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景观水工程在工程领域中的应用

来源:用户上传      作者:曹世玮 荆肇乾 李木子

摘 要:景观水工程是城市建设发展过程中“水体景观”“空间”和“城市”这三个复杂体联系在一起的产物,既涉及城市景观设计,又与城市规划、市政给排水、水环境规划和治理密切相关。本文从城市规划、市政给排水、景观工程三个方面分析探讨了景观水工程的内容、地位和发展方向,总结了在各个工程领域应用的工作重点和原则,为现代化城镇建设理论和实践提供思考。

关键词:景观水工程; 城市规划; 市政给排水; 水环境规划和治理; 景观工程;

中图分类号:TU986 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2021)8-085-002

城市中的水体包括自然水体、人工水体和城市发展中水的人工循环系统,三者密切相关。水渗透到城市建设的方方面面。城市建设中的水体不仅能美化环境,成为建筑空间的亮点,满足人们对美的需求,还可以作为古今文化的符号和象征,同时还可调节气候、提高环境质量、丰富地域风貌、营造特色以及生态建设。新型城镇化城市建设提出“绿水青山就是金山银山”,高品质的城市也要求高品质的水环境、水循环系统。

一、城市规划领域

水在城市中的循环包括自然循环和人工循环。自然循环包括蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄,其中降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节,决定着规划区域的水量平衡和水资源总量。自然循环一方面能够调节城市能量,影响气候变化,另一方面通过侵蚀、搬运和堆积,塑造了丰富多彩的地表形象,决定着景观效果。水的人工循环是在城市发展过程中改造和利用自然资源产生的,包括水源地供水、自来水公司水处理、管道供水、居民使用、污水排放、污水管网集中、污水处理厂处理、中水回用。健康有活力的水域空间和水景观是确保“人、水、城、自然”協调发展的重点,是实现城市化良性发展的必要条件。但在城市化进展以及道路施工的项目中,生态水系与城市路面情况都受到了十分严重的影响,一方面城市化发展对原有地质地貌进行了改变,市区实际规划面积的扩大致使水面积减少,堤岸逐渐硬化,导致自然生态的出水量十分不足,而雨季防洪排涝风险增加,另一方面径流雨水的污染和生活生产污水的排放,水体受到了严重的污染,严重影响了城市的可持续发展。如何通过规划设计,以水为源、以人为本,在满足城市用水的良好循环下,打造城市水景观,让城与水保持一种和谐共存的关系,提升城市品位、改善人居环境的需要,是当前城市建设中实现可持续发展的前提和基础。

城市规划应剖析水系的斑块,廊道组成与营建要点,建立水系景观网络的组织,在自然水体的基础上增加人工水景,创建水系的景观保护区,将非常规水资源管理纳入城市规划,并对非常规水资源景观利用的有效实施有所引导,以实现城市“河湖沟通、水系相连”。在城市雨水管理方面,城市水系规划应贯彻落实绿色发展理念和海绵城市建设要求,促进雨水的自然积存、自然渗透、自然净化;满足内涝灾害防治、面源污染控制及雨水资源化利用的要求。如山东威海市石家河下游入海段规划,采用水力数学模型测算洪水淹没风险范围和潮位特点,在用地布局中预留出足够的生态空间作为洪涝的调蓄空间,形成吸纳洪涝水的海绵体,充分发挥其“蓄水、滞水、涵养水源”的功能,打造东部滨海新城海绵城市建设示范先行区。

二、市政给排水系统领域

市政给排水系统是实现水的人工循环的系统,是城市公用事业的组成部分,也是城市总体规划的组成部分。狭义的城市市政给排水系统包括城市给水系统和排水系统,即从水源地取水并进行水质处理后输入城市供水管网,满足城市工业、农业、人民生活、消防、绿化等方面用水的需求,再收集使用过程中被污染的水和气象降雨形成的地表径流,并将污水进行净化后排入水体。广义的市政给排水系统不仅包括城市供排水管网和设施,还包括城市中地表水和地下水的水质、水量的维护。其中地表水是城市景观中重要构成部分,具有防洪排涝、生态保育、娱乐游憩、居住生活、景观美化、航运通道等多重功能的开放空间。城市中水体的功能是多样性的,功能实现的基本条件是满足要求的水质、水量、水压、水域空间四个方面。

