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生态河道堤岸景观设计
本文作者:系统管理员 发布时间:2018-09-29 14:02:57

1、生态河道治理

  1.1 什么是生态河道治理

  所谓生态,就是指有生命的,适合生存的状态,这种状态既要适合人类的生存,也必须保持动物、植物的多样性。人类与多种动物、植物互相依存,才可能呈现一种生机勃勃的景象。而任何人造的生硬、呆板的环境,都不可能实现这种生物的多样性,其生命力是有限的。对于河流来说,要提供这样一种生态环境,其水流必须是清洁的,这是保证动植物生存的基本条件;其流势必须是自然的,蜿蜒曲折,既有浅滩,也有深潭,时快时慢,时动时静;河中要有供植物扎根的土壤,河岸要创造保持空气、水分流通、交换的利于植物生长的环境。同时这种多生物形态的河道必须能够抵御洪水的冲刷,完全没有防护功能的天然河道亦不能满足要求。根据这些思想,我们必须对那些已变成臭水沟、垃圾场、排水渠的城市河道进行第二次改造,使其回归自然,重新发挥其在城市总体生态环境中不可替代的作用。随着人们环境意识的不断提高,城市污水治理步伐不断加快,也为生态河道治理的实践提供了基本保证。

 

  1.2 生态河道治理的历史

  生态河道治理古已有之,尽管当时人们并没有将这种实践活动冠之以“生态”这一19世纪才出现的专有名词。在中国,早在周代,已有沟渠堤岸景观设计植树的制度;战国时,《管子》主张“大者为之堤,小者为之防……树以荆棘,以固其地,杂之以柏杨,以备决水”;明代刘天和总结堤岸景观设计植柳经验,归纳为“植柳六法”。20世纪早期,用捆扎的树枝稳固斜坡的技术,控制沿黄河的洪水和侵蚀。在欧洲,特别是德国,生态河道治理方法(主要是生物工程技术)的运用,有150多年的历史。美国有记载的生物工程的运用,开始于20世纪20~30年代,常用于稳固河流堤岸景观设计,伐木道和修复斜坡。二战后,随着技术的进步、新的坡地稳固结构和擒住控制方法的发展,这一方法几被遗忘。

  从20世纪70年代开始,人们日益关注河流系统生态及水文功能的丧失及其产生的严重后果,生态设计方法被重新认识。由于它能够提供侵蚀控制的技术、基于环境的设计和美学上愉悦的形态,目前已在一些发达国家中的河流堤岸稳固工程中被广泛使用。

  2、生态河道治理的功能

  2.1 生态河道治理水边植物的功能

  水边植物的功能大致可分为以下五种:

  (1)作为动物栖息环境的功能水边将水域和陆地两个完全不同的环境连接起来,在水边生存着水域里的鱼类和昆虫,也生存着陆地的鸟类、昆虫类、哺乳类动物类、爬虫类以及在水域和陆地都能生存的两栖动物,形成了丰富的生态系统。

  (2)景观功能由于静水域和动水域的水边植物形态不同,构成不同的景观。

  (3)净化水质的功能当今,人们对水质的恶化越来越担心,正在进行大量的有关这方面的试验和研究。

  (4)保护河岸的功能利用植物进行护岸的方法已有多年的历史。近年来,在许多建造自然型的河流工程中得到进一步肯定。

  (5)资源供给功能自古以来,水边植物就一直被作为生活用品及食物。

  3、生态河道治理两种堤岸景观设计设计方法的比较

  3.1 惯用设计方法

  河流的堤岸景观设计部分是水陆交错的过渡地带,具有显著的边缘效应。这里有活跃的物质、养分和能量的流动,为多种生物提供了栖息地。自然状态下的堤岸景观设计往往物种丰富、生产力高。

  当河流被渠化或硬化后,许多对生态起重要作用的自然要素消失了。河道拉直会提高流速,造成许多对水际和水生栖息地起到关键作用的深槽、浅滩、沙洲和河漫滩的消失(图1)。河道硬化则破坏了河岸与河床之间在水文和生态上的联系,破坏了可以降低水温的植被,使其不再能发挥截留雨水,稳固堤岸景观设计,过滤河岸地表径流,净化水质,减少河道沉积物的作用。同时,河岸生物的多样性也在降低。

  惯用设计方法还可能造成冲刷与侵蚀问题的转移。这种方法通常只针对特定的地段,企图用渠化或硬化的方法将河流的形式与过程隔离开来,结果往往适得其反。渠化减少了河流蜿蜒度,硬化降低了堤岸景观设计粗糙度,二者都减弱了自然河流削减流水能量的能力,对下游造成了更严重的侵蚀。

