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中文译文:
基于河流修复理念的滨河景观
以西宁市多巴新城滨河景观为例
Jiayu Shang
西南民族大学建筑与城市规划学院,成都,中国
摘要
随着社会的进步和经济的发展,城市河流的防洪、蓄水和污染吸收能力得到了提高,但同时也带来了负面影响。在城市地区,由于河流的开凿或占用,以及河流被迫改道,河流水域面积减少。河流自然容量严重不足,河流生态服务功能逐渐弱化。在城市景观规划、设计和建设中,必须运用生态修复的理念,保护和合理利用河流景观。本文以西宁市多巴新城湟水河景观带为例,对湟水河进行了研究。基于河道修复理论,建立了一个“动态生长”的河流修复系统,使自然本身的修复过程尽可能少。为改善湟水河水质,控制流速,营造生态环境,建立了一套完善的湟水河自我修复系统。
关键词:河流修复;河流生态修复;沿河景观;湟水河沿河景观
1.介绍
1.1河流修复研究综述
没有水人们无法生存。长期以来,人们一直提倡水利工程建设,谋求发展。“十三五”期间,水资源管理采用了“最严格的水资源管理制度”。[1]水资源开发一直是中国的重要组成部分。为了分流灌溉,防止洪水,使河道变硬,有的人甚至强行改变河流的流向,使河流无法渗透到地面,导致地下水不能及时供应。因此,整个河流和沿海生态系统遭到破坏,严重破坏了区域环境中生物多样性的平衡。
1.2国内外河道修复的研究现状综述
最早的河道修复研究始于欧洲。1938年,德国教授Seifer[2]提出了“自然河道治理”的概念,使被破坏的河道恢复到自然状态。20世纪50年代,德国专家[3]努力运用生态方法修复河道,并引入植被恢复方法,通过自身的恢复能力进行恢复。从1976年到2000年,美国对Kissimmee河采取了一系列的生态修复措施。修复后的Kissimmee河河道恢复了原有的自然状态。这一系列的修复策略也引起了人们的关注。此外,亚洲、澳大利亚、南非等一些国家也开展了河流生态系统恢复的相关工作,取得了良好的效果。这些成功的案例值得学习。在我国,河流修复的研究还相对薄弱,仅处于探索阶段。应高度重视国外的成功案例。如赵建芬[4]等通过污水慢速渗滤液土地处理系统的研究表明,植物与土壤的耦合作用可以快速净化水质,适合推广。张朝澜[5]等人对小型水生生态系统的构建进行了室内实验,证明水生生物可以有效去除水中的不同污染物。王义超[6]等从太湖金水湾的氮循环菌中选取了天然氨化、硝化、硝化、反硝化细菌,并将其固定在多孔载体中。该技术能有效地降低秋季和冬季河道中营养盐的负荷,有利于控制湖泊和水源的富营养化,具有一定的参考价值。
1.3本文的创新之处
本文通过定性和定量的分析摘要湟水流域在西宁多巴新城,结合GIS的分析数据,河流生态修复理论是用来减少人工干预和修复意味着尽可能创造合适的环境的自主恢复自然,使摘要湟水流域形成一个动态恢复系统在整个的新领域。在演变过程中,河流的动态恢复是通过植物、水体和微生物的协调来完成的。
2.西宁多巴新城湟水河现状
2.1项目介绍
本项目位于西宁市西侧多巴新城。作为青海省省会,西宁市是青藏高原上最大的城市。西宁市被誉为“青藏交通大动脉”,是古代“丝绸之路”和“唐老道”的必经之路。它也是西北地区主要的交通要道和军事中心。多巴新城作为“丝绸之路经济带”的重要支撑,对西宁市的发展具有战略意义。
2.2基础状态
2.2.1气候与降水分析
场地位置属高原半干旱气候,平均气温低,温差大,光照强度高,紫外线辐射强,气候干燥,蒸发量大。年降水量360 - 400mm(如图1所示),年蒸发量1729.12 mm。年最大蒸发量为2095.8 mm,年最小蒸发量为1535.9 mm(如图2所示)。
