干旱區城市水系規劃研究

—以內蒙古烏海市為例

侯紅蕊1,白 楊2,李志強1

干旱區一般系指多年平均年降水量在 200 mm以下的地區。區域的主要特征是降水量少而變率大,且蒸發量遠遠大于降水量,氣溫日較差和年較差皆大。水資源對于區內城市的發展至關重要,而水資源短缺也限制了干旱區城市的發展。因此,研究干旱區城市的水系規劃不僅具有理論研究的意義,更具有實踐應用的價值。

內蒙古自治區烏海市屬于干旱氣候區,多年來城市水系管理落后,水資源的供給不足和穩定性較低已經成為了城市發展的最大限制因素,亟待開展城市水系規劃研究和建設,以保證水資源的有效供給和實現區域生態環境的可持續發展。

1 干旱區城市水系規劃

1.1 城市水系規劃

城市水系規劃系屬城市總體規劃的一項專業規劃,指以城市水系為主要規劃對象,利用和保護城市水系資源,并對水系多種功能之間、水系與城市建設之間的關系進行協調和具體安排。處于干旱區的居民對于水的需求比其他地區更加強烈,因此,做好干旱區城市水系規劃對于推動干旱區城市發展具有極其重要的意義。

1.2 干旱區城市水系規劃所面臨的問題

干旱區城市的氣候和水文特點決定了在進行水系規劃時主要面臨的問題是缺水。其主要原因是降雨徑流量少、蒸發量大且水資源缺乏。缺水使得在具體規劃中應采取更多的措施去補充水資源,使其循環發展。近幾年來一些干旱區城市的水資源供給已經嚴重的不平衡;地下水超量開采,導致嚴重的“漏斗”現象和地表生態的破壞;同時地上水景觀缺乏,滿足不了居民的需求等等。這些已經成為干旱區城市水系規劃重點解決的問題。

1.3 干旱區城市水系規劃對策

具體的對策是從開源和節流兩個方面來解決。開源措施首先要對水源地進行保護,在規劃中劃定水源保護區,保護區內禁止進行建設和工業活動,保障供水安全。同時力求開發新的水源地,但是這往往受到資源有限的制約,所以開源措施僅作為輔助對策。

而節流則為解決干旱區城市水系規劃所面臨問題的主要對策。節流受到水資源利用技術、居民使用習慣以及城市規模和產業布局的制約。節約、集約和循環利用水資源是解決缺水的有效措施。傳統的用水模式是從水源地取水供應城市使用后,污水經過處理達標后直接排放,見圖 1。

而一次處理則將城市雨污水經一次處理后,達水質標準的可作為飲用水,中水作為景觀綠化使用,還有一部分補充地表水,見圖 2。

最有效的循環使用措施是經過兩次處理,進行多次循環。在一次處理的基礎再進行一次處理,使水資源有效地循環起來,最大程度的利用水資源。圖 3表示出了水資源的完整循環系統既包括自然循環又涵蓋人工循環。自然即包括地表水的蒸發,這一過程增加了空氣的濕度,再通過降雨回補到水源地。而地下水可以被植物的根吸收供應植物生長,再通過蒸騰作用回補到地下水。同時采用污水兩次處理、雨水資源化和中水再利用等措施來構建人工循環系統,通過循環提高使用率。

圖1

圖2

圖3

干旱區城市在水系規劃過程中要處理好其與城市建設之間的關系,并做好水資源的保護,節約、循環、持續的利用水資源。因此,干旱區城市水系規劃應該著重考慮以下幾點:

(1)應重點處理水資源利用與協調的關系。首先是地下水與地表水的關系,努力實現地表水補給地下水,保持地下水位的平衡,防止出現地下水位的下降導致的一系列的生態和環境問題。其次要處理好地表水系與城市綠化空間的關系,構建一個“相融相生”的空間關系[1]。

(2)要注重水系保護。水系的保護包括三個方面即三線控制、形態保護和水質保護。

(3)要考慮與城市建設之間的關系。一是在規劃中一定要考慮水系與其周圍環境的空間關系。二是水系建設時考慮其與生態環境的關系。加大城市水系面積會改善城市氣候、改善大氣環境、補充地下水資源、提高環境濕潤度、有效的吸走空氣中的塵埃等。三是考慮水系建設與土地利用的關系。如增加水岸線會提高水岸周邊的土地價格。四是水系規劃與景觀的關系,構建良好的水景觀對于改善城市景觀起到非常大的作用。

