山地海綿城市的水系特征、建設問題及規劃路徑,水資源論文山地海綿城市的水系特征、建設問題及規劃途徑海綿城市論文范文：山地海綿城市的水系特征、建設問題及規劃途徑內容摘要：山地城市水系在資源特色、空間特征、生態服務、自然災禍等方面具有異于平原城市的特性，也因而帶來系統破碎、用地割裂、生態防護缺乏等問題。山地城市水系規劃對促進山地海綿城市建設具有重要的意義。文章針對山地城市水系特征及建設面臨的問題，從城市規劃區、小流域、河段三個空間尺度提出山地城市水系規劃方式方法，探尋求索山地城市水系在系統組織、土地利用和生態建設中的規劃途徑。本文關鍵詞語：山地城市；海綿城市；水系統；關聯區；河岸帶；作者簡介：陳靈鳳〔1988-〕，女，碩士，重慶市規劃設計研究院助理規劃師。；Abstract:Thewatersystemofmountainouscitiesaredifferentfromplaincitiesintermsofresourcecharacteristics,spatialcharacteristics,ecologicalservice,naturaldisaster,whichleadtotheproblemsofbrokensystem,disseveredlanduse,vulnerableecologicalprotection.Theplanningofwatersysteminmountainouscitiesisofgreatsignificancetotheconstructionofspongecitiesinmountainousarea.Regardingthecharacteristicsofwatersysteminmountainouscitiesandtheproblemsexistinginconstructionofthesystem,thispaperputsforwardtheplanningmethodofwatersysteminmountainouscitiesfromthreespatialdimensionsincludingurbanplanningarea,smallwatershedandriversection,inordertoexploretheplanningpathonsystemorganization,landuseandecologicalconstructionofwatersysteminmountainouscities.Keyword:mountainouscity;spongecity;watersystem;associationarea;riparianzone;祖先逐水而居,因水耕漁、飲用、去惡、舟楫之利.今天，水對城市的功用已然超出生命支撐與交通運輸的范疇，加上了文化、審美與生態需求的烙印。很多城市在經歷了掠奪式的硬質化建設之后，陷入失水和治水的泥潭。上醫治未病,海綿城市的規劃設計理念遵循滲、滯、蓄、凈、用、排的六字方針[1],提倡慢排緩釋和源頭分散式控制的理水方式[2],實現了城市雨水資源化管理、雨洪管控等多重目的。當前，海綿城市的規劃理論已經得到了廣泛的實踐證明，但是，對于具有復雜地形地貌的山地城市來講，海綿城市還處于探尋求索階段。山地城市水系在資源特點、空間特征、生態服務和災禍防治等方面都有區別于平原城市水系的特性，本文以海綿城市理論為支撐，針對山地城市水系特性和關鍵性問題，提出山地城市水系規劃系統框架，分尺度、分重點地指導山地海綿城市的建設與施行。1山地城市水系特性1.1資源特點--水文特征獨具山地特色受起伏變化的地形地貌及山地氣候的影響，山地城市水系在水位、流量以及季節性變化上都表現出明顯的山地特色。順應地形的高差變化，水系水位落差大，水流速度快，容易構成山澗、瀑流等特色水系；地勢陡峭、坡度較大，地表徑流流速快，縮短了暴雨時期主干河流洪峰時期，表現出水位漲幅大、流量大的特征。山地水系還表現出明顯的季節性特征，隨著枯水期到豐水期的過渡，河流生態系統和水系景觀表現出不同的狀態，最具有代表性的是山地城鎮消落帶的空間特征。1.2空間特征--流域空間和形態構造復雜多變在城市規劃領域，根據流域管理與評估的范圍，能夠將流域空間單元分為五個等級，即流域、子流域、流域單元、子流域單元、集水區。