基于生态设计理论的杭州三江汇消落带景观生态提升策略研究
时间：2023-06-12 12:55:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
黄 焱，邱琼瑶
（浙江工业大学，浙江 杭州 310014）
消落带是水陆生态系统交错的过渡地带，由于不同时段的水位变化，长期或短期的水位涨退产生的狭长条带状空间[1]。这种陆地与水体过渡地带存在2种生态环境的区域，具有水陆双重特性。随着自然河流水位的周期性变化，消落带区域在雨洪时期通常被水淹没，而其他时期以裸露为主。目前许多城市在建设过程中忽略消落带区域，任其不恰当开发，或片面理解防洪需要对其进行彻底硬化处理。在河岸直接建设硬质护岸或防洪墙虽可满足防洪需求，但同时也会造成消落带生态功能的完全丧失，割裂居民与水之间的联系和互动，产生诸多问题。故开展消落带区域的生态治理与空间利用，营造生态和谐、环境优美的景观，对于处理好人、水与城三者间的关系具有重要的现实意义与实践价值。
2.1 生态设计理论及发展
生态设计主要是运用生态学的原理及方法，在设计的过程中针对环境确定设计方向以及策略。欧美国家开展环境设计与自然关系的理论研究起步较早，1969年美国景观建筑师伊恩·麦克哈格（Ian L.McHarg）在他的著作《设计结合自然》一书中阐述了景观自然格局和过程，将生态学理论引入建筑与景观设计中[2]。此书的出版标志着生态设计时代的真正到来，为生态设计理论奠定了基础。1996年，西姆·范·迪·瑞恩（Sim Van der Ryn）和斯图亚特·考恩（Stuart Cowan）首先提出了生态设计的定义，即通过将人与生活过程结合在一起，以对环境的破坏影响尽可能小为目标的设计形式，都称为生态设计[3]。
近年来，我国将加强生态文明建设摆在重要位置，使生态设计逐渐有了更多的诠释方式与内涵。国内景观设计师在设计中也不再单一追求视觉效果，同时充分考虑设计方案对环境和生态的影响，更多地关注生态与自然。
人们在针对自然环境的改造与建设过程中，适当应用生态学相关理论，以对环境影响最小的方式进行开发建设，经过设计的生态环境与自然原生态环境融为一体，形成良性循环。现代城市的发展与自然是相辅相成、相互依赖、缺一不可的，而两者的有效结合能提高人类生存的条件和意义[4]。景观生态设计不是着眼于单一景观元素的设计，而是在整体生态系统中设计和协调各景观要素的过程，它是一种多目标设计，为人的需要、动植物需要、高产值需要、美的需要而设计，其最终目的是整体优化[5]。
2.2 河流生态治理理论与实践
就河流生态治理理论而言，国外研究也开展较早。1938年，德国Seifert即提出“亲河川整治”概念，倡导以拟自然方式治理河流[6]。其后在1962年，美国生态学家奥德姆（H.T.Odum）首度提及在河流治理工程中采用自组织的生态工程（Ecological Engineering）的概念[7]。实践方面，1893年美国波士顿市即开始根据“翡翠项链”计划，通过采取强有力的治理措施来恢复查尔斯河流域的自然状态，达到控制洪水泛滥和改善河流水质的目的。二战后，德国、奥地利、瑞士、美国、日本等国纷纷大规模开展生态理念指导下的河道整治实践，在山区溪流、城市河流等生态治理方面积累了丰富的经验。
与国外相比，我国河流生态景观设计与实践均起步较晚。直到1979年，马世骏院士才首先引入生态工程的概念，认为应该通过对流域的综合治理充分发挥河流的资源、环境和生态等功能[8]。自2005年起，我国河流景观生态设计研究开始进入快速发展期。近年来，海绵城市的兴起为河流生态景观注入了新动力，我国各地不断涌现出大量河道生态治理和改造的成功案例。2007年初，由俞孔坚采用当代景观生态设计的手法，在上海建成了具有水体净化、防洪、生物多样性保育的后滩湿地公园。后滩公园的设计通过营造梯田湿地，种植草本植物净化水体，将生态设计理念融入场地中，提供综合生态系统服务。
2.3 消落带相关生态设计理论
