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城市河道生态治理的多尺度设计理念——以梧桐湖新城小港生态治理为例

2015-09-02 08:47:38 来源:湖北水利网 浏览次数:4908次 我要分享:

邹朝望

(湖北省水利水电规划勘测设计院 湖北,武汉 430064)

  摘要:城市河道治理须经历工程水利向生态水利、工程技术向工程艺术的转变。本文针对目前城市河道治理的单一的防洪排涝尺度,提出了安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度等多尺度的城市河道生态治理设计理念,并以我院规划设计的梧桐湖新城小港生态治理为例,对城市河道生态治理的多尺度设计理念的意义和效果进行评估,以资借鉴。

  关键词:生态水利;生态治理;生态尺度;工程艺术

  0 引言

  水是万物之母、生存之本、文明之源,城市中的河流是吸引人类聚集的源泉,是承载城市文明与繁荣的重要载体,是城市非常重要的组成部分。城市河道治理也因此成为千百年来治水工作的一个重点[1]。

  传统城市河道治理依赖于工程水利,修筑混凝土河床和浆砌石岸墙来加大河道过流能力并隔离污水渗透,有时还采取“裁弯取直”的办法增加河道的行洪能力,河道的生态环境多样性丧失、生物的生存条件被破坏、地下水和地表水的交换通道被阻断、大大消减了河道生态自然修复功能。筑坝建闸造成的天然河流顺水流的纵向以及筑坝引起垂直水流方向的非连续性改变,依靠闸、坝调节径流,改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律,即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。作为城市最宝贵的滨水区过多的人文景观替代具有更高美学价值的自然景观[2],同时提供人们活动与休憩的自然环境越来越少。现代城市河道治理须改变过去工程水利的传统观念,建立生态水利河道治理的设计理念,即在满足防洪排涝、排污、通航等多种功能的前提下,以“安全、生态、景观”的设计目标,建设集多功能为一体的城市河流,从而营造一个生态、舒适、优美的滨水生活环境[3,4,5]。

  城市河道综合治理是一项系统工程,涉及面广,制约因素多,如何开发利用和保护生态并秉承可持续发展的新理念对其进行综合治理,关系到城市河道综合治理的成败。本文针对目前城市河道治理的单一的防洪排涝尺度,提出了安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度等多尺度的城市河道生态治理设计理念,并以梧桐湖新城小港生态治理为例,对城市河道生态治理的多尺度设计理念进行评估,分析其意义及效果,以资借鉴。

  1 多尺度设计理念

  现代城市河道生态治理包括安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度等多尺度设计,各种尺度之间又是相互联系、相互渗透、相互耦合、不可分割的有机体。

  1)安全尺度。满足城市河道防洪、排涝、航运等的基本功能,同时保护、美化周边环境,最大程度的发挥工程的综合效益。功能安全是河道综合治理的首要条件。

  2)生态尺度。充分顺应自然的水生态环境,合理设置河道平面与断面及两岸截污系统,维持区域内的生态完整性;将生态学的理论和概念融入其中,优化重组河流生态系统的结构和功能,提高生物多样性。

  3)景观尺度。充分利用植被丰富的自然景观,结合当地的文化,应用城市景观生态学的理念,将人文景观和自然景观进行有机结合,从而营造一个生态、舒适、优美的滨水生活环境。

  4)亲水尺度。结合岸坡整治和滨水环境建设,在河岸带和河床上修建一些亲水便民设施,不但兼顾人们欣赏水景、聆听水声的需求,满足人们在视觉、听觉、触觉方面对水声、水态、水感的需求,感受水的魅力,促进文明传承。

  5)文化尺度。城市中的河流是吸引人类聚集的源泉,是承载城市文明与繁荣的重要载体。传统文化是区域城市文明发展的基础,在设计中要结合安全、生态、景观、亲水等尺度,力求将现代理念与地域文化完美融合。