在一個流域空間里，一樣等級的流域管理單元在空間上是并列關系，而相鄰兩個等級的流域管理單元在空間上則是包含關系〔圖1〕[3].在自然水系的匯水經過中，山地水系表現出明顯的多層級流域空間特性。大山大水下的中山中山、小山小水能夠劃分出不同等級的匯水單元。以重慶市渝北區為例，在渝北區行政范圍內，以流入長江的次級河流出口斷面及分水嶺為界劃分子流域，可劃分出11個子流域〔圖2〕，這些子流域面積大小不一、形態特征各異。若以子流域中的次級河流出口斷面及分水嶺為界則可劃分流域單元，再至子流域單元、集水區。多層級的匯水構造衍生出復雜多變的水網構造，山地河流也因而表現出河道形態蜿蜒彎曲復雜、收放不一、高低變化的特征。圖1匯水單元等級劃分關系Fig.1Hierarchyandrelationshipofwatershedmanagementunits資料根據以下為參考文獻3改繪。圖2重慶市渝北區次級河流流域劃分Fig.2AreaofwatershedofsecondaryriversinYubeiDistrictofChongqing資料重慶市渝北區美麗山水城市規劃資料。1.3生態服務--生態功能地位突出河流廊道本身具有提供水源、調節小氣候、維持生物多樣性、凈化環境等生態服務功能，山地城市因其獨特的地理環境與地質條件，水系在生態調節、水土保持、生境維護等生態服務功能上較為突出。河流廊道的生態功能主要具體表現出在河岸植被帶上，不同寬度的河岸帶發揮不同的功能效益。1.4自然災禍--災禍毀壞力度大快速集聚的大量地表徑流作用于地質條件松弛的河岸、溝谷、山坡，會引發山洪、滑坡、泥石流等毀壞力度大的雨洪災禍，這一類災禍在后續發展經過中會侵蝕河道、增加水系泥沙含量，造成河床受損、河道淤堵繼而引發二次災禍。2山地城市水系的關鍵性問題與規劃訴求2.1山地城市水系的關鍵性問題2.1.1河湖堵塞、系統破碎山地城市水系統破碎化主要表如今兩個方面。一是山地城市湖庫系統復雜多樣，上游區域河流性水庫及坑塘固然在一定程度上提高了河湖調蓄功能，但是也加劇了水系統的片段化，導致下游河道脫水、水量缺乏，影響水系縱向連通度；二是城市化的發展對自然水系的毀壞，尤其是用地局促的山地城市，很多徑流通道、湖庫坑塘被改道、截彎取直、封閉化甚至是填埋，造成系統破碎、阻礙水系連通、減小流動補水、降低水質、影響水生態環境。2.1.2關聯區用地割裂不均水系關聯區是對水系產生最直接影響的空間。山地城市受地形條件的限制，城市用地被山脈、江河所分割，建設用地構造呈有機分散的布局形式。由于雨水的沖刷，以沖溝為地貌特征的山地城市用地被割裂，影響城市土地的集約利用與功能之間的銜接。2.1.3河岸生態功能缺乏一方面，山地城市為了知足建設發展的需求，河岸用地蠶食、湖庫坑塘圍筑現象嚴重，防洪護岸工程多以硬質化建設為主；另一方面，山地城市河岸空間極易遭到暴雨、洪水的侵蝕，脆弱性較明顯。山地城市水系河岸帶呈現出生態脆弱、侵占過度、防護僵硬的特征，生態功能嚴重缺乏。2.2城市水系的規劃訴求城市水系規劃的本質是對城市中自然和人工的水系統進行再認識的經過，并在這一經過中梳理水系統構造、組織水系功能、保衛水生態空間、控制影響水系健康發展的河岸用地開發建設。由此可見，開展城市水系規劃不但能夠緩解城市當下所面臨的水問題，還能夠提高城市生態文明，指導海綿城市的系統建設。2.2.1水系規劃是解決水系問題的基本途徑一直以來城市水系都面臨著水污染、水災禍、水生態環境惡化等窘境，由城市各主管部門指導編制的相關規劃，如水環境整治規劃、水景觀規劃等，往往存在系統分散、目的單一、空間局限、平衡失調等問題。城市水系規劃，必須協同相關管理單位，以水生態、水安全、水景觀、水文化、水環境復合型目的為導向，對不同自然條件下的城市水系，提出具有針對性的策略，才能從根本源頭上解決城市水系問題。2.2.2水系規劃是促進生態文明的重要舉措生態文明建設是人類可持續發展的必然趨勢。的十八大將生態文明建設置入新的高度，提出美麗中國的宏偉目的，堅持綠色發展、自然恢復，要求建設自然積存、自然浸透、自然凈化的海綿城市。水系規劃的總體目的是構建以水為核心的生態安全格局，是促進生態文明的重要舉措。2.2.3水系規劃是建設海綿城市的系統方式方法海綿城市是城市建設理念的重大轉變。