针对河流修复中对河流地貌重视不够及多样性认识不深等问题，解析了河流地貌多样性的内涵及与河流栖息地的统一性，将常见河流地貌类型分为3种河谷地貌、38种河床地貌、15种水流形态以及人工活动形成的地貌类型，并提出基于过程的修复策略来修复河流地貌。在修复河流地貌时，首先应充分考虑形成河流地貌的水陆域过程，识别泥沙源时空分布，并重点修复深槽—浅滩序列。
1.引言
近年来，河流修复已成为一项繁荣的事业，但巨额的投资未能阻止栖息地质量和生态系统功能下降及河流健康继续恶化。其根本原因在于众多的传统修复技术(如河道岸坡生态防护、近自然河流修复、河道污水生态修复等)仅看到河流过程的结果，而未深刻认识到河流是地质、水文、生态和经济社会等过程耦合的产物，具有动态性、复杂性、非线性等特点。河流地貌记录了河流不同时间序列上行为和发展轨迹，是河流各过程作用的综合反映。从河流地貌多样性入手修复河流，为河流修复提供了新的视角和切入点。目前，澳大利亚、英国、美国、南非等国家在这方面做了大量的工作，其中以英国环境、食品及农村事务部开发的河流地貌应用研究和开发手册、澳大利亚的河流类型框架、美国佛蒙特州自然资源局开发的河流地貌评估手册最具有代表性。国内相关研究与实践相对较少，但河流地貌在河流生态系统中的作用也引起了关注。为此，本文对河流地貌多样性进行了解析和分类，并提出基于过程的河流地貌修复策略，旨在从河流地貌的视角推动河流的修复研究工作。
2.河流地貌多样性认知
2.1河流地貌多样性的内涵及分类
河流地貌是河流在运动过程中所形成的地貌形态，而其又转变为河流的边界条件，记录了河流的运动过程，是理解河流与河漫滩长期变化过程的关键。简言之，河流地貌是河流运动过程中在不同空间尺度上河流水文泥沙情势产生的地貌形态，记录了河流运动过程的轨迹。河流地貌多样性包含三层涵义：①地貌种类多样性。河流地貌种类多样性具体表现在河谷地貌、河床地貌、河流水流形态多样及三者组合形式多样上。常见的河流地貌类型分为3种河谷地貌(峡谷(V形河谷)、河漫滩河谷和成形河谷)、15种水流形态(图1)、38种河床地貌(图2)以及人工活动形成的地貌类型。
图1 河流水流类型分类图
②形成河流地貌过程的多样性。即受河流过程和人类活动双重作用，一直以来河流作用作为一种重要的地貌营力受到重视。在河流冲刷、搬运、沉积、淋溶作用下，沿河形成一系列水文地貌斑块。水文地貌斑块受气候、地形、土地利用等影响，各斑块自然和化学条件不同，决定了斑块内系统新陈代谢、初级生产力、有机质、无机盐和生物群落的不同。20世纪70、80年代以来，随着人类改造和利用自然能力增强，人类活动形成地貌引起了广泛关注。人类活动形成的河流地貌主要包括直接的挖掘(侵蚀)、建设(堆积)形成的河流地貌和间接地影响侵蚀与堆积过程形成的河流地貌。人类活动过程形成的河流地貌过程往往叠加在河流自然地貌过程上，产生叠加效应。③地带性。即河流流经不同自然带，使河流地貌也具有一定的地带性。
图2 河床地貌单元分类图
2.2河流地貌多样性的生态意义
