黃土溝壑區(qū)大學城規(guī)劃設計的生態(tài)策略及實踐
——以山西大學城為例

徐瑩 / XU Ying

黃土溝壑區(qū)大學城規(guī)劃設計的生態(tài)策略及實踐
——以山西大學城為例

徐瑩 / XU Ying

黃土溝壑地貌是多重原因共同作用下形成的一種退化土地類型。從生態(tài)城市的角度出發(fā)，該土地類型地域的城鎮(zhèn)建設應在生態(tài)重構(gòu)的前提下，恢復動植物生境與綠色生態(tài)景觀，重塑適宜人類居住的良好自然環(huán)境。通過闡述山西大學城規(guī)劃設計方案及其中心區(qū)退化河流的生態(tài)重建策略與設計工法，分析總結(jié)基于生態(tài)城市理念的黃土溝壑區(qū)城鎮(zhèn)建設中，以局部帶動整體，重建人與自然和諧共存關系的實踐經(jīng)驗。

生態(tài)城市 黃土溝壑區(qū) 大學城 規(guī)劃 生態(tài)策略

1 黃土溝壑區(qū)城鎮(zhèn)生態(tài)問題

我國的黃土高原面積約45萬km2，是世界上最大的黃土分布區(qū)。黃土溝壑區(qū)是黃土高原中水土流失最嚴重的地區(qū)，廣泛分布在我國中西部，其地貌獨特、土質(zhì)疏松、坡陡溝深、干旱少雨，是氣候變化、人類活動、自然風化等多種原因共同造成的退化土地類型。雖然黃土溝壑區(qū)屬于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，但是其建設發(fā)展與人口增長卻從未停止過，經(jīng)過歷史長期發(fā)展，目前人居環(huán)境的生態(tài)問題較為突出。

黃土溝壑區(qū)的城鎮(zhèn)在歷史上大都水網(wǎng)密布，但受長期的干旱、風沙和黃河改道的影響，許多河流已干涸、斷流，或變成季節(jié)性河流。在城鎮(zhèn)化進程中，部分河流又被人為淤塞、污染、侵占，河流與水域周邊生態(tài)環(huán)境遭到極大的破壞。

近50年來，我國中部地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)“干暖化”氣候，在干旱且蒸發(fā)量大的情況下，水土流失嚴重，植被生境惡化，植被減少使土地加速沙化，水土流失的進一步加劇又反作用于氣候，使干旱氣候更加嚴重。這種生態(tài)的惡性循環(huán)一旦形成，就很難通過人類遷出的方法實現(xiàn)自然恢復。尤其在城市化、人口增長和自然資源需求增加的背景下，讓退化土地自然恢復的思路更加不切實際，因而，必須通過社會投入，在城鎮(zhèn)建設中同步進行退化土地的生態(tài)重建。一方面，通過節(jié)水保水儲水，保護現(xiàn)存水域，保護水資源；另一方面，對沙地、荒漠土地進行改造，通過種植保水耐旱的植被，控制土地退化，保持水土，逐步重新實現(xiàn)良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。

2 大學城規(guī)劃的生態(tài)策略

2.1 現(xiàn)狀

山西大學城規(guī)劃用地位于晉中北部榆次縣，地處黃土高原的太原盆地中部，面積6.65km2，雖然規(guī)模不大（約為廣州大學城面積的19.3%，杭州大學城面積的61%），但是存在較多生態(tài)問題。

現(xiàn)狀以黃土荒地為主，有少量村莊、果園、旱地。規(guī)劃區(qū)中部橫亙一道干涸的河溝，占總用地面積的1/3，周邊植被稀少，河床長期被盜挖河沙，形成寬闊溝壑。河谷上游連接至東北20km處的田家灣水庫，下游向西南匯入汾河干流。

近30年來，由于氣候干旱、水土流失嚴重，上游已經(jīng)無水流入，且雨季的積水蒸發(fā)迅速，因此，河段長期干涸，周邊沒有植被。近年來，由于西側(cè)建設高速公路，河道下游出口被公路地基堵塞（圖1）。從整體來看，基地黃土覆蓋，植被荒蕪，干旱缺水，自然生態(tài)條件和建設條件都很差。

