城市生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)的綠色應(yīng)用研究

龔 瑜

上海市建工設(shè)計研究總院有限公司 上海 200235

水是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，人水和諧共生是人與自然和諧共生的重要標(biāo)志。必須嚴(yán)守水資源、水環(huán)境、水生態(tài)紅線，全面加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)和水生態(tài)修復(fù)，打造水清岸綠、河暢湖美的美麗家園。

單一解決水安全已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新時代對水環(huán)境的發(fā)展需求，解決水問題必須是一個系統(tǒng)工程，只有系統(tǒng)化的生態(tài)修復(fù)才能保證水資源的可持續(xù)性發(fā)展。城市水系是城市水資源的重要載體，城市生態(tài)護(hù)岸的系統(tǒng)化研究必然是城市水資源可持續(xù)性發(fā)展的前提及必要保障。

1 城市生態(tài)護(hù)岸的特點(diǎn)

生態(tài)護(hù)岸指的是利用植物或者植物與土木工程相結(jié)合，對河道坡面進(jìn)行防護(hù)的一種河道護(hù)坡形式[1]。生態(tài)護(hù)岸集防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)和自凈效應(yīng)于一體。

城市水系不僅承擔(dān)防洪排澇的安全功能，同時也承載著城市的文化記憶，記錄了城市的發(fā)展歷程，早期城市的發(fā)展是以透支水資源作為代價的，造成了城市水資源匱乏、水環(huán)境破壞、濱水空間局促、水文化缺失等一系列問題。

城市生態(tài)護(hù)岸作為城市發(fā)展的重要組成部分以及城市發(fā)展史的見證者，具有城市及生態(tài)兩方面的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：

1）河道安全性要求高，城市河道保障的財產(chǎn)重要性及人口數(shù)量大，必然導(dǎo)致河道護(hù)岸的安全性標(biāo)準(zhǔn)較非城市地區(qū)要求高。

2）水環(huán)境質(zhì)量要求高，全國正在推行黑臭河道整治工程，還一個綠水青山給市民是最基本的要求，水環(huán)境優(yōu)劣直接影響城市環(huán)境的質(zhì)量。

3）水資源可持續(xù)性要求高，城市水資源匱乏成為城市發(fā)展的制約因素，水資源的可持續(xù)性是城市發(fā)展的必要條件。

4）生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性要求高，采用生態(tài)護(hù)坡的結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生態(tài)護(hù)岸應(yīng)與周邊城市已建成區(qū)域景觀建筑相協(xié)調(diào)，同時應(yīng)結(jié)合周邊排水管網(wǎng)的配置綜合考慮。

5）人民休閑空間需求高，河道兩岸人群密集，市民對休閑娛樂空間需求強(qiáng)烈，護(hù)岸的建設(shè)需滿足市民對濱河空間的訴求。

6）文化傳承性要求高，城市河道見證城市的文明發(fā)展，河道護(hù)岸的建設(shè)要包含文化的傳承。

2 城市生態(tài)護(hù)岸應(yīng)用的現(xiàn)狀

2.1 城市生態(tài)護(hù)岸的現(xiàn)狀

國外對生態(tài)護(hù)岸的應(yīng)用研究起步較早。進(jìn)行護(hù)岸工程也非常注重沿岸的景觀與生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，盡量采用天然狀態(tài)下的河岸形式，避免破壞自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡。必要時采用鋼結(jié)構(gòu)代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，降低對砂石料的開采，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。

隨著國家對于生態(tài)環(huán)境重視程度的提高，恢復(fù)河道護(hù)岸的生態(tài)性成為發(fā)展趨勢，城市生態(tài)護(hù)岸在河道護(hù)岸中的比例已經(jīng)大幅上升，而且生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計及施工工藝也日趨成熟。

城市河道周邊往往腹地較小，城市生態(tài)護(hù)岸多以斜坡與直立性生態(tài)護(hù)岸結(jié)合的形式為主，多采用石籠擋墻、生態(tài)袋、三維固土網(wǎng)墊以及多孔砌塊等透水以及適應(yīng)植物生長的生態(tài)護(hù)岸形式。不同的結(jié)構(gòu)根據(jù)適用條件不同分別應(yīng)用在護(hù)岸的低水位以下區(qū)、水位變化區(qū)和高水位以上區(qū)。