海綿城市的規劃理論與方式方法已經成功地應用于各大城市的生態基礎設施建設當中〔表1〕。構建具有彈性的海綿系統是當下海綿城市開創建立的核心框架。城市水系規劃是一個巨型海綿系統,城市水系規劃的經過是運用系統的方式方法組織海綿體的構建，實現整個城市水系空間的彈性控制。3山地城市水系規劃的系統框架山地城市水系規劃能夠從城市空間、關聯區空間以及河岸帶三個層面構建系統框架〔圖3〕，分別研究河網系統、土地利用以及生態建設的相關內容。3.1城市空間--河網系統的構建在城市空間范圍內研究水生態系統組成與構建，梳理并組織河湖坑塘系統、自然-人工排水系統、水景觀系統等子系統，完善水系功能劃分，保衛水安全生態格局，建立水系點、線、面的三維空間構造模型。3.2關聯區空間--環境協調與土地利用在水系關聯區即小流域范圍內，研究環境要素與建設用地之間互相制約和互相作用的機制，以自然生態保衛為準則，合理布局城市用地、優化和控制土地開發、提高關聯區域水環境績效。3.3河岸帶層面--生態保衛與設施建設在河段和湖泊河岸帶的范圍內，研究生態保衛與控制的問題，重點提出河岸帶整體要素控制、生態修復、植被保衛以及生態基礎設施建設的方式方法。山地城市水系規劃系統框架：以城市空間尺度下的水系格局為系統指導，以關聯區空間尺度下的用地協調為控制根據，以河岸帶空間尺度下的生態建設為時間途徑，實現山地城市水系規劃的總體目的〔圖4〕。表1海綿城市規劃理論的實踐Tab.1Demonstrationcitiesofthespongecitytheory圖3城市水系規劃三個層面研究重點示意Fig.3Researchemphasisofthreelevelsofwatersystemplanningincity圖4不同層面水系規劃重點及其關系Fig.4Focusesofwatersystemplanningatdifferentlevelsandtheirrelationships4山地城市水系規劃途徑4.1系統組織：城市空間水系統梳理與體系搭建水不是人類創造出來的，水系規劃不是傳統意義上的規劃,而是在充分認識水系自然運動經過的基礎上，對其進行再組織的經過，一方面要對自然水系進行良性引導，減小社會活動的干擾，另一方面又要提高水系在城市中的社會、經濟、文化、生態效益。水系規劃應著力在城市空間層面，耦合水系與城市生態格局、綠地系統等環境要素的關系，共建水-城-綠一體化的城市空間格局〔圖5〕。圖5水-城-綠一體化的城市空間格局示意Fig.5Cityspacemodelofwater-city-greenland圖6眉山市岷東區潛在地表徑流通道提取Fig.6NaturalrunoffchannelofMindongDistrictofMeishanCity資料眉山市岷東新區水系專項規劃資料。4.1.1梳理系統構造，恢復河湖連通性良好的河湖連通性，保障了物質流、信息流和物種流的暢通[4].首先，需要對規劃區內水系構造進行一定的認知和梳理，找到水網脈絡的斷點.這些癥結往往是由于自然河道被建閘、加蓋所產生的，也有的是自然狀態下的泥沙堆積而成。水系就城市而言就像人體的血液，長期淤堵就會失去活力，并逐步沼澤化。從城市規劃的角度恢復河湖連通性的主要方式是保衛現在狀況水系統，去除河道行洪障礙，連通、疏浚、退田還湖、增加河網與湖泊的聯絡。值得一提的是，需要保衛的水系除了等級高、流量大的水系通道外，還應保衛具有重要生態功能的潛在地表徑流通道。例如，在眉山市岷東新區境內常年有水的河流不多，大部分水系是就勢而生的潛在地表徑流通道，這一類水系呈現出明顯的季節性特征，分布于小流域的匯水區域，不易感悟和發覺〔圖6〕。潛在地表徑流通道分布分散、時空變化率大，但對于連通規劃區水網具有極大的作用，是增加河湖連通性、疏通區域水網、提高城市水系彈性的必要組成部分。2020年推出的(海綿城市建設技術指南〕①提倡優先利用自然排水系統，實現城市徑流雨水源頭減排的目的。水網系統梳理正是基于對自然水文運動的認知，以恢復河湖連通性為原則，提出水系保衛對象的經過。4.1.2構建水生態斑塊，提高生態調蓄功能海綿城市的核心價值是構建具有雨洪調蓄能力的城市水系統。城市中大大小小獨立散落的水生態斑塊，如水庫、濕地等，是常年蓄水的主體空間，是水系統中重要的海綿體.