城市湿地生态规划方略研究

2019-07-31 03:45朴希桐李婷婷聂俊坤
中国水利 2019年13期
关键词:驳岸水系水质

朴希桐 ,李婷婷 ,聂俊坤

(1.北京市城市规划设计研究院,100045,北京;2.北京市城规技术服务中心,100045,北京)

近年,城市发展与规划越来越重视生态文明建设,城市发展进入了留住“绿水青山”的关键时期。水是生态环境的血液,水资源是人类赖以生存的基础资源,水生态的好坏直接决定了生态系统是否健康。城市湿地是城市中多种地表存在形式的水的统称,与自然湿地有所不同,城市湿地是人与自然博弈与融合的产物,具有诸多被忽略的功能和较为复杂的生态问题,同时兼具自然湿地的特征,例如生物多样性明显、环境敏感性强、自我恢复能力差、生态平衡功能特殊等。因此,城市湿地的保护、修复与建设工作难度很大。

城市作为人类的主要聚集区域,其水生态问题不仅关系到用水安全,还关系到人居环境质量、生态保护红线及生态平衡。城市湿地既属于城市水系,承担蓄滞洪涝、吸纳水资源的任务,又属于城市景观的一部分,为绿色城市、活力城市的重要因子,同时也维系着城市的自然生态系统,在水文、地质、气候、温湿度、动植物等多方面影响着区域内物质及能量的循环与平衡。

当前的城市湿地修复与维护存在着诸多问题,河道断流、湖泊萎缩、湿地退化、生境阻隔、生物多样性下降、水污染严重等问题依然存在。从规划层面上剖析城市湿地存在的问题及应对策略,为城市湿地生态系统的构建提供规划思路,有利于城市水生态建设的有效推进。

一、城市湿地的发展与意义

湿地的狭义概念是陆生系统与水生系统的过渡区域,广义概念则包含沼泽地、滩涂、森林泥炭地、珊瑚礁、浅海水域、河流、湖泊等多种形式。湿地能够调节气候、调蓄洪水、涵养水源、净化水质、保护生物多样性,为人类提供良好的居住环境。对于城市特别是不透水面积较大、人口分布较集中的大中型城市而言,湿地的主要存在形式是河道、湖泊,其中湿地公园为常见形式。

国外对于湿地的研究起源于对煤炭、盐化沼泽和红树林等资源的探索。美国在20世纪50年代将湿地保护合法化,并制定了具体的保护流程,建立了全国的湿地信息分布图。我国对湿地的研究近年刚刚起步,在湿地保护及修复、研究指标和影响因素、环境及景观评价体系等多方面开展了研究,涵盖了大范围流域、城市湿地公园等多重尺度。

城市湿地的发展变迁与城市发展密切相关。如北京城自古河湖沼泽遍布,从西周燕都至今三千多年间,历代统治者开渠引水,以济灌溉,到唐朝还有幽州 “广开稻田数千顷”的记载。目前北京有五大水系:永定河、潮白河、北运河、拒马河、泃河,大小河道共计百余条,但很多中小型河道长年断流。2008年北京市园林绿化局统计结果显示,北京的湿地面积为5.14万hm2,不足全市面积的3.5%。城市的快速发展导致城市下垫面迅速变化,为缩减城市河道用地而将其变窄,以致流域汇流时间缩短,洪量集中,峰值变大,河道更多承载了行洪泄水的作用,自然湿地系统被改造为人工湿地系统,忽略了水生态的内涵。

近年我国水生态文明建设力度不断加大,湿地也越来越被重视。中共中央、国务院印发的《关于加快推进生态文明建设的意见》中明确提出,到2020年,全国湿地面积不低于8亿亩(1 亩=1/15 hm2),要守住“绿水青山”,坚守生态红线。《北京城市总体规划(2016—2035年)》明确规定全市生态控制区面积在2020年要达到73%,到2050年要达到80%,要划定全市生态保护红线,且保护面积不低于市域面积的25%。统筹控制湿地总量,划定最严格的湿地资源管理红线,对城市的水生态文明建设非常关键。在确定了湿地保护目标的基础上,还需要在各个层面、多重维度和不同尺度上确定规划方略及具体实施方案。在此大背景下,本文针对湿地的保护、修复及建设,剖析了当前城市湿地存在的生态问题,并从规划层面提出了应对策略。

二、城市湿地的基本现状

1.城市水系结构退化

城市水系结构退化主要表现在河道断流、湖泊萎缩、河湖水系连通性下降、地下水位下降、水源补给告急、天然湿地退化、生态基流满足度下降等方面,其主要原因为人口密度增加、水资源紧缺、地下水抽取严重、湿地保护工作不完善等。城市建设过程中,土地的高度开发利用挤占了一部分河道用地,部分河道由宽浅变窄深,城市水面率降低导致滨河区域的自然生态状况随之变化。这些原因造成城市水系萎缩,从而影响到湿地生态平衡。

