城中型風(fēng)景區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)探討
——以武漢環(huán)東湖綠道工程為例

白翠霞，劉 晶，馬美景，李建明，劉晨曦

(1.武漢市水務(wù)科學(xué)研究院，湖北 武漢 430010； 2.水利部 科技推廣中心，北京 100083；3.長江水利委員會 長江科學(xué)院，湖北 武漢 430010；4.水利部 山洪地質(zhì)災(zāi)害防治工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430010)

武漢東湖是中國最大的城中湖，由郭鄭湖、湯菱湖、團(tuán)湖、后湖、廟湖、喻家湖等組成，水域面積達(dá)33 km2，是杭州西湖的6倍，最寬處28 km，最深4.75 m，湖岸線長111.5 km[1]。以東湖為核心的東湖風(fēng)景名勝區(qū)由聽濤、磨山、落雁、吹笛、白馬五大景區(qū)組成，為國家級風(fēng)景名勝區(qū)，包含32個獨(dú)立景物及65個景點(diǎn)，年旅客量超過500萬人次[2]。環(huán)東湖綠道工程以“讓城市安靜下來”為理念，是落實(shí)建設(shè)“兩型社會”的重要舉措，不僅可拓展城市濱湖休閑空間，引導(dǎo)城市健康發(fā)展，而且可進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境，提升城市生活品質(zhì)。

綠道(Greenway)是一種線形綠色開敞空間，通常沿著河濱、溪谷、山脊、風(fēng)景道路等自然和人工廊道建立，內(nèi)設(shè)可供行人和騎車者進(jìn)入的景觀游憩線路，連接主要的公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、歷史古跡和城鄉(xiāng)居住區(qū)等，有利于更好地保護(hù)和利用自然、歷史文化資源，并為居民提供充足的游憩和交往空間[3]，也是引領(lǐng)低碳綠色交通生活方式的重要標(biāo)志。環(huán)東湖綠道工程的設(shè)計(jì)秉承生態(tài)優(yōu)先原則、因地制宜原則、服務(wù)便利原則和建設(shè)可行性原則，充分結(jié)合地形、水系、植被等自然資源特征，保持和修復(fù)綠道及周邊地區(qū)的原生生態(tài)功能，協(xié)調(diào)保護(hù)與發(fā)展的關(guān)系，形成具有地域特色性的綠道體系[4]。

由于本工程位于風(fēng)景名勝區(qū)范圍內(nèi)，工程建設(shè)造成的水土流失容易進(jìn)入水體，不僅造成水土資源損失，還容易污染土壤及水體，破壞生態(tài)環(huán)境，因此在工程建設(shè)期間需要做好水土流失防護(hù)工作。本研究收集了工程建設(shè)前期、初步設(shè)計(jì)、施工期和竣工期的資料，對工程建設(shè)全過程的水土保持工作進(jìn)行總結(jié)分析，以探討其水土保持防護(hù)體系的效益。

1 工程概況

環(huán)東湖綠道工程位于武漢市東湖風(fēng)景名勝區(qū)，具體范圍為環(huán)郭鄭湖梨園廣場—磨山北門—楓多山—一棵樹段(湖中道、湖山道)、磨山核心景區(qū)(磨山道)及環(huán)團(tuán)湖落雁景區(qū)(郊野道)區(qū)域，打造湖山道、湖中道、磨山道、郊野道4個綠道主題。綠道全長22.05 km，包括湖中道1.25 km，湖山道Ⅰ段3.3 km、Ⅱ段1 km，磨山道5.7 km，郊野道10.8 km。

環(huán)東湖綠道全線設(shè)計(jì)行車速度20 km/h(自行車)，定性為景區(qū)道路。道路紅線寬度6.5～19.3 m，主線自行車道寬度不小于6 m，微循環(huán)道路不小于4.5 m。共串聯(lián)14個景觀主題區(qū)域，其中8個驛站型主題區(qū)域、5個新增興趣點(diǎn)、3個停車場。工程總占地138.98 hm2，其中永久占地134.92 hm2，臨時占地4.06 hm2。工程實(shí)際完成投資為29.08億元，施工期為2016年5月至2016年12月。項(xiàng)目區(qū)各土地利用類型占比分別為：城鎮(zhèn)村及工礦用地41%，耕地11%，草地15%，交通運(yùn)輸用地15%，水域及水利設(shè)施用地17%，駐扎用地1%。

