基于水敏性設計理論的西安市水生態環境治理

趙倩怡 智穎 李浩杰 李建軍 李厚華

摘要：指出了隨著西安市城鎮化節奏加快，城市生態環境問題也與日俱增，城市發展帶來的水污染問題影響著城市的水生態環境。針對西安市發展中的水環境問題，基于永敏性城市設計（WSUD）理論，對其水生態環境進行了治理。以“八水繞長安中所指的八條河流作為主要治理對象，總結了相應的治理措施。關鍵詞：WSUD（水敏性城市設計）;水生態環境;西安水生態;城市水環境

中圖分類號：文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0113-03

1背景

水生態環境是城鎮可持續發展的重要因素。隨著城鎮化的節奏加快，城市人口數量顯著增加，也帶來了嚴重的面源污染和城市水環境污染問題。污染物通過雨水徑流進入城市水系，當污染程度超過河流的自凈能力，會形成對城市水環境安全的巨大威脅。當自然生態與城市景觀功能割裂開來，不透水的硬質路面不僅造成路面積水，水資源大量流失，更制約了城市生態水循環的運轉活力。

1.1西安城市水生態環境現狀與問題

西安屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，半濕潤地區，降水多集中在5～9月;西安市境內河網密集，古有《上林賦》描繪此地“終始灞浐，出入涇渭;酆鎬潦潏，

工業廢氣廢水污染毫無節制，大量不透水柏油路和水泥路面比郊區的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，改變了城市地表的局部溫度、濕度、空氣對流等因素，進而引起了西安明顯的熱島效應，影響人類和自然生物健康。

當下中國城市經濟發展迅速，建造新城和舊城改造紆馀委蛇，經營乎其內。蕩蕩乎八川分流，相背而異態。”從此西安有了“八水繞長安”之稱，基于Landset 8衛星遙感影像對西安市水系進行了目視提取（圖1），數據來源于中國科學院地理空間數據云平臺（http：//WWW.gscloud.cn）。由圖1可知，澇河、灃河、滴河、涌河、瀘河、灞河發源于秦嶺，涇河發源于六盤山東麓，最終均匯入渭河。其中涇河、澇河、渭河遠離西安主城區，屬于市郊河;灃河、漓河、涌河、瀘河、灞河位于主城區內，屬于市區河;西安處于陜西省渭河流域中部關中盆地，建筑群落密集，工業飛速發展。

由于城市內對雨水利用、收集、凈化等生態措施不完善，西安市內澇雨洪的問題顯著。隨著城市發展加快，人口數量增多，嚴重的面源污染導致“八水”在不同程度上出現了水質下降、水量減少、污染嚴重等問題。屢見不鮮，以西安市為例，針對西安市在發展中產生的水環境問題，基于水敏性城市設計（WSUD）的理論，以西安著名的“八水繞長安”中所指的八條河流作為主要治理對象，應用相對應的手段對其進行水生態環境治理。

2水敏性城市設計（WSUD）理論介紹

面對日益惡化的水生態環境問題，WSUD理論的出現為激活城市水循環活力、城市雨水的收集利用、減輕城市面源污染、恢復城市生態系統等提供了可能。WSUD理論逐漸運用于城市設計建設的實踐中，并取得了良好的效益。

WSUD理論主要將城市水生態環境問題與城市設計相結合，在城市設計的過程中注意城市中水生態環境的敏感程度，凈化水體，控制面源污染，提供良好的下滲系統，做好雨水收集與循環利用。建立穩定的城市水生態環境，增加城市生物多樣性。城市中的景觀同時具備景觀功能與生態功能，使提高城市生物多樣性成為可能（圖2）。

3西安“八水”水系所面臨的問題

隨著西安經濟不斷發展，城市面積擴張，工業點源污染、城鎮生活污染不合理處理等造成了不可小覷水污染。在西安“八水”水系內，水生態環境安全受到的威脅主要來源分為城市污染、雨水污染以及洪水內澇問題。

3.1城市生活排污

其中，渭河流域（西安段）、浐灞流域、涇河流域、灃河流域、涌河流域面臨的主要問題為城市污染。“八水”中，澇河、灃河、滴河、涌河、滬河、灞河均發源于秦嶺，涇河發源于六盤山東麓，最終均匯人渭河。在河流從無人生活區域流向人口密集的生活區的過程中，河水水質下降極為明顯口。由于城市人口密集，生態環保意識淡薄，流域內水資源分配與流域經濟發展不協調，可用水量不斷減少，地下水位下降，富營養化嚴重。城鎮建設發展所帶來的水生態環境污染問題十分顯著。

3.2雨水徑流污染

城市工業污染日益加劇，帶來嚴重的雨水污染，雨水降落到地表，通過徑流的形式裹挾大量污染物進入河網，造成水生態環境污染。瀘灞流域、灃河流域、滈河流域的水生態環境易受到雨水污染的破壞。城市初期雨水徑流污染未得到控制，加之上述幾個流域自凈能力差，所處位置暴雨強度大，受到降雨非點源污染不可避免。

3.3洪水內澇問題

滴河流域和澇河流域雨季節分配不均勻，河水徑流與降雨雨量有直接關系，由于治理與發展不協調，防洪體系存在缺陷，堤岸工程老化，道路不連續，防洪功能下降。洪水內澇問題直接影響了城市水生態環境系統的穩定性與生物多樣性。

