基于水資源綜合利用的城市水利工程功能研究

曹京京，楊丹丹，裴生祥

（1.黃河水利職業(yè)技術學院，河南 開封 475004；2.河南省鄭州地質(zhì)工程勘察院，河南 鄭州 450000）

0 引言

現(xiàn)代城市水利以其特殊的水資源生態(tài)、 環(huán)境、景觀功能支撐著城市的經(jīng)濟發(fā)展，推動著人類文明的進步。 隨著我國現(xiàn)代化建設的快速推進和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設中對改善水域環(huán)境的要求不斷提高，近年來，我國許多城市越來越重視城市水利工程。 如無錫的城市水利整治、臨沂沂蒙湖國家水利風景區(qū)的建設、淮安市里運河景觀改造，以及開封市最近規(guī)劃建設的老城區(qū)“四河連五湖”水系工程和新區(qū)黑崗口調(diào)蓄水庫工程都是這方面的案例。 從這些工程中可以看到，現(xiàn)代化的城市應從生態(tài)環(huán)境的要求和城市可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、綜合開發(fā)、妥善處理各項建設與水利工程的關系；應使水利工程在發(fā)揮蓄水供水、調(diào)節(jié)水源、防洪排澇作用的同時，體現(xiàn)其改造城市環(huán)境、提升城市品位、增加旅游效益的作用。 在目前情況下，針對城市水利面臨的問題，探討如何對其進行設計和建設，以滿足城市居民的生存需求，促進城市水資源綜合利用和水域生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，對實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展、保障城市防洪安全，乃至建設和諧社會都具有重要意義。

水與城市相生相息，城市與水和諧發(fā)展，讓水走進城市，讓城市融入水，是現(xiàn)代化城市建設對城市水利的內(nèi)在要求。 現(xiàn)代城市水利不僅僅強調(diào)水利工程的實用性和功能化，更注重功能與環(huán)境的融合統(tǒng)一，體現(xiàn)水利與城市人文環(huán)境的協(xié)調(diào)，以實現(xiàn)城市水資源綜合利用效益最大化［1］。 在水資源綜合利用的視角下，城市水利工程的蓄水供水、防災減災、環(huán)境改造、旅游發(fā)展和景觀設計功能，主要通過城市水庫水源地設計建設、防洪排澇設計建設、水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復建設、水文化旅游設計和濱水區(qū)域景觀設計建設等途徑來實現(xiàn)。

1 城市水利工程與城市蓄水供水

城市水利工程發(fā)揮城市蓄水供水功能的途徑是城市水庫水源地的設計建設。 城市水庫水源地設計建設工作是城市合理開發(fā)、利用、保護水資源和防治水害的一項基礎工作，也是建設城市水利基礎設施的一項前期工作。

1.1 城市水系與水庫規(guī)劃建設

城市水系具有泄洪、蓄水及排漬功能。 在城市規(guī)劃中，防洪和排漬的壓力很大，如果能夠利用水庫、湖、塘、溝渠，采取排、泄、蓄相結(jié)合的方式調(diào)蓄洪水，將能夠較好地起到削峰作用。 水庫根據(jù)庫容及所處流域位置，重點控制流域洪峰流量；湖、塘、溝渠可以根據(jù)容量及與城市規(guī)劃區(qū)的位置關系，調(diào)蓄瞬時暴雨流量，保證城市安全。 如果將城市水系與城市雨水管渠相銜接，通過改造，使其作為城市雨水排放的重要通道，與規(guī)劃區(qū)外圍水體連通，一方面可與現(xiàn)狀雨水排放系統(tǒng)較好銜接，保證排水通暢；另一方面可作為雨水排放系統(tǒng)的重要組成部分和截流式排水系統(tǒng)截污通道，減少城市市政基礎設施建設的投入。

1.2 城市水庫水源地建設

1.2.1 水源保護區(qū)生態(tài)恢復與建設

水源保護區(qū)生態(tài)恢復與建設包括：（1）開展河岸生態(tài)防護。 以城市水庫水源保護區(qū)內(nèi)入庫河流的承載能力為基點，加強水庫水源涵養(yǎng)區(qū)建設，保證入庫河流必要的生態(tài)基流；對水源保護區(qū)所有主、支干流進行基底修復， 對污染較重城市河段進行清淤，嚴禁將河道硬化［2］。 （2）水源地內(nèi)生態(tài)修復及生物凈化。 在水中放養(yǎng)草魚、鰱魚等水生動物，形成完整的食物鏈，完善水庫內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高水體凈化能力；在水中種植優(yōu)質(zhì)蘆葦、苦江草、香蒲、蘆竹等水生植物，吸收水庫水源地內(nèi)總氮等污染物。

