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2025 , Vol. 32 >Issue 6: 106 - 114

DOI: https://doi.org/10.3724/j.fjyl.LA20240128

研究

基于HEC-RAS的多尺度河漫滩恢复适宜性评估框架构建与应用

  • 李硕星 , 1 ,
  • 王南希 , 1, * ,
  • 查艳 , 1
展开
  • 华南理工大学建筑学院

李硕星/男/华南理工大学建筑学院在读硕士研究生/研究方向为风景园林规划与设计、景观水文学

王南希/女/博士/华南理工大学建筑学院副教授、硕士生导师/亚热带建筑与城市科学全国重点实验室固定研究人员/广州市景观建筑重点实验室固定研究人员/研究方向为流域韧性景观规划设计与理论、乡村景观与乡土建筑

查艳/女/华南理工大学建筑学院在读硕士研究生/研究方向为风景园林规划与设计、景观水文学

Copy editor: 王一兰

收稿日期: 2024-12-17

  修回日期: 2025-04-11

  网络出版日期: 2025-12-10

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金项目“基于水文过程变化的城郊浅山区乡土景观格局研究”(52008172)

广东省自然科学基金“基于不透水面变化的城市河流廊道景观适应性发展研究”(2022A1515011678)

版权

版权所有 © 2025 风景园林编辑部
收起

Development and Application of a Multi-scale Framework for Evaluating Floodplain Restoration Suitability Based on HEC-RAS

  • Shuoxing LI , 1 ,
  • Nanxi WANG , 1, * ,
  • Yan ZHA , 1
Expand
  • School of Architecture, South China University of Technology

LI Shuoxing is a master student in the School of Architecture, South China University of Technology. His research focuses on landscape planning and design, and landscape hydrology

WANG Nanxi, Ph.D., is an associate professor and master supervisor in the School of Architecture, South China University of Technology, and a fixed research fellow in both the State Key Laboratory of Subtropical Building and Urban Science and the Guangzhou Municipal Key Laboratory of Landscape Architecture. Her research focuses on planning and design of resilient landscape in watersheds and relevant theories, and rural landscape and vernacular architecture

ZHA Yan is a master student in the School of Architecture, South China University of Technology. Her research focuses on landscape planning and design, and landscape hydrology

Received date: 2024-12-17

  Revised date: 2025-04-11

  Online published: 2025-12-10

Copyright

Copyright © 2025 Landscape Architecture. All rights reserved.
Fold

摘要

【目的】在城市化进程和极端气候变化的影响下，河流生态系统面临着生境退化和洪水风险。恢复河漫滩作为一种基于自然的解决方案，可提供防洪、生态及景观游憩等多重效益。因此，如何选择优先恢复的河漫滩以平衡流域的生态和社会效益，成为当前流域管理的核心科学问题。【方法】整合高程、土地利用、植被以及土壤等多源数据，基于地理信息系统和HEC-RAS水动力模型，提出了一套系统的河漫滩恢复适宜性评估框架，可识别各尺度上关键的水文、生态及社会经济等参数，并采用熵权法计算漫滩恢复适宜性指数。以广州流溪河中下游流域为案例，筛选高恢复适宜性的漫滩区域，并通过水动力模型验证恢复效益。【结果】流溪河中下游地区漫滩恢复适宜性较高，共筛选出9个适宜恢复的区域，这些区域多位于平坦的河岸带林地和水源补给充足的区域。单个漫滩恢复后显著增强了河流的水文调节功能，洪峰流量降低了7.7%，流量过程更平稳，同时在小规模洪水作用下适宜栖息地面积增加了56.52 hm2。【结论】所提出的评估框架有效识别了适宜恢复的潜在河漫滩，为科学优化河漫滩恢复选址提供了量化依据。恢复后预期可提升洪水防御和生态功能，同时兼顾社会游憩需求，为流域管理与漫滩恢复策略的制定提供了科学支持。

关键词： 风景园林; 河漫滩; 基于自然的解决方案; 恢复适宜性评估; 社会-生态效益; HEC-RAS模型

本文引用格式

李硕星 , 王南希 , 查艳 . 基于HEC-RAS的多尺度河漫滩恢复适宜性评估框架构建与应用[J]. 风景园林, 2025 , 32(6) : 106 -114 . DOI: 10.3724/j.fjyl.LA20240128

