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    摘要: 关注“” ,更多精彩等着你来源 | 城乡规划设计研究院撰稿 | 规划五所  张磊  肖百霞审核 | 规划五所 蔡克光编辑 | 总工程师室  蔡焕仪摘要:黄土台塬地区作为黄河流域特殊的地貌生态环境与历史人文地区 ,随着“一带一路”的开发建设将面临新的机遇与挑战 ,作为特定地区其河流生态整治策略将与以往存在较大不同。通过对黄土台塬地区河流现状特性分析 ,探索黄土台塬、河流治理、生态修复之间的相互联系所产生的正向关系进而提出创新性的规划理念与策略。本文以义马市“两河”综合整治规划为例 ,在对不同层次、类型的河流地带进行划分的基础上   ,对生态治理思路、水安全、水生态、水景观提升等方面提出针对性的策略 ,为义马市“两河”地区综合整治提供了规划指引 ,也为黄土台塬地区的河流生态治理与绿色发展方式研究奠定了一定的基础。关键词:黄土......(2020-04-22 14:23:16)| 本站微文频道仅收录微信文章标题与文首300字  |   作者:南粤规划

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    黄土台塬地区河流生态治理策略探索 ——以义马市“两河”综合整治规划为例



    关注“” ,更多精彩等着你


    来源 | 城乡规划设计研究院

    撰稿 | 规划五所  张磊  肖百霞
    审核 | 规划五所 蔡克光

    编辑 | 总工程师室  蔡焕仪



    摘要:黄土台塬地区作为黄河流域特殊的地貌生态环境与历史人文地区 ,随着“一带一路”的开发建设将面临新的机遇与挑战 ,作为特定地区其河流生态整治策略将与以往存在较大不同。通过对黄土台塬地区河流现状特性分析 ,探索黄土台塬、河流治理、生态修复之间的相互联系所产生的正向关系进而提出创新性的规划理念与策略。本文以义马市“两河”综合整治规划为例 ,在对不同层次、类型的河流地带进行划分的基础上   ,对生态治理思路、水安全、水生态、水景观提升等方面提出针对性的策略 ,为义马市“两河”地区综合整治提供了规划指引 ,也为黄土台塬地区的河流生态治理与绿色发展方式研究奠定了一定的基础。

    关键词:黄土台塬、河流治理、生态修复、义马市



    01

    引 言


    1.1 黄土台塬地区概况


    黄土台塬地带位于我国黄土高原北部 ,属于丘陵沟壑区 ,处于黄土高原和南缘河谷平原阶地的过渡地区 ,是侵蚀堆积地貌类型中的一种 ,属于台地[1] 。其主要分布在汾渭地堑与豫西地区 ,介于黄土高原与渭河陷落盆地的边缘地带 ,涉及的区域包括关中盆地、临汾盆地、伊洛盆地、三门峡-运城一带 ,分布总面积约50000平方公里(图1) ,涉及人口约3000万人[2]。

    本次项目研究所在的义马市“两河”(石河和涧河)地区即位于三门峡-运城一带 ,属于典型的黄土台塬地貌。该地区地表水资源缺乏 ,流经市区的主要河流石河和涧河(简称“两河”)为典型的季节性河流 ,水源不足、季节性洪涝灾害、河流污染等情况较为严重。随着“一带一路”开发建设的推进 ,河流生态保护与城市开发之间的矛盾将进一步凸显。


    图1:黄土台塬地区地貌及区域分布图


    1.2 黄土台塬地区河流生态治理目的与意义


    首先 ,黄土台塬地区作为黄河流域的特定性地区 ,独特的地形地貌与气候生态等自然条件决定了其河流生态治理将不同于一般地区 ,对该地区河流生态治理的规划探索有利于完善水系规划的类型;其次 ,由于黄土台塬地区自身生态的脆弱性 ,在“一带一路”倡议、打造豫晋陕黄河金三角等国家战略的推动下 ,该地区开发建设强度将进一步加大 ,如何在开发中最小的干扰河流的原生态以及寻求科学的生态修复方法就显得十分重要与迫切;同时 ,该地区也是中华文明重要的发祥地之一 ,仰韶文化、黄河文化等在此交汇 ,使得该地区在中华民族历史长河中具有重要地位。


    基于此 ,本文将结合义马市“两河”综合整治规划的具体案例 ,对黄土台塬地区河流特征以及存在问题进行梳理 ,以完善河流生态系统、提升人居环境品质、建立绿色发展方式为主要目标 ,积极探索适宜黄土塬地区河流生态治理的规划策略。