1.2.2 水源地環(huán)境應急能力建設

建立潛在水庫水源地污染源檔案庫，加強應急設備的配置，建立城市環(huán)境應急專家及應急人員信息庫，建立城市環(huán)境應急技術方法體系，建立水庫水源地流域水體水文地質(zhì)條件數(shù)據(jù)庫，加強城市環(huán)境應急培訓及演練。 城市政府要成立由水源環(huán)境應急指揮部、應急指揮部辦公室及有關部門組成的水庫水源地環(huán)境應急組織體系，以保證水庫水源地環(huán)境應急工作及時、得力、有效開展。

1.2.3 水源地預警監(jiān)控體系建設

（1）建立和完善城市水庫水源地縱橫監(jiān)測網(wǎng)絡體系，形成科學的網(wǎng)絡運行機制。 其中，橫向網(wǎng)絡強化整合城市水利、環(huán)保、土地、防疫、衛(wèi)生、水務等能力資源，達到各部門互通互補、共同協(xié)作；縱向監(jiān)測網(wǎng)絡應加強城市各檢測站的綜合能力建設，提高基層站的基礎能力。 （2）建立先進的水庫水源地監(jiān)控技術裝備體系和質(zhì)量管理體系，建立水庫水源地連續(xù)自動實時監(jiān)測系統(tǒng)， 達到水庫水源地監(jiān)測科學化、現(xiàn)代化和自動化的目標。

1.3 城市水庫水源地保護與管理

設立不同級別的水庫水源地防護帶。 根據(jù)水庫水源地防護帶規(guī)劃方案，利用地形、地物建立專門標志。對水庫水源地周邊污染源進行徹底排查［3］。水源地周圍嚴禁建立養(yǎng)殖場，不得使用持久性或劇毒性的農(nóng)藥，重點發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)，應保持良好的衛(wèi)生和綠化環(huán)境。

2 城市水利工程與城市防災減災

城市水利工程發(fā)揮城市防災減災功能的途徑是進行城市防洪排澇設計建設。 城市防洪排澇設計是城市水利工作的一項重要內(nèi)容。 設計建設完善的洪澇預防設施，是城市水利可持續(xù)發(fā)展的基本保障，也是城市可持續(xù)發(fā)展與否的關鍵因素。 通過必要的預防洪澇措施，可以提高城市區(qū)域的洪澇防治能力，保障城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的運行安全。

2.1 科學編制城市防洪排澇規(guī)劃

科學編制城市防洪排澇規(guī)劃，從城市防洪體系的整體性出發(fā)，多方面、多學科進行交叉研究，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與城市洪水及內(nèi)澇相關的經(jīng)濟、社會、自然、生態(tài)、環(huán)境等因素，綜合采用工程和非工程等有效措施，達到防治洪水、減緩城市水患、增加綠色空間的目的。 編制城市防洪排澇規(guī)劃，應做好兩個有機結(jié)合。 一是城市防洪排澇設施設計建設與城市發(fā)展進程有機結(jié)合。 二是防洪排澇設施設計建設與生態(tài)文明城市建設有機結(jié)合。 認真學習杭州、桂林等城市的先進做法，將水利工程打造成既能體現(xiàn)城市防洪排澇功能，又是閃耀全城的璀璨明珠。

2.2 構(gòu)筑城市防洪排澇安全體系

（1）設計建設城市水利工程基礎設施，提高城市水利系統(tǒng)的防災減災能力和安全性能。 （2）依據(jù)水環(huán)境生態(tài)循環(huán)的原理，統(tǒng)籌規(guī)劃供水、節(jié)水與水污染綜合防治。 （3）著眼于流域的整體治理，盡可能提高城市區(qū)域蓄洪和滯洪的能力，力求化害為利，與洪水和諧相處。 疏浚、開挖河道，建設堤防護岸，有序布置河道建筑物。（4）以水環(huán)境的生態(tài)修復、生態(tài)治理、多功能護岸建設為主，大力開展水系生態(tài)治理及修復工程，實現(xiàn)城市河流的親水功能和生態(tài)景觀效果。（5）堅持水環(huán)境生態(tài)治理及修復同防洪排澇工程相結(jié)合，增強城市景觀水域系統(tǒng)的整體性、擴展性、適配性和應急能力，提高系統(tǒng)抗御外部干擾的能力。

