城市地表水體生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)梳理研究

文｜珠海市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 陳錦清；中國城市科學(xué)研究會 單峰

一、引言

城市地表水的生態(tài)狀態(tài)對城市永續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，一直是城市規(guī)劃建設(shè)理論和實(shí)踐重要議題。城市地表水生態(tài)問題中，有些問題與傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)采用不當(dāng)有關(guān)，如采用鋼筋混凝土河床和護(hù)岸，導(dǎo)致濱水生物生長環(huán)境破壞、水生生物減少、水體自凈能力下降和地下水涵養(yǎng)減少等生態(tài)問題。由此，城市地表水生態(tài)的改善，有必要并有可能通過城市空間規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的生態(tài)化改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。既有有關(guān)城市地表水體（包括河流、湖泊、濕地等自然地表水體和人工湖、人工河等人工景觀水體）的生態(tài)規(guī)劃研究中，仍缺乏對相關(guān)生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)歸納和梳理。本研究從城市、街區(qū)和建筑三個(gè)空間層面對此展開梳理，以為生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的豐富和完善做基礎(chǔ)性鋪墊。

二、城市層面生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

（一）城市水系生態(tài)規(guī)劃技術(shù)

城市水系生態(tài)規(guī)劃技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是視水若網(wǎng)，將城市內(nèi)各河湖等水體視為一體，而非孤立地看待各種水體和理水設(shè)施。城市水系與城市的關(guān)系包括功能關(guān)系、結(jié)構(gòu)關(guān)系、形態(tài)關(guān)系等三個(gè)方面，城市水系生態(tài)規(guī)劃技術(shù)分別側(cè)重不同方面來保護(hù)和修復(fù)自然水系生態(tài)格局。功能方面，既包括在城市不同區(qū)段的水系本身的功能劃分，也包括水系沿岸不同城市區(qū)段的濱水岸線的功能使用。結(jié)構(gòu)方面，分別包括水體本身的結(jié)構(gòu)、城市與水域之間的用地結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面的技術(shù)。結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于水系網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性、空間布局的均勻性和網(wǎng)絡(luò)體系的復(fù)合性（藍(lán)道和綠道的復(fù)合：整合綠地資源，形成若干生態(tài)廊道；濱江濱湖綠化帶、對外公鐵路等交通干線綠化，以及市域林地、農(nóng)田、湖泊、道路綠化等構(gòu)成綠色林網(wǎng)）。形態(tài)方面，其生態(tài)的關(guān)鍵在于豐富性，包括縱向蜿蜒性、平面的豐富性和斷面多樣性，防止傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法常出現(xiàn)的水系渠道化和園林化。

（二）城市適宜水面規(guī)劃技術(shù)

城市中保持適宜的水面面積對城市生態(tài)起重要作用，能夠提供城市生物的生長環(huán)境、調(diào)節(jié)微氣候、改善局部小環(huán)境等。城市適宜水面生態(tài)規(guī)劃既在于水面面積，更在于水面空間分布的適度分散、水面規(guī)模的大中小結(jié)合。針對傳統(tǒng)城市開發(fā)模式造成大量溝渠、水塘被填埋，城市水面積減少，適宜水面規(guī)劃技術(shù)聚焦在水面修復(fù)與補(bǔ)償，具體技術(shù)有：疏浚河道；拓寬河道，恢復(fù)被侵占河灘；退漁還湖和退耕還湖；恢復(fù)被填埋溝渠、水塘等小水系；新建或擴(kuò)建城市人工湖；河湖人工壅水形成水面；在新開發(fā)地區(qū)或景觀公園里設(shè)計(jì)景觀水面。

三、街區(qū)層面生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

（一）水體本身的生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)

河湖水體生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)有利于水生生物的成長、水體自凈能力保持和水體的滲透，并保持適宜水流速度，涉及的空間內(nèi)容有水面形態(tài)、水流路徑及水的底床（河床），具體技術(shù)有：恢復(fù)自然水生的物種多樣性；保護(hù)或設(shè)計(jì)復(fù)雜微地形；河、湖水面形態(tài)的多樣性；河流路徑形態(tài)的多樣性；保存河、湖的自然形態(tài)和植被特征；保護(hù)沿河生態(tài)濕地；保存或恢復(fù)自然水流路徑；生態(tài)式清除河湖污染底泥；將人工水泥型河床恢復(fù)為自然泥底河床。

