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水生态建设中的内河整治探微

2013/11/09 阅读:

一、城市内河面临问题

城市内河面临的主要问题可归纳为以下几点:第一,防洪排涝。作为城市防洪、排涝的主要通道,城市内河的防洪安全是综合治理的首要任务。目前,很多城市内河由于河道侵占、无序采砂以及防洪能力不达标,仍存在一定防洪安全隐患。第二,缺水干涸。由于水资源短缺,很多城市特别是北方城市内河缺水干涸问题严重,不能满足基本的生态用水需求。加之城市内河防洪建设目前以排为主,河道往往会被裁弯取直,河床和河岸进行硬化处理,加快了水体在河道内的流动,在一定程度上使得丰水期雨水快速离开城市,造成了水资源的浪费。第三,污染严重。当前,很多老城区尚未进行雨污分流,在污水处理能力不足的情况下,城市中大量的污水和雨水被直接排放至城市内河中,城市内河成了名符其实的排污沟。第四,生态系统完整性遭到破坏。河岸硬化、无序采砂、水污染、缺少必要的生态基流等,导致河道内的生物栖息地破坏,进而破坏了生态系统的完整性。第五,城市内河景观单一。城市内河是城市不可多得的景观资源,随着人们生活水平的提高,对环境、生态品质的要求也不断提升,但过分人工化的景观设计,使河道景观过于单一,缺少文化承接和自然魅力,也满足不了公众的亲水要求。

二、国内外治河理念与历程

随着对河流认识的深入,人们逐步认识到城市内河本来就是城市的组成部分,不断反思过去的做法,从不同角度分析对河流生态系统产生负面影响的因子,以期建立生态化的城市内河。结合中外近些年来在河道治理方面的实践研究与发展趋势,尽可能保持河流的自然风貌已成为当今国际上先进的治河理念。国外在生态治河上起步较早。

1938年,德国的Seifert首先提出近自然河流整治的概念,即在满足传统河道治理任务的基础上,努力创造出具有丰富自然的水边环境,达到接近自然的一种治理效果,让河岸成为有机生命体。1989年,生态学家Mitsch提出了生态工程的概念,强调通过人为环境与自然环境之间的互动,实现两者互利共生的目的。同期,日本提出了创造“多自然型河川计划”,且在生态护坡结构方面积累了大量的工程实践经验。在城市内河的雨水控制方面,澳大利亚等国家倡导的水敏性城市设计(WSUD)理念值得借鉴,该理念在大尺度上统筹考虑分析整体汇水区情况,在小尺度上落实具体措施。在河道景观方面,1939年,德国生物地理学家Troll提出景观生态学的概念;20世纪60年代开始,生态设计理念开始形成并迅速发展,设计师们逐渐把眼光从对美和形式的关注中引向对人与自然关系的关注;1969年,D.S.Crowe率先提出景观规划设计应注重“创造性保护”工作,强调景观空间格局对区域生态环境的影响与控制,并试图通过格局的改变来维持景观功能流的健康与安全;与此同时,麦克哈格《设计结合自然》的问世,将生态学思想运用到风景园林设计中,产生了“设计尊重自然”,开辟了生态化风景园林设计的科学时代,也产生了更为广泛意义上的生态设计。

中华民族的历史就是一部治水史。从最早的大禹治水,到西汉时期的贾让在分析黄河演变以及人类应对洪水不同方式而总结出的贾让三策,到历经2000多年仍发挥效益、被誉为“世界水利文化鼻祖”的都江堰工程,都展示了中华民族在治水方面的智慧。自20世纪70年代以来,人们一度对城市内河认识不足,重视不够,在加强防洪排涝能力,提高河道硬化、渠化程度的同时,河流生态系统却遭到严重破坏,脏、臭、乱的河道随处可见,河流生态服务功能降低,景观功能丧失,城市内河失去了自然灵性,整个城市的形象严重受损。近年来,随着城市人口增长和经济社会快速发展,人们对城市内河的期待越来越高。很多城市开始探索和尝试生态化的城市内河治理方式,追求城市内河多功能的发挥,北京、武汉、苏州、无锡、济南等均取得了明显成效。党的十八大报告首次单篇论述生态文明,强调要尊重自然、顺应自然、保护自然,要实现人与自然和谐。水利部也开展了水生态文明建设工作。在生态文明理念和水生态文明建设目标指引下的城市内河综合治理,应更加尊重河流的自然属性,更加注重河流防洪、生态、景观等功能的发挥,更加注重维护河流生态系统的健康,满足河道两侧城市建设和景观塑造要求,创造更为和谐的人居环境。

