山區(qū)性河道水利景觀融合設計研究
——以福建南平武夷山市水美城市工程為例

邱小杰

（上海市水利工程設計研究院有限公司，上海市200061）

0 引言

改革開放以來，特別是黨的十八大以來，我國著力解決與經(jīng)濟社會發(fā)展相伴生的生態(tài)環(huán)境問題，生態(tài)文明建設取得顯著成效，隨之也對城市建設提出更高的要求[1]。其中，河道水利設計要求已經(jīng)從單一的防洪安全功能轉向水安全、水景觀、水生態(tài)等的多功能要求[2]。目前大部分水利景觀融合設計較為成功的案例多出現(xiàn)在平原地區(qū)，洪水流量及設計水位可控，設計環(huán)境相對比較簡單，而山區(qū)洪水暴漲暴落，破壞性大，以往工程中的一些親水景觀設施，以及水生植物極易被洪水損壞。現(xiàn)以此為背景，研究在山區(qū)性河道水利景觀融合設計中需要注意的問題，以及在具體設計過程中如何在滿足水安全的前提下盡量兼顧水景觀、水生態(tài)等方面的要求。

1 工程概況及現(xiàn)狀特點

1.1 工程概況

武夷山市隸屬于福建省南平市，是福建省唯一以名山命名的新興旅游城市，世界文化與自然“雙遺產”地之一。崇陽溪位于閩江一級支流建溪上游，發(fā)源于武夷山市東溪嵐谷鄉(xiāng)的仙霞嶺，與西溪匯合成崇陽溪，流經(jīng)武夷山市、建陽市，流域面積5 458 km2，主河道長162 km。崇陽溪縱貫武夷山市城區(qū)、景區(qū)、郊區(qū)，是城市的母親河。

2016年南平市第五次黨代會后，南平市發(fā)揮山、水資源優(yōu)勢，開始謀劃“水美城市”建設，并提出要在下轄的10個縣（市、區(qū)）建設“水美、山美、城美”融合的“水美城市”城市綜合體[3]。定位為國際生態(tài)休閑旅游度假城市的武夷山市，積極成為“水美城市”的先導城市。

福建南平武夷山市水美城市建設工程治理河段為崇陽溪城區(qū)、郊區(qū)段[4]。治理河道范圍為崇陽溪（東西溪匯合口至公館大橋）17.4 km。通過修建和加固改造堤防、河道整治、生態(tài)修復等措施，完善崇陽溪整體防洪體系，提高河道防洪排水能力，改善河流生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域經(jīng)濟、社會、生態(tài)和諧發(fā)展，為推動武夷山市經(jīng)濟和旅游開發(fā)創(chuàng)造條件。

1.2 各專業(yè)現(xiàn)狀特點

1.2.1 水利特點

工程區(qū)段河道斷面寬窄不一，坡降多變，沿線又有梅溪、黃柏溪等多條支流匯入，上游建有東溪水庫，水文條件相當復雜。設計中除了需要考慮增加河道過流能力外，也要在用地寬裕的地帶增加蓄洪能力，減緩下游洪峰流量。

工程區(qū)段河道為典型山區(qū)河流，汛期水位暴漲暴跌且峰高量大，三十年一遇洪水位可比常水位高10 m以上。同時，洪水期水流速度最大可達3~4 m/s,對結構破壞力極大，設計中應在堤防、護岸、景觀步道、廣場地面、景觀棧橋等主要部位選用耐沖擊、耐水淹材料，以保證結構安全。

受氣象特性影響，枯期水位較低，灘地裸露，一方面不利于水景觀的營造，另一方面也影響植物的生長條件。為此，在設計中可以利用水利中的擋水建筑物保證一定的景觀水位，以及生態(tài)水深。

1.2.2 景觀特點

工程沿線岸高坡陡，一方面可以考慮利用削坡來放緩坡度；另一方面可以設置一些景觀構筑物來減弱高差帶來的體量感。

兩岸無親水步道、親水平臺等景觀構筑物，市民難以接近河灘地進行親水活動。工程區(qū)生態(tài)本底較好，崇陽溪水質常年維持在Ⅱ~Ⅲ類之間，河道清澈見底，設計中應注意利用這一特點進行景觀設計。

沿線植物大部分為坡面雜草，抗沖性差；剩余為部分灘島內喬木，無灌木及水生植物，植物種類形式單調且缺乏水土保持能力。設計中應注意對大型喬木的保護，同時豐富植物層次。

2 專業(yè)融合設計流程

在設計過程中，首先由水文專業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)有水文資料分析計算出河道基本參數(shù)，例如計算洪水位，流速分布情況。再將以上參數(shù)同時提供給水工結構、景觀及水生態(tài)等專業(yè)人員，對河道堤防的堤線布置，縱橫斷面型式，堤防結構型式，景觀地形豎向、親水設施、植物配置等要素進行設計。在設計期間，相關參數(shù)的修改交由水文專業(yè)人員進行防洪影響復核及設計參數(shù)修正。

3 關鍵設計傳遞參數(shù)