1.水质

不同的水质使水表现出不同的性状,从景观美观角度考虑,水体要表现出无色无味,清澈透明,即要求水中物质不能超过一定的浓度。自然水体在长期的环境发展过程中对进入水中的物质都有一定的自净能力,但自净作用有一定限度,外来物质超过某一限度,水体水质会进一步恶化,导致水体富营养化状态,严重的甚至形成黑臭水体,影响了城市水环境景观效果。因此在水体自净能力有限时无法保证水质以实现其功能的可持续时,人工循环和净化工艺的介入是保障水体功能实现的必要手段,需要相应的给排水系统和水质处理相关技术支撑。为保证水质,首先在水体外来污染物的管理上严格控制,杜绝点源污染,减轻面源污染,同时针对水体,采取多种措施强化水体自净能力,如在同一景观区域内多采用静水景观和动水景观相结合的形式,强化水体流动,提高水体含氧量,保证水质,同时结合水生植物特征,通过生态的方法使水质能持久保持稳定。

2.水量

水体水量受蒸发、渗漏的影响会减少,尤其是仅有降雨补充的人工水景。自然水体的地表水和地下水是相通的,在不同的季节呈现不同的水位,也会形成不同的景观风格。人工水景要考虑一定水位以保证景观效果。水景水量的维护在做好防渗漏的基础上,要根据蒸发量进行补水,补水的过程要合理选择水源,并辅以完善的管网保证水源的供给。我国是一个缺水的国家,部分水景的设计以市政自来水作为水源是不经济的,很多项目最终因为水费的问题长期关闭,变成了旱景。在水量平衡的基础上合理选择中水和雨水作为人造水景水源的首选,并通过循环系统提高水的重复利用率,减少补水量。

3.水压

动态水是水景的主要表现形式之一。水的流动必须要有压力,这种压力可以是由地形高差造成的势能提供,也可以通过外加机械动能,即给排水系统中增压供水系统来提供。动态水景的设计要以节水节能为前提,充分利用设计区域地形的优势,减少外加动力的提供。在考虑外来增压时,也要优选先进的节能增压设备,并与绿色能源,如风能、太阳能相结合,最大限度减少电能的消耗,降低水景运行成本,实现水景的可持续性。

4.水域空间管理

市政给排水系统不仅要实现美化环境的水景所需要的水质、水量和水压,还包括对自然降雨形成的地表径流的管理。水景中大面积的水体,可以在雨季起到蓄积雨水,减轻市政排污压力,减少洪涝灾害发生的作用。蓄积的水源又可以用来灌溉周围的绿地等,尤其是在干旱季节和震灾发生时,蓄水既可以用作饮用、洗漱等生活用水,还可用于地震引起的火灾扑救等。随着城市建设的发展,城市雨洪管理的理念从传统的快排转化为缓排、滞留,因此要求城市空间里要设置足够的水域空间来容纳雨水,这些空间也称为雨水设施或低影响开发设施。低影响开发设施也是城市雨水排水管网的组成部分,同时也是城市景观的一部分,因此营造具有较好景观效果的低影响开发设施也是市政排水系统的任务之一。城市可持续发展建设中低影响开发设施是实现雨水有效管理和利用属于城市排水系统的范畴,如何管理好雨洪,充分利用雨水资源,针对当前城市海绵城市的建设要求和方法,建设具有良好的雨水利用设施不仅是市政给排水系统的研究重点,也是雨水景观研究的重点。例如在雨水设计当中,将绿地设置成下凹式,避免雨水出现存积,实现雨水就近渗出,且这种方式可操作性较强。可以将可利用的雨水存储起来,为景观水体或人工湿地建设做准备,以实现雨水循环利用的目标。

城区地表水系的“通、净、绿、亮”是水环境整治的治理目标。因此,与景观结合,创造并维持可持续发展的水环境,水生态,是景观水工程在城市给排水系统领域中重要的任务,更是当前城市水污染防治、城市雨洪管理和雨水利用在城市建设过程中重要地位和作用的体现。

