基于生態(tài)景觀理念的水利工程設(shè)計研究

劉昱 鄭珉姣 徐昕 劉琨 楊雪

摘要：

為了在水利工程設(shè)計中整合生態(tài)理念，依據(jù)3類指導(dǎo)思想，提出了強化“水”龍頭、修復(fù)“水”生態(tài)、激發(fā)“水”活力、打造“水”品牌等4種生態(tài)景觀思路，將這4種生態(tài)景觀思路與傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計相融合，并以鄂北水資源配置工程作為實踐案例進(jìn)行驗證，運用Delphi法進(jìn)行效果評估。結(jié)果表明：這4種生態(tài)景觀思路可有效發(fā)揮水利工程的生態(tài)景觀價值，為水利工程高質(zhì)量設(shè)計提供了新的方向。

關(guān)鍵詞：

水利工程設(shè)計； 生態(tài)景觀； 濱水空間； 生態(tài)水利； 鄂北水資源配置工程

中圖法分類號：TU984

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.05.015

文章編號：1006-0081（2023）05-0096-04

0 引 言

中國擁有眾多江、河、湖、海等自然資源，蘊含了豐富的水利資源開發(fā)利用潛力。水利工程在設(shè)計過程中多數(shù)只兼顧工程的功能性與安全性，缺乏設(shè)計多層面的考量［1］，對生態(tài)修復(fù)、景觀效應(yīng)、文化弘揚等多重功能和居民的使用體驗重視不夠。水利工程設(shè)計在保持原有功能性與安全性的前提下，還應(yīng)遵循生態(tài)文明、美麗中國、鄉(xiāng)村振興的戰(zhàn)略要求，統(tǒng)籌考慮水安全、水資源、水生態(tài)及水文化，構(gòu)建全周期引導(dǎo)、多專業(yè)協(xié)同、多空間融合、多方共建共治共享的建設(shè)新格局，使工程建設(shè)在滿足人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的同時，兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)發(fā)展需求［2］，滿足人民群眾對美好生活的需求。

本文討論了水利工程設(shè)計思想從“工程水利”到“環(huán)境水利”再到“生態(tài)水利”的轉(zhuǎn)變［3］，采用的指導(dǎo)思想主要有3類：① 注重推進(jìn)工程建設(shè)，同時重視生態(tài)價值。水利工程作為基礎(chǔ)設(shè)施工程，具有較強的公益性，且項目規(guī)模、投資力度、影響范圍均較大［4］，在防洪治澇、水力發(fā)電、水資源配置、城鄉(xiāng)供水等工程建設(shè)時，易對自然環(huán)境造成一定干擾，使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面、生態(tài)系統(tǒng)過程方面、生態(tài)系統(tǒng)功能方面［4］產(chǎn)生較大變化。例如：工程不可避免地對農(nóng)田、林地、水系等多種環(huán)境造成擾動與阻礙，引起土壤侵蝕、地貌改變、植被退化等問題，導(dǎo)致區(qū)域氣候環(huán)境、生物多樣性、景觀風(fēng)貌等多元生態(tài)價值變化。② 注重工程本身作用，同時發(fā)揮復(fù)合功能。水利工程基礎(chǔ)設(shè)施大部分以安全高效經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向，但工程本身也應(yīng)發(fā)揮一些復(fù)合功能［5］。例如：河道整治工程運用水系連通、河道清障、清淤疏浚、水土保持、岸坡整治等傳統(tǒng)水利工程措施來保障城鄉(xiāng)安全的同時，也賦予了河道所在城鄉(xiāng)區(qū)域潛在的公共屬性特征，承載景觀游覽、公共活動、開放共生的內(nèi)在潛力，具備多種復(fù)合功能的可塑性等［6］。③ 注重實現(xiàn)工程效益，同時傳承文化底蘊。水利工程在創(chuàng)造巨大社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的同時，所蘊涵的地域文化也值得注重與傳承。

1 水利設(shè)計生態(tài)景觀思路

本文提出了水利設(shè)計中融合的4種生態(tài)景觀思路，即強化“水”龍頭、修復(fù)“水”生態(tài)、激發(fā)“水”活力、打造“水”品牌。其中，強化“水”龍頭是指以規(guī)劃為引領(lǐng)，建立濱水空間生態(tài)景觀類專項規(guī)劃；修復(fù)“水”生態(tài)是指進(jìn)行生態(tài)景觀調(diào)查，建立生態(tài)廊道；激發(fā)“水”活力指營造多元活力的濱水空間，結(jié)合多種場景需求；打造“水”品牌指挖掘區(qū)域及水系相關(guān)史料，注重保護(hù)和修復(fù)蘊含歷史文化內(nèi)涵的水利遺產(chǎn)。