2.2.2水文分析
湟水是黄河上游的主要支流,发源于大阪山南麓。最大的两条支流北川河和西奈河,全长335公里,总集水面积16120平方公里。湟水最高水位一般在7 - 10月,8 - 9月最高。平均水位为2207.17米,历史最高水位为2209.99米。最低水位为海拔2206.74米。30年回归期洪水水位为2227.25米。百年一遇的洪水位为2215.49米。通过GIS对沁水河的一系列水文分析,可以清楚地看到沁水河流域的雨水集水区和流域面积。通过引水河坡地的叠加,可以很容易地看出地基处的水土流失情况(如图3、图4所示)。
2.2.3水污染
湟水河天然含水量高。如果水体遇到土壤、矿物质、岩石,水中的可溶性物质会溶解在水中,导致矿化加剧。此外,湟水位于洪水频发地区。山区上游水土流失较为严重。河流有更多的泥沙和沉积物。泥沙不仅堵塞了河流和水库,影响了水利工程的效益,而且给工业、农业、畜牧业等行业带来了不便。
此外,湟水河的人工污染也非常严重。由于湟水河上游多为农田,农田水利灌溉较为丰富,农药、化肥的污染主要是农药、化肥的残留与水混合造成的。城市中游是城市的中心。周边人口比较密集,只有一个污水处理厂。如果生活污水没有得到充分处理,就会直接排放到浑浊的水中,造成一定的污染。下游为点源污染。工业生产布局集中。流域水资源利用率高,工业废水排放严重。
图1.西宁市2015年降水分布图
图2. 西宁市2015年气温降水曲线
图3.相关的水文分析
图四.湟水流域
2.3.湟水河存在的问题
2.3.1天然河道的破坏和难以开凿的运河
基地河流上游开发程度低,河流仍保持原有的天然河道,但河岸是坚硬的混凝土护岸。河流中游河道渠化严重,自然弯曲的河道改变了河流的形态,成为硬化的直线河道,促进了城市的发展。由于植被的缺乏,动植物栖息地的破坏和亲水性的降低,河水无法渗透到地下,地下水无法补给,多巴新城的供水迫在眉睫。
2.3.2严重缺乏河流的渠化,严重缺乏河流自然保护区的储备能力
黄河中游部分河道渠化,河道本身的泄洪能力下降。此外,由于温室效应,全球变暖加剧,降水逐年增加,城市中过多的水不能及时排干,造成大面积的内涝。
2.3.3严重的水污染
湟水河的天然污染源是高含盐量的水体。当水体遇到土壤、矿物质、岩石等时,可溶性物质在水中溶解,导致矿化含量增加。黄河是黄河最大的支流,含沙量高,淤积严重。因此,湟水河河床逐年升高,水质变得模糊,对湟水河的生态多样性产生了一定的影响。人的污染是由于湟水河两岸的工业分布比较密集,工业废水未经处理直接排入浑浊的水中。湟水河水质的严重污染将与城市生活污水一起产生。
2.3.4不亲水
103省道将多巴新城城区和河流分为两部分。由混凝土、灰浆、砖石和砖块筑成的坚固堤防所造成的高程差异,将使人类活动与湟水隔绝开来。它不能满足人们对亲水性的需求。
3.湟水河生态修复的实践
3.1 规划设计理念
它秉承河道自修复的理念,尽可能少的干涉河流的自修复,只进行一些技术措施,为河流本身的修复创造环境。在河流长期的侵蚀过程中,可以逐步完善修复体系,充分实现“尊重自然、回归自然、顺应自然、保护自然”的生态文明理念,满足“景观与水文化循环发展”。
在河道治理过程中,根据设计要求,要恢复自然河流和河岸,放弃原有的硬水道,以满足河流对地下水的渗透和补充,从而有效地保护城市的用水需求。这必须考虑到放弃原有的硬质护岸是否会影响城市的调节和洪水的排放。因此,在设计时既要考虑湟水河天然护岸的修复,又要满足河流调节和泄洪的功能。要有一定的安全性和功能性,充分考虑滨河生态效应。
