城市化对河湖生态影响的成果

城市化是人类社会经济发展的必然过程，城市化水平体现了一个国家经济和社会发展的程度，同时也是经济、社会发展创新的载体。与此同时城市化建设改变了以森林、耕地、灌草地、低密度居住区为主的流域土地利用方式，集中发展高密度居住区、商业区，城市道路、建筑物以前所未有的速度出现在城市集水区内。

图3-8　北京20余年来城市扩展特征

我国近几十年来城市化速度明显加快，见图3-8和表3-2。北京市20余年来的城市扩展情况分析表明，北京市城区面积已由1978年的326平方公里增长到2004年的834平方公里，城区面积增长了1．6倍，相当于26年来新建了一个原北京城。上海、天津、成都等几乎全国所有城市均呈现出相似的快速膨胀。

表3-2　上海市不同年代城市扩张情况

在城市形成和发展中，河流作为重要的资源和环境载体，关系到城市生存，制约着城市发展，是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。河流具有提供水源、涵养绿地、支撑水生态系统和服务于旅游娱乐、交通运输、文化教育等各项功能。

迅速城市化在很大程度上改变了甚至完全改变了流域下垫面特性，进而引起水文系统特性的变化。图3-9清晰表明植被覆盖区与完全城市区降水、汇流、渗流等自然水文循环过程的差异。

图3-9　植被覆盖区与城市河流水文循环过程对比

在城市区，硬质化的雨洪排泄系统会迅速收集大气降雨，直接排入河道，汇流时间明显缩短，截留、填洼、下渗、蒸发量减少，产生的地面径流量却增大，地下径流减少，城市水文循环过程大为简化。

随着城市化步伐加快，河流两岸土地开发利用，城市河流功能遭到损害，主要问题表现在河道形态的改变、水文情势的改变、河流养分和污染物的增多、生物多样性的减少等。

河流是自然的动力系统，通过水流与河床的相互作用，塑造了丰富的河床形态及水流条件，为生物多样性提供了外部环境。

从长期河流演变来看，自然河流生态系统具有相当的稳定性。这是由相对稳定的水文循环过程和河床边界物质组成决定的，系统处于输入条件与系统内部形态相互作用过程中的动平衡状态。另外由于气象条件千变万化，汇流进入河道的水沙量及其过程年际之间也是不尽相同的，与河床边界相互作用的结果是河流形态时刻处于动态变化过程中。因此，河流生物栖息地具有相对稳定中时刻动态变化的特性。影响河流栖息地演变的因素主要有流量、沙量、气候、地质、周围土地使用、植被、河谷坡降等，任何一项发生变化，均会打破河流生物栖息环境原有的平衡，而一旦干扰量积累到临界值，任何微小外力都可能导致系统失衡，栖息环境迅速遭到破坏。(www.xing528.com)

整体完整性是生态系统的重要结构特征。一旦系统形成，系统各要素不可分割，无法孤立存在。河流中各种生物互为依存，相互制约，相互作用，形成了稳定的食物链结构。生态系统生物群落多样性越丰富，食物链越复杂，系统稳定性越高，其抵抗外界干扰的承载力也越高。此外，健康的河流生态系统不但生物种类多，而且数量比较均衡，没有哪一物种占有优势。

在城市发展过程中，传统的治理工程措施只考虑河流的防洪功能，片面追求河岸的硬化覆盖，而淡化了河流的资源功能和生态功能，忽视了河流生态系统的完整性。硬质化后的城市河流失去了自然多样性，包括河床形态、河床组成、岸线形态、河间带等，进而造成水流条件多样化消失。

丰富、活跃的生命体系被混凝土覆盖，防洪墙和笔直的岸线形成单调死板的硬质空间，城市河流丧失了生境多样性的前提，破坏了自然河流的生态链，生物栖息环境遭到破坏。图3-10为渠化后的城市河道，尤其我国北方城市，枯水期河流基本断流，河床、河岸完全裸露，生境僵化。图3-11为地处我国西北的酒泉市枯水期的北大河。

图3-10　渠化后的城市河道

图3-11　甘肃省酒泉市枯水期的北大河

城市河流治理工程改变了水流和河床形态，使城市洪水呈现涨落速度快、洪峰流量大、洪水频率高的特点。城市面积扩大使流域的地形地貌、江河的汇流条件及水域的水质等发生显著变化。

城市具有集聚能源、人口、财富的特征，而来自于工业、生活等过程的污染物质与城市的繁荣共生共存。污染物质排放到河道内会引起河流生态系统的生物种群变化，群落结构趋于简单，某些物质甚至会消失，小型浮游生物增加，最终导致食物链变短，生物多样性指数直线下降，生态系统稳定性降低，同时直接或间接威胁到人群身体健康。

由于城市集水区土地利用方式变化迅速，城市流域下垫面不透水面积增加，由此引发了一系列对河流生态系统的影响，相互关系如图3-12所示。城市河流生态系统所受影响很大程度上由城市不透水面积增加引发。首先使得水文、栖息环境、河流水质等外界环境恶化，最终导致生物种群做出响应，整个河流生态系统遭到破坏。不透水表面增加，地表径流增大，排水管网改造落后，涝灾加剧；排水量增大，受纳河流发展空间受到限制，泄洪能力无法满足需要，洪水灾害加剧。为了减轻灾害，排水系统进一步扩展，河流以最大限度排洪为目标进行治理，形成恶性循环。

图3-12　城市河流生态系统干扰机制

目前全国80%以上的城市河流受到污染，许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水水质标准，鱼虾生物基本绝迹，而代之适应污染的各类底栖微小生物类群，河流及其两岸的生物多样性下降。