2.2 存在問題

1）單純構(gòu)建生態(tài)河道護(hù)岸，未與水生及陸域側(cè)動植物形成統(tǒng)一系統(tǒng)。

2）河道生態(tài)護(hù)岸與周邊排水系統(tǒng)割裂，缺乏水資源利用循環(huán)系統(tǒng)，可持續(xù)性差。

3）河道護(hù)岸缺乏周邊建筑及景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

4）生態(tài)自然護(hù)岸與周邊土地利用及人們休閑場所相矛盾。

5）河道水系文化傳承性不強(qiáng)。

3 城市生態(tài)護(hù)岸的功能需求及系統(tǒng)分析

城市生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)并非單一采用生態(tài)護(hù)坡即為生態(tài)護(hù)岸，它應(yīng)是一個系統(tǒng)工程，根據(jù)城市水系的特點(diǎn)，城市生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)需要可持續(xù)性發(fā)展，必須從水安全、水環(huán)境、水資源、水生態(tài)、水景觀、水文化等6個方面入手。

3.1 城市生態(tài)護(hù)岸功能需求

3.1.1 水安全要求

城市河道承擔(dān)著城市防洪排澇的功能，護(hù)岸的建設(shè)首先需要確保區(qū)域的防洪排澇安全。城市生態(tài)護(hù)岸不僅具有“擋”與“防”的功能，它是可滲透性的，河水通過面坡滲透至土壤中儲存，延滯徑流、減少水流沖刷，增加河道的槽蓄量，提高了城市護(hù)岸的安全指數(shù)。

3.1.2 水環(huán)境要求

水環(huán)境惡化的主要原因是排入河道的污染物大于水體的自凈能力。水環(huán)境整治不僅需要減少污染物的排放，而且應(yīng)增強(qiáng)水體的自凈能力。生態(tài)護(hù)岸通過種植在水中的植物減少河道的富營養(yǎng)化，同時植物所產(chǎn)生的氧氣可供水生生物生長，進(jìn)而改善水環(huán)境。

3.1.3 水資源要求

城市的發(fā)展使生態(tài)環(huán)境遭到了破壞，水污染進(jìn)一步加劇了水資源的短缺，可利用的水資源量在不斷減少。生態(tài)護(hù)岸可降低水體污染物，增加土壤水的含蓄量，枯水期儲存在護(hù)岸土壤中的地下水反補(bǔ)河道，起著調(diào)節(jié)水位的作用，進(jìn)而增加城市的可利用水資源量。

3.1.4 水生態(tài)要求

生態(tài)整治是系統(tǒng)工程，單純的生態(tài)環(huán)境缺乏可持續(xù)性。生態(tài)河濱構(gòu)建成的小區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)包含水生動植物、護(hù)坡植物以及堤頂植被。生態(tài)護(hù)岸的空隙以及水生植物可為一些水生動物提供覓食、棲息場所，有利于保持生物的多樣性。生態(tài)護(hù)岸是水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。

3.1.5 水景觀要求

城市河道通常是城市的核心地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，建筑人口密度大，人們休閑娛樂需求也較高，城市護(hù)岸的景觀性同樣是必然需求。城市生態(tài)護(hù)岸景觀的布置應(yīng)與周圍環(huán)境構(gòu)成協(xié)調(diào)統(tǒng)一，水景觀與岸上親水景觀空間有機(jī)結(jié)合構(gòu)成岸邊豐富多樣的空間，使濱水空間成為人們休閑、娛樂的場所，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展[2]。

3.1.6 水文化要求

河道自古以來就是文明的發(fā)源地，兩河流域創(chuàng)造了美索不達(dá)米亞文明，黃河流域誕生了中華文明。河道的變遷記錄了城市的發(fā)展，歷史必然在其中留下了痕跡，在城市河道整治中更應(yīng)重視河道承載的文化及歷史，使城市河道成為文化傳承的載體。

3.2 城市生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)分析

根據(jù)城市生態(tài)護(hù)岸的特點(diǎn)，遵循城市生態(tài)護(hù)岸的功能需求，以高品質(zhì)景觀環(huán)境空間為導(dǎo)向的綜合性城市生態(tài)護(hù)岸的改造是提升城市品質(zhì)、增強(qiáng)城市核心競爭力的有力手段。

3.2.1 城市生態(tài)河道與水生動植物組成的河濱動植物生態(tài)系統(tǒng)

生態(tài)河濱構(gòu)建成的小區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)包含河道、生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)、水生動植物（包含微生物）、護(hù)坡植物以及堤頂植被。系統(tǒng)內(nèi)部之間及系統(tǒng)與相鄰系統(tǒng)（如河流生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)等）間均發(fā)生著物質(zhì)、能量和信息的交換，具有很強(qiáng)的動態(tài)性。

