河流功能分类详解

分析河流的功能，供给者是河流系统，使用者有两个：人和自然环境。自然环境是包括河流系统在内的范围更大的系统，甚至是地球整个自然界。使用者为人的河流功能定义为社会功能，使用者为自然环境的功能定义为自然功能。

2.5.2.1　人的需求

人有多样化的需求。按照马斯洛的需求层次理论，个人的需求分成生理、安全、社交、尊重和自我实现五类，依次由较低层次到较高层次。人对河流的需求，不仅是个体的需求，更多是社会群体的需求，首先是满足群体公共利益，其次是兼顾个体利益。这里不从心理学意义上严格界定需求内涵，而从常识角度近似把人对河流的需求分成生理需求、安全需求、生产需求和精神需求四方面。

1.生理需求

生理需求是人们从河流获取饮用水、鱼类等物质，满足生理需要，相应的河流功能为生活供水和渔业。当然渔业也可以满足生产需求，兼作生产需求的元素。

2.安全需求

安全需求是人们要预防涝灾、洪灾和生态灾难，避免生命伤害和财产损失；相应的河流功能包括防洪、排涝、应急避难和生态安全。

防洪是从古至今各朝各代的艰巨任务，因为大洪水引起的洪灾会造成无法承受的巨大损失。“防洪”这个词，是习惯用法，以河流作为主体时，也许改为“行洪”更恰当，这里仍然沿用习惯用法。

除涝是我国城市建设近期面临的重要任务。随着城市化进程加快，城市人口急剧增长，规模迅速扩大，地下排水工程的欠账凸显出来，城市涝灾损失在不断加大。近几年，我国城市开始加强市政排水沟渠和海绵城市建设，提高除涝标准。

应急避难是指城镇居民在遇到地震、火灾等灾害时，利用滨水场地空间作为应急避难场所，减少次生灾害。

生态安全指河流要处于健康状态，否则会产生环境污染与生态衰退，影响饮用水安全、食物安全、空气质量和绿色环境。前些年，人们改造自然、发展经济的力度很大，对河流过度索取，导致河流水质恶化、鱼类死亡、土壤污染、食品出现安全问题，甚至局部爆发了某些疾病。

3.生产需求

生产需求是人们采用河流提供的水、砂、土地、植物、动物等生产资料进行农业和工业生产，或者利用河水流动性服务于生产，相应的河流功能包括工业供水、农业灌溉、水力发电、航运、漂木、采砂、滩涂垦殖和排污。

工业供水和农业灌溉用水大部分来自河流、湖泊中的地表水，部分来源于地下水和再生水。

水力发电是一种清洁能源。截至2010年，我国的水力发电装机已达2.11亿k W。预计到2020年，我国的水电装机将达3亿k W以上。

内河航运曾经是中国古代最重要的运输方式，产生了长度世界第一的京杭大运河。航运载货量大，运价便宜，节约能源。现在，内河航运仍是我国主要的运输方式之一，长江、珠江、淮河是中国最主要的内河航道。

滩涂垦殖是对河流入海口处的滩涂进行垦殖。河流泥沙会在入海口附近淤积，形成可供开发的滩涂。

排污是指城镇向河流排入污水。城镇人口和工业集中，生活和工业污水量较大，处理后的中水注入河流，排向下游。相对于天然地表水，中水也是一种污水。污染物通过水流稀释、扩散，经过吸附、沉淀、氧化、生物吸收等一系列的物理化学作用，污染物浓度逐渐降低，水质得到净化。

4.精神需求

精神需求是人们从河流具有的优美景色和历史文化印迹中，获得精神上的愉悦、收获或者归属感。河流相应提供人们旅游、游憩和教育功能。

朱桃杏等[20]将旅游和游憩的内涵作了如下界定：旅游指由非定居者的旅行和暂时居留而引起的一切现象和关系的总和；游憩指在日常居住地附近的户外休闲活动及由此引起的一切现象和关系的总和。旅游和游憩均是以获得精神愉悦为目的的户外活动，游憩地点一般在本地公共空间，时间可能零散或者完整，旅游地点在异地，时间较完整。