    02

    黄土台塬地区河流现状特征与独特性分析


    2.1 黄土台塬地区地貌与生态特征


    (1)地貌发育特征--冲沟生长与河谷发育

    台塬地区处在黄土高原向冲积平原的过渡地带 ,地表为黄土覆盖 ,在黄河及其支流的流水切割、搬运等外力作用下 ,台塬表面发育为深度不一的冲沟 ,冲沟经过下游汇集进一步发育为地表径流 ,在地表径流的作用下冲沟发育更为明显[2] ,在台塬边缘地带逐步形成大的河谷地带。

    (2)水文生态特征--易旱易涝与生境差异

    黄土台塬地区降水时空分布不均 ,季节性降水特征突出 ,易旱易涝。城市化的进程又加剧了这一现象(表1) ,在季节性强降雨的条件下 ,河流沿线水土流失严重 ,周边人居安全受到较大威胁。同时 ,半干旱的气候条件造成河流沿线地区的生境产生较大的差异 ,植被分布带具有明显的地带性特征 [3]。


    表1:城市化前、后洪峰流量及洪水总量的对比

    (三门峡市)

    资料来源:三门峡市城市生态水系规划


    2.2 黄土台塬地区河流现状特征与特殊性


    2.2.1 基于黄土台塬地貌的两类河流类型划分

    按河流与台塬之间的空间关系划分为垂直台塬地区河流与平行台塬地区河流 ,两种河流类型在河流生成发育、河流水量、河流纵坡、河道空间上  都存在较大差异。

    垂直台塬类河流:主要为上  游冲沟发育而成 ,此类河流坡度大、河道短窄且空间多变 ,一场暴雨冲刷即能使河道空间发生改变。未经人工整治的河道基本呈现干涸状态 ,本次义马“两河”中的石河即为此类型(图2、图3)。

    平行台塬类河流:主要为下游汇集地面径流 ,有较为明显稳定的河道空间 ,河道坡度相对平缓 ,平时呈现河漫滩的地貌形式 ,雨季水量可涨满河谷 ,本次义马“两河”中的涧河即为此类型(图2、图3)。


    图2:两类河流(石河与涧河)空间关系示意图


    图3:两类河流(石河与涧河)坡度对比示意图


    2.2.2 干旱缺水与防洪排涝的问题共存

    由于台塬地区降雨时空分布不均、降雨量不足、蒸发量较大 ,且台塬地貌造成的水系之间连通性较差 ,进一步加剧了以上  现象。同时 ,该地区短期的雨季内暴雨发生的频率较高 ,暴雨产生的瞬时径流对地表造成极强的冲刷与搬运能力 ,极易造成洪涝灾害。因 此 ,单一的防旱和防洪的河流整治方案在黄土台塬地区显得不够全面与有针对性。

    2.2.3 生态脆弱本底与多样性污染之间的矛盾

    鉴于黄土台塬地区自然特征 ,水土易流失、植被覆盖率低且不均匀 ,属生态敏感与脆弱地区[4]。与此同时 ,我国黄土台塬地区在产业上  又是以农业种植与资源型加工为主导的地区 ,不合理的农业种植与煤炭开采、化工冶炼对该地区脆弱的河流生态系统带来了巨大的压力 ,造成该地区地表河流水质多在Ⅳ类以下 ,河流基本功能衰退及其健康生态系统受到严重威胁。

    2.2.4 地域人文要素缺乏与台塬地貌特色消逝

    从该地区已完成的河流整治方案和效果来看 ,虽然较整治前有了一定的改观 ,但对于该地区独特的地域文化与独特的台塬大地肌理没有进行有效的体现与展示 ,历史文化遗产以及自然风光的潜在价值没有充分发挥出来 ,无法有效的提升沿岸城市的品味和知名度。


    03

    黄土台塬地区河流生态修复策略研究及规划实践应用


    3.1 流域与基地:构建分层次与类型的河流生态治理思路


    3.1.1 三个规划层次:整体流域、基地河流、沿线地块

    (1)整体流域层面:区域安全格局建构


    由于台塬地区冲沟发育的特点 ,河流在整个流域上  处在一个长期变动与生长的状态 ,要对基地提出科学准确的治理策略 ,需对流域水文、土壤、植被、地形等进行综合分析 ,建立流域安全格局 ,在此基础上  判定生态过程中的关键点以及基地的河流类型与承担的作用 ,进而提出基地的整治规划策略;

    (2)基地河流层面:水系整治规划策略


    在基地河流类型判定与关键点识别的基础上   ,重点对黄土台塬地区的防洪与防枯、河道与岸线、台塬与人文景观等方面提出具体的规划策略 ,营造高品质的滨水生态空间与开敞景观界面。