2 項(xiàng)目區(qū)概況及水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)地貌屬長江沖洪積三級階地，地勢起伏較大，地面高程在20.40～27.87 m之間。屬北亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫16.7 ℃，多年平均降水量1 192 mm，土壤類型以黃棕壤為主，植被屬北亞熱帶常綠落葉闊葉林地帶[5]。根據(jù)《武漢市水土保持規(guī)劃(2011—2020年)》，項(xiàng)目所在區(qū)域是武漢市水土保持重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，容許土壤流失量為500 t/(km2·a)，項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕背景值為160 t/(km2·a)。

根據(jù)武漢市2018年水土保持公報，武漢市水土流失面積961.42 km2，占全市國土面積的11.22%，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度侵蝕為主，面積占89.31%，中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積占比分別為6.19%、1.86%、1.32%和1.42%，中心城區(qū)的水土流失面積占武漢市水土流失總面積的8.31%。

3 水土保持措施布局

3.1 水土流失防治分區(qū)

水土保持措施設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同分區(qū)的特點(diǎn)分項(xiàng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到全面防治因工程實(shí)施而產(chǎn)生的新增水土流失的目的。水土流失防治分區(qū)根據(jù)以下原則確定：①分區(qū)內(nèi)氣象水文特征、地形地貌特征、土壤植被等生態(tài)特征具有相似性；②分區(qū)與地方水土保持規(guī)劃中水土流失防治分區(qū)的劃分協(xié)調(diào)一致；③分區(qū)內(nèi)主體工程建設(shè)時序及工程建設(shè)新增水土流失的特點(diǎn)相似。以工程施工工藝、工程布局、設(shè)計(jì)特點(diǎn)等為主要依據(jù)，結(jié)合工程的施工布置情況，考慮施工過程中水土流失的特點(diǎn)，將項(xiàng)目區(qū)劃分為道路工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、停車場及驛站工程區(qū)、景觀工程區(qū)、臨時堆土場、施工場地、施工便道等7個防治分區(qū)。由于工程位于城市中心區(qū)域，以完善城市綠色景觀為主，因此本項(xiàng)目分區(qū)將景觀工程區(qū)單獨(dú)劃分，符合《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50433—2018)中對于防治分區(qū)劃分的規(guī)定。

3.2 水土保持措施總體布局設(shè)計(jì)

本工程結(jié)合施工特點(diǎn)、施工布置，以及所產(chǎn)生水土流失的影響和防治目標(biāo)，在水土流失防治措施布局上，以臨時措施為先導(dǎo)，工程措施、植物措施一齊上，形成布局合理、功能完善的水土流失綜合治理措施體系。在施工工作面上及兩側(cè)結(jié)合工程建設(shè)修建排水溝和沉沙池等措施，減少地表徑流沖刷；在施工場地等“點(diǎn)”狀位置，以攔擋、排水為主；在道路及排水工程、臨時堆土場，采取排水、苫蓋、攔擋等臨時性防護(hù)措施，使水土流失在“線”上有效控制；通過對新增裸露地表采取土地整治、種植水保林草和園林綠化等措施，形成“面”的防治。這樣通過“點(diǎn)、線、面”和“工程措施+植物措施+臨時措施”的有機(jī)結(jié)合、相互作用，形成立體的綜合防治體系，達(dá)到保護(hù)地表、改善生態(tài)環(huán)境、防治水土流失、發(fā)揮植物措施的觀賞性和長效性的目的。本項(xiàng)目實(shí)施的水土保持措施總體布局見圖1。