Abstract

[Objective] River ecosystems are increasingly threatened by habitat degradation and heightened flood risks due to rapid urbanization and the intensification of extreme climate events. Restoring river floodplains, as a nature-based solution (NBS), offers a promising approach to address these challenges by providing multiple benefits, including flood control, ecological restoration, and recreational opportunities. However, identifying floodplains with high restoration suitability remains a critical scientific challenge in basin management. This research aims to develop a comprehensive framework for evaluating the suitability of river floodplains restoration, with the goal of maximizing social and ecological benefits at the basin scale. By focusing on the integration of hydrological, ecological, and socio-economic factors, this research seeks to provide a scientifically robust method for prioritizing floodplain restoration efforts. [Methods] This research proposes a multi-dimensional floodplain restoration suitability evaluation framework, integrating Geographic Information Systems (GIS) and the HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System) hydrodynamic model. The framework incorporates multi-source data, including digital elevation models (DEM), land use classifications, vegetation indices (NDVI), soil types, and socio-economic factors, to evaluate the restoration potential of floodplains. This research uses a multi-level hierarchical screening method to select indicators at three scales: basin, sub-basin and site. Through multi-scale and multi-dimensional synergistic evaluation, the research avoids not being able to conduct global analysis due to insufficient data, and also prevents ignoring the overall restoration effect by limiting to the local area. Key indicators such as hydrological conditions, ecological habitats, water quality, vegetation cover, and socio-economic factors are identified and quantified. The entropy weight method is employed to calculate the restoration suitability index, ensuring an objective weighting of each indicator. Finally, region-specific socio-economic factors are incorporated into the evaluation system for the final selection of restorable floodplains. Hydrodynamic simulations are conducted using HEC-RAS to model baseline and post-restoration scenarios. These simulations help evaluate changes in flood behavior and habitat conditions under various flow events. A case study is conducted in the middle and lower reaches of the Liuxi River Basin in Guangzhou, China, to validate the framework. The research area is selected due to its susceptibility to frequent flooding, rich biodiversity, and strategic importance in regional greenway planning. [Results] The results indicate that the middle and lower reaches of the Liuxi River Basin exhibit high floodplain restoration suitability. Nine floodplains are identified as highly suitable for restoration, located predominantly in low-slope riparian zones with minimal human development pressure. The post-restoration simulations demonstrate significant improvements in hydrological regulation, with a 7.7% reduction in flood peak flow, and smoother flow change curves. Additionally, the restoration efforts have led to a substantial increase in suitable habitats for indicator species (e.g., Spinibarbus hollandi, a local fish species), with an expansion of 56.52 hm2 under one-year flood conditions. The research also highlights the importance of socio-economic factors, such as proximity to greenways and tourist attractions, for determining the feasibility and sustainability of restoration projects. The integration of these factors ensure that the selected floodplains not only provide ecological benefits but also align with local development goals. [Conclusion] This research presents a comprehensive framework for evaluating floodplain restoration suitability that integrates hydrological modeling, ecological evaluation, and socio-economic analysis. The case study in the Liuxi River Basin demonstrates that the restored floodplains can significantly enhance flood defense capabilities and ecological functions, while also supporting recreational and socio-economic needs at multiple spatial scales. The integration of HEC-RAS simulations with GIS-based spatial data enables precise identification of high-priority areas, while the entropy weight method ensures that indicator weighting remains data-driven and objective. The framework not only enhances the scientific basis for restoration decision-making but also narrows the gap between ecological science and land-use planning. Importantly, it emphasizes the need to balance ecological objectives with socio-economic considerations, especially in densely populated and ecologically sensitive regions. As such, the methodology developed in this research may offer valuable insights for practitioners and policymakers seeking to implement nature-based solutions for river basin management. The framework is adaptable to other river systems facing similar challenges, and contributes to the broader discourse on sustainable urban water management, climate adaptation, and ecosystem resilience. Ultimately, the research underscores that successful floodplain restoration requires a holistic, interdisciplinary approach rooted in both science and local context.

Key words： landscape architecture; floodplain; natural-based solution; suitability evaluation; social and ecological benefit; HEC-RAS model