2.3 加強洪水管理與資源化利用

協(xié)調(diào)防洪與城市道路、河道、景觀等方面的建設，處理好洪水風險與城市發(fā)展之間的關系，實現(xiàn)洪水管理的目的。 在保障城市防洪安全的前提下，利用城市水庫、人工水系、自然洼地、保水工程等攔蓄洪水，并延長洪水在城市水庫洼地、河道、渠道和蓄滯洪區(qū)的滯留時間，多攔、多引、多提、多蓄洪水，恢復城市水庫、湖泊、河流和洼地的水面景觀，補給地下水，改善城市居民居住環(huán)境。 最大可能的把汛期不可利用的水量充分轉(zhuǎn)換為可利用的水資源，滿足社會經(jīng)濟和城市生態(tài)環(huán)境保護的用水需求，實現(xiàn)由城市災害水向資源水和環(huán)境水的轉(zhuǎn)化。 另外，加強城市雨洪綜合利用， 充分利用非常規(guī)水資源，可以更好的減洪避澇、增水添優(yōu)、保護水面、還水于城。

3 城市水利工程與城市環(huán)境改善

城市水利工程改善城市環(huán)境的途徑是進行城市水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復建設。 水域景觀的豐富多樣性必須建立在城市水域生態(tài)系統(tǒng)整體性和連續(xù)性的基礎上，因此，必須對城市水域生態(tài)系統(tǒng)進行保護和修復建設。

3.1 水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復規(guī)劃

從生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)的城市水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復規(guī)劃，能夠最大限度地利用和維護城市的自然整體格局，避免城市盲目無序擴張所造成的對自然景觀基礎的破壞，更主要的是，為恢復和重新建構(gòu)城市水生態(tài)系統(tǒng)，應充分利用天然的湖泊、河流與濕地。 水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復規(guī)劃應緊密結(jié)合現(xiàn)代城市發(fā)展戰(zhàn)略，合理利用河、湖、庫的環(huán)境容量，貫徹執(zhí)行新時期的治水方針；重點凸出城市水域特色，堅持修復與保護并舉；構(gòu)筑人與自然和諧相處的城市水生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 水域生態(tài)系統(tǒng)保護與修復建設

水域生態(tài)系統(tǒng)的保護與修復就是恢復和重建城市水陸緩沖區(qū)，重建陸域與水生態(tài)系統(tǒng)間相關的物理、化學及生物聯(lián)系，恢復水陸緩沖區(qū)水域空間功能。 城市水陸緩沖區(qū)的恢復和重建能夠確保自然生態(tài)系統(tǒng)中動態(tài)過程的有效運轉(zhuǎn)，既能減少沖蝕、穩(wěn)定河岸，又能去除污染、補給地下水源，還能夠攔截沉積物、吸收雨水徑流，使城市水域生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造及功能被復原，并永續(xù)發(fā)揮生態(tài)保護作用。 興建城市生態(tài)堤岸，確保城市河道基本功能，通過擴大綠地，恢復和保持河道及其周邊環(huán)境的自然景觀，改善城市水域自然生態(tài)環(huán)境，改進河道的親水性，提高城市土地的利用價值，提供給人們一個見水、近水、親水的優(yōu)美環(huán)境。 在城市河湖流域內(nèi)選出一些合適的地區(qū)辟建生物棲息地，有助于水資源再利用與再循環(huán)，豐富城市河流景觀，促進生物多樣性，協(xié)助城市水域恢復自然生態(tài)和環(huán)境功能。

3.3 水域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)代化治理

現(xiàn)代城市水域生態(tài)環(huán)境治理重點把握以下幾個方面：水域斷面應多樣化、自然化；河流平面應流暢化、平順化；水域護岸應生態(tài)化、景觀化；建設城市水域各段特色性的水岸， 設計豐富多彩的水域空間。另外，在城市水域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)代化治理中，應借鑒歷史上成功的經(jīng)驗和失敗的教訓，進行適應發(fā)展的水域治理。

