高小涛,胡丽香,任 鹏
(黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003)
河流是地球生命的重要组成部分,也是人类赖以生存和发展的基础。自古以来,人类都是择水而居,许多著名的城市都是依河而立,人类建立城市的过程,也是自然河流向城市河流转化的过程,人类的活动影响着城市河流的水文特性、物理结构和生态环境,城市河流为人类提供各种服务功能,人类和城市河流成为不可分割的生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。然而随着城市的快速发展,很多河流被城市用地挤占,被工业、生活污水污染,被混凝土渠化,河流生态系统遭到严重破坏,原本自然健康的河流失去了原有的生命力,如何统筹好城市发展与河流健康的关系,最少干预地恢复河流生态系统,重建更美景观,实现城市与河流的和谐共生,已经成为亟待解决的热点问题。
本研究从生态学、景观学、水利学、社会学等多学科统筹的角度,结合多年河道治理方面的实践与经验,探索了生命共同体视角下的城市河流生态治理思路。
习近平关于生命共同体的重要论述,集中体现在“自然内部制衡的生命共同体”“人与自然和谐共生的生命共同体”“人与人命运相连的生命共同体”3个方面,其科学内涵是指将自然界的动物和山水林田湖草等纳入生命共同体的保护对象,形成人与自然和谐共生的生命共同体,由人与人命运相连的生命共同体共谋生态治理出路[1]。
所谓“城市河流”是指发源于城区或流经城市区域的河流或河流段,也包括一些历史上虽属人工开挖、但经多年演化已具有自然河流特点的运河、渠系。这里所讨论的城市河流系指中小型的市内河流、渠系,而不包括像长江、黄河这样的大江大河[2]。与自然河流相比,城市河流受到人类活动的影响更大,城市也更加依赖于城市河流所提供的各种服务功能,因此,城市河流的生态治理工作显得更为紧迫。
工业时代,社会经济飞速发展,在河流改造过程中重建设,轻保护,从而造成河流健康出现了一系列问题。①规划层面,用地局促,随意改变河流原有的走势,让河流失去基本的生态安全空间。②设计层面,过分强调防洪、排涝、航运以及灌溉等功能要求,裁弯取直,甚至覆盖,河流散失天然形态;过度追求大水面,造成生态用水的不可持续性;水体自净能力差,水污染严重;生境同质化,生态功能退化;景观缺乏地域特色。③使用层面,缺乏对人类需求的考虑,交通可达差,连续性差,亲水性差;过于追求形式美,功能较为单一;不低碳经济,养护管理困难。
水是生命之源,自古以来,人类逐水而居,河流孕育了人类文明,人类与河流的命运息息相关,是有机的生命共同体。城市河流的治理应该站在生命共同体的视角,充分考虑人水和谐共生。①规划层面,应划定严格的保护控制线,为河流预留足够的生态家园。②设计层面,要像爱护我们的母亲一样爱护河流,进行最少干预的生态治理,永保河流生命的健康。首先,理顺城市河流的尺度与形态,就像身体的骨架;第二,确定城市河流的水源与水量,就像身体的血液;第三,提出生态有效的水环境措施,打造自然之肾;第四,塑造安全而弹性的空间地形,就像身体的肌肉;第五,构建生态稳定的水生态系统,像保护皮肤一样保护河流;最后,营造地域性特色的滨水景观,像搭配特有气质的服饰。③使用层面,在保证河流健康的基础上,充分考虑人的需求,设计开放可达的空间,保证河流的可达性;以健康幸福为价值导向,设计复合多元的场地,提升场地的游憩性;坚持节约低碳原则,融入智慧科技,助力人类与河流的可持续发展。
锚固基底,规划保护控制线——家园。河流是城市发展的生态底线和红线之一,对于河流的保护与修复,首先应该划定严格的保护控制线。关于控制线的划定,GB 50513—2016《城市水系规划规范》明确了水域控制线、滨水绿化控制线、滨水建筑控制线的“三线”管控体系,对于水域控制线提出了明确的划定标准和管控要求,对于滨水建筑控制线也有划定原则和控制要素,唯独没有说明滨水绿化控制线如何划定。河流两岸的滨水绿化是河流的生态缓冲带,是保护河流的生态屏障,生态屏障的适宜宽度与其功能成正相关,屏障区的宽度越宽,生态屏障的生态功能按照坡岸稳固、水温调节、污染物质去除、泥沙截留、栖息地保护的功能顺序依次增加[3],因此,可以根据生态屏障的不同功能、目标来决定适宜宽度范围的划定。
