我国城市化进程中的生态环境问题

我国城市化进程中的生态环境问题

1.原始自然时期的河流城市河流是指流经城市、城市的河流和河流的地区。它也被历史上的人工挖掘所取代，但在多年的发展过程中，它具有自然河流的特点。在原始自然阶段,人类多择河流经的肥沃之地聚居,河流用于简单的农业灌溉和日常生活取水的来源。随着人口增长和城市的形成与发展使得河流的功能不断的扩大,除供水、泄洪、发电功能的不断开发和利用,同时城市河流还承担着岸堤绿地、河道生态环境、旅游娱乐、交通运输、文化教育、防灾减灾等景观生态服务功能,并较大地影响着城市的生态环境,如河流对城市热岛的影响等。2.城市河流景观生态改造的过程从20世纪初期德国提出的近自然河溪治理方案到现今世界各国对城市河流生态环境的研究,已接近一个世纪的时间。伴随着城市的发展、生存环境的日益恶化,人们对河流生态环境的认识和改造过程逐渐深化:从河道硬化到河溪治理再到恢复自然河道,到河流的生态保护与修复,至现今的河流景观生态环境的可持续研究;各国河流研究工作者们正以大量的多学科的先进经验,综合对如何实现城市河流景观的可持续发展进行研究治理和实践。2.1“近自然工法”的提出、发展1938年,德国Seifert首先提出亲自然河溪治理的概念,即能够在完成传统河道治理任务的基础上,可以达到接近自然、经济并保持景观美的一种治理方案。20世纪50年代,德国正式创立了近自然河道治理工程理论,提出河道的整治要植物化和生命化。1962年,由H.T.Odum等提出将自我设计的生态学概念用于工程中;首次提出的生态工程概念。20世纪80年代末,德国首先提出“近自然型河流”概念和“自然型护岸”技术,即河流规划与建设应以接近自然为标准,即在河流景观规划发展的初期已考虑到人与河流自然生态关系的处理问题,并以模拟自然为主。1989年,美国Mitsch和Jorgensn正式探讨了生态工程概念并赋予定义:为了人类社会和其自然环境两方面利益而对人类社会和自然环境的设计。日本认识到在河流规划生态化对生态环境产生影响后,从1986年开始学习欧洲的河道治理经验,在理论、施工及高新技术的各个领域从哲学家梅原猛的“征服自然,因为改造自然而丰富”的近代思想转而发展“多自然型河道生态修复技术”理念,并加以推广应用到道路、城市等领域,统称为“近自然工法”。1989年《鹤见川河流管理基本规划》,体现日本横滨城市河流段区域的主要设计理念,该规划提出“以河流作为横滨城市发展的坐标轴线,挖掘河流的自然性、空间性、生活性、历史性和文化性”的理念。城市河流规划已将城市河流生态景观发展作为重要发展轴线。1991年,日本推行的多自然型河道建设方法,就有600多处示范工程,在日本建设省第九个五年治水规划中,对5700km河流采用多自然型河流治理,其中2300km采用植物堤岸,1400km采用石头及木桩护坡的自然堤岸。国际学术界对城市河流景观问题建立多个专门的研究中心,举行了数次主题国际会议。1989年由意大利威尼斯大学发起成立国际“滨水城市研究中心”,并于1990年7月,在日本大阪举行了首次“国际水都会议”:强调城市和水的关系,邀请了世界33个城市的首脑与会,体现了世界各国政府对城市中水环境的重视和研究情况。会后发表《大阪宣言》:强调水的利用与保护,强调水是城市空间中心要素,水与绿结合是环境景观的基础。1993年12月,第二届会议在中国上海举办,22个国家的27个城市参加了此会,会议就城市河流等滨水地区开发中的绿化与生态问题、创建21世纪水都城市的规划等问题做了深入的讨论。2003年3月大阪召开“第四届国际水都会议”。议题涉及欧洲及其他地区的跨国境河流的管理问题等方面,还将讨论如何对丰富的水资源进行治理、管理和有效利用等的问题。