三、治理理念

城市内河的综合治理涵盖多个方面,从最基本的防洪减灾到跨学科的景观塑造,都需要进行合理的规划和设计。

1.生态防洪,排蓄结合,确保河道两侧地块安全现代城市内河的治理应关注雨水、河流、土地三者的相互关系。针对城市内河中的来水,将排水和蓄水有效结合,重视雨水的控制和利用,全面协调河道的防洪排涝和滞水蓄水功能。①防洪排涝,即预防城市的外洪和排出城市的涝水,结合城市的可持续性发展,在城市内河两岸进行生态堤防建设,这些护岸除具有护堤、防洪的基本功能外,还对河流水文过程、生物过程具有促进功能,既能够保证丰水期满足行洪要求,实现洪涝在城市内河中的输送安全,又可以保证城市内河枯水期的效果,同时提供生物必要的栖息地环境。②滞水蓄水,即对城市内河的来水进行调蓄:一是通过减少和控制城市不透水面积,增加雨水下渗机会,提高河道两侧土地滞蓄雨水的作用;二是在居住区、商业区建立雨水收集系统,采用屋顶花园和垂直绿化等方式,有效减少高峰径流量,将雨水资源留在城市内;三是在河道两侧修复和新建河漫滩湿地,在洪水来临的时候,在河道内部有效地滞蓄洪水。

2.合理进行地块排水系统设计,有效改善城市内河水质防污治污是有效改善城市内河水质的根本途径之一。目前,各城市均在此方面开展大量工作,实现城市内河两岸排污全面截留,不断提高污水处理率,按照城市内河的水域纳污能力,切实达到污水排放的达标和总量双控。与此同时,还应逐步实现雨污分流,使雨水进入雨水管道,并最终将城市内河作为其排放的重要通道,与外围水体连通。从更大尺度上来看,要改善城市内河的环境品质,还应对雨水进行时空上的污染控制。在降雨初期,雨水溶解了空气中的大量汽车尾气、工厂废气等污染性气体,降落地面后,又由于冲刷道路、屋面、建筑工地等,使得初期雨水中含有大量的悬浮固体、有机物、重金属、病原体等污染物质,污染程度较高,若将其直排入河,将会对水体造成非常严重的污染,必须对初期雨水进行弃流或者处理。在处理方法的选择上,一方面可以考虑设置雨污切换装置,将初期雨水分流至污水管道进行集中处理;另一方面可考虑在地块排水进入城市雨水管网之前,设置人工湿地、生态滤水带、雨水花园、草沟等生态设施,过滤雨水中污染物。

3.遵循生态治河理念,进行城市内河水生态修复河流健康的标志是具有良好的河势、水量、水质、河床、河岸、生物栖息地和物种多样性,河流的自然功能和社会功能得到均衡发挥。在城市内河的综合整治中,必须遵循自然演进的基本规律,维护自然环境再生能力和自净能力,确保生态系统的稳定性和持续性,改造与适应并重,使得人们对河流的干扰保持在自然环境的承载范围之内,从而减少对自然环境的消极影响,将城市内河打造成为保障城市和区域生态安全的生态基础设施。可通过运用地理信息系统(GIS)空间分析技术,确定城市内河两侧的敏感区域,通过生态营造恢复河流的自然流态,修复河道边缘及中心的植物群落,提高河道中生态斑块之间的关联度,使生物的活动与生存场所相对扩展,提高生物繁衍生存空间,并与周围的植物、动物、地表水、地下水之间都呈现出自然交换的动态平衡,丰富河流生物多样性,提高生态系统的自我调控能力,增强生态系统稳定性和有序性,营造原生态的滨水环境。