  2 工程实例——梧桐湖新城小港生态治理

  2.1 工程概述

  梧桐湖新城位于湖北省鄂州市西部梁子湖畔,与武汉市东湖高新技术开发区接壤,面积42.23km2,人口发展规模30万人,拟建设成具有水乡特色的休闲度假、科技研发、高端居住和生态农业的等区域性综合功能的新城。区内地势低洼,水系发达,河流、沟渠纵横交错,渍涝灾害较频繁。

  小港是新城内部唯一的天然河流,城市规划定为贯穿新城西部、中部和东部的一条城市生态廊道,主要功能包括引水、排水、调蓄、航运、生态保护与营造自然人文景观。

  小港北起梧桐湖,在陈家湾附近经六十口闸出长港,河道蜿蜒曲折,全长9.2km。上游2km位于冲积平原区,其余的位于湖积平原区,两岸主要为农田,部分为村庄和鱼塘。河道上游形态较差,港坡不完整,局部出现脱坡现象,全河段淤积严重,现状河宽5~15m,最大流量20m3/s。

  2.2 生态治理设计

  尊崇在自然环境里建设城市的理念,改变传统的单一尺度治水思路,结合河道的安全尺度和景观尺度,对河道进行平面及形态控制,使得区域的水文条件得到充分的改善,水资源得到合理配置;结合河道的生态尺度、景观及人文尺度,对河道进行生态设计,采用污染控制、生态修复、水网连通、滨水景观及文化等多尺度综合治理措施,科学的开发利用河岸及水资源,因地制宜进行水面景观、滨水景观和沿岸景观建设,形成绿色廊道兼水景观带,有效提高城市水体服务功能,实现人居环境与自然环境的协调发展。

  1)平面及形态控制

  小港是新城的主要排水通道和生态走廊,兼具引水、调蓄、航运景观等综合功能。通过分析和计算,小港设计提排流量9.27~31.94m3/s,自排时末端流量30m3/s,引水设计流量8m3/s,从安全尺度,断面宽只需20m即可满足要求。结合小港生态和景观尺度,最终确定小港走廊宽度为100~400m,河底宽度不小于30m。在保障功能安全的前提下,维持小港蜿蜒曲折的自然形态,按带状生态公园进行设计。

  断面设计注重安全尺度和景观尺度的耦合,结合河流地貌形态与城市规划发展需要,建造不同的护坡形式,丰富河道断面形式。在城市用地紧张河段建造梯形断面或者亲水平台,使市民可以达到亲水游览的效果。在靠近工程建筑物的河段布置生态连锁砖式护坡,减轻水流对河岸冲刷。结合绿色廊道环境建设,在坡面较缓段以生态植物护坡为主,结合城市景观达到自然中建城市的效果。

  为满足引、排水和生态景观等要求,渠道断面最低水位14.5m以下采用30厚格宾网块石护坡:从生态尺度出发,最低水位14.5m以上采用草皮护坡,部分段做成自然湿地,岸顶设绿化带和管理道路,形成水清岸绿效果。

  2)生态保护设计

  ①城市初期雨水处置

  在分流制前提下,城市河道水生态保护通过以下手段来实现:面源污染主要来源于初期雨水,结合小港湿地规划进行处理。

  小港雨水排口共计11处,根据资料分析,按照生态尺度,规划建设初期径流处理湿地,在雨期承担初期径流的处理任务,在非雨期作为水体修复的外置库处理设施,获得一举两得的功效。

  在人工湿地设计中又耦合了景观尺度。人工湿地初期雨水量按15mm设计,综合径流系数取0.6,采用双联存储——沉降水生生物塘,土地处理系统为并联的水平潜流人工湿地系统处理后进入河道。通过节制闸控制,初期雨水进入湿地系统,后期雨水进入河道。

  ②入港源水质处理

  在小港进水闸前布置保护性湿地,湿地面积50ha。主要通过水边的挺水植物、水面上的浮叶植物和水中的浮游植物在梧桐湖入小港初期处理水中的悬浮物、有机污染物、氮、磷等,从而保证在梧桐湖天然水体从梧桐湖引水闸进入小港时得到第一步净化。在具体设计中耦合安全、景观和生态尺度。