4 城市水利工程與城市旅游發(fā)展

城市水利工程在發(fā)揮城市旅游功能的途徑是城市水文化旅游設計建設。城市水景觀的存在和發(fā)展是一個漸進的歷史過程，它積淀了城市歷史文化與社會生活的內(nèi)容。城市水域景觀中凝聚的歷史人文信息是一份寶貴的、無法替代的城市社會文化和歷史人文資源。 應當充分發(fā)掘城市和水的文化內(nèi)涵，尊重人們對城市水環(huán)境的體驗、感受以及對歷史文脈的延續(xù)。

4.1 城市水文化旅游規(guī)劃

（1）根據(jù)城市水文化旅游總體規(guī)劃的要求，創(chuàng)建城市水文化展示區(qū)，注重城市水文化的開掘、承接、融合與發(fā)展。（2）提出對城市水文化展示區(qū)和周邊建筑物高度、造型、體量等控制性要求，避免出現(xiàn)“填湖蓋河”的現(xiàn)象。（3）適應城市現(xiàn)代工作和生活的需求，保持城市水系景觀的歷史文化底蘊。（4）有效利用城市水文化遺產(chǎn)，積極創(chuàng)造條件，使用新技術對受到破壞的城市水系進行修復。 （5）以保護為前提，積極采取建筑遺產(chǎn)資源利用，擴展城市水系容量，轉(zhuǎn)變河網(wǎng)功能，恢復水上公共空間利用，開展城市水上旅游線等有效措施，合理開發(fā)城市水環(huán)境。 （6）整合水文化規(guī)劃區(qū)內(nèi)的物質(zhì)文化遺產(chǎn)和非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。

4.2 城市水文化旅游發(fā)展建設

建設完善的水文化設施（興建城市水文化館、水科技館、水文化長廊、水博物館、水文化廣場等），保護并再利用已有的水文化設施， 為城市增添優(yōu)美的自然和人文景觀。 把水文化內(nèi)涵融入到城市水利規(guī)劃建設中。挖掘城市濱水文化資源，積極培育新的旅游增長點。突出城市水景觀特色，大力開發(fā)水文化旅游資源，充分利用城市湖泊和水系等自然風光，建設城市濱水觀光公園，豐富水上娛樂項目，發(fā)展城市濱水民俗風景旅游，扶持特色商貿(mào)飲食業(yè)；深度開發(fā)城市歷史文化資源，集中進行人文景觀的配套開發(fā)，滿足人們的視覺藝術的需要； 把握假日旅游特點和發(fā)展趨勢，積極開發(fā)城市時尚旅游項目。開展豐富的城市水文化活動（包括垂釣、沖浪、游泳、皮劃艇、水上夜景游覽等）、城市水文化講座、城市水文化研討等教育類的水文化活動。

4.3 城市水文化傳承與創(chuàng)新

城市水文化只有建立在傳承與創(chuàng)新的基礎上，才能體現(xiàn)其真實的存在價值。 城市水文化的傳承與創(chuàng)新是城市水域景觀可持續(xù)發(fā)展的重要推動力之一。歷史造就城市水文化，而水文化又哺育未來城市水景觀。只有不斷創(chuàng)新城市水文化理念，改善城市水環(huán)境，科學設計和建設城市水景觀，提高城市水域空間功能，合理運用技術手段，加快城市水文化的信息化建設，才能確保城市水文化的傳承與創(chuàng)新。

5 城市水利工程與城市景觀設計

城市水利工程改造市景觀的途徑是城市濱水區(qū)域景觀設計建設。 城市濱水區(qū)域是城市中一個特定的空間地段，是城市中水域與陸域接壤的區(qū)域。 由于存在水陸交界的優(yōu)勢，使其具有多樣發(fā)展的可能性［4］。城市濱水區(qū)域是以水域為中心， 相對于周邊實體界面而存在的一個空間場所， 所以它是一個包括多方要素的系統(tǒng)。

5.1 城市濱水區(qū)域親水空間的設計

人類天生有著親水情結(jié)。 城市濱水區(qū)域由于其獨特的景觀特征而具有極大的吸引力。 人在濱水環(huán)境中的心理需求主要有：調(diào)節(jié)生活情緒、生活氛圍，尋求精神上的解脫；接近自然；參與各種濱水活動。在現(xiàn)代城市水系中， 護岸已不再是空間上防洪水利工程的附屬物， 它正在以更積極的親水性空間形態(tài)重塑城市濱水空間。 親水護岸設計的關鍵在于處理好安全性與親水性的矛盾。 在保證城市防災功能的同時，還應考慮生態(tài)的平衡和景觀的美感。親水性好的護岸主要有臺階式、斜坡式兩種類型。在具體選擇岸線形態(tài)時，應考慮與實際功能相結(jié)合。

