城市河流和滨水区的自然过程.docx

城市河流和滨水区的自然过程20世纪60年代，美国著名的景观设计师麦克霍格提出了 “设计遵循自然”的景观规划理 论，并进行了大量的设计实践，尊重自然过程的设计理念和方法在城市设计和景观设计中 得到了广泛应用和应用。在长期自然适应、调整直至稳定的过程中，每种自然过程都会出现独特的自然适应形式， 表现在地形、植被等自然要素及其组合结构之中。因此，设计尊重自然过程，就是要认识 到:各种自然过程都具有自我调节功能，设计的目的在于恢复或促进自然过程的自动稳定, 而非随心所欲的人工控制;设计依从自然过程，就是要认识到:各种自然过程都有自然的形 式与之适应，设计中应善于发现并充分利用这些自然形式，而非天马行空的形式构图。在 此观念的指导下，通过深入了解场地的各项自然过程及对应的自然形式，一定可以得到多 样、经济且符合场地个性的设计形式。1城市河流和滨水区规划设计的自然过程城市滨水区是指“城市范围内水域与陆地相接的一定范围内的区域，其特点是水与陆地共 同构成环境的主导要素”水滨空气环流过程、河流水文及地貌过程、水滨生物过程是发生在滨水地区最基本和最重 要的三种自然过程，也是对城市等人类聚居环境质量影响最大的三种自然作用力。因此， 城市河流和滨水区的规划设计应该深入了解以上三类自然过程，挖掘出与之适应的各种自 然形式，并制定出具体规划和设计的策略。我们首先从对未受人工干扰的自然状态的河流和滨水地带的分析入手，探索三种自然过程 和对应的自然形式之间存在的适应和契合关系：22. 1空气环流形成“水陆风”在滨水地区，由于水陆下垫面的不同，对太阳辐射的吸收与反射程度亦不同，大面积的水 体吸收和存储了大量的太阳辐射能。由于水体的热容大于陆地，其升温和降温速率都远远 慢于陆地，从而在两者上部出现空气环流，产生我们通常在水边都能感到的凉爽、清新、 湿润的“水陆风”。滨水区水陆之间的这种空气环流过程通过把太阳辐射热转化为潜热， 减弱了地面温度的骤变，发挥了天然空调器的作用。对于夏季和低纬度地区，这种气候过 程正是水滨区别于其它地区最为明显的一个气候优势。另一方面，无论是河流、水库，还 是湖泊、海湾，朝向水面方向的水滨空间都呈开敞形式，正好适应并促进了水陆之间的空 气交换过程。2.2 河流生物自然过程(1)河流-海岸是典型的生态交错带两种不同类型的自然环境的交界地区被生态学家称为生态交错带(Ecotone)(2)河流廊道的概念生态系统中的能流、物流和物种常沿河流进行迁移，适应于这种生态过程，自然状态下的 河岸带常表现为连续分布的绿色植被带，景观生态学中对其定义为河流廊道2.3 河流水文自然处理(1)自然河流体动力自然的河岸是渗透性的界面，具有很高的孔隙率，这种形式允许了河流水体与河岸地下水 体之间进行交换和循环，因此地下水得以不断补充河川径流，平衡河流水量，使得自然河 流具有水量的自我调节功能。(2)河流水文自然过程侵蚀、搬运和堆积三种水力方式的交互作用形成了丰富的河流地貌：曲流、深潭、浅滩、 河漫滩、积水沼地、阶地、三角洲等等。这些地貌特征对于自然河流的水量调节功能贡献 巨大:河漫滩和积水沼地如同天然的调蓄水库，通过不断补给地下径流来稳定平衡河流水 量，减少了下游的洪峰流量;另外通过截留和下渗过程也可发挥存蓄功能，即有利于减少 地面产流，又有利于地下水补给。通过土壤和植被的渗滤，水质也得到了改善；曲流的形 成能够减弱、消耗洪水的冲力，从而保证了河床形态的稳定，减弱了下游河段的洪水压力。3水滨植被空间的现状问题在过去几百年间的世界城市化进程中，河流和滨水区的各项自然过程常常受到不合理开发 建设的强烈干扰，各种自然形式也在所难免地遭到不同程度的破坏。这种负面影响在今天 快速步入城市时代的我国表现尤其严重。3.1 滨水地区从来都是城市建设开发的热点地区，一些滨水区密密麻麻高耸的巨大建筑物 如铁桶般紧紧箍住水体，阻碍了水陆风向城市纵深方向延伸，大大减弱了城市其它区域与 水滨空间之间的空气交换过程，不利于城市空气污染和热岛效应的缓解。另一方面，过高 密度的开发严重压迫水滨绿地空间，很多原本自然的滨水区完全变成人工铺装环境，这对 于水滨生态系统和生物过程的连续性无疑是毁灭性的破坏。3.2 工程实践中，控制洪水的手段主要有对曲流裁弯取直、加深河槽并用混凝土加固河岸、 筑坝、筑堰、改道等。