（环境工程专业论文）城市河道水环境治理与景观设计.pdf

摘要 城市河道，是城市水生态环境的重要载体，在社会经济发展中发挥着极其重 要的作用，既是城市环境独特的风景线，也是发展国民经济和保障人民安居乐业 的生命线。本文以尊重自然、改善环境为原则，以营造良好的城市河道生态系统， 建设人水和谐的城市景观为目的，提出城市河道景观生态设计理念。 本文从国内外城市河道水环境治理的历程和当今时代景观环境对河道水环 境治理的需求出发，从景观生态设计角度，重新审视城市中这份宝贵的资源，以 改善城市生态环境，提高人们的生活质量为根本，从整个城市的景观系统和整个 水环境的生态功能出发，提出以生态优先的方式利用自然资源和环境容量，整治 方法采用技术的多样性和针对性，注重水质的提高、水环境的改善和水生态系统 的完善，规划岸线景观，营造人水和谐的河道环境，建设可持续发展的生态城市。 通过文献分析，研究了城市河道水环境整治和景观设计的相关理论，从可持 续发展、生态城市观点，到景观设计和景观生态学理论，建构了城市河道水环境 整治与环境设计研究的理论框架，认为应以可持续发展为根本，以建设生态城市 为目标，应用景观生态学的设计观点，遵循因地制宜综合治理的水土保持原则、 景观多样性原则与稳定性原则等，使生态改善重建和景观设计与城市经济社会发 展更为和谐统一。 通过对国内特别是本省许多城市河道水环境治理和景观规划设计的案例分 析，认为城市河道水环境治理与景观设计的实质就是城市河道的景观生态设计， 就是遵循生态设计原则建设城市河道景观，从而提出了城市河道水环境治理与景 观设计策略。首先是尊重自然恢复河道的生态功能和本来面貌。其次是要突出地 方性，进行丰富多彩的河道设计。第三是构建以人为本、人水和谐的河道景观生 态系统。 以日照市沙墩河为案例，进行了验证，通过实地踏勘，分析各岸段水质、水 景、生态环境的第一手资料，对本研究理论进行了验证，并修正了城市河道景观 设计理论中的不足之处，进一步完善了本研究。 关键词：城市河道水环境治理景观设计景观生态设计 a b s t r a c t u r b a nr i v e ri sn 1 0 s t 曲p o r t 锄tf o r r b a l le c o l o g i c a le n v i l 0 砌e n ta n dt a k eg r e a t p a r ti i l1 1 1 b a nd e v e l o p m e n tw 1 1 i c hi st h em o s tu n i q u es c e n e r ya n dt h el i f e l i i l eo fm t i o m l e c o n o i n ya n dc i t 也e n sl i f e t h et h e s i sp u tf 0 刑a r de c o - l a n d s c 印ed e s 培ni d e ao nt h e b a s eo fn a t u r e 觚di r l l p r o v i i l ge n v i r o m e ma t l d a i l l l i i l gt oc o i l s t r u c t 血o u s r e l a t i o l l s l l i po fh u m a n a n dw a te r t h et h e s i sr e - s l l r v e yu r b a nr i v e r 矗o me c o - l a n d s c 印ed e s 逸na n g l et l l l o u 曲t h e e x a m p l eo fw a t e re i i r o m e m l a n a g e m e n t i nt h ew o r l da n dt h ee n v i r o i 蛐e n t a l r e q u i r e m e mt o 呻r o v eu r b a ne c o l o g i c a le n v 的1 1 1 1 1 e n ta n dc i t 也e nl i f e np u tf o n ) l ，a r d s s u c hm e a s u r e sa se c o l o g i c a l - p r i o r i t ym l eo f u s i r 坞r e s o u r c ea 1 1 dc i r c 删a n c e ，d i v e r s “y a 1 1 dp e r t i i l e n c eo fm a n a g e m e m m e t h o d s ，p a y m ga t t e m i o nt oh 1 1 p r o v i i l gw a t e rq u a l i t y ， c i r c u m s t a n c ea 1 1 de c o s y s t e ma n ds oo n b yl i t e r a t u r ea 1 1 dt h e o wa n a l y s i s ，t h e o d r 丘a m eo fw a t e r 部i v 讯) 衄e mm a 加g e m e m a i l dl a n d s c 印ed e s i g no ft h eu r b