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“生态触媒”激发空间活力
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(编号:1116)
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作者
南粤规划
时间
2019-12-02 13:14:25
政策
省
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直播
主办:
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时间:
会议室:
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来源 | 广东省城乡规划设计研究院
撰稿 | 规划五所 张学晨、张兆东、刘旭
编辑排版 | 王思慧
全文共
7914
字,阅读大约需要
24分钟
。
20 世纪以来,工业化进程快速推进,加速了城市化的发展和全球经济一体化的形成。然而,在全球经济快速发展的背景下,自然生态环境却遭到了前所未有的损坏。人与自然关系恶化,生态环境危机加重,大量自然要素流失,如自然景观多样性锐减,生物多样性减少,使得城市的各种生态环境问题愈演愈烈。因此,生态问题也成为人类关注的重点话题,在许多国家和地区均纷纷踏上生态保护和生态修复的征程。
本文将研究聚焦于生态极其脆弱的黄土台塬地区,黄土台塬作为黄河流域的特定性地区,由于脆弱的地质条件与气候的季节性差异等自然条件导致其生态修复难度极大。如何修复生态,并在发挥生态触媒价值的同时激活城市空间活力,将作为本研究的重点内容。
01
“城市触媒”与“生态触媒”的价值作用
1、城市触媒概念及实践应用
美国建筑师韦恩·奥图和唐·洛干最早提出“城市触媒”概念,“城市触媒”犹如化学连锁反应,使城市各元素潜力得以激活。在建筑师、规划者以及决策者眼中,挖掘具有连锁反应潜力的元素是十分重要的话题,将挖掘出来的良性触媒元素作为设计策略导向,推动城市活力的发展。作为城市元素中的一员,触媒自身的激活也能够反过来塑造其所在的环境空间,并带动城市结构持续与渐进的发展。
同时,触媒是具有持久性的产品,不仅可以刺激其他元素,也会引导后续开发的元素[1]。在国内许多学者也研究了触媒效应在城市设计中的影响,随着“媒介”的能量传递,改变了原有元素并且创建了新的元素产生,并实现各元素之间的共振、整合,进而形成更大规模的城市触媒点,推动更大的城市区域发生反应,最终产生一种城市开发的联动反应[2]。
触媒效应在建筑学、城市规划、景观生态学等领域具有实践应用,在不同时期具有不一样的特点,早期主要通过“以点带面”的方式,以建筑元素作为触媒点,美国旧金山吉拉德广场将原有工厂进行功能置换,盘活原有空间活力,并进一步诱发周边几组建筑物实现更新改造,从而带动滨海区域整体活力的提升[3]。
另外, “毕尔巴鄂效应”从“博物馆”建筑类型对城市复兴的刺激作用推广至标志性建筑带来的城市品牌化效应[4]。同样许多类似案例如弗里蒙特“天穹”、洛杉矶当代艺术博物馆和洛杉矶与圣何塞艺术博物馆等。“以线带面”的方式也十分常见,在深圳华侨城、798、新天地、“东郊记忆”、美国高线公园等项目中,将旧的城市元素进行升级改造,并发挥出其本质内涵的影响作用。由于重新塑造新的形象,不仅带动自身价值的上升,也带动区域投资的上涨,充分展现了城市触媒的连锁效应作用。
图1 美国旧金山吉拉德广场[3]
图2 上海新天地
城市触媒类型众多,上文是城市触媒与旧城改造与更新、工业区改造的契合,属于旧事物新活力激发的表现。城市触媒也包含了许多新类型,如城市事件触媒,以体育为主题的城市事件(奥运会、亚运会);以商业、经济为主题的城市事件(世博会)等具有国际、国内重大影响的城市事件,由于城市重大节事的特点决定了举办城市必然以节事为契机,社会各界加大对城市建设的投资,如奥运会举办城市必然在奥运村的选址建设、体育场馆的建设以及城市基础设施等方面加大投入,从而增加了城市触媒体的数量以及激发城市发展潜力[5]。
另外,还有通过植入活力触媒元素的方式激活周边发展,如我国高铁建设发展迅速,是我国经济发展的重要体现,高铁站站点建设带动周边地区域迅速发展。
2、生态触媒概念及实践应用
顾名思义生态触媒是以生态元素为触媒介质,催化其他元素作用的过程。随着西方国家城市发展政策由建筑向景观的偏移,城市触媒也向景观触媒转变,从分隔到融合,建筑、公园绿地等空间与自然基底融为浑然一体的“土地嵌合体”[6],进而冲破城市与自然之间的防线,为城市发展注入新活力。
以生态修复,打造良好生态触媒为契机,带动区域发展。鲁尔都市埃森市这座曾经井架烟囱林立的重工业老城,工业污染严重,城市居民外迁,工业衰退,使得城市丧失了活力。六十年代后鲁尔都市埃森市通过生态修复现在一半以上的城市面积由森林、绿地、湖泊和池塘组成,生态让城市再重拾活力,从工业城市到欧洲绿色之都 。
图3 鲁尔都市埃森市“生态让城市重拾活力”
图片来源:澎湃新闻. 埃森的绿色转型:从工业城市到 欧洲绿色之都.
德国鲁尔区杜伊斯堡内港是工业化时期重要的港口,但工业化污染十分严重。通过对内港河道水体进行整治,改变污染形象。在生态修复后,将内港水体与周边的城市建立关系,整合过后的内港区域加强了与原有市中心的空间联系,并由于充分发挥了优质线性生态空间的触媒效应,加强步行交通体系与其的充分整合,带动了周边地块住宅、办公、文化、休闲多样化项目的建设,为区域的长期发展聚集旺盛人气,重新焕发出盎然生机。同样波士顿“翡翠项链”线性生态绿道,复合多种功能,提供休闲娱乐、户外活动、文化教育等,从而激发城市新意象。
国内外通过生态修复激活城市活力的成功案例较多,早在几年前,学者就提出 “城市双修”(生态修复和城市修补)让城市更美好的规划思路,而三亚是我国进行城市双修较早的试点城市之一,其中三亚红树林生态湿地公园修复是一个典型通过生态修复激活空间活力的案例。
生态脆弱性和遗弃城市建设是其主要的生态问题,面对季风气候影响、洪水灾害、河流污染等诸多挑战,红树林群落物种多样性集聚下降。为挽救红树林物种多样性,设计师通过充分利用地块内的条件,创建良好的驳岸生态空间,采用楔形的空间形态,大大增加了岸线和水面,充分展现了边界效应的作用,不仅有效引进水源,同时也解决了洪水灾害问题,并且通过台地和生态廊道打造,满足动植物的生长栖息