四川巴中经开区内河流域地处大巴山暴雨区,夏秋季节东南沿海暖湿气流沿长江河谷而上,遇大巴山受阻,气团抬升,暴雨频发。规划区所处的北部山区,受季节性暴雨影响颇大,根据1952~2008年气象实测资料统计,暴雨一般发生在5~9月,其中7~9 月最集中,洪水与暴雨相应,洪水过程具有山区性河流陡涨陡落、峰型尖瘦的特点,历时1~3天。汛期(5~9月) 的径流量占年径流量的81.3%。区域整体河流水系在汛期和枯水期落差较大,其改造提升既需要保持枯水期的水循环及健康,又需要提升其在汛期的雨水调蓄功能(图2)。
规划区内现状水系结构为“三溪、四河、五水库、多塘”,所有溪河汇流至南江—巴河—渠江—嘉陵江,最终流入长江。在原始的“溪河塘”的自然水文格局中,发挥雨水自然调蓄作用的“塘”在城市建设过程中逐渐消失,被人工构建的五大水库所取代。此外,河流水系还面临着其他生态脆弱性问题,如水系水网结构受到城市建设影响过大,由于缺乏必要的产流和汇流,在枯水期断流严重;城市面源污染和生活垃圾污染严重,以及河流水系生态净水功能不足,导致水质状况较差;水库、水坝和污水处理厂等工程设施对河流的水流特征影响较为严重;规划区内预留的多个森林公园的生态涵养能力不足,不能直接平衡城市不透水地面及市政基础设施影响下迅速流失的地表径流(表1)。
巴中经开区水系空间韧性提升的关键在于水量的保持、水质的提升、水网格局的改造、自组织和自维持功能的修复四个方面,同时需通过激活空间,激发多元价值,提升其“社会—生态韧性”。整体而言,规划利用水量平衡和水质提升的治水策略,结合水网连通的理水策略构建其生态韧性,并通过水景赋活的活水策略提升“社会—生态韧性”。
针对规划区降雨量丰沛但年际变化大、年内分配极不均匀的特点,可通过流域范围内部或流域之间水的空间补给实现水量的平衡,化解部分溪流在枯水期的断流现象。水量平衡包括工程调整型水量平衡和生态提升型水量平衡,前者能够在集约的时空尺度内构建水量的平衡,后者则是在相对较长的时空尺度内维系健康的水循环。
对于工程调整型水量平衡,规划首先通过按需调水保证枯水期水量的安全、足量,保证维系水系健康和平衡的时空水量,通过平衡规划区内的水库库容,将部分既有水库内的富余水量通过暗管等设施,利用重力流或提升泵站将水补给入缺水的水库和河流水系(图3);其次新建或改造既有的污水处理厂,改善出水水质,并增加生态净水湿地,进行污水厂出水补给;最后利用河流微坝工程调整河流水系的坡降,实现河流空间的水量平衡(图4)。
对于生态提升型水量平衡,规划通过增量提质自然蓄水空间来维持水系的可持续性,首先是对既有保留的自然空间进行改造和提质,增强其自然蓄水的功能;其次是改造建成空间,调整地表覆被和雨水市政管网设施,以增强地表滞水和下渗能力,促使更多的雨水能够直接被土壤吸收,以及在建成环境内部结合绿色空间打造多种自然蓄水和滞水空间,延长雨水在地表的停留时间,通过增加土壤含水量来补给地下水,提升枯水期土壤水及地下水对于河流水系的水补给;最后是重构河流形态及两岸空间的生态性,在对河流原始坡降和蜿蜒度进行改造调整的同时,增加更多邻近的生态水塘等滞水生态空间,以实现自主的生态补水。
除了工程调整型和生态提升型的生态补水与调水外,还需要增加暴雨天气的雨洪韧性,增设工程型和自然型泄洪通道及蓄洪空间,弱化强暴雨天气骤增的地表径流,同时将分散的雨水进行收集储存,用以进行枯水期河流水系的水量补给。
原始河流水系的水质受到城市建设和农业生产的影响,包含农业面源污染、城市生活污水及工程建设废水的污染,同时囿于水量不足及自净功能较弱,无法在一定时间内对水体进行净化,而净稳的水质对于提升河流的生态服务功能及建成环境空间品质都有着极其重要的作用。特别是城市中的水库一般作为饮用水源地,但水库和下游河流生态状况的错位更加剧了生态的脆弱性。