a nr i v e ri sb u i l dw l l i c hp o no u ti ts h o u l db a s eo n s u s t a i l l a b l ed e v e l o p m e m ，a i l l la tb u i l d i l l ge c o l o g i c a lc i t y ，u s el a n d s c a p ee c o l o g i c a li d e a ， f o i i o wt h ep r i i l c i p l eo fa d j u s t i n gm e a s u r e st ol o c a lc o n d i t i o n s ，d i v e r s es t a b l el a n d s c a p e a r l dt oc o o r d 访a t ee c o l o g ml a n d s c a p e ，s o c i e t ya i l de c o n o 瑚吵 b ye x a m p l eo fw a t e re i i r o 珈 n e mi m m g e m e ma n dl a n d s c a p ed e s 适no f t h em - b a n r i v e ri 1 1c h 血ae s p e c i a li ns l l a n d o n gp r o v i i l c ei t p u tf o 刑a r d st 1 1 a t “se s s e n t i a l i s e c o l a n d s c a p ed e s i g l l e c o - h l d s c 印ed e s 远ng i v eu s t h ei n e a s i l r e so fw a t e r e n v i r o 姗e mm a m g e m e ma i l d1 a n d s c a p ed e s i g no ft h eu r b a nr i v e rh l c l u d i l l gr e s p e c t 吨 n a n i r e ，r e n e wt h ew a t e r c o u r s e ，m a k 协gl o c a la n dc o l o 撕【l ld e s i g na n dc o n s t m c t i l l g h u m a na n dk l r 】n 0 1 1 i o u sr i v e re c o l o g i c a ls y s t e m w et a k es h a d u nr i v e ri n 勉l l a oa st h ec a s et ov a l i d a t ea n dl n o d i 矽o u rr e s e a r c h b yo n - t h e s p o ti n v e s t i g a t i o na i l dp r i m a r yd a t aa n a l y s i st h e o 巧矗a m eo fw a t e r e n v i r o n m e n tr m m g e m e n ta 1 1 dl a n d s c 印ed e s i g no ft h eu i b a nr i v e ri sv a l i d a t e d 甜1 d m o d j f j e d k e yw o r d s ：u r b a i lr i v 盯，w a t e re n v 的m e m1 1 1 a m g e m e n t ，l a n d s c a p ed e s i g n ， e c o - l a n d s c a p ed e s i g n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：粕濠 签字日期：复彬p 年月孑_ o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：耘漾 导师签名 签字r 期：加萝年月知r 签字r 期 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 城市河道，是城市水生态环境的重要载体，在社会经济发展中发挥着极其重 要的作用，既是城市环境独特的风景线，也是发展国民经济和保障人民安居乐业 的生命线。近年来，河道普遍存在淤积严重、河水污染等现象，部分河段失去了 作为饮用水源的功能，河网水体普遍富营养化，严重影响居民的生活质量和身体 健康。因此，对河道的生态治理，迫在眉睫。 城市河道水环境系统所具有的带有功利价值的功能，如供水、航运、排水等 功能已被人们所充分地认识和利用，但城市河道水环境系统所具有的非常重要的 环境景观和生态效应却长期以来被人们忽视。在进行城市河道水环境整治时，往 往采用传统的设计理念，从工程的角度进行设计和施工。传统的水利工程设计理 念一般认为，最好的设计是用最小的投入达到所要求工程功能( 如行洪、航运、 发电等) 的设计；自然状态是人们无法完全控制的，人工系统( 如混凝土结构) 是实现工程目的最可靠和最好的手段；城市水利工程的首要目标是保证其工程用 途( 如排水、防洪) 的实现。