在河流生态治理中有部分涉及消落带生态设计。20世纪50年代在德国形成的拟自然河道治理工程学派认为，河道混凝土硬化是导致河流污染等问题的根本原因，其后西方国家先后对混凝土河道进行生态性改造。近20年来，国外对消落带的研究主要集中在消落带植被与土壤养分的相关研究，有部分涉及生态修复[9]。而国内消落带的研究随着三峡大坝的建成而大量涌现，主要围绕消落带的生态修复、植被群落、养分积累等方面展开研究。无论是国内还是国外，对于城市区域内消落带景观生态设计问题则整体较少涉及。本文拟从生态设计的角度出发，选取杭州市三江汇消落带为研究对象，在分析其特征与问题的基础上，探讨其景观生态提升策略。
三江汇位于钱塘江、富春江与浦阳江3条河流交汇地，范围北起杭州市上城区之江路—钱塘江大桥，南至富阳区里山镇、渔山乡及萧山义桥镇，西至灵山山脉，东至萧山区蜀山路。核心管控区面积约为265 km2，其中沿江绿道长度约24.0 km，两岸及江心岛沿江长度约46.5 km，见图1。同时该地区人文底蕴也较为丰厚，是“浙东唐诗之路”的源头之一。
图1 三江汇区域范围及本研究设定范围图（作者重制[10]）
3.1 三江汇消落带的特征
3.1.1 周期淹没性
消落带区域的水位呈现出规律的年度周期变化，在进行消落带设计时需考虑到江水水位消落的影响。三江汇流域的含沙量较高且涌潮水流速较大，可达4~7 m/s。三江汇区域的全年最高水位可达8 m，最低水位约为1 m[11]。
通过文献调查，了解到该区域水位变化与消落带出露的周期性变化规律：以黄海平面为基准，在3—5月的平水期，消落带部分区域露出水面；
在6—9月的丰水期，消落带区域大部分时间被水完全淹没，水位甚至可达8~9 m，接近该区域最高警戒水位线；
在1—2月、11—12月的枯水期，消落带区域内水位约为4 m，此时消落带区域长期大面积露出水面。
3.1.2 生态脆弱性
三江汇消落带是介于河流与陆地生态系统之间的过渡地带，具有陆地与水域双重属性；
同时其生态系统受限于频繁淹没或出露所造成的消落带区域土壤周期性干湿交替所带来的土壤侵蚀、养分流失、微生物活性降低，具有明显的生态脆弱性。水位变化的河流不断冲刷和淤积，深刻影响了消落带上、下层的环境分异。消落带植被则由于受到间歇性水淹且淹没时间变化不定，生长受到一定限制，故而群落稳定性较差且破坏后较难恢复。此外，人类频繁的生产生活等活动进一步加剧了消落带的脆弱性。
3.1.3 垂直层级性
由于消落带区域内水位的周期性变化，土壤的周期性淹没与冲刷，三江汇消落带植物景观形成了明显的垂直层级性。从江水近岸处到防洪墙迎水坡出现水生植被、湿生植被、陆生植被依次分布的现象。陆生植被又因土层厚度、养分含量等多方面环境因子差异，分化出草丛群落、灌丛群落、灌草丛群落、疏林灌丛群落、疏林群落等种种状态。因此，在三江汇消落带景观设计中，尤其是消落带环境修复时，应当考虑其水淹的特征，加强土壤固化稳定，同时根据其场地特征选择不同的植物组成不同的植物群落。
3.2 三江汇消落带存在的问题
3.2.1 人为破坏消落带植被
由于消落带相关生态知识缺乏以及出台的相关法律法规落实不到位等原因，一直以来，三江汇消落带区域成为一种灰色空间，近30%的沿江区域消落带被开垦为管理粗放的季节性农田。人为干扰因素导致消落带内植被遭到肆意砍伐，水土流失严重，同时也影响三江汇的景观品质和城市形象。群落结构完整、生态功能健全的植被是消落带能够充分发挥其生态作用的关键，由于人类的生产性活动不断增加，三江汇消落带自然植被面积不断减少，由其提供的包括水体过滤净化、河岸防冲固土等生态功能也因此逐渐丧失。
3.2.2 景观敏感度升高
消落带景观敏感度的变化主要与生态环境本身以及生态环境受到的干扰等因素有关。一方面，消落带由于植被较少、土层不稳定，流水侵蚀作用严重，对洪涝干旱等现象具有强烈的敏感性，导致区域内生态脆弱，自然恢复能力差，消落带一旦受到破坏将难以在短时间内恢复；
另一方面，三江汇区域是人口聚集区，周边居民的生产和生活产生一定的垃圾与污水，部分直接排入江水中，对水体产生较大程度的污染。各种效应叠加后，生态脆弱的消落带景观敏感度进一步提高。
4.1 生态安全格局构建策略
