流域環境資源優化利用與山地城市的空間特色塑造*

靳 橋　邢 忠　余 俏

流域環境資源優化利用與山地城市的空間特色塑造*

靳 橋邢 忠余 俏

山地城市地質地貌復雜多變，流域環境資源豐富但相對脆弱，可建用地少且分散，由河流、林地、洪泛區、沖溝、陡坡等環境要素在客觀上構成城鎮建設空間的空間界定要素，深刻影響城鎮建設的安全性、生態環境及空間形象。文章結合規劃工程實踐，對如何在優化利用山地城市建設空間周界環境資源的基礎上，塑造地域環境認知特色、營造良好生境品質并創造土地開發增殖效益，進行了有益探索。

山地城市；流域環境；空間界定；環境價值；地域特色

0　引 言

山區是地球復雜而相互依存的生態環境中的一個重要生態系統[1]。山地城市的人居環境因人為活動而改變，城市建設與自然災害導致生態環境及生境多樣性不斷喪失。與平原城市相比，山地城市的可用土地資源匱乏，環境資源豐富但相對脆弱。為求得迅速發展，開發建設活動強勢展開，生態環境惡化，自然災害頻繁，城市空間特色喪失殆盡，陷入惡性循環的泥潭。認清山地城市特殊環境資源條件下土地利用、環境保護與發展的關系，在改善生態環境的同時，重視有限土地資源的集約與優化利用，這在山地城市中更顯迫切、重要，有必要在規劃理念與方法層面予以長期關注。

1　山地城市流域環境資源的生態特征認知

山地城市的地理地貌決定了其空間形態的三維特性，由河流、林地、洪泛區、沖溝、滑坡、陡坡等構成的不適建用地鋪在山地城市中，勾畫出城市建設用地單元，它們在客觀上構成城鎮建設空間的特色環境元素載體。

1.1山地城市流域單元空間格局特征

流域單元是形成河流排水系統的地理單元，流域邊界內生物和非生物組分的相互作用形成復雜的化學動態過程模式、水動態過程模式[2]。其空間格局具有縱向、橫向、豎向和季節性這4個維度的特性[3]（圖1）。健康的流域單元能提供穩定的棲息地，為生物多樣性和人類的康樂享用。

* 國家自然科學基金面上項目（51278504）；科技部國家重大專項項目（2012ZX07307-001）

靳 橋： 重慶大學規劃設計研究院有限公司，工程師，注冊規劃師，8485695@qq.com

邢 忠： 重慶大學建筑城規學院，山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室，教授，博士生導師

余 俏：重慶大學建筑城規學院，博士研究生

在縱向維度，降雨產生了流域單元表面的縱向排水的徑流，次級徑流匯集形成主干河流。自然河流因為彎曲而具有較長縱向排水長度和時間，排水狀態較穩定；在橫向維度，河流橫向土地上的利用與自然水文循環作用，形成流域生態系統的營養物質循環，為動植物生長提供營養源。人的活動對河流廊道，斜坡土壤，水質以及自然棲息地會產生重要影響；在豎向維度，地表河流與地下水進行水、化學物和有機物的交換，相互補充；在時間維度，流域單元還具有季節性特征。降雨量和河流水量隨季節氣候而變化。

在縱向結構上，山地流域中大部分河流結構大致分為3個區段：源頭水體區、傳輸區和沉積區[4]（圖2）。源頭水體區通常坡度陡峭，來自斜坡的沉積物侵蝕并順流而下。傳輸區接收來自部分侵蝕物質，通常有廣闊的洪泛區和蜿蜒的河道。沉積區要較平坦，形成洲灘。

1.2山地城市流域環境資源的生態特征

山地流域有著豎向維度上區別于平地的地理和地質上的環境景觀特征，生態環境較脆弱。山地各類用地斑塊依托集群分布的地形地貌肌理，通過山脈、水系、林帶等各類承載能量流的廊道的串接，表現出系統的連續分布特征；同時山地系統形成的無數個三維景觀異質單元（“凸島”和“凹島”）與氣候、植被、土壤和自然景觀在垂直方向上的變化分別表現出水平和垂直上的異質性[5]。

山地流域的環境資源包括水、地形、土壤、植被與動物群落等。這些環境要素相互作用形成了流域的自然生態過程，即水文循環過程和生物化學循環過程（圖3-4）。了解動態過程中每個環節的變化影響流域其他環節變化的狀況和程度，能預知土地利用或開發建設后的影響結果，從而指導人類在改造自然過程中做出正確有益的選擇和行為[6-7]。