3.2.1理顺城市河流的尺度与形态——骨架
天然河流都有自身特有的形态和自然演化过程,而城市河流因城市化进程,原有形态和稳定性会受到影响。城市河流空间受限,河流形态往往是固定的,服务功能除基本的防洪排涝功能外,还包括生态休闲、亲水游憩、文化旅游等。城市河流的尺度与形态,在保证最小行洪断面基础上,应坚持生态效益最大化原则,尽可能恢复或模拟河流自然形态。河流纵向上,宜保留或恢复河道的连续性、蜿蜒性和不规则性,少建拦蓄水建筑物,尽可能维持河流有缓有急、浅滩和深潭相间、激流和缓流交错的自然纵坡,防止河流渠道化和园林化。横向上,宜尽量维持现状自然岸线,构建自然的驳岸层次,尽可能创造浅滩、沙洲、岛屿等多种类型生境,提高生境异质性和生态亲和性,避免直线化、硬质化。且河流治理后应保持原有水面率,因地制宜提高河道水面率和水域容积率。为了保证岸坡稳定,护岸设计需按照GB 50286—2013《堤防工程设计规范》进行抗滑稳定计算。岸坡的抗冲设计可以通过水力模型计算得出整体流速分布,根据不同流速和生态景观的需求,对驳岸进行精细化设计。一般情况下,水流速低于1m/s时,可以采用自然草坡;水流速在1~3m/s时,可以采用植生工法,水流速在3~6m/s时,可以采用三维植被网植草护坡、预制生态块、格宾石笼、鱼巢砖等生态护岸形式。
3.2.2确定城市河流的水源与水量——血液
城市河流受人类活动的干扰强烈,河流生态水量严重不足,水污染严重,生态系统功能退化,甚至出现断流,尤其是我国北方季节性河流,生态用水已经成为河流健康的制约因素,因此,生态补水成为河流生态治理的重要举措。河流生态补水就是通过工程或非工程措施,向无法满足需水量的河流调水,达到改善、修复河流生态系统的结构、功能及自我调节能力的目的[4]。
生态补水的关键在于水源与水量。水源上,应坚持“开源节流”的原则,尽可能考虑优水优用、分质供水等手段,实现水资源的最优配置,常用的生态水源有雨水、再生水、循环水等。生态补水量到底多少合适,取决于供需两方面。从河流健康的角度计算河流最小生态需水量,国内外有很多相关研究,我国有SLZ 479—2010《河湖生态需水评估导则》,这里不再赘述。难点在于水资源供给不能满足河流最低生态需水时,如何合理确定河流补水规模。坚持“以供定需”的原则,综合生态、城市规划、景观等多因素,设计多元化的生态河流型式。在实践中总结出3种类型,分别为景观蓄水型、公园溪流型和生态旱溪型,如图1所示。景观蓄水型是对河流进行生态补水,形成景观大水面,适用于展示城市形象的、地域性、公共参与性强的滨水区,形成门户景观。公园溪流型是对河流进行少量补水,形成生态基流,适用于亲水性、可达性要求高、尺度宜人的滨水区,形成“小桥流水人家”式的溪流景观。生态旱溪型是不对河道进行生态补水,适用于城市的郊野段,以疏林草地、阳光草坪、雨水花园等植物空间为主,形成自然生态景观。公园溪流型和生态旱溪型河流,应根据不同洪水位设置阶梯式的景观,构建景观安全格局。
图1 不同生态河流型式示意图
3.2.3提出生态有效的水环境措施——肾脏
水质保护应坚持从外到内,分类型、分流域、分区域、分阶段系统治理的思想,源头控制,水陆统筹,生态修复,提升水体自净能力。空间维度上从外到内系统治理的思想可以概况为“源、界、水、管”。
源头上,对于一条河流来说,如有人工补水,补水的水质应该源头控制,比如中水需进入污水处理厂集中处理,最好进行二次提标后再利用;有天然径流的雨水,重点要做好初期雨水的污染控制,初期雨水污染成分复杂,进入污水处理厂集中处理是首选,如没法进入污水处理厂,人工湿地是岸上集中生态处理的一种方式,但是占地大,成本较大,需要根据项目具体条件来定。