3.2设计方法
根据场地机制和城市功能,基地分为三个部分:上游自然农田区,具有农田体验和农田观光功能;主要满足城市居民亲水需求的城市中心区;下游湿地景观区,通过中上游的生态修复,在下游形成美丽的湿地景观。对于河流整治,从上游到下游,按顺序分为五个不同的部分:动力河段、冲刷河段、动力河网、雨水收集处理、人工浮岛建设。河道修复采用不同的方法。使湟水与西纳川河交汇的三角洲地区形成了优美的湿地环境,为动植物提供了优美的栖息地,生物多样性丰富。通过湿地本身的功能,净化水体,使湟水流向西宁市,为市民提供干净、安全的饮用水源。
3.2.1动态河湾
基地上部的水形态基本保持了其自然形态,但河岸是坚硬的水泥河岸。在设计过程中,保留了原有的河道,并在河道上沉积了少量的泥沙,使河道动态演变。河湾可以很好地开发,形成一个动态河湾。为了打破原有的硬质水泥河岸,将河岸表面进行淘洗,并用种植土代替。利用土壤生物工程技术加固外河岸,使其逐渐回归天然驳船岸(如图5所示)。
3.2.2冲刷和河湾
利用生物工程技术加固河床护岸。流经动态河湾,然后流入较小的河湾。由于河湾较小,流速减小。由于长期的冲刷沉积,河岸的覆盖层改变了土壤。种植在河岸上的植物在水流受到影响的地方自发地定植,从而有效地缓解了洪水对河岸的冲刷(如图6所示)。
3.2.3动态河网
对于运河化的河流部分,首先要恢复河流的自然河道,利用农田灌溉渠的错综复杂的河道将它们连接起来,形成一个菱形网格,为河流提供新的流量选择。在长期的冲刷和流动过程中,沉积物沉积在一个菱形网格中,逐渐形成可以种植绿色植物的绿洲。种植植物对泥沙沉降、河流流速降低、泥石流减少等自然灾害和道德损害有良好的效果(如图7所示)。
3.2.4雨水收集处理
随着全球变暖的存在,城市水淹现象频繁发生。人们越来越重视雨水的收集和处理。通过对GIS流域的分析,在河流中游部分区域设计雨水花园,对雨水和居民生活污水进行微环境处理。经过处理的雨水和污水再次排入河中。雨水花园的设计不仅有助于减少城市的热岛效应,缓解城市的喧嚣,形成城市环境的生态多样性,隔绝碳,净化空气,还为公众提供了一个游览的场所。它还可以作为一个教育演示基地(如图8所示)。
3.2.5人工浮岛设施
长江中游下游为开阔的[7]型流域。在河水上设置人工浮岛,形成人工湿地。一方面,植物根系表面积大,可以在水中形成密集的网状,吸附大量的营养物质于水体中。其结果是,它成为植物的养分,然后通过植物的生长成为水中鱼虾的食物。漂浮岛屿上的植物同时可以为鸟类提供栖息地。低等植物的根为鱼类和水生昆虫提供了栖息地,使其成为一个可循环利用的生态系统。另一方面,浮岛可以有效地防止“水华”和阳光照射大面积。其结果是水中的藻类不能生长,浮游植物通过接触和沉淀的作用来沉降,从而达到改善水质和提高河流透明度的目的。它被一条蓝色的河流代替(如图9所示)。
3.2.6蜿蜒的自然湿地
经过一系列的治理和减速,湟水河最终在新川支流下游三角洲形成天然湿地,现有植被得以自然生长,河流生态系统得以恢复,形成了美丽的动植物栖息地。湿地不仅为市民提供了天然的休闲氧吧、休闲公园和科普基地,而且保证了湿地物种的灵活发展。它们增加了生物多样性,维持了物种的可持续发展。通过清洁系统的河流顺流而下,然后流入西宁市,为西宁市居民提供了较为清洁的饮用水。同样,河岸仍然使用替代的种植土壤。利用生物工程技术建立河岸,满足河流的泄洪功能(如图10所示)。
图5.动态河湾
图6.冲刷和河湾
图7.动态河网
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