城市地表水體生態(tài)規(guī)劃設計技術梳理研究

文｜珠海市規(guī)劃設計研究院 陳錦清；中國城市科學研究會 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)展至關重要，一直是城市規(guī)劃建設理論和實踐重要議題。城市地表水生態(tài)問題中，有些問題與傳統(tǒng)規(guī)劃設計的技術采用不當有關，如采用鋼筋混凝土河床和護岸，導致濱水生物生長環(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)劃設計技術的生態(tài)化改進來實現(xiàn)。既有有關城市地表水體（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，仍缺乏對相關生態(tài)規(guī)劃設計技術進行全面系統(tǒng)歸納和梳理。本研究從城市、街區(qū)和建筑三個空間層面對此展開梳理，以為生態(tài)規(guī)劃設計技術的豐富和完善做基礎性鋪墊。

二、城市層面生態(tài)規(guī)劃設計技術

（一）城市水系生態(tài)規(guī)劃技術

城市水系生態(tài)規(guī)劃技術的出發(fā)點是視水若網，將城市內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施。城市水系與城市的關系包括功能關系、結構關系、形態(tài)關系等三個方面，城市水系生態(tài)規(guī)劃技術分別側重不同方面來保護和修復自然水系生態(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。結構方面，分別包括水體本身的結構、城市與水域之間的用地結構兩個方面的技術。結構的關鍵在于水系網絡的連續(xù)性、空間布局的均勻性和網絡體系的復合性（藍道和綠道的復合：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、農田、湖泊、道路綠化等構成綠色林網）。形態(tài)方面，其生態(tài)的關鍵在于豐富性，包括縱向蜿蜒性、平面的豐富性和斷面多樣性，防止傳統(tǒng)設計方法常出現(xiàn)的水系渠道化和園林化。

（二）城市適宜水面規(guī)劃技術

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)劃技術聚焦在水面修復與補償，具體技術有：疏浚河道；拓寬河道，恢復被侵占河灘；退漁還湖和退耕還湖；恢復被填埋溝渠、水塘等小水系；新建或擴建城市人工湖；河湖人工壅水形成水面；在新開發(fā)地區(qū)或景觀公園里設計景觀水面。

三、街區(qū)層面生態(tài)規(guī)劃設計技術

（一）水體本身的生態(tài)設計技術

河湖水體生態(tài)設計技術，強調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，涉及的空間內容有水面形態(tài)、水流路徑及水的底床（河床），具體技術有：恢復自然水生的物種多樣性；保護或設計復雜微地形；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；保護沿河生態(tài)濕地；保存或恢復自然水流路徑；生態(tài)式清除河湖污染底泥；將人工水泥型河床恢復為自然泥底河床。

（二）濱水護岸生態(tài)設計技術

濱水護岸生態(tài)設計技術除有河岸抗沖刷、岸坡穩(wěn)定等要求，還強調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充地下水。設計技術主要從材質和形態(tài)兩方面對護岸進行生態(tài)改善。

材質方面，濱水護岸生態(tài)設計技術強調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卵條件。全自然式的濱水護岸材質設計技術有人工種草、液壓噴播植草。半自然式的濱水護岸材質設計技術有石材加固結合植物種植、土壤生物工程護岸技術。多自然式濱水護岸材質設計技術有生態(tài)石籠護岸技術、鋼筋石籠護坡技術、塊石拋石護坡技術、土工材料網點結構技術、土工柵格結構護岸技術、生態(tài)混凝土護岸技術、土壤固化劑技術、河灣型護岸技術等。

形態(tài)方面，平面形態(tài)設計技術有平直式平面形態(tài)設計技術、曲線式平面形態(tài)設計技術、垂直式平面形態(tài)設計技術、折線式平面形態(tài)設計技術。斷面形態(tài)設計技術有直落式斷面設計技術、緩坡式斷面設計技術、分級（直落分級、緩坡分級）式斷面設計技術、組合式斷面設計技術。形態(tài)設計強調岸線形態(tài)的豐富性，這對水環(huán)境生態(tài)是有促進的（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)設計技術

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設計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)恢復進程。水生植物的種植方式有密種和插種等。水生植物群落構建設計有三要點：（1）種植方式應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)。岸邊植物空間設計方式有孤植、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計，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)劃設計技術

濱水場地的開發(fā)選址、空間分布、使用性質和強度等的合理性，直接關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。相關生態(tài)規(guī)劃技術包括：（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；保留關鍵性生物走廊和自然水系路徑。（2）性質與功能方面，濱水岸線功能合理分區(qū)；城區(qū)內適度置換生產性工業(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）受污染水體水質凈化與水生態(tài)修復技術

受污染水體水質凈化和水生態(tài)系統(tǒng)修復技術可分為物理法、化學法和生物-生態(tài)技術三大類，其中生物-生態(tài)技術強調遵循水生態(tài)系統(tǒng)自然規(guī)律進行污染治理，在獲得治污效果、提高水體自凈能力和修復水生態(tài)的同時，可形成自然親水景觀，是水質凈化和生態(tài)修復的首選技術，但該技術也存在處理效果受季節(jié)和氣候條件影響的不足。相關技術有：微生物強化、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）等。以下簡列部分涉及到空間設計的生物-生態(tài)技術：（1）植物凈化，主要有浮床植物技術或人工生物浮床技術，該技術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，“人工浮島”“生物浮島”“生物浮床”等皆屬本類技術；（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、細菌、原生動物等組成的生物膜對有機污染物進行降解和凈化，一般做法是用卵石作填料在河灘或者河岸構筑一定面積的滲流生物膜凈化床；（3）穩(wěn)定塘，利用細菌、藻類等微生物的共同作用來治理水體污染，用于河水治理時又稱河道滯留塘，常結合河邊洼地進行建設。

（六）人工景觀水體生態(tài)規(guī)劃設計技術

濱水岸線設計上，人工景觀水體與自然河流湖泊所用的技術相同，但因兩者水文特征不同，常用護岸技術各有側重。城市河流對防洪和護岸防沖刷能力要求較高，技術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，對護岸沖刷較小，技術選用以親水和景觀導向，自然式護岸采用更多。

水質控制方面，相關技術在上文受污染水體水質凈化技術已詳述。水量保持方面，人工景觀水體比自然水體更強調水源支持和底床防滲，具體技術包括：雨水利用補水、中水利用補水等生態(tài)補水技術；換填黏土碾壓封閉底床防滲、復合土工膜底床防滲、抗?jié)B粘土生態(tài)河床等生態(tài)防滲技術。

四、濱水建筑生態(tài)規(guī)劃設計技術

濱水建筑規(guī)劃主要包括建筑布局選址、建筑后退藍線、建筑間距、建筑底層等內容。與此相關的水生態(tài)規(guī)劃設計技術有：建筑布局選址避開生物廊道和關鍵的生態(tài)敏感點；建筑后退藍線，以提供一定的濱水場地以減少對水生動植物的干擾，一般認為后退藍線應大于建筑高度；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)境的侵擾和破壞。

五、小結

研究從城市、街區(qū)和建筑三個空間層面，梳理和歸納了包括城市水系、適宜水面、水體本身、濱水護岸、濱水植物、濱水場地、水質凈化與水生態(tài)修復、人工景觀水體、濱水建筑等多個方面的城市地表水生態(tài)規(guī)劃設計技術，每個方面包括多個更為基礎的設計技術，由此初步構建城市地表水體的生態(tài)規(guī)劃設計技術庫，以期為生態(tài)規(guī)劃設計技術的豐富和完善做基礎性鋪墊。