增加城市水生態斑塊的含有量，不僅能夠減緩暴雨時期徑流速度、調節雨洪、加強水系統彈性，還能夠提高城市水面率，為城市提供生態、景觀等服務功能。構建水生態斑塊，需結合水網系統整體考量，根據不同的空間、功能需求，利用現在狀況或潛在的地表坑塘，構建不同等級規模的坑塘體系。例如，重慶市璧山區水系規劃，構建一河三湖九濕地的水系格局，劃定河、庫、湖、堰、溪、澤的保衛控制線，重點保衛具有重要生態功能的現在狀況或潛在坑塘，既能提高其在豐水期的蓄水能力，又能在枯水期補充水源；另外，在建設區外圍有目的地構建具有調蓄和凈化功能的濕地系統，不但提高水系的生態服務功能，還提升城市景觀品質〔圖7〕。4.1.3組織搭建各級體系，完善水系整體框架〔1〕生態廊道構建。水系生態廊道不能簡單理解為河流或濱河綠化，而應該是一種多功能復合型的廊道，具有自然和人工雙重內涵。城市水生態廊道是由河流生態廊道、城市綠道、農林生態廊道等相關的因子疊加而成的復合型生態廊道網絡，具有整體性、系統性和高度關聯性。城市水生態廊道能夠根據現在狀況生態條件和生態功能需求劃分不同的等級，如重慶市渝北區水系結合周邊公園用地、組團隔離帶、自然林地等生態要素構成等級明了、寬度不均的水生態廊道系統〔圖8〕。〔2〕整體功能布局。城市水系功能布局主要基于水體在不同區域所承當的主體功能類別來劃分。城市水系功能大多都是復合型的，包括：飲用、運輸、生態、景觀、防洪等，城市水系功能劃分主要是在系統組織的基礎上，強調上游利防洪、中游趨景觀、下游重凈化的整體布局。〔3〕景觀特色組織。城市空間尺度下的水系景觀特色組織是指導城市不同河段、不同區域的水景觀風貌建設的系統根據。水系景觀按水系關聯空間的類型能夠分為商業類、生活休閑類、文化類、近自然類水系；山地城市水系隨季節變化的特征還能夠劃分為常年有水型景觀、季節性有水型景觀和干旱型水景觀。〔4〕安全體系保障。維系城市水系可持續發展，還需要對水源和排水系統提出安全保障措施。水源保衛主要包括飲用水源及其內涵修養區域的保衛、城市景觀用水保障、水利設施規劃等；雨水排放系統是保障城市水安全的另一重要措施。海綿城市建設的一大目的就是提高城市排水防澇水平，這就需要將地表雨水徑流系統與工程排水系統進行空間上的銜接，如福州市通過人工作用，加強自然與人工河道之間的溝通，并如香港、臺北等地，在內澇黑點地區設置蓄水池、雨水花園等生態設施，減輕工程排水系統的負荷。4.2土地優化：聯動關聯建設區與環境區的整體用地考量理想地講，城市地區最好有兩種系統，一種是按自然的演進經過保衛的開放空間系統，另一種是城市發展的系統，假如這兩種系統結合在一起，就能夠為全體居民提供滿意的開放空間[5].城市發展改變了自然狀態下的匯水單元，研究城市水系必須耦合匯水單元內的建設用地與非建設用地，維護完好的生態空間單元〔圖9〕。4.2.1關聯區土地利用特征將建設區內的公園綠地、防護綠地等環境用地與非建設區內的森林、草地等都納入環境區的大類中，則水系關聯區主要能夠分為環境區和建設區兩大類，關聯區土地利用類型及其主要特征如表2所示。圖7重慶市璧山區綠島新區水系專項規劃Fig.7SpecialplanofwatersystemofLdaoNewZoneinBishanDistrictofChongqingCity資料璧山綠島新區水系專項規劃資料。圖8重慶市渝北區水生態廊道構造Fig.8StructureofwaterecologicalcorridorinYubeiDistrictofChongqingCity資料重慶市渝北區美麗山水城市規劃資料。圖9一個匯水單元內建設區與非建設區空間關系Fig.9Spatialrelationshipbetweenconstructionareaandnon-constructionareawithinawatershedunit4.2.2關聯環境區土地優化利用關聯環境區的土地利用方式方法主要是通過環境區生態敏感性分析，保衛區域地形地貌以及重要的自然生態斑塊，結合城市水生態廊道系統，組織環境區廊道保衛與生態建設，利用現在狀況的植物群落，構建農田林網、植被緩沖帶等生態設施。還可結合城市綠地系統規劃，構建內外統一的水綠網絡格局，引導城市生態良性循環、提高城市景觀品質〔圖10〕。