跨流域调水工程建筑与环境规划研究——以南水北调东线一期工程为例

吴钢 徐立荣

（上海勘测设计研究院 上海 200434)

1 研究背景

2002年12月27日，举世瞩目的南水北调工程正式开工，标志着这一项世界上最大的远距离、跨流域、跨省市调水工程构想从此开始变为现实。

南水北调东线一期工程在江苏省江水北调的基础上扩大规模，向北延伸，以京杭运河为输水干线，逐级提水北上，出东平湖后分水两路，一路向北经隧洞过黄河自流到天津；另一路向东输水干线至烟台、威海地区。东线一期工程调水线路总长1467km，从长江至东平湖设13个梯级，22处泵站枢纽，34座泵站，东线工程通过河道、泵站连接洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖等四座湖泊。

作为迄今为止世界上规模最大的水利工程，南水北调涉及政治、经济、社会、文化、生态环境等诸多领域，生产关系和工程建设管理十分复杂，工程建设的重要性、艰巨性和紧迫性前所未有，工程建设周期长、单项工程多、类型复杂（已建、改建、新建)、跨区域大、涉及面广，众多单体工程分别由不同的设计单位进行设计，各设计单位无法从整体出发，势必造成沿线各单体工程风格各异，无法对沿线总体建筑与环境进行控制，无法保证整条线路的完整性，因此，为了南水北调东线一期工程建筑与环境和谐统一，使其与运河历史文化相匹配，组织开展了跨流域调水（南水北调东线)工程建筑与环境规划研究工作。

2 研究技术路线3

通过技术调研、考察以及对国内外相关案例进行比较分析研究，明确项目总体定位，并通过五体系专题研究，确定站点分级分区总体布局，最终确定项目总体控制要素。

研究技术路线如下：

图1 研究技术路线

3 工程建设亟待解决的问题

根据项目调研分析，总结了沿线工程存在的问题与思考。当前工程在连接性、标识性、生态化和节能四方面都还做得不是很到位，存在很多问题亟待解决。

3.1 连接性问题

举世瞩目的伟大工程，离不开其本身所处的人文自然环境。如何对沿途文物的环境风貌、遗址、原古河道、泵站、水闸、船闸实行保护性的利用；如何使有典故的点作为一个水利史的物化载体，来展示自古至今的水利发展史；如何在改建项目的设计中，对于不适用的古河道、建筑物等，将其融入环境或将有象征意义的局部留下作为历史标示，留下历史性的印记；如何达到尊重历史，开创未来的历史使命。是摆在建设者面前的一道重要课题。

3.2 标识性问题

如何征集、评选、确定南水北调的统一标志（logo)，使其成为该工程精神的具体象征；如何充分利用泵站的识别作用，体现该工程特色；如何从文化、造型、色彩和组合形式等各方面找到最具南水北调文化、最易反映水利工程的共同点融入设计当中，如何使整条线路的色彩、材料等进行统一。是摆在建设者面前需加以解决的问题。

3.3 生态化问题

如何在环境设计中对两岸原有较好的植被加以保护；如何充分利用免护理的当地植物；如何在有条件的地方运用生态学理论恢复湿地生态系统，使其吸引大量的湿地动物、丰富沿线的生物多样性；如何在设计中有条件的地区考虑自然生态护岸做法；如何选用无毒且对水体不产生污染（树叶、花粉等)的植物做防护林带并选择对水有净化作用的近水植物。是摆在建设者面前必须思考的问题。

3.4 节能问题

如何利用光能、风能、水能；如何体现节水概念并为保护水源应起到示范作用；如何对拆迁建筑材料进行再利用，即节省能源，又便于与周围环境的协调，还给后人留下历史的痕迹；如何做到土方平衡，减少运输，利用不同地形营造出具有水文化内涵的景观；如何采用节能材料、使用节能设计。是摆在建设者面前需要关注的问题。

4 调水工程建筑与环境规划理念和控制要求

4.1 科学规划理念

南水北调不仅仅是一个调水工程，也是我国水利建设工程的形象代表，此次规划研究将对流域生态的修复提升到一个新高度，将可持续发展的理念真正落实在实际运用中。

“修建”的含义是修复与建设，“动脉”不仅仅指的是水也指沿线生物植被，他们是有生命的。通过对现有生态环境进行分析，对原有生态破坏较大的进行修复以及在新的工程建设中注重生态环境的保护，让水资源与环境间形成良性循环，使这条水源大道生生不息，共济南北人民，在我国的版图上建设一条绿色动脉。