三江汇作为杭州市未来重要的发展空间，应当考虑如何在整个城市建设中发挥其更多的社会效益，不仅只考虑大规模商业开发带来的经济利益，还需要从区域生态安全格局定位三江汇消落带的生态地位。对于三江汇这类在城市生态安全格局有着重要影响的地区，更需要从区域分析入手。整体上，三江汇区内河流、湿地、农田、树林等多种自然类型保存相对完好。从区域角度看，三江汇是维持区域自然资源和环境承载力的基础，是构筑合理城市生态安全格局的关键。从城市整体角度看，三江汇处于城市核心经钱塘江景观轴向外延伸的关键位置。城市生态空间从用地构成上看，主要包括水面、山林地和开敞空间，三江汇是生态空间的重要组成。而结合历史洪涝灾害数据，可以发现三江汇属于杭州市历史洪涝淹没范围，因而需建立多层次的滞洪湿地系统，形成不同安全水平的洪水安全格局。
据此，三江汇消落带应当成为人工环境与自然环境和谐统一，一个生长在自然生态网络中的区域。从生态角度出发，三江汇消落带的建设首先应强调其保护，以生态涵养为主，同时为城市提供必要的休闲游憩空间。除了以必要技术手段开展生态修复及小尺度开发建设外，应保护三江汇消落带区域的原有景观结构及格局，维持其景观功能，恢复水环境生态系统，尊重河流的自然形态和自然规律，开展河道与岸线生态修复。
通过生态治理、生态修复等技术手段，建立具有生物多样性、生态系统完整性以及与周围环境相协调的消落带，逐步恢复其对河流的调节和净化功能；
依托三江汇消落带及其周边各类用地和生态化空间，形成生态环境与城市空间相交融的蓝绿基底；
通过修复场地内生态敏感区域的水陆生态系统，稳定并优化区域生态安全格局。同时，三江汇消落带的建设应立足于杭州市建设全局，通过政府管控，以生态环境保护为主加强投入，通过适量发展，成为美丽杭州生态文明的重要窗口。
4.2 岸线弹性化策略
三江汇作为一个江河汇聚的城市景观节点，有着丰富的自然、人文底蕴。在修复场地生态环境、恢复自然活力的前提下，也需要重新搭建人与水之间的桥梁。针对三江汇消落带周期性淹没及生态敏感性的特点，提出岸线弹性化策略（Resilient Landscaping）。根据场地与水的不同关系，合理设置消落带弹性功能区，提高场地对夏季洪水过境冲刷和深水淹没的弹性应对能力及快速恢复能力。同时，在考虑消落带基底的生态敏感性的情况下，在局部空间也为增加公众进入消落带生态廊道创造可能。在其生态敏感性较弱并有着开阔视线或良好景观的区域，部分改造成服务于社区居民及市民的城市休闲空间（见图2）。
图2 滨江消落带剖面图
消落带不同层级的景观垂直带代表消落带内部不同的淹没时期与时长。因此，不同的景观垂直层采取不同的针对性设计。根据三江汇消落带的水位消涨与消落带涨退时间的规律，将消落带及其相连的陆域景观空间大致划分为3个垂直层级，按高程从高到低分别是上层景观垂直层、中层景观垂直层、下层景观垂直层。
4.2.1 上层景观垂直层
上层景观垂直层处于三江汇消落带高程最高区段，在常水期及枯水位不会被江水淹没，仅在洪水位间隙性淹没。该区域除修复原有植被、加强生态系统对变化水位的适应性外，还需在保障安全的前提下，增加市民公共休闲活动空间。对场地内的防洪墙、护坡，采用垂直绿化、艺术墙绘等措施来柔化生硬的界面。景观空间尽可能多样化，以加强不同条件下的空间适应性、功能复合性，并引入架高或耐水淹的休闲健康设施及配套服务设施，丰富场地的观景、健身功能，拉近人与自然间的距离。三江汇消落带空间跨度较广，涉及区域类型多样，可以在上层景观垂直层堤岸高处设置沿江生态绿道以串联整个场地、激活场地并提升场地的生态服务功能。沿生态绿道可在场地开阔处引入承载场地文脉的景观建筑、景观小品，最终形成生态环境与城市记忆、居民生活相结合的模式。
4.2.2 中层景观垂直层
中层景观垂直层是场地中水位动态变化较大的区域，基于生态设计理念可将河漫滩生态景观修复与生物栖息地相结合。同时，在该区域引入耐淹没的游步道等基础设施，低水位时可满足游人活动需求。沿江湿地的保护与重建是恢复河漫滩生态景观的有效途径之一，而中层景观垂直带处于构建河漫滩景观的关键之处。可选择在中层景观垂直层的低洼浅滩处采取局部扩大或加深的方法重建或修复湿地景观，使得在河流枯水位时期也能维持湿地一定的蓄水量，保证其生态系统有效运转，进一步加强场地对雨洪的调蓄能力。
