一、城市河道生態(tài)破壞現(xiàn)狀及成因分析
城市河道是指城區(qū)內(nèi)用于防洪、排澇、引清、蓄水、排水及航運(yùn)的天然或人工水道。多年來,城市河道整治工程一直注重提升河道防洪能力,而淡化了河流的資源功能和生態(tài)功能,使目前多數(shù)城市河道形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化,主要表現(xiàn)在:
1)河道渠道化和裁彎取直工程降低了天然河流的蜿蜒性;
2)河道斷面形狀呈現(xiàn)幾何規(guī)則化、單一化的斷面形態(tài);
3)河床材料變?yōu)橛操|(zhì)化的不透水性材料;
4)水利工程的建設(shè)造成了河流形態(tài)表現(xiàn)出不連續(xù)性。
河道形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,河道系統(tǒng)形態(tài)多樣性的降低,使得河道系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境異質(zhì)性降低,生物多樣性降低,引起水體自凈化能力的下降。并且隨著城市化進(jìn)程的加快,大量工業(yè)、生活污水未經(jīng)處理直接排入河道,不少城市河道相繼出現(xiàn)黑臭問題或富營養(yǎng)化現(xiàn)象,表明河道的生態(tài)功能已經(jīng)幾乎損失殆盡,人們也由此逐漸認(rèn)識到河流生態(tài)系統(tǒng)的重要性,河流整治工程不僅僅關(guān)注其傳統(tǒng)功能如防洪、航運(yùn)等的發(fā)揮,還要有利于生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù),要與周邊環(huán)境和人文景觀相協(xié)調(diào)。
城市河道是指城區(qū)內(nèi)用于防洪、排澇、引清、蓄水、排水及航運(yùn)的天然或人工水道。多年來,城市河道整治工程一直注重提升河道防洪能力,而淡化了河流的資源功能和生態(tài)功能,使目前多數(shù)城市河道形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化,主要表現(xiàn)在:
1)河道渠道化和裁彎取直工程降低了天然河流的蜿蜒性;
2)河道斷面形狀呈現(xiàn)幾何規(guī)則化、單一化的斷面形態(tài);
3)河床材料變?yōu)橛操|(zhì)化的不透水性材料;
4)水利工程的建設(shè)造成了河流形態(tài)表現(xiàn)出不連續(xù)性。
河道形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,河道系統(tǒng)形態(tài)多樣性的降低,使得河道系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境異質(zhì)性降低,生物多樣性降低,引起水體自凈化能力的下降。并且隨著城市化進(jìn)程的加快,大量工業(yè)、生活污水未經(jīng)處理直接排入河道,不少城市河道相繼出現(xiàn)黑臭問題或富營養(yǎng)化現(xiàn)象,表明河道的生態(tài)功能已經(jīng)幾乎損失殆盡,人們也由此逐漸認(rèn)識到河流生態(tài)系統(tǒng)的重要性,河流整治工程不僅僅關(guān)注其傳統(tǒng)功能如防洪、航運(yùn)等的發(fā)揮,還要有利于生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù),要與周邊環(huán)境和人文景觀相協(xié)調(diào)。
二、城市河道的協(xié)調(diào)途徑及方法探討
通過分析城市河道的景觀生態(tài)破壞機(jī)理,認(rèn)識到在城市化建設(shè)中,忽視城市河道的整體性,是導(dǎo)致河道景觀生態(tài)問題嚴(yán)峻的重要原因之一。因而運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)和景觀規(guī)劃原理及方法,結(jié)合城市河道的多功能要求,合理規(guī)劃河道的空間結(jié)構(gòu),使河水、河岸、河灘、河槽等景觀要素構(gòu)成有機(jī)的整體,不僅要符合生態(tài)學(xué)原理,還要有一定的景觀價值。由此,一方面應(yīng)該維護(hù)河道的自然特征,減少城市人為嚴(yán)重干擾和破壞,改善城市水文過程,控制城市污染;另一方面運(yùn)用協(xié)調(diào)設(shè)計方法,緩解城市與河道的不協(xié)調(diào)關(guān)系,改善河道景觀生態(tài),建立修復(fù)和補(bǔ)償系統(tǒng)。因而,防洪不是河道規(guī)劃的唯一目標(biāo),一條良好的河道應(yīng)該通過以下協(xié)調(diào)方法來實現(xiàn):