河流作为一种宝贵的自然资源，兼具生态和社会的双重属性。河岸带不仅是优质的景观空间，还在城市防洪排涝、栖息地支持及生态连通等方面发挥着关键作用[1]。然而，近年来城市化加剧和极端天气频发，导致河流生态系统退化和洪水风险加剧。不透水面的增加削弱了河流的自然蓄滞能力，加大了行洪压力[2]。为应对洪水风险和生境退化问题，越来越多的学者和管理者开始关注河流自然恢复路径[3]。基于自然的解决方案（natural-based solution, NBS）逐渐成为可持续发展的重要路径。其中，恢复河漫滩作为NBS的一项重要措施，在洪水管理方面和生态系统修复方面有显著效果。漫滩的恢复不仅能吸收满溢洪水，减轻防洪压力，还能提供碳储存、栖息地和文化游憩等多维度的生态系统服务。
如何选择优先恢复的河漫滩是一个关键的科学问题，其复杂性源于生态恢复的多目标性与有限资金分配的紧张关系[4]。如果缺乏对恢复地点自然潜力的系统性理解，可能导致资源浪费甚至项目失败。而成功的河漫滩恢复项目往往能够明确河流中关键物种的生存条件，设定清晰的目标，并获得相关利益者的广泛支持。
目前的研究已提出通过生态恢复适宜性指数（ecological restoration suitability index, ERSI）和地理信息系统（geographic information system, GIS）平台识别潜在可恢复漫滩的区域。ERSI是一种基于多维参数量化恢复潜力的方法，综合水文、地貌、生态和社会经济等关键因素，评估特定区域开展生态恢复的可能性与优先级，为恢复选址提供科学依据[5]。Funk等运用机器学习的方式优化大型河漫滩恢复适宜性框架，以更好地筛选能够提供生态系统服务的漫滩[6]。指标的计算和河流水文过程的变化通常需要通过水动力建模来进行精确模拟和预测，结合地形数据和流量数据构建可视化数字模型，为决策者提供分析支持。Guida等[7]、Remo等[8]均采用水文模型模拟了拆除堤坝、恢复湿地漫滩对降低洪水风险的效益，但没有进一步分辨河漫滩恢复适宜性高的空间。河漫滩的恢复适宜性通常还会结合社会效益进行评估。区域的社会经济背景决定了河漫滩恢复的可持续性[9]，包括利益相关者的目标和成本投入的意愿[10]。因此，综合考虑生态、社会以及防洪效益的漫滩修复情景往往能获得成功。在此背景下，Habersack等提出的河漫滩评估矩阵（floodplain evaluation matrix, FEM），作为一种扩展和应用生态恢复适宜性评估的框架，进一步量化了漫滩的多维度功能[11]。FEM提供了一种系统性、综合性的方法来评估河漫滩的恢复适宜性，通过整合水文、水力学、生态及社会经济等多维度参数，在奥地利多瑙河的“Danube Retention”项目中成功应用于评估河漫滩恢复的各种效益[12]。
目前，河流可恢复漫滩的研究基础还较弱，中国在研究其适宜性与生态特征，以及河流流域整体恢复策略方面仍存在不足。由于河流具备局部化特征、季节性水文波动以及对人类活动的敏感性，其漫滩恢复策略需更加灵活和定制化。并且一些河流受资金和技术的限制，生态修复工作易被忽视。因此，结合有限的数据源与水动力建模是实现量化评估的关键。
本研究的目标是如何科学地构建一种筛选河流潜在可恢复漫滩的方法，以最大化漫滩社会和生态效益。本研究借鉴了FEM评估可恢复河漫滩的指标与思路，通过结合水动力模型HEC-RAS（Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System）和GIS，构建一套系统的多尺度、多维度参数评估框架，评估河漫滩恢复的适宜性和效益。以广州流溪河流域为例，旨在推动河流修复中水文、生态与社会多目标协同研究，为流域的生态恢复与洪水管理提供科学参考和实践指导。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

流溪河中下游流域位于广州北部城郊区，面积约1 321 km2（图1）。自然层面上，区域属亚热带湿润气候，年均降水量高，易受暴雨洪涝灾害影响。湿润气候导致的化学风化作用形成了风化黏土和沙砾沉积物，为漫滩发育提供了良好条件。相较于以山地为主的上游，中下游流域地势平坦，河流下蚀作用较弱，侧蚀作用较强，通常在凹岸侵蚀、凸岸堆积过程中形成水下堆积体，在枯水季节露出水面成为河流边滩。此外，该区域河流沿线存在较多农田和林地，较少建筑用地，植被群落体系较为完善，为开展河流恢复项目提供了适宜的生态基础（图2）。社会层面上，广州市政府出台了《广州市流溪河流域保护条例》，实施河长制巡查保护机制和碧道建设等项目，特别是在从化区太平镇至温泉镇约43 km的碧道示范段，充分挖掘自然景观资源，促进沿线村镇振兴和乡村发展，为开展河漫滩恢复项目创造了有利条件。
图1 研究区域概况

Fig. 1 Overview of the research area

图2 流溪河流域中下游河岸现状条件

Fig. 2 Current condition of river banks in the middle and lower reaches of the Liuxi River Basin

1.2 数据收集及处理

本研究通过GIS平台整合多源空间数据。在研究区域的高程数据（digital elevation model, DEM）的基础上采用填洼、流向分析等工具将研究区划分为36个子流域，为漫滩的识别提供基本的地形线索，同时反映河漫滩的空间异质性。
高程数据来源于FABDEM（Forest and Buildings Removed Copernicus DEM）全球高程数据集，其分辨率为30 m；土地利用、归一化植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、人口分布等数据来源于国家资源数据库；构建HEC-RAS水动力模型所需要的断面数据、流量数据及流域边界数据获取自流溪河流域管理办公室与广州水务局；洪水淹没时期的水深和流速通过构建水动力模型计算获得；土壤数据来自国家青藏高原科学数据中心，可提取精度为90 m的土壤类型；地下水埋深和地表水质量等月度数据则分别来自《中国地质环境监测地下水位年鉴》和广州生态环境局，点位数据可通过空间插值方法估算整个区域的栅格值；碧道、工厂和湿地等空间要素数据则来源于《广州市碧道建设实施方案》和天地图提供的SHP文件，并通过欧氏距离公式在GIS平台中计算出要素之间的距离，以此评估潜在的生态干扰或支持因素；研究区内永久基本农田的范围在GIS平台中根据《广州市从化区国土空间总体规划（2021—2035年）》绘制。所有数据均取自2020年，并确保坐标系一致，栅格数据被统一重采样为30 m的分辨率，以保持数据的时空一致性。

