The ecological function of the artificial river in city landscape
ZHANG Lu-Qiang
(The research center of ecological culture &. scientific development, College of life science, Shandong University of Technology, Zibo, Shandong, 255049, PR China)
Abstracts: In our country, the most design and construction of the artificial rivers in city landscapes, have violated the ecological basic laws. And they can't develop the deserved ecological results. It is suggested to design the river course in open style, to afforest the bank with natural vegetation, to overall the artificial river, natural river and city natural rainfall emission, and to make the landscape river in city blend in natural system harmoniously, to reduce its operation cost, to raise its comprehensive ecological results.
Keywords: city landscape, artificial river, ecological function

　　我国北方大部分地区气候干燥。不知从什么时候开始，在北方城市中出现了旨在丰富景观、美化环境、调节气候、造福于民的人工河流。也确实有一小部分的人工河流规划合理、管理科学，能够很好地融入城市景观，发挥了良好的生态效益和社会效益，为城区人民创造了一个花红、树绿、水清、气朗的人居环境。但大部分人工河流的设计和建设违背了生态学的基本规律，不但没能实现造福于民的预期目标，而且，需要反复进行的清污及排换水工作也给地方财政增加了不小的负担，人工河流对许多城市成了名符其实、劳民伤财的“伤心工程”。

　　地球表面的水热分布是决定地表景观格局的重要因素。河流和植被在区域水热调节方面发挥着重要的作用。因此，规划合理、管理科学的人工河流与植被也可以发挥良好的水热调节作用，为人们提供一种人工天然的生活环境。但是，人工河流发挥良好生态效益必须以其有效地融入自然生态系统为前提。

　　自然河道通常具有透水性，通过向地下渗透有效补偿地下水，保障了地下水资源的持续利用。在城市人工河流建设中，出于降低运行成本（补偿河水渗漏）的考虑，多采用混凝土固化河道，使河水与自然系统连接的生命之根断裂。这样就形成了一种悖象，一方面是劳民伤财的城市人工河流基本上丧失了补给地下水的生态功能；另一方面，由于长期超采地下水，又不能得到及时、有效地补偿，目前我国已形成了区域性地下水沉降“漏斗” 100多个，总面积达150,000Km2，其中华北平原就有近70,000Km2面积的地下水水位低于海平面。[1]地下水资源耗竭、地表塌陷、海水倒灌等生态灾难迟早都会发生。

　　自然河道中的河水向两岸渗透，可以为两岸植被提供充足的生活用水，滋养着两岸的植被欣欣向荣。河道流域植被的繁荣，可以有效地调节了局域温度、湿度、降雨等小气候。比如，森林大量的蒸腾和持续的蒸发提高了林地上空的相对湿度。一般林区上空，大气相对湿度比无林地高5%~20%；蒸发和蒸腾消耗大量的热能，林冠的吸光作用（可达80%左右），再加上林冠遮阴，降低了地表辐射，使林区上空气温下降（在500m高空范围内有林区比无林区气温约低10 ℃左右）；水汽易于饱和而形成降雨条件，可增加降雨3.8%~26.6%，平均17.4%。[2]一般来讲，当植被郁闭度达到04~0.8时，其保持水土、涵养水源的作用最大，平均每亩有林地比无林（农田或草坪）地多蓄水20吨以上。河流两岸茂盛的植被不失为一座高效的绿色水库，河流及其植被为人类的生活创造了适宜的环境。所以，古往今来川流不息的江河多是涵养茂盛植被、孕育人类文明的“母亲河”。

　　而河道固化的城市人工河，河水不能向两岸渗透。两岸以草皮为主的人工绿化带不但不能起到涵养水源，调节小气候的作用（温度、湿度、降雨），反而需要大量的绿化用水和人工维护等费用。以草皮为主的植被，缺乏以乔木为主植被的乔、灌、草层级结构。这种层级结构包括地下和地上两部分。在地下，不同植物的根系按深浅分层，发挥着强大的涵养水源、保水固土作用。在地上，不同植物则按高度分层，起着调节气候，美化环境的作用。乔、灌、草层级结构完善的植被，可以为我们持续提供一定数量的产品（如：木材等），并且，它还具有一定的内部稳定调节功能，可以抵抗一定程度的外部干扰，比如，干旱、病虫害等。以草皮为主的绿化带，草皮的根系位于土壤的表层，只能利用土壤浅层的水分和营养，也只能在地表很小的范围内发挥调节微气候的作用。其生态效益远不足以抵消它对土壤环境的生态负效应（大量浪耗水资源、消耗土壤肥力，导致土质恶化）。通过河水蒸发提高城区空气湿度的设想，也因为缺乏阻碍因素（人工河周围的植被不足以阻挡这些水蒸气向外扩散）而无法实现。