河流流经不同的区域，受地质构造和气候条件的作用，会形成绚烂多彩、瑰奇壮丽的自然景观，吸引大量的游客，如高山峡谷中飞流直下三千尺的瀑布，入海口处声如雷鸣排山倒海波澜壮阔的大潮，蓝天白云下一望无垠潺潺水网中天鹅游弋的湿地。一些与河流相关的历史文化遗产也会吸引众多的观光览胜者，像被誉为“世界水利文化鼻祖”的都江堰水利工程，为国家级风景名胜区。

对于城市居民，更常见的情况，是利用闲暇的几个小时，与家人一起，就近去绿色盎然、环境幽雅的滨水公园，暂时摈弃城市的繁华与喧嚣，体会自然的静谧，家庭的温馨，放松疲惫的心灵。

教育功能往往与河流文化相关。不同区域的河流具有不同的环境特征，影响了当地人的生活、生产和族群习性。我们常说是黄河儿女，黄河是中华民族的母亲河。悠悠中国历史长卷中，一条条“不舍昼夜、逝者如斯”的河流，见证了多少波澜壮阔、刀光剑影、可歌可泣的历史事件，旁观了多少侠骨柔肠、缠绵悱恻的爱情故事，记录多少巧夺天工、神乎其技的工匠作品，衍生了多少天马行空、浮想联翩的神话传说。大禹治水三过家门而不入、屈原投身汨罗江、文天祥过零丁洋、赤壁之战、都江堰等等，都是凭吊历史、展望未来的文化教育素材。

2.5.2.2　自然环境的需求

河流系统是自然界的有机组成部分。当河流系统发生变化时，包括河流在内的更大范围的自然系统会发生改变。河流改变的范围和程度越大，自然环境受到影响的范围和程度就越大。当变化超过阈值后，自然环境将难以承受，无法自行恢复，而是会处于持续恶化的状态。因此，可以认为，自然环境对河流的需求就是河流的自然过程变化幅度处于一定的范围之内，不要超过潜在的阈值，从而使自然环境维持在可持续发展的健康状态。或者说，河流维持健康是受其影响的自然环境维持友好状态的必要条件。

自然环境对河流的需求可以分为水文、地形地质、生态等几个方面。

1.水文方面

河流是全球水文循环过程的组成部分。河流需要维持收集地面雨水并输送洪水到湖泊或大海的径流和径流过程，要维持地下水和地表水的交换与动态平衡，要通过槽蓄作用调节水文过程。

2.地形地质方面

河流与河岸相互作用维持某种动态平衡。河流通过河水冲蚀河岸，搬运泥沙到河口，输送植物种子和落叶到下游，从而完成物质和能量的交换。河流需要维持输沙能力，保持河槽的形态和断面面积。径流的急剧减少会加剧河道淤积，导致河道萎缩，失去正常功能。

3.生态方面(www.xing528.com)

许多生态系统需要河流的支持。一是构成生命体的淡水的支持，二是营养物质的支持。河流运送被雨水冲刷而带入河中的各种生物质和矿物盐类，为河流内以至流域内和近海地区的生物提供营养物，为它们运送种子，排走和分解废弃物，并以各种形态为它们提供栖息地，使河流成为多种生态系统生存和演化的基本保证条件。这不仅包括河流和相关湖泊沼泽的水生生态系统和湿地生态系统，也包括河流所在地区的陆地生态系统以及河流入海口和近海海域的海洋生态系统[18]。