1. 半自然型的柔性河岸建設(shè)
通過對防洪堤建造與水災(zāi)加劇、生物多樣性消失的關(guān)系分析,可知河岸應(yīng)該設(shè)計成柔性,可以吸收水分并慢慢地釋放,恢復(fù)自然河岸及具有自然可滲透性、有利于生物棲息的多孔隙、孔洞的半自然的生態(tài)河岸,以滿足河岸與水體之間的水分交換、功能調(diào)節(jié)以及防澇等要求。
目的在于維護(hù)河道的生態(tài)過程,對河道水文過程、生態(tài)過程都有一定的促進(jìn)作用。如日本在堤岸工程建設(shè)中,采用泥土、植被、柳條、卵石及毛石等生態(tài)材料或魚巢式結(jié)構(gòu),建造半自然型的柔性河岸,有利于水邊植物生長和魚類棲息,恢復(fù)河岸原有的自然生境,有助于維護(hù)河道自然特征和生物多樣性,同時具有緩沖消能、防洪減災(zāi)、水質(zhì)凈化等功能。
另一方面,河岸是人們接近河流水體的媒介,是人們親近自然和感受自然美的主要場所。為了維護(hù)人們與河道之間的天然關(guān)系,滿足人們的心理需求,在河岸設(shè)計中,應(yīng)該考慮河道景觀特性,根據(jù)河道的位置和水量、流速、水位、水質(zhì)、河寬等情況,在河岸設(shè)置通達(dá)和親近水體的臺階、閣樓、淺水步道等設(shè)施。河岸邊種植適合的水生植物,為城市居民提供舒適、休閑的河道景觀與休閑場所。
2. 采用可滲下墊面與雨水利用規(guī)劃
水文下墊面是影響水文過程的重要因素,因而,在下墊面類型設(shè)計中,應(yīng)該采用可滲的城市下墊面類型,如綠化、植被、多空隙可滲路面,以及保存沼澤、池塘、濕地等滯水空間,并結(jié)合街區(qū)綠化和雨水利用,綜合考慮雨水的滯留、滲透與開發(fā)利用。根據(jù)雨水的流經(jīng)場地,采用屋頂花園、街區(qū)綠化、水池和水景建造等方法,以增加透水地表面積,增加地下徑流,削減地表徑流,緩減城市河道徑流;同時,也可增添自然氣息,改善人居環(huán)境質(zhì)量。
在雨水利用方面,將雨水利用和居民用水結(jié)合起來,通過雨水利用設(shè)備,收集、處理、儲存、使用雨水,形成生態(tài)居住區(qū)雨水利用系統(tǒng),起到節(jié)約水資源和減緩洪災(zāi)作用,也為生態(tài)居住區(qū)和生態(tài)城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。有效地補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水,恢復(fù)河川基流,改善了生態(tài)環(huán)境條件和城市水文系統(tǒng),也緩減了流域水災(zāi)的發(fā)生。
3.河道生態(tài)恢復(fù)與補(bǔ)償系統(tǒng)探討
河道生態(tài)恢復(fù)是指將受人類干擾而退化的河道恢復(fù)到某種合適的狀態(tài)。通過原有河道的自然結(jié)構(gòu)形態(tài),發(fā)揮河道的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性,逐步修復(fù)和增強(qiáng)河道系統(tǒng),達(dá)到改善河道景觀生態(tài)功能的目的;強(qiáng)調(diào)生態(tài)、環(huán)境、水文及景觀美學(xué)方面的統(tǒng)一、協(xié)調(diào);通過恢復(fù)河道系統(tǒng)的形態(tài)變化多樣性來改善生物多樣性。此外,考慮河道的整體性和連續(xù)性,應(yīng)該加強(qiáng)對河道流域的恢復(fù)研究。而對于已遭到破壞而無法恢復(fù)的河道,應(yīng)該通過景觀生態(tài)技術(shù),建立相應(yīng)的補(bǔ)償系統(tǒng)。補(bǔ)償系統(tǒng)包括生態(tài)補(bǔ)償和人工補(bǔ)償兩種。生態(tài)補(bǔ)償是指利用生態(tài)工程技術(shù),改善河道系統(tǒng)。如建造人工濕地公園,對城市污水進(jìn)行處理,利用濕地生態(tài)功能,改善河流水質(zhì)。而人工補(bǔ)償是指通過增加工程的方法來改善河道系統(tǒng)。如建造地下洪水蓄水庫、地下水回灌井、地下渠道等,進(jìn)行正面積極干預(yù),起到調(diào)節(jié)河道系統(tǒng)的作用。