在这种设计理念的指导下，仅将水区的环境作为工 程实体而非城市公共空间来看待，较少考虑城市的整个生态系统、人的心理和生 理等方面的环境需求。这一问题对工程技术人员尤其如此，对水环境工程的设计 多采取传统的工程措施，即截弯取直，石砌护坡，高筑堤岸等。此举确能对水环 境的整治起到立竿见影的效果，但是对环境及生态的许多方面会产生缓慢或不易 察觉的负面影响，如拉直的岸线改变了自然形成的江河岸线的自然特征和重要功 能，同时由于这样的岸线垂直陡峭，落差大，加之水流快，使滨水地区成为冷冰 冰和缺乏生活情趣的堆砌体。更为严重的是这种典型硬质岸线结构，完全改变了 一个动态的自然景观系统和生态系统。使滨水景观这个城市中最具有生态价值的 环境失去了活力，成为钢筋混凝土的渠道。因此，工程治理方法只能解决单一的 问题，对于丰富而多样的城市滨水景观生态系统的形成存在着严重的缺陷。因而 设计者必须以新的观念重新审视城市中这份宝贵的资源，从整个城市的景观系统 和整个水环境的生态功能出发，以生态优先的方式利用自然资源和环境容量，采 用整治技术的多样性和针对性，注重水质的提高、水环境的改善和水生态系统的 完善，规划岸线景观，营造人水和谐的河道环境，建设可持续发展的生态城市。 第一章绪论 1 1 2 研究意义 水是人居之本，生命之源。自古以来，人们在确定居住地的时候，自然水资 源环境的优劣是选择居住地的必要因素和重要条件。几千年延续至今的历史名城 和村寨，无一不依存于一个自然水资源体系的保障，才得以可持续发展。我们的 先民傍水而居，沿河开垦耕耘，为了生存和发展，人们利用河流，从听命于河流， 到抗御河流、改造河流，一代接一代，进行疏河修堤筑坝的治水用水活动。随着 科学技术的巨大发展和生产力的迅速提高，人类支配河流的能力远远超过历史水 平，但也带来了对河流的伤害，水生态环境的破坏已经严重影响着居民的生活质 量和身体健康，人们日益增长的物质文化生活水平迫切要求相依共存的城市水环 境得以改善，水质的提高、水景的建设、水生态系统的完善，是2 1 世纪“生态文 明”城市亟需解决的问题。 城市河道水环境的治理与景观设计研究是以改善城市生态环境，提高人们的 生活质量为根本，同步考虑“水清、岸绿、景美”的问题，水清注重工程技术之治 理手段，岸绿、景美注重景观设计之美学效果，同步设计并考虑同步实施，既可 避免重复施工，节省费用，又能达到较理想的水景效果，是经济社会发展和环境 保护的双赢。 1 2 国内外研究综述 1 2 1 国外河流治理进程及研究 国外对河流生态环境的研究和实践已有一百多年的历史，取得了显著的效 果。基于河流生态系统的管理和维持生物多样性的河流流量研究，是通过改善河 流水质、重建和恢复生态等内容的实践来改善生态环境，如减少枯水期引水量， 大幅度减少地下水开采等。在维持生物多样性的河流流量研究中，2 0 世纪9 0 年 代以前对生态需水量的研究主要集中在河道自身的物理形态、所关心的鱼类及无 脊椎动物等对流量的需求方面，对整个生态系统的完整性未能加以充分考虑。2 0 世纪9 0 年代后，部分学者认为在河流管理中，应从纵向的连接、洪泛平原的流 量、维持河道的流量3 个方面进行考虑，并提出确定生态系统可接受流量的两个 步骤：一是制定生态目标和综合目标，提出生境和物种数量可接受的损失度，如 在荷兰的自然政策方针中，生态系统可接受的最大损失度为物种的5 ；二是 参照基流量、考虑当前可接受的平均流量、极低或极高的流量及频率和持续时间， 确定可操作的最小单元，并提出相应的具体生态目标。 2 第一章绪论 对河流实施单一目标管理研究的立场是为了避免洪水，以保证居民的安全， 即以质量转移动力学为基础，通过建立河流和洪泛平原生境、建设人工大坝等工 程措施，降低洪峰流量，使日流量趋于稳定。但这样做存在的问题是河流经长时 间的运行，来自上游的沉积物不断积累，冲刷洪水流量减小，水和沉淀物的自然 流动受到抑制，水流携带的泥沙沉积在水库和下游地区，河流的生境趋于恶化。 河流综合管理研究则弥补了单一目标管理的不足，采用河道内流量增量法、 蒙大纳法、流量持续时间曲线法、栖息地排水法、水力学评价法等方法，从河流 的研究范围和尺度、河流系统分类和评价、河流恢复、稀释用水及维持生物多样 性的河流流量5 个方面统筹考虑，以维持河流生态环境的自然平衡。最具代表性 的是w 矾提出的四维河流生态系统 2 】，即河流在纵向、横向、垂向和时间分量上 具有连续性、相互性、融合性、延续性特点。纵向上，河流是一个线性系统，从 河源到河口均发生物理、化学和生物变化。河流是生物适应性和有机物处理的连 续体。生物物种和群落随上中下游河道物理条件的连续变化而不断地进行调整和 适应。河流不仅是一个流动的物理系统，更是一个动态的生态系统。因此，尽可 能保持河流上中下游的连续性应成为河流生态修复的一个重点，应特别注意因人 类活动造成连续性的中断。例如，由于过量取水减少了河道水流造成河流干涸及 断流。筑坝破坏了河流纵向的连续性，对鱼类和无脊椎动物的洄游与迁移形成障 碍。另外，自然河流中大量营养物质吸附在泥沙颗粒表面，随水流运动而转移扩 散，为水生动植物提供丰富的营养。河流是水域生态系统物质循环的主要通道。 一旦河流被大坝拦截，粗沙在水库中淤积，清水下泄加剧了对于大坝下游河床的 冲刷，改变了营养物质运移规律，有可能破坏原有的河流生态系统结构。横向上， 河流与其周围区域的横向流通性也很重要。