高效精準的城市河流生態景觀構建方法研究

關鍵詞：城市河流；生態景觀；構建方法

中圖分類號：ＴＶ８５；Ｐ９０１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０５．０２１

引用格式：胡麗香，任鵬，翟蘋．高效精準的城市河流生態景觀構建方法研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（５）：１０３－１０７，１１４．

河流是人類賴以生存和發展的基礎。城市河流在城市生態網絡中發揮生態廊道的作用，為生物提供遷移和繁衍的場所。隨著我國經濟快速發展，城市河流得到大規模治理，但在保障防洪安全、改善城市環境的同時，存在一些不可忽視的問題，比如隨著防洪標準的提高，河流拓寬、堤防抬高導致河流兩岸綠地生境遭到破壞，兩岸堆積的大量棄土難以處理等，進而面臨著重新構建穩定的生態系統，營造地域特色，合理布置服務設施和高效管理等難題［１－４］ ，如何高效精準地系統解決城市河流生態景觀重構問題是河流生態治理亟須解決的難題。

１河流生態景觀構建面臨的問題

１．１景觀地形塑造

目前景觀設計領域主要基于手繪和ＡｕｔｏＣＡＤ 軟件進行二維地形塑造，這種方法對于高差小、起伏緩和、造型規則的簡單場地較為適宜，在比較復雜崎嶇的山體等景觀地形中則面臨著空間效果難以把控、設計易出現安全問題、土方難以完全平衡等問題［５－６］ ，完全解決這些問題需要耗費大量時間。一方面，巨大的高差會增加工作量；另一方面，多變的造型很難用二維線條表達，高臺與低谷之間的錯落關系也更加復雜。同時在設計過程中無法直觀顯示設計方案的效果，常常造成返工修改，后期土方平衡更是難上加難。

１．２場地雨水管理

雨水管理涉及多個學科領域，自然地理、城市水利、城市規劃、風景園林等專業都開展了有關雨水的研究，包括城市暴雨及內澇災害風險評估、雨水管網系統評估、暴雨雨型分析、景觀生態格局、城市水系統、城市綠地定量分析等。目前濱水綠地雨水管理要么從宏觀上提出指導意見與準則，可實施性較差；要么從微觀角度提出老舊綠地的單一海綿城市改造，主要研究植草溝、雨水花園、旱溪等典型海綿設施節點，通過改變節點的形式進行雨水管理，涉及的尺度較小，缺少海綿城市視角下綠地的系統專項研究。

１．３植物選擇及群落配置

城市生態環境是一個綜合的、多元的動態系統，不同立地條件下土壤、光照、水分等狀況不同，因此在植物選擇和群落配置時，不僅要考慮植物的自然生態特性，而且要考慮城市特殊的生態條件。我國植物設計普遍從美學價值角度出發進行主導設計，然而過分注重美學上的追求，設計前期缺乏對植物配置的科學分析，會導致設計完成后出現大量不合理的地方。此外，在“適地適樹”的景觀植物選擇上，多以經驗為主，雖然可以對植物種植場地提供一些建議，但是在對植物種植場地的生態因子評價方面缺乏系統的方法與技術平臺。自然界中沒有一種植物可以完美適應任何環境條件，而環境條件又存在異質性，因此對植物種植場地進行環境分析和評價顯得尤為必要。

１．４景觀布局規劃

景觀是人類的世界觀、價值觀、倫理道德的反映，是人類的愛和恨，欲望與夢想在大地上的投影。景觀布局是實現設計目標的途徑，是利用科學理論創造景觀的過程。景觀生態規劃（Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｌａｎ?ｎｉｎｇ）以區域景觀生態系統整體優化為基本目標，通過研究景觀格局與生態過程、人類活動與景觀的相互作用，建立區域景觀生態系統優化利用的空間結構和模式，是景觀合理布局的重要方法。傳統景觀布局主要依靠景觀設計師的經驗判斷，容易出現主觀性太強、多專業融合難、服務設施機械布置等問題。雖然一些學者和設計師已經開始用景觀生態學理論來指導城市河流治理工作，但具體應用時偏重定性研究，沒有根據城市河流復合功能（水安全、水生態、水景觀、水文化等）的需求，構建適用于城市河流生態治理的適宜性評價指標體系，沒有根據量化的結果來指導城市河流的空間布局設計。

１．５城市河流智能管理平臺構建

城市河流管理原來僅局限于河流水體管理，包括水量和水質管理，現在城市河流管理已經從工程水利向環境水利和生態水利發展，既包括水安全管理，也包括水生態、水環境、水資源和水景觀管理［７－８］ ，城市河流管理已經成為四水同治的集合體。目前，雖然我國水體治理取得了不小的成績，但是還存在城市河流管理多專業數據各自采集、信息割裂、互通困難等問題，給生態河流管理工作帶來很大阻礙。