將這4種生態(tài)景觀思路運用到鄂北水資源配置工程，可有效發(fā)揮水利工程的生態(tài)景觀價值，為水利工程高質(zhì)量設(shè)計提供新方向。水利工程高質(zhì)量設(shè)計的生態(tài)景觀思路見圖1。

1.1 科學(xué)規(guī)劃引領(lǐng)，強化“水”龍頭

生態(tài)景觀建設(shè)應(yīng)遵循“生態(tài)河湖→美麗河湖→幸福河湖”的發(fā)展路徑，在保護(hù)中探尋發(fā)展機遇，將工程建設(shè)與多元訴求統(tǒng)籌，尊重人與生態(tài)系統(tǒng)雙向影響過程［5-6］，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量雙贏發(fā)展。需要做到：① 發(fā)揮規(guī)劃引領(lǐng)作用，以水系所在區(qū)位專項規(guī)劃為重要依據(jù)，梳理各類涉水相關(guān)專項規(guī)劃、整理濱水空間建設(shè)要求，建立濱水空間生態(tài)景觀類專項規(guī)劃，強化其作為水利專項規(guī)劃的定位，構(gòu)建功能互補、定位清晰、統(tǒng)一銜接的藍(lán)綠空間規(guī)劃體系。② 推動規(guī)劃之間銜接，編制完善本區(qū)域濱水空間生態(tài)景觀類規(guī)劃，并與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃、國土空間規(guī)劃、綠地專項規(guī)劃和其他水利專項規(guī)劃相銜接。③ 提升規(guī)劃編制質(zhì)量，明確濱水空間生態(tài)景觀類約束性指標(biāo)、范圍和剛性管控要求，確保規(guī)劃有效落實，將濱水空間生態(tài)景觀實施作為城鄉(xiāng)濱水空間建設(shè)的重要條件。

1.2 夯實生態(tài)本底，修復(fù)“水”生態(tài)

遵循綠色發(fā)展理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)治水觀念，在滿足水利功能基礎(chǔ)上，著眼于生物多樣性恢復(fù)，充分考慮低維護(hù)成本的措施，使水系治理向生態(tài)化方向轉(zhuǎn)變：① 進(jìn)行生態(tài)景觀調(diào)查，明確工程的類型、范圍、規(guī)模、建（構(gòu)）筑物分布，重點分析工程的擾動影響與特征。② 結(jié)合水土保持和水源涵養(yǎng)進(jìn)行植物恢復(fù)，為各類動植物提供棲息空間，同時防止工程造成水土流失。③ 建立生態(tài)廊道，通過生態(tài)廊道將各類斑塊的物種、物質(zhì)和能量有機連接起來，提升工程所在地景觀整體性。

1.3 滿足多元訴求，激發(fā)“水”活力

在適宜條件下依據(jù)水系特點進(jìn)行差異化引導(dǎo)。① 構(gòu)建藍(lán)綠交織、疏朗通透的濱水空間體系，將堤、坡、岸與綠地進(jìn)行整體統(tǒng)籌考慮，構(gòu)筑以公共屬性為主的濱水空間格局，強化濱水空間復(fù)合利用，提高其開放性、可達(dá)性與連通性，提升空間活力，構(gòu)建全民共享、連續(xù)貫通的水岸空間。② 加強專業(yè)協(xié)同，利用多種復(fù)合式的人水共存空間，取代過去單一功能防洪排澇設(shè)施，創(chuàng)造更大的陸域活動空間。③ 構(gòu)建貫通完整的親水廊道，建立連續(xù)貫穿的濱水慢性系統(tǒng)，打通濱水空間慢性通道斷點，提升濱水空間的慢行通道密度，提升濱水空間可達(dá)性，打造舒適宜人的濱水交通環(huán)境。④ 結(jié)合社交和娛樂、運動和休閑、觀光和旅游等多種場景需求，將城鄉(xiāng)功能賦予到水陸統(tǒng)籌空間，營造各種形式、各種規(guī)模、各種功能的多元活動濱水空間。