3.1 防洪標準

對于水利專業(yè)，防洪標準需要根據(jù)堤防后保護對象的重要性進行確定。同時，需要與所在江河流域防洪規(guī)劃、區(qū)域防洪規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和城市防洪規(guī)劃相適應。對于景觀專業(yè)，許多設施位于防洪堤防護范圍以外，往往需要根據(jù)景觀設施的重要程度進行分級設防。例如：親水棧橋、親水步道、景觀次級園路等可以設為2~3 a一遇；休閑廣場、雨水花園等非重要景觀構筑物等可以設為10~20 a一遇；公共廁所、售賣亭、游客中心等重要構筑物需設為30 a一遇以上。

3.2 設計水位

設計水位包括常水位，枯期水位，設計洪水位、施工期水位等。其中，設計洪水位是水利堤防的重要設計依據(jù)。對于景觀專業(yè)而言，各個頻率的設計水位也是景觀視覺效果的重要展示面。山區(qū)性河道往往枯、豐期水位差明顯。枯水期河水歸槽，灘地外露，水面減少，景觀效果較差。豐水期河水漫灘，水面積增大，景觀效果較好。景觀專業(yè)需要根據(jù)季節(jié)水位的變動采取靈活的設計策略，展示不同的四季水景。

3.3 流速分布

山區(qū)性自然河道一般蜿蜒曲折，河底坡降不均勻，縱斷面流速分布不均。對于橫斷面，凹岸流速較大，易受沖刷，凸岸流速較小，容易淤積。水利堤腳護坡等結構需要根據(jù)流速分布設置不同的防護結構。景觀親水設施一般建議設置在流速較小區(qū)域，避開流速較大區(qū)域，以保證景觀設施的安全。

3.4 景觀豎向設計

景觀豎向高程決定了工程的最終外貌展示。傳統(tǒng)水利項目一般會采取標準化結構形式，雖然保證了工程安全性，但是外觀生硬，缺乏美感，而外貌展示恰恰是景觀設計的強項。景觀設計在水利專業(yè)提供的結構安全要求前提條件下，從自然性、景觀性、生態(tài)性等角度考慮，通過自然多變的豎向高程設計，將安全結構隱藏于豎向地形以下，保證了工程的外貌展示效果。

4 水利景觀融合設計

4.1 總體設計

根據(jù)項目區(qū)實際，在滿足水利防洪功能的基礎上，突出兩岸的生態(tài)景觀效果，豐富市民濱水生活，并以此提出項目總體分區(qū)。

項目分區(qū)為：水美示范文藝育樂濕地區(qū)，水美養(yǎng)心林間康養(yǎng)區(qū)，水美古渡休閑文化區(qū)，水美印象山水詩意區(qū)。

4.1.1 水美示范文藝育樂濕地區(qū)

坐落于馬場洲濕地灘涂，屬于河道凹岸，河面較寬，防洪壓力較小，可以對現(xiàn)狀灘涂進行一些微改造，形成豐富多樣的景觀小空間，營造出活潑靈動的景觀氛圍，為水美城市建設提供一處集文化藝術體驗、城市形象展示、親子互動教育、生態(tài)休閑游賞于一體的示范型濕地公園。

4.1.2 水美養(yǎng)心林間康養(yǎng)區(qū)

該區(qū)域灘島眾多，島內樹木繁茂，深潭淺灘遍布，自然本底較好。根據(jù)原有地形，保留現(xiàn)狀濕地形態(tài)優(yōu)良的植被，設計修身養(yǎng)性的水上森林景觀區(qū)域，營造出生態(tài)野趣的景觀氛圍，并與周邊高端住宅休閑區(qū)域配套，打造體現(xiàn)生態(tài)水美、靜謐養(yǎng)心的水上森林花園。同時也為周邊市民提供一個修養(yǎng)身心的去處，可進行騎行、水上瑜伽、森林冥想等活動。

4.1.3 水美古渡休閑文化區(qū)

坐落于赤石古鎮(zhèn)，歷史上曾經(jīng)是萬里茶道起點。該段河道河面較窄，流速較快，同時岸后用地空間緊張，考慮整修現(xiàn)狀碼頭，利用直立可拆卸式防汛墻來兼顧景觀和防汛需求，并設觀景平臺及親水平臺，修舊如舊，打造充滿回憶元素的古鎮(zhèn)文化景觀設計。

4.1.4 水美印象山水詩意區(qū)

該場地位于武夷山景區(qū)入口門戶，靠近自然保護區(qū)，周邊人為干預較少，設計結合理學文化、碧水丹山文化、武夷詩詞文化，以朱熹的《水口行舟》中描繪的“幔亭峰影蘸晴川，窮眼蒼屏繞碧灣”為空間意象，以借景的設計手法將遠山作為背景，崇陽溪上原生綠洲為前景，為游客及市民營造了“峰影蘸晴川、蒼屏繞碧灣”的詩境文化感悟體驗。

工程總體布局如圖1所示。

圖1 總體布局圖

4.2 平面設計

站在生態(tài)基底營造的角度，對現(xiàn)狀水陸格局進行適當梳理，完善水形態(tài)；因地制宜地形成城市濕地、洲島灘涂、渡口河流，以及生態(tài)湖面這四大水表情，進而為城市居民構建類型多樣的水體驗序列。梳理前后水陸格局如圖2所示。