    (3)沿线地块层面:台塬协调单元开发


    为实现黄土台塬地区“水城同治”的目标 ,优化河流沿线用地布局 ,本次规划针对性的提出台塬协调单元的概念。本次协调单元是由台塬面、台塬沟坡、沟壑区组成的一个完整的输沙输水系统(图4)。雨水在台塬面形成地表径流 ,经台塬沟坡汇入沟壑区内的河流完成再分配过程。通过划分黄土台塬协调单元 ,对沿线城市开发地块进行分块管理 ,系统解决水土保持、控制径流等目标 ,实现黄土台塬地貌可持续开发与城市安全建设的双赢。


    图4:黄土台塬协调单元划分与管控导则示意图


    3.1.2 两类河流类型:垂直台塬类河流与平行台塬类河流


    结合两类台塬地区河流在发育形式、河流水量、河道纵向坡度、河道空间等方面的特征差异 ,针对性的提出在河流在生态治理中需重点关注和解决的问题 ,以义马“两河”综合整治规划中的石河和涧河为例进行具体说明(表2)。


    表2:分类型的河流特征与重点关注问题


    3.2 防洪与防枯:时空维度下对立的水源规划治理策略


    对于黄土台塬地区河流这一空间载体 ,在不同的时段需要面临截然相反的两个问题:防洪与防枯。

    3.2.1 丰水期--防洪排涝策略

    黄土台塬地区河流丰水期短 ,但季节性洪水往往成为该地区生态安全的重要威胁因 素 ,因 此水安全成为河流生态治理的基本前提。针对台塬地区河道一般为窄短河道--过流能力不足、比降大--暴雨洪水流速大、河道抗冲刷能力差等特点 ,规划采取排蓄结合、截洪分流、断面优化的治理策略。

    (1)排蓄结合:利用河道排洪 ,利用水库及城区湖泊蓄滞洪水。
    (2)截洪分流:鉴于台塬地区河流之间连通性差的问题 ,通过设置分洪箱涵连接各水系 ,将部分洪水疏导 ,减轻城区河道防洪压力。
    (3)断面优化:对河道横断面和纵断面进行空间优化设计。对河流横断面 ,进行梯形优化与岸坡防护 ,提升过水能力与防冲能力;对河流纵断面 ,根据河道实际情况适当改变河底标高、减缓纵比降、减缓水流流速。

    3.2.2 枯水期--水源保障策略

    (1)工程措施:外部引水与中水回用

    外部引水:作为黄土台塬缺水型地区最常用的方法 ,主要有从黄河引水和从水库引水两种方法 ,优缺点均比较突出;中水回用:对中水进行进一步水质净化处理 ,深处理后的中水经提水工程引回上  游 ,部分作为城区景观用水的水源 ,在黄土台塬地区具有较高的经济效益。

    (2)设计优化:四大设计优化方法

    除在工程措施上  保障河道水量外 ,本次规划还通过设计手段实现对河水的滞蓄 ,采用以下蓄、滞、留、缩四种设计手法(表3):


    表3:枯水期四种水源保障生态设计手法

    3.3 河道与岸线:基于台塬地貌的河流生态廊道打造


    黄土台塬地区由于工业制造类型、天然干旱缺水、台地农业生产等因 素 ,造成河流生态中点源污染、面源污染、内源污染的情况同时存在 ,本次提出通过工程措施与设计优化两类方法实现河流水质的整体提升。

    3.3.1 工程措施:截污、清淤、活源

    (1)截污:外源污染治理

    在雨污分流的基础上   ,针对点源污染与面源污染等外源污染 ,主要采用截污的手段。从源头控制污染物进入河道的数量 ,优化与提升沿河污染物消纳过程 ,减少进入河道的污染物总量。

    (2)清淤:内源污染治理

    针对河道垃圾、河道底泥等内源污染 ,主要采用清淤的手段。从河道垃圾清理、河道底泥清淤等措施开始 ,逐步减缓河道内源污染的来源 ,为河流生态系统的恢复奠定河流内部环境基础。

    (3)活源:水源活水

    针对水资源、水体交换不足等情况 ,主要采用活源的手段。结合枯水期水源保障措施 ,核算河道生态需水量与选择可行水源保障方案 ,实现河流水体的交换过程 ,提升河流水质。

    3.3.2设计优化:河床、河岸、河漫滩修复与外围台塬农田综合整治

    在工程措施的基础上   ,本次重点提出对河流水生态修复优化设计。由内而外通过对河床、河岸、河漫滩的修复以及外围台塬农田综合整治达到恢复和提高生物群落多样性的目标 ,重点在于尽可能提高河流空间形态的丰富度 ,使其符合自然河流的地貌学原理 ,为生物群落多样性的恢复创造条件[5]。

