城市河流生態景觀與橡膠壩設計運用探討

李宏軍，楊佳棟

(1.承德市水利水電勘測設計院，河北 承德 067000;2.承德市武烈河河道與橡膠壩管理處，河北 承德 067000)

城市河流生態景觀工程是在河流治理工程中除了完善防洪、排澇、航運和供水等傳統水利功能以外，還力圖完善河流生態系統的結構和功能，使河流更接近自然狀態，發掘河流的人文歷史精神，創造良好人居環境的工程。在城市河流生態景觀工程中以橡膠壩的水利功能作為城市河流生態修復的基礎，利用其美學特點來體現河流生態景觀中建筑景觀美學的自然規律，橡膠壩利用自然而不破壞自然，合理布局營造不同的河流文化，體現了科學與自然的協調發展。

1 橡膠壩與河流的生態景觀設計理念

人們在長期治理城市河流的過程中，對其進行了大規模的人工改造，使其自然形態發生了巨大的變化。面對城市河流長期被“人工化”的弊端，在城市河流生態修復規劃設計中傾向于河流“自然化”的設計理念，力圖恢復河流自然生態面貌。橡膠壩作為新型的低水頭水工建筑物，將膠布按要求的尺寸錨固于底板上成封閉狀，用水(或氣)充脹形成擋水壩，采用充排水系統調節壩高。橡膠壩的設計和運用解決了城市發展與河流生態系統修復之間的矛盾。我國城市河流生態景觀規劃設計中橡膠壩的選型多為充水式橡膠壩，通過調節壩高來平衡河流的水資源需求，以恢復河流的自然生態系統的結構和功能。橡膠壩以其自身的建筑美學特點、靈活多樣的建筑形式，與河流及城市建筑相融合，不但豐富了河流景觀美感，而且創造了自然和諧的城市宜居空間。

2 生態修復與城市功能需求綜合設計

城市河流生態修復建設是一項綜合性工程。通過河流生態修復與城市功能需求的綜合設計，來保障河流生態系統修復的可持續性與城市發展的協調統一。利用橡膠壩的水利功能特點，結合河流防洪、河道整治、水污染控制和用水環境建設、旅游資源開發等，使工程既具有社會經濟效益也具有健全的生態服務功能。

2.1 河流生態修復與行洪能力綜合設計

城市發展過程中，由于城區集中開發建設與城市河流生態治理不能夠同步進行，城市河流生態環境修復相對滯后，河道行洪斷面被侵占嚴重，城區的防洪系統遭到破壞，河道的行洪能力降低，城市河流生態修復在生態蓄水和泄洪之間存在矛盾。橡膠壩的壩高可調節解決了城市河流蓄水與泄洪的問題，利用橡膠壩與庫區復合型護岸的綜合設計，可以增大河流的行洪空間、提高河流的行洪能力。梯級橡膠壩可以臨時攔蓄洪水，有序調節洪峰流量，為河流下游的度汛搶險提供時間保障。

2.2 河流生態修復與污水控制綜合設計

城市河流生態修復設計中，城市污水控制是水生態治理的重要部分。徹底解決城市生產、生活污水的亂排亂放，遏制上游水土流失帶來的大量泥沙，改善河流資源型、工程型、水質型的缺水狀況，對保持河流生態修復的可持續發展意義重大。在建設橡膠壩的同時在河道兩岸布置管涵與城市污水管網相連接，將污水輸送至下游污水處理廠進行凈化處理，然后再通過管線回灌蓄水池，用于景觀水源和綠化灌溉等。對于上游水流攜帶的泥沙，除利用河流自然的彎道橫向環流作用外，通過調節橡膠壩壩高，利用壩體溢流將河流泥沙自然分級，采用復式河槽按清水、渾水分流下泄。

2.3 河流生態修復與用水環境綜合設計

城市河流的用水環境包括城市發展用水環境和河流本身的生態用水環境，在河流生態修復中結合城市發展需要，利用橡膠壩蓄水將城市用水水源地與城市供水管網相連接，在修復河流生態的同時，改善河流的水質，保障城市居民生活用水來源。橡膠壩的地下水回灌功能可以抬高城市地下水位，減少河流的自然入滲，提高河流之間的水系流通。通過水系間的用水調節激活城市水系的網絡結構，加大河流內生物和植物的棲息空間，有利于食物鏈的修復，使河流具備良好的生態修復基礎。梯級橡膠壩的規劃，可以形成城市水景觀長廊，提升城市品味，帶動河流沿岸房地產和商業的經濟發展，給城市居民提供舒適的親水休閑環境。