2 烏海市水系概況

2.1 水系概況

烏海市是內蒙古和寧夏交界區域的新型工業城市,屬荒漠化草原、草原化荒漠過渡帶。烏海市面積狹長,黃河自寧夏入境縱貫海南、烏達、海勃灣三區,流經市區全長 105 km,左岸為烏蘭布和沙漠,右岸為山前傾斜平原,黃河東西兩岸配有數條季節性河流和排洪溝,構成了獨特的山水空間格局。

烏海市地處極干旱荒漠區,降雨稀少,降水量多年平均160mm,最多年份 357.6 mm,最少年份 42mm,屬典型的干旱區城市[2]。地表水資源徑流量小,個別沙化嚴重地區甚至不產生徑流。全市多年平均徑流量為 556.9萬 m3,本地地表水多年平均可利用量為 219.99萬 m3,可利用率為 39.5%,黃河多年平均出境水量 315億 m3。[3]

黃河干流是烏海市唯一的常年地表水流,此外,還有一些季節性河流,水流大部分源自桌子山、甘德爾山、賀蘭山和千里山。這些水流僅在降水時產生,平時斷流,泥沙含量大,局部地段有泉水,但流量微小。

2.2 現狀分析

烏海市水資源有限,且呈現出日益緊缺的態勢。首先,總用水量不足,總體取水量偏大,用水結構不合理且分配不均勻,導致水資源可持續利用受到嚴重影響,同時也存在浪費嚴重、利用效率低下,重復利用率低等問題。其次,區內年降雨量少,地表水資源匱乏,而南水北調西線工程尚未開始建設,因此規劃期內仍以地下水和黃河過境水為主要水源,導致地下水開采量過大,全市地下水可開采量為12300萬m3/a,地下水年平均天然補給量為 5030.72萬 m3/a,黃河激發補給量為8099.93萬 m3/a[4]。而目前烏海市地下水開采量達14700萬 m3,可見地下水超量開采嚴重,補給小于開采,導致市區內部分地區出現漏斗現象,生態環境也遭到不同程度的破壞[5]。此外,區域水系保護制度還不夠健全,對于水源保護力度不夠,污水處理以及中水系統不夠完善,今后加大污水處理將成為水系發展的重點。

3 烏海市水系規劃

烏海市水系規劃以保護水資源利用為主,充分協調城市與水系的關系,注重水系多種功能的安排,以解決干旱缺水與水資源利用及水系統發展之間的矛盾。

3.1 水系規劃布局

烏海市建立以黃河走廊為南北軸,以環山湖發展區為核心,以支流小河為骨架的水系網絡,在主城區構建“一河、一庫、多線”水系格局。一河即黃河動脈系統;一庫為海勃灣水利樞紐,是黃河防洪防凌的主要水利設施,也是全市主要的水景觀區;多線是指海勃灣城區的甘德爾河、烏達城區的巴音賽溝、海南城區的南河槽等排洪溝等。其規劃重點是引水入城打造景觀水系,改善城區人居環境。

3.2 水系保護對策

烏海市水系保護包括水系自然形態護,藍線控制和水質保護三方面。

黃河原有水系形態的保護。注重蜿蜒曲直的自然流所帶來的空間效果,嚴禁隨意改變河岸線、河道橫斷面,保持黃河的自然形態,有利于保護生物多樣性,消減洪水的災害性和保持原生態的景觀環境[6]。

藍線保護體系的建立。黃河非城區段控制 200m作為生態涵養帶,不得建設工業及其他有污染的項目;黃河大壩以下的黃河主河道的岸線要滿足防洪防凌的要求,城區段修建防洪堤;黃河兩側各 100m為河道管理范圍,其他河道兩側各 30m為河道管理范圍。