1.3 基于HEC-RAS水动力模型的指标计算与评估

水动力模型是预测和验证漫滩恢复适宜性的重要工具。本研究采用了HEC-RAS模型，这是美国陆军工程兵团开发的一款广泛应用于河流水力学模拟的软件，主要用于模拟河道的水流、洪水淹没范围以及水动力特性[13]。HEC-RAS能够通过输入河道的地形数据、流量条件及水文参数，模拟不同情景下的水动力过程，为河漫滩恢复适宜性评估提供量化支持。
HEC-RAS的显著优势之一是能够进行一维和二维水动力模拟，可以精确捕捉洪水的蔓延路径、流速变化和水深分布等关键参数。对于一些具有季节波动性特征的河流，HEC-RAS能够灵活调整模拟条件，反映出在不同水文条件下的河漫滩动态。此外，HEC-RAS还能结合GIS平台进行洪水淹没范围的空间分析，帮助识别河流周围易受洪水影响的区域，为漫滩恢复项目的设计提供科学依据。本研究基于流溪河中下游河段进行模拟，范围为从人和镇至温泉镇的约69.2 km的河段。首先将DEM文件导入HEC-RAS，结合地形以及卫星图绘制河流的中心线及岸线，再沿河流中心线绘制河道横截面，间距控制在100~200 m，随后为断面赋予糙率系数的初步取值。根据流溪河流域管理办公室提供的堤坝等级、高程及平面布局信息，在模型中加入了堤防数据。上下游边界条件通过河流纵坡估算临界深度进行设置。
本研究采用了常水位和洪水位校准，以保证模型的可信度。常水位校准使用2006—2010年大坳水文站的月均流量数据以及距该站较近的太平水位观测点的月均水位数据。流量数据以恒定流的方式作为上游边界条件输入，调整糙率系数至0.030（河道）和0.055（河岸），最终使得模拟水位与观测水位的平均误差为17 cm，拟合度指标均在可接受的范围内；洪水位校准则通过调整糙率系数，并与太平水文站的洪水数据进行比对，最终，模型水位模拟误差为3 cm，具有较高可信度。一维恒定流模拟用于计算恢复区域的水文条件，一维非恒定流模拟用于评估增加漫滩后在河流生态、洪水管理方面的效果，通过在模型中下降地形、修改河道断面以及调整糙率，模拟恢复漫滩后的水流变化以及栖息地情况，验证漫滩恢复的效益。

1.4 构建河漫滩恢复适宜性多尺度指标评估框架

本研究构建的评估框架基于地形与空间限制因素、ERSI及本土的社会经济指标3类筛选条件，通过多级层次化筛选方法，识别并确定最具恢复适宜性的河漫滩。指标的选取在3个尺度进行：在流域尺度，关注整个流域的水文过程和生态功能，识别对整个河流系统具有战略意义的评价指标；在子流域尺度，评估特定河段或子流域的水文特征与地貌条件，筛选区域生态功能和洪水管理适宜性较高的区域；在场地尺度，聚焦局部水文过程、土地利用以及社会经济因素对漫滩恢复的影响。通过多尺度、多维度的协同评估，既避免了因数据不足而无法进行全局分析，也防止了局限于局部而忽视整体恢复效果。该框架旨在识别潜在的可恢复漫滩，为生态修复提供科学依据，并结合社会需求优化资源分配，在不同尺度上实现生态和社会效益的最大化（图3）。
图3 流域潜在可恢复漫滩的多尺度指标构建

Fig. 3 Multi-scale indicator construction for potentially restorable floodplains in the basin