圖1 水土保持措施總體布局

本工程實(shí)施的措施主要涵蓋防洪排導(dǎo)工程、土地整治工程、攔渣工程、降水蓄滲工程、臨時防護(hù)工程和植被建設(shè)工程，各項(xiàng)水土保持措施設(shè)計(jì)及實(shí)施符合要求，在項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時，根據(jù)《水土保持工程質(zhì)量評定規(guī)程》要求，對工程措施和植物措施均進(jìn)行了評定，結(jié)果表明實(shí)施的各項(xiàng)措施質(zhì)量符合要求，能達(dá)到有效防治水土流失的效果。由于本工程位于城市中心，工程建設(shè)以“讓城市安靜下來”為理念，綠道工程所突出的主要是綠色，因此植物措施的配置是本工程設(shè)計(jì)和研究的重點(diǎn)所在。

3.3 景觀綠化設(shè)計(jì)

3.3.1 現(xiàn)狀綠化分析

東湖風(fēng)景名勝區(qū)植物種類豐富，包括陸生和水生等常見或栽培植物1 000多種。曾艷[6]調(diào)查結(jié)果表明，喬木以對節(jié)白蠟、香樟、銀杏、女貞、池杉、桂花、石楠、楓楊、濕地松、龍柏為主，灌木以小蠟、鋪地柏、梅、櫻桃、日本晚櫻、紫葉小檗、杜鵑、十大功勞為主，水生植物以水燭+香蒲群落、菰群落、蓮群落為主。在工程設(shè)計(jì)中對不影響綠道道路功能，且現(xiàn)狀長勢良好的樹木，均予以原地保留，將綠道建設(shè)對現(xiàn)有綠帶的影響降到最低程度。

3.3.2 景觀定位設(shè)計(jì)和原則

由于項(xiàng)目所在的東湖風(fēng)景名勝區(qū)以自然湖光山色風(fēng)光見長，岸線曲折，楚文化人文環(huán)境突出，因此本工程景觀總體特色體現(xiàn)為“大氣在湖，秀氣在岸，文氣在物”，在總體景觀風(fēng)貌服從于東湖大環(huán)境的前提下，秉承“讓城市安靜下來”的城建理念，以綠道建設(shè)為讓城市安靜下來的重要載體，以改善生態(tài)環(huán)境、激活東湖活力、提高市民生活品質(zhì)為主線，依托東湖優(yōu)越的自然人文資源本底，通過高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、高效聯(lián)動，構(gòu)建區(qū)域聯(lián)動、體系完善、布局合理、特色多樣、設(shè)施完備、環(huán)保智能、銜接方便的綠道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“漫步湖邊、暢游湖中、走進(jìn)森林、登上山頂”的規(guī)劃目標(biāo)，構(gòu)建城市綠道的標(biāo)桿工程。綠化總體設(shè)計(jì)原則包括生態(tài)優(yōu)先原則、多樣性統(tǒng)一原則、植物造景原則和地方特色原則。

3.3.3 季相規(guī)劃

季相景觀的植被規(guī)劃主要是在現(xiàn)有的森林景觀基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改造，在常綠背景林的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加闊葉林、色葉林等，并控制灌木層的色葉樹種比例。在恢復(fù)用地上的季相色彩主要是從整個景區(qū)層面來考慮各種季相景觀分布的均勻性，從植被的四季景觀效果來考慮各種植物群落中植物物種的規(guī)劃和應(yīng)用。季相規(guī)劃見表1。