通過分析城市河道的景觀生態(tài)破壞機(jī)理,認(rèn)識到在城市化建設(shè)中,忽視城市河道的整體性,是導(dǎo)致河道景觀生態(tài)問題嚴(yán)峻的重要原因之一。因而運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)和景觀規(guī)劃原理及方法,結(jié)合城市河道的多功能要求,合理規(guī)劃河道的空間結(jié)構(gòu),使河水、河岸、河灘、河槽等景觀要素構(gòu)成有機(jī)的整體,不僅要符合生態(tài)學(xué)原理,還要有一定的景觀價值。由此,一方面應(yīng)該維護(hù)河道的自然特征,減少城市人為嚴(yán)重干擾和破壞,改善城市水文過程,控制城市污染;另一方面運(yùn)用協(xié)調(diào)設(shè)計方法,緩解城市與河道的不協(xié)調(diào)關(guān)系,改善河道景觀生態(tài),建立修復(fù)和補(bǔ)償系統(tǒng)。因而,防洪不是河道規(guī)劃的唯一目標(biāo),一條良好的河道應(yīng)該通過以下協(xié)調(diào)方法來實現(xiàn):
1. 半自然型的柔性河岸建設(shè)
通過對防洪堤建造與水災(zāi)加劇、生物多樣性消失的關(guān)系分析,可知河岸應(yīng)該設(shè)計成柔性,可以吸收水分并慢慢地釋放,恢復(fù)自然河岸及具有自然可滲透性、有利于生物棲息的多孔隙、孔洞的半自然的生態(tài)河岸,以滿足河岸與水體之間的水分交換、功能調(diào)節(jié)以及防澇等要求。
目的在于維護(hù)河道的生態(tài)過程,對河道水文過程、生態(tài)過程都有一定的促進(jìn)作用。如日本在堤岸工程建設(shè)中,采用泥土、植被、柳條、卵石及毛石等生態(tài)材料或魚巢式結(jié)構(gòu),建造半自然型的柔性河岸,有利于水邊植物生長和魚類棲息,恢復(fù)河岸原有的自然生境,有助于維護(hù)河道自然特征和生物多樣性,同時具有緩沖消能、防洪減災(zāi)、水質(zhì)凈化等功能。
另一方面,河岸是人們接近河流水體的媒介,是人們親近自然和感受自然美的主要場所。為了維護(hù)人們與河道之間的天然關(guān)系,滿足人們的心理需求,在河岸設(shè)計中,應(yīng)該考慮河道景觀特性,根據(jù)河道的位置和水量、流速、水位、水質(zhì)、河寬等情況,在河岸設(shè)置通達(dá)和親近水體的臺階、閣樓、淺水步道等設(shè)施。河岸邊種植適合的水生植物,為城市居民提供舒適、休閑的河道景觀與休閑場所。
2. 采用可滲下墊面與雨水利用規(guī)劃
水文下墊面是影響水文過程的重要因素,因而,在下墊面類型設(shè)計中,應(yīng)該采用可滲的城市下墊面類型,如綠化、植被、多空隙可滲路面,以及保存沼澤、池塘、濕地等滯水空間,并結(jié)合街區(qū)綠化和雨水利用,綜合考慮雨水的滯留、滲透與開發(fā)利用。根據(jù)雨水的流經(jīng)場地,采用屋頂花園、街區(qū)綠化、水池和水景建造等方法,以增加透水地表面積,增加地下徑流,削減地表徑流,緩減城市河道徑流;同時,也可增添自然氣息,改善人居環(huán)境質(zhì)量。
在雨水利用方面,將雨水利用和居民用水結(jié)合起來,通過雨水利用設(shè)備,收集、處理、儲存、使用雨水,形成生態(tài)居住區(qū)雨水利用系統(tǒng),起到節(jié)約水資源和減緩洪災(zāi)作用,也為生態(tài)居住區(qū)和生態(tài)城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。有效地補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水,恢復(fù)河川基流,改善了生態(tài)環(huán)境條件和城市水文系統(tǒng),也緩減了流域水災(zāi)的發(fā)生。
3.河道生態(tài)恢復(fù)與補(bǔ)償系統(tǒng)探討
