人工水库消落带景观生态修复技术研究

人工水库消落带景观生态修复技术研究

1.湿地太湖公园项目总结1.1丹江口水库概况太极湖湿地公园项目位于丹江口上游的太湖湖上游。丹江口水库是位于湖北省十堰市和河南省南阳市间的南水北调中线工程重要水源地,是国家一级水源保护区,亚洲最大的人工淡水湖。太极湖旅游港项目总体规划面积64.93km1.2水库浮动幅度加丹江口水利枢纽工程自1958年动工至1973年底全部建成,为满足南水北调工程需要,2012年水库坝体进一步加高,使得水库水位浮动幅度增至10m以上,从而在项目范围内产生了更多的水岸消落带。消落带(RiparianZone)是一种水-陆之间的的生态过渡带,是控制陆地和水域的重要地带,由于水位涨跌所引发形成了其独特的环境因子、生态过程和植物群落梯度。太极湖旅游港项目所处区域则主要由水库蓄水区和农用人工湿地的消落带构成。1.3综合水库各区域排水频率丹江口水库为不完全多年调节水库,水位以一年为单位在160m-170m之间变化。综合水库调度运行方式可以看出,消落带水位变化导致不同时间段消落带的淹没区域各异,不同区域的淹没时间和淹没频率亦有所区别。作为以水为重要影响因子的消落带,其生态系统、人居环境无不受此自然过程的影响,且由此引发一系列问题。1.3.1湿地生境调查由于水位的剧烈波动,消落带湿地的生物多样性通常较低,植被也比较单一。驳岸表层土壤常年累月的被洪水冲蚀,消落带湿地的大坡度区域基本上没有植被分布。丹江口水库大坝加高后,淹没区域内的大多数陆生植物难以适应新的湿地生境从而迅速消亡,而水生植物在水位下降时期由于缺水也无法存活(图2)。由于缺少植被对于驳岸的保护,当地雨季径流的冲刷加剧了水土流失(图3),加重了驳岸秃裸问题的发展。1.3.2基础设施建设受阻,影响了建设土地文旅项目的整体形象水库水位的变化所引发的植被退化和水土流失,势必影响消落带周边的土地开发,季节性淹没为基础设施的开发建设造成了极大障碍,进一步影响了地块文旅项目的整体形象。同时,水位的巨大变化给当地居民的生产生活方式带来了很大的不确定性,原有传统文化的保护和继承也面临巨大的挑战。3.综合加权景观设计合理的规划设计工作应当建立在科学分析的基础之上。在开展设计工作之前,设计团队结合水位消落对区域影响、主要交通线视觉景观的权重以及周边项目对环境的要求,来综合权衡景观设计策略。3.1水位下降至水所存阶段(运行调度方式)水库所在区域为中国南北气候过渡地带的秦巴小气候区,属北亚热带大陆性季风气候。库区年平均降水量约为820mm,降雨量分布不均,多集中在7-9月份。丹江口水库为不完全多年调节水库,运行调度方式为:5月初至6月21日库水位逐渐降低到夏季汛限水位160m;8月21日至8月31日逐渐抬高到秋季汛限水位163.5m;10月1日以后逐渐充蓄到正常蓄水位。依据一年中淹没时间可将消落带划分为四类:高程170m以上区域常年不被淹没,可进行重点开发;高程163.5m-170m区域一年中淹没时间为5个月,可进行临时性基础设施建设;160m-163.5m一年中淹没时间为7个月,可进行季节性植物景观营造;160m以下区域常年处于淹没状态,可进行水生植物景观营造。综上所述,区域的淹没时间越长,越不利于区域开发建设(图4)。3.2建设场地视域分析结果规划区域的视线分析是景观规划的重要过程,利用ArcGIS的景观视线分析功能,规划师可以分析基于景点和观景线路的区域可见性,即景点的可视化情况;通过叠加主要建筑物和场地的可视范围,得到建设场地视域分析结果。