在城市化的背景下，山地流域內的環境資源隨著不同的土地利用模式和強度發生變化，由于自然（全球變暖、災害、疾病等）和人工（農業、建設、水體污染等）的干擾，景觀模式和構成在不斷轉移和改變。人類的各種生產和建設活動，已經分裂了許多完整流域內自然植被模式。

1.3正確認識界定建設單元的匯水廊道

山地城市中界定建設單元的環境邊緣區既是制約城市建設的因素，也是造就山地城市特色的要素。山地城市中每一層級的空間都有其界定元素，而初始狀態的、最重要的往往是自然界定元素，它們賦予山地城市空間認知特色，并塑造出良好的城市生態環境。對此，我們的先民有著深刻的認識，如傳統聚落選址時，常認為蘊藏山水之“氣”的地方最為理想，為達到“聚氣”的目的，指出聚落選址的理想模式：“背有靠、前有照，負陰抱陽；……南水環抱如弓”。與其說這是選擇基址，不如說是對基址自然生態界定的要素及其組合狀態的闡述[8]。良好的自然環境界定，不僅使城市空間內部蘊藏“山水之氣”，同時也為聚落空間內外的生態平衡發揮著重要作用，在現代城市建設中仍具有現實意義（圖5）。匯水廊道是流域生態系統的重要空間載體，關聯生態過程具有多維動態性特征，這也決定了對空間資源進行系統保護與利用的重要性[9]。

圖1　流域空間四維特性Fig.1 the dimensional characteristics of watershed space

圖2　三個縱向的剖面分區Fig.2 three longitudinal profile zones

2　山地城市流域水環境資源的保護與利用

2.1城市建設對流域匯水廊道的影響

圖3　自然水文循環Fig.3 natural hydrological cycle

現代城市建設往往忽視流域的生態過程和自然狀態，對原有水系統造成嚴重影響，體現到以下幾個方面：（1）現狀地表水文徑流是長期地址和自然作用的結果，大量溝渠將被填埋，中淺丘將被削平或改造，影響地表徑流的形成和質量；（2）不當的建設行為還造成原本連續的地表水系統被打斷，在城市周邊區域形成沒有出口的集水區，威脅著相鄰區域的城市安全；（3）不透水的硬化鋪路會使土壤吸收雨水的機會被阻，切斷了水循環過程，地下水位回升難，同時也逐步改變城市氣候，這樣的城市建設區不下雨時極為干燥、塵土飛揚，而一遇下雨就滿地積水，地表徑流污染嚴重，進入雨水排放口后，這些污染的徑流會直接進入河道或湖體，從而污染河水、湖水（圖6）。

圖4　流域生態系統動態特征Fig.4 the dynamic characteristics of watershed ecosystem

圖5　村鎮選址與生態的關系Fig.5 the relationship between village location and ecology

從城市中環顧四周界定元素，“禿（山）頂污河”中留下的許多傷痕幾乎是不可逆轉的，環繞城市的環境要素成為可能使城市窒息的壞死的組織[10]。

2.2山地流域水環境系統保護與重構

保護現狀流域匯水單元與匯水過程。原水系統的完整性是保障區域生態安全的重要基礎。尊重原有的流域單元內的自然地形（如山丘、高地、陡壁、崖線、坡地、山谷、階地、灘涂等），從而保護自然排水模式。保護流域單元內主要的地表徑流路徑，主要徑流沿線的各類洼地、濕地、堰、塘往往是多條徑流交匯的空間節點，它對原水系統的完整性和系統性具有非常重要的支持作用，規劃中應盡可能保護他們原有的分布和規模。保護水文廊道的地表林地植被，使徑流從斜坡頂部安全地輸送下來，減少水土流失和地質災害。保護地表和地下之間的“通氣孔”即洼地，使地表水通過洼地滲透到地下。

調整重構流域匯水單元，修復現狀受干擾和坡胡流域匯水廊道，構建城市建設區內部與外圍銜接的水系統。根據現狀流域單元，結合建設單元的排水規劃，將規劃區內的地表徑流分區就近與穿過城市內部的河流或城市外圍的水系統相連接，重新構建城市規劃區內的匯水廊道系統（圖7-8）。防止建設對生態環境的破壞污染在空間上的擴散，降低城市建設單元土地利用的環境影響。修復流域內地形單元物理關系的連接性是加強景觀連接性的關鍵，如修復被填埋或堵塞的溝渠，加強坡面與溝渠的連接，從而增加城鄉水文連接性，特別是建成區與非建區的銜接區域，是城鄉水系統“代謝”的關鍵位置。連接破碎的植被斑塊形成景觀網絡，沿水文廊道和水文關鍵點布局植被。