  另外,惯用方法设计的堤岸景观设计有一定的使用年限,需要定期维护,不断修复。这会给地方财政造成经济上的负担。

  在景观形象方面,设计严格按照规范的要求,形式千篇一律,很少考虑地域的特点和实际情况,常流河与季节性河一视同仁,南方与北方几无区别。这类堤岸景观设计带有明显的人工痕迹,往往给人以单调、生硬的感觉,具有典型的工程技术特征。

  惯用设计方法的优点在于具有高度的精确性和可靠性,防护效果立竿见影,因此大受业主青睐。另外,经过结构设计的堤岸景观设计具有比自然河岸大得多的抗流水冲刷的能力,因此,适合于洪水暴发频繁,持续时间长,侵蚀严重的河段。

  惯用设计方法的优点在于具有高度的精确性和可靠性,防护效果立竿见影,因此大受业主青睐。 另外,经过结构设计的堤岸景观设计具有比自然河岸大得多的抗流水冲刷的能力,因此,适合于洪水暴发频繁,持续时间长,侵蚀严重的河段。

  3.2 生态设计方法

  自然有一定的抗干扰和自我修复的能力,运用自然本身的能力来处理人与自然的关系是生态河道治理的根本思路。生态河道治理堤岸景观设计的设计方法不同于惯用的用人工的结构和形式来取代自然的方法,而是用自然的结构和形式来顺应自然的进程。其优点有:

  (1)将河岸与河道在生态上联系起来,实现物质、养分、能量的交流。

  (2)为生物提供栖息地。

  (3)植物根系可固着土壤,枝叶可截留雨水,过滤地表径流,抵抗流水冲刷,从而起到保护堤岸景观设计、增加堤岸景观设计结构的稳定性、净化水质、涵养水源的作用,而且随着时间的推移,这些作用被不断加强。

  (4)以自然的外貌出现,容易与环境取得协调。

  (5)造价较低,也不需要长期的维护管理。

  生态河道治理方法堤岸景观设计的局限性在于:

  (1)选用的材料及建造方法不同,堤岸景观设计的防护能力相差很大,需要运用多学科知识认真分析,这就为设计人员提出了更大的挑战。

  (2)建造初期若受到强烈干扰,则会影响到以后防护作用的发挥。

  (3)不能抵抗高强度、持续时间长的流水冲刷,因此常需和其他设计方法协调使用。

  (4)需要大量运用植物材料时,施工有一定的季节限制,常限于植物休眠的季节。

  (5)目前这一方法还没有得到广泛的认同,业主往往会倾向于更为保险的惯用的设计途径。

  以上问题有的是方法本身固有的,具有普遍性,有的则是受客观条件影响形成的,具有特殊性。堤岸景观设计建设相关人员应该清醒地意识到生态河道治理堤岸景观设计方法的优点和局限性,以使物尽其用。

  4、当今城市河流生态河道治理堤岸景观设计的模式

  城市河流生态河道治理堤岸景观设计的设计也要遵守生态设计通常的4条原则:地方性、保护与节约自然资本、让自然做功和显露自然,主要体现在对地域气候环境,河流地质地貌,水文变化的适应,对河流生态环境的考虑,对堤岸景观设计地形的处理和对筑堤材料的选择和构造方式方面。按所用主要材料的不同,可分为刚性堤岸景观设计、柔性堤岸景观设计和刚柔结合型堤岸景观设计。

  4.1 刚性堤岸景观设计

  主要由刚性材料如块石、混凝土块、砖、石笼、堆石等构成,但建造时不用砂浆,而是采用干砌的方式,留出空隙,以利于河岸与河道的交流,利于滨河植物的生长。随着时间的推移,堤岸景观设计会逐渐呈现出自然的外貌。

  另一种处理方式是,将堤岸景观设计沿经过改造的台阶式地形分级设置,台阶面可种植植物,也可作为休息或散步的场所。与上一种方式相比,这种结合地形的方法需要有足够的用地。

  刚性堤岸景观设计可以抵抗较强的流水冲刷,能在短期内发挥作用,且相对占地面积小,适合于用地紧张的城市河流。其不足之处在于可能会破坏河岸的自然植被,导致现有植被覆盖和自然控制侵蚀能力的丧失。同时人工的痕迹也比较明显。