2.城市水污染严重

旧城区中,雨污合流、雨水污水管道破旧漏损、管道连接混乱等情况常常导致污水直接进入城市水系;城郊区域,垃圾处理不及时会污染城市湿地;新改建城区中,雨污分流之后还存在初雨污染问题。以北方城市为例进行分析,发现水资源匮乏造成河道湖泊水量小,水体纳污能力不足,也会导致城市水污染。北方城市中,除天然河道外,景观水系的水源以再生水为主,而其水质指标如氨氮、总磷等都接近或劣于Ⅳ类水,在没有水质净化和处理的情况下,极易发生水华。水污染防治在立法及监管上力度不足,也是造成城市湿地存在水质及水生态问题的重要原因。

3.水系渠道化严重

20世纪60—90年代,在城市基础设施建设的快速发展时期,城市水系的规划建设更多地关注防洪排水的单一功能上,大部分天然河道被裁弯取直,改造为人工排水渠,水系渠道化严重,大大破坏了原有的水生态环境,打破了自然水生态平衡。

4.水循环敏感度降低

自然环境中的水循环包含降水、蒸发、渗漏、水汽输移、地下径流、地表径流等过程。传统的城市发展模式对水循环及生态环境的影响为HID(High Impact Development) 模式,即不可持续性的城市改造,导致水系结构破碎退化、水系渠道化、下垫面硬化等,切断了原本的天然水循环过程,加剧了城市的热岛及雨岛效应,是导致城市水循环敏感度降低的重要原因。

5.驳岸人工化严重

相关研究表明,我国约有3/4的城市河湖采用了硬质护砌驳岸。硬质护砌驳岸打破了区域内的生态平衡,将水生系统和陆生系统人为分割,大大破坏了湿地的结构和功能,打破了物质和能量的循环,进而破坏了微生物和动植物的栖息环境。硬质护砌驳岸一方面削弱了地表水与地下水的循环交换,另一方面也加剧了水华等水污染现象,不利于构建或修复天然的水生态系统。

6.生物多样性降低

城市河湖湿地中存在的上述问题都会导致微生物及动植物生境的阻隔及破坏。相较于自然湿地,城市湿地的自我恢复能力差,生态环境脆弱,区域内生物受环境影响,或过度繁衍,或群落消失,湿地生态圈内生物结构破碎,自然生态失衡,生物多样性大大降低。

三、规划层面城市湿地生态问题的应对策略

规划是指导城市建设的纲领,也是实施具体建设工作时划定的框架。城市湿地的生态问题需要从规划层面上制定应对策略,以实现战略目标。规划工作中应严格控制水资源红线、生态保护红线,做好城市生态修复规划、城市水系规划、资源循环利用规划、水系纳污能力规划、生物保护区规划,综合评估城市生态环境、城市水系完整性与连通性、生物生境适宜性,监测河湖湿地水质指标、水生态指标、城市湿地保留率、生物种群数量变化率,构建城市生态环境质量评价体系,从而促进城市的可持续发展。

1.城市湿地规划实施目标

(1)优化城市水系结构

构建和修复城市水系完整结构,增强水系连通性,为优质水循环提供保障,切实保护自然湿地,监控城市湿地保留率,严格控制区域规划水面率。

(2)增强城市湿地环境生态功能

重视和强化城市湿地的生态功能,构建“绿色城市”“生态城市”“自然城市”,充分发挥城市湿地改善气候、涵养水源、净化水质、养护生物、平衡生态的功能。

(3)提升城市湿地生物圈效应

保护城市湿地的生物多样性特征,为动植物提供繁衍生息的优质场地,保护湿地滨岸带,完善生物天然食物链,增强生物圈效应,实现城市生态格局目标。

(4)发挥城市湿地人文效应

以城市湿地为节点,连接高密集建设区和大自然生态系统,开展生态科研教育活动。实现高质量的自然人文互动,推动人与自然和谐共处。

2.城市湿地规划实施原则

(1)以完整水系为研究对象

城市湿地规划应当秉承多维度规划思维,在地块街区规划之外开展全市及区域性规划,尽量避免割裂天然的水系系统,从而实现以水系为研究对象的要素规划,如水环境承载能力规划、水系生态修复规划、资源循环利用规划等,并保障同一水系在不同地块的连通性,通过水系实现区域之间的联动,灵活调蓄洪涝,增强城市湿地的功能性和景观性。

(2)遵循自然生态的原则

城市湿地规划应当遵循天然地形地势,减少人为改造,保留现有湖泊、坑塘、水渠、水田等形式以及坡地、谷地等自然汇流区域,借鉴传统文化中“天人合一”的城市规划思维,构建顺应自然、保护生态的城市湿地系统。通过更自然的施工手段处理湿地驳岸,避免裁弯取直,用土工结构结合植物的方式如芦苇卷等代替铅丝石笼,利用不同种类的本土植物合理配置凹凸岸的绿化效果,避免冲刷,形成最接近自然生态效果的湿地驳岸改造,从而修复原有的自然生态系统,如图1。