水陆交界带,即河流两侧的植被缓冲带,是河流流域陆生生态系统与水生生态系统间的过渡带,是河流天然的生态屏障。全面融入海绵城市的理念,尽可能地增强绿地的海绵功能,利用植草沟、下凹绿地、雨水花园、雨水湿地等海绵设施来滞蓄和排放径流雨水,作为“促进下渗”、“慢排缓释”和“净化处理”的主要措施,实现径流雨水总量和污染控制。
河流水体中可以采取原位处理的措施。水面可采用生态浮床、景观曝气等措施;水底可采用生态清淤、基底改良、先锋生物投放等措施;水中较为有效的措施是清水型生态系统,通过底质改良、沉水植物种植、底栖生物和鱼类投放等措施,促进水生态系统的形成与稳定,增强水体自净能力,吸收降解水体中的污染物,使目标水体水质达标且长效运行。
管理上,从水质、水文、气象、视频监控等几方面着手,构建水环境智能监测系统,对关键位置进行实时监测,积累大量原始数据以供后期研究分析,为水生态修复的成功应用提供可靠的技术支撑。
3.2.4塑造安全弹性的空间地形——肌肉
河流两岸绿地地形的塑造,不仅要考虑空间需求,更重要的还要考虑排水组织。现实案例中,很多河流因为修筑高堤防,阻隔了堤防外绿地的天然排水途径,导致绿地的雨水不得不往市政道路排,增加了市政道路的排水压力,如周边没有市政道路,雨水就会漫流,甚至淹没农田。因此河流两岸地形塑造的首要任务是堤防设计,堤防如果能够结合河流两岸的滨河道路设置,让滨河路成为堤防,河流空间全部对外打开,这对于城市河流空间来说是最为理想的格局。退而求其次,可以设计隐堤,让堤防隐于两岸起伏地形中,成为绿地的主园路。
堤防格局确定后,场地的地形设计应坚持做大地景海绵,不要为了做海绵而做海绵,让海绵设施是景观地形的一部分,下凹场地与凸起地形相得益彰,最大化提升绿地“自然海绵体”的功能。根据周边场地竖向与景观空间、视线、排水需求,确定设计最高点和最低点,形成高低起伏的错落空间,找准排水线路,确保排水有出口。此外,还需考虑土方量,尽量做到区域土方平衡。
涉及人工堆山造岭时,地形设计可以借鉴“三远”原理,对地形进行理脉布局,以求在咫尺之间展千里之致。平面布局要坚持胸有丘壑、虚实相生的原则,“有高有凹、有曲有深”地布置山脊和山谷。立面整体趋势是“未山先麓”,由缓转陡,具有山麓、山腰和山头的变化,土坡坡度不能大于土壤自然安息角,自然安息角的大小需取样试验,经计算确定[5]。地形确定后,再因山构室,取境设路,步移景异,留有足够的休憩、游乐空间,保证重要的视线通廊和主要的无障碍通道。
3.2.5构建生态稳定的水生态系统——皮肤
生态稳定的水生态系统构建,不仅要保持生态学意义上的完整性,还应强调是否满足人类生态服务功能的需求。因此,应坚持从宏观到微观的思想,按照“大生态、大景观、小细节”的思路,构建水生态系统。
大生态,要注重稳定植物群落和生态食物链的营造。食物链的营造主要通过以栖息地吸引动物的方式进行,在适当条件下,亦可投放部分动物,协助形成目标食物链。根据不同类型河道有的放矢,前面说的景观蓄水型河流,以水生型植物群落为主,景观植被与自然植被结合、结合适量动物投放,营造较为复杂、具一定自持能力的食物链;公园溪流型河流以水生与湿生植物群落为主,生态旱溪型河流以湿生植物群落为主,这两类可以自然植被为主,结合适量动物投放,营造复杂完整、自持、稳定的食物链。
大景观,要注重河流廊道的生态功能,将复育河流地带性乡土森林作为总体目标,坚持“点上绿化成园,线上绿化成荫,面上绿化成林”的原则,充分分析现状乡土植物群落,选择一些生态稳定、兼顾季相景观的典型乡土植物群落广泛应用,形成健康持续的生态绿化带。
小细节,需结合建筑、广场、亭廊构筑物、草坪、步道、景石、海绵设施等不同的空间类型,从人的视角丰富群落层次,营造不同意境的植物空间,充分发挥植物造景的作用。
3.2.6营造地域性特色的滨水景观——服饰