以项目区域周边主干道路和水上航线为主要视线分析基准线,分析得到建设场地的可见性分析结果;以周边开发项目主要建筑为基点,分析得到建设场地内视域范围分析结果。综合可见性分析结果和视域范围分析结果可以得到建设场地内区域建设强度结果(图5),共分为3类:重点视域,即景观建设重点区;次重点视域,即景观建设次重点区;一般区域即景观建设普通区。即在视线分析中可见性越高视觉位置越重要的区域,越需要进行重点建设。3.3项目影响力分析根据上位规划以及周边业态规划,可确定项目场地各区域主要业态情况。根据各项目类型以及规模模拟其对周边景观的影响力,其中国际会议中心以及狂欢岛对周边环境影响力较大,太极湖公寓、太极湖小镇、蓝湾AB区对周边环境影响力次之(图6)。周边项目影响力越大的区域,景观品质要求越高。4.太湖湿地公园景观设计策略综合规划区域水域淹没分析、规划区域视线分析、规划区域周边项目影响力分析结果,规划团队针对消落带景观问题提出以下景观策略。4.1发展区域类的要求通过叠加太极湖旅游港水域淹没分析、规划区域视线分析、规划区域周边项目影响力分析,可以推导出建设范围地块发展强度,地块开发强度,将项目场地分为重点发展区域、一般发展区域和次要发展区域三类(图7),可以在保证其生态安全的情况下以比较经济的方式,尽可能提升区域的开发价值提升生态环境质量,更重要的是达到为周边产业发展提供景观配套设施、提供产业助力的目的。其中重点发展区域视域可见性最好,受水位消涨影响最小,是集中进行基础设施建设的最佳区域,可布置重点活动空间和景观设施;一般发展区域视域可见性次之,受到水位变化一定的影响,可以进行少量的基础设施建设,如季节性的游步道和小型亲水场地;次要发展区域由于在各场地节点和道路的可见性不高,且在一年中的淹没时间较长,不利于基础设施的建设和景观开发。4.2慢行体系及其基础设施项目开放空间及基础设施的构建应当遵循以人为本的根本原则,这就需要我们必须明确项目中可能存在的问题和定位,针对服务群体构建一个与场地的特殊性相适应的环湖游憩体系,同时兼顾生态、科普等湿地公园应当具备的职能。根据场地自然条件和上位规划的要求,设计团队将开放空间策划为湿地公园、项目水岸、建筑群附属空间和绿色廊道四类,并构建了沿岸分布与各湿地台层相交互的游憩体系和基础设施;根据建设场地的可见性视线分析、建设场地内视域范围分析、项目综合影响力分析综合得到的各区域建设强度,在建设强度不同的场地设置相应职能和强度的基础设施(图8)。在慢行体系的设置方面则以场地功能和所处消落带高程为主要考量依据。为保证公园整体的同性性,在高程170m以上区域设置贯通项目场地整体的慢行步道;为提高滨水步道的亲水体验性,在湿地公园和会议中心外围景观区高程164m-170m处设置季节性科普观光游步道(图9)。在慢行体系对项目场地的串联带动下,各场地的性质特点使得各区域发挥不同的职能:湿地公园作为项目生态性和科普性的保障,要求其必须配备相应的基础设施,如亲水栈道、观鸟站、户外体验中心、标本展示、实验基地等;重点项目如会议中心外环境要求其具有较高的观赏性和展示性,因此户外观景平台、展示中心必不可少;休闲度假水岸项目周边强调环境的休闲性、体验性和观赏性,应当设置户外茶座、休闲餐饮以及滨水观景平台等(图10)。4.3反坡体及驳岸策略为应对季节性水位消长引起的生态问题和景观问题,设计团队认为可以通过尽可能在消落带区域蓄水的策略,让植被脱离大旱大涝的恶劣生境,为动植物提供一个相对稳定的生态界面,并且兼顾高水位状态和低水位状态时的景观效果。