构建城市水系生态安全格局初探
——以厦门市后溪为例
王 宁 黄友谊 陈伟伟
【摘要】本文在分析我国城市水系存在问题的基础上，结合厦门市后溪流域污染综合整治规划实践，以水污染防治规划为主，同时进行河道水生态修复改造规划，包括防枯、水动力和清淤规划，初步探讨构建后溪流域生态安全格局的措施，以期为我国东部沿海经济较发达地区的城市水环境治理提供借鉴。
【关键词】城市水系；生态安全；综合整治；厦门市
1．引言
水是环境中最活跃的因子，孕育人和城市的重要载体，是人类文明的发祥地。自古以来，因水体区域有着丰富的自然资源，是最适合人们生活和发展的场所，所以一般都成为城市发展的起源地。因此，作为人类集中居住地的城市，水系不仅是关系城市风格和美化城市环境的重要因素，而且关系到城市生存，影响着城市发展。水已成为城市功能中不可缺少的一部分，在人类聚居的城市生态系统中，城市水系发挥着重要作用。
吴良镛曾提出“我们的时代是一个大发展和大破坏的时代”。在人类傍水而居的同时也频繁干扰着这一地区。近年来，受人口增长和经济发展等因素的影响，城市水环境正持续遭受着各种破坏，城市水系生态安全更是面临十分严峻的挑战。仇保兴认为我国城市水环境存在城市水污染相当严重、城市水污染治理仍然滞后、城市水生态系统退化严重、城市水资源开发利用程度过高等九大问题，这些都是构建我国城市水环境所必需面对的问题。
后溪是厦门市第二大河流，干流全长29.25公里，总面积209.3平方公里，发源于戴云山脉与博平岭山脉交界的老寮仓山西麓，自西北向东南流流经集美区大部，经后溪水闸后汇入杏林湾。后溪总体治理水平仍滞后于社会经济发展需求，水环境恶化严重，水生态安全问题较突出，主要干流苎溪和碧溪人为干扰严重，生态退化显著，生物多样性缺失，与规划的沿岸农业生态观光区、旅游度假区、滨水生活区、行政办公和文化娱乐区等定位极不协调。为实现流域经济社会协调发展和资源环境可持续利用，借鉴国内外城市水系治理经验，立[6][4][5][3][2][1]
①足于整个区域环境、经济、社会协调发展的高度，构建后溪流域水生态安全具有重要意义。
2．水环境现状调查与预测分析
2.1流域水环境评价
石兜—坂头水库水质表观清澈，苎溪段近坂头水库段水流很小，水质较混浊；碧溪段水面较宽，水质较混浊；许溪干流段水质混浊；许溪上游段水质表观较好，尤其是上游山涧水质清澈。据调查统计，后溪流域共计分布有93个排污口和33个汇流口，排污口主要为未处理的生活污水排放口。
除石兜—坂头水库水质为地表水III类、苎溪上游段为地表水IV类、许溪上游段为地表水III~V类外，其余区段水质均为劣V类；除许溪上游和苎溪上游段外，其余各区段现状水质均已不能满足水功能区划要求[6][7]。各评价因子中，CODMn均可达到水质功能目标要求，NH3-N、TN、TP有不同程度超标，尤其是NH3-N超标较严重，最大超标点已经超过水功能区划水质目标5倍以上。后溪流域主要表现为N、P污染。
2.2流域污染源现状调查评价
根据对后溪流域社会经济发展状况及污染产排、治理现状的综合调查，后溪流域现状主要污染源包括：生活污水、生活垃圾、畜禽养殖、水产养殖、农田面源和工业污染等。按入河量统计计算流域各类污染负荷，后溪流域工业污染、生活污染、农业污染入河总污染负荷约为：COD1802.31t/a、NH3-N119.65t/a、TN269.67t/a、TP25.79t/a。
现状污染负荷中各行业所占比例见图1，生活污染加上农业污染已占后溪流域全部污染负荷的90%以上。
图1 现状污染负荷中各行业所占比例
2.3流域生态环境现状评价