1988年日本土木学会编写的《滨水景观设计》中明确地提出了城市河流景观规划编制的目标、意义、程序及分区规划方法。该方法指导如何实现整体目标规划与单项目标分区规划的“衔接”,以及强调河流规划过程中市民的参与度(公众参与度);这部分内容的研究是影响日本政府对城市河流景观整体规划目标实现与否的关键点的研究。2001年,国际景观生态学会(IAIE)第五次年会将可持续河流的修复和管理列为专题来讨论;美国、荷兰、英国等已成功地将景观生态学的原理应用到城市河流生态系统的管理、保护和修复工作中去,通过利用景观生态学研究结构和功能之间的关系,使用“斑块一廊道一基质”模式来定量描述景观(河流)结构和生态功能之间的关系,来预测河流结构改变所产生的生态影响。2007年日本进士五十八等出版的《乡土景观设计手法》一书中也重点介绍对于城市河流的景观设计要素的运用。如采取与自然相近的形式获取水源,城市河道边的景观营造与生态护岸设计;并从动物的行为角度(鱼道的多样性设计)详细介绍了城市河流规划中对于自然生态的考虑和可持续场所设计。当今,欧美经济发达国家已普及了“多自然型城市河道生态修复技术”,以实现、再生“自然与人的和谐共处”的生态环境,并从景观规划的角度建设生态河流与生态城市;如今城市河流的景观规划研究已成为世界性的生态研究热点之一,其经验逐渐推广应用到世界各国。2.2城市河流生态系统健康状态的量化方法我国对城市河流的研究从20世纪90年代才开始,目前仍处于发展阶段,研究始因是由于区划调整、城市快速发展以及市民对城市居住环境需求变化,原有城市滨河地带成为开发建设的热点地区,再因沿河绿化带可作为城市特大灾害发生时的防灾减灾核心区域,使得城市河流成为各个城市景观规划设计中最重点的轴线。笔者查阅国内相关资料,认为城市河流景观规划研究可遵循城市河流健康评价研究、城市河流景观规划理论研究、城市河流景观规划中生态修复设计三个阶段:(1)城市河流健康评价研究:城市河流的结构形态和生态系统遭受人类的较大改变或破坏,对于河流各项功能受损程度的判断,国内诸多文献主要是从构建河流健康评价指标体系来对河流的健康程度进行客观反映的。如倪晋仁、刘元元等在《论河流生态修复》文中提出:针对河流各项功能状况(或受损程度)进行河流系统的健康诊断。并构建了河流系统健康指标体系和各项功能对河流健康的权重计算以及河流健康的诊断公式。同时指出:对河流各项功能状况(或受损程度)和河流系统健康的科学诊断是开展河流系统生态修复和可持续发展的基础。《基于城市水生态系统健康的生态承载力理论探讨和评价研究》文中认为:城市河流生态系统健康不仅包括城市河流生态系统健康,还包括城市污(废)水处理设施、城市供水设施、城市排水设施等的健康运行,提出“基于城市水生态系统健康的生态承载力—压力”的量化模型,并用承载力与压力确定的城市河流生态系统健康指数,描述了城市河流生态系统的健康状态。赵彦伟、曾勇等在《面向健康的城市水系生态修复方案优选方法》一文构建城市河流研究的健康函数式:城市河流健康内涵可从满足水系功能定位的水量、水质和水生态三要素界定,但还应是包括时间、空间变量的随机函数。申艳萍在《城市河流生态系统健康评价实例研究》文中,根据城市河流生态系统健康具备的条件,从城市河流健康面临的胁迫、状态、响应3个方面构建了4个层次的评价指标体系等。(2)城市河流景观规划理论研究:刘滨谊教授在《现代景观规划设计》一书中提出了“生态化滨水驳岸”的建议。他认为城市滨河区是一个包括了陆域、水域和湿地三种形态的复合区域,在这样的复合区域中蕴涵了丰富的物种和生态现象,应给予充分的尊重,尽量维持陆地、水面及城市中的生物链的连续,而不要被公路、堤坝等人工构筑物截然隔断,留出生物走廊。建议架空人工构筑物,在城市河流的驳岸处理上尽量减少人工改造的痕迹,保留和创造生态湿地。