)、緩坡型(15~25°)、陡坡型(>25°)。0~15°的平壩階地型消落帶受雨水侵蝕和涌浪侵蝕程度均較弱,淹水后上覆水體運動平緩,泥沙易沉積,出露后具有自然生態恢復潛力。因此,平壩階地型消落帶一般宜保持其自然狀態,可適當種植喬灌草。15~25°的緩坡型消落帶,出露時以雨水侵蝕為主,淹水后以涌浪侵蝕為主,水土流失比較嚴重,需采取適當的措施保持水土,如采取碎石覆蓋護坡技術、人工種植植被等。坡度>25°的陡坡型消落帶,出露時雨水侵蝕強烈,可能發展為淺溝、切溝侵蝕,引起崩塌、滑坡等地質災害;淹水時涌浪侵蝕也很強烈,加劇了重力侵蝕;若不采取相應的措施治理和保護陡坡消落帶,在降雨徑流、水庫漲落和水浪沖刷侵蝕作用下,消落帶土壤基質會逐漸流失,導致基巖裸露。因此,對于陡坡型消落帶,主要采取生態工程措施,適當輔助工程技術措施。 3.2.3按高程劃分 由圖1可知,消落帶下部高程145~155m的區段在每年6~9月出露,此區域出露時間較短,考慮到該時段三峽大壩削峰調洪的影響,全年約為60d;消落帶上部高程170~175m的區段在11月至次年1月被水淹沒,淹水期較短,也約為60d;消落帶中部高程155~170m的區段出露期在每年2~10月,共200多天。因此,根據高程不同,可將消落帶劃分為145~155、155~170、170~175m3個區段,具體如圖2所示。消落帶3個高程區段淹沒和出露成陸季節和時間長短不同,適宜生長的植物種類也不同,因此不同高程區段的消落帶保護方案不同。通過對三峽庫區消落帶植物的野外調查,并結合相關文獻[15~18],歸納總結出如下適宜在消落帶生長的植物:145~155m區段,因水壓大,出露時間短(60d),可適應生長的耐淹抗壓的植物種類很少,僅有狗牙根、牛鞭草、空心蓮子草等少數幾種;消落帶155~170m區段出露時間較長(200d),適宜生長的植物種類相對較多,有牛鞭草、稗草、蒼耳、池衫、垂柳等;消落帶170~175m區段出露時間最長(300d),除上述植物可適宜生長外,還有蘆竹、香根草、白蠟、枸杞、秋花柳、水杉等。 3.3城市消落帶生態規劃與保護方案 在消落帶坡度劃分的基礎上進一步按高程不同,將城市消落帶劃分上、中、下3個區段。145~155m區段主要達到確保該區段消落帶穩定、保持水土的目的;155~170m區段則恢復植被,保護土壤基質,綠化庫岸,同時進一步削減進入水庫的污染負荷;170~175m區段主要起攔截過濾地表徑流、削減污染負荷、美化城市濱江景觀的作用。城市消落帶的生態規劃和保護,就是基于城市消落帶的功能分區,根據其生態類型劃分,因地制宜地提出規劃與保護方案。 3.3.1生態景觀區 位于生態景觀區的消落帶,不僅應滿足三峽庫區沿岸景觀需求,更應與城市環境相協調。同時,由于仍有部分污染物經消落帶進入水體,因此,該區域消落帶的生態規劃應主要體現其生態景觀功能,生態屏障功能次之。坡度小于15°的平壩階地型消落帶,高程為145~155m間的區段,宜保持其自然狀態。高程為155m以上的區段,宜實施生態護岸工程,如鋪砌防沖刷生態型護坡構件。除此之外,因植物具有保持水土、綠化庫岸、過濾攔截污染物質及凈化水體等功能,可在高程為155~170m間的護坡構件上種植耐水淹、具有景觀功能的灌草,如牛鞭草、香根草等;170m以上的區段,種植適宜生長、具有景觀觀賞價值的喬灌草,如垂柳、紫藤、蘆竹、牛鞭草等。另外,可在165m和176m高程左右還可鋪設1~2m寬的碎石或水泥道路,并間隔一定距離鋪砌幾條縱向臺階。道路一側種植具有景觀功能和耐淹能力的喬灌,如落羽杉、池衫、垂柳、紫藤等,176m道路內側再配上綠化帶,既可作為市民的親水平臺,也可起到美化濱江景觀的功能,又可攔截來自城市的污染物質。坡度介于15°~25°的緩坡型消落帶,高程為145~155m間的區段,宜采取碎石覆蓋護坡技術,在坡面土壤基質表層覆蓋一定厚度的碎石,可以有效地避免雨水及庫水對土體的沖擊,以此增強土壤的抗沖刷能力,達到保持水土的作用。對于高程為155m以上的消落帶,位于城市較為中心區域的,保護方案可與坡度小于15°的平壩階地型消落帶對應區域相同;其他區域,則可將植物種植模式與生態護岸工程結合,即沿著庫岸帶,一段僅實施植物種植模式,一段實施生態護岸工程,二者交替應用,使保護方案不顯得單調,又可降低保護費用。