城市滨水地区变水位对水沙的影响分析珠江三角洲地区变水位滨河地区生态修复与景观营造以佛山市东平河景观工程为例

城市滨水地区变水位对水沙的影响分析珠江三角洲地区变水位滨河地区生态修复与景观营造以佛山市东平河景观工程为例

自古以来，人类的繁荣和城市的发展与河流密切相关。伴随着城市化的进程，城市规模不断增大，河道的综合治理成为城市建设非常重要的组成部分，其中的滨水景观也不断得到重视。珠三角位于珠江下游，河流在汛期和非汛期水位变化较大，并且潮汐涨落明显，在变水位情况下，堤岸建设的安全性与堤岸生态恢复、景观营造、景效持续的有机统一十分重要。欧美发达国家对河道生态修复和滨水区开发建设的起步较早，1938年德国学者塞弗特(Seifert)首先提出了一种贴近自然、经济实用并保持美观的河道治理方案。20世纪70年代，英国、法国、荷兰、瑞士等国开始将生态工程技术运用到城市河道治理。在建设实践方面，纽约哈德逊河公园对原有码头和工业遗址进行了有效的利用，成为极具活力的滨水公共空间在国内，城市滨水区建设的研究主要集中在两方面：1)城市设计层面；2)河道生态修复层面。在城市设计层面，黄翼从延续性、适配性、亲水性、自然性、审美性、便利性6个方面，较为全面地总结了城市滨水空间的设计要点可见，城市滨水地区规划建设是一个复合的课题，而国内变水位下河流生态修复和滨水景观营造研究还较为缺乏。国内现阶段城市的河道建设工程多由水利部门统筹实施，往往把防洪安全放在首位，缺乏城市设计多层面的考量，对滨水生态的保护与持续发展、景观效果和人的使用体验不够重视。因此，堤岸的设计往往比较生硬，河道生态性差，景观效果欠佳，使用功能单一。加上施工过程中对近岸河床滩涂的破坏，导致建成后滨水堤岸在生态功能、城市生活的承载等方面都不甚理想，城市滨水地区生态修复研究及工程措施的开展迫在眉睫。本文结合东平河堤岸景观改造实践，在满足河道的行洪、排涝、供水、通航等各项需求的前提下，提出滨河景观设计中专业协同和系统化思维的重要性，就变水位下水利堤岸建设、生态修复、景观融合方面进行了实践，并对建成效果展开分析总结，以期为城市变水位河道滨水景观工程的设计、建设、改造与管理提供参考与借鉴。1项目总结1.1城市：佛山是岭南文化的核心地段，具有浓厚的城市项目所处的佛山市是国家级历史文化名城，迄今有1388年的城市得名史。同时，佛山也是岭南文化的发祥地之一、广府文化的核心地带，是中国粤剧的发源地，著名的武术之城、民间艺术之城、陶瓷之都，具有深厚的城市文化底蕴。项目所在地东平河北靠禅城区，南接东平新城，新城规划总面积43.3km1.2项目段河道水岸现状自然状况河道水流冲刷深度的预测是设计防护工程结构形式和基础埋深的重要依据。然而，河道的水流特性十分复杂，同一断面的不同区域水流特性不同，水流的冲刷深度也不同。东平河属于平原型河流支流，受水流急缓冲刷的影响，河岸现状不尽相同。项目段河流主槽的平均流速或流速梯度与河道岸边流速或流速梯度相比，平时在1.0～1.5倍之间，汛期可达3～4倍。由于受东段处暗礁与西段处江心洲影响，有2处堤岸受冲蚀较为严重，东平大桥至江心洲之间有一段较稳定的回淤滩涂，项目段水利堤岸护坡坡度1:2，护坡水下为抛石基础，坡面为毛石干砌覆土后植草(图1)。设计依据河道的水动力特性，顺应堤岸形态进行设计，对该河段冲蚀较为严重区域注重护岸安全性，而其他河岸段特别是回淤滩涂则展开景观打造与生态修复。1.3项目概况及建设基础穿越东平新城北面的东平河，属于佛山水道，河面开阔、水质优良，是佛山老城区与新城的界河。本次项目实施段约6km，位于东平河新城段南岸，南接佛山公园，河堤单坡入水，堤顶是4m宽水利抢险道路，紧邻场地的滨江绿带有一定的绿化基础。东平河一年中水位变化明显，常水位与100年一遇高水位有近5.8m落差，常水位与多年平均洪水位也有近3.5m落差(表1)2“生境”的内涵东平河本次实施的6km河岸滨水景观，从规划设计到实施建设，遵循“最大限度维持并恢复河道自然生境”的理念，以节约型园林设计为原则，在满足河道行洪、排涝、供水、航运需求的前提下，运用生态学，最大化实现变水位下的景观效果，并对近岸滩涂进行生态修复，最终把该河岸段打造成以河流生态湿地为基底，融佛山城市文化及新城景观于一体的生态堤岸长廊、新城印象景廊和公共活动绿廊(图4)。