　　自然河道水系与土壤环境直接关联，水体与土壤之间不间断地进行着物质和能量的交换，形成一个共生体系。在水流缓慢的河流中，植物（挺水植物、漂浮植物、沉水植物）、动物、微生物共同构成了水生生态系统中具有层级的群落结构。水体中生物群落的存在，是物质在系统内顺利实现迁移、转化、积累、释放、代谢的基础条件，也是系统实现自调节、自净化功能的必要条件。所以，自然水体可以成为一个可持续的、具有生命力的有机系统。维护和利用好水体的自净化和自调节作用，实现系统的自运行，既有利于系统的稳定，也有利于降低运行成本，提高综合生态效益。

　　而河道固化的人工河，水体与土壤之间的物质、营养关系被切断，河水成为被人为隔离于土壤之外的孤立系统。这样的水体系统无力支撑复杂的生物群落，人工河流中以浮游生物为主体的结构简单的生物群落，对水体系统中物质的迁移、转化和输出能力很弱，无法抵消环境、单位或居民向河流中输入的废弃物，导致河水的质量状况恶化。有些地方，人工河流甚至成了高档、豪华的“排污沟”。

　　自然河道是地表径流网络的组成部分，它发挥着防治地带性水涝灾害的作用。降雨时，地表水汇集到河道中，通过河道排流发挥减少洪涝灾害的作用。而且网络化的河道也可以将其他地区多余的水分调剂到本地，以供生产、生活或生态建设之需。所以，自然河流除具有自净化能力外，河水的交相流动也使其不断得以更新。只要条件允许还可以四季常流、流年常清。

　　而城市人工河道为减少运行成本，往往进行有限规划，把人工河设计成一个环流体系，即使是城区的天然降水也不能排入河中进行补给，完全依靠人工补充洁净水。不仅运行成本高昂，而且换水不及时，通常会导致水质恶化，尤其是炎热季节。人工河也因此失去了防治水涝灾害、调剂水资源的功能。

　　综上所述，有些城市的人工河流基本上不具备天然河流的生态功能，成为不折不扣的静水、死水和污水。当人们驻足人工河流的两岸，并没有能够体验到自然河流的碧波荡漾、空气的清新和气候的湿润；生活在人工河畔的人们也并没有能够享受到环境良好的生态福利。由于设计上和结构上的缺陷，人工河流预期的功能并没有得以实现。要充分发挥城市景观中人工河流的生态功能，就必须在设计原则、整体结构、日常管理上加以系统改进，具体建议如下：

　　1、城市人工河流的建设既然是公益工程、民心工程，就必须把公共利益放在第一位，从规划、设计、施工到管理、运作，都必须遵循生态学的基本规律，保证人工河流建设的投资——生态收益达到最优化；

　　2、城市人工河流的规划应该与自然河流、城市天然降水的排放统筹考虑，连接成网，发挥河道排涝、河水更新和调节气候等完整的生态功能，使其和谐地融入自然生态系统，并成为其中的一部分。如果不具备条件可以不建设人工河流。

　　3、采用开放型河道设计，用带孔的石板砖垒砌河道，建立河流中水体与土壤间的物质与营养联系，培育复合水体生态系统，充分利用水体的自净化、自调节功能，发挥水体的综合生态效益。

　　4、采用本地树种，建设具有乔、灌、草层级结构、功能完善的人工河流天然植被绿化带，发挥河流（包括水体和绿化带）的综合生态效益，降低运行费用，提高运行质量。为城市人民真正创造一个生态良好的人居环境。

　　不存在缺陷的设计是不存在的。有错误并不可怕，可怕的是，即使知道这种设计存在的缺陷，却因碍于某些领导或权威的“面子”之类的虚无的东西，置人民的福祉于不顾，顽固坚持已有的错误，使无辜的人民承受过重的负担。谁将是我们改进错误、走向成熟的障碍呢？

[参考文献]
[1] 姚润丰：我国地下水降落“漏斗”面积已达15万平方公里[EB/OL]。新华网http://news.xinhuanet.com/zhengfu/2004-03/25/content_1384834.htm，2004-03-25
[2] 柴发熹，王三英：森林改善环境的生态经济功能[J]。生态经济，2003（10）：216-217；221。

[作者简介]
张录强（1970- ），男（汉族），山东理工大学生命科学学院副教授，生态学博士，主要从事生态学和生态经济学领域的教学科研工作。