2.3協調界定城市空間的人工與自然元素

圖6　建設中的巫山新縣城沖溝及陡坡護坡Fig.6 gullies and steep slope of new Wushan County in construction

為滿足不同的功能需求，建筑群、堡坎、道路、梯道、橋梁、綠化等人工元素正在山地城市中崛起并取代自然生態元素[11]，決定著城市空間發展命脈與生態環境之品質。界定城鎮建設單元的自然環境區一方面蘊涵保護城鎮的生態效能，同時潛藏山地自然災害，山地城鎮空間的三維特質使這種災害來勢更加兇猛，破壞更大。肆意地隨處打造人類活動的烙印給發展中的山地城鎮埋下生態隱患，終究將為之付出高昂的代價。

圖7　眉山市岷東現狀流域單元分區Fig.7 current watershed zoning of Mindong area in Meishan City

在水環境關聯的環境敏感的場地區域，規劃設計環節強調充分掌握基址環境稟賦和自然特征，保護基址區自然與人工積淀的價值空間要素[9]。山地城市空間建設應遵循低環境影響規劃設計理念[12]，擯棄單純的工程技術建設手段，通過尊重理解自然環境的生態特征和協調整合人工要素與自然要素，使城市建設活動對自然環境系統的負面影響減至最小，借助人和自然的協同作用，尋求人與自然的最大共同利益的和諧發展[13]。

3　建設單元生態界定與關聯生態要素組合優化

3.1建設單元生態界定及環境區生態系統服務價值

圖8　眉山市岷東匯水單元調整Fig.8 watersheld modulation of Mindong area in Meishan City

山地城市起伏多變的地貌特征，決定了其環境組成因子呈立體分布的三維特性，分布于不同高程帶的生態敏感區按其生態特征可分為物種多樣性生態敏感地段、自然景觀性生態敏感地段、自然災害性生態敏感地段和特殊價值性生態敏感地域。它們既是城市的禁建區，又是維持城市生態平衡的環境區。它們或表現為穿插于城市之中的建設用地分隔區，或為環繞于城市外圍并界定城市建設區的環境認知區，形成山地城市建設單元的三維集約生態界定。

三維集約生態界定不簡單地等同于自然環境界定與客觀上既成事實的人工界定之和，它是建立在尊重自然與發揮人的主觀能動性的基礎上的理性界定，是自然、人工界定元素的有機組合，其目的是尋求保護自然生態系統與改善城市生態系統的最佳平衡點，并使城市建設單元的土地使用與環境界定生態元素之間產生積極合理的互動——在環境保護的基礎上實現生態系統的外部增殖效益[14]（圖9）。

3.2城鎮建設空間與鄰近自然環境區的生態關聯

美國學者西蒙茲（John O. Simonds）指出：“西方現代規劃設計的顯著特點，不是建筑尺度，不是發展范疇，而是人們對自然的斷然蔑視，以及對地形、覆土、氣流、水流、樹林與綠野的輕侮；而現在，我們必須知道大自然的力量（形式與特點），尊重它，回應它，并把它用到適于它自身的目的之上，我們必須重新發現大自然”[15]。自然環境區孕育了城市建設單元，并維持其內部生態平衡，二者唇齒相依，保護建設單元周邊的環境區，不僅能改善山地城市人居環境質量，也是城鎮可持續發展的內在需求。

當城市建立在山川聚集、資源豐富的地點，常常是由于對自然生態敏感區的特征采取保護和提高，而不是對其天賦環境特點加以抹殺，才形成杰出的城市[16]。整個城市可以看作建設自覺地與場地環境相適應的產物。城市建設單元自然界定環境區關乎城市環境品質，更關系到城市建設安全與空間特色塑造，進行合理保護與利用可謂一舉多得。