2.2 策略

面對嚴重退化的生態(tài)條件，如何建立一個良好宜人的人居環(huán)境，在城鎮(zhèn)建設的同時反哺自然，也對因城鎮(zhèn)建設而損失的天然環(huán)境進行補償？為解決此問題，規(guī)劃基于“生態(tài)城市”的基本理念，力求建立人與自然和諧的“生態(tài)大學城”。

1970年代，保羅 · 索勒瑞（Paola Soleri）提出“生態(tài)建筑”理念，伊安 · 麥克哈格（Ian McHarg）出版了《設計結(jié)合自然》（黃肇義，楊東援，2001），聯(lián)合國教科文組織發(fā)起“人與生物圈計劃”（Man and the Biosphere Programme，簡稱MAB），提出了“生態(tài)城市”概念（張曉瑞，宗躍光，2010）。1987年及1996年，美國生態(tài)學家理查德 · 瑞吉斯特（Richard Register）先后出版了《生態(tài)城市伯克利：為一個健康的未來建設城市》和《生態(tài)城市：重建與自然平衡的城市》，全面論述生態(tài)城市觀點，提出“生態(tài)城市”是“生態(tài)健康的城市，是緊湊、節(jié)能并與自然和諧共存的聚集地”（2005）。對被破壞的自然生態(tài)環(huán)境，“應以生態(tài)恢復為大前提，保留現(xiàn)存的荒野，在人口密集區(qū)附近保存和建立連續(xù)的大自然緩沖帶，在城內(nèi)和周邊地區(qū)重建連續(xù)的綠色和藍色生命帶，努力恢復水道、海岸線、山脊和野生動物走廊，即一個接一個的動物棲息地”（2010）。

圖1 干涸河床現(xiàn)狀航拍

基于此理念，大學城的規(guī)劃方案確立了以下生態(tài)策略，一方面，對原有被破壞和退化的自然環(huán)境進行生態(tài)重建；另一方面，緊密結(jié)合良好的自然生態(tài)環(huán)境，建設生態(tài)且與自然和諧共存的人工環(huán)境。具體措施包括：（1）自然環(huán)境中位于中部干涸段的河道是本規(guī)劃區(qū)實施生態(tài)策略的關鍵，在河道及濱河地帶進行生態(tài)重建，從水土和植被兩方面制定策略，修復退化河道，人工引水蓄水，封育多樣性植被，局部重建河道生態(tài)，打造季節(jié)性河谷灘地；（2）緊密結(jié)合生態(tài)重建進行景觀設計，在中部河道兩岸自然景觀區(qū)域引入有限度的公共活動，提供休閑游憩功能，形成綠色生態(tài)廊道。以此廊道為生態(tài)景觀軸，打造自然景觀中心，在有限的建設用地上建設緊湊、健康、低碳的大學校園，重建人與自然之間的平衡。

3 河道生態(tài)重建措施

生態(tài)重建一般是指依靠人類自身力量對退化的生態(tài)系統(tǒng)進行整治，并使之進入良性循環(huán)的過程。生態(tài)重建技術(shù)包括土壤改造技術(shù)、植被的恢復與重建技術(shù)、防治土地退化技術(shù)、小流域綜合整治技術(shù)，以及土地復墾技術(shù)等。河道的生態(tài)重建首先要進行水資源的合理再配置，即進行河流水系的重構(gòu)與周邊生態(tài)景觀等目的用水的規(guī)劃，然后再主要運用土壤改造和植被的恢復技術(shù)實現(xiàn)目標（劉英彩，張力，2005）。

3.1 河流水系重構(gòu)

首先，結(jié)合汾河清水復流工程，重構(gòu)河流水系。2008年，山西省啟動了千里汾河清水復流工程，本項目用地范圍內(nèi)的河道水流最終注入汾河干流，是汾河水系的一部分。借此機會，展開河流水系重構(gòu)的工作。規(guī)劃利用現(xiàn)存干涸河道，提出在其上游疏浚連接田家灣水庫，在其下游被高速公路路基截斷的位置鋪設暗管，將本段重新連接至下游的汾河支流，以恢復其排洪功能。上游入口與下游出口處設水閘，控制水量與水位。從生態(tài)設計的角度出發(fā)，河水復流的目標生態(tài)需水量應由水利部門綜合考慮各因素來確定，并由其對完成復流后河流的水體水質(zhì)進行評估。實踐中，該項工作在水利部門的配合下得以推進，并在局部得到實施，該段河道的生態(tài)環(huán)境開始恢復。不僅如此，河流復流還包括水源涵養(yǎng)與生態(tài)修復、河道疏浚與岸坡整治、污染治理和濱河濕地修復等方面的問題（曹建廷 等，2005），最終實現(xiàn)打造季節(jié)性河谷灘地，形成貫穿整體的生態(tài)走廊和中央景觀帶等規(guī)劃設計目標。

