基于海绵城市理念的人工湿地设计方法探索——以信阳市海营片区概念性规划及城市设计为例

发布时间:2020-09-14

  • 最新
  • 精选
  • 区块链
  • 汽车
  • 创意科技
  • 媒体达人
  • 电影音乐
  • 娱乐休闲
  • 生活旅行
  • 学习工具
  • 历史读书
  • 金融理财
  • 美食菜谱

基于海绵城市理念的人工湿地设计方法探索 ——以信阳市海营片区概念性规划及城市设计为例

同济规划TJUPDI 同济规划TJUPDI 2020-07-17

图1 鸟瞰效果图


自20世纪80年代改革开放以来,我国经历了近四十年的高速发展,成为仅次于美国的世界第二大经济体。快速的城镇化,使得城市不断地向外扩张,而实质上却是以空间换发展的过程。在这个过程中,城市不可避免地从农村索取土地,而往往在城市边缘区域,存在着大量的农田、湿地、水系、山体等自然要素,有着良好的生态环境和自然人文景观。如何在城市建设过程中,既保护原有的自然生态环境,又能成为城市新的增长空间,是城市规划者不可忽视的问题。


近年来,在城市建设过程中海绵城市理念的引入,使得城市在水环境治理方面取得了显著的成效,城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设遵循生态优先的原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。人工湿地是海绵城市中建设过程中不可缺少的低影响开发设施,对城市水环境治理起着至关重要的作用。本文以信阳市海营片区概念性规划及城市设计为例,探寻在自然湖泊众多、水系丰富、生态环境优越的城市边缘区域,在开发建设时,人工湿地的水系构建方法与可实施途径。



信阳城市特征



1

地理区位


信阳,地处河南省最南部、淮河上游。居中国之中,距离京津翼、长三角、珠三角、成渝四大世界级城市群1 000km左右,位于全国城镇分布的中心位置,秦岭淮河(南北对称轴)和京广线(东西对称轴)的交点上。东连安徽,南接湖北,为三省通衢,是江淮河汉之间的战略要地,也是中国南北地理、气候、文化的过渡带,地理区位优势明显。海营片区位于信阳市中心城区东北角,高新区行政管辖范围内。


图2 信阳市地理区位图


2

自然环境


信阳自然生态环境优良,素有“北国江南、江南北国”之美誉,连续九年入选中国十佳宜居城市。地处大别山北麓和淮河上游,且大部分地区在淮河以南,属亚热带季风气候,日照充足,四季分明,空气优良、湿润,相对湿度年均77%。地势南高北低,岗川相间,拥有形态多样的阶梯地貌,形成丰富的自然景观资源。生物多样性丰富,是河南省唯一的生态保护国际合作地区。同时,水资源丰富,河流众多,属长江、淮河两大水系,其中淮河流域面积占全市总面积的98.2%,属长江水系的流域面积仅占1.8%。年降雨量1 300mm左右,年均水资源总量90亿m³,人均水资源1 230m³,位居全河南第一位,是全省平均水平的3.2倍。


图3 信阳市交通区位图


3

山水格局


组团城市群区域范围内自然环境优美,城市依托西南部桐柏山和大别山生态安全屏障,以田园、山林、湿地、河湖为生态基底,形成了山水环抱的自然生态格局。是典型的山水城市,处在桐柏山—大别山向淮河平原过渡的丘陵缓坡地区。

中心城区周围环境资源丰富,形成“七山环抱,两湖相映,一河带城,水网纵横”的山水格局。主要水系浉河串联城市东西,形成自然有机的城市生态廊带。良好的自然山水是信阳构建生态保护、保育、修复等多元功能生态网络的重要空间载体。

图4 组团城市山水格局



海营片区自然条件



规划区现状大部分为村庄建设用地及农林用地,内部地势高低起伏,山水环抱,水网贯穿,生态本底条件良好,具备高起点、高标准的开发建设条件。

现状水系主要有海营水库、白土堰水库、龙窝水库等大型水系,以及海营水库下游水系组成。河流流向受构造控制变化极大,蜿蜒曲折,但总体是由南北两边向中间、由西向东流出。河流水系分支较多、水系发达、水资源丰富,主要分为七个汇水面。来水主要来自降雨,汇集形成地表径流,最终汇入淮河。规划区内现状水面率约为6.2%,符合《城市水系规划标准》(GB50513-2009)中对河南省城市适宜水面率的规定3.8%。