２城市河流生態景觀構建關鍵技術

本研究聚焦城市河流生態景觀構建的系統解決方案和高效精準的構建方法，通過科學研究和實踐創新相結合的方式，從景觀地形塑造、雨水高效管理、生態節約型植物配置、景觀布局、智慧管理等方面開展不同層面、不同尺度的研究，創建了“山－水－林－游－管”五類要素集成的城市河流生態景觀高效精準構建方法。共研發并提出了５ 項關鍵技術，包括三維動態地形塑造技術、雨水多維高效管理技術、生態節約型植物智能配置技術、四位一體景觀布局技術、水利園林融合的智能管理構建技術。

２．１山——三維動態地形塑造技術

“山”指景觀地形的塑造。地形是景觀的骨架，地形對于景觀空間的塑造至關重要。在傳統二維設計環境下，只能憑經驗手繪等高線，地形形態難以把握，精確的土方計算更加困難。因此，如何進行便捷、準確的地形設計是生態景觀領域的難點和重點。本文創新性研發了一套生態景觀三維動態地形塑造技術，該技術根據生態景觀地形設計流程，從現狀地形分析、初步方案塑形、復核優化到滿足土方平衡的方案優選，可以實現ＳｋｅｔｃｈＵｐ、Ｃｉｖｉｌ ３Ｄ、Ｒｅｖｉｔ、Ｅｎｓｃａｐｅ 等軟件全過程耦合運用，并實現三維動態實時設計展示。在鄭州市賈魯河治理項目中，為了消納２ ５００ 多萬ｍ^３的土方，從場地現狀地形分析、初步方案塑形、復核優化到滿足土方平衡的方案優選，采用三維動態地形塑造技術，高效高質地實現了土方平衡，見圖１、圖２。

基于三維模型可以進行多項量化分析，包括精確的土方工程量計算、視線分析、高程分析、坡度坡向分析、匯水區域分析等，科學精準指導后續節點、園路、植物、排水設計，見圖３。該方法解決了傳統二維制圖在地形塑造中效果難以把控、方案調整煩瑣、設計效率低、土方難以完全平衡等難題。

２．２水——雨水多維高效管理技術

“水”指場地雨水管理。地形骨架確定后，最重要的就是雨水管理。在海綿城市建設背景下，綠地常規雨水管理方式是全面建設海綿設施，充分發揮綠地的海綿功能，超標雨水通過管道快速排走，這極大發揮了綠地的海綿功能，但是仍然面臨一些難以處理的問題，比如人工堆山排水安全如何保障、綠地排水沒有出路、建筑屋面雨水污染嚴重、透水鋪裝耐久性差且易堵塞等。基于此，本文研發了山體雨水高效疏導技術（Ｍ）、地景海綿保障技術（Ｆ）、屋面雨水處理的復式豎向海綿系統（Ｂ）和適用于海綿城市的生態鋪裝儲水裝置（Ｓ）等，空間上構建ＭＦＢＳ 四位一體的多維高效生態海綿技術體系，建立從源頭到末端的全過程雨水控制與管理體系，見圖４。

針對人工堆山，研發“井” 字形山地立體排水系統，兼具保土固坡、緩滯快滲、高效疏導等功能，實現山體雨水的安全生態管控；針對平緩場地，提出多標準的地景海綿保障技術，統籌水、土壤和植物三要素，布置區域性下凹地景海綿設施，當遇到暴雨或特大暴雨時，能夠吸收容納１～５０ａ 一遇的降雨量，實現綠地景觀與海綿功能的最大化；針對建筑，充分利用建筑立墻，研發了兼具景觀效果和雨水處理回用功能的“屋面雨水處理的復式豎向海綿系統” 專利技術（ 專利號：ＺＬ２０１８２１７６４４５３．１），生態高效地管控建筑屋面雨水；針對硬質鋪裝場地，研發了適用于景觀園路、廣場等硬質場地的“生態鋪裝儲水裝置” 專利技術（專利號：２０１６２０４２９５４３．Ｘ），解決傳統透水鋪裝易堵塞、耐久性差的問題，實現雨天快速滲透、雨后緩釋清水、高效攔污再生的功能，同時實現綠色、高效、凈化、回流、涵養水源的功能，其在賈魯河的應用見圖５～圖７。應用多維高效生態海綿系統，可以極大地提高場地雨水徑流的削峰減排效果，實現區域８５％徑流總量控制目標，在常規降雨中項目區出水口無產流，１０ ａ 一遇洪峰流量由１．８０ ｍ^３／ｓ 削減為１．１５ ｍ^３／ｓ，可消減排水區洪峰流量約３６．１％，延后項目區峰值出現時間約１ ｈ，徑流總量和洪峰削減效果顯著。賈魯河兩岸綠地全面運用雨水多維高效管理技術，經歷鄭州“７·２０”特大暴雨后，賈魯河人工堆山和綠地海綿設施依然安全無恙。