2.1现状自然生境由于东平河季节水位变化大，并伴有潮汐现象，设计根据水文条件和现场观测情况综合分析，确定了3个主要参考标高：常水位0.58m、多年平均洪水位3.94m、百年一遇洪水位6.32m，来进行分级设计(图5～7，表2)。1)标高在常水位0.58m以下的用地是河面与滩涂的过渡地带，旱季干燥无水，汛期受洪水及每天的潮汐涨落影响，水淹频次高，冲刷严重，生态敏感度高，故设计以保留现状为原则，不进行任何干预，最大限度尊重保护该区域河岸的生态机理和自然生境。2)标高处于常水位和多年平均洪水位(0.58～3.94m)之间的用地，分2种情况考虑：处于季节性高水位(汛期4—9月，0.94m)以下的用地，是河面与堤岸消落带之间的滩涂，该区域冬春旱季无水，夏秋汛期又受河水冲刷浸泡，同时每天受到潮汐涨落影响，淹没频次较高，加之堤岸施工时对河滩的破坏，现状植物凋敝、黄土露天。据东平河佛山大道至佛山一环水文测量及分析计算成果汇总表数据统计，该界面虽然在汛期洪水来时有淹没情况，但每次洪峰时长不超过48h3)多年平均洪水位与100年一遇洪水位之间(3.94～6.32m)的水利堤岸部分，汛期受洪水冲刷和浸没频次较低，在充分保证堤岸结构安全的前提下，适当提高设计强度，通过软质和硬质景观的结合，采用逐级而下的台阶连接了不同标高的栈道和石汀步道，构筑了适应变化水位下丰富的亲水空间，实现了游人的亲水体验。4)100年一遇水位(6.32m)以上的用地，不受洪水影响，打造为城市滨河带状公园，与原有的滨河公园融为一体，堤顶抢险通道结合城市绿道进行设计，东平大桥桥底用地因地制宜地布置了滑板场、5人足球场和一系列的休闲驻停空间，让人们在欣赏河岸自然美景的同时，获得了丰富的活动体验。2.2驳岸、护坡植物东平河堤岸改造在保证水利安全要求的前提下，结合水流特点、现状地形及景观实现多方面要求，研究设计了3种驳岸：疏浚渠生态驳岸、滩涂湿地驳岸、生态水利驳岸。标高在常水位和多年平均洪水位之间的滩涂，结合疏浚水渠，通过抛石和吹填河沙形成疏浚渠生态驳岸(图8)，该驳岸结构具有多孔性特征，利于水生植物根系附着及生长；滩涂中一些低洼地和浅水潭泽，采用6:3:1的沙、土、碎石混料，设计成坡度平缓的滩涂湿地驳岸(图9)，既提高了浅水潭泽的稳定性，同时也丰富了水生、湿生植物的选择；标高在0.94～6.32m之间的堤岸部分，打造成生态水利驳岸(图10)，驳岸结构基本保持原水利1:2坡度，首先进行土壤改良，并选用粗生且易管养、萌蘖性强的灌木对其进行绿化，这类植物根系附着力较强，但不属于深根性植物，对堤岸基础结构影响小，又能对护坡表层土壤起到稳固作用，暴雨和洪水时郁郁生长的灌木可减缓水体对斜坡土岸的冲刷；部分水利护坡采用台地式手法处理，综合解决了坡度较大的水利河堤在安全稳定需求与景观实现两方面的问题，这一工程措施虽然对原堤岸剖面做了改动，但从设计上没有减少河流过水断面面积，逐级而下的台阶，结合因地制宜的植物搭配，给原本呆板的水利堤岸增添了园林的意趣。这3种形式的驳岸运用，为今后水位涨落大并伴有潮汐现象的河段，在堤岸的新建、改造以及近岸滩涂的生态恢复方面，做了有益的尝试。2.3植物景观设计植物配置结合场地堤岸竖向高程，分级进行设计，首先对于场地中原有长势良好的植物给予充分保护；100年一遇标高6.32m之上的堤顶带上，沿绿道选用了红花楹、红花紫荆、大叶紫薇、宫粉紫荆、黄花风铃木、木棉、细叶榕、大叶榕、秋枫、水杉、落羽杉等最适应当地气候的乔木作为基调树种，林缘下选用巴西野牡丹、翠芦莉、灰莉、鸭脚木等体现层次变化，形成开合有致的绿化空间，在驿站、平台节点搭配鸡蛋花、小叶紫薇、杨金凤等增加花色效果，并点缀了四季桂、含笑、九里香、栀子花等香花植物，增加了游人视觉、味觉多方面的游览体验；河岸护坡标高在3.94～6.32m之间的堤岸带选用了夹竹桃、希美丽、红绒球、大红花等灌木带状种植，形成生态绿色护坡，美化了呆板的水利斜坡堤岸；标高在0.58～3.94m的水岸交错带及近岸滩涂，参考水位每日潮汐涨落及季节性变化规律，选用睡莲、野茭白、水葱、千屈菜、伞草、菖蒲、香蒲、芦竹、花叶芦竹、芦苇、水生美人蕉、再力花等地方性耐湿植物，它们在潮汐涨落的条件下体现出了很强的环境适应性和自我繁殖力，并与滩涂野生植物混交生长，形成了多样化的群落结构。