4.2 设计思想及原则

针对工程特点，依据国家及地方法律法规，总结国内外大型水利枢纽工程建设经验教训的基础上，根据长期的水利工程实践，结合工程的功能要求和环境条件，提出了“简约、和谐、实用、传承、先进”规划思想及“整治”、“文化”、“生态”、“保护”四个策略；以科学发展观为指导，提出了建筑与环境规划设计原则。

4.2.1 规划思想

（1)简约。建筑与景观风格简明，不落俗套，给人亲水近水的感觉。同时朴实、沉稳，体现默默奉献的风格。

（2)和谐。建筑与景观要与地域、环境、民俗、民风相生相容，又要具有特色，雅俗共存。

（3)实用。所有的建筑与环境项目都是工程项目的组成部分，均具有一定功能性。

（4)传承。建筑与环境要传承水利文化特色，成为宣传水利文化的载体。

（5)先进。先进的水利技术、科技成果应用于工程，创新的成果又出自于工程，采用多样化、现代化的手段展示该工程建设与管理形象。

4.2.2 坚持如下原则

（1)贯彻功能性、历史性和生态性三性统一的原则。

功能性是水工建筑的基础要求，生态性是设计的灵魂所在，而历史性则是建筑景观的宗旨，三者缺一不可。

（2)特色鲜明的原则。

体现南水北调工程特色、传统的水利工程特色、调水沿线区域特色和工程建设历史文化特色，具有明显的辨别标识，既和谐协调，又特色鲜明。

（3)贯彻创新的原则。

建筑及环境设计的艺术性构思不能脱离功能及当地的历史和文化特色。要求在从传统建筑中汲取灵感的同时，建筑风格要具有时代感，创造南水北调东线独特的创新建筑景观特色。

（4)贯彻生态性的原则。

南水北调工程首要目的是解决北方地区严重的缺水问题，因此工程本身就是一个伟大的生态环保工程。漕运改调水，对水体的保护，要因地制宜，充分利用当地植物种类，维系地表植被、生物种群等生态系统，形成植物隔离带，在保护水环境的同时，创造出更加优美舒适的景观环境。

（5)节约简朴、持续发展的原则。

要充分利用自然条件和天然建材的特性，节约能源，实现工程投资少、土地资源省的目标。综合考虑工程建设各个阶段，对不同年代建设的建筑与环境做到统一规划，使内在功能与建筑环境相一致，做为水工程的建筑与环境规划设计，贯彻降低造价、减少成本的基本理念。

（6)突出重点的原则。

针对东线不同工程的特点，突出重点，兼顾一般。工程功能与景观设计、原有工程与新建工程、新建工程与地域环境、工程建筑与管理设施、建筑风格与区域特点等和谐统一，脉络分明，主从有致。

（7)贯彻“古为今用”原则。

东线工程取道大运河，作为中国的一条搏动不息的大动脉，其所包含的历史文化遗存对于研究中华文明的形成以及中国古代文明的进程具有重要的学术价值。如何充分利用和挖掘古运河的深厚文化积淀，对整体规划设计是一个挑战。

4.3 利用城市规划学科分析方法，开创性地对跨流域水利工程提出了“一轴、二区、三级、四心、五体系”的规划格局

（1)一轴：

以生态的眼光打造属于南水北调东线的生命之轴、生态绿轴、运河文化轴、和谐之轴。切实搞好支撑地域持续发展的生态动脉，建设成为“清水走廊”、“绿色走廊”、“运河文化廊”，体现工程的整体形象。

（2)二区：

以两省为界分为两大区，建筑与环境切合二区实际，根据人文、自然、资源等具体问题具体分析，整体统一又各有特点。

（3)三级：

依据南水北调东线一期工程的特点、重要性以及地区的自然人文资源的聚集度、等级和地区发展重要程度，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级。

（4)四心：

指四个一级枢纽，是重要建设节点，它们将是工程对外的第一窗口，其周边的人文资源、自然资源的集聚度高，带动全线建筑与环境的一体建设。

（5)五体系：

以“一轴、二区、三级、四心”的重点建设目标达成五体系，并形成专题：

1)传统文化与现代文明融合的水利生态文化体系：历史文物保护专题、建筑设计专题；

2)舒适宜人的水利建筑环境体系：环境设计专题；

3)南水北调工程独特形象识别体系：形象视觉识别系统专题；

4)永续利用的生态资源体系：生态系统修复专题；

5)高效节能的水利基础设施体系：节能技术运用专题。

4.4 首次在水利工程中提出分级定位方法

4.4.1 单项工程定位

工程沿线单项工程众多，为贯彻国家“十一五”规划纲要提出能源节约和高效利用原则，减少建设和运行期的管理和维护费用。依据重要程度和未来发展空间，将工程内涉及的单项工程分级分类，形成体系，并为规划管理提供主要依据。