  在城区河道两岸的排水口处根据排水口的排水量布置相应规模的功能性湿地。可以借助湿地植物对水体的净化能力,通过生态系统的修复或恢复,消减点、面源污染对水体的破坏,充分发挥健康生态系统的生态净化功能,对水体水质进行改善,保障水体生态功能,使水体得到深度净化。

  ③生物栖息地设计

  小港生态廊道西起梧桐湖东至长港,长9.2km,最大宽度1200m,最窄240m,达到当地植物的生物保护廊道适宜宽度。

  保护性湿地位于梧桐湖小港入口处,设置50ha保护性湿地,禁止人工干扰。以保护生态为目的,通过生态滩涂种植及孤岛森林控制绿化的手段,来加强对滩涂和岛屿的保护以及改善生态系统。从景观尺度出发,用芦苇、香蒲、芒草来营造一种野性的美,以水生植物为主,打造湿地景观。湖岸沿线大小不一的岛屿是鸟类的天堂,植物在品种的选择上主要考虑最大限度的保留、恢复和创造湿地,同时达到生态尺度的要求。

  ④河岸边坡生态设计

  从安全角度,在城市用地较为紧张的堤段,采用生态挡墙进行设计,生态挡土墙体是透水结构,可以促进地表和土壤水的交换,让河水实现自我净化功能,可在其空隙中种植水生植物,在充分发挥植物固土作用的同时,也为鱼类等水生动物提供一个栖息和产卵的场所,同时也起到净化水质、抑制藻类生长的作用,同时也满足了生态尺度的要求。

  结合景观尺度,在水利工程河道进出口范围内,两段各设置50m生态连锁砖护坡,在工程完工初期,起到保护边坡土壤,不受雨水冲蚀,同时满足安全尺度要求。而后因其有充足空隙可让土壤浸入其中,达到土壤与材料完美结合,形成天然的地表坡面保护层,具有很强的控制水土流失的能力,同时具备生态美化的效果。

  ⑤人文景观设计

  总体目标是秉承生态与人文的设计理念,耦合亲水、景观和人文尺度,通过合理的工程建设,形成保护、科普、休闲等功能为一体的城市生态廊道,能供人们观赏、游览、开展科普教育等活动,并提高小港的生态功能,改善水质和河道环境,实现人居环境与自然环境的协调发展,从而提升梧桐湖新城整体的城市形象,充分凸显梧桐湖新城“生态水乡、水乡泽国”的滨水城市特点。

  结合城市规划用地需要,小港规划范围内主要分为四个区域,即保护性湿地、城市公园、城市廊道以及功能性湿地。

  保护性湿地位于梧桐湖引水闸进口处,以保护梧桐湖水在进小港河道时已经过一定程度的净化。该区域从人文景观尺度进行布局,从生态尺度进行设计,以利用其典型的湿地生物多样性和作为动物栖息地的特性,增加城市自然的生态性,并有效的净化污水、改善水质。

  城市公园区包含城市景观公园及湿地科普教育公园,城市景观公园主要结合城市规划用地和满足城市居民休闲的要求,采用自然式设计手法,依据自然地貌围绕自然水体大量种植陆生植物及水生植物,如:桂花、银杏、芦苇、香蒲、睡莲等,结合园林小品,打造一个极具乡野情趣的生态公园。湿地科普教育公园则是结合小港河道生态净化的要求,以保护或恢复河道的生态功能为前提,以充分发挥其环境效益为目标,以充满野趣的景观特色,吸引公众的到来,并通过开展各种形式的科普活动,达到保护生态资源和生态环境的宣传作用。

  城市廊道区作为连接保护性湿地和功能性湿地的区段,以接近自然生态的方式,并在其内部穿插满足周边居民的人工设施,如:亲水栈道、亲水广场等。增加河道的游玩性、观赏性、亲水性。