2.5.2.3　位置对河流功能的影响

一条河流可能很长，成千上百千米，穿越山区、丘陵区、平原区等不同的地质区域，经过乡村、城镇、大都市等不同的人类聚居区，两岸呈现草场、荒漠、耕地、工厂、湿地、森林等不同的地貌形态。不同的河段具有异质化的自然条件，面向差异化的人类需求，因此往往具有不同的功能。所以，河流的各项功能，与位置有关。有些功能是全河段都具有的，例如输送洪水和泥沙。有些功能只在某个河段才具有。例如，作为提供城市生活用水的水源地，会根据水源地级别，沿河流流向和垂直河流方向规定不同的保护范围，对保护范围内的生产和生活活动进行限制，这相当于规定了城市附近某河段有生活供水功能，保护范围之外的河段则没有供水功能。

特定河段，可能具有一项或者几项功能；不同的功能可能存在于不同的河段。例如，水力发电、漂木主要存在于山区河段，也不排除可以在非山区河段进行低水头水力发电。应急避难、游憩、排污发生在城镇河段。滩涂垦殖位于在河口段。航运一般发生在大流量缓比降的中下游河段。生活供水、工业供水、农业供水、生态修复、防洪、排涝、旅游、采砂会出现在上中下游河段。采砂需要河床底质中有中粗砂，不但与河流的侵蚀、输运、沉积属性有关，还与地质构造、地层结构、河床的变迁有关，河流上、中、下游都有采砂的现象，有的河流的河势因为采砂而恶化。

2.5.2.4　河流功能分类

面向人和自然环境这两个不同的使用者，河流的具有不同的功能。河流的功能，实际上是使用者对河流某种属性的利用。由于河流属性很难精确分类，河流功能与属性的对应关系就不易描述。自然环境对河流的需求是对自然属性的利用，是客观的。人对河流，不但利用河流的自然属性，也利用河流的社会属性，或者说河流的社会属性是人在利用河流的历史过程中赋予河流的，因此客观、主观因素都存在。

1.面向人的河流功能

将河流满足人需要的功能称为社会功能，与社会功能相应的河流属性可称为社会属性。社会功能汇总见表2.5-1，其中生态安全是工业社会面临的通病，发达国家已经历过，而我国正在经历。当前，许多河流都处于功能萎缩状态，面临着生态需要修复的问题。随着生活水平的提高，河流面临的旅游、游憩和教育方面的需求多了起来，一种是野外山区自然河流开发成大大小小的旅游区；另一种是城市河流按景观公园河道治理。这两种情况都可能带来过度景观化的风险，这是需要设计师注意的问题。除涝与排涝在不同文献都有采用，其含义是一样的，本书在使用时不加以区分。

表2.5-1　面向人的河流功能分类

续表

2.面向自然环境的河流功能

将河流满足自然环境需求的功能称为自然功能，主要包括水文功能、地质功能和生态功能（表2.5-2）。

表2.5-2　面向自然环境的河流功能分类

（1）水文功能。河流的水文功能主要体现在河流是全球水文循环的重要过程。大气降水在陆地上形成的地表径流，沿地表低洼处汇集成河流，河流成为液态水在陆地表面流动的主要通道。河流也对地面径流过程进行了调节：一是地下水和地表水在不同的季节互相补给，汛期河水高涨，补给周边地下水，非汛期河水低落，接受地下水补给形成河道基流；二是河流通过河槽的宽窄变化、洪泛区、湿地、湖泊的联合作用进行水文过程调节。河流的水文过程适应气候的变化，呈现节律性。河流径流量在年际之间有丰水年、平水年、枯水年的差异；在年内也有汛期洪水场次多、洪水量大，非汛期来水量小、过程平缓的特点。

河流的水文要素包括径流、泥沙、水质、冰情、洪峰、洪水历时等方面，其中最活跃的要素是径流。河流水文过程的主要表象是河槽内常有水体在流动，相应的功能表象为输水和泄洪。因此可以用径流量及径流过程来表征，选取的表征指标可以是日平均流量、月平均流量、多年平均径流量、河水地下水交换率等。