这些措施产生了许多消极后果：(1)严重改变了天然河流的水文规律和河床地貌:裁弯取值使得洪水流量、流速及泥沙量 增加、洪水压力转嫁到下游;筑坝、改道使河岸的地下水位下降、河岸的水量调节功能减 弱;加深河道、固化河岸则破坏了自然河岸与河槽之间的水文联系，并加快了河槽水流的 流速和侵蚀力。(2)大规模的防洪排洪工程设施的修筑直接破坏了河岸植被赖以生存的基础。水文环境 的变化加速了河岸植物群落向中生植物或旱生植物演替，在河岸栖息或捕食的动物生存也 受到威胁固化的驳岸阻止了河道与河畔植被的水气循环，不仅使很多陆上的植物丧失了 生存空间，还使一些水生动物失去了生存、避难地，易被洪水冲走。(3)缺乏渗透性的水泥护堤隔断了护堤土体与其上部空间的水气交换和循环，也在一定 程度上弱化了滨水空间的空气环流过程。3.3 滨水区绿地空间设计囿于城市人工环境空间的思维和手法，没有或很少考虑到城市河 流的自然属性和自然风韵的内在要求，没有考虑到水滨生态系统的功能和结构上的特殊性。(1)在水滨引入大量所谓“名花异木”的外地物种，影响了本地河岸植被群落的物种和 结构稳定性，甚至彻底排挤并最终毁灭水滨的原生乡土植被，导致整个水滨生态系统的崩 溃。(2) 一味追求形式美，或局限于工程要求，以简化的人工绿化代替河岸自然植被。表现 在滨水区植物景观的配置和设计上:滨水绿化层次极其单调:大面积人工草皮覆盖了河堤， 一排高大的行道树沿河排列，仅此而已。原本丰富多样的生境反被破坏殆尽。4自然过程和自然形式的重叠交织通过前面对自然过程的分析，我们发现:河流和滨水区发生的各种自然过程都有相适应的 自然形式。因此在今天的城市设计和开发建设中，如何恢复并促进这些自然过程、积极利 用和发挥各种自然形式应是规划设计的出发点和立足点。另外，这些自然过程和自然形式 并非孤立存在、而是紧密交织、相互促进的：(1)水文状况的变化必然影响着水滨空气环 流过程:水量充沛、水面广阔自然会促进水陆风发生的频率和强度；(2)网络状的水滨绿 地系统构成的城市开放空间可以成为水陆风的天然通道和过滤器；(3)在堤岸内部，河流 水文过程与自然生物过程更是相辅相成、互相促进。因此，自然过程和自然形式的重叠交 织也要求城市河道和滨水区的规划设计尽快改变我国河流整治和滨水区开发条块分隔、各 自为政的现状，采取统一协调的系统化途径。这里针对城市河流和滨水区的各个空间构成 要素，给出一些具体对策：4. 1增加建立城市河流开放空间的内容分析，丰富城市竖向空间建筑物:(1)降低滨水区建筑密度，或将滨水建筑一、二层架空，使滨水区空间与城市内部空间 通透。例如山城重庆气候炎热，可以利用自然地形，结合局部架空的吊脚楼形式引导水陆 风，形成良好的自然通风。(2)调整临水空间的建筑、街道的布局方向形成风道引入水滨的水陆风，并根据交通量 和盛行风向使街道两侧的建筑上部逐渐后退以扩大风道，降低污染和高温，丰富街道立面 空间开放空间：(1)保护城市河流沿岸的溪沟、湿地、开放水面和植物群落，构成一个连接建成区与郊 野的连续畅通的带状开放空间，利用它把郊外自然空气和凉风引入市区，改善城市大气环 境质量。(2)河流开放空间廊道还应与城市内部开放空间系统组成完整的网络。线性公园绿地、 林荫大道、步道及自行车道等皆可构成水滨通往城市内部的联系通道，在适当地点还可进 行节点的重点处理，放大成广场、公园或地标等。4.2河流绿化带的建设：遵循自然生物过程4. 2. 1社会和教育体验首先，进行水滨生物资源的调查、评价和分级。水滨的野生动植物栖息地，尤其是稀有物 种的生境应该纳入到城市开放空间的规划框架中去给以绝对保护，因为它们能够为市民提 供多样化的，丰富多彩的社会和教育体验。根据水滨自然群落对人为干扰的敏感度进行生 物学上的分级，据此确定控制人为干扰的管理级别：从绝对保护、严格限制，到无限制可 承受多种人类活动其次，建立完整的河流绿色廊道，即沿河流两岸控制足够宽度的绿带，在此控制带内严禁 任何永久性的大体量建筑修建，并与郊野基质连通。从而保证河流作为生物过程的廊道功 能。第三，水系廊道绿地还应向城市内部渗透，与其它城市绿地构成完整的绿地网络。道路绿 地、高压走廊等防护绿地、线性公园绿地等皆可构成联系通道。4.1 2.2水滨植被设计中引入天然植被(1)绿化植物的选择：以培育地方性的耐水性植物或水生植物为主；同时高度重视水滨的 归化植被群落(2)城市水滨的绿化应尽量采用自然化设计。不同于传统的造园，自然化的植被设计要 求:植物的搭配一一地被、花草、低矮灌从与高大树木的层次和组合，应尽量符合水滨 自然植被群落的结构，避免采用几何式的造园绿化方式。