区域水环境研究



规划选取中心城区区域范围内自然山水围合形成的生态单元,综合分析山林、河流等系统及现存问题,作为区域制定生态策略的基础。在规划区建立与周边生态要素的联系通道,保护区域生态格局的完整性。通过分析研究,区域内主要存在的问题有三点。首先,生态环境单一,由于水土流失及降雨量不足导致土壤板结贫瘠,龙飞山片区植被稀少,基地内部水面主要靠周边山体汇集雨水形成;其次,浉河滨水区域水土流失严重,生态修复迫在眉睫;最后,区域水资源量虽高于周边地区,但开发利用难度大,基地位于龙飞山的分水岭,源短流小。信阳市人均水资源量1 230m³,虽位居河南省第一位,但远低于国家标准。


图5 中心城区山水格局


图6 中心城区水环境保护分区图


图7 中心城区林地保护等级区划图



人工湿地系统构建



1

人工湿地规划设计策略


(1)引水——因地制宜引入水廊道

结合地形地貌特点,选取水廊道可行路径。选取海营水库、白土堰水库、龙窝水库等现状水库、湖泊之间可能沟通的路径,对其进行高程、汇水路径进行分析,以基地原有地形汇水路径为基础,尽量在高程低的地方联通形成规划汇水路径,结合山形地势,减少对山体的大面积开挖。通过对场地的平均高程和土方平衡的经济高程等要素综合计算,选取将各个湖泊水系沟通的最佳路径和理想标高。


适度人工改造,筑坝蓄水,降低引水成本。按照自然汇水路径和水系最佳沟通路径,通过内部地形局部处理和设置水闸,在洪汛期引水沟通海营湿地内外水系,形成水面的基本形态;非汛期时关闭水闸,并在此基础上通过局部蓄水池收集区域及城市回收利用水、分级设坝抬高水位的方式,以实现场地内水系达到规划水位。

(2)活水——提升调蓄筑坝水循环

通过自然降雨,形成地表径流,雨水廊道储水。信阳市中心城区多年年平均降水量为1 106mm,一年中的降雨量主要集中在夏季。通过GIS软件对现状地貌、水网分布的影响分析,划定三个不同的汇水分区及汇水体系,根据《环境影响评价技术导则》推算出合理的径流系数,按照地表径流计算公式Qm=10-3C*Q*A,计算出现状基地内部地表径流量,预测出未来规划水系的储水量与形成时间。

构建分级雨水廊道,建设海绵城市调蓄固水。规划三类绿色廊道,T1级:缓冲廊道——湿地公园,针对海营水库下游干流水体进行涵养和集中净化;T2级:调蓄廊道——生态调蓄绿地,调蓄廊道中的集中储水地区;T3级:补蓄廊道——半干湿地和植被过滤土壤,调蓄廊道中的截留和净水地区。通过这三种不同类型的绿色廊道,达到对雨水净化与储蓄的作用。


规划水域面积合计约为165亩,水系沟通后将整体形成三个水库,一处内湖和多条水系。设计平均水深2.0m。初期依靠三个水库引水,形成湖面后可利用区域雨水径流和净化处理后的城市再生水进行调蓄,可保证水廊道的形成及水位稳定。枯水季节通过工程引水补充,丰水期可通过水闸放水至湿地,从而保证丰水、枯水期水廊道的可持续性。


(3)清水——多层次景观处理水环境


运用海绵城市理念,讲海绵微单元覆盖所有建设用地,以汇水分区为基础,每个微单元利用低影响设施,进行雨水和中水的首次收集与处理。结合人工开挖水廊道,打造海绵走廊,借助高差设置净水设施,海绵走廊间距生态绿廊的作用,为区域内生物多样性提供可能,同时打造独特的城市景观。利用现状以及人工开挖水系在海营水库下游中断形成中心湖面,作为雨水和中水汇入水系的净化处理,同时也可以承担整个基地内部水系的净化作用。

(4)乐水——坐享其成的水旅游交通开发

规划沿基地内部主要水系打造多条游船线路,在不同组团区域内,按照合理服务半径设置游船码头6个。其次,沿凤舞湖临近道路规划环湖巴士路线,让乘客在车上一览湖中美景。在主要水系空中,规划缆车游线,布置4个乘换点,分别位于主要的开敞空间,实现海路空一体化的滨水体验。

(5)韵水——不同水岸风情的展示


结合规划水系,将不同的驳岸赋予特殊功能,打造“湾、河、湖、堤、岛、屿、岸、港、塘”九种不同的水岸风情。

图8 水面标高示意图

图9 水利工程示意图

图10 规划水廊道示意图

图11 规划汇水分区示意图(左)
图12 水廊道示意图(右)

图13 现状断面示意图

图14 曲水串园示意图

2

湿地进化系统


通过对典型“湿地泡”的研究,根据场地情况因地制宜设计了大小不一的“湿地泡”串连在一起,由“湿地泡”向外依次布置沉水植物、浮水植物、挺水植物、芦苇群落、滨水栈道,形成典型的湿地景观。“湿地泡”分别具有沉淀塘、氧化塘、净化塘、稳定塘等作用,形成雨水净化系统,既可调蓄雨洪,又可为下游提供清洁水源。