1.4.1 筛选条件1：地形与空间限制因素

地形与空间限制因素用于界定生态恢复和水文功能所需要的基本地理条件。坡度是限制河漫滩选择的重要因素，陡峭的地形会加剧河岸侵蚀并影响沉积物形成[14]。流溪河大部分河岸带区域坡度较缓，水流平稳，这为沉积物的积累和河床的稳定创造了良好的条件，从而促进边滩的形成。本研究结合流溪河中下游的实际地形条件和相关文献的研究结果，并对比与流溪河地理环境相似的其他河流坡度，将流溪河流域坡度的临界值设定为5%。此外，建设用地也是关键制约因素，拆除现有的建筑成本高昂，并且难以获得利益相关者的支持。同时，根据《中华人民共和国土地管理法》规定，永久基本农田受法律保护，禁止改变土地用途。为确保合规性，本研究在GIS平台上对流溪河流域内的永久基本农田进行掩膜排除。
漫滩恢复需要选址在周期性洪水淹没的区域内，尽管洪水具有破坏性，却能周期性地补充漫滩中的养分与水分，搬运沉积物并维持水文连通度。本研究将无堤坝条件下百年一遇洪水的淹没范围作为评估依据[11]，在GIS平台上排除不在此范围内的栅格像素。

1.4.2 筛选条件2：ERSI

ERSI指通过整合河流水文、生物栖息地、河流水质、植被、河床地貌以及河流连通度等关键要素，综合评估特定区域的生态恢复适宜性，识别适宜恢复的地点。
河流水文条件直接影响河漫滩的水资源供应，充足的流量和地下水补给能够维持土壤湿度和植被生长，支持生物栖息地形成。由于部分河流旱季水量有限，难以覆盖整个河床，因此采用高概率洪水事件的淹没范围和地下水含量评估水文供水能力，确保恢复地区具备持续的水源支持。高概率洪水事件淹没范围表明该范围内的漫滩能够获得洪水冲刷和泥沙沉积，采用HEC-RAS计算无堤坝情况下一年一遇的洪水淹没范围。地下水则是通过提供稳定的水源保障漫滩的稳定性[15]，指标以CSV格式载入GIS平台，通过克里金插值法生成空间数据。
生物栖息地方面，淹没时期的水深与流速是栖息地恢复的重要指标。本研究以流溪河特有的流溪娟鱼（Spinibarbus hollandi）为指示物种，基于其生态需求设定适宜标准。该鱼类偏好0.2~0.6 m/s的流速及1~3 m的水深环境（表1），过快的流速或过浅的水位会干扰繁殖与产卵[16]。通过HEC-RAS模型模拟无堤坝条件下一年一遇洪水后河段的水深与流速分布，计算满足指示物种需求的适宜栖息地面积[17]。
表1 指示物种的适宜生长环境参数

Tab. 1 Parameters of growing environments suitable for indicator species

环境参数 参数范围 适宜性等级
流速/m·s−1 0~＜0.2 适宜
0.2~＜0.6 非常适宜
0.6~＜1.2 适宜
1.2~1.6 不适宜
＞1.6 非常不适宜
水深/m 0~＜1 适宜
1~＜3 非常适宜
3~＜4 适宜
4~6 不适宜
＞6 非常不适宜
河流的水质通常通过地表水质量反映，概念可参照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的定义。但由于一些河流中监测点位有限，单个河段的监测结果难以全面反映河流整体状况。因此，可采用耕地占比、与工厂距离作为间接表征指标，反映农业和工业活动对水质的潜在影响[18]。耕地占比通过在GIS平台计算子流域中耕地与其他类型用地的面积比获得；与工厂距离则通过GIS计算欧氏距离获取。
河岸带植被对河漫滩的水土保持以及生态稳定性至关重要，植被的茂盛程度通过NDVI表征。
河床地貌决定了沉积物的供给以及河漫滩形态演变。本研究选取河流功率、河床比降和河床底质作为影响河床地貌特征的关键因素。河流功率反映水流对河床两侧和底部的能量施加，与河道侵蚀密切相关[19]，较低的河流功率有利于沉积物在河漫滩上的沉积和积累[20]，该指标通过HEC-RAS计算获取；河床比降则反映了河流的坡度，较小的比降有助于减缓水流、堆积沉积物，该指标在GIS中根据子流域河段高程与长度比值计算获得；河床底质决定了沉积物的搬运[21]。较小粒径的底质（如细沙和淤泥）容易在河道旁的低能量区域沉积，形成稳定漫滩。
河流连通度是维持自然过程的关键，连通度越高，沉积物和生物交换越顺畅。流溪河整体蜿蜒度大，增加了河流与河岸带的接触面积，促进了水体、沉积物和养分的交换。蜿蜒度以GIS计算河流曲度表征。与湿地距离是衡量连通度的重要指标，湿地作为物种库，近湿地的河漫滩能够通过水文连通过程获取更多种子传播与生物迁移输入，进而提升物种定殖潜力。此外，拦河坝的建设影响了河流沉积物输送、鱼类洄游以及生态系统服务能力，降低了河流的连通度。与湿地距离、与拦河坝距离2项指标均通过GIS计算欧氏距离获得。
筛选条件2采取客观加权方式确定各生态指标的权重。熵权法（entropy weight method）能够有效反映指标的分布特征，熵值越小表示该指标的变异程度越大，提供的信息更加丰富，应被赋予更大的权重[22]。通过量化不同指标的信息熵为权重赋值，避免了主观性强的专家打分法在数据不均匀情况下可能带来的偏差。
采用熵权法处理前，首先对数据在GIS中进行了归一化处理。在归一化过程中将所有的指标分为3类：布尔型指标、适宜性指标与正负向指标（表2）[23]，熵权法的赋权过程在Python中利用代码实现。
表2 河漫滩生态恢复适宜性评估框架