在水滨生态敏感区引入天然植 被要素，比如在合适地区植树造林恢复自然林地，在河口和河流分合处创建湿地，转变养 护方式培育自然草地形成，以及建立多种野生生物栖息地。这些自然群落具有较高生产力、 能够自我维护，只需适当的人工管理即可，具有较高的环境、社会和美学效益，同时在耗 能、资源和人力上具有较高的经济性。4.3 建立生态驳岸，保护自然生境生态驳岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工驳岸，它可以充分保 证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，同时具有一定抗洪强度。生态驳岸除护堤抗洪的基本功能外，对河流水文过程、生物过程还有如下促进功能：(1)滞洪补枯、调节水位。生态驳岸采用自然材料，形成一种“可渗性”的界面。丰水 期，河水向堤岸外的地下水层渗透储存，缓解洪灾;枯水期，地下水通过堤岸反渗入河， 起着滞洪补枯、调节水位的作用。另外，生态驳岸上的大量植被也有涵蓄水份的作用。(2)增强水体的自净作用。河流生态系统通过食物链过程消减有机污染物，从而增强水 体自净作用，改善河流水质；另外，生态河堤修建的各种鱼巢、鱼道，造成的不同流速带， 形成水的紊流，使空气中的氧溶入水中，促进水体净化。(3)生态驳岸对于河流生物过程同样起到重大作用。生态驳岸把滨水区植被与堤内植被 连成一体，构成一个完整的河流生态系统;生态驳岸的坡脚护底具有高孔隙率、多鱼类巢 穴、多生物生长带、多流速变化，为鱼类等水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避 难场所;生态河堤繁茂的绿树草丛不仅为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的好场所， 而且浸入水中的柳枝、根系还为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所，形成一个水陆复 合型生物共生的生态系统。生态驳岸一般可分为以下三种(1)自然原型驳岸:主要采用植被保护河堤，以保持自然堤岸特性，如种植柳树、水杨、 白杨、榛树以及芦苇、菖蒲等具有喜水特性的植物，由它们生长舒展的发达根系来固稳堤 岸，加之柳枝柔韧，顺应水流，增加其抗洪、保护河堤的能力。(2)自然型驳岸:不仅种植植被，还采用天然石材，木材护底，以增强堤岸抗洪能力，如 在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块(设有鱼巢)等护底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡 种植植被，实行乔灌草相结合，固堤护岸。这种驳岸类型在我国传统园林理水中有着许多 优秀范例。(3)多种人工自然型驳岸:在自然型护堤的基础上，再用钢筋混凝土等材料，确保大的抗 洪能力，如将钢筋混凝土柱或耐水圆木制成梯形箱状框架，并向其中投入大的石块，或插 入不同直径的混凝土管，形成很深的鱼巢，再在箱状框架内埋入大柳枝，水杨枝等;邻水 侧种植芦苇，菖蒲等水生植物，使其在缝中生长出繁茂、葱绿的草木。4.4 国外自然河道研究与探索自然河道的各类地貌类型是自然流水过程长期作用的结果，其结构和形态都与自然河流水 文过程相适应。好的设计应该积极顺应河流自然过程，积极保护、并借鉴利用河流自然形 成的各种地貌结构。对于那些已经被大规模防洪排水工程破坏了的自然河道，国外许多国家已经充分认识到弊 病和隐患所在，开始大力推广自然河道恢复、生态治理与工程措施的结合。河道恢复的措施已经比较成熟，包括重建深潭和浅滩、恢复被裁直河段、束窄过宽的河槽、 拆除混凝土驳岸及涵洞。其步骤一般是:利用河流地貌学的基本原理，采取各种非结构化 或结构化手段让诸如深潭、浅滩、自然形状的河床、以及混合的可渗性河底基面等自然河 道特征重新形成，或通过保育、恢复措施促进其自我恢复，在此基础之上再进行生物和美 学方面的恢复工作。具体技术措施可以参阅相关文献5现状问题的由来我国正处于大规模的城市化过程中，然而对城市中自然要素的漠视、甚至肆意破坏的现象 随处可见:高楼林立，整座的山头被铲平，成片的树林被伐倒，大面积的水体被覆盖， 伴随而来的却是现代城市病的蔓延。众多国内有识之士已经深刻认识到现状的严峻，并进 行了大量有益的实践尝试。在这种背景之下，遵从自然过程的设计观念和途径在我国当前 越发凸现出其现实意义和重大作用。