河道生態(tài)恢復(fù)是指將受人類干擾而退化的河道恢復(fù)到某種合適的狀態(tài)。通過原有河道的自然結(jié)構(gòu)形態(tài),發(fā)揮河道的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性,逐步修復(fù)和增強(qiáng)河道系統(tǒng),達(dá)到改善河道景觀生態(tài)功能的目的;強(qiáng)調(diào)生態(tài)、環(huán)境、水文及景觀美學(xué)方面的統(tǒng)一、協(xié)調(diào);通過恢復(fù)河道系統(tǒng)的形態(tài)變化多樣性來改善生物多樣性。此外,考慮河道的整體性和連續(xù)性,應(yīng)該加強(qiáng)對河道流域的恢復(fù)研究。而對于已遭到破壞而無法恢復(fù)的河道,應(yīng)該通過景觀生態(tài)技術(shù),建立相應(yīng)的補(bǔ)償系統(tǒng)。補(bǔ)償系統(tǒng)包括生態(tài)補(bǔ)償和人工補(bǔ)償兩種。生態(tài)補(bǔ)償是指利用生態(tài)工程技術(shù),改善河道系統(tǒng)。如建造人工濕地公園,對城市污水進(jìn)行處理,利用濕地生態(tài)功能,改善河流水質(zhì)。而人工補(bǔ)償是指通過增加工程的方法來改善河道系統(tǒng)。如建造地下洪水蓄水庫、地下水回灌井、地下渠道等,進(jìn)行正面積極干預(yù),起到調(diào)節(jié)河道系統(tǒng)的作用。
三、生態(tài)護(hù)坡體系:
生態(tài)護(hù)坡體系由陽光雨植生高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土、表層土、景觀綠化組成。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡是將透水混凝土集料與生態(tài)護(hù)坡專用添加劑進(jìn)行適當(dāng)配比和現(xiàn)場澆注,形成可植生態(tài)綠化的完整的生態(tài)護(hù)坡體系。具有高強(qiáng)度、大孔隙率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗凍融性好、有效的抑制堆土流失的性能特點,又能適應(yīng)多種植生方式,綠化覆蓋率達(dá)到95%以上,改善生態(tài)環(huán)境和景觀,可實現(xiàn)長期持續(xù)性生態(tài)護(hù)坡。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡是將混凝土集料與生態(tài)護(hù)坡專用添加劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浔群同F(xiàn)澆施工,形成堤壩。常水位以下反濾型高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土護(hù)坡、常水位以上植生型高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土護(hù)坡的完整的生態(tài)護(hù)坡體系,從而能夠真正實現(xiàn)多自然型生態(tài)河道的水利治理目的。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡由于生態(tài)護(hù)坡體系的專用添加劑的特殊貢獻(xiàn),使反濾型生態(tài)透水混凝土同時具有強(qiáng)度高、孔隙率大、孔徑小的性能特點,實現(xiàn)了耐久、透水、反濾的護(hù)坡功能;植生型生態(tài)透水混凝土同時具有強(qiáng)度高、孔隙率大、孔徑合理的植生性能特點,既達(dá)到耐久、穩(wěn)定的護(hù)坡目的,又能適應(yīng)多種植生方式,滿足綠化覆蓋率達(dá)至95%以上的設(shè)計要求。
生態(tài)護(hù)坡體系由陽光雨植生高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土、表層土、景觀綠化組成。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡是將透水混凝土集料與生態(tài)護(hù)坡專用添加劑進(jìn)行適當(dāng)配比和現(xiàn)場澆注,形成可植生態(tài)綠化的完整的生態(tài)護(hù)坡體系。