5.2 城市濱水區(qū)域基礎工程景觀設計

完善城市道路設計與交通組織， 是滿足功能與美觀兩方面的要求。 城市濱水游步道與城市道路應以多平面立交方式處理，提供人車分享、和諧共存的道路系統(tǒng)；設置專門人行過河天橋，使人們免去過往機動車輛的干擾，盡情享受濱水景觀。濱水圍護設施應考慮安全的問題，高度要適當，以便游人在駐足休息時可以倚靠。設置標牌和導向標，體現(xiàn)出以人為本及對河流水體的自然風貌特征、 歷史文化內(nèi)涵的尊重。照明設施應采用不同的照明方式，來烘托不同的城市濱水環(huán)境氛圍，保持一定的亮度，增加游人活動的安全感。

5.3 城市濱水區(qū)域建筑景觀設計

城市濱水建筑作為城市濱水區(qū)域重要的構(gòu)成要素，對該區(qū)的空間塑造、環(huán)境改善、特色突顯和視覺完善都起到至關重要的作用。 在城市濱水環(huán)境中， 需要讓室內(nèi)外空間相互滲透， 打造流動空間，形成城市建筑與自然的和諧共生。 從小的建筑周邊環(huán)境到大的濱水環(huán)境， 層次的過渡是室內(nèi)外空間交織創(chuàng)造的形式。 城市建筑設計應深刻理解濱水環(huán)境特定的背景條件， 并對城市環(huán)境因素加以提煉、升華和再創(chuàng)造，增添環(huán)境的獨特性，使城市濱水景觀反映它所在城市的民族性格、 文化內(nèi)涵、地域的分隔和歲月的積淀，使其成為城市環(huán)境的核心［5］。 在設計城市濱水區(qū)域建筑時，應該考慮建筑高度、尺度、體型與自然的融合，保證最佳的環(huán)境效益。

6 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代城市水利的發(fā)展以建設“人水和諧”新關系為目標，充分發(fā)揮城市水利工程設施的功能。

在城市蓄水供水方面城市， 應重點開展水源保護區(qū)生態(tài)恢復與建設、 水源地環(huán)境應急能力建設和水源地預警監(jiān)控體系建設， 同時加強城市水庫水源地保護與管理。

在城市防災減災方面， 防洪排澇設施設計建設應與城市發(fā)展進程和生態(tài)文明城市建設相結(jié)合，構(gòu)筑城市防洪排澇安全體系， 綜合使用工程設施與非工程設施，同時加強洪水管理與資源化利用。

在城市環(huán)境改造方面， 應從生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，開展城市水域生態(tài)系統(tǒng)保護和修復建設，合理劃分水生態(tài)敏感區(qū)，全面保護與修復水生態(tài)，恢復和重建城市水陸緩沖帶，興建城市生態(tài)堤岸，保護與增加城市水域生物棲息地， 同時加強水域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)代化治理。

在城市旅游發(fā)展方面， 應建設完善的水文化設施， 挖掘濱水文化資源， 開展豐富的城市水文化活動，全方位、立體式擴大水文化旅游促銷。 同時加強城市水文化傳承與創(chuàng)新。

在城市景觀設計方面，應通過親水護岸、親水平臺和親水步道的設計， 進行城市濱水區(qū)域親水空間設計； 通過道路設計與交通組織和環(huán)境設施及小品的設計，進行城市濱水區(qū)域硬質(zhì)景觀設計；通過建筑與周邊環(huán)境的融合、 場所特征的營造和建筑形態(tài)的塑造，進行城市濱水區(qū)域建筑景觀設計。

［1］ 蓸京京.開封汴西湖水庫功能分析與設計［D］.鄭州：鄭州大學碩士論文，2010：5－30.

［2］ 江霞. 城市理水——基于景觀系統(tǒng)整體發(fā)展模式的水域空間整合與優(yōu)化研究［D］.天津：天津大學博士學位論文，2008.

［3］ 王學求.應加強廣陽水庫水源地的保護［J］.廊坊發(fā)展，2008（11）：28－31.

［4］ 馬會嶺.城市濱水景觀設計理論探析［D］.北京：北京林業(yè)大學碩士論文，2006：7－9.

［5］ 聶柯.城市公共開放型濱水區(qū)景觀設計研究［D］.南京：南京林業(yè)大學碩士論文，2007：27－28.