河流与周围的河滩、湿地、死水区、 河汊等形成了复杂的系统，河流与横向区域之间存在着能量流、物质流等多种联 系，共同构成了小范围的生态系统。在自然状态的水文循环产生洪水漫溢与回落 过程，是一个脉冲式的水文过程，也是一个促进宝贵的营养物质迁移扩散和水生 动物的繁殖过程。但是，人们出于防洪的需要，沿河两岸筑起堤防，把河流约束 在两条堤防范围内，使洪水不能肆虐危害人类生存。但是堤防也有其负面效应。 堤防防碍了汛期主流与周围河滩、湿地、死水区、河汊之间的流通，阻止了水流 的横向扩展，形成了一种侧向的水流非连续性。洪水挟带的大量营养物质无法扩 散到洪泛区，泥沙和营养物质被限制在堤防以内的河道内，使岸边地带和洪泛区 盼栖息地特性发生改变，使两岸植被面积减少，无脊椎动物物种减少。另外，鱼 第一章绪论 类无法在洪水期内进入滩地产卵和觅食，也失去了躲避洪水风险的避难所。鱼类、 无脊椎动物等生物群落会减少，最终有可能导致河流周围区域的生态功能退化。 竖向上，与河流发生相互作用的垂直范围不仅包括地下水对河流水文要素和化学 成分的影响，而且还包括生活在下层土壤中的有机体与河流的相互作用。t a n f o r d 和w 捌在1 9 8 8 年对河流系统的竖向领域进行了观测，他们认为这个区域的生物 量远远超过河流的底栖生物量 3 。人类活动的影响主要是不透水材料衬砌的负面 作用。如果对于自然河流进行人工渠道化改造，采用不透水的混凝土或浆砌块石 材料作为护坡材料或河床底部材料，将基本割断了地表水与地下水间的通道，也 割断了物质流。在时间尺度上，河流四维模型强调在河流修复中要重视河流演进 历史和特征。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、 整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流系统的演进是 一个动态过程。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间 中扩展或收缩的动态系统。水域生境的易变性、流动性和随机性表现为流量、水 位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与河流形态的变化，泥 沙淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存 条件。生态系统的成长是一个过程，从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要 数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部 稳定性都有所增强和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺 度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要 若干年的时间。自然河流生态系统的改变也需要很长时间。即使由于筑坝等人类 活动对于水域生态系统的影响，也需要几十年的时间才能显现出来。同样，河流 生态修复也需要时间，逐步恢复其结构和功能。有研究指出，湿地重建或修复需 要大约1 5 到2 0 年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行 长期的监测和管理。期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。所有这些变化 均应反映在河流的时间尺度中。 河流生态修复是指使用综合方法，使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退 化的自然功能【4 1 。它需要掌握破坏生态系统结构和功能或阻止其恢复的自然或人 为因素，调查河流生态系统的结构和功能的变化，以及对生态系统有影响的物理、 化学和生物过程。任何修复方案都应该承认河流的现状。在任何情况下，河流都 不会恢复到其原始状态。河流修复的目标应该是建立具有自修复功能的系统。河 流生态修复是一个复杂的过程，不仅仅是技术层面上的问题，它还涉及到公众参 4 第一章绪论 与、政府行为等诸多社会因素。将来的河流管理不应仅将重点放在调整河流系统 来适应人类的需要上，而更应着眼于在流域范围内，调整人类的开发行为来适应 河流生态系统。 城市河道污泥处理处置研究，也是一个世界性环境问题，是世界上各大水都 都存在的大难题，“污泥浊水”有因果关系，治水必先治泥。国际上有许多这方面 的世界性组织，年年开会，交流经验，研究对策，如国际大河会议组织、国际环 境金属会议组织等。 治河工程结合生态建设，是发展的必然趋势。近年来，一些发达国家为恢复 水生生态系统和改善河流的功能做了许多工作，投入了大量的资金，研究专门技 术建设典型示范工程，“与自然亲近的治河工程”理念已经提出。治河要“保护自 然”、“恢复自然”，恢复河流的滩地，或者模拟天然河流的河岸，让两岸的堤坝自 然化。除了让河道自然恢复外，还包括重建深潭和浅滩、恢复被裁直河段、束窄 的河槽、拆除混凝土河道及涵洞等。美国通过拆除大坝、恢复过去已被淹没的河 段并重建岸边植物带等措施，恢复和改善了河流生态系统。