4.结合城市建设进行城市滨河空间设计城市内河治理与其周边的城市建设是相互联系、相互依存、不可分割的。城市内河岸线是城市难得的公共资源。在城市内河的治理中,必须统筹考虑城市规划建设,依据水系的规模、水质、所处区位等因素,与水系两侧土地使用相协调,统筹考虑水体本身及水体周边环境相关的各个要素,对河道两侧的城市空间设计加以合理疏导、利用。将重要建筑和设施布置在洪水风险相对较低的地段,将洪水风险相对较高的地段用于绿化,使水系在城市建设中发挥积极作用。同时,充分协调可能存在的冲突,挖掘滨水区的发展潜力,尽可能保持空间开敞、共享,以及较高的交通可达性、易达性和通畅性,提升城市形象。城市内河的治理状况,体现了一个城市经济和社会发展的价值取向。在城市建设中,也应更加关注城市内河的整治和管理,有效防止城镇化过程中对河道资源的破坏。高标准、高品位的城市内河建设无疑需要投入大量的资金和人力,但它同时也为城市发展提供了安全与良好的环境条件,利用水的延伸性、流动性,城市内河在规划区内的渗透力带动河道两侧土地价值的提高,进而提高城市经济发展的质量和可持续性。城市内河综合治理工程与城市建设,特别是河道两侧的开发,形成的是一种相互影响、相互依赖、相互促进的循环机制。因此,可通过对城市内河滨水区进行与城市发展模式和方向相适应的规划,有效促进城市内河功能的发挥,为当地城市经济发展服务。

5.挖掘本土历史文化,营造城市内河水景观城市内河两岸是城市最自然的风景线,以水系为核心和纽带的自然景观,能够较好地与城市绿地系统相结合,自由地向城市内部渗透,构成城市动态、有机、完整的景观系统,可供旅游、观光和城市居民就近接触自然。即使在同一个城市,不同河流的治理也要结合周围的环境特征、污染成因、资源特点,因地制宜地采取不同的治理方案和措施。同样的,对于城市内河景观的营造也要避免千篇一律、千河一面。因此,要协调好城市内河工程与自然景观之间的关系,使城市内河的治理与当地地理特点、历史背景、文化传统、经济状况等相结合,将河流防洪工程、生态修复工程与自然景观、人文景观的建设密切联系,将亲水平台、绿色廊道、湿地、公共文化艺术设施等进行有机融合,充分挖掘区域水文化,捕捉和把握城市整体信息与文化内涵,提取城市历史文化精髓,延续城市历史文脉,创造出具有地域文化特色的水景观,在构建现代景观的同时实现对城市历史信息与痕迹的传承,使城市内河不仅是公众游览、休闲、娱乐的场所,更是承载城市文化内涵,体现城市传统气息和现代活力的有效载体。

四、相关案例研究

1.项目概况西宁市地处黄河支流湟水河中游,四面环山,三川会聚,扼青藏高原东方之门户。南川河位于西宁市区南部,是湟水河一级支流,由西南流向东北,经总寨于西宁市区汇入湟水河,河口海拔2225m,河长38.2km,平均河宽30m,流域面积398km2,河床由沙砾石组成,河道落差1766m,河道平均比降4.6%。工程设计范围为南川河大南川水库引水口至谢家寨桥段,河道长约15km。近年来,受自然条件以及人为因素影响,南川河大南川水库引水口至谢家寨桥段目前存在以下几个方面的问题:第一,现状河道行洪能力不足。西宁城区南川工业园区的扩展和湟中县经济的快速发展,对南川河的防洪提出了新的要求,现状未治理段河道基本无防洪措施。第二,生态系统破碎化严重。南川河流域地面侵蚀较大,水土流失在导致南川河含沙量增大的同时,也破坏了南川河生态系统的连续性。同时,南川河流域的地质条件、地形以及人为活动的影响,也加剧了该段河道生态系统退化过程。第三,污染难以控制,水体自净能力下降。南川河上游水质较好,但由于两岸排污不规范,并有大量的农田耕作活动,农药、化肥造成面源污染。水体自净能力和纳污能力均有下降。第四,景观性不足,南川工业园区的建设使周边景观休闲需求增高。