山地匯水廊道與緊鄰建設空間關聯需要合理的功能區劃，形成完整的復合綠色緩沖帶，垂直于河流橫向可分為3個功能區：河邊區、中部區、外部區[17]（圖10）。河邊區防護程度最嚴格的，要求成熟的植被，用于保證河流生態系統的完整性。中部區防護程度較嚴格，需管理好植被，允許小部分雨洪管理及娛樂設施，用于隔離高地開發區和河邊區。外部區防護程度不嚴格，鼓勵林地也可以是草坪，承擔大部分雨洪管理設施，能預防用地的徑流和侵蝕。

3.3優化流域自然界定生態元素的系統組合

山地城鎮可建用地匱乏，不能象古代風水師那樣選擇“吉地”建城，保護環境資源，優化建設單元自然界定生態元素的系統組合，在規避山地城鎮自然災害的同時發揮環境區綜合生態職能彰顯重要（圖11）。

規劃建設宜立足地域特有環境資源，致力于提高建設單元現狀自然界定組成元素的品質，并通過優化組合發揮其生產、生態、景觀、防災等集約系統整體效益：保護城市濱水綠地、背緣陡坡林地、綜合整治縱貫規劃區的沖溝；結合規劃區兩翼溝谷建立連續的生態廊道，為野生動物提供良好的生境；建設盡可能“占邊留頂”，減少人工對分水嶺與自然山體輪廓線的破壞；以綠化區彌補規劃區周邊自然環境區水平與豎向結構缺陷；結合規劃區周邊生態界定區的特定生態環境，構建大范圍的有機三維綠色空間體系，發揮立體集約界定的整體生態效益（圖12）。

圖9　與土地利用相關的河道變化Fig.9 stream channel changes associated with land use

圖10　生態系統服務和人類的聯系Fig.10 linkages between ecosystem service and human well-beings

4　整合利用環境資源并塑造山地城市空間特色

通過建設單元與其界定環境區的整體規劃，利用生態界定區環境優勢，適度開發界定區相鄰地帶，借開發（土地增殖）增加環保投入，在良性循環中賦予城市豐厚的回報，是整合建設空間與其界定環境要素的目的所在。

4.1在環境資源保護過程中獲取開發效益與空間特色

在巫山新縣城遷建規劃中，方案立足環境資源優勢，利用沖溝、陡坡等界定建設用地單元的不可建自然環境區塑造富有地域山水特色的城區三維整體空間形象[18]。規劃片空間組織以濱江橫軸與數條垂直江面通向片區背緣山麓的橫軸統領，規劃區南側平湖路城市主干道濱江一側陡坡區與沖溝交匯處，因地制宜，適地“截斷”建設紅線，利用不可建用地布置街邊綠化廣場，結合人行道與公共設施布置開敞的休憩、觀賞平臺，形成“半邊街”或“斷口街”，借沖溝天然綠色視廊與陡坡景觀開敞面，利用山地三維集約空間的特點，將湖光山色“融入”城區，透過四季色彩變換的“沖溝視廊”盡現山城場地空間特色（圖13-14）。

圖11　綠帶生態功能分區Fig.11 green belt ecological function zoning

圖12　巫山新縣城修建性詳細規劃（土地利用布局）Fig.12 detailed planning of construction of New Wushan County (land use layout)

4.2 整合水環境資源并塑造山地城市特色水景觀

在眉山市岷東新區水系規劃中，將降雨轉化為自然資源，使用與自然相近的方法進行雨水管理，可以持續的改善地表水，增加城市綠化，并塑造卓有特色的城市空間特色。規劃需將水環境與建設區建設結合起來，深度激活水環境對城市景觀的貢獻，實現岷東新區“縱橫交錯，內外互通，靈動有機”的空間特色。具體體現在：（1）商業特色水街，結合各建設組團商業服務業設施用地布局設置商業特色水街，形成流動、多變的商業空間特色；（2）生活休閑特色水街，沿建設組團內住宅用地集中區域，或城市外圍環境區建設生活休閑特色水街，形成宜人、舒適、便于出行的濱水環境特色；（3）近自然特色水道，在建設外圍區域，選擇連接景觀區之間的水道建設近自然特色水道景觀（圖15）。

4.3利用山地環境地形塑造城市三維空間特色

在眉山濱江公園設計中充分利用現狀林地資源與地形景觀優勢，借以改善濱江公園休閑空間環境，使片區整體生態環境優良。通過分區控制植被類型，增加種植彩色樹種，設置觀瞻游憩服務設施，使得濱江區三維立體空間層次豐富，縱深景觀效果突出，“顯山露水”，觀景與景觀俱佳；結合地形，各層次空間相互滲透，交往與活動空間增加（圖16）。