加拿大、澳大利亚、 新西兰、德国、芬兰、日本和以色列等国家对河流系统功能恢复均采取了相应的 措施，其中包括新的河道整治工程设计，如可为鱼类及动物提供繁衍生息空间的 护岸工程设计、新型材料及新型过坝鱼道；具有曝气功能又有利于鱼类产卵栖息 的新型丁坝；为鱼类和鸟类、两栖类和昆虫等提供栖息地的人工岛等【l 】。 1 2 2 国内河流治理进程与研究 1 2 2 1 国内城市河道污染现状 我国江河、湖泊和水库普遍受到污染，至今仍在迅速发展。水污染加剧了水 资源短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物 安全，造成的经济损失约为国民生产总值的1 5 3 。水污染已成为不亚于洪 灾、旱灾甚至更为严重的灾害。 据2 0 0 0 年统计，我国河流水质在1 1 4 万公里评价河长中，符合和优于类 水的河长占评价河长的5 8 7 ，比上年下降3 7 。关于湖泊水质，在评价的2 4 个湖泊中，9 个湖泊水质符合或优于类水，4 个湖泊部分水体受到污染，1 1 个 湖泊水污染严重。其中，滇池水质劣于v 类，处于富营养状态。关于水库水质， 在评价的1 3 9 座主要水库中，有1 1 8 座达到、类水质标准，在未达到类水 标准的水库中，有8 座劣于v 类水。在对9 3 座水库进行营养化程度评价时，处 于中营养化状态的水库6 5 座，处于富营养化状态的水库1 4 座。这些情况说明我 第一章绪论 国江河湖库水体污染状况严重，且有明显恶化趋势。我国的城市河道近8 0 已 受污染或严重被污染，随着城市进程的发展，城市河道污染也在逐步加剧。据1 9 9 9 年我国环境状况公报显示：我国流经城市的河段普遍受到污染，1 4 1 个国控城市 河段中有6 3 8 的城市河段为至劣v 水质。城市河道的富营养情况和城市的 经济发展水平具有相关性，工业化、城市化发展越快，城市规模、人口增加压力 越大，环境负荷越大，城市河道的水质也就越差。以上海市为例，原上海为水资 源丰富的城市之一，然而由于水体遭受严重污染，已被列为全国3 0 0 个水质型缺 水城市之一。河道水体水质除了长江口三岛( 崇明岛、长兴岛、横沙岛) 河流水质 较好，基本达到3 级外，黄浦江水质为4 级，其余基本为5 级。主要河流水质污 染以有机污染为主，另因河道疏于管理，脏、乱、臭、黑、塞现象普遍存在。 根据监测资料，2 0 0 2 年广州市域内2 3 1 条河流多数水体黑臭，不但影响了 依水而居的市民的身心健康，而且直接影响了广州市的整体形象。我国西南重镇 昆明的滇池也已污染，计划投资3 亿进行治理。东方威尼斯苏州市9 5 期间 投资6 5 0 万元，挖了2 5 条河。近年来原大运河改道，市区内河道流速降低，污 泥沉积，水质开始恶化。苏州市计划投资4 0 0 0 万元清理污泥。与国外相比，国 内对河流生态环境的正确认识较晚，只注重经济建设，忽视对生态环境的维持， 出现了城市和工业用水挤占农业用水，农业用水挤占生态用水的现象，导致生态 环境恶化，进而对经济的可持续发展构成极大威胁。 1 2 2 2 国内河流治理研究 近年来，随着人们对河流认识的深入及工程的实施，对河流的生态环境治理 从原来仅对河流水环境污染进行治理和改善水环境质量逐步向河流生态用水、河 流生态恢复及湿地、流域生态建设等方面扩展，如成都的府南河、太原的汾河、 济南的小清河等河流水环境改善工程。各位学者从流域及河流两侧的社会发展、 产业调整、土地及规划控制、生态景观建设等方面开始进行综合讨论与探索，对 城市水环境治理的认识和研究已相当广泛。许士国在探讨河道治理模式演变过程 的基础上，从多个层面研究了现代河道治理中的新课题【5 1 。张丙印和倪广恒从水 利工程学科的发展趋势提出了城市水环境保护和生态恢复的设计思想 6 】。张锡辉 以工程学的概念和方法为基础综合了受污染水环境修复过程基本概念、原理和工 程步骤【7 】。孙逸增着重研究了水滨环境及景观的融合、协调 8 】。江莹从社会学角 度对城市水环境治理作了分析与研究【9 】。李晓磊从经济学角度分析了水环境治理 的难点，研究国外发达地区水环境治理的经验，对我国的水环境治理有一定的借 鉴意义10 1 。 6 第一章绪论 生态方法水体修复技术，是利用培育的植物、动物或培养、接种的微生物的 生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技 术。生态方法水体修复技术包括：人工湿地处理技术、生物膜法处理技术、土地 处理技术及生物操纵技术等】。人工湿地的原理是利用自然生态系统中的物理、 化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。生物膜法是指用天然材料( 如 卵石) 、合成材料( 如纤维) 为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，可为微 生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。土地处理技术是以 土地为处理设施，利用土壤一植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能， 达到某种程度对水的净化。生物操纵技术是利用营养级链状效应，在湖库中投放 选择的鱼类，吞食另一类小型鱼类，借以保护某些浮游动物不被小型鱼类吞食， 这些浮游动物的食物正是人们所讨厌的藻类。