对于规划区水质的提升,规划首先对工程性的河道进行清淤疏浚,通过治理将河道变深变宽,以增加河道排洪和泄洪能力,借助强降雨天气进行河流水体的净化,遵循河道演变规律、河道整治工程及河流主流方向进行协同清淤设计,并对堤防进行加固,保持河槽空间与河岸空间的稳定关系,保证适宜的河道比降;其次,在清淤过程中对河段横断面进行梯形或复式改造,以促进边坡的稳定和河道的连续性;再次,减少汇入河流的径流的污染来源,在关键的市政管网雨水排放点加置小型清污设施,以及在自然径流入河点构建生态净污湿地,从源头上进行水质的改造和提升;最后,进行生态工法净水,在对河流湿地、生态驳岸和生态浮岛进行清淤的基础上,结合生态工法 (Ecological Engineering Methods) 利用植被与生物系统对污染物进行沉淀或吸附,并结合深浅水域交替格局增强河流脱氮除磷的效果,从而对河流水质进行净化(表2)。
此外,规划利用生态工法改造市政基础设施,以实现生态补水和水质提升,结合古毛河既有的文兴污水处理厂和深度处理相关配套措施,构建尾水深度净化垂直潜流湿地系统,以减轻污染负荷,使之达到接近地表水标准的同时形成良好的景观效果。
水网连通是完善既有河流水系空间结构的关键,也是“设计生态”中解决水生态结构的重要措施。通过河流清淤对既有河流水系进行疏通,在进行主体河网空间连通的基础上,结合城市建设构建并优化“产—汇—流”的水文网络连通性格局,同时对城市内部建成空间及市政基础设施进行一体化考量,形成未开发区域与已开发区域相协调的水网格局。
对于未开发区域,规划强调对于自然降水的最大化利用,通过对自然覆被及地形地貌进行部分空间的重新设计和改造,建设多个自然雨水滞留设施,同时结合暴雨特征,调整强降雨天气径流路径,尽可能地增加雨水在未开发区域的滞留时间,通过改造微地形及调整植被来修复和优化已经被破坏的城市空间,以增强未开发区域的蓄水和下渗功能。
对于已开发区域,规划通过海绵城市的建设方式进行建成环境内部的改造和提升,在系统优化和提升地表铺装的整体透水性的基础上,构建接近自然状态的排水系统,充分利用土壤渗透及绿化植物的滞留和吸附作用来消减雨水径流,提高城市的调蓄能力。规划在区域整体尺度结合水文的汇流路径打造雨水花园和下沉式绿地,强化对于雨水的收集、滞留、下渗、净化和储存,以缓解汛期带来的内涝威胁;在组团尺度结合道路空间构建一系列的雨水树池和植草沟,弱化传统雨水管网的直排特征,对地表路面径流进行有效收集,并结合既有的道路改造自然式排水的路径景观,实现灰绿基础设施的融合。
对于山地城市水系而言,“设计生态”不仅要恢复其生态功能,还应结合建设空间的营造实现社会和经济的复合价值,因此结合不同的城市功能构建不同的活力景观,提升自然生态环境与城市综合环境质量,是优化城市空间品质的关键。
规划结合巴中经开区的山水关系及城市结构,从整体水系格局入手,通过串联城市绿地系统和其他自然景观要素,形成“三廊、三园、多节点”的城市水系景观结构(图5),依托西河道、东河道及清江河形成三条水系的景观廊道,打造兴文湿地公园、光荣水库和观音河湿地三大湿地景观,以及结合自身特色和周边功能布局水系景观节点。同时,规划结合城市既有的山水格局,形成“两带、三心、多节点”的城市空间结构。在中观层面,规划结合线型水系和面型水系,通过打造特色水系与自然特色水道,将滨水休闲特色、滨水商业特色及自然滨水特色融入城市空间;通过集中型的景观湖泊、生态湿地和自然湖泊构成面状的水景空间,并结合城市功能对商业空间、社区空间及休闲娱乐空间进行统一设计。在微观层面,规划对水系滨水空间进行一体化设计,结合周边用地功能确定岸线类型,构建具有较强稳定性和抗洪能力的硬质驳岸;在开发程度较低、水位落差小及水流平缓的区域设置自然驳岸(图6);结合水库空间和市政基础设施(污水处理厂) 打造湿地空间。