（2）地质功能。河流是地球上的主要地貌类型之一。河流是地质运动、气候等因素综合作用的结果，河流也反过来塑造了地球地貌。在重力驱动下，河流水流具有能量，能够切割地表岩土层，冲刷侵蚀岸坡土层，形成挟沙浑水，泥沙被搬运到下游并沉积下来，加上河流的干支流路的不断变迁，造就各种规模的冲积平原，并填海成陆。

河流与岩土环境存在着相互作用。当河岸是坚硬岩层时，抗冲能力强，会形成河流的控制性节点，河道被强力约束；当河岸是宜冲刷的土层时，河道会弯曲变形，凹岸冲刷，凸岸淤积。在河流的作用因素中，径流和泥沙是主导因素。径流量大，水体总能量大，会塑造宽阔的河槽。水流挟沙能力的变化对应着河床的冲淤变化，与河道的断面形态及起变化密切相关。

河流的地质功能可以用径流量和输沙能力来表征，选取的表征指标可以是多年平均径流量、挟沙能力、输沙率等。

（3）生态功能。河流淡水支撑了河流及周边生态系统，包括提供淡水、营养物质、食物、栖息地和净化水质。

水对生物十分重要。水是组成生物细胞的主要成分，水是生物许多代谢过程的反应物质，水也是许多生化反应的溶剂。例如，植物通过蒸腾作用降低植物体的温度，避免夏季高温的伤害，同时促进根系从土壤吸收水分，并把溶解的无机盐从根部运输到叶片。有研究表明，一株玉米一生中要消耗200kg以上的水分，其中组成玉米机体成分的水约占0.9%，维持生理过程的水约占0.1%，约98%的水用于了蒸腾作用。

河水中有各种营养物物质，如有机物、氮磷元素、枯枝落叶、动植物残体。这些营养物质通过水流进行迁移，满足多种河道生物的需要。河流系统中的绿色植物可以通过光合作用合成有机物，供给鱼类、鸟类等消费者食用。这些消费者有的属于河流生态系统，也属于迁徙路过的鸟兽。

栖息地是指河流为多种水生、两栖和陆生生物提供的生活、生长、繁殖、觅食等赖以生存的环境。河流形态的多种多样，产生了各式各样的微环境，养育了多样化生命，因此能够促进河流以及周边生物群落的多样性。栖息地的多样性，也意味着生态系统营养结构的复杂化，食物链的网络化，生态系统的稳定性、自我调节能力和可持续发展能力的增强。河流栖息地的作用范围不能仅限于河槽之内，应当从河流廊道甚至更宽的范围去理解。

河流的诸多因素中的水温、水量、水质、水文节律、河床底质、河道形态等都会影响生物的繁殖和生长发育。例如，洪水的水温和流速的变化会刺激鱼类洄游产卵，溶解氧的缺少会引起鱼类大规模的死亡，氮磷营养元素的增多会引起蓝藻的大规模暴发从而使水体黑臭。

河流自净能力指河流水体将排入河流的污染物，通过物理、化学和生物作用，使得污染物浓度随时间不断降低的能力。污染物或者被分解，或者被吸收，或者被吸附沉淀，这样避免了河流中污染物的过度积累。被分解和吸收的污染物能够被生物循环利用。水质的净化能力是河流系统的一种自我调节能力。当污染物浓度和数量超出水体纳污能力时，河流水生态系统的平衡被打破，水体的自净能力会丧失，水环境将走向难以逆转的恶化状态。河流系统对水质的净化作用还表现在两岸植被缓冲带对雨水中污染物的拦截、吸收、过滤作用。

河流具有的能够影响生物生命过程的因素有很多，可以从不同的角度选取适宜的表征指标。一种方法是选取河流的属性因子，例如水量、水位、流速、洪水历时、洪水频次、氮磷含量、溶解氧含量等。另一种方法是用河流养育的生物的属性反过来表征河流的状况，相当于用结果表征影响因素，例如选择敏感指示物种、物种多样性指数、单一物种的丰度等。

3.河流功能分类汇总

综合考虑河流面向不同使用者的功能，其功能分类如图2.5-1所示。

图2.5-1　河流功能分类