(3)强调生态系统性规划

城市湿地属于城市的生态系统,河道、湖泊、坑塘、沼泽等湿地与山地、森林、农田等共同构成了城市的生态屏障,划定生态控制线的目的就是要保护这一综合生态系统。对城市生态进行系统性规划,才能兼顾生态系统内各要素的相互影响,制定统筹考虑各类生态资源的规划方案,并综合考量生态资源的保护与利用,通过圈定城市生态保护区及生态平衡区,从全局把控城市及区域内的生态状况。

(4)分区域实施规划

城市湿地与自然湿地在环境、规模、功能上有所不同,城市湿地更脆弱,也更容易被破坏;大规模的城市森林公园与密集建设区中的河道也存在差异。针对高密度开发区、城乡接合部、城市公园、城市绿心、郊野农田、自然保护区等不同区域的具体特征,应制定不同的湿地保护与修复策略,调整不同类型区域的湿地保留率、水质及水生态指标、生境适宜性指标等控制因子,因地制宜,合理布局,组合形成完整的城市生态系统,从而切实发挥城市湿地在不同区域内的不同功能。

(5)统筹规划及完善配套规划

城市湿地离不开水循环,城市的供水、用水、排水到污水处理与利用都离不开城市湿地,处理好人与水的关系才能处理好人与城市湿地的关系,进而处理好人与城市生态系统的关系。在进行城市及区域规划时,要采取以水为影响因子的多方面统筹规划,将城市湿地规划耦合于城市水资源及水环境总体规划中,同时完善与水相关的一系列规划,理清、理顺城市湿地的系统、布局及规模,实现各项规划协调有序、周密对接。

(6)近远期规划相结合

城市湿地的修复和保护可分为近期和远期两种方案,远期规划利于确保城市湿地的发展方向和总体规模,并利于确定近期规划实施的范围与力度。城市湿地的发展既依托于城市的发展,又需要与城市基础设施建设相协调平衡,在城市和区域的总体规划及控制性详细规划中嵌套城市湿地系统性规划,也需要通过近远期两种方案增强规划实施的灵活性,找到城市基础设施建设与生态发展之间的平衡。

3.城市湿地规划实施策略

(1)城市湿地水源规划

城市水系结构遭到破坏、出现退化,除了人为不合理开发利用自然河湖湿地的原因外,很大程度上是因为水源不足。对地下水的过度开采造成水位下降,自然水循环系统被破坏,人为补给的水源水质情况不容乐观,最终造成水生态系统被破坏,因此水源涵养和补给尤为重要。

城市河湖湿地应尽量避免使用再生水,或在湿地补充再生水水源的背景下,增加和完善水质和水生态的流域性及区域性规划,通过种植水生植物等措施实现水质净化升级,以免水质影响到城市湿地水循环系统和水生态系统的健康运行。应当充分依托海绵城市规划,结合工程性措施将雨水涵养至地下或水系中,发挥城市湿地涵养水源、净化水质的作用,避免出现“蓄水而无法用水”的无效规划。

图1 构造自然生态驳岸

(2)水系修复与构建规划

城市湿地水系修复应纳入城市总体空间布局规划中。传统的河道湖泊规划应延伸拓展至城市湿地水系规划,以大、小水系区分研究对象,确保城市湿地水系在排洪防涝、灵活蓄滞的同时,保有完整性及连通性。构建规划时,除了河深、上开口、断面形式等基本要素外,增加区域水面率、河网密度、流域面积增长率等参数的具体规划,切实保证城市湿地水系的构建与修复。

(3)水资源循环利用规划

水资源的循环利用是城市可持续发展的重要环节,除了设定最严格水资源管理制度外,正确处理和利用城市工业废水及生活污水是构建良性水循环的关键。一方面,要控制污水进入河湖及渗入地下水,雨污分流,完全截污,切实避免排污造成的城市湿地水污染;另一方面,要依照区域水体纳污能力确定再生水厂处理出水水质及水生态指标,对出水进行合理利用和净化后再通过自然水循环进入城市湿地水系中。

(4)城市湿地水质及水生态规划

通过确定湿地来水水源、计算水系流量条件、测定水位及考察断面水质指标等方式,可以用模型模拟计算水体水质情况,从而实现城市湿地水质的控制规划。在模拟计算的基础上,通过调整和改变边界条件,可实现多方面的控制性规划,如水源水质、水系人工净化湿地位置及规模、雨水入河处理、水系驳岸设计等。在城市湿地水质及水生态规划中,通过控制边界指标、增加工程性措施、统筹水源及水循环规划,最终实现城市湿地的生态功能规划。

(5)滨岸生境规划

城市湿地滨岸带是水陆相连的生态廊道,也是湿地物种多样性的重要依托,增加滨岸生境规划是构建城市生态规划系统的重要环节。将硬质和半硬质护砌驳岸规划为自然和半自然的土质或土工植物结合驳岸,通过配置本土植物种群构造水生、挺水、陆生植物带,规划包含鸟类、鱼类、两栖动物分布的动物种群。通过改变原有的河湖湿地规划方案,将工程性规划优化为生态性综合规划。 ■

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