据此将单项工程分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级。一期工程含22处枢纽，34座泵站，及众多闸、桥等工程设施。在东线一期规划以下三个等级若干节点。

（1)Ⅰ级枢纽：

是东线一期工程中最重要的节点，在整个工程中占有重要的带头作用或具有重要的历史意义，周边的人文资源、自然资源的集聚度高。在这些地区应规划建设具有纪念历史意义的设计，成为爱国主义教育基地、科普教育基地，适当设置纪念性设施，同时可有计划有组织的考虑对公众开放，环境达到国家级水利风景区标准。

（2)Ⅱ级枢纽：

同样处于周边的人文资源、自然资源的集聚区，但重要程度弱于Ⅰ级枢纽，可考虑组织公众参观，同时适度的教育基地功能和选择性的开放。

（3)Ⅲ级枢纽和辅助配套：

建筑满足功能、绿色要求，环境满足生态要求。

4.4.2 岸线定位

岸线作为南水北调东线一期的生态绿轴，分为蓝线内的两岸岸线和枢纽、管理区的岸线，结合水土保持，保护水质，以生态效益为主，因地制宜，生物措施与工程措施相结合。根据重要性、区域环境等参数确定岸线定位。

（1)蓝线范围内岸线

包括混凝土衬砌、生态和生物护坡等。随着科技的发展，新材料、新技术用在河岸岸线。水位高、土质好的部位宜采用生态护坡。

江苏段：

1)航运功能尚好，水位较高，原有河岸线基本不动，有条件的情况下增加一定宽度的绿化带。

2)新建枢纽除泵站的出进水平台和翼墙段用混凝土衬砌，其余河道建议采用生态护坡。

山东段：

1)韩庄运河航运功能尚好，原有河岸线基本不动，有条件的情况下增加一定宽度的绿化带。

2)梁济运河，水位较高，不存在渗漏问题，建议采用生态护坡。

3)济平干渠、平行小清河开挖新输水明渠段渗漏严重采用混凝土衬砌。

4)小清河分洪道采用生态护坡，恢复生态平衡。

（2)枢纽范围内岸线

根据枢纽的整体规划布局结合绿化建设，划分为生态型、环保型、科普型、生产型和文化型五种类型。

1)观赏性是生态型环境建设中，植物利用和配置的一个重要标准，它将景观、生态和人的心理、生理感受进行综合研究后，按一定的生态原则进行植物配置。

2)环保型环境又称抗逆型，是充分发挥其抗污染、净化环境的功能，充分利用各种逆性生境，引进抗逆性强的动、植物种类，以保护水质环境、城乡环境，减灾防灾、促进生态平衡为目的的生态绿化建设。

3)科普型环境指运用植物典型的特征建立起各种不同的科普知识型人工植物群落，在良好的绿化环境中获得知识，激发人们热爱自然、探索自然奥秘的兴趣和爱护环境、保护环境的自觉性。

4)生产型环境，发展具有经济价值的乔、灌、花、果、药和苗圃基地，并与环境协调，在满足沿线绿化需要的同时，又增加效益。建成具有较高经济价值的绿化景观。

5)文化型环境是在特定的文化环境中，如历史遗迹、纪念性园林、风景名胜等，通过各种植物的配置使其具有相应的文化环境氛围，形成不同种类的文化型绿化环境，从而使人们产生各种主观感情与宏观环境之间的景观意识，引起共鸣和联想。文化型在创建不同的文化环境生物群落时，要加大对各种文化环境，如风景名胜地等的古树名木的保护和复壮。

4.5 对沿线运河文化遗产的保护原则和方法

由于种种原因，尽管在一些历史地图上有运河走向的标识，但对运河的水工设施、相关建筑、文化遗存缺乏必要的认识，因此运河保护问题一直没有得到应有的注意和重视。在一些河段，运河成为省或地市级行政区划的分界线，运河本身成为缺乏保护措施的“三不管”区域。

此次南水北调东线一期工程建设对运河的改造利用直接影响了运河本体及相关文物点。东线工程主体又是对运河的改造和利用为基础，这就决定了运河遗产的保护将面临新的危机和挑战。通过实地调研及资料查询运河文化遗产，结合运河文化保存的现状及存在问题，提出了运河文化遗产的保护工作方法，对现有不同时期具有历史意义的优秀建筑作品给予保留，修旧如旧，还原原貌，这不仅是在延续水利工业建筑的文脉，也是对古老施工工艺的保护，这种“保护为主，利用为辅”的方针，引起了相关部门的重视。