俞孔坚在《景观:文化、生态与感知》书中提到:在景观生态学上,水域(城市河流)生态系统是物种多样的生态敏感区域;河流是一个连续性的景观元素,是天然的廊道,具有廊道的生态功能;同时,作为河流廊道的主体一水又是自然环境最活跃的因素,是参与地表物质能量转换的重要角色;地球上的热量输送和气候调节都要靠它起作用。俞孔坚还在《城市滨水区多目标景观设计途径探索》中提出了解决城市河流景观规划设计中对于多项功能需求和设计目标方法选择的途径:规划和景观设计应该是一种能够满足多方面需求的、多目标的设计,要求设计人员能够全面综合地提出问题和解决问题;并阐述在进行多目标河流景观设计的理念与方法。许士国等《现代河道规划设计与治理》书中提出城市河道治理规划的新理念:人与大自然和谐相处理念,可持续发展理念,保护河流特色理念。并强调河流景观规划设计与治理中,重视退化河岸带的恢复与重建,提出生态环境保全的孔隙理论和退化河岸带的恢复与重建理论:运用生物、生态工程的技术与方法,依据人为设定的目标,使河岸带生态系统的结构、功能和生态学潜力尽可能地恢复到原有的或更高的水平。李冬环、吴水田在《滨河区———城市公共休闲场所的规划研究》中,从城市河流的景观美学、心理及文化、滨河区土地的集聚效应三方面论证了城市河流区域应作为城市公共休闲活动的重要场所。王涵、黄丽在《城市滨水旧区空间重构的瓶颈与对策研究———以上海市长风新村街道沿河旧住区为例》从社区调查和公众参与的角度对城市沿河旧区空间重构与对策进行研究。常禹等在《景观边界研究概况》提出城市河流的护岸应是水体和陆地的景观边界,是在特定时空尺度下,水、陆相对均质的景观之间所存在的异质景观。作为景观边界的水岸是连接水生态系统和陆地生态系统的交错缓冲带,是具有长度和宽度特征的生态交错带。郭屹岩在《城市滨河生态适应性护岸的景观设计初探》提出了城市河流护岸景观设计方法:景观生态学原理和景观空间格局优化方法。借助景观生态学原理研究城市护岸的景观结构、功能和设计方法,同时对其景观格局的布局、关键地段识别、生态特性规划、空间属性规划进行分析和优化,使得城市河流景观规划研究更符合生态学意义。(3)城市河流景观生态修复设计与措施:笔者通过查阅相关文献资料,通过综述总结城市河流水体的治理技术措施分别有外源性污染物质的控制方法3种;内源性污染物质的控制方法3大类共计26种方法。如,水生植被恢复技术,水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物四种生活型,不同生活型的水生植物改善水质的机理与作用是不同的;藻类净化水体技术:藻类可在生长繁殖过程中,从水中吸收和富集某些有机和无机污染物,选取适当的藻类与其他净化水体的生物配合使用,能取得较好的净化效果;水培技术:利用富营养化水在种植槽中无土栽培经济作物,借助植物发达的根系,对流入浅水中的悬浮物进行过滤,这些悬浮物中的有机物和营养盐类、微生物、原生动物和后生动物构筑起一个生物相对丰富的生态系统,同时还有人工浮床技术、人工沉床技术和组合型生态床技术等研究;限于篇幅不再累述,见《河流生态修复研究综述》。2.3城市河流景观设计20世纪90年代以来,我国许多城市将城市自身的特点结合河流现状环境,进行了比较细致的规划、设计和建设。以综合治理为目标的我国大型滨河开发项目有天津的海河沿岸规划、南京“十里秦淮风光带”项目规划、成都的府南河整治改造、沈阳浑河南岸规划、上海的苏州河整治再开发项目等,均以城市河流生态环境改善为目的,同时将人文景观与河流自然景观结合起来,为市民提供了多功能的滨河开放空间。部分城市河流景观规划,如吴丹在《城市滨河区的空间形态设计方法探寻》中以沈阳市浑河沿岸五里河公园一带的城市空间形态设计为例,阐述河流景观空间设计的重要意义及原则。