圖2 平面形態(tài)優(yōu)化圖

同時對優(yōu)化后河道進行數(shù)值模擬分析，復核河道流態(tài)，以及過流能力[5]。

4.3 豎向設計

場地整體北高南低。場地最高點高程205.30 m，位于地塊中部濱溪路；場地最低點為地塊下游常水位184.11 m。上下游最大高差約21.19 m，堤岸至水面最大高差約19 m。

豎向設計主要思路為：

4.3.1 滿足防汛要求

公廁和管理用房、主入口、主要硬質活動場地、主游路和騎行道設計高程滿足該區(qū)30 a一遇防汛要求；濱溪觀景架空棧道滿足該區(qū)20 a一遇防汛要求；其余次園路和支路滿足5 a一遇防汛要求。

4.3.2 盡可能保留現(xiàn)狀植被

崇陽溪兩岸現(xiàn)狀有大量原生林帶，設計坡腳線盡可能繞行原生林帶，維持這些區(qū)域現(xiàn)狀高程，減少對珍貴原生植被的破壞。此外，崇陽溪河道中有不少島嶼，濕生植物遍布。設計在兼顧河道疏浚的同時，保留一部分濕地洲灘島嶼，營造水上森林的景觀效果。

4.3.3 利用河谷高差打造景觀

設計以階梯退臺、架空棧道等形式豐富河道護坡景觀效果。在具備腹地條件的區(qū)域設多級觀景平臺、大地景觀和景觀微地形，使河道景觀節(jié)奏適宜、收放自如、張弛有度。

4.4 堤防設計

山區(qū)河道現(xiàn)狀斷面多變，岸線蜿蜒曲折，傳統(tǒng)水利堤防形勢難以滿足新形勢下的設計要求。該工程創(chuàng)新性地運用軟硬結合生態(tài)護坡，在堤防常水位以下采用卵石石籠護腳[6]，保證汛期安全，常水位以上結合河道流速分布情況選擇不同型號的水土保護毯[7]，護坡結構整體更為柔性、生態(tài)效果和水土連通性能大大提高，不僅保證了堤岸沖刷安全，并且為景觀綠化種植及自然修復爭取了空間，堤防建成后實景如圖3所示。

圖3 堤防斷面建成實景

4.5 生態(tài)潛壩設計

為保證枯水期河道的生態(tài)水深，以及重要景觀節(jié)點的景觀水深，在沿線布置兩道生態(tài)潛壩。潛壩高度根據(jù)河底坡降、回水范圍，以及防洪影響等綜合確定。潛壩基礎及結構由水利專業(yè)人員設計，采用埋石混凝土結構；外觀風貌由景觀專業(yè)人員設計，利用當?shù)睾訛┑厣系奶烊宦咽鳛橥饬⒚嫜b飾，保證了整體風貌的一致性。

4.6 親水設施設計

親水設施考慮根據(jù)河道豐枯時期的不同水位進行布置。在枯水期水位附近設置生態(tài)石籠護坡，在保證護岸防護效果的同時，可以形成一個斜坡式親水面；在1 a一遇洪水位附近設置親水步道，親水步道采用混凝土基礎，路肩兩側采用生態(tài)石籠護坡，保證了步道的耐久性；在3~5 a一遇水位附近設置親水棧橋[8]，棧橋下部結構采用單柱加擴大基礎，最大限度地減少結構對過流斷面的影響，上部結構現(xiàn)澆采用鋼筋混凝土橋面板，保證了結構抗洪水沖擊的能力，橋面鋪裝及欄桿同樣考慮耐淹耐沖擊材料。

4.7 植物設計

根據(jù)工程區(qū)現(xiàn)狀，劃定現(xiàn)狀植被良好區(qū)域，保留臨水側和洲灘植被資源，保留并修復天然岸線，對現(xiàn)狀優(yōu)質自然風景資源予以保護與合理的景觀利用。

根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，在樹種規(guī)劃上，以鄉(xiāng)土樹種為主，并兼顧多樣性需要，種植適應本地生長的特色植物品種，打造出豐富多樣的植物景觀。考慮今后綠化維護的經(jīng)濟性，盡量選用修剪養(yǎng)護量低的植物品種，使植物自然演替，形成長期穩(wěn)定的植物群落。

坡面草籽主要選用根系較為發(fā)達的混合草籽，例如狗牙根、百喜草等，可以與護坡材料形成較為穩(wěn)定的固土效果。

水生植物考慮到洪水期流速較大，未去刻意布置，主要靠河道本身自然修復。由于當?shù)亓己玫纳鷳B(tài)本底，實際工程完工一年后，濱水區(qū)域已經(jīng)自然形成較為豐茂的由當?shù)匚锓N組成的水生植物群落。

5 結語

該工程實施后，期間已經(jīng)歷兩次洪水考驗。根據(jù)洪水后現(xiàn)場調查，水毀損失較小，可以作為今后類似項目的參考案例。