3.4水系內其他問題

考慮到市內輔助河道與“八水”水網貫通，尤其是西安護城河，擔負著景觀和生態的雙重功能，上游為芙蓉湖、曲江池（浐河引水），下游通過漕運明渠，經過漢城湖匯入渭河。西安護城河的水生態環境不僅對西安市民影響巨大，同時牽動著西安主要水體的環境問題。但西安護城河自凈能力不足，水體有嚴重的富營養化，排水防洪負擔重，導致景觀功能與生態功能沖突明顯，護城河不僅是西安城市的名片，還具有削減洪峰、緩解熱島效應的功能，在水生態環境受到破壞的情況下易對西安的城市形象造成惡劣影響。

4城市水生態環境治理措施

4.1建立雨污分流系統

對于控制城市對水生態環境帶來的面源污染，城市建立雨污分流排水管網系統，可提高城市排水管道的利用效率，在城市管網收集廢水環節嚴格控制城市生活污水與雨水區別處理。城市生活污水經過污水管道收集并運送至污水處理廠處理，雨水通過雨水管道收集，再經過過濾可實現中水利用，也可以直接排放至河流。雨污分流系統對雨水進行初期治理，避免污水與雨水混合，減輕污水處理廠的工作負擔，同時保證進入河流的水體較為清潔，在一定程度上有利于減少面源污染對水生態環境的影響。基于WSUD理論中凈化水體，減輕面源污染的目的，在西安新城建設或老城改造時建立雨污分流系統，有助于改善城市居住環境，激活城市水循環，產生良好的生態效益及社會效益。

4.2生態雨水調蓄池

調蓄池將大量雨水收集并暫存其內，再緩慢將雨水排出，既能削減雨水洪峰，實現雨水循環利用，又能避免初期雨水對河流的污染，還能對排水區域間的排水調度起到積極作用。WSUD理論倡導雨水的收集與循環利用，設置集水裝置，涵養雨水，現將調蓄池與各河流流域中的生態綠地結合起來，如灞河流域的廣運潭生態景區、浐河流域上游的桃花潭公園，將城市湖水景觀與生態結合起來，打造生態雨水調蓄池，在原有美麗的水景景觀功能上實現雨水的收集、儲存、調蓄、凈化、循環利用，用于綠化灌溉，通過植物蒸騰作用進入大氣，對緩解熱島效應有積極作用。生態雨水調蓄池還可以與城市綠化帶及城市廣場相結合，在綠化帶及城市廣場內設計雨水花園及下凹式綠地，建立城市藍綠廊道，加強生態景觀連續性，減輕城市內澇雨洪，降低雨水污染對水生態環境造成的威脅。

4.3放置生態浮島

城市生活排污對河流影響不斷加劇，由于城市生活排放中攜帶大量磷、氮等物質進入河流，造成水體富營養化，生態系統發生變化，生態平衡被破壞。在富營養化嚴重的河面放置生態浮島對河流就地進行生態修復，如WSUD理論中所指的讓城市景觀的景觀功能與生態功能結合，在浮島種植可吸附磷、氮等物質的植物，如千屈菜、鳶尾、狐尾藻等，在建立生態浮島進行植物選擇的同時應注意植物搭配，在具備生態功能基礎上實現景觀功能，優化河流生態景觀。有利于凈化水體，增加水體透明度，減輕熱島效應，維持水體內生態平衡，穩定生物多樣性。

4.4營造水下森林

水下森林作為生態浮島的延伸，關鍵在于利用當地沉水植物，從河流下墊面進行植物凈化，減輕水體污染程度，可配合生態浮島一起，構成水體微生態自循環體系。在種植沉水植物的同時，應當注意投放一定數量的水生生物，以維持生態平衡。水下森林的構建，不但有助于凈化水質，還形成了水下生態綠色的獨特景觀，從而實現生態治理、綠色美景的雙重效果。

4.5生態護岸

針對提到的城市內澇雨洪的問題，采用生態護岸可有效的減輕城市洪澇。西安部分河流如滴河和澇河堤岸老化，防洪功能下降，在建筑新岸時可利用生態護岸代替傳統堤岸，在解決洪澇問題的同時凈化水體，保護河流生態環境，為動植物營造良好的生活生長環境。生態護岸摒棄了傳統的硬質混凝土鋪裝材質，多采用可透水的帶孔柔性材料。在護岸上可種植耐水濕的濱水植物，在河流和陸地之間搭建生物交流的過渡橋梁，提高水陸的生物交換頻率，為生物提供良好的生境。可入滲材料為河道洪水期蓄洪提供了可能，在洪水期及暴雨期調蓄洪水，枯水期保水放水，成為城市水循環的環節之一。利用地形對駁岸進行梯級處理，打造階梯式生態護岸，通過植物實現層層過濾，對地表徑流進行牽制，在一定程度凈化水體。在生態護岸的基礎上可適當的設計親水平臺，增加河流與城市人群的互動性，增加城市水體景觀的豐富度。

5結語

WSUD水敏性城市設計是倡導城市水循環，建立穩定的城市生態環境系統的重要理論，通過對西安"Jk水”水系按流域進行分析，總結了城市對河流的污染因素，針對城市生活排污、雨水面源污染、城市洪水內澇等問題提出解決措施，通過建立雨污分流系統、生態雨水調蓄池、生態浮島、水上森林及生態護岸等達到凈化水體、控制面源污染、實現雨水的收集與利用，促進城市水循環的目的。為未來城市水生態環境健康發展提供一定的參考4對WSUD理論在中國的應用具有一定的啟示意義。