在水、土、生物之間形成物質(zhì)、信息和能量的循環(huán)體系，通過良性的循環(huán)，進(jìn)行自組織和自我修復(fù)，修復(fù)受污染的河流水體，提高河流的自凈能力，從而為城市河流生態(tài)系統(tǒng)的健康提供保障[3]。河濱生態(tài)系統(tǒng)保持生態(tài)系統(tǒng)的完整連續(xù)，優(yōu)化了地區(qū)的生態(tài)格局，同時也改善了人居環(huán)境。

河道地形通過淺灘深坑的構(gòu)建使水流形成紊流，增加水體的蓄氧量，有利于水生動植物的存活；生態(tài)護(hù)岸實(shí)現(xiàn)了河道水體與護(hù)岸土壤之間的營養(yǎng)物質(zhì)交換，成為水體與陸域的鏈接紐帶；水生植物以及坡面植物根系的固土作用，增加了護(hù)岸的抗沖刷能力；植物的光合作用也提升了水體的自凈能力；生態(tài)護(hù)岸的結(jié)構(gòu)空隙、水生植物也為水生動物提供覓食、棲息場所，同時水生動物的排泄物又成為植物的肥料，促進(jìn)植物的生長。河濱生態(tài)系統(tǒng)的有效運(yùn)作有利于保持生物多樣性的可持續(xù)發(fā)展（圖1）。

3.2.2 城市河道生態(tài)護(hù)岸與陸域及周邊排水系統(tǒng)組合的水資源循環(huán)凈化系統(tǒng)

城市河道的基本功能為防洪排澇，初期的雨水通過地表徑流或排水管道進(jìn)入河道，是河道的主要污染源之一。在城市生態(tài)護(hù)岸的研究中不能把河道、陸域及排水割裂開來，應(yīng)把三者結(jié)合成系統(tǒng)進(jìn)行考慮。

圖1 河濱動植物生態(tài)系統(tǒng)

水域側(cè)構(gòu)建河道生態(tài)護(hù)坡以及淺水種植區(qū)或淺水濕地，陸域側(cè)的建設(shè)則融入海綿城市理念，在陸域側(cè)及親水平臺上設(shè)置透水鋪裝人行道，卵石排水溝或植草溝以及雨水花園共同構(gòu)成水資源循環(huán)凈化系統(tǒng)。

水體與護(hù)岸土壤之間通過生態(tài)護(hù)坡自然地進(jìn)行水體交換，人行道的地表徑流可通過透水鋪裝自然下滲至護(hù)岸土壤中，雨水及城市道路地表徑流通過卵石排水溝或植草溝的收集并輸送雨水至雨水花園儲存、沉淀、凈化，最后經(jīng)淺水種植區(qū)或淺水濕地進(jìn)一步凈化，排入河道，截斷初期雨水，在最大程度上消除污染源，增強(qiáng)水資源循環(huán)凈化能力（圖2、圖3）。

圖2 水資源循環(huán)凈化系統(tǒng)典型平面布置示意（海綿型）

圖3 水資源循環(huán)凈化系統(tǒng)典型斷面布置示意（海綿型）

3.2.3 城市生態(tài)河道景觀與周邊環(huán)境及區(qū)域文化統(tǒng)一需求的景觀空間人文系統(tǒng)

城市河道的特殊性就在于其具有明顯的城市人文特色，在構(gòu)建城市生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)的時候必須充分考慮城市生態(tài)河道景觀與周邊環(huán)境及區(qū)域文化統(tǒng)一的需求。

景觀空間人文系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)該合理利用現(xiàn)狀資源，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局。滿足綜合性公共綠地及濱水休閑空間的要求，明確功能分區(qū)，做到各功能區(qū)域相輔相成、相互呼應(yīng)，突出區(qū)域的景觀特色，體現(xiàn)季相特色和景觀多樣性；空間上應(yīng)既有溝通又有屏障，充分考慮市民的親水需求設(shè)置親水平臺岸線，同時滿足城市防洪安全設(shè)立防洪岸線，創(chuàng)造出有生態(tài)防護(hù)性的生態(tài)屏障；植入文化元素，挖掘河道歷史人文價值，記錄城市記憶，傳承城市文化；建立綠道系統(tǒng)，依托綠帶、林帶、水道河網(wǎng)、景觀道路、林蔭道路等自然和人工廊道的建立，使濱水空間成為一種具有生態(tài)保護(hù)、健康休閑和資源利用等功能的綠色立體型空間。

4 結(jié)語

城市生態(tài)護(hù)岸是系統(tǒng)化的工程，內(nèi)涵豐富[4-10]。河濱動植物生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)水資源循環(huán)凈化系統(tǒng)以及景觀空間人文系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成了城市生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)。城市生態(tài)護(hù)岸系統(tǒng)研究必然是城市水資源可持續(xù)性發(fā)展的前提及必要保障。