  4.2 柔性堤岸景观设计

  可分为两类:自然原型堤岸景观设计和自然改造型堤岸景观设计。自然原型堤岸景观设计是直接将适于滨河地带生长的植被种植在堤岸景观设计上。利用植物的根、茎、叶来固堤。自然改造型堤岸景观设计主要用植物切枝或植株将其与枯枝及其他材料相结合。来防止侵蚀,控制沉积。同时为生物提供栖息地,柔性堤岸景观设计的建设常与生物工程,生物技术侵蚀控制,生物稳固或土壤生物工程等专业术语联系在一起。这些方法技术是目前河流景观建设。包括堤岸景观设计建设中发展最为迅速的领域,本文将在以下的章节中详细叙述这部分内容。

  4.3 刚柔相结合型堤岸景观设计

  刚柔结合型堤岸景观设计综合了以上两种方法的优点。具有人工结构的稳定性和自然的外貌。见效快,生态效益好。刚性和柔性的材料占有同等重要的地位,二者结合的方式很多。以下为常见的两种类型:

  (1)种植植物的堆石将由大小不同的石块组成的堆石置于与水接触的土壤表面。再把活体切枝插入石堆中使斜坡更加稳定,根系可提高强度。植被可遮盖石块。使堤岸景观设计外貌更加自然。

  (2)与植物结合使用的插孔式混凝土块将预制的混凝土块以连锁的形式置于岸底的浅渠中。再将植物切枝或植株扦插于混凝土块之间和堤岸景观设计上部。其上覆土压实,再播种草本植物。

  5、柔性堤岸景观设计类型

  5.1 自然原形堤岸景观设计

  适于用地充足,岸坡较缓,侵蚀不严重的河流。最接近自然状态下的河岸,生态效益最好。在这种类型的堤岸景观设计设计中,植物选择是关键性的问题。其次是河岸地形,可顺应原地形,也可做适当的改造(图8)

  5.2 自然改造型堤岸景观设计

  现在自然型堤岸景观设计的设计要从操作方法、造价与强度、适用范围和特性等多方面考虑。下文将简要介绍各种自然改造堤岸景观设计类型。

  5.2.1 堤岸景观设计构成

  按照相对高程、洪水频率和持续时间的影响。可将河岸划分为不同的地带(图9):

  (1)岸底带河床与常水位之间的部分。

  (2)水岸交错带 洪水位与常水位之间的部分。

  (3)堤岸景观设计带洪水位与岸顶之间的部分。

  (4)岸顶带堤岸景观设计带以外的部分。

  5.2.2 类型简介

  (1)树桩将活的、易生根的树木切枝直接插入土壤中,利用根系固着土壤,枝叶削减流水能量,适合于水岸交错带和堤岸景观设计带。

  (2)柴龙将活体切枝系成圆柱状的柴捆,顺等高线方向置于岸坡上的浅渠内,适合于堤岸景观设计带。

  (3)树枝压条将活体切枝以交叉或交叠的方式插入土层中,适合于水岸交错带和堤岸景观设计带。

  (4)枝条捆包将树枝压条、木桩和压紧的回填土结合使用,适合于水岸交错带和堤岸景观设计带。

  (5)植被格将活体切枝层间的土壤用自然或合成的织物材料包裹,与树枝压条结合使用,适合于岸底带和水岸交错带。

  (6)木笼墙将原木联锁放置呈箱形,内部回填适宜的材料和活体切枝层,切枝在木笼内生根并伸入岸坡,适合于岸底带。

  (7)树枝沉床将带有分枝的活体切枝顺斜坡方向放置,形成沉床,切枝被切的一端插入坡脚保护结构中,适合于水岸交错带。

  (8)树木铺面用缆索将一连串完整的枯树捆在一起,铆入河岸,适合于岸底带。

  (9)原木与根系填料铺面将原木与根系填料铆入河岸,为生物提供栖息地,适合于岸底带和水岸交错带。

  (10)休眠树干将树干以正方形或三角形的形式种植在堤岸景观设计上,适合于水岸交错带。

  (11)棕纤维卷用棕丝细绳将棕纤维系成圆柱形结构物。在河流形成阶段置于坡脚,适合于岸底带和水岸交错带。

  6、结语

  目前,河流景观设计建设,特别是城市河流景观建设,在中国正方兴未艾,在发达国家中也是一个久盛不衰的话题。回顾发达国家河流景观建设的历史,随着人们环境意识的普遍增强,重视河流景观的生态功能已成为一个时代的呼唤,河流景观建设的生态设计方法也已得到了空前的重视和发展。他山之石可以攻玉,借鉴发达国家已经形成的成熟的理念和做法,可以使我们少走弯路,搭上隆隆前进的生态建设之车。

  中国有几千年的河流景观生态建设的历史,有宝贵的经验可供当代人借鉴,加快河流生态设计建设的步伐是对中国传统优秀文化的继承和发扬,也是顺应历史发展的必由之路。


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