生态方法水体修复技术具有以下优 点：处理效果好，工程造价相对较低，运行成本低廉，不会形成二次污染，还可 以结合景观改善及城市地区场所休闲建设。这种技术在国内外都已经有一些成功 的工程实例。深圳一家高尔夫球场生活污水处理厂是一块1 2 0 0 平方米的人工湿 地，种植再力花、纸莎草、美人蕉和富贵竹等，使发臭的污水变成清水。韩国的 汉江支流良才川地下生物廊道，利用河卵石表面形成的生物膜，使河流的b o d 、 s s 等处理率达到7 5 。研究结果表明：挺水植物如慈菇、茭白、水花生以及沉 水植物伊乐藻对水体中的氮的去除率达7 5 ，茭白、伊乐藻对水体中的磷的去除 率达7 5 ，芦苇、慈菇对磷的去除率为6 5 。 1 2 3 国内城市水环境治理案例 浙江省河流众多，水系发达，共有河道6 万多公里，既是江南水乡独特的风 景线，也是灌溉、排涝、航运、发展国民经济和保障人民安居乐业的生命线。但 近年来浙江省河道普遍存在淤积严重、河水污染、提防坍塌等现象，制约着社会 经济的发展。河道淤积，部分和段失去了作为印用水源的功能，河网水体普遍富 营养化，严重影响居民的生活质量和身体健康。为此，浙江省政府开始对河道进 行生态建设，明确了“回归自然”、“以人为本”的河道治理思路，对山溪性河道、 平原河网、城镇村居地河道采取不同的治理措施，计划用5 年时间基本改善水环 境，再现江南水乡“水清、流畅、岸绿、景美”的风貌。 江苏水网稠密，濒海襟江，河湖纵横，全省有大小湖泊3 0 0 多个，河流2 9 0 0 多条，省内许多城市依水而筑、以水定形，因水而兴、由水而荣，水景之美享誉 中外。随着社会经济的快速发展，大量工业废水和生活污水排入水体，污染加剧， 城市水质恶化、景观杂乱、生态退化，不少城市的河流变成了“龙须沟”，群众反 映强烈，解决水环境问题已经成为促进城市可持续发展的紧迫任务。为此，江苏 第一章绪论 省坚持规划先行，实施综合治理；坚持厂网并举，加快城市污水治理设施建设； 坚持生态修复、景观建设和文化发觉协调统一，努力改善水质、营造水景，为广 大居民提供高质量的人居环境，增强城市可持续发展能力。 大连市无大型河流，直流入海的中小型河流较多。河短流急、基础流量小是 河川水流的普遍特征。河道治理在经历了依附自然被动防御、发展生产与河争地、 科学规划依法治河三个阶段，目前进入修景与生态和谐治理阶段。针对大连地区 少雨干旱、河道季节性过流的特点，提出在保证河道防洪基本功能的基础上，遵 从自然、兼顾生态景观与区域发展的可持续性的生态型河道治理模式。提出了“创 造利于亲水的水边景观，制定与区域发展、传统文化、自然条件相和谐的规划方 案，设计适合当地生态要求的结构形式，对于整个河道治理模式追求可持续性” 原则，即在满足河道行洪排涝基本功能的基础上，河道的社会功能与生态功能建 设要具有长期持续存在的条件。 山东省内许多城市树立以人为本、环境优先、注重民生、和谐发展的理念， 以提高市民生活质量为目标，努力改善城市面貌、提升城市品位、完善城市功能、 营造和谐人居环境，大力实施水环境综合治理工程。 临沂市加强以整治沂河为主体的水环境综合治理，先后编制实施了城区水系 景观规划，涑河、柳青河、陷泥河、青龙河等综合治理开发规划；提升城市生态 环境质量，呈现了城水相依，人水亲和”的优美图画，显现了人与自然的和谐统 一，良好的沂河水环境已经城市临沂市的城市“名片”和“金字招牌”。 聊城市修编后的城市总体规划科学确定该市城市发展目标为：以江北水城和 历史文化名城为特色的生态型现代化园林城市。城市性质为：中国江北水城；以 发展商贸旅游为主的历史文化名城。聊城具有良好的自然和历史文化资源，城区 水网发达，城区内现有河流1 0 条，古运河、徒骇河等都从城区穿过，东昌湖水 面开阔，水域面积占城市建成区近三分之一，拥有“城在水中、水在城中，城中有 湖、城湖河一体”的独特城市风貌。充分展现聊城历史文化、水系、生态环境相结 合的城市特色。聊城新版城市总体规划的实施着力完善该市“河湖相连、水水相通、 城在水中、水在城中”的“卓越秀美的江北水城”景观特色，统筹安排城市各类用地， 促进土地利用结构和布局的进一步改善，提高土地利用的经济效益、社会效益和 生态效益，实现全市经济社会可持续发展。 东营打造“东方湿地之城”，在中心城绿地和水系规划的指导下，把水系和绿 地系统作为城市重要的基础设施和塑造城市风貌特色的关键因素，通过理水造 绿、水绿结合，共同形成科学、完善、生态、独具特色的城市水系和绿地系统。 城市水系规划主要是利用好区域内黄河水灌排系统和现状用地内的河渠、水库湖 泊，形成“九廊贯城，十纵相连，河湖一体，循环贯通”的水系机构。“九廊贯城” 第一章绪论 是指东西向贯穿中心城的九条河流；“十纵相连”是指贯穿城市南北，连接所有湖 泊、湿地的十条人工河。以上主要河道间距在1 0 0 0 2 0 0 0 米之间，形成水面近1 5 平方公里。为使水流动起来，规划形成了水系的整体循环系统，通过整理保护现 状的水库、湖泊形成人工湖6 0 处，将人工湖与河道和大片湿地全部连接贯通， 成为城市水系与公园绿地的重要组成部分和景观节点。在水系特色上，与北方城 市相比，着重体现“密、多”，与南方城市相比，着重体现“宽、大”。河道成棋盘 状网格化布局，湖泊星罗棋布点缀其中，从而形成“河道密布，湖泊众多，宽阔宜 人，大气自然”的城市水系特色。 