5　結 語

山地城市建設用地單元的環境區闡釋了植根于山地城市特定環境資源條件下的空間形態構成。促使土地與環境資源的優化利用，促進城市社會經濟發展與生態環境保護產生良性互動是其目的所在。（1）河流、林地、洪泛區、沖溝、滑坡、陡坡等生態要素格局是流域生態過程的產物，流域單元空間格局特征和生態特征是山地環境資源優化利用的認知基礎；（2）山地城市流域水環境破壞嚴重，并呈現出從鄉村到城市人工建設烙印不斷加重的特征，在保護原有流域單元的基礎上調整重構建設區匯水單元，并協調整合人工與自然元素尤為重要；（3）在三維集約生態界定的基礎上進行城鎮建設空間與其周界自然環境區的生態關聯，并優化流域自然界定生態元素的系統組合，發掘環境資源的綜合生態價值；（4）建設單元與流域環境區的整體規劃意在保護的同時獲取開發效益，并塑造山地城市特色水景觀與三維空間特色。

圖13　巫山新縣城修建性詳細規劃（湖濱綠帶規劃）Fig.13 detailed planning of construction of New Wushan County (Lake Greenbelt Plan)

圖14　“退后一步”的土地利用“邊緣模式”示圖Fig.14 land use “edge pattern” sample of “stepping back”

圖15　眉山市岷東新區水系規劃中的景觀斷面示意圖Fig.15 the profile map in the river special planning of Mindong new area in Meishan City

圖16　眉山濱江公園規劃中的主要節點設計Fig.16 main node design of Meishan riverside park planning

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圖片來源：

圖1：整理自WARD J V. The four-dimen sional nature of lotic ecosystems[J]. Journal of the North American Benthological Society, 1989, 8(01)： 2-8.

圖2：整理自Federal Interagency Stream Restoration Working Group (FISRWG). Stream Corridor Restoration[R/OL]. [2016-5-25]. http：//www.nrcs.usda.gov/ Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb 1044574.pdf.

圖3：整理自MCCUEN R H. Hydrologic analysis and design[M]. 3rd Edition. Upper Saddle River： Prentice Hall, 2004.

圖4：整理自U.S.Environmental Protection Agency. Introduction to Watershed Ecology [EB/OL]. [2016-5-25]. http：//www.epa.gov/ watertrain.

圖5：整理自王其享. 風水理論研究[M]. 天津：天津大學出版社, 1992.

圖6：作者拍攝

圖7-8：眉山市岷東新區非建設用地專項規劃

圖9：整理自MARSH W M. Landscape Planning： Environmental Applications[M]. New York City： John Wiley & Sons, Inc., 2010.

圖10：整理自The Board governing the MA process. Living Beyond Our Means：Natural Assets and Human Well-being[EB/ OL]. [2016-05-25]. http：//www.millen niumassessment.org/en/index.html.

圖11：整理自SCHUELER T. Site Planning for Urban Stream Protection[R]. Washington D.C.： Center for Watershed Protection (CWP), 1995.

圖12-13：巫山新縣城修建性詳細規劃

圖14：整理自邢忠. 邊緣區與邊緣效應——一個廣闊的城鄉生態規劃視域[M]. 北京： 科學出版社, 2006.

圖15：眉山市岷東新區水系規劃

圖16：眉山濱江公園修建性詳細規劃

（編輯：蘇小亨）

Optimal Utilization of Watershed Environment Resources and Feature Creation of Mountain City Space

JIN Qiao, XING Zhong, YU Qiao

Mountainous city is featured by complex landforms with few buildable or sparse lands. On the one hand, the rivers, watershed, forest lands, steep slopes, ditches and landslides are watershed natural factors; on the other hand they are limited boundaries of the building units, which is critical to the safety, environmental quality and spatial feature of the city. This paper, exemplified by the case study, tentatively creates an approach which could benefit the city in terms of creation of unique spatial features, improvement of environmental quality, and recapture of environmental value.

Mountainous City; Environmental Resources; Space Demarcation; Environmental Value; Local Characteristics

10.13791/j.cnki.hsfwest.20160305

靳橋, 邢忠, 余俏. 流域環境資源優化利用與山地城市的空間特色塑造[J]. 西部人居環境學刊, 2016, 31(03)： 30-36.

TU984.11+3

B

2095-6304(2016)03-0030-07

2015-07-10