其次，采用多元化集水蓄水方式。一方面充分利用降雨、地表徑流收集、中水利用等多種方式收集水源；另一方面，重視蓄水工程，通過地面與地下蓄水結(jié)合、城市與組團分散蓄水結(jié)合、獨立與聯(lián)通的水域結(jié)合，建立多渠道切實可行的集水蓄水方式。同時，利用各種方式，打造內(nèi)部節(jié)水景觀水系。本區(qū)域范圍面積不大，可以看作是一個小流域范圍的綜合治理項目，需要對水系進行綜合考量。因為本身地表徑流等水資源缺乏，無法利用一般意義的管網(wǎng)工程實現(xiàn)景觀用水的調(diào)度，因此，需要充分利用地下水窖、澇池等生態(tài)措施因地制宜地實現(xiàn)水資源的綜合利用。鼓勵規(guī)劃區(qū)內(nèi)各校各組團設置獨立的地表景觀湖面、地下水窖與澇池等，各組團景觀湖面與中央河段之間設置暗管與水閘聯(lián)系，構(gòu)筑既獨立又相互連通的分散水系，達到綜合治理的目的。

3.2 河道形態(tài)恢復

在自然風化與人為作用下，現(xiàn)狀河道形成寬300～800m、深10m、坡壁陡峭的黃土溝壑形態(tài)。而河道設計的首要目標是保證在較窄的范圍內(nèi)建成蓄水能力強、常年有水的硬質(zhì)溝槽，其他河床及濱河帶范圍在雨季形成徑流、枯水期形成沼澤、旱季仍維持少量植被。

首先，規(guī)劃按照自然形態(tài)調(diào)整河道平面曲線形態(tài)，并結(jié)合GIS（Geographic Information Systems，地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，對現(xiàn)狀地形進行綜合評估（圖2），依據(jù)原有地形與土方量優(yōu)化平衡的原則，模仿天然河道的形態(tài)，形成蜿蜒、變化的曲線，并打造多樣化的凹凸岸、河漫灘等形態(tài)。

其次，按確定梯級河道與反弧型生態(tài)護坡的河道斷面形式，形成三級斷面，即泄洪通道－河漫灘－人類活動平臺。

圖2 結(jié)合GIS技術(shù)對原有地形的評估

3.3 河谷斷面設計

首先，河道子槽為泄洪通道，既應滿足泄洪需要，又要有較強的蓄水能力，減少水分蒸發(fā)。為此，規(guī)劃會同水利部門按泄洪、蓄澇的要求，測算出斷面寬度與面積，設定子槽斷面尺寸，建設防滲工程，確保防洪與蓄水能力（圖3）。

其次，對現(xiàn)狀坡壁陡坎進行調(diào)整，形成調(diào)蓄雨澇的反弧型季節(jié)性河漫灘。漫灘上種植水旱相宜、耐貧瘠、適應性強、保水護坡能力強的水生植物，雨季蓄水蓄澇，旱季形成沼澤漫灘。通過植物的合理搭配，形成天然的生物凈化系統(tǒng)，更有利于保持水體潔凈。洪水位以上設親水平臺供人們游憩，結(jié)合景觀在緩坡上設置水位提示裝置，配套洪水預警和疏散措施，確保安全。

3.4 土壤改造與植被恢復

在河床和濱河帶進行土壤改造和植被恢復。河道及附近區(qū)域范圍內(nèi)的土地多為沙地，在此進行土壤改造的最佳措施就是種植。先選擇耐旱的草種或者樹種進行種植，防沙固沙，從而逐漸形成良好的生態(tài)。通過種植進行土壤改造的過程也是植被恢復的過程，在封育基礎上，逐漸進行多樣化的植被恢復。生態(tài)重建的任務重，維護工作耗時最長，需要預先制定恢復計劃，并嚴格執(zhí)行。