1.4 挖潛文化底蘊，打造“水”品牌

水利工程除了滿足安全、使用功能、運行管理要求外，還需要兼顧文化與審美，按照“建一處水利工程，多一處水利景觀”的要求，實現(xiàn)工程與環(huán)境和諧。① 水系空間形態(tài)系統(tǒng)梳理，維護(hù)城鄉(xiāng)水系格局、風(fēng)貌特色。② 挖掘區(qū)域及水系相關(guān)史料，注重保護(hù)和修復(fù)有歷史文化內(nèi)涵的水利遺產(chǎn)［7］。③ 借助多元手段表達(dá)文化，從宏觀尺度保障文脈格局以及場地尺度人文表達(dá)的落地，融入與當(dāng)?shù)匚幕吞厣嗪魬?yīng)的水利要素，打造水利品牌。

2 水利工程生態(tài)景觀建設(shè)實例

2.1 項目背景

為從根本上解決鄂北地區(qū)水資源短缺問題，保障區(qū)域供水和糧食安全，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域脫貧致富，湖北省委省政府決策實施重大民生工程——鄂北地區(qū)水資源配置工程（以下簡稱“鄂北工程”）。該工程以丹江口水庫清泉溝隧洞為起點，自西北向東南橫穿鄂北崗地，沿線進(jìn)行水資源供給，止于孝感市大悟縣，輸水線路總長269.67 km［8］。

2.2 生態(tài)景觀設(shè)計實現(xiàn)途徑

2.2.1 強化“水”龍頭

開展設(shè)計前，專題編制了鄂北工程生態(tài)環(huán)境建設(shè)總體規(guī)劃，利用遙感技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)學(xué)模型方法完成評價指標(biāo)體系的運算與分析，對工程沿線區(qū)域（橫向5 km范圍）進(jìn)行景觀綜合評價［9］（見圖2），同時依據(jù)各類工程建筑物的剛性工程管理范圍，結(jié)合評價結(jié)果和各市區(qū)（縣）對工程所在地上位規(guī)劃，統(tǒng)籌山水林田湖草多生態(tài)要素，科學(xué)合理劃定控制范圍，形成“一帶四類多點”的總體布局，以此作為“水”龍頭。

2.2.2 修復(fù)“水”生態(tài)

工程生態(tài)環(huán)境建設(shè)以保障供水安全為前提，種植“近自然”類本土植物夯實生態(tài)本底，構(gòu)筑工程防護(hù)林帶、生態(tài)緩沖帶形成生態(tài)廊道。將明渠兩側(cè)8 m、渡槽正投影下兩側(cè)2 m、倒虹吸等建筑物外輪廓線外30 m管理范圍劃定為生態(tài)緩沖帶，外側(cè)50 m范圍內(nèi)作為保護(hù)區(qū)，禁止建設(shè)一切與工程建設(shè)無關(guān)的項目，農(nóng)業(yè)種植不得使用高毒和高殘留農(nóng)藥，筑牢生態(tài)本底；渡槽、管橋兩側(cè)及底部采用耐陰植被涵養(yǎng)水土，形成自然銜接交叉的生態(tài)版塊；倒虹吸、水閘類工程構(gòu)筑物結(jié)合景觀美學(xué)進(jìn)行植物配置，將功能性與美觀性結(jié)合；對隧洞、暗涵重點開挖區(qū)域進(jìn)行創(chuàng)面生態(tài)恢復(fù)，結(jié)合周邊植物群落進(jìn)行生態(tài)補植等方式修復(fù)“水”生態(tài)。

2.2.3 激發(fā)“水”活力

為滿足多元訴求，在節(jié)點設(shè)計時主要采用的設(shè)計方法如下。渠首清泉溝節(jié)點位于丹江口庫區(qū)，鄂北工程及引丹灌區(qū)起點，形成三面環(huán)水，天然湖景。節(jié)點以生態(tài)復(fù)綠涵養(yǎng)水源，以浮雕壁畫展示工程文化，建設(shè)現(xiàn)代化管理與田園生活兼顧的綜合型管理區(qū)，打造三季有花、四季有綠的辦公空間，實現(xiàn)工程、生態(tài)、文化深度融合。孟樓節(jié)點位于老河口市孟樓鎮(zhèn)，地處鄂西北、豫西南的交匯處，交通便利，人氣匯聚。以“匯”為主題，以孟樓文化為載體，巧妙利用倒虹吸進(jìn)口段高差，筑土為臺，登臺眺望，建美麗鄉(xiāng)村、賞鄂北調(diào)水、品歷史文化，實現(xiàn)帶動水、產(chǎn)、城共治［9］，充分激發(fā)“水”的活力。