4.2.3 下层景观垂直层
下层景观垂直层是三江汇消落带在丰水期与洪水期受到层流与湍流冲刷影响最大的一层，对其安全性尤其需要重视。为确保岸坡稳固，结合河流的水文情势、地质地貌以及近自然景观风貌塑造需要，可对河流断面形态进行针对性设计。对于三江汇，其下层景观垂直层可在水岸平直、水流平缓的岸线处设置硬质入水式台阶，方便游人近距离开展亲水活动；
水流湍急且冲刷严重的凹岸区则采用硬质工程驳岸以确保安全；
其余岸线以结合工程材料的生态驳岸为主。生态驳岸多采用透水多孔材料使水生动植物便于附生，有助于水陆两相间的物质物种的能量流动。材料选择上可根据场地特点与实际需要选择柔性或刚性材料。在近岸还可结合生态浮箱。生态浮箱能够适应变化的水深条件，具有良好的污染物治理能力和较为灵活的使用方式；
同时它可以有效保护驳岸不被水过度冲刷，增加消落带的绿化覆盖率，形成丰富的水岸景观效果。结合生物多样性的恢复，可对该区域沿岸适当增加湿地，为沿江鱼类、两栖类、爬行类生物提供适宜生境，满足其栖息功能。
4.3 植被修复重建策略
针对三江汇区域消落带次生植物群落而言，水位变化特征是决定其植物沿水位梯度分布及恢复的主要因素，淹水的持续时间、频率和水深对植物群落的组成与分布格局有较大影响。因此，在植被恢复和生长过程中，应通过建立适生植被的群落结构来实现消落带生态系统的基本功能和弹性恢复能力。
对于三江汇消落带的植被修复，应遵循地带性湿地植被分布规律，营造具有生态适应性的植物景观。在消落带植物修复过程中，针对场地生态因子的梯度性，总体布局需根据水文条件进行分层处理。根据植被与水关系，三江汇消落带植被同样分为3个梯度层级：下层、中层和上层。具体区域的植物选择还需结合场地的现状条件、景观需求进一步搭配适生植物，见图3。
图3 三江汇消落带植被层级图
下层梯度层级整体出露时间短、淹没时间长、水淹程度较高，植物类型以季节性低矮草丛群落为主。植物选择以一年生、多年生乡土草本植物为主。通过植物根系所产生的固土作用，增强土壤抗蚀力，提高土壤渗透性并创造抗冲性土体构型，从而增强消落带的抗冲性。植物除能稳定河岸，涵养水源外，还能形成的良好湿地生态环境，为鸟类提供栖息、觅食、繁殖的家园，同时可以有效减少雨水的直接溅蚀。中层梯度层级整体出露时间较长、淹没时间较短、水淹程度适中，植物类型以灌丛群落为主。3个梯度层级区间中，以上层梯度层级的出露时间最长、淹没时间最短、水淹程度最低，植被类型以耐水湿疏林为主，栽植耐水湿的乔木、灌木。
此外，还可建设以休闲科普为主的植物景观。消落带区域具有丰富的动植物资源，其独特的景观和湿地环境会吸引大量市民与游客休闲游憩[9]。因此在生态设计的基础上，植物景观营造需要对不同类型、区域的植物景观进行规划，进而达到科普教育的目的。景观节点的植物景观观赏、科普价值较高，最能反映消落带内植物的景观特色，因此可重点针对不同区域内的重要景观节点营造植物景观。其中，植物配置应与节点功能相适宜，如以欣赏自然为主的驳岸、体验生态洼地为主要功能的节点，植物配置应以自然科普为主，展现植物景观原生态的趣味；
以健身、休闲、游玩为主要功能的节点，植物配置选用富有活力、观赏价值较高的植物；
以水文化为主要功能的节点，其植物配置应与不同区段的水文化相呼应，选择反映该文化内涵的植物进行搭配。
城市的建设和发展进程离不开生态环境保护。一座城市的生态环境，制约着其经济发展的“量”，也决定着其经济发展的“质”，以及未来发展的“限”。将三江汇看作杭州城市的生态后花园，通过良好的环境来带动周边的产业发展，要将环境保护看作长远利益。消落带区域作为滨水过渡带，其位置特殊、生态敏感性相对较高，因此如何处理好城市、水与人的关系，充分对消落带区域进行生态保护，降低负面影响，是一个重要课题。本文对杭州市三江汇消落带的现状问题及特征进行梳理，并对其景观提升策略进行研究，将生态设计理念与消落带生态特点、居民需求、城市发展的融合进行了探索，以期为相关工程实践提供一定的借鉴指导作用。
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