表1 環(huán)東湖綠道綠化設(shè)計(jì)季相規(guī)劃

3.3.4 色彩規(guī)劃

風(fēng)景區(qū)內(nèi)植物景觀的色彩比較豐富，對景區(qū)內(nèi)的色彩進(jìn)行歸并后，將植物景觀分為濃綠色、淺綠色、黃色、紅色及其他顏色(包括白色、粉色、紫色等)，其中：濃綠色植物景觀主要有馬尾松、杉木、柏木、廣玉蘭及桂花等常綠樹種形成的植物群落；淺綠色植物景觀主要包括垂柳、樟樹、喜樹、竹類等植物形成的植物群落；黃色植物景觀主要包括櫟類、黃櫨、銀杏、無患子等觀葉植物，以及棣棠、蠟梅、金鐘花等開黃色花系的觀花植物所組成的植物群落；紅色植物景觀主要包括楓香、烏桕、黃櫨、紅瑞木和各種槭樹等觀葉植物，以及紫葉桃、月季、紅花夾竹桃、山茶等開紅色花系的觀花植物所組成的植物群落；其他色彩的植物主要是由其他各種色彩所形成的植物群落，包括刺槐、繡球、溲疏、白丁香等以白色花系為主的植物群落，紫藤、紫丁香、泡桐、紫玉蘭等以紫色花系為主的植物群落，以及桃、李、櫻等各種粉色花系的植物所形成的植物群落，另外還有黑色、藍(lán)色等色系組成的植物群落。

3.3.5 植物物種規(guī)劃

風(fēng)景區(qū)內(nèi)的植物物種規(guī)劃既包括對景區(qū)重點(diǎn)物種的規(guī)劃，也包括對其他物種的規(guī)劃，既要適地適樹體現(xiàn)鄉(xiāng)土特色和地帶性植被特征，也要增加植物的觀賞效果。因此，本工程結(jié)合植被景觀各層次規(guī)劃，分別規(guī)劃出基調(diào)植物、主調(diào)植物、輔調(diào)植物等，使植物物種在相應(yīng)場地中的應(yīng)用和選擇主次分明、目的性強(qiáng)。植物物種規(guī)劃見表2。

表2 環(huán)東湖綠道綠化設(shè)計(jì)季相規(guī)劃

4 水土保持措施適宜性評價及效益分析

4.1 水土保持措施適宜性評價分析

本工程在原有湖內(nèi)道路系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，在設(shè)計(jì)中考慮了湖泊形態(tài)保護(hù)的需要，采用陡坡、棧橋等方式，以減少對湖泊的占用。同時，對永久占湖面積和容積進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)補(bǔ)償方案，占補(bǔ)工作完成后東湖水域面積增加0.04 hm2，調(diào)蓄容積增加0.34萬m3，可有效補(bǔ)償湖泊形態(tài)。另外，注重保持和改善重要生態(tài)廊道及沿線的生態(tài)功能與景觀，體現(xiàn)“城湖共生、水綠交融”的整體空間格局，引領(lǐng)慢跑、散步、騎車等低碳綠色交通方式，減少機(jī)動車帶來的污染。因此，本次綠道的設(shè)計(jì)對東湖原有生態(tài)環(huán)境不會帶來破壞性影響，對于彰顯東湖地區(qū)乃至武漢市的文化魅力，提升城市品位有著積極作用。

4.2 水土保持效果及效益分析

4.2.1 水土保持效果

本工程在方案編制階段，對工程建設(shè)造成的水土流失總量、土石方開挖總量和投資等進(jìn)行了估算；在工程建設(shè)期，水土保持監(jiān)測單位對工程建設(shè)的各項(xiàng)水土保持措施落實(shí)情況進(jìn)行了監(jiān)督；項(xiàng)目竣工后，水土保持設(shè)施驗(yàn)收單位對水土保持設(shè)施進(jìn)行了驗(yàn)收，最終形成了完整的水土保持工作鏈。對比項(xiàng)目實(shí)施前后的水土保持?jǐn)?shù)據(jù)，可有效地展現(xiàn)水土保持措施的防護(hù)效果。不同階段水土保持情況對比數(shù)據(jù)見表3。