水源地保護區的劃定。保護區內嚴禁建設永久性建筑物和進行工業生產,保障供水安全。控制水污染,改善全市水環境質量,完善城市污水管網和污水處理廠建設,防止水體污染。

3.3 水系功能建設

烏海市水系功能建設主要包括水系生物功能、景觀功能、和防災功能三個方面。

烏海市水系規劃在對水系進行整治的基礎上,積極保護生物多樣性,其中包括增加水域、綠化和濕地景觀。城市現狀水域面積 67.83 km3,規劃后水域面積增加到 121.27 km3,水域面積拓展了一倍,有助于改善城市小氣候和生態環境。同時,濕地面積也由原來的 10.13 km3擴展到 18.95 km3。通過建立黃河生態堤岸,可充分發揮水系降低城市“熱島效應”,凈化城市空氣,同時有利于保持生物多樣性等功能[7]。

烏海市以黃河作為主脈構建水系景觀。水系景觀規劃中分為四個片區,分別為以黃河海勃灣水利樞紐和水環構成水景觀系統的海勃灣區;濱黃河和沙漠的烏達區;黃河海勃灣水利樞紐庫區西岸濱水地帶即濱河西區;以及以綠環為主的海南城區。四片區景觀建設主要依托黃河水形成自然景觀和人文景觀,同時結合當地水特點,引水系建設主題公園。注重親水建設,設立親水平臺、親水走廊和休息凳等小品設施,使市民更好地融入水環境,更好地發揮水系的景觀功能。

烏海市水系的防災功能主要體現在兩個方面,一是黃河可作為雨洪水天然良好的排放渠道;二是可作為城市生活生產用水的備用系統,在旱時充當灌溉用水;三是作為城市消防用水。

3.4 水系規劃與城市建設

城市水系的發展與城市土地、綠化景觀和市政建設有著密切的關系,烏海市水系規劃中對這 3個方面的協調與發展進行了重點考慮。

烏海市水系規劃中盡量減少其他類型用地與水系規劃之間的矛盾,嚴禁對用地范圍內的水面任意填占,同時強化房地產開發的規劃管理,建房時必須加強對城市水系的控制與保護。

烏海市水系規劃通過構建黃河生態堤岸,利用自然地形,加大綠化種植,完善區域綠化景觀。在護坡上種植楊樹、柳樹等喜水性樹木和蘆葦等水生植物,形成綠色生態的河堤景觀。同時將水系規劃與綠化景觀緊密相連,構成生態系統網絡。

烏海市給水系統采用環狀管網以保障供水安全,同時采取分質供水,充分合理地利用水資源。排水系統規劃逐步將排水體制改為分流制,污水處理廠采用集中與分散相結合的原則來建設。充分利用經處理達標后的廢水作為黃河補給水、工業再利用水和景觀生態用水,將污水再用水及雨、洪水作為城市景觀用水和地下水回補水[9]。

4 結語

烏海市是典型的干旱區城市,水資源的稀缺和地下水的過量開采是烏海水系規劃應該重要解決的問題。本文對烏海市水系規劃布局、水系的保護、水系的生態、景觀和防災功能以及水系規劃與城市建設的關系進行了研究。最后認為干旱區城市水系規劃應采用循環使用水資源的方式來解決問題,同時結合河道和城市布局進行水系布局;應優先保護水系自然環境、積極完善水系功能建設,同時應協調好其與城市建設之間的關系,以充分發揮水系功能,達到水系與城市的可持續發展。

[1]趙輝.周易冰.徐靖文.可持續的城市水系環境綜合改造實踐[J].城市規劃.2010(3).

[2]倪軍.烏海市水資源在城市發展中需要研究的幾個問題.[J].內蒙古科技與經濟.1999.

[3]強桂芬.對烏海市地下水超采區的評價.[J].2004(4).

[4]李旭東.全化民.烏海市地下水資源狀況及可持續利用對策.環境與水資源.2004(1).

[5]崔亞偉.陳金發.地下水有機污染物監測技術的研究現狀[J].地下水,2009(31):23-26.

[6]李珉.試論城市水系規劃的必要性及其主要內容.[J].安徽地質.1997(7).

[7]王愛敏.論城市水系的多功能效應.[J].華中建筑.2009(6).

[8]呂書君.我國地下水污染分析[J].地下水,2009(31):1-5.

[9]周玉娥.烏海市洪水資源及利用分析.[J].內蒙古水利.2004(1).