每条河流都有存在的意义,它可能是一个城市的水源,也可能是一个国家的命脉,人类与河流在长期的历史发展过程中,相互影响,慢慢形成了每条河流特有的文化。为了营造地域特色的河流景观,首先,要延续和彰显城市与河流相互依托的原有特色肌理,避免裁弯取直,尽可能保留和修复原有的水岸和互动方式;其次,深度挖掘和活化利用滨水历史遗存,拓展保护对象,关注对滨水工业遗产、里弄街坊、古树名木的抢救性保护,保护及修复古桥、水埠、码头等反映水景观特色的环境要素,彰显水文化风貌特征;最后,延续再造,将每一条河流都塑造成这个区域的河流品牌,充分挖掘河流自身文化,提炼文化内涵,以浸入式的文化景观营造手法来体现河流文化,以景观大空间为载体,不单单是某个具体的雕塑、小品等,而是在植物配置、建筑形式、特色景石、铺装纹理等各大园林造景要素的细节设计上,都呼应文化主题,强化文化氛围,让河流文化在河道两岸自然绽放与成长。此外,注入与文化相关的活动,通过文化活动活化景观空间,并以统一的视觉形象对外宣传,强化河流的品牌印象。
3.3.1开放可达与通航安全——可达性
城市河流是城市中重要的生活廊道,是联系人与人、人与自然的重要纽带,作为城市重要的公共开放空间,公共性、开放性、可达性和连通性是滨水空间交通组织必须保障的内容。城市河流的交通可以分为水域交通和陆域交通。水域交通方面,对于有通航功能的河流,跨河桥梁的净空要求要足够,具体可以参考GB50139—2014《内河通航标准》;非通航河道,桥下道路要慢行系统贯通,具体可以参考CJJ11—2011《城市桥梁设计规范》。陆域交通可以按照先外后内的原则,先梳理市政交通,鼓励绿色出行,根据城市公共交通合理确定人行、车行入口。滨河绿地内部交通,沿河方向,需设计连续、安全、人性化的滨水慢行通道;垂直方向,建议根据绿地周边用地性质,因地制宜确定垂河园路间距,一般不超过250m,最好进行路网密度的验算。
3.3.2复合多元与健康生活——可游憩
公共开放空间是城市居民户外活动、交往、游憩的主要场所,公共开放空间的服务内容在一定程度上直接影响着城市公共生活和居民生活品质。为了最大化提升公共开放空间的服务效能,需充分考虑当代社会需求,以公共健康为价值导向,营造复合多元、精致美观的滨水空间。在空间方面,注重滨水空间的立体多元复合,地上和地下空间、底层建筑界面和周边开放空间的功能复合,打开建筑界面,让建筑内部空间与周边滨水空间形成直接的联系,绿地内强化节点,以“精致、多样”为原则构成“点、线、面”相结合的、整体开放连贯的滨水空间结构;在视觉品质方面,注重滨水空间的场所感、景观性和艺术性,强化滨水设施的美观性,尤其是沿河建筑群落、跨河桥梁等,控制好建筑风格、高度和色彩韵律,提高建筑精致度,注重跨河桥梁城市景观需求,形成优美的水岸景观;服务设施方面,除了常规的游憩标识、公共卫生、便民服务、城市家具、安全预警、紧急医疗救助点等游憩设施外,要充分利用滨水公共空间,设置丰富多样的文化设施,包括文化娱乐、演出展览、博览参观等,强调设施内涵和地域文化特色,形成内外服务兼容的趣味场所;同时,可以依据滨水空间组织旅游休闲和民俗生活活动,如游船、开放式音乐会、巡游表演、定向越野、马拉松、骑行、垂钓等。
3.3.3低碳经济与智慧科技——可持续
河流生态环境是一个城市重要的生态资源,为了让河流可持续健康地发展,引入低碳经济的理念,充分尊重当地的自然和人文条件,尊重场地现状,因地制宜设计最适合场地的景观,就是低碳景观,也是最有效能的经济。在此基础上,注重节水节能节材,根据土壤特性选择最适宜的植物,最大化地节约用水;坚持绿色建筑的设计理念,节能减排;尽可能选择环保材料。利用智慧科技,实现智慧灌溉、智能照明等,高效率地节水节能;构建智能化园区管理平台,极大提高管理效率,节约人力成本。
国家对生态文明建设的重视,是改变城市河流治理思路的重大契机。“人与自然是生命共同体”的理念告诉我们,生态环境是人类生存最为基础的条件,也是我国持续发展最为重要的基础。围绕这一理念,重新审视工业时期治河思路的利弊,深刻认识生态治水的重要性、方法及技术,对实现人与自然和谐共生的生态文明和美丽中国具有重要意义。