Tab. 2 Framework for evaluating the ecological restoration suitability of floodplain

一级指标 二级指标 指标得分范围 适宜性得分 权重 指标尺度 　 一级指标 二级指标 指标得分范围 适宜性得分 权重 指标尺度
　　注：a为布尔型指标，明确了有无的状态并进行赋分；b为适宜性指标，在本研究根据指示物种最适宜生存的环境进行赋分；其他二级指标为正向指标或负向指标，根据Jenks自然断点法进行区分[23]，采用五分法进行打分。
河流水文 被一年一遇洪水淹没a 是 100 0.032 7 流域 　 河床地貌 河流功率/W·m−2 0.0~＜16.0 100 0.130 1 流域
否 0 　 16.0~＜80.1 75
地下水埋深/m 2.99 ~＜3.51 100 0.087 4 流域 　 80.1~＜235.2 50
3.51~＜3.80 75 　 235.2~556.0 25
3.80~＜4.15 50 　 ＞556.0 0
4.15~＜4.61 25 　 河床比降/‰ 0.000~＜0.593 100 0.058 1 子流域
4.61~5.28 0 　 0.593~＜1.780 75
流速b/m·s−1 0.00 ~＜0.36 75 0.117 6 流域 　 1.780~＜21.360 50
0.36~＜0.84 100 　 21.360~＜79.500 25
0.84~＜1.47 50 　 79.500~151.300 0
1.47~2.40 25 　 河床底质b 水稻土 100 0.101 5 流域
＞2.40 0 　 赤红壤 50
水深b/m 0.0~＜1.5 50 0.103 8 流域 　 红壤 75
1.5~＜2.5 100 　 黄壤 50
2.5~＜5.0 75 　 河流连通度 蜿蜒度b 0.0~＜0.8 75 0.096 5 子流域
5.0~10.0 50 　 0.8~＜1.4 100
＞10.0 25 　 1.4~＜9.2 50
河流水质 耕地占比/% 1.0~＜6.8 100 0.026 5 子流域 　 9.2~＜52.0 25
6.8~＜17.6 75 　 52.0~166.2 0
17.6~＜30.3 50 　 与湿地距离/m 0~＜1 177 100 0.001 1 场地
30.3~43.6 25 　 1 177~＜2 171 75
＞43.6 0 　 2 171~＜3 270 50
地表水质量a 一类水 100 0.032 2 子流域 　 3 270~4 553 25
二类水 0 　 ＞4 553 0
与工厂距离/m 0~＜1 966 0 0.0573 场地 　 与拦河坝距离/m 0~＜1 267 0 0.050 7 场地
1 966~＜3 612 25 　 1 267~＜2 535 25
3 612~＜5 458 50 　 2 535~＜3 803 50
5 458~＜7 585 75 　 3 803~5 071 75
7 585~10 234 100 　 ＞5 071 100
河岸带植被 NDVI ＜0.00 0 0.104 4 流域 　
0.00~＜0.25 25 　
0.25~＜0.50 50 　
0.50~＜0.75 75 　
0.75~1.00 100 　 　 　 　 　 　 　

1.4.3 筛选条件3：本土的社会经济指标

河漫滩恢复项目不仅改善生态状态，还会影响区域的经济、社会功能与景观风貌，因此必须将社会经济因素纳入评价体系。流溪河中下游流域涵盖了流溪河碧道的始末点，是广东万里碧道建设的一部分，具有较高的景观游憩价值[24]。在筛选条件3中，本研究选取了漫滩与流溪河碧道及旅游景点的距离作为社会经济指标，旨在整合周边景点与文化遗址，增强流溪河碧道的引导带动效应。根据该选择标准，本研究优先识别了既具备生态恢复适宜性，又与人类活动紧密相关的潜在漫滩景观区域。

2 河漫滩恢复适宜性评估结果

2.1 河漫滩恢复适宜性空间分布

筛选条件2的评分在30.49~80.11，平均值为61.36，表明流溪河中下游的漫滩的恢复适宜性较高。通过自然断点法，将恢复适宜性按1~5的等级分为五类：非常适宜、比较适宜、中等适宜、不太适宜和不适宜（图4）。非常适宜（67.65~80.11）的区域面积约15.61 km2，占研究区面积的26.61%；比较适宜（61.82~<67.65）的区域面积约18.87 km2，占比32.17%；中等适宜（55.20~<61.82）、不太适宜（48.39~<55.20）和不适宜（30.49~<48.39）的区域面积分别为11.88 km2（占比20.25%）、8.26 km2（占比14.08%）和4.04 km2（占比6.87%）。
图4 筛选条件2计算结果