山东省内还有几个城市编制并实施了关于水环境综合治理工程的规划：如枣 庄的东沙河改造规划，新城区绿地系统、水系、山体保护规划；胶州市的 胶南市滨水地区景观规划设计，水城景观设计，三里河上游景观设计；济宁的京 杭运河两岸、北湖湖滨地区、古运河片区概念规划等。 潍坊市坚持以改善生态环境、提升城市品位为目标，对流经市区的白浪河、 虞河、张面河进行统一规划、综合整治、分期实施，完善了滨水地带功能，建设 了展现潍坊地域文化的城市滨水景观，城绿水秀的生态体系 12 1 。提升了整体品质， 突出了城市文化内涵。也因此荣获了“中国人居环境水环境智力优秀范例城市奖”。 现主要介绍一下虞河综合整治。虞河，古称溉水，又名东丹河，发源于坊子灵山， 流经坊子、奎文、寒亭、昌邑，汇入渤海菜州湾。全长7 5 公里，宽5 0 至1 0 0 米， 流域面积8 9 0 平方公里，属常年性河流。虞河与两岸居民的生活息息相关，上世 纪五六十年代以前，虞河之水清澈见底，沿河居民不仅在岸边淘米、洗菜、钓鱼、 摸虾、游泳、溜冰，而且还将虞河作为饮水用的主要来源。建国以后，虞河曾有 国几次小规模的治理，也只是局部的疏浚河道，清淤培堤，提高其防洪能力。自 上世纪七十年代以来，虞河污染严重，工业污水乱排、生活垃圾乱倒，有上千个 排污口的污水流入河中，致使虞河河道内污水横流、杂草丛生、垃圾遍地、蚊蝇 孳生，两岸居民怨声载道，影响了群众生活、制约了城市经济的发展。河道损坏 严重、河堤参差不齐，填河现象时有发生，局部地段被垃圾填埋，已经不具备防 洪、泄洪功能。虞河成为了一条排污河道。整治虞河，让河流重泛清波，成为潍 坊百姓心中的一个梦想；整治虞河，将改善人居环境，提升城市品位，拉动城市 经济发展；整治虞河，事关改善市民人居环境、提高生活质量，事关改善投资环 境、提升城市综合竞争力。潍坊市自0 5 年拉开虞河综合整治工程帷幕【8 】。 虞河建设之初，景观设计只有简单的概念性规划。为把虞河建设成为全国一 流的滨水景观，工程建设者到各地考察学习，借鉴先进经验，集各家之所长，对 虞河进行了更高的定位和设计。使虞河景观的风格既保持了中国山水园林特点， 又融入了潍坊本地的历史文化特色，形成了珍珠项链式的城市风景带。虞河综合 9 第一章绪论 整治的总体设计理念是“让城市拥抱河流”，创造“清流碧水风筝城、潍州新貌赛苏 州”的靓丽美景。设计目标是把虞河建设成一条“生态的河、流动的河、文化的河”， 使其成为展示潍坊历史文化资源、体现园林城市特色、吸引国内外游客的景观长 廊。生态的河是改善水质、拓宽水面、改造亲水空间、建设沿岸景观、高标 准进行绿化；流动的河一是解决水源、提升水位、开辟水上游览；文化的河一 是展示资源、改善设施、融入潍坊独特的人文、历史资源、促进商业繁荣和两岸 房地产开发。设计内容是以虞河水道为轴，两岸亲水空间为辅轴，桥头、拦河坝 为节点，进行景观环境塑造，构筑带状的绿化游览空间。 1 2 4 城市水景治理 河流景观建设，特别是河道景观建设，在中国方兴未艾，在发达国家中也是 一个久盛不衰的话题。空气清新、绿树成荫、清澈等环境状态是市民对城市河道 的核心要求。当然，还有不少市民对河道寄托了个性化要求：河道应该是浪漫的； 是有文化气息的；是有活力的随着人们环境意识的普遍增强，河道景观的生 态功能已经成为一个时代的呼唤。但大多数城市河道由于曾经比较片面地强调防 洪、排水，忽略了河道的其他功能，对河床进行约束、截弯取直、陡坡护岸等工 程处理，使河道过流断面具生物多样性的湿地消失，湿地净化河水的能力被削弱， 不仅不利鱼类和其它生物生存，也减低了河道的自净能力。为此，各国纷纷开始 各种河流生态工程的建设，如德国的“河流生态自然工程”，日本的“多自然型建设 工法”，美国的“自然河道设计技术”【l 3 1 。 河道是水生态环境的重要载体，要考虑生物的多样性，为水生、两栖动物创 造栖息繁衍环境，这样既有利于保护河道水生态环境，又有利于提高河流自净能 力。除满足宣泄洪水的要求外，还应尽量保持河道的自然特征及水流的多样化， 只有水流的多样性才有水生物的多样化。例如宽窄交替，深潭与浅滩交错，急流 与缓流并存，偶有弯道与回流，岸边水草、礁石大量存在的多自然型河流，为各 类水生物提供栖息繁衍的空间。为此，河道整治要从生态、经济、人文、社会效 应和全面建设小康社会等多方面来考虑，既要恢复自然河道的功能，又要满足人 类依赖生存的要求，以“回归自然”与“以人为本”相结合为河道治理思路 13 1 。“回归 自然”是恢复河道原有的自然功能，满足行洪、蓄水、航运、水生态等要求，具有 水资源可持续发展的特性；“以人为本”是满足人类活动的需求，处理好人水和谐 相处的环境，具有亲水、安全的特性。 1 0 第一章绪论 1 3 研究方法 1 3 1 文献分析法 通过文献分析，初步掌握城市河道水环境治理、景观设计、水工学与生态学 结合、生态改善与景观设计结合的理论，了解城市河道形成、变迁及其与城市发 展相关的信息，建构了城市河道水环境整治与环境设计研究的理论框架。为实地 调查、进一步研究分类和设计探讨提供了理论基础。 1 3 2 实地调查法 主要针对日照城区内流河的实地踏勘，记录分析不同时段的水环境状况，用 以指导具体案例设计研究。 自然环境调查是城市生存和发展的基础，不同的自然环境对城市河道的形成 起着重要作用。