２．３林——生態節約型植物智能配置技術

“林”指植物的配置。植物是園林造景要素中唯一具有生命的要素，也是生態景觀設計中最難以掌控的要素。傳統植物選擇及配置主要依靠設計師經驗判斷，定性分析城市植被區劃和生境，側重植物空間藝術效果，針對性弱，容易出現植物成活率低、后期養護管理難等問題。針對上述問題，探索研發了基于生境圖譜的生態節約型植物配置技術，并構建了“數字化植物智能配置平臺”?；冢茫椋觯椋?３Ｄ 技術和ＧＩＳ 技術對制約植物生長的光照、土壤、水３ 個重要生態因子進行分析，并在空間上對這３ 個生態因子分析圖進行疊加，生成現狀場地的“種植生境圖譜”，見圖８。在此基礎上，通過對鄭州地區園林植物信息的收集整理，建立集存儲信息、檢索信息、篩選信息、分析數據等功能于一體的“數字化植物智能配置平臺”，使植物配置從“人工經驗定性”轉為“智能精準定量”，最終實現快速有效的生態節約型植物群落配置，從源頭上解決了因植物配置過于主觀、不夠精準而帶來的后期養護管理難、成活率低等問題。賈魯河兩岸綠地規劃設計中利用“數字化植物智能配置平臺”，在充分掌握現狀植物生境的基礎上，因地制宜進行植物配置，實施后植物成活率高達９５％。

２．４游——四位一體景觀布局技術

“游”指與人游憩相關的景觀設施的布局。傳統景觀布局主要依靠景觀設計師的經驗，容易出現主觀性太強、多專業融合難、服務設施機械布置等問題，導致總體布局不科學，不能滿足游人游憩需求。為了突破多專業壁壘，研發了一套四位一體景觀布局技術，以滿足河流水安全、水生態、水景觀、水文化四位一體復合功能為出發點，構建適用于城市河流生態治理的景觀生態適宜性評價指標體系，包括防洪安全層、生態環境層、視覺景觀層和人文環境層四大層面的評價指標。基于ＧＩＳ 快速有效對河流現狀進行景觀生態適宜性評價，將復雜多元的因素在空間上有機疊加，根據綜合評分，因地制宜地進行景觀節點布局，包括一級節點和二級節點，并根據節點級別，分級布置服務設施，各級節點景觀密度不同，實現資源優化配置，見圖９。最終實現城市防洪、生態修復、景觀提升和文化融合等多重目標，解決了城市河流治理多專業融合難、景觀布局主觀性強、服務設施布置機械等問題。

２．５管——水利園林融合的智能管理構建技術

“管”指河流的養護管理。城市河流往往由園林和水利兩個部門來養護管理，水利與園林數據各自采集，信息交互割裂、互通困難，邊界條件獨立，應用服務對象單一，這給河道管理工作帶來很大阻礙。本文突破水利和園林的界限，在數據庫中可以交叉索引，同時將遙感影像專題圖進行融合疊加，直觀顯示，最終實現在應用層模型內的流程關聯，得到基于水利和園林兩種因素的應用結果。在一體化感知基礎上，實現融合式模型應用，比如河流水量配置影響下的園林灌溉系統和人工濕地影響下的河道洪水預測，通過增加互相關聯條件，實現模型優化，得到最終的管理決策方案。通過合理規劃、分區設計、統一平臺、資源共享，突破水利和園林行業壁壘，創建一個完善高效的智能化園區管理平臺，真正實現“一張圖信息全展示、一賬號管理全覆蓋”的目標，最大限度節約管理成本。

３結語

在當今生態文明建設新時期，人民群眾在物質財富和精神財富得到滿足的同時，對優美生態環境的需求日益強烈，生態可持續、優美高品質的城市河流景觀成為民眾關注的熱點，如何系統科學地構建安全可達、生態可持續、景觀高品質、文化特色鮮明的濱水景觀，是河流治理面臨的難題。本研究創建了“山－水－林－游－管”五類要素集成的城市河流生態景觀構建技術體系，攻克了影響河道生態景觀的五大關鍵技術，并在鄭州市賈魯河生態綠化工程的規劃、設計、建設和運行管理中進行了推廣應用，取得了非常顯著的生態效益、社會效益、經濟效益，對于城市河流生態治理工程建設，具有非常廣泛而深遠的應用前景。

【責任編輯 呂艷梅】