后溪流域因人类活动历史悠久，生态环境受人为影响十分深刻，表现在：自然植被的面积甚小，农业植被的面积较大；自然植被的次生性强，现有的林地全部为人工林和次生林，林相参差不齐，林内结构简单，林种单一；受地理条件及人为活动的干扰影响，区域典型生态系统主要由河流生态系统、湖泊生态系统、农田生态系统、林地生态系统等组成。据调查,河岸带共识别植物34种，其中水生15种，湿生11种，人工作物8种。
河道护岸结构可分为3类：自然护岸（土质及块石）、生态型护岸及硬质护岸。其中，自然护岸（土质、块石）主要分布在许溪上游及其支流；生态型护岸主要分布在许溪中上游；硬质护岸主要分布在苎溪、碧溪段。
流域底泥淤积及污染相对较少，底泥淤积较为严重的河段为许溪段，其余河段污染及淤积相对较少。
3．流域总体功能定位
厦门市小流域污染整治与水资源保护示范区。在流域实行严格的水功能区限制纳污“红线”和饮用水资源管理制度，实现河道防洪防枯的水利功能和水清水美的生态功能要求，推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相适应。
厦门市和集美区重要的水源涵养区与生态敏感区。发挥流域的生态系统服务功能，为厦门市和集美区提供生产有机物、涵养水源、保护土壤、固定和释放二氧化碳、营养物质循环等多种服务，成为区域的重要生态保育单元。
4．流域生态安全保护需求分析
4.1生态安全格局分析
根据流域河流水系、森林资源、高程信息、土地利用等特征，通过图层叠加，进行流域生态敏感性分级，后溪流域可分为特殊敏感、高度敏感、中度敏感和低度敏感四个级别。将流域生态敏感性分级与流域内人口分布、环境质量、污染排放等特征图进行比对，根据其在评价指标体系中其所占权重，综合评价流域环境冲突的空间差异性，明确后溪流域不同控制单元生态安全保护需求。
评价结果显示，许溪干流具有较高的生态敏感性和较大的环境质量压力、污染排放压力，应为优先污染整治单元；石兜—坂头水库具有很高的生态敏感性和较小的环境质量压力、污染排放压力，应为优先生态保育单元。
图2 后溪流域生态安全格局分析图
表1 流域生态安全格局分析
注：表中“+”表示正相关程度，“-”表示负相关程度。
4.2流域功能分区及生态安全保护需求
将流域按水文、水环境特点和区域经济社会定位和发展需求，划分为5个控制单元。根据流域总体功能定位结合各单元特征，对5个控制单元进行分区功能定位，确定环境保护重点需求。
4.2.1石兜-坂头水库
后溪干流的上游河段。石兜—坂头水库及入库溪流是厦门市生活饮用水地表水源保护区，是厦门城市饮用水的重要供给地，水资源保护对流域整体水环境状况具有重要意义。本单元是流域构建水资源保护示范区、发挥生态系统服务功能的核心区域，是流域的重要生态
保育单元。水质安全保护和水源涵养是该单元的环境保护重点需求。
4.2.2苎溪
后溪干流中游河段。由于石兜—坂头水库水资源利用，苎溪河道水量缺乏，同时河道护岸完全硬化，人为干扰严重，生态退化，生物多样性缺失，未能很好地发挥河道自身的生态和景观功能；区域内工业区和城市建设尚处于起步阶段，现状农村地区城市化进程仍有较长发展过程。本单元环境保护重点需求是防枯及恢复河道自然生态功能，同时需持续解决沿岸城乡滚动开发中的污染控制问题。
4.2.3许溪上游支流
许溪是后溪的最大支流。许溪上游支流区域是后溪流域重要的水源发源区，该区域河道枝多流短，河道沿程为典型的山地丘陵农村地区，自然生态良好。本单元是流域发挥涵养水源、生产有机物、保护土壤、固定和释放二氧化碳、营养物质循环等多种服务的重要区域，环境保护重点需求是水源涵养、限制开发加强自然生态保护。
4.2.4许溪干流
许溪干流段是典型的冲击平原型农村地区，分布大量农田和农村居民以及后溪工业组团工业区，现状环境不容乐观，该区段入河排污量已成为后溪流域最大污染来源。根据相关规划，本区域基本保留现状用地类型，部分用地规划为生态绿契。本单元是流域提供生产有机物、保护土壤、固定和释放二氧化碳、营养物质循环等生态服务功能的主要区域，环境保护重点需求是农村面源和工业生产污染控制、规划生态绿契功能的维护或转移。
