城市水環境是構成城市空間和景觀的主要元素,也是調節城市環境的生態基礎。隨著城市的發展和人口的聚集,城市水環境在不同程度上受到破壞,綜合治理水環境已經成為許多城市所面臨的挑戰。
目前,從技術角度而言,水環境的綜合整治,已經突破了單純的截污治污模式,上升到水生態系統修復和水環境良性循環的層面,更強調以生態技術為核心,輔以水利和景觀等工程措施,全方位開展整治工作。2002日本學者丹保憲仁[1]了現代城市新型水環境代謝的基本構思,為城市水環境修復提供了理論指導,董哲人[2-3]了“生態水工學”的概念和理論框架,王超和王沛芳[4]市水生態系統建設與管理進行了深入探討。目前,城市水環境問題正逐步成為多學科共同關注的焦點,城市水環境生態修復離不開河岸帶的整治和重建。桂林是世界矚目的風景游覽城市,山水自然環境優美、人文歷史資源豐厚,其風景游覽的歷史始于一千五百多年前的南朝,唐宋極盛,明清繁榮。自宋代,桂林形成了東有漓江,南有榕杉湖,西有濠塘(今桂湖),北有朝宗渠的護城河體系,筑成了“一水環城抱”的山水城池格局,并在此基礎上開展了環城水路游覽活動,興盛至今,成就了桂林山水“城景交融”特色。桂林的水系城池格局是桂林歷史文化名城的重要特征和價值體現。
2000年以來,桂林市開始實施的“兩江四湖”[1]治理工程,在國家高技術研究發展計劃“桂林市水環境質量改善與綜合示范項目”(簡稱“桂林水專項”)技術支持下,開展了城市水環境的全面整治,桂林兩江四湖濱水景區的建設力圖在城市水環境生態修復技術平臺上,探求景觀導向下生態水修復技術在城市水系綜合整治中的運用。
1濱水帶水環境修復技術框架
濱水地帶是重要的城市界面,不僅具有巨大的城市環境和生態價值,還作為城市主要的公共空間,承載著觀景、游覽、休憩等綜合功能。
濱水帶包括從水陸交界處至河水影響消失為止的全部地帶,是生態交錯帶的主要類型之一,具有滯納污染物、防止河岸侵蝕、改善空氣質量、維持水分循環、保護植被群落、溝通系統連接、提供棲息場所、維持生境結構等功能。因此,水環境修復技術在濱水帶的運用有助于實現濱水景觀功能與水質凈化功能協調統一。
兩江四湖的水環境修復技術,以兩江四湖濱水帶為對象,突出和貫串生態理念,從結構、機理、功能和協調四個層次,分別運用構建技術、凈化技術、生態技術和恢復技術,探索生態護岸構建技術、河流水質凈化技術和植被景觀建設協調技術等水環境修復技術路線,最終建立濱水景觀功能與水質凈化功能相結合的生態環境。

2景觀導向的水環境修復技術應用
城市水系的改造是一個影響范圍廣泛、涉及多種學科交叉的系統工程,對于旅游城市的桂林而言,兩江四湖工程的建設和整治包含著三重意義,一方面是一項環境保護工程,又是一項城市市政基礎設施工程,還是一項旅游景觀工程。由此,工程含擴了水利、規劃、園林、環保、市政、水工等諸多專業,但就其根本而言,工程實施所追求的目標,科學運用各項水環境修復技術,在治理、修復城市水環境的基礎上,力圖實現景觀品質與生態環境質量的雙重提升。
2.1生態護岸
2.1.1岸堤的結構與生態護岸的功能
岸堤是城市水環境的基本要素,也是城市濱水地帶的工程和景觀基礎。兩江四湖的河流穿梭于喀斯特地貌發育地區,按堤岸的沖淤變化可將其分為沖刷岸帶、淤積岸帶和穩定岸帶三種類型。在護岸設計時,需要充分考慮岸線類型及其力學特性,兼顧景觀,使生態護岸與工程護岸達到完美結合。
四湖的生態護岸建設充分汲取國內外成功經驗,在對柳枝、浮石帶、河坡模、河灣和浮島群落生境護岸方法進行結構研究的基礎上,根據桂林的實際情況,從穩定性、抗水流沖擊、工程造價和施工難易等多角度,對生態岸堤的結構、形式和選材等多個角度,對介質篩、仿濕地、魚鱗角和根穩定等生態岸堤形式進行了優化,并分別運用于兩江四湖的各段岸線,從而實現生態岸堤的滯洪補枯、涵養水源、改善生境、豐富群落、強化自凈、完善景觀和人文親和的作用和功能。
2.1.2
上游河段自然生態寬體斜坡護岸
城市河道的治理有兩種辦法。一種是直立式護岸,這種方法可節約土地、解決防洪和排水問題,但是,它破壞了自然河流的水文循環和生態結構,林木被砍伐,鳥類、兩棲類、昆蟲類動物失去了生存的場所。另一種方法是美國著名城市規劃師麥克哈格提出“設計遵從自然”的城市河流規劃的新觀念和新方法。城市河流的自然地貌、生態環境、動植物組合都是千萬年來自然水流、陽光、空氣長期作用的結果,都會有獨特的自然形式與之相適應,相平衡,相和諧。