4 中央廊道與總體規(guī)劃方案

大學城規(guī)劃建設將在短時間內(nèi)集聚大量的人流、物流和信息流，迅速形成區(qū)域中心，在改變地區(qū)城市功能與空間結(jié)構(gòu)的同時，還會迅速改變該地區(qū)的生態(tài)面貌。黃土溝壑區(qū)大學城校園總體規(guī)劃設計應該基于生態(tài)觀，根據(jù)景觀生態(tài)學的廊道、斑塊等相關理論，構(gòu)建人與自然和諧的環(huán)境，同時充分結(jié)合緊湊城市、慢行系統(tǒng)、低碳綠色等理念全面展開設計。在中央河道進行生態(tài)重建之后，本項目進行了中央綠色廊道的規(guī)劃設計，并以此為軸，打造大學城總體空間結(jié)構(gòu)。

4.1 多層級的中央綠色廊道設計

在景觀生態(tài)學中，廊道是指與兩邊基底有顯著區(qū)別的狹帶狀地，中央河道即屬于廊道。要確定中央河道及濱河地帶的空間范圍，并在自然生態(tài)基礎上賦予其人工環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)。廊道包含一個由豐富的生物種組成的中心內(nèi)部環(huán)境，而且其內(nèi)部種邊緣種的多樣性格局隨廊道寬度不同而變化，具備一定寬度的線狀空間是成為廊道的必要條件。河岸緩沖帶的最佳寬度應通過科學研究來獲取，一般來說，當河岸植被寬度大于30m時，可以實現(xiàn)基本的生態(tài)功能。本項目河道寬度已經(jīng)超過300m，完全有能力建設更好的生態(tài)河谷廊道。

本項目的基本設計理念是在河谷兩岸打造多級臺地，構(gòu)建總體結(jié)構(gòu)的中央公共空間帶，以及河道與高校之間的中央活動區(qū)。各級臺地邊緣模仿自然不規(guī)則凹凸形態(tài)，使其空間功能多樣、活動豐富。集中布置各校的外向型文化建筑、景觀建筑，聚集人氣，使之成為大學城的“活力中央景觀帶”（圖4）。各級臺地中，在較低的臺地設置各類休憩設施與步行道，建設廣場、舞臺等景觀設施，滿足休閑游憩功能；在較高的臺地集中布置各個大學里有外向影響力的、適宜城市共享的文化設施，如文化館、表演館、展覽館與博物館等，從而融入校園建設環(huán)境。平面形態(tài)上，自然河灘與多級臺地相互咬合，柔和蜿蜒，充分體現(xiàn)現(xiàn)有地貌與自然河流特征?！盎盍χ醒刖坝^帶”貫穿整個規(guī)劃區(qū)，各校區(qū)之間沒有圍墻阻擋，可以自由穿梭，是師生及社會全民都可以共享的景觀與文化中心。

圖3 規(guī)劃河道斷面

圖4 活力中央景觀帶構(gòu)建

4.2 沿河兩岸布局校園

構(gòu)建綠色廊道框架后，集中在各個層級的校園綠地設計斑塊，空間層次沿河道層層展開。第一層次是活力中央景觀帶，第二層次是各個校園之間的綠地，第三層次是各個校園內(nèi)部沿主入口與林蔭道展開的綠地系統(tǒng)，第四層次是建筑單體內(nèi)部庭院。人工環(huán)境與自然環(huán)境融合在一起，突出了大學城校園的園林特色，每個校園就是一個“園”，將外部空間與“院”、建筑單體與園林元素互相烘托，協(xié)調(diào)建筑、綠化、水面、硬地與小品元素，最終形成不同尺度的、突出不同特色的諸多生態(tài)景觀基本單元——斑塊。

方案中，沿河谷兩岸布置各個高校新校區(qū)，南北兩側(cè)共布置10所高校。校園的儀式性主入口廣場、林蔭道面向中央景觀帶等，構(gòu)成景觀對話；各校區(qū)建設統(tǒng)一從河道兩側(cè)主入口方向開始，逐步向外拓展，形成連續(xù)的沿河城市界面；沿主要城市干道、校園干道布置連續(xù)的林蔭道、組團綠楔，將中央景觀帶連接至城市與組團內(nèi)部，構(gòu)筑人文景觀與自然景觀緊密融合的生態(tài)城鎮(zhèn)（圖5）。