3 橡膠壩與河流生態修復關聯設計

3.1 壩高與城市河流生態護岸設計

橡膠壩壩高是壩基段結構設計一個重要組成部分，在河流生態景觀規劃中壩袋設計充脹高度應在滿足城市發展與河流生態用水的前提下，兼顧庫區生態護岸結構進行綜合設計，力求最大限度展現城市河流的自然面貌。

河道生態護岸的行洪及蓄水規劃應結合壩體正常蓄水位和壅水高度，以及壩體塌落時最大下泄流量進行綜合設計。在滿足城市防洪及蓄水功能需求的同時，對城市河流原保留高大、直立堤壩超出堤壩安全超高的部分進行合理拆除;規劃設計復合型護岸結構，可以增加河流的占地空間，增強河流的側向流通，擴大河道行洪斷面，有利于超標洪水下泄，還能夠將河道兩岸的自然水景觀較直接納入人的視野之中。

城市河流護岸設計應以壩高為基準進行復合型結構的設計，臨水護岸頂高程以超出橡膠壩壩高30～50cm為宜，有利于近水甬道、親水梯臺、碼頭等附屬工程的具體布置實施，可以拉近人與水的距離，營造出親水近水的良好水生態環境。

3.2 壩長與河流橫斷面多樣性設計

城市河流生態修復的規劃設計中，以保留和修復河道的蜿蜒性為原則，使河道橫斷面(包括其形態和幾何尺寸)呈現出多樣和不同程度的不對稱。在解決河流水文地貌不被再次破壞和生態型缺水的問題上，水工建筑物的選型存在不同程度的局限性，實踐證明:橡膠壩與其他水工建筑物相比，從經濟性、結構合理性、布局靈活性等方面具備優先條件。

橡膠壩壩長可根據所規劃設計的河道橫斷面的平面形態、功能需要進行靈活布置，針對不同斷面的河道進行多跨或單跨布置，壩袋與岸墻可布置成與河床斷面一致的斜坡式連接，也可采用適用性河床的堵頭式布置，塌壩時即可恢復原有河道斷面形式。

城市發展的諸多因素導致城市河流橫斷面被人為束窄現象嚴重。在河流橫斷面不能滿足蓄水和泄洪功能時，利用壩長可分段的特點，橡膠壩壩底板采取深淺槽的布置形式進行多級河道設計，在泄洪時可以增大河道的過洪空間，還可以有效減少對河床的淤積。

3.3 橡膠壩在城市河流中梯級規劃

橡膠壩的梯級設計主要適用于城市中用于生態景觀建設的河道，不需要加高兩岸堤防，汛期坍壩后不占用河道行洪斷面。橡膠壩規劃沿城市河道自上而下布置，合理利用河床天然縱斷面確定相鄰兩道壩之間的距離:兩壩間距離過大，由于橡膠壩壩高受限(一般設計在5m以下)，不能夠形成梯級的連續水面，造成河流生態修復缺陷;兩壩間距離過小，就會破壞河道天然縱斷面的地貌特征，影響河流的整體景觀布局。為保持梯級橡膠壩的連續水面，下游壩體頂高程應高于上游橡膠壩壩底板約30～50cm。梯級橡膠壩的設計增強了河流水系的連通，恢復了河流的生態功能，形成了連續的水景觀格局。

4 橡膠壩與城市河流親水景觀設計

城市河流既具有河流的一般性，又具有其特殊性，包括河流的高度人工化和滿足城市居民休閑需求兩方面。在橡膠壩與城市河流生態景觀設計中，對于前者利用橡膠壩的靈活、實用的特點，以“自然化”的設計理念為指導進行河流生態修復與城市發展規劃的綜合設計;對于后者則應在恢復河流自然面貌的基礎上，利用橡膠壩的美觀、新穎的特點輔以人文、美學因素來實現。