（二）濱水護(hù)岸生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)

濱水護(hù)岸生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)除有河岸抗沖刷、岸坡穩(wěn)定等要求，還強(qiáng)調(diào)為兩棲和水生生物提供有利生長環(huán)境，并讓河水向下滲透補(bǔ)充地下水。設(shè)計(jì)技術(shù)主要從材質(zhì)和形態(tài)兩方面對護(hù)岸進(jìn)行生態(tài)改善。

材質(zhì)方面，濱水護(hù)岸生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)強(qiáng)調(diào)采用植物材料和人工材料，具有透水性和多孔性特征，能夠提供植物生長和魚類產(chǎn)卵條件。全自然式的濱水護(hù)岸材質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)有人工種草、液壓噴播植草。半自然式的濱水護(hù)岸材質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)有石材加固結(jié)合植物種植、土壤生物工程護(hù)岸技術(shù)。多自然式濱水護(hù)岸材質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)有生態(tài)石籠護(hù)岸技術(shù)、鋼筋石籠護(hù)坡技術(shù)、塊石拋石護(hù)坡技術(shù)、土工材料網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)技術(shù)、土工柵格結(jié)構(gòu)護(hù)岸技術(shù)、生態(tài)混凝土護(hù)岸技術(shù)、土壤固化劑技術(shù)、河灣型護(hù)岸技術(shù)等。

形態(tài)方面，平面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)有平直式平面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)、曲線式平面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)、垂直式平面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)、折線式平面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)。斷面形態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)有直落式斷面設(shè)計(jì)技術(shù)、緩坡式斷面設(shè)計(jì)技術(shù)、分級（直落分級、緩坡分級）式斷面設(shè)計(jì)技術(shù)、組合式斷面設(shè)計(jì)技術(shù)。形態(tài)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)岸線形態(tài)的豐富性，這對水環(huán)境生態(tài)是有促進(jìn)的（比如可提供更多樣濱水環(huán)境給水生生物成長）。

（三）濱水植物生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)

濱水植物包括水生植物和岸邊植物。水生植物是指生長在水中或濕土壤中的植物，一般以大型草本植物為主，根據(jù)生長形態(tài)可分為挺水、浮葉、漂浮及沉水四種類型 ?？臻g設(shè)計(jì)可利用水生植物在水中的垂直空間分布特性，將浮水植物(上層)、根生沉水植物(下層)和挺水植物(湖周)組合配置在同一水域的小水區(qū)中，對凈化和防治富營養(yǎng)及重金屬等污染的水體可起更大作用，并有利于加速水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)進(jìn)程。水生植物的種植方式有密種和插種等。水生植物群落構(gòu)建設(shè)計(jì)有三要點(diǎn)：（1）種植方式應(yīng)便于清理和后期管理，以避免水生、濕生植物引起二次污染；（2）盡量選鄉(xiāng)土植物，并利用植物間相生相克規(guī)律，防止外來物種入侵；（3）植物配置要考慮季節(jié)性原因造成植物更替現(xiàn)象。

岸邊植物不與水體接觸，不對水體凈化起直接作用，但可通過影響水生生物生長而影響水生態(tài)系統(tǒng)。岸邊植物空間設(shè)計(jì)方式有孤植、列植、片植和群植等。其中，群植宜仿照本地自然植物群落特征設(shè)計(jì)，一般以喬、灌、草組合最利于濱水生態(tài)優(yōu)化。

（四）濱水場地生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

濱水場地的開發(fā)選址、空間分布、使用性質(zhì)和強(qiáng)度等的合理性，直接關(guān)系著對濱水動植物棲息環(huán)境和水循環(huán)過程的破壞程度。相關(guān)生態(tài)規(guī)劃技術(shù)包括：（1）開發(fā)用地選址與空間分布方面，綜合考慮河流防洪、城市功能活動、自然水流路徑和生物生境走廊等各種需要，對濱水岸線不同區(qū)段土地的使用和適度開發(fā)；利用天然地形變化布局；保留關(guān)鍵性生物走廊和自然水系路徑。（2）性質(zhì)與功能方面，濱水岸線功能合理分區(qū)；城區(qū)內(nèi)適度置換生產(chǎn)性工業(yè)倉儲用地（可減少城市水環(huán)境污染）；功能混合化與立體化（可減少濱水土地占用）等。