我们提出了利用梯田式矮坝进行分层蓄水的策略:根据场地高程确定修筑高度2m的小型坝体,以达到分层蓄水目标(图11)。高水位时,梯田式的坝体被淹没。低水位时,周边丘陵区域的雨水后能够沿雨水截留沟流至梯台水系,并层层下溢,使各台层依旧有水保留,其中的植物生境能够保持稳定。各台层进行当地乡土植被构建,降雨后附近山体汇集的径流在汇入水库的过程中经过各台层生境亦可达到分层过滤净化的目的。受到当地原有梯田的启发,我们采用了反坡梯田、鱼鳞坑等驳岸策略(图12)。驳岸类型由具体区域湿地类型和坡度决定:次要建设区域驳岸坡度较小,因而可以使用自然地形种植耐水湿木本植物和少量草本植物;坡度0-25°驳岸区域使用反坡梯田处理,依据不同水深和湿地类型选择不同耐水湿植物品种,以水生草本植物为主搭配以少量耐水湿木本植物;坡度25°-75°区域采用鱼鳞坑驳岸,以灵活适应较大高差的驳岸,减少因水位张罗冲刷驳岸造成的水土流失。4.4种植设计因素依据各场地坡度和植物生长水深范围分析,高程170m-168m区域淹没时间较短水深较浅,植物能很好地生长,168m-164m也有少量水生植物生长,164m-160m区域由于水位较极端植物已不能正常生长。而经过驳岸改造减少径流流经驳岸时对植被的破坏,在为植物的生长提供适宜场地的基础上,进行合理的选种和配置,依据各区域不同情况制定具体植被种植方案,可以达到对植被的恢复和植物景观的提升。在选种方面既要满足适地适树,保证植物生存质量的原则,又要使选种植物在某些特定情况下满足护坡和防止水土流失的要求。其中,五类种植策略选种情况如下(图13)。策略A:适用于红线-168m线,坡度0°-25°之间区域,驳岸类型为反坡梯田,乔木层选种为池杉、乌桕、杜梨及落羽杉等,灌木层选种为中华蚊母树、小、果蔷薇、紫穗槐等,草本层选种为原味、葱兰、五节芒、美人蕉、千屈菜、黄菖蒲、荷花、红蓼、玉带草、蒲苇等。策略B:适用于红线-168m线,坡度25°-75°之间区域,驳岸类型为鱼鳞坑,乔木层选种为乌桕、垂柳、桑树等,灌木层选种为中华蚊母树、秋华柳等,草本层根据每年需求播撒一年生陆生花卉种子,如二月兰、紫花地丁、白三叶、波斯菊、蛇目菊等,水生植物选种为红蓼、千屈菜、香蒲、芦苇、蒲苇等。策略C:适用于164m-168m线,坡度0°-25°之间之间区域,驳岸类型为反坡梯田。策略D:适用于164m-168m线,坡度25°-75°之间之间区域,驳岸类型为鱼鳞坑。策略C、D植物选种以水生草本植物为主,如芦苇、苦草、金鱼藻、光叶眼子菜、葱兰、香附子、水盾草、百喜草,根据每年需求播撒一年生陆生花卉种子。策略E适用于160m-164m线区域,植被群落构建以种子库自然恢复方式为主,利用库区原生种子库自然演替过程,针对春季低水位问题进行植被恢复。4.5种子库和分布生境的恢复和发展是一个自然过程。驳岸的改造为生境的营造提供了场所和载体,而当地原生种子库作为“居民”为生境带来变化和生机。种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。消落带区域的土壤中的存活种子类型多适应性极强且传播范围较广,在陆地季节性露出水面时可自行萌发生长。为保证当地生态系统的稳定性和生物因子的存活质量,我们对当地的原生植物种子库、乡土动植物品种进行了分析,人工对消落带季节性露出水面的陆地播撒种子,促进其自然生