    (1)河床修复

    对河床的修复主要分为郊野段和城市段两类。在郊野段河床中间开辟弯曲水道 ,河道的基底经过人工设计铺设有利于强化净化水质的基质和侧渗墙 ,并堆砌规格不一的石头 ,制造多样的微生境。有条件的地方 ,可以进行水生态系统修复 ,选取功能强化型的本土水生动植物和微生物种类 ,构建强化净化型河流生态系统[6];在城市段河床 ,局部改变硬质化河底现状 ,在河道两侧构建表面流人工湿地 ,选取和配置适宜的本土湿地植物 ,达到既不妨碍行洪的需要 ,又通过基质、湿地植物和微生物的协同作用净化水质的目的(图5)。


    图5:河流城市段和郊野段河床修复设计示意


    (2)河岸修复

    河流中下游采用生态砖箱等技术手段对硬质化驳岸进行生态化处理 ,增加河道水质处理的界面。采用城市河道驳岸的生态修复和美化装置 ,清除河流沿线已建成的部分硬质化驳岸界面 ,在驳岸内镶嵌若干个可替换的生态砖箱 ,生态砖箱内设有生态土壤及植物种苗。生态砖箱的使用不仅联通了河流与土壤 ,而且为驳岸植物的生长提供了条件[6] ,且不占用河道空间 ,同时能达到类似表面流湿地的水质净化功能(图6)。


    图6:河岸修复设计效果示意


    (3)河漫滩修复

    黄土台塬下游河道内湿地类型较少且退化严重 ,部分河段存在工业生产后留下的大坑 ,但和主流河道无有效连通 ,死汊、死水塘较多。规划在河流下游通过对河漫空间滩梳理与湿地植物种植减轻沿河面源污染 ,构建潜流湿地类型的河漫滩湿地 ,湿地上  配置多种挺水植物 ,对周边汇入的径流进行净化。

    (4)外围台塬农田综合整治

    规划结合台塬地区河流沿线农业生产的特点 ,提出台塬农田综合整治措施 ,建立污染物从台塬农地到河道的消纳过程 ,使污染物通过池塘系统、生态田埂、生态沟渠、植物缓冲带、湿地植物带 ,最后再进入河道 ,对污染物进行多层次逐级拦截、集中、分解、吸收 ,降低河流外围台塬农业面源污染进入河道的总量(图7)。


    图7:外围台塬农田综合整治示意图


    3.4 台塬与文明:台塬地貌与华夏文明主题下的河流景观提升


    3.4.1 展现大地肌理 ,凸显台塬本色

    黄土台塬地区空间地貌的突出特点就是“塬” ,其独具特色的大地风貌在河流沿线开敞空间处可作为最佳的对外展示点 ,应在河流沿线景观设计中充分考虑并且加以利用起来 ,在设计上  利用“近自然”的手法 ,将设计语言自然植入到这种特殊的场地肌理中 ,利用河流两侧的台塬的高差 ,融入不同的景观元素 ,凸显台塬地区的垂直景观风貌 ,创造出独具特色的景观空间[7]。

    3.4.2 融入地方元素 ,彰显华夏文明

    黄土台塬地区河流沿线即为中华文明早期的发源地(黄土质地疏松、堆积面平坦 ,有利于原始的锄耕农作 ,由此诞生早期的人类文明) ,在河流景观品质提升中应充分融入当地文化元素 ,彰显黄土台塬地区作为华夏文明发源地的特色。


    04

    结 语


    黄土台塬地区地貌与生态的独特性决定了该地区河流综合治理与一般河流水系治理有所不同 ,通过对黄土台塬地区河流特征的总结归纳 ,应对其水安全、水生态、水景观的独特性要求 ,本次规划针对性的提出了流域与基地、防洪与防枯、河道与岸线、台塬与文明四大规划策略 ,并以义马市“两河”综合整治规划为例在构建分层次与类型的河流生态治理思路、时空维度下对立的水源规划治理策略、基于台塬地貌的河流生态廊道打造、台塬地貌与华夏文明主题下的河流景观提升四个方面进行了实践探索 ,以期对黄土台塬地区的河流综合治理与绿色发展方式起到一定的示范与带动效益 ,切实提高该地区的生态环境水平。


    参考文献:

    [1] 西北大学地理系《农业地理》编写组 ,农业地理. 西安 ,人民出版社 ,1979: 54-56.

    [2] 王倩倩 ,黄土台塬地区湿地公园水系规划策略研究[D]. 西安:西安建筑科技大学 ,2014.

    [3] 刘利年.黄土高原小流域水土流失综合治理研究[D].西安:长安大学 ,2004.

    [4] 聂斌斌.水土保持生态修复区域差异研究[D].武汉:华中农业大学 ,2010.

    [5] 李果.区域生态修复的空间规划方法研究[D] . :林业大学 ,2007.

    [6] 俞孔坚.生物保护的景观生态安全格局[J] .生态学报 ,1999 ,19(1):8-15

    [7] 李静 ,探讨黄土台塬地区公园景观的设计[J]. 农业与技术 ,2017,No.22:202-203.


    -END-




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