4.6 建筑与环境规划设计总体控制要求

南水北调工程沿线单项站点众多，为保证各单项工程建筑与环境规划设计既统一又各具特色，从建筑体量、风格、色彩、材料、节能、安全、环境等七个方面提出建筑与环境规划设计总体控制要求：

（1)建筑体量

在满足国家地方规程规范的条件下，应根据功能要求控制主厂房和附属用房高度，以厂房为主，力求重点突出水利工业建筑的特征；整个水工建筑群的体量应与周边建筑体量相协调；建筑物及构筑物长度、宽度、高度间的比例尺度应符合建筑审美。附属建筑物高度一般不宜超过三层。

（2)建筑风格

风格造型应坚持“现代、绿色、和谐”的建设方针。同时对现有不同时期具有历史意义的优秀建筑作品应给予全部或部分保留，修旧如旧，尽量还原原貌。重要的历史遗存物宜作为枢纽建设的一部分选择性保留，作为景观标志物。宜提取地域元素，以南水北调整体风格为主线，融入地域文化符号。厂房与辅助建筑宜集合化设计，要做到各水利建筑物的整合和统一，减少分散建筑物所占用的土地。对于较长的建筑物立面造型应有节奏感、韵律感。

（3)建筑色彩

总体主色应以淡雅明快的中性色系为主，灰色、白色应大于50%。

（4)建筑材料

主体建筑外观材料以粉刷类材料为主，外观材料应尽量保证在恶劣气候条件下耐腐蚀耐风化，墙壁外挂材料应保证在恶劣气候条件下不脱落、不碎裂。配套建筑材料以粉刷类材料和粘贴材料为主。

（5)建筑节能

节能建筑设计贯彻“因地制宜”的设计原则。建筑物尽量采用南北朝向布置，底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风；尽量减少建筑群间的硬化地面，推广植草砖地面，提高绿地率，加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系；控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定，窗户大小以满足采光要求为限；屋顶和外墙既要保温又要隔热，屋顶和外墙的外表面，采用浅色饰面层；充分利用大地的热容量，室内地面材料宜采用蓄热量大且传热性能良好的材料。

（6)建筑安全

注意建筑防腐蚀设计，减小厂房对外部的噪声影响，做好建筑安全防护设计，厂房内部做好防尘、防毒、防辐射处理；建筑防火设计，必须遵循国家的有关方针政策，积极采用行之有效的先进防火技术；注重建筑卫生防护。

（7)环境规划

根据枢纽的规模、区位、定位和整体规划布局，结合绿化建设，可划分为生态型、环保型、科普型、生产型和文化型五种类型或其组合。

4.7 南水北调工程沿线生态廊道的构建要求

包括混凝土衬砌、生态护坡、生物护坡等。随着科技的发展，提倡新材料、新技术应用在河岸岸线。生态环境是基础环境，在水位高、土质好的部位应采用生态护坡。并结合水土保持进行植物种植。

4.8 南水北调工程识别系统及提取地方建筑元素的设计理念

南水北调东线一期工程是一个系统完整的工程项目，应该在建筑环境上有一个整体的形象。工程建筑环境规划在时间上与主体工程同步进行，关键要有总体性概念和设想，确定东线一期工程的整体风格，明确主题和基调、共性和个性，保证优美的建筑环境景观总体形象。

4.9 运用导则示意相结合，为管理部门的决策提供了依据

工程建筑环境规划在时间上与主体工程同步进行，关键要有总体性概念和设想，运用导则确定东线一期工程的整体风格，明确主题和基调、共性和个性，保证优美的建筑环境景观总体形象。

5 结论

本研究在对南水北调东线工程一期调水线路、工程特点、自然条件、历史人文等进行系统研究分析的基础上，提出建筑与环境保护与发展的总体理念。并按照工程点、线、面三个层次提出规划纲要和管理控制方法。

同时通过本研究，系统探索人工流域尺度的整体建筑景观设计的理论与方法，协调水利设施供水功能、生态功能、景观效应。根据建设节约型社会的要求，减少建设和运行期的管理和维护费用，依据重要程度和未来发展空间，将工程内涉及的单项工程分级分类，形成体系，并对重要节点进行实用、经济、美观的示意规划设计。

本研究已经成为国务院南水北调工程建设委员会办公室及其它水利工程建设管理部门进行工程建设管理的重要指导，研究提出的控制导则已经成为水利工程建筑与环境设计的重要依据，对提升大型水利工程综合功能与总体形象发挥了重要的指导作用，在满足工程基本功能的前提下，既保证了工程的节约和可持续发展，又确保了工程的整体形象。