人工湿地向自然湿地演替


人工处理形成的湿地往往需要几年到几十年的时间,实现向自然湿地的演替。在此过程中,主要由三个阶段、三个分区组成。在演替初期,第一阶段中,自然水体,水底裸地营养物质原始积累,沉水植物逐渐开始建群,为沉水植物展示区,水深0.5~1m,主要布置橞状狐、尾藻 、金鱼藻、菹草等沉水植物。在演替中期,第二阶段中,沉水植物提升底泥肥率,水底有机质沉积加快,水底逐渐抬升,出现其他适生直立水生植物,如挺水植物等,群落转变为符合型状态,为复合湿地展示植物区,水深0.4~0.7m,主要布置芦苇、莲、菖蒲、雨久花、慈姑、睡莲、金银莲花、芡实、水鳖、金鱼藻等复合湿地区植物。在演替晚期,第三阶段,复合型湿地植物根系更为密集,使得水底进一步抬升,此时挺水植物转而占优,生境开始向湿生草本植物过渡,呈现沼泽湿地景观形式,为沼泽湿地展示植物区,水深0.1~0.3m主要布置芦苇、菖蒲、慈姑、菹草等复合湿地区植物。实现自然演替的三个阶段,湿地就拥有了独立的生态系统,未来植被将基于当地气候特征,往喜湿植物和旱生植物群落转型,湿地将最终逐渐转变为中生生境。


图15 湿地演替过程图



结 语



通过在信阳市海营片区概念性规划及城市设计中人工湿地的规划实践,探索出在城市边缘、生态环境优良区域,人工湿地的一条可行实施路径,就是以生态优先的开发建设理念为基础,运用海绵城市理念,依山就势,以水为脉去规划建设。人工湿地作为一种低影响开发设施,不仅对城市水环境有着重要作用,而且是城市中不可或缺的生态自然景观。作为城市规划者,笔者希望,在未来的规划中,我们能够恪守“绿水青山就是金山银山”的规划理念,城市能够多一点绿色,多一点自然而然的生气。


项目负责人:夏南凯

项目组成员:管娟、周海波、姜涛、刘杰、陈波、吕晓东、李峰


作者介绍

管 娟  上海同济城市规划设计研究院有限公司 城市开发规划研究院 所总工程师

刘 杰  原上海同济城市规划设计研究院有限公司 规划师



原文刊载于我院《理想空间》81期



    前往看一看

    看一看入口已关闭

    在“设置”-“通用”-“发现页管理”打开“看一看”入口

    我知道了

    已发送

    发送到看一看

    发送中

    微信扫一扫
    使用小程序

    取消 允许

    取消 允许

    微信版本过低

    当前微信版本不支持该功能,请升级至最新版本。

    我知道了 前往更新

    确定删除回复吗?

    取消 删除

      知道了

      长按识别前往小程序

      本站仅按申请收录文章,版权归原作者所有
      如若侵权,请联系本站删除

      微信QQ空间新浪微博腾讯微博人人Twitter豆瓣百度贴吧

      觉得不错,分享给更多人看到

      同济规划TJUPDI 微信二维码

      同济规划TJUPDI 微信二维码

      同济规划TJUPDI 最新文章

      基于海绵城市理念的人工湿地设计方法探索 ——以信阳市海营片区概念性规划及城市设计为例  2020-07-17

      种子计划 | 重塑城市公园开放性——“开放街区化”的 理念和启示  2020-07-17

      种子计划 | 多专业协同背景下规划水系构建可行性方法体系研究  2020-07-17

      种子计划 | 基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建——以成都市天府新区为例  2020-07-17

      小议历史地段空间环境的“微设计” ——以上海新场古镇绿化环境改善与生活氛围保育为例  2020-07-10

      关于完善上海城市更新体系的思考  2020-07-07

      王泽坚 | 有机更新是保持城市活力的重要手段  2020-07-03

      葛岩 | 城市有机更新:空间、策略与机制  2020-07-03

      黄瓴 | 有机更新彰显秩序,城市活力 孕育繁荣  2020-07-03

      王世福 | 城市更新需要经济与社会视角的反思  2020-06-30

      (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

      (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })(); (function(){ var src = (document.location.protocol == "http:") ? "http://js.passport.qihucdn.com/11.0.1.js?ba34c9f41d18b62312e960833b3cb4ae":"https://jspassport.ssl.qhimg.com/11.0.1.js?ba34c9f41d18b62312e960833b3cb4ae"; document.write(''); })();