主要调查的方面包括地理位置、地理环境、地形地貌、工程地质、 水文和水文地质等自然地理环境，风象、气温、降雨、太阳辐射等自然气象因素， 河道区域动植物种类与分布、自然植被、园林绿地、城市废弃物的处置对河道生 态环境的影响等。 区域、社会、经济环境的调查。了解城市河道周边乃至整个城市的经济、社 会境况，并对河道周边的土地利用、市政公用工程系统进行调查了解。 1 3 - 3 实证研究法 以沙墩河为例，将河道水环境治理与环境设计结合研究，一并规划，进行河 道的生态景观设计，让水环境治理与景观建设同步进行。 第一章绪论 1 4 研究框架与内容 通过文献分析，架构了理论研究框架，构建了景观生态学理论指导下的城市 河道水环境治理理论。 1 2 第二章城市河道水环境治理与景观设计的理论与箫略 第二章城市河道水环境治理与景观设计的理论与策略 2 1 相关理论综述 2 1 1 可持续发展理论 可持续发展的概念最初是于生态学范畴引申而来的，可持续发展一词，最早 出现于1 9 8 0 年国际自然保护同盟制订并发布的世界自然保护大纲。生物学方 面的全球性环境污染和生态破坏以及文化学方面的人文精神的失落导致人类发 展前景的暗淡，为了使人类的发展能够持续下去，可持续发展理论被提了出来。 我国学者对可持续发展的较完整定义是：“不断提高人群生活质量和环境承载能力 的，满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的，满足一个地区或一个 国家的人群需要，又不损害其他地区或其他国家的人群需要，满足其需求能力的 发展”。 。 联合国可持续发展二十一世纪日程指出：“水为生命一切方面之所需。总 的目标是确使地球上的全体人口都获有足够的良质水供应，同时维护生态系统的 水文、生物和化学功能，在大自然承载能力的限度内调整人类活动，并防治与水有 关的病媒。需要有创新的技术，包括改善当地的土技术，以充分利用有限的水资源， 和保障这些资源不受污染”。“水资源综合管理的依据构想是，水是生态系统的组成 部分，水是一种自然资源，也是一种社会物品和有价物品，水资源的数量和质量决定 了它的用途性质。为此目的，考虑到水生生态系统的运行和水资源的持续性，必须 予以保护，以便满足和调和人类活动对水的需求。在开发和利用水资源时，必须优 先满足基本需要和保护生态系统”。 可持续发展实质上要处理好人口、资源、环境与发展之间的关系，并使之可 持续发展下去，以保障当代人永远健康的生存和发展。可持续发展把人类赖以生 存的地球或局部区域看作是由自然、社会、经济、文化等多种因素组成的复合系 统，它们之间既相互联系，相互依赖，又相互制约，任何一方面功能的削弱都会 影响其他部分，甚至中断可持续发展的进程。水，作为一种不可替代的宝贵资源， 在可持续发展中的作用就如同血液对人体生命一样重要。在汲取以往经验教训的 基础上，人类开始认识到只有可持续发展才是今后社会发展的必然出路，也是现 代河道治理的必然出路。 第二章城市河道水环境治理与景观设计的理论与策略 2 1 2 生态城市理论 自然生态系统生生不息，不知疲倦，为维持人类生存和满足其需要提供各种 条件和过程，这就是所谓的生态系统的服务。这些服务包括：( 1 ) 空气和水的净化； ( 2 ) 减缓洪灾和旱灾的危害；( 3 ) 废弃物的降解和脱毒；( 4 ) 土壤的和土壤肥力的创 造和再生；( 5 ) 作物和自然植被的授粉传媒；( 6 ) 大部分潜在农业虫害的控制；( 7 ) 种子的扩散和养分的输送；( 8 ) 生物多样性的维持，从中人类获取农业、医药和工 业的关键元素；( 9 ) 保护人类不受紫外线的伤害；( 1 0 ) 局部调节气候；( 1 1 ) 缓和极 端气温和风及海浪：( 1 2 ) 维护文化的多样性；( 1 3 ) 提供美感和智慧启迪，以提升人 文精神14 1 。 生态城市是指社会、经济、自然协调发展，物质、能量、信息高效利用，基 础设施完善，布局合理，生态良性循环的人类聚居地；生态城市的科学内涵是倡 导社会的文明安定、经济的高效和生态环境的和谐，生态城市既是人类社会发展 的一种过程，也是一种在生产力高度发达，人的社会文化、生态环境意识达到一 定水平条件下渴望实现的目标境界。建设生态城市的关键是要塑造一个结构合 理、功能高效和关系协调的人工复合生态系统，这也是当前人们对现代城市的需 求。 生态城市的思想是前苏联生态学家oy a 血s k y 于1 9 8 4 年第一次提出。现代生 态城市思想直接起源于霍华德( e d w a r dh o w 莉) 的田园城市。在我国生态学家马世 骏先生的倡导下，国内也进行了大量的生态城市理论研究。如马世骏先生( 1 9 8 4 ) 、 王如松先生( 1 9 8 8 ) 认为，城市生态系统可分为社会、经济、自然3 个亚系统，各 个亚系统可分为不同层次的子系统，彼此互为环境。且王如松等( 1 9 9 4 ) 认为“生态 城市并不是一个不可企及、尽善尽美的理想境界，而是一种可望可及的持续发展 过程，一场破旧立新的生态革命。”著名科学家钱学森提出“山水城市”的概念【l5 1 。 生态城市的本质是城市经济、社会、环境系统的生态化，也就是人类向自然生态 系统学习的过程。 2 1 3 景观设计学 景观设计学( l a n d s c a p e 时c 址e c t l l r e ) ( 我国现称风景园林学) 是一门关于如何安 排土地及土地上的物体和空间来为人创造安全、高效、健