2.项目目标通过对南川河大南川水库引水口至谢家寨桥段的河道实行综合治理,结合南川工业园区发展需求,合理确定土地资源和水资源开发利用程度,形成南川河完善的防洪体系,减轻下游工程的处理压力,确保防洪安全;削减上游河道水体中的污染物,提高河流水质,确保环境安全;修复南川河河川生态廊道,改善河道及周边生态环境,确保生态安全;开展景观建设,形成自然景观线,营造舒适、生态人居环境,提高周边土地利用价值,最终实现该区域土地和水资源的可持续利用。

3.主要工程按照“治宁方略,水为大政”的要求,本着“合理规划、标本兼治、综合治理、突出重点、适地开发、市县(区)联动、体现特色、彰显文化”的原则,本次治理实施四大工程:①防洪工程———顺应原有自然河势,进行河道防洪工程建设。充分利用滩地,采用复式断面,利用全断面防洪。在滩地上,借助自然水流的力量,对河道两岸滩地进行生态修复,在洪水来临的时候,实现排蓄结合,着重洪水的控制和利用,在河道内部尤其是滩地区域有效滞蓄洪水,减少下泄洪水量,实现生态防洪;在需要防护的区域,综合城市内河防洪、生态、景观要求,选用雷诺网垫等生态护坡进行河道及堤防边坡防护,既确保河道两侧地块安全,又增强河道水陆交错带生态功能。②沿河截污干管工程———合理进行排水设计,沿河道两侧道路敷设截污干管。结合两侧道路,合理进行地块排水系统设计,实现雨污分流,在南川河两岸铺设沿河截污干管,截留排入大南川水库引水口至谢家寨桥段的生活污水和工业废水,将之送至污水处理厂处理达标后排放。同时,针对南川河两侧的土地开发和城市建设,提倡水敏性城市设计理念,提高雨水收集与下渗率,过滤初期雨水,减少通过雨水排放口进入河道的污染物质。③湿地工程———进行河漫滩湿地修复和人工湿地建设。遵循生态治河理念,应用GIS分析工具,确定治理段的生态敏感区,进行南川河的水生态保护与修复。治理段上游,借助自然的力量,加之人工辅助,在生态敏感性较高的区域,利用现有坑塘,促进河滩湿地恢复,提高生物多样性,恢复河流自然流态,增强河道的生物栖息地功能;治理段下游,考虑到水质处理要求,在确保全线截污的前提下,在下游内建设三级表流人工湿地,营造原生态的湿地环境,削减水体中的污染物质,改善河道水质。④景观绿化工程———融合现代生态理念与青海河湟文化,沿河道进行景观绿化。景观设计吸纳大美青海的地域元素,汲取青海河湟文化元素,结合水主题,设置十大景观节点,将该河段的文化内涵演绎成一种纪念性空间,体现当代人对青海省西宁市历史传承千古的理解。

五、结语

城市内河综合治理涉及专业较多,需要引入和借鉴相关学科和领域的知识来共同补充和完善其方法和研究体系,其最终目的是实现城市内河的自然化、生态化、人文化、景观化,提升河流的感知价值,促进形成可持续发展的城市。结合水生态文明建设目标要求,秉承人水和谐的理念,打造一条满足防洪要求、生态安全、景观营造的多功能城市内河,是探索未来城市内河发展模式的关键之处。

作者:朱庆平黄利群叶亚琦朱明敏单位:北京中水新华国际工程咨询有限公司水利部综合事业局水利部水利风景区建设与管理领导小组办公室北京建院约翰马丁国际建筑设计有限公司

水生态建设中的内河整治探微

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