4.2.5后溪干流（碧溪）
下游后溪干流两岸是快速发展的城市延伸区，区域现状污染负荷相对较大，根据城市总体规划，本单元将逐步发展成为城市建成区。同时，后溪干流河道护岸完全硬化，人为干扰严重，生态退化，生物多样性缺失，未能很好地发挥河道自身的生态和景观功能。本单元大部分区域开发强度已较大，并规划发展为城建区，生态敏感性不高。单元环境保护重点需求是城镇生活污染控制，特别需关注沿岸城乡滚动开发中的污染控制问题，以及河道生态和景观功能的修复。
图3 后溪流域规划控制单元示意图 5．构建流域生态安全重点任务与布局
5.1水资源配置与保护
（1）水资源配置
实施重点河段防枯规划。鉴于石兜—坂头水库的拦蓄作用，且现状水库没有考虑下游苎溪段生态下泄流量的需要，导致苎溪段枯水期水量极少，甚至出现断流和干涸。
保障流域生态需水。实现流域最低生态需水量0.2亿立方米，适宜生态需水量0.5亿立方米的控制目标要求；通过上游石兜、坂头水库调节作用满足枯水期流量；通过小水库群清淤，加强雨洪资源利用；开展后溪工业组团、厦门新站、三南等污水处理站的中水回用；建设溢流堰等保水工程。
（2）水资源保护
加强西北部水源保护区和许溪上游水源保护与涵养工作。针对西北部山地石兜—坂头水库水源保护区，重点从加强外源风险控制和水源涵养两个方面进一步完善保护措施，主要包括在水源保护区内实施退耕、退经济林还生态公益林工作；环库四周构筑陆域缓冲带；加强水土保持工作，对中度以上侵蚀强度的残次林实施改造，加强水源涵养。
开展控制外源污染排放和流域河道清淤工作。从外源污染物去除及河底地形改造两方面出发，控制外源污染排放；针对主河槽及污染较为严重河段开展河道疏浚；在原有防洪规划的基础上，放缓原防洪规划的断面边坡，增加汛期洪水的过流断面；保持枯水期苎溪河道维持一定水面，避免河床裸露，有效改善苎溪的水文动力条件。
5.2水环境污染综合防治
（1）加强点源污染防治
强化城镇生活污水处理。突出“集中与分散处理相结合”“污水资源化”和“利用已建排水设施”等原则，采用分流制排水系统，近期局部采用截流式合流制解决污水排放问题，远期根据区块开发逐步改造为分流制。
加大畜禽养殖场整治力度。加强生猪养殖治理，划定禁养区和限养区，推广生物发酵垫料零排放环保型养猪模式和猪-沼-果（草、林、菜）等种养结合的生态型养猪模式；加强鸭养殖治理，划定禁养区和限养区，推广“畜禽—沼—果”“畜禽—沼—湿地—鱼塘”“果园养鸭”等生态型养殖模式。
加快工业废水治理。以后溪工业组团、涌泉工业园及324国道沿线工业集中分布的区域为污染整治重点，设置园区排污总量控制、入园企业环保门槛、结构关停、污水深度处理、清洁生产、提高中水回用率等措施；针对工业区外的零散工业，逐步推动镇、村内零散工业企业向工业集中区转移集中工作；完善城市建成区的工业企业周边配套完善市政污水收集系统工作；全面推行排污申报登记和排污许可证制度，积极开展清洁生产审计。
（2）加强面源污染防治
推进农村生活污水治理。采用分散与集中相结合的农村生活污水治理模式，流域内55个自然村采用截流接管模式治理，45个自然村采用截流就地处理模式治理；建立处理设施长效运营管理模式，委托专业环保公司进行科学维护。
完善农村垃圾收集处理。针对农村地区范围广、垃圾集中收集困难、清运处理不便的特点，采用“分类收集—就地处理”和“村收集、镇中转、市处理”相结合的模式，进行减量化、无害化处理。
加大养殖污染治理力度。设置畜禽养殖的禁养区和限养区，近期对污染集中的生猪和鸭养殖污染、水产养殖的清塘底泥污染展开重点治理。与生态农业相结合，引导养殖产业向集约化和规模化方向发展，发展生态健康养殖；引导养殖污染治理向集约化、无害化、资源化方向发展。