表3 不同階段水土保持情況對比

由表3可知，在方案編制階段，預(yù)測工程建設(shè)可能造成的水土流失總量為8 123 t，而實(shí)際建設(shè)過程中，通過落實(shí)各項(xiàng)水土保持措施，本工程建設(shè)產(chǎn)生的水土流失總量經(jīng)監(jiān)測和施工單位核實(shí)為3 132 t，較預(yù)測值減少61.44%。預(yù)測的土石方開挖總量為404.32萬m3，經(jīng)過主體工程及水土保持措施的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際土石方開挖總量為189.27萬m3，減少了53.19%，主要是后續(xù)施工中優(yōu)化了設(shè)計(jì)標(biāo)高，填方量較預(yù)測減少量大，但實(shí)際產(chǎn)生的棄土棄渣量較方案預(yù)測增加101.14%。在工程土石方利用與調(diào)配上，綜合考慮路基填挖方的施工時序、土石方組成成分及材料質(zhì)量、自然節(jié)點(diǎn)和運(yùn)輸距離等因素，注意施工的可能與方便，盡可能避免和減少了遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)却胧?，使土石方的調(diào)配合理、可行。水土保持總投資預(yù)測與實(shí)際差異僅為0.11%，但工程措施投資大幅增加。各項(xiàng)投資中植物措施總投資占比達(dá)到93.63%，也表明進(jìn)行城中型風(fēng)景區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)時，在保證主體工程安全和防治水土流失的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)需要對植物配置進(jìn)行深入研究，通過改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“讓城市安靜下來”的城建理念。

4.2.2 水土保持效益

本工程所在區(qū)域?qū)傥錆h市水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，其水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行等級為一級標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)東湖綠道工程中采取的水土保持工程措施符合標(biāo)準(zhǔn)要求，符合水土保持方案的設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能夠發(fā)揮良好的水土保持效果，有效攔截棄渣和減少水土流失。植物措施布局比較合理，擾動地貌的可綠化區(qū)采取了植被恢復(fù)措施，植被長勢良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到建設(shè)類一級防治標(biāo)準(zhǔn)值，取得了較好的水土流失防治效果。水土流失防治目標(biāo)及實(shí)際達(dá)到情況見表4。

表4 水土流失防治目標(biāo)及實(shí)際達(dá)到情況

調(diào)查結(jié)果表明，擾動土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率6項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了批復(fù)的要求，特別是林草覆蓋率，按照規(guī)范要求執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)需要達(dá)到27%，而本項(xiàng)目達(dá)到了61.22%，進(jìn)一步體現(xiàn)了作為以城市休閑為主的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目重點(diǎn)是做好綠化設(shè)計(jì)。

5 結(jié)論與建議

以武漢環(huán)東湖綠道工程為例，在分析項(xiàng)目區(qū)水土流失特征和防治分區(qū)的基礎(chǔ)上，提出了“點(diǎn)、線、面”結(jié)合、“工程措施+植物措施+臨時措施”的綜合防治體系。進(jìn)行城中型風(fēng)景區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)時，在保證主體工程安全和防治水土流失的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)需要對植物配置進(jìn)行深入研究，通過改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“讓城市安靜下來”的城建理念。本項(xiàng)目從綠化現(xiàn)狀分析、景觀定位、設(shè)計(jì)原則等方面出發(fā)，制定了植物措施配置的季相規(guī)劃和色彩規(guī)劃，并從適地適樹的鄉(xiāng)土特色和植物的觀賞效果兩方面制定了植物物種規(guī)劃。經(jīng)監(jiān)測和驗(yàn)收核實(shí)，東湖綠道工程中采取的水土保持措施標(biāo)準(zhǔn)符合要求，質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能夠發(fā)揮良好的水土保持效果，有效攔截棄渣和減少水土流失。

東湖屬湖北省及武漢市水功能區(qū)劃一級水功能開發(fā)利用區(qū)，在項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行的全過程中尤其要加強(qiáng)對東湖水質(zhì)和周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作。在建設(shè)過程中，要嚴(yán)格依照水土保持方案進(jìn)行施工，布置攔擋、排水溝、沉沙池等防護(hù)措施，做到封閉施工、文明施工，保護(hù)好周圍景物、水體、林草植被、野生動物資源和地形地貌，不得造成污染和破壞，嚴(yán)禁泥水直接入湖；加強(qiáng)渣土運(yùn)輸?shù)乃Ｒ庾R，做到渣土運(yùn)輸不漏灑，施工過程不揚(yáng)塵；施工期雨污水排放至市政配套的排水管網(wǎng)，嚴(yán)格杜絕生產(chǎn)與生活廢污水排入湖泊水體。