Fig. 4 Calculation results of screening condition 2

从空间特征上看，研究区中部的乡村段，尤其是平原地区的耕地和林地，具有较高的恢复适宜性。这些区域通常地势较为平缓，水文条件良好，有利于稳定的漫滩形成。相比之下，研究区上下游的城镇及机场附近，由于受到较大的人为开发干扰，水文条件较为复杂，存在大量硬质驳岸，不太适宜开展漫滩恢复。
从自然条件上看，恢复适宜性较高的区域主要分布在河岸带森林、村民果园宅基地等生态条件较好的区域。这些区域土质疏松、植被丰富，利于生物多样性的恢复。少数非常适宜的区域出现在河流弯曲处的未利用地上，由于土质或蜿蜒度适宜，也获得了较高的恢复适宜性评分。
综合考虑筛选条件2 和3（图4、5），除由于冲积作用活跃而不适宜形成稳定漫滩的河流凹岸后，最终生成了在社会效益上适宜优先恢复的9 个河漫滩（图6）。
图5 筛选条件2计算结果

Fig. 5 Calculation results of screening condition 2

图6 最终筛选结果

Fig. 6 Final screening results

2.2 高恢复适宜性河漫滩的指标得分情况

从9个河漫滩恢复适宜性得分中的9个有显著差异性的指标结果（图7）来看，5号和6号漫滩的得分较高，表明河流中部乡村段有较大的漫滩恢复潜力。1号漫滩位于上部城镇段，河流弯曲度适宜，并且靠近城镇段多处景点，虽各项指标得分较高，但其得分表现可能具有偶然性，该段的其他恢复位置需谨慎考虑。3号和4号漫滩具备一定的恢复适宜性，可能与河流中部城镇段蜿蜒度高和地下水充足有关。7号和8号漫滩的综合得分较低，可能是河流下部城镇段河道较为平直，蜿蜒度不足所导致。2号漫滩由于水深、流速得分较低，植被丰富度稍差，因此在生态适宜性上表现相对较弱。
图7 各筛选漫滩的指标得分统计

Fig. 7 Statistics on indicator scores of each floodplain screened

从高恢复适宜性漫滩的9项关键指标得分（图8）来看，河流功率的得分普遍较高，并且在各个漫滩之间的差异最小，反映了河流功率对漫滩分布的较强的约束作用。相较而言，河床底质的得分在漫滩之间的差异较大，这表明河床底质可能独立地影响漫滩的恢复适宜性。总体上看，大多数指标的中位数较高，进一步验证了这些高适宜性漫滩在生态和水文特征上的优势。同时，多个指标存在异常值，反映了部分漫滩在环境条件上的独特性，因此需要结合具体的水文和社会经济条件，进行进一步的分析与评估。
图8 各指标在筛选漫滩上的表现

Fig. 8 Performance of various indicators

2.3 河漫滩恢复的效益验证

流量变化以下游某断面的流量过程变化曲线反映漫滩对河流水文的调节作用。河漫滩的恢复通常通过改善水流分布、延缓洪水峰值以及减少流速来减轻下游洪涝压力，本研究尝试捕捉恢复前后洪水调节的效果，评估漫滩在洪水管理中的作用（图9）。适宜栖息地面积变化是衡量生态恢复效益的重要指标。漫滩恢复的核心目标之一是为水生物种提供更多适宜的栖息空间。通过指示物种的栖息地面积变化反映恢复前后河流环境对特定生物群落的适宜性改变（图10）。
图9 HEC-RAS一维非恒定流验证恢复漫滩后的局部防洪效益

Fig. 9 Verification of local flood control benefits obtained after floodplain restoration based on one-dimensional non-constant flow of HEC-RAS

图10 不同规模洪水下恢复漫滩后的生态效益

Fig. 10 Ecological benefits obtained after floodplain restoration under different scales of floods

结果显示，恢复后的河段流量调节明显，洪水峰值降低，洪峰流量降低了7.7%。尽管洪峰到达的时间滞后较短，但从流量过程曲线图（图9-2）可以看出，整体曲线出现明显的后移。这表明恢复后的河段有效缓解了洪峰的冲击力，水流变得更加平稳，有助于下游区域的洪水管理和防灾减灾。同时，指示物种的适宜栖息地的面积显著增加。与恢复前相比，一年一遇的洪水在漫滩上增加了56.52 hm2的栖息地面积，而百年一遇的洪水在漫滩上增加了28.89 hm2的栖息地面积（图10-3）。这一显著扩展表明漫滩的生态功能得到了增强，为水生物种提供了更为广阔的栖息空间。在筛选出的9个漫滩中，一年一遇洪水下均增加了较大面积的适宜栖息地。然而，在百年一遇洪水下，个别漫滩因大规模洪水导致的淹没深度过大，其适宜栖息地面积增加较少。总体而言，漫滩的恢复不仅优化了水文调节功能，还显著改善了生物栖息地的环境质量。