4.1 橡膠壩遵循美是和諧的規律

橡膠壩在城市河道上的應用，除滿足功能需求以外，還遵循了建筑美學的一般規律，使體形、色彩、質地這三大因素相容與協調，各因素的有機配合創造出橡膠壩自身的美，遵循了美是和諧這一規律。

我國橡膠壩多采用以水為充脹介質進行壩袋的起落，從建筑美學的視角去分析，壩體以水擋水，將建筑物作為河流的一部分，與河流融為一體。壩體質地柔軟，順應河流的自然流態，充分詮釋了橡膠壩的順從、包容、與水友好相處的特性。充水式橡膠壩壩體外形呈近似橢圓狀流線型，壩頂溢流時袋形比較穩定，振動小，過水均勻，對下游河床沖刷較小。水流自然從壩頂下泄，形成平滑、柔順的曲線，水流下泄過程從靜至動給人們以聽覺的沖擊，讓人們能夠直接感受到水的韻律和節奏。

橡膠壩壩袋是用高強度合成纖維織物作袋型，內外涂敷橡膠作保護層而成。隨著我國合成橡膠工業及助劑工業的發展，壩袋制造在壩袋膠布的外層膠上，再貼上一層以氯磺化聚乙烯為主的彩色保護膠膜，壩袋的著色性能、抗老化及耐久性得到了很大提高，從而實現了色彩多變。利用彩色壩袋與城市河流周圍的景觀相融合，通過水、壩及城市建筑之間的色彩協調搭配和色調的對比給人們以視覺的享受，描繪出以水面為主體、壩體為點綴、沿河綠色為襯托的清新畫卷。

4.2 橡膠壩與河流景觀相互協調

在城市河流景觀建設中，橡膠壩布局應與河流景觀相互協調設計，以體現河流的自然美學價值和城市水景觀的美學效果。

橡膠壩蓄水寬度(壩長)應與其高度、河道寬度比例相適應，能夠滿足其運行功能、結構強度和美學要求。充水式橡膠壩單跨過長，給人視覺上單調、低沉之感，分段太多又有割裂繁瑣之感，河道寬度大于80m應分段，段長不宜小于40m。

城市河流景觀設計中，利用橡膠壩的靈活性，以河流兩岸的城市總體建筑基調為基礎，構造不同風格的水景觀。在河流的兩河匯流下游合理布置，可以營造出水面寬闊的湖面景觀。利用河道的自然坡降，在落差較大的河段上游布置，可以營造出飛珠濺玉的獨特瀑布景觀。橡膠壩的布置應遠離跨河建筑物或沿岸高大標志性建筑物，以保持其形成的水面在人們的視野范圍內的連續性，使得建筑美與水面互相襯托，構成一種城中有水，水中有景的美學效果。

城市河流景觀設計中，應充分利用橡膠壩的結構布置，從空間上營造立體的文化、景觀氛圍。依托周圍建筑物的基本色調和歷史文化特點，以橡膠壩為載體發掘河流文化，傳承城市歷史。在設計中可以利用橡膠壩中、邊墩設計不同的文化小品，管理房設計應與城市建筑文化相協調，利于城市與河流的聯系，實現河流文化與建筑美學價值的和諧統一。

5 結語

橡膠壩與城市河流生態景觀設計的結合適合河流生態景觀建設的設計理念。用橡膠壩蓄水來協調河流生態修復和城市發展功能所需，以橡膠壩的美學價值營造出多樣的城市水景觀格局，發掘和傳承不同河流歷史文化，在城市河流生態景觀工程中得到了廣泛的應用。橡膠壩還存在壩體薄弱、易損壞，壩袋老化速度快、需定期更換，彩色壩袋掉色等缺點，制造堅固、耐久、色彩持久的壩袋應是以后橡膠壩技術研究的發展方向。■

1 董哲仁，孫東亞，等.生態水利工程原理與技術［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.

2 高本虎.橡膠壩工程技術指南［M］.第二版.北京:中國水利水電出版社，2006.

3 關德斌.橡膠壩在現代城市建設中的美學作用［J］.水利水電技術，2011，02.