再在陸岸帶(位于消落帶上部的庫岸,見圖2)實施景觀發展模式,種植落羽杉、紫藤、垂柳等觀賞性植物,同時配置一條綠化帶,綠化庫岸,改善城市濱江環境。坡度大于25°的陡坡型消落帶,人類活動的干擾加劇了其不穩定性,首先應確保庫岸穩定,其次才是美化庫岸、優化濱江景觀結構、截污、減污等功能。高程為145~155m間的區段,宜實施固化護岸工程,如可用擋土墻加固庫岸,也可采用拋石、石籠、沉排、土工織物枕、土工膜袋砼或鋼筋砼塊體等形式或者采用混合式護坡固岸。高程為155~170m間的穩定型區段,宜保持其自然狀態;對于存在或潛在地質災害的非穩定區段,宜實施生態護岸工程,如噴射植被混凝土等。高程位于170m以上的區段,實施生態護岸工程,采取防沖刷基材生態護坡技術或噴射植被混凝土,再在陸岸帶配置綠化帶,種植落羽杉、紫藤、垂柳等觀賞性植物。#p#分頁標題#e# 3.3.2生態屏障區 城市消落帶生態屏障區的生態保護方案應體現其生態屏障的主要功能,其次是生態景觀功能。因此,生態屏障區的保護方案與生態景觀區的側重點有所不同,主要體現在如下兩方面:在植物配置方案方面,生態屏障區應以截污去污能力強的植物為主,如扁穗牛鞭草,狗牙根,水菖蒲,蘆竹等。在各區段采取的保護模式方面,位于生態屏障區,坡度小于15°的平壩階地型消落帶,高程為155~170m間的區段,宜采用人工植物種植模式。坡度介于15°~25°的緩坡型消落帶,高程為155~170m間的區段,也宜采用人工植物種植模式,種植具有相應耐淹抗壓能力且吸污去污能力強的灌草;高程為170~175m間的區段,宜采用景觀發展模式,種植高密度的適宜生長、吸污去污能力強且具有觀賞價值的喬灌草,如垂柳、紫藤、香根草等,再在陸岸帶增加綠化帶。坡度大于25°、較穩定的陡坡型消落帶,高程為145~170m間的區段,可以采取自然生態恢復模式,保持自然狀態。 3.3.3航運樞紐功能區 位于航運樞紐功能區的消落帶,因受庫水及船行波侵蝕嚴重,尤其是高程為145~155m間的消落帶,再加之消落帶受人類活動干擾大,所面臨的主要消落帶問題是庫岸失穩。因此,所采取的保護措施應以穩固庫岸為主,同時,應兼顧城市對濱江景觀的要求。對于坡度小于25°的平壩階地、緩坡型消落帶,宜將工程措施、生態工程措施及人工生態恢復措施三者相結合,筑起防護大堤,才能既實現城市航運樞紐的特殊功能,又能達到城市消落帶對景觀的要求。高程為145~155m間的區段,淹水時間長,水壓高,受水浪沖擊頻繁,適宜生長的植被不多,宜采用工程措施進行固化護岸,確保庫岸穩定;155m以上的區段,淹水時間相對較短、水壓也較低,某些灌草可生長于上,因此,宜采用生態護坡,如鋪砌防沖刷生態型護坡構件、噴射植被混凝土等;再在陸岸帶栽種具有觀賞價值的喬灌,實施景觀發展模式,美化城市濱江景觀。坡度大于25°間的陡坡型消落帶,土壤基質極易因庫水的沖刷、剝蝕作用而流失,導致基巖裸露。因此,該區域應通過工程措施來護坡固岸,可建擋土墻加固庫岸,也可采用拋石、石籠、沉排、土工織物枕、土工膜袋砼或鋼筋砼塊體等形式或者采用混合式護坡固岸;再在陸岸帶實施生態護岸工程,配置綠化帶,既穩固了庫岸,又可起到美化濱江景觀的功能。 4總結 三峽庫區城市消落帶是一種特殊的消落帶,對其進行生態規劃與保護,是庫區沿岸城市發展的要求。本文針對了城市消落帶存在的問題,結合消落帶所在城市區域,將城市消落帶劃分為生態景觀區、生態屏障區和航運樞紐區3個功能區。生態景觀區主要位于城市濱江區域的消落帶,以生態景觀功能為主,生態屏障功能為輔;生態屏障區主要位于較偏遠以及人類活動較少區域的城市消落帶,以生態屏障功能為主,生態景觀功能為輔;航運樞紐區則主要指城市港口、碼頭及其影響區的消落帶,兼顧生態景觀和生態屏障功能。以坡度和高程作為消落帶生態類型劃分的主要指標,按坡度將消落帶劃分為平壩階地型(0~15°)、緩坡型(15~25°)和陡坡型(>25°)3個坡類,再進一步按高程劃分為145~155m、155~170m和170~175m3個區段,運用生態恢復和植物配置等原理和技術,因地制宜地提出了保護方案,構建城市消落帶生態系統,以充分發揮城市消落帶的生態、環境、社會效益,實現城市消落帶可持續、健康地發展。此外,三峽庫區城市消落帶作為城市區域的一部分,應將其保護治理作為庫區城市規劃和建設的一個重要內容,使其與城市發展的岸線利用、港口安排建設、城市供水、江景利用等協調。