具有高強(qiáng)度、大孔隙率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗凍融性好、有效的抑制堆土流失的性能特點,又能適應(yīng)多種植生方式,綠化覆蓋率達(dá)到95%以上,改善生態(tài)環(huán)境和景觀,可實現(xiàn)長期持續(xù)性生態(tài)護(hù)坡。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡是將混凝土集料與生態(tài)護(hù)坡專用添加劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浔群同F(xiàn)澆施工,形成堤壩。常水位以下反濾型高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土護(hù)坡、常水位以上植生型高強(qiáng)生態(tài)透水混凝土護(hù)坡的完整的生態(tài)護(hù)坡體系,從而能夠真正實現(xiàn)多自然型生態(tài)河道的水利治理目的。
高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡由于生態(tài)護(hù)坡體系的專用添加劑的特殊貢獻(xiàn),使反濾型生態(tài)透水混凝土同時具有強(qiáng)度高、孔隙率大、孔徑小的性能特點,實現(xiàn)了耐久、透水、反濾的護(hù)坡功能;植生型生態(tài)透水混凝土同時具有強(qiáng)度高、孔隙率大、孔徑合理的植生性能特點,既達(dá)到耐久、穩(wěn)定的護(hù)坡目的,又能適應(yīng)多種植生方式,滿足綠化覆蓋率達(dá)至95%以上的設(shè)計要求。
四、高強(qiáng)度植生生態(tài)透水混凝土護(hù)坡,其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)體現(xiàn)為:
1、增加城市可透水、透氣面積,加強(qiáng)地表與空氣的熱量和水分交換,調(diào)節(jié)城市氣候,降低地表溫度,有利于緩解城市“熱島效應(yīng)”;
2、充分利用雨雪降水,增大地表相對濕度,補(bǔ)充城區(qū)日益枯竭的地下水資源,防止因地下水資源枯竭而形成的地層下陷。發(fā)揮透水性路基的“蓄水池”功能;改善城市地表植物和土壤有益微生物的生存條件和調(diào)整生態(tài)平衡;
3、能夠減輕降雨季節(jié)城市道路排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),減小地表徑流,明顯降低暴雨對城市水體的污染;
4、吸收車輛行駛時產(chǎn)生的噪音,創(chuàng)造安靜舒適的生活和交通環(huán)境;
5、防止路面積水和夜間路面反光,冬天不會在路面形成黑冰(由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰,極危險),提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性;
6、大量的空隙能吸附城市污染物粉塵,減少揚(yáng)塵污染;
7、可以根據(jù)環(huán)境及功能需要設(shè)計圖案,顏色,充分與周圍環(huán)境相結(jié)合。
1、增加城市可透水、透氣面積,加強(qiáng)地表與空氣的熱量和水分交換,調(diào)節(jié)城市氣候,降低地表溫度,有利于緩解城市“熱島效應(yīng)”;
2、充分利用雨雪降水,增大地表相對濕度,補(bǔ)充城區(qū)日益枯竭的地下水資源,防止因地下水資源枯竭而形成的地層下陷。發(fā)揮透水性路基的“蓄水池”功能;改善城市地表植物和土壤有益微生物的生存條件和調(diào)整生態(tài)平衡;
3、能夠減輕降雨季節(jié)城市道路排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),減小地表徑流,明顯降低暴雨對城市水體的污染;
4、吸收車輛行駛時產(chǎn)生的噪音,創(chuàng)造安靜舒適的生活和交通環(huán)境;
5、防止路面積水和夜間路面反光,冬天不會在路面形成黑冰(由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰,極危險),提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性;
6、大量的空隙能吸附城市污染物粉塵,減少揚(yáng)塵污染;
7、可以根據(jù)環(huán)境及功能需要設(shè)計圖案,顏色,充分與周圍環(huán)境相結(jié)合。