三、景观工程领域

景观包括自然景观和人工景观。自然景观是地球表层自然的、生物的和智能的因素相互作用形成的复合生态系统,人工景观是在城市建设中为提高城市品质,以工程技术为手段,塑造景观艺术的形象,其中理水工程和喷泉工程即在人工干预下的景观水工程。人工景观在城市建设中并非在自然景观基础上简单的绿化、铺装和构筑物,而是揉合了滨水景观、河道两厢城市规划、产业经济发展剖析等多重内容的“大景观”,是构成可持續发展城市的重要组成部分。

“水令人远,景得水而活”,水景是园林工程的灵魂。小型的水景能形成一种向心的、内聚的空间载体,构成景观焦点,大面积的水面视域开阔、坦荡,能托浮岸畔和水中景观,作为景观基底,可提供较大规模的活动空间,展现城市的文化底蕴,提升景观的文化品位。结合城市规划,和城市空间的水环境有机融合,因地制宜选择天然水域、水库,或兼有防汛抗洪功能的水利水网,在自然水体的基础上加以改造,调整,或人工开挖形成新的水面,构成一定宽度的线型穿越,或以广阔的水体为核心设计开敞的景观,构成水网与绿网等互相交织形成网络状的园林景观,如江苏滨海县玉泉河景观工程充分利用海滨城市的海洋捕捞的地域文化特色,通过雕塑、植被、道路、景观亭、拱桥、色彩等景观要素的巧妙搭配,完美地将“航、渔、归”三个主题融入滨水景观设计。湿地景观也是与水有关的景观,包括滩涂、沼泽、人工湖、池塘、水潭和湿地等。

景观中的水景和植物、大气等其他景观要素一样具有生命性,因此水景的构造并不是单一的艺术构造,更重要的是考虑运行过程中的变化。水景的运行和发展是生态景观系统的重要内容。生态景观系统最大的特征是具有一定的环境容量,通过系统里微生物、植物、动物等保持系统能量的平衡,特别是水体对外来污染物质的自净容量。因此在水系沟通、湖泊开挖、水景观构造设计之初,必须考虑项目所在地的地质、水文、地貌和土壤等状况;水源的选取上选择可持续的水源,特别是在水资源日趋短缺的形势下,以有效保存水资源的质量和数量为原则,满足雨水转移、饮用水供应、污水排放相关功能后,还要满足其视觉和美学功能,水景艺术构造中也要在体现艺术的同时,要方便水体水质管理,避免外来污染物的影响,采用各种措施提高水体的自净能力和环境容量。如北京奥林匹克公园中的水景,就是建立在雨水的回收与利用的基础上,福建闽江公园依据具体地势构建动静结合的水景,不仅活跃公园的场景氛围,而且通过水的流动提高水体溶解氧含量,强化好氧微生物降解外来污染物的能力;提高环境水体容量的另一个重要措施是结合造园绿化中,依托水体设置根系发达的水生或陆生植物强化水体自净能力,美化环境的同时实现绿化指标。南平市建瓯小松溪安全生态水系建设项目中针对水质的需要,在植物搭配上注重功能性、艺术性和科学性的原则,在植物的品种和色彩进行搭配的基础上,形成水域空间和水、陆生物群落交错带,营造生物群落的重要环境,提高了水体的环境容量。

节水型、可持续型水景设计已成为主要发展趋势。雨水收集与利用是水景节水的有效措施之一。通过收集和利用雨水,可以解决大部分绿化景观用水,有的甚至实现了对城市洁净水资源的零消耗,如位于柏林市中心欧洲最大的商业区波茨坦广场,规划了13042m2的水面,总共可收集15000m3的雨水。此外,有效提高景观用水的方法还有很多,如种植节水、耐旱植物进行节水,通过设计开放的空间、雨水花园、本土植物等提高水的利用等。

城市水景观的可持续性发展需要将工程技术和艺术设计相结合,在充分尊重自然水体变化特征科学性基础上,才能营造生态和谐可持续发展的水环境,创设更为优质全面的城市环境,这是景观水工程在各个工程领域的应用发展理念和方向。

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