圖5 修建性詳細規(guī)劃總平面

表1 國內(nèi)部分高校校園容積率

4.3 緊湊、低碳的大學城建設與交通模式

相對于松散型的城市，緊湊城市更能減少交通、能源需求以及環(huán)境污染，可以保護郊區(qū)的開敞空間，并為人們創(chuàng)造多樣化的、充滿活力的城市生活。我國的大學城大多位于城市新區(qū)，往往采用粗放發(fā)展的松散布局，占用較大面積，在一定程度上造成了土地資源的浪費。應該明確的是，緊湊城市的高密度發(fā)展是一個相對的概念，密度也并非越高越好，創(chuàng)造緊湊但不擁擠的空間環(huán)境是山西大學城的設計目標。規(guī)劃審慎地對當前我國高校建筑用地指標進行了科學評價，在所調(diào)研的7所大學中，容積率均低于0.8，且其中超過57.1%的高校容積率低于0.5（表1）。

在保證校園環(huán)境質(zhì)量的前提下，項目適當提高了校園建設用地的建設密度與開發(fā)強度，使大部分校園的容積率在0.6以上，最高達到1.0，節(jié)約了國土資源。同時，通過提升校園建筑的緊湊度，為中央綠色廊道節(jié)省出大量寬裕的開放空間。緊湊布局與綠色廊道相得益彰。在建筑景觀形態(tài)控制方面，實施容積率分區(qū)設定，容積率中心低，南北兩側(cè)高，以此保證沿河兩岸形成有序的景觀層次（圖6）。

中央景觀帶與活動區(qū)內(nèi)，鼓勵步行、自行車與公共交通的低碳出行方式。中央景觀帶和林蔭帶系統(tǒng)布置連續(xù)的自行車綠道，校園建設區(qū)內(nèi)通過緊湊布局減少師生校內(nèi)的步行距離。

圖6 大學城規(guī)劃容積率分布示意

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致謝

本文案例介紹與圖片來源于華南理工大學建筑設計研究院《山西省高校新校區(qū)總體規(guī)劃》項目，對項目組全體成員表示感謝。

5 結(jié)語

山西大學城規(guī)劃方案以中央河道的河流恢復為生態(tài)重建的重心。河流恢復既是美學和生態(tài)學的結(jié)合，也是水利、安全、工程建設的綜合，需要經(jīng)濟與社會效益的綜合平衡，因此，必須多科學綜合、全面考慮。嚴格來說，本規(guī)劃中黃土溝壑區(qū)河流生態(tài)恢復措施并不能使其恢復到被破壞前的生態(tài)環(huán)境，規(guī)劃只是通過人工干預進行保水并逐步恢復其河流漫灘植被，真正完成生態(tài)修復還需要走更長的路。

總之，在生態(tài)環(huán)境退化的黃土溝壑區(qū)進行城鎮(zhèn)規(guī)劃建設，首先需要依托現(xiàn)狀，利用原有的自然環(huán)境基底，進行水、土壤與植被環(huán)境的生態(tài)重建。在此基礎上，結(jié)合相關生態(tài)原理，將總體規(guī)劃設計與廊道、斑塊等生態(tài)景觀格局設計緊密結(jié)合，轉(zhuǎn)變不利條件為有利條件，有意識地將自然環(huán)境的生態(tài)重建納入城鎮(zhèn)建設中，為自然景觀的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造空間，并使二者重新結(jié)合。同時，充分考慮人的活動，為人們提供與自然和諧共存的行為環(huán)境，形成有特色的規(guī)劃設計方案。

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2016-05-11

ECOLOGICAL STRATEGY AND PRACTICE OF UNIVERSITY TOWN： PLANNING IN THELOESS GULLY REGION A CASE STUDY ON SHANXI UNIVERSITY TOWN

The loess gully region is a kind of degraded land resulted from interaction of multiple reasons. Based on the conception of eco-city, the town construction of this type should recover the habitat for animals and plants as well as the ecological landscape, and remodel the better natural environment for human settlement under the premise of ecological restoration. After stating the planning of Shanxi University Town and the eco-restoration strategy and design engineering method of the degraded river in the central area，this paper analyses the experience that integrating the idea of eco-city with town construction in loess gully region and remodeling the coexist relationship between human and nature by way of part pushing whole.

Eco-City, Loess Gully, University Town, Planning, Ecological Strategy

徐瑩，博士研究生，華南理工大學建筑學院