4.2.3關聯建設區土地優化利用關聯建設區主要分為生產類用地和生活類用地。水系關聯的生產類用地包括碼頭、港口、工業、倉儲等建設用地。華而不實，港口、碼頭等交通類的建設用地都有其獨特的用地選址和規劃要求，水系規劃研究關聯區生產類用地優化主要是通過濱水工業用地的轉移，工業遺址的更新和利用，減少污染、改善濱水用地類型來實現；水系關聯的生活類用地則以寓居、商業、娛樂等用地為主。城市規劃往往將這些用地劃分為獨立的用地片區，如寓居區、商業區等。因而，生活類用地需要通過優化土地利用類型、豐富土地使用形態、控制地塊開發強度、提高土地利用生態效能、加強公共空間的利用來實現關聯空間土地的控制與優化利用〔圖11〕[6].圖10關聯環境區土地利用與規劃控制Fig.10Landuseandplanningcontrolofassociationenvironmentalarea表2關聯區土地利用類型及其主要特征Tab.2Landusetypesandthemainfeaturesofassociationareaa4.3生態建設：河岸帶生態保衛與海綿系統建設4.3.1明確河岸帶生態保衛寬度河岸帶具有四維構造特征，即縱向、橫向、垂直方向和時間變化四個方向的構造[7].河岸帶橫向構造又分為三個部分：近岸地帶、中間地帶、外部地帶。河岸帶對流域水文、地貌和生態均有較大的影響。保衛河岸帶須清楚不同河岸帶寬度的景觀功能特征[8],明確保衛河段的水系主導功能，進一步確定其保衛寬度。4.3.2空間分解與工作重心橫向分解河岸帶系統空間并明確各空間層次生態保衛重點是實現河岸帶整體保衛與控制的有效途徑。近岸地帶的工作重點是河道的自然修復，主要包括對截彎取直的河道進行自然恢復、對河岸渠化的近自然修復等；中間地帶的工作重點是保衛河岸自然植被，選擇正確的河岸植被搭配方式，提升河岸帶的生態景觀功能；外部地帶是河岸帶與城市建設區的過渡區域，工作重點是過濾城市生活給河岸帶帶來的環境壓力，同時又能提供城市休閑娛樂空間，利用城市綠道系統、公共空間體系，結合生態基礎設施布局，構成綜合型河岸帶空間。4.3.3構建城市水生態基礎設施(海綿城市建設技術指南〕為海綿城市建設提出一個總體的目的值，而通過不同水生態基礎設施的組合來實現海綿城市目的的途徑則很多，因而城市水生態基礎設施又被稱為海綿系統[9].河岸帶生態空間是水生態基礎設施布局的重要區域，尤其是位于下游的河岸生態空間是海綿系統中的末端空間，具有調節和控制總體徑流及其污染物的重要功能。水生態基礎設施的構建原則是選取具有重要生態功能的河段、節點，選擇適應河段保衛寬度和關聯區土地利用發展的水生態基礎設施進行施行，以求到達生態效益的最大化。〔本文榮獲首屆全國青年工程規劃師論文競賽二等獎，競賽一等獎空缺。感謝重慶大學建筑圖11重慶市盤溪河關聯用地公共空間規劃Fig.11PublicspaceplanningofassociatedareaofPanxiRiverinChongqingCity資料重慶市主城區美麗山水城市規劃資料整理。以下為參考文獻[1]仇保興海綿城市〔LID〕的內涵、途徑與瞻望[J]建設科技，2021〔1〕：11-18.QIUBaoxing.TheConnotation,PlanningWaysandProspectofLID[J].ConstructionScienceandTechnology,2021〔1〕：11-18.[2]彭翀，張晨顧朝林。面向海綿城市建設的特大城市總體規劃編制內容響應[J].南方建筑，2021〔3〕：48-53.PENGChong,ZHANGChen,GUChaolin.ResponsetoContentofMasterPlanforMetropolisOrientedatSpongeCityConstruction[J].SouthArchitecture2021〔3〕：48-53.[3]THOMASR,HEATHERK.ThePracticeofWatershedProtection[M]ElicottCity:TheCenterforWatershedProtection,2000.[4]董哲仁。河流生態修復[M]北京中國水利水電出版社2020.DONGZheren.RestorationofRiverEco-Syst