在漓江和桃花江中上游,整治前的兩岸岸堤基本呈現自然狀況,由于常年沖刷和上游環境的惡化,存在著嚴重的水土流失問題。針對存在的問題,在水系整治中,選用了寬體岸堤技術新建河堤,這是因為一方面寬體岸堤的小傾角將減緩豐水期河水對岸堤的沖刷作用,緩解洪峰快速遷移對下游造成的壓力;另一方面可以充分利用寬體斜坡護岸種植植物,進一步穩定護堤,同時還能夠形成生態式的河堤景觀。因此,在桂林漓江和桃花江上游建設了保護岸堤的生態寬體護岸,并在護坡上種植柳樹、水楊、白楊、榛樹以及蘆葦、菖蒲等耐濕喜水性植物,在坡面上間種景觀植物,追求植物景觀的多樣性,形成了生態式并與環境融合的河堤景觀。
2.1.3
下游河段立體式石砌生態護岸
進入城市中心區后,鑒于城市用地的局限,無法采用寬體式斜坡護岸技術,主要是采用
立體式石砌生態護岸技術,建設形成濱水生態空間,豐富水景景觀。從結構和功能上講,下游立體式石砌生態護岸在解決城市的防洪問題,減免洪澇災害,保護原始河道及河流兩岸植被的前提下,側重構建魚類、鳥類、兩棲類、昆蟲類動物的良好棲息場所,使之能與城市居民和諧相處,共同生存和發展。
在兩江四湖的護岸景觀設計時,因地制宜,依自然地形、地貌、環境而設計。在設計思路上,以整體美為基本
原則,突出特色美,體現意境美,進而增強沿江景觀的變化,延伸河流水生態系統的空間,強化生態系統功能,體現和豐富生態文化;在植被選擇上,注重基本草種、樹種和花的選擇,以當地適生品種為主,盡量減少從外地引進品種;在斷面設計上,針對自然段斷面、堤壩段斷面、寬闊段斷面和收縮段斷面進行不問的設計構思,“隨高就低”、“不拘模式”。
通過立體式石砌生態護岸結構優化,營造了多樣豐富的岸線景觀,構筑了岸邊水生動物棲息繁衍的場所及環境,使之與江堤岸上鳥類昆蟲類動物的覓食繁衍場所形成一個水陸復合型生物共生的生態系統。
2.2水質凈化
2.2.1
多孔介質污染凈化
生態護岸兩側的水位梯度控制著河水與地下水的交換。當河水水位高于潛水水位時,河水穿越護岸補給潛水,同時,河水中攜帶的污染物在護岸中發生物理、化學和生物反應,進入潛水的水質得到明顯改善:當潛水水位高于河水時,潛水穿越護岸排入河流,同時,潛水經護岸過濾或攜帶滯留污染物進入河水,也使河水水質發生變化。上述溶質遷移過程體現了生態護岸對污染物的生物地球化學凈化作用。
因此,護岸介質在河道生態凈化過程中扮演著重要角色,幾乎所有的凈化過程都離不開介質的中間媒介作用,河道內水質凈化的主要媒介是固體顆粒介質,因而,兩江四湖的護岸運用了生態土壤介質,通過堤岸土壤顆粒對有機物的吸附,達到降解和水質凈化功能。
2.2.2 養化河段生物修復
城市水質通常都存在較嚴重的富營養化問題,需要有針對性地向污染河段添加具較強消化能力的生物群,提高水體的抗污染能力并緩解富營養化問題。富營養化的生態修復是利用從自然環境中篩選出的具有優良脫氮、除磷及快速分解有機質等性能的微生物,通過現代生物工程的方法進行高密度培養,菌劑化后,直接或利用工程化手段釋放到富營養化水體中,水質調理微生物制劑的作用機理,修復水質。
兩江的富營養修復技術主要采用生物路徑,通過對漓江和桃花江水污染和富營養化狀況進行調查,分析其污染特征,選取了部分河段為示范點進行生物修復處理:以立體式生態護岸為載體,投放凈水微生物制劑量,并通過現場實驗和觀測,跟蹤監控水化學指標變化、釋放功能菌的消長及水體主要生物群落的動態變化,保持水質的穩定性。
2.3污染控制
2.3.1引水入湖,更新內湖水質
城市內湖水質在很大程度上取決于外來補充水源的質量,改建后的四湖水面面積38.59萬平米,容量偉78.24萬立方米,為從根本上解決內湖水質,實現水更新,選擇了從漓江上游引水入湖。引水渠道位于桂林城市上游的漓江河道,引水路線全程7331米,其中自然河段1544米,引水明渠長3941米,拱涵段長613米。設計箱涵入口引水流量達到1.5立方米/秒,可以保證10天更換一次內湖水體,達到國家Ⅲ類水質標準。
2.3.2“一溝雙渠”,控制沿江污染