不同的水流形态与河床地貌单元组合，构成了河流栖息地光照、水温、含氧量、食物、流速、底质等特征多样化。栖息地多样性由其内部的水文地貌单元决定，是生物群落多样性的基础。有什么样的栖息地就造就了什么样的生物群落，二者不可分割。在丰富多样的河流地貌单元支撑下，许多河流物种根据生命周期(如鱼产卵期、孵化期、稚鱼期、成年期)的演化特征选择不同的栖息地类型。目前，地貌学家从水流形态出发，定义了物理栖息地，主要有深槽、浅滩、缓流、急流、岸边缓流和回流等河床地貌类型。
2.3河流地貌多样性表征
为了定量化表征河流地貌多样性，可借鉴香农指数表示形式，建立河流地貌多样性指数，其计算公式为：
式中，S为河流地貌类型总数;Pi为第i种河流地貌类型单元占总河流地貌类型单元的比例。式(1)取值范围在0～1之间，数值越高代表河流地貌多样性越高。
3.河流地貌修复策略
河流地貌修复活动应被视为恢复提高河流地貌、水文、生态等过程。在修复中与河流一起工作，帮助河流进行自我调整。为此，需要理解一条河流是如何发展演变到当前状态以及河流地貌和栖息地形成过程，重点关注形成河流地貌单元及栖息地的先决条件形成过程中的内外因素。河流地貌单元由泥沙产汇与传输、流量变化以及洪水、河道侧向侵蚀与建立河漫滩的动力过程生成，但许多传统场地修复技术(如河岸稳定技术、生成浅滩或深潭栖息地、弯曲河道)则忽略了这些动力过程而直接人工建立或控制稳定的河道和栖息地，使得常与河流自然功能相悖，最终不能实现修复栖息地与物种的目标。为此，河流地貌修复应实现由传统场地修复模式向基于过程修复模式转变。在太平洋西北海岸河流修复策略中就重点考虑了创建形成健康流域和高质量栖息地的自然生物过程，主要关注了有机质(木质碎屑，落叶等)、水和泥沙等描述过程的主要因子。
基于过程的河流修复策略重点修复形成和维持河流的水陆过程。如当河流受砍伐和清除河岸植被影响，河道面临木质碎屑等有机质及深槽不足时，传统修复技术以添加木质结构创建深槽或用木质碎屑替代卵石为主，而基于过程的修复技术以修复河岸植被种植过程为主，然后经河流自然侵蚀、搬运、冲刷、淋溶等增加河道中深槽与有机质;当河流中推移质较为丰富时，引起河流侧向大量摆动，传统修复技术往往采取河岸保护措施，而基于过程的修复技术以源头控制泥沙输入为主;当河流受河岸固化以及限制河床摆动引起河漫滩栖息地退化时，传统修复技术以建造池塘或地下水通道来提高河漫滩栖息地质量，基于过程的修复则采取移除河道固化措施，允许河道演化穿过河漫滩，建立河流与河漫滩间水流联系，进而创建多样的河漫滩栖息地;当河底交错带受水流侵蚀后，河流与之交换缺失，使得河流盛夏水温过高，传统修复技术以河岸种植植被遮阴为主，而基于过程的修复则以建立河道泥沙沉积为主。
4.河流地貌主要修复内容
根据基于过程的河流修复策略，结合河流地貌类型多样性进行河流地貌修复时应重点关注形成河流地貌类型多样性特征的流域水陆过程，主要包括控制河流泥沙过程、修复河流深槽—浅滩序列、修复河岸带廊道、改善局部河床地貌单元等修复内容。
4.1控制河流泥沙过程
河流泥沙是河流地貌发展的动力和物质源泉。在地质尺度上，泥沙系统可能被分割成源、传输、存储河段。泥沙运动驱动河流短期的形态淤积或河流—河漫滩系统的进化，造就了类型多样的水文地貌单元。在稳定河段，泥沙供应和传输的连续性维持了局部动力平衡。泥沙过程和沉积的特征支撑了河流形态的复杂性，对提供河道内和河岸栖息地生物多样性至关重要。流域的泥沙主要来源非常广泛，不同河段来源也有所不同(表1)。在进行具体河段修复时，应依据河段泥沙的来源分类进行控制。