郁郁葱葱的植物让原来干涸的滩涂和单调的水利工程驳岸掩映在绿色之中，创造出丰富的视觉体验，并最大化发挥水生植物的天然净化作用，吸附水中的有害物质净化水体，吸引昆虫、鱼类和鸟类等动物到此栖居，修复了滩涂的原生态生境，让单调的水利性河岸滩涂焕发出勃勃生机。2.4体现了佛山武术之乡的传承精神在东平河的园林设计中，我们充分挖掘了佛山文化，从佛山传统陶瓷装饰画中提炼元素，用于铺装的纹饰，体现了佛山作为陶瓷之乡的底蕴；武者的雕塑，诠释了佛山武术之乡的传承精神；而河边的灯塔，作为曾经为无数船只指引方向的象征，我们将它保留并重新粉饰，成为这条河流和城市的记忆。3实践方案总结东平河景观工程与常规滨河景观工程不同之处，在于它探索了一种变水位下融合了景观元素的生态堤岸建设实践方案，解决了景观营造、生态修复与水利堤岸建设规范要求之间的统一协调问题，并且在设计及施工上采用分级建设模式，通过地形处理、材料选择、植物选用、低碳节能等多方面措施的结合，让该工程得以有效和经济的落地，并实现设计效果的后期低成本养护。3.1设计强度的变化设计首先依据河流水文资料确定常水位、多年平均洪水位、100年一遇洪水位几个关键的标高，并依据这3个标高把场地划分为四部分，各级用地在设计强度上由高到低逐级递减，以适应水流及水位变化，并通过疏浚、引水、截留等工程措施改善滩涂的自然生境。3.2种植种植叶片植物选用结合场地标高，因地制宜地实现了从陆生到水生的自然过渡。河滩上湿生植物在配置时，每个品种需达到一定的片植规模，形成种群优势，以利于在日后的自我繁殖生长中仍能保持竞争优势，并且植株的种植选择在早春枯水期施工，用石块压住植株基部，防止植物在根系未完全恢复，遇河水上涨时由于浮力和冲刷力而遭到破坏。园建栈道设施选用高密度仿木、混凝土、石材等抗浮耐水湿材料，以保障景观效果的长效持续性。3.3护坡护坡与护坡护坡结合照明设计选用风光互补灯具，减少夜间照明用电量；给排水设计中，在河岸的水闸房布置泵房，抽取河水作为绿化后期养护水源，水利护坡的喷淋管与喷头沿堤岸护坡最高处铺设，喷头出水后利用重力自上而下对护坡植物进行浇灌补水，同时堤顶绿道和活动场地设计面向河面1.5%的排水坡度，把雨水顺堤岸斜坡排入河流，以控制管线投资造价，减少绿化用水，降低后期绿化养护费用。3.4工程管理上的难点城市河道生态修复是一项复杂的工程，本项目在满足城市防洪安全前提下，因地制宜展开河道景观营造和河道生态修复，取得了较好的生态效益、社会效益和景观效益。然而囿于种种限制，项目也存在一些不足：其一，修复手段是在水利堤岸完工之后，仅以景观建设、植物生态修复技术为主，没有多管齐下综合治理；其二，河岸生态修复后仍会长时间受到河流水文、水质、气候等多方面的影响而发生变化，需要更长时间的监测，目前的技术手段也还难以量化评估；其三，自然状态下河道的堤岸及滩涂上植被群落更加稳定合理，而在多因素影响下具有很强水利功能的行洪河道内，人工选择的园林植物品种则较为局限，植被的科学性、安全性、持续性等多方面都是这类工程的难点；其四，项目推进期间与水利设计方和水利管理部门的协调磋商可以说是在曲折困难中推进的，部分设计与施工实施方案甚至对水利规范有所突破。4．设计单位应发挥更大作用通过对东平河景观工程竣工后8年的实地观测，堤岸安全、河岸生态恢复、低成本维护下景观效果的呈现及可持续等多方面，无疑是成功的。原来植物凋敝、景观单一、生态破坏的地方变成了景观优美的滨河休闲带，给市民提供了一个亲近自然的场所和充满活力的滨水绿色生态空间。希望通过东平河这一案例实践，为今后变水位下滨水景观工程建设提供有益的借鉴(图11～14)。与此同时