孙鹏在《城市滨水区设计的控制性要素分析》中以胶州三里河公园为例,分析了城市沿河公园设计的功能要素、生态要素、景观空间要素、历史文脉要素、交通要素、安全要素六大控制性要素,以及在实践过程中的运用。《遵从自然的城市滨水区生态景观规划》以河南省新县小潢河景观规划为例,探讨了在城市河流景观规划的过程中,充分遵从自然,创造出生态的、地域性强的城市河流景观设计理念及方法。《塑造传统文化魅力的城市滨河景观-以抚河滨水文化公园景观规划设计为例》和《成都市府河南河(锦江)滨河区的旅游开发》,从人文景观塑造角度和生态可持续发展方向出发进行河流景观规划设计的思考。《城市滨河景观设计模式研究》一文中概括了传统水街的四种修建模式,是对城市沿河老街的保护、更新等人文景观元素的深层思考;同时新增七种典型模式,每一种模式都有存在的合理性和适用范围,可对城市河流规划的制定与实施起指导作用。《公路滨河路堤边坡处治方案设计》提出在河流特殊地段护岸边坡工程的治理与管理经验。3.国内河流景观规划设计不足3.1河流生态系统的混合化河道渠化是指平面布置上的河流形态直线化,即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流;河道横断面几何规则化,即把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。城市河道渠化虽然解决了城市防洪泄洪的问题,但同时造成水体与河岸带生态系统相隔离,使原来的河道—河岸生态系统,分割成独立的河道、河岸生态系统。河道的硬化阻止了水体与河岸土壤的物质能量交换,破坏了自然河流的生态链,水生态系统的结构与功能随之发生变化,特别是河岸带自然生物群落多样性随之降低,导致了城市河流生态系统的快速退化。3.2城市河道的排水与排水管道设计大量的生活污水、工业废水未经处理就直接排入城市河道,使得河道水体富营养化或有毒化,水生态环境遭到极大的破坏。同时由降雨引起雨水径流无组织排放导致河道污染。雨水径流对河道周边道路的沉积物垃圾等的冲刷带来大量的污染物。而在许多城市的市政建设中,雨水排水管道和污水管道为同一管道,且不具备雨水处理工艺。大量的雨水沿着排水管道未经处理直接进入城市河流,给城市河流带来了严重的污染。3.3河道植物的结构形式为保护城市安全,在河道防护工程中多采用浆砌或干砌块石、现浇混凝土、预制混凝土块体等结构形式,在城市河道护岸工程中采用较多的是直立式混凝土挡土墙,河道种植多为单一物种或人工化明显,缺乏对沿河景观带生态系统及生物多样性的研究。这样的生态系统极易受到破坏或退化,并增加了城市的管理成本。4.中国城市河流景观规划设计现状的反思4.1河流综合规划设计体系尚未建立设计方法与技术措施研究。国内这四部分的研究内容较详尽,但将四者联合研究的文献较少,不同研究内容的指标体系及观察尺度也不尽相同,造成了在实际工程项目的设计过程中,无法形成由政策法规-现状评估-规划目标-设计方法-技术措施的环节周全的河流综合规划设计体系,造成了现有大部分的河流规划研究或者在政策理论基础方面,或者罗列工程技术措施方面,很难形成对河流生态环境的整体考虑,当然对于河流的整治成本及效果也无法预测。4.2河流分区规划设计目标不是唯一的。不同河流段应根据水质、生物多样性等基础资料的情况以及城市和市民的不同功能需求来设定不同的河流分区规划目标。如何判断河流的分区、分区目标的选择、分区的连接度等问题均是研究的重点。4.3城市河流的开发模式存在的问题主要是依据城市蓝线相关规定进行建筑的退让或沿河建筑层数密度的控制,忽视城市空间形态和文化内涵的流失等问题是导致河流段开发模式雷同的主要原因。同时较多考虑河流对城市经济发展的作用,而忽略对城市河流日益严峻生态环境的修复和可持续发展设