2.2.4 打造“水”品牌

七里沖節(jié)點將“紅色、廉政”等文化底蘊與自然山水、人文歷史有機融合，構(gòu)筑山綠、水藍(lán)、坡彩的山水畫卷，同時展現(xiàn)出紅色、廉政、傳承主題。在鄂北工程最末端的王家沖節(jié)點，山嶺之間，筑壩成源。采用生態(tài)理念修復(fù)工程棄渣場與裸露山體，打造建設(shè)成集游覽、休憩、科普多功能為一體的“水”品牌。

充分運用強化“水”龍頭、修復(fù)“水”生態(tài)、激發(fā)“水”活力、打造“水”品牌這4種生態(tài)景觀思路，可有效改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮鄂北工程的生態(tài)、社會效益［10］。

2.3 生態(tài)景觀效果評估方法

鄂北工程生態(tài)景觀效果評估方法主要采用德爾菲法（Delphi法），德爾菲法本質(zhì)上是一種反饋匿名函詢法，具有匿名性、反饋性和統(tǒng)計性三大特點，指的是對所要預(yù)測的問題征得專家的意見后，進(jìn)行整理、歸納、統(tǒng)計，再匿名反饋給各專家，再次征求意見，再集中，再反饋，直至得到一致的意見。其過程可簡單表示為：匿名征求專家意見→歸納、統(tǒng)計→匿名反饋→歸納、統(tǒng)計……若干輪后停止。

鄂北工程生態(tài)景觀實施后，共向50位生態(tài)、水環(huán)境、水工結(jié)構(gòu)、植物學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的專家征求意見，經(jīng)統(tǒng)計歸納和現(xiàn)場水質(zhì)、空氣、林草覆蓋率等因子檢測，得到的結(jié)論如下：項目區(qū)水體水質(zhì)由Ⅳ類轉(zhuǎn)變?yōu)棰箢悾w中TP，TN濃度減少了約20%，空氣質(zhì)量等級由三級轉(zhuǎn)變?yōu)槎?，林草植被覆蓋率從原來7%提升至17%。根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項目土壤流失量測算導(dǎo)則》計算，可減少水土流失量1 056 t。通過問卷調(diào)查，公眾滿意度達(dá)到95.8%。結(jié)果表明，將這4種生態(tài)景觀思路運用到水利工程設(shè)計中可取得較為良好的效果，有效發(fā)揮出水利工程的生態(tài)景觀價值。

3 結(jié) 語

為對工程設(shè)計效果進(jìn)行評估，特邀相關(guān)方面專家共同評估，分析工程特征及沿線區(qū)域基本情況，以景觀生態(tài)評價、景觀美學(xué)評價和景觀人文評價為準(zhǔn)則層，建立綜合評價指標(biāo)體系，為設(shè)計效果評估打分。其中，渠首節(jié)點、孟樓節(jié)點、王家沖節(jié)點具有較高的景觀綜合質(zhì)量，且交通可達(dá)性高、人口密集，具示范效應(yīng)。例如，渠首節(jié)點景觀美學(xué)評價指數(shù)得分較高，工程建筑美觀，具有一定文化底蘊，同時也是工程的起點，設(shè)計圍繞“水”生態(tài)、“水”活力，為工程景區(qū)參觀的起始點進(jìn)行景觀建設(shè)，奠定了旅游基礎(chǔ)條件；孟樓節(jié)點周邊地勢平坦，通過設(shè)計豐富了景觀層次，將水利工程建筑物集中展示，同時能很好結(jié)合歷史文化營造景觀環(huán)境。

水利工程作為城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)建設(shè)思路需要由工程設(shè)計向生態(tài)設(shè)計轉(zhuǎn)變，綜合利用基礎(chǔ)設(shè)施，使其成為更多生態(tài)功能的空間載體。本文以鄂北水資源配置工程為例，將4種生態(tài)景觀思路落實到工程的實際設(shè)計過程中，取得了良好的生態(tài)效益。

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（編輯：唐湘茜，張 爽）

Abstract：

In order to integrate the ecological concept in the design of hydraulic engineering，according to the three kinds of guiding ideology，four ecological landscape ideas of strengthening the water leading，restoring the water ecology，stimulating the vitality of water and building the brand of water were put forward，and these four ecological landscape ideas were combined with the traditional design of hydraulic engineering.A case study of water resources allocation project in northern Hubei was carried out，and the Delphi method was used to evaluate the effect.The results showed that these four ecological landscape concepts can effectively exert the ecological landscape value of hydraulic engineering and provide a new direction for the high quality design of hydraulic engineering.

Key words：

hydraulic engineering design； ecological landscape； waterfront space； ecological water conservancy； Water Resources Allocation Project in Northern Hubei Province