（五）受污染水體水質(zhì)凈化與水生態(tài)修復(fù)技術(shù)

受污染水體水質(zhì)凈化和水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法和生物-生態(tài)技術(shù)三大類，其中生物-生態(tài)技術(shù)強(qiáng)調(diào)遵循水生態(tài)系統(tǒng)自然規(guī)律進(jìn)行污染治理，在獲得治污效果、提高水體自凈能力和修復(fù)水生態(tài)的同時(shí)，可形成自然親水景觀，是水質(zhì)凈化和生態(tài)修復(fù)的首選技術(shù)，但該技術(shù)也存在處理效果受季節(jié)和氣候條件影響的不足。相關(guān)技術(shù)有：微生物強(qiáng)化、植物凈化、穩(wěn)定塘、人工濕地、多自然型河道及滲流生物膜（生物過濾技術(shù)）等。以下簡列部分涉及到空間設(shè)計(jì)的生物-生態(tài)技術(shù)：（1）植物凈化，主要有浮床植物技術(shù)或人工生物浮床技術(shù)，該技術(shù)將植物種在浮于水面的載體上，利用植物生長吸收水中污染物（一般是氮、磷等營養(yǎng)元素）而凈化水質(zhì)，“人工浮島”“生物浮島”“生物浮床”等皆屬本類技術(shù)；（2）滲流生物膜，利用生長于水中植物、沙石和沉積物表面的由藻類、細(xì)菌、原生動物等組成的生物膜對有機(jī)污染物進(jìn)行降解和凈化，一般做法是用卵石作填料在河灘或者河岸構(gòu)筑一定面積的滲流生物膜凈化床；（3）穩(wěn)定塘，利用細(xì)菌、藻類等微生物的共同作用來治理水體污染，用于河水治理時(shí)又稱河道滯留塘，常結(jié)合河邊洼地進(jìn)行建設(shè)。

（六）人工景觀水體生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

濱水岸線設(shè)計(jì)上，人工景觀水體與自然河流湖泊所用的技術(shù)相同，但因兩者水文特征不同，常用護(hù)岸技術(shù)各有側(cè)重。城市河流對防洪和護(hù)岸防沖刷能力要求較高，技術(shù)選用以滿足防洪為前提，再考慮滲透、親水和景觀等要求。人工景觀水體的水位和水流相對固定，對護(hù)岸沖刷較小，技術(shù)選用以親水和景觀導(dǎo)向，自然式護(hù)岸采用更多。

水質(zhì)控制方面，相關(guān)技術(shù)在上文受污染水體水質(zhì)凈化技術(shù)已詳述。水量保持方面，人工景觀水體比自然水體更強(qiáng)調(diào)水源支持和底床防滲，具體技術(shù)包括：雨水利用補(bǔ)水、中水利用補(bǔ)水等生態(tài)補(bǔ)水技術(shù)；換填黏土碾壓封閉底床防滲、復(fù)合土工膜底床防滲、抗?jié)B粘土生態(tài)河床等生態(tài)防滲技術(shù)。

四、濱水建筑生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

濱水建筑規(guī)劃主要包括建筑布局選址、建筑后退藍(lán)線、建筑間距、建筑底層等內(nèi)容。與此相關(guān)的水生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)有：建筑布局選址避開生物廊道和關(guān)鍵的生態(tài)敏感點(diǎn)；建筑后退藍(lán)線，以提供一定的濱水場地以減少對水生動植物的干擾，一般認(rèn)為后退藍(lán)線應(yīng)大于建筑高度；建筑間距控制，保證一定的通過間口率（建筑面寬/基地面寬），以保持一定的垂直水面的通廊；建筑底層架空，減少建筑因侵占濱水用地而對水生態(tài)環(huán)境的侵?jǐn)_和破壞。

五、小結(jié)

研究從城市、街區(qū)和建筑三個(gè)空間層面，梳理和歸納了包括城市水系、適宜水面、水體本身、濱水護(hù)岸、濱水植物、濱水場地、水質(zhì)凈化與水生態(tài)修復(fù)、人工景觀水體、濱水建筑等多個(gè)方面的城市地表水生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)，每個(gè)方面包括多個(gè)更為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)技術(shù)，由此初步構(gòu)建城市地表水體的生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)庫，以期為生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的豐富和完善做基礎(chǔ)性鋪墊。