开展农田面源污染防治。通过测土配方施肥、水改旱和节水农业源头控制面源污染源强；通过生态沟渠、生态田埂、植物缓冲带、生态池塘等多种手段开展面源污染的生态拦截。
5.3河道水生态修复规划
根据各河段特点确定各河段的生态功能定位及基本改造方式；通过河道生境构建及生物群落的恢复，提高河道的自净能力，维持及在一定程度上改善河道水质，为河道及河滨景观建设提供良好的水环境；利用多样化的河道生境及生物群落，协调河滨景观及绿化的建设，形成生态系统稳定、自我维持能力强、生态连通性佳、景观多样、层次分明的河道景观体系，把后溪流域主干河道修复及重建成为流域内的重要生态廊道及景观通道。
表2 各河段功能定位及生态修复改造方式
图4 后溪干流（碧溪）硬质堤岸生态修复改造示意图
5.4水土保持规划
针对西北部山地水源保护区，在水源地保护区内实施退耕（果园）还林和中度以上侵蚀强度的残次林和经济林改造；针对中部坡地果园开发种植区，对区域内中度以上侵蚀强度的残次林和经济林实施改造；针对南部平原城镇开发建设区，加强水土保持的监督管理。
5.5预警与监管体系建设
加强流域水文水资源监测体系建设。针对水源保护区、跨界断面等重点位置，增加流域内水文水资源监测断面，建成水文水资源监测体系。
提升流域水环境监测能力。加强常规监测断面和在线监测设施建设，提高流域水生态环境自动化监测能力和水平；加强应急监控系统和响应体系建设，提高流域应急监测能力和水平；加强生物类指标监测，积极构建水生态环境监测体系。
建设完善流域水环境执法监督体系。建立流域生态系统中长期动态监测评估与预警系统，加强对流域水资源和生态环境的监控。
6．结语
城市水系属于城市建设的生态敏感区，构建城市水系生态安全格局没有一个固定的、现成的模式，而必须因地制宜，从城市规划学、景观生态学、水利学多角度考虑,并按照这一目标和准则进行规划设计。统筹协调好流域社会经济发展与流域污染综合治理、溪流水利工程建设、河道生态环境保护之间的关系，为打造青山绿水的田园风光、建设生态友好型社会环境打下良好的基础，对构建厦门市后溪流域生态安全格局有重要的指导意义，也可为其他城市水系的规划和治理提供经验和借鉴。
注释：
根据省市领导的指示精神，厦门市规划局成立了专项规划领导小组，负责厦门市岛外十大溪流的综合整治编制规划工作。构建厦门市后溪流域水系生态安全也是本次规划的重点任务之一，由上海勘测设计研究院和厦门市城市规划设计研究院共同承担。
参考文献：
[1]肖莹颖.武汉城市水体景观修复性设计的研究[D].武汉：湖北工业大学.2012:6-10.
[2]江红梅,王正中等.我国城市河流水环境综合规划治理探讨[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，(1):125-128.
[3]康宇.城市水系恢复与利用研究——以我国北方城市为例[D].河北:河北农业大学.2010:12-16.
[4]吴良镛.北京宪章[J].国际建协第20届世界建筑师大会.1999.
[5]httP://news.hZo-ehina.coln/Poliey/Polieies_laws/[**************]_l.shtm
[6]伊藤一正等.城市与河流——全球从河流再生开始的城市再生[M].北京:中国环境科学出版社,2011.
[7]厦门水功能区划报告
[8]厦门市环境功能区划（第三次修改）》（2011）
作者简介：王 宁（1987- ），男，硕士研究生，厦门市城市规划设计研究院市政设计所，助理工程师； 黄友谊（1979- ），男，硕士研究生，厦门市城市规划设计研究院市政设计所，工程师； 陈伟伟（1984- ），女，硕士研究生，厦门市城市规划设计研究院市政设计所，助理工程师。