3 讨论

3.1 自然生态条件与社会因素对河漫滩恢复适宜性的影响

从恢复地区的自然条件来看，流域平原地区的河岸带林地具备良好的恢复潜力，这与其他学者的研究结果一致[25]。这些区域地下水含量充足，表明漫滩恢复的选择倾向于地下水与地表水的相互作用明显、植被的垂直渗透强的区域。研究结果表明，在研究区蜿蜒度较高的河段漫滩恢复适宜性得分普遍较高，这也证明了蜿蜒度在水文连通上的重要作用[26]。社会因素方面，本研究将流溪河碧道作为主要景观游憩考虑因素，但在实际工作中仍可以其他重要的景观因素为目标进行恢复。需要注意的是，有研究表明，离旅游景点近可能会导致河漫滩植被的修复受损[27]。因此适当把握与旅游景点的距离，形成更加完善的管理措施与景观规划策略对漫滩恢复的成效十分重要。此外，高恢复适宜性区域普遍具备良好的土质，这表明河漫滩在土质适宜的区域恢复潜力也较大[25]。

3.2 多参数驱动与目标导向结合的河漫滩恢复适宜性评估框架

相关研究表明恢复河漫滩作为一种NBS方法，能够有效延缓洪峰到达时间并降低洪峰强度，降低河流下游的洪水风险并提供生态效益[28]。漫滩能够吸纳和储存洪水，起到天然蓄水池的作用，同时通过维持较高的土壤湿度和地下水供给，为各类物种提供适宜的繁殖和栖息环境[29]，模拟结果显示指示物种栖息地面积显著增加，证明了漫滩在恢复生物多样性方面的有效性[30]。同时，本研究借鉴了河流生态健康评价中的关键指标并进行调整，结合风景园林、水动力学与生态学，细化了与河漫滩相关的评估指标，涵盖了宏观、中观和微观多个尺度，融合了传统的决策支持系统和单一物种评价方法。相比于以往适用于大型河流的标准化评估矩阵，本研究针对河流的独特性，构建了一套灵活且针对性强的评估体系以适应河流的局部特征和较强的社会干扰，使得该框架能够适应中小型河流复杂的生态和水文环境。这种框架构建的方式体现了多参数驱动与目标导向的结合，不仅满足了现有流域管理需求，还为其他数据有限情况下的河流恢复评估应用提供了可行性。

4 结论

本研究借鉴了FEM评估可恢复河漫滩的指标和思路，构建了一套系统的河漫滩恢复适宜性评估框架，结合HEC-RAS水动力模型与GIS平台，综合地貌、生态及社会经济指标。识别并验证了流溪河中下游9个高恢复适宜性的河漫滩区域。得到3点主要结论。
1）通过构建ERSI，本研究提出了一种多尺度、多维度的河漫滩评估方法，将多种自然条件有机结合，为综合效益下的河漫滩恢复选址提供科学依据。
2）通过构建HEC-RAS水动力模型，证实了恢复后的河漫滩能显著改善洪水管理和生态功能。这不仅降低了洪峰强度、延缓了洪峰到达时间，还增加了指示物种适宜栖息地面积，充分体现了漫滩恢复在水文和生态方面的多重效益。
3）本研究不仅评估了河流生态系统的自然条件，还考虑了社会经济因素，如与碧道的距离和与旅游景点的接近程度。确保了生态恢复方案在实际应用中的价值，充分体现了对地方社会与人文要素的重视。
恢复河漫滩能够为河流生态系统带来多重效益，有助于推动城乡蓝绿网络的构建与优化。基于HEC-RAS水动力模型进行多尺度、多维度的河漫滩恢复适宜性评估，结合当地社区需求定制不同规模的恢复项目，可以有效应对极端气候变化和快速城市化带来的挑战，实现流域人居的可持续发展。本研究仍存在一定局限性。由于观测点位和数据精度的限制，水质和地下水评估的空间代表性有待提升。同时，水动力模型的建模精度仍需进一步改进，特别是在断面构建及模型验证方面，可能存在捕捉局部水文动态不足的问题。此外，先验数据的缺乏，如航拍照片、生物调查记录及社区对漫滩恢复的态度调研等，可能导致部分生态和社会参数未被充分纳入考虑。未来研究需进一步加强数据采集与多学科融合，提升评估框架的科学性和适用性。

致谢(Acknowledgments):

感谢龙科良在HEC-RAS水动力模型的构建中提供的帮助，感谢许自力老师对评价指标选取提供建议。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

文中所有图、表均由作者绘制。

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