入湖的引水渠道長達7.3,沿線經過村莊、居民點、城市社區等地區,尤其是明渠部分,流經村莊和農田,是沿線居民主要的飲用與生產灌溉水源,由于使用和污水排放造成的污染十分嚴重。將傳統的土渠改為一溝兩渠即一暗渠(箱涵)一明渠的構思,解決了交叉污染的問題。引水入湖工程暗渠為內空2.8/span>×1.8/span>、壁厚30的鋼筋混凝土箱涵,全封閉,比降為1/
9120,正常引水流量3米/秒,直接進入桂湖、木龍湖、榕湖、杉湖,確保無污水進入,使四湖水質與漓江同樣清澈,滿足了四湖水十天一換要求。明渠寬3/span>,梯形斷面,比降為1/
5000,專供沿途農民抽水灌溉、生活用水,至清風、蔣家嶺回歸漓江。暗涵與明溝并行,涇渭分明,在保護水質的同時,保持了農民的生活習慣和田園風光,又兼顧了農用水和排澇的需要。
2.4景觀協調
2.4.1綠化帶生態景觀恢復與協調
植被恢復是城市水環境恢復和生態系統恢復的關鍵,河岸帶植被對水陸生態系統間的物流、能流、信息流和生物流發揮著廊道、過濾器和屏障作用。河岸帶植被對提高生態系統生產力、水體保護、岸堤穩定、氣候調節、環境美化和旅游發展均具有重要的價值。濱河綠化帶是城市水生態景觀的重要組成部分,兩江四湖治理之前,流域內原生植被很多已被破壞,生態結構較為脆弱,尤其是桂林市區河段多為次生植被和人工植被,基本呈現為“夏綠東季半綠半枯”的植物景觀。由于樹木少,河水沖刷作用強,侵蝕作用強烈,河床下切、河
岸崩塌十分嚴重。兩江四湖濱河綠化帶生態景觀恢復與組建高度重視景觀布局,力求體現整體美、特色美和意境美,通過修復濱河綠化帶,從物種的多樣性、關聯性、緊密性和敏感性出發,構造種群和生態系統,形成優美多層次的景觀視廊,建立融整體美、特色美和意境美于一體的城市濱水綠色景觀。
2.4.2 濱水綠色走廊
生態景觀學認為城市是以人為主體的景觀生態單元,斑點、廊道、基質構成了城市景觀結構的基本要素,而建構城市綜合生態景觀,就是要把城市作為社會——經濟——自然復合生態系統,綜合研究城市生態系統中的物質、能量的利用,社會和自然的協調。綜合利用各種環境元素,從景觀斑(各景觀節點)、生態廊道(濱水綠廊)建設入手,構建城市環境體系。
河流綠色走廊是當今綠色景觀工程重要形式之一,具有多重的生態和景觀功能,首先,河流綠色走廊是保護河流免遭污染的屏障;其次,綠色走廊是生態意義上的走廊和自然系統;第三,它是休閑綠色走廊和具有娛樂功能的場所;第四,綠色走廊具有歷史傳承和文化價值
。城市水環境修復的依賴于構建更廣闊和更穩定的綠色植被系統,以河流沿岸植被為基礎的綠色走廊網絡系統,將在城市水環境修復和景觀重建過程中發揮重要作用。
在兩江四湖的濱水沿線,建設以綠色植被為重點的線狀景觀體系,
將植被、景觀小品、游憩設施結合起來,通過濱水駁岸、景觀小品、座椅、照明等設施的建設,形成宜人、幽靜、親水性強,適宜市民休憩、健身、交流的敞開式生態公園,構成環境多元化的濱河綠廊。在四湖和兩江沿岸共建設形成了長達6的濱水綠廊,大幅度改善了城市中心區的生態環境和景觀品質。
3結束語
2002span
lang=EN-US>5月,兩江四湖一期工程完工,實現了內城環城水系的溝通。兩江四湖水系整治和景區建設工程為城市中心區提供了6萬平米的水面面積,濱水生態岸線超過10公里,新栽植了5000株喬木,近300萬株木本地被植物,植物品種已多達150多種,架設橋梁19座,恢復、修建古之名樓、名塔、名亭萬余平方米,發掘、修繕文物古跡50余處,將桂林裝扮成一個名副其實的開放式公園城市。兩江四湖濱水景區,為甲天下之桂林山水錦上添花,對實現桂林旅游產業由傳統的“觀光型”向“觀光與休閑型”的轉型提供了良好的基礎,2004年兩江四湖景區接待外地游客超過30萬人。
兩江四湖工程的實施,進一步提升了桂林城市的環境品質,2003年桂林市榮獲“全國園林綠化先進城市”、“國家園林城市”的光榮稱號,空氣質量優良率達到100%,城市水域功能區水質達標率100%,2004年榮獲“全國環保模范城市”稱號,并已成為國家級生態示范區試點地區。
桂林兩江四湖濱水景區的改造和建設,改善了旅游城市環境質量、營造了城市新景觀,運用國際上較為前沿的生態修復理念,開展了水環境修復與城市濱水景觀相互促進的建設實踐,實現了城市基礎設施、環境保護和城市景觀建設的多贏。