  功能性湿地位于小港的末端,它是人工的基质上通过培育多种具有净化作用的湿地植物,形成稳定的生态系统,达到改善水质的目的,其作用相当于“污水处理厂”,把小港的水质经过末端处理后,最终排入长港。

  3 实施效果评估

  结合梧桐湖新区城市总体规划及战略定位,转变传统城市河道整治的单尺度理念,耦合安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度等多尺度对小港进行生态综合治理,达到良好的预期效果,主要体现在以下几个方面:

  1)河道形态得到有效控制。从安全尺度出发进行引排水通航等功能和规模的论证与分析,确定河道基本安全断面。应用景观和生态尺度,结合区域城市功能和文化的定位,维持河道的自然蜿蜒曲折属性,在此基础上进行带状公园的设计,确定河道的最终走势和断面形态。

  2)水体水质得到有效保护。结合安全尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度,通过初期雨水入河口人工湿地设计、入河源头的保护性湿地设计、水生动植物栖息地设计以及河道岸坡的生态设计等措施,有效的缓解了河道的水质污染,提高水体的自净能力,还形成了一种自然生态景观。

  3)人文景观和生态系统基本构成。自然、绿色、生态平衡的河道系统,不仅为生物的多样性提供了前提,而且提高了水体的纳污和自净能力。此外,自然的河道系统把城市的绿色孤岛连接起来并不断延伸,使得城乡的绿色生态系统成为一个“以水为魂”的整体,给人以回归自然的感受。全面建设“人水相亲、自然和谐”的河道生态系统。

  4)创造人水和谐的宜居环境。通过小港防洪排涝体系建设、生态水网构建、城市水生态保护体系建设、城市水文化体系建设和优化调度等工程的实施,同时辅以水景观工程,兼具自然生态景观和人文景观的亲水性,对于提升城市文化竞争力和城市亲和力,提高城市建设的品位具有极大的发展空间和潜力,不断增强城市的表现力和影响力,不仅可以改变区域乃至城市的整体形象,突出城市特色,将创造更吸引人的城市环境,促进城市的良性发展。

  4 小结

  城市河道生态治理是融现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、城市规划学、园林学、美学等多学科为一体的复杂的系统水利工程。传统城市河道治理依赖于工程水利,尺度比较单一。现代城市河道治理须改变过去工程水利的传统观念,建立生态水利河道治理的设计理念,即在满足防洪排涝、排污、通航等多种功能的前提下,以“安全、生态、景观”的设计目标,建设集多功能为一体的城市河流,从而营造一个生态、舒适、优美的滨水生活环境。本文针对目前城市河道治理的单一的防洪排涝尺度,提出了安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度和文化尺度等多尺度的城市河道生态治理设计理念,并以梧桐湖新城小港生态治理为例,对城市河道生态治理的多尺度设计理念进行评估,以资借鉴。

  参考文献

  [1] 董哲仁.河流生态恢复的目标[J].中国水利,2004,(10):5~9.

  [2] 俞孔坚,李迪华.城市河道及滨水地带的“整治”与“美化”[J].现代城市研究,2003,(11):26-28.

  [3] Ward J,Tockner K,Uehlinger U,et al.Understanding natural patterns and processes in river corridors as the basis for effective river restoration[J].Regulated Rivers:Research&Management,2001,17(4‐5):311-323.

  [4]Palmer M,Bernhardt E,Allan J,et al.Standards for ecologically successful river restoration[J].Journal of

  Applied Ecology,2005,42(2):208-217.

  [5] [113]Ward J,Tockner K.Biodiversity:towards a unifying theme for river ecology[J].Freshwater Biology,2001,

  46(6):807-820.

  [6][122]Yanmin L,Changchun W.The Construction of Ecological River Network in Cities——On the Ecological Landscape Design in Improvement of Yudai River in Nanchang[J].Planners,2004.


责任编辑:游翔 审核签发:伍红
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