4.2修复河流深槽—浅滩序列
自然河流纵断面整体上呈深槽—浅滩交替序列。深槽和浅滩是河床最常见的地貌形态，其随着河流上游来水来沙情势不断改变和迁移，可形成多种水流条件，创造丰富多样的河流栖息地。具体来说，深槽具有以下特点：①约占河长50%以上;②比连接的浅滩窄25%左右;③除山区河流外，水流速度低、水面平静;④横截面具有非对称性;⑤由松散的混合砂砾材料组成，枯水期上面沉积细颗粒泥沙;⑥位于弯曲河流的凹岸(围绕或刚好位于凹岸顶点的下游);⑦趋向于在洪水的落水段和低水位期沉积，在涨水段和丰水期侵蚀;⑧为水生生物提供栖息地和避难所;⑨增添了河流的娱乐性和美学价值。浅滩具有以下特点：①约占河长的30%～40%;②浅滩间距一般为5～7倍河道宽度，很少小于3倍或多于10倍河道宽度;③位于平均河床高度0.3～0.5m以上;④比连接的深槽宽达25%;⑤流速快，伴随有粗粒泥沙、浅滩流;⑥具有均匀或轻微不对称的横断面;⑦常位于弯曲河道的凸岸;⑧趋向于在高泥沙传输时沉积，在洪水落水段和枯水流时侵蚀;⑨水流复氧能力强，为鲑鱼提供产卵砂砾，为不同无脊椎动物提供栖息地和为大型植物提供生长场所;⑩增添了河流娱乐性和美学价值。
在砂砾河床和上游粗粒泥沙供应充足的情况下，依据深槽—浅滩特征调控水文、泥沙过程，自然建立深槽—浅滩序列。然而，许多渠道化或退化的河流不再具有足够的河流能量或泥沙供应来恢复自然河流深槽—浅滩序列，只能由人工恢复。人工建立深槽—浅滩序列应考虑：①选择水流分选好的细小颗粒创建一个浅滩表面，将深槽移出的材料暂时存储在浅滩。当使用大型材料时应确保稳定性。不能产生自然的河床底质状况，也就不能提供好的水底栖息地或产卵条件;②在高能量环境下构建浅滩可能需要使用拦截石来避免冲刷特征。创建一系列的拦截石坝，一些拦截石可做自然调整。在下游河段末端可使用单个拦截坝阻止砂砾损失;③弯曲河段，在弯曲段与弯曲顶端之间挖掘深槽。浅滩应位于弯曲之间，围绕或刚好在弯曲变形点的下游;④在顺直的河道，在河道交替边上挖掘深槽，中间由浅滩隔开;⑤浅滩间距应为3～10倍河道宽度，但应避免规则的间距;⑥深槽应该至少0.3m深;⑦深槽应逐渐过渡到下一个浅滩，上游最深点是深槽长度的一半，且泥沙应该是松散的;⑧在季节性河流，由于河流属于多沙河流或河岸不稳定、坡降大，通常很难创建深槽和浅滩。
5.结论
(1)基于河流地貌过程，从河流地貌类型、形成河流地貌过程的多样性以及地带性三个层面诠了河流地貌多样性内涵，并结合河流地貌的生态意义认识到河流地貌多样性对河流栖息地的多样性具有决定作用。从河流地貌多样性入手修复河流，是将河流地貌准则引入河流修复当中，强调河流地貌形成的水陆域过程，从河流泥沙过程、河流深槽—浅滩序列、河岸带廊道等方面进行修复，可实现由传统的基于场地修复模式向基于河流过程修复模式的转变。
(2)河流地貌多样性是河流生态修复的重要内容，但被引入河流修复管理活动时间尚短。将来应加强各河流地貌类型形成与演化的控制因素定性定量化研究，建立河流地貌多样性与河流栖息地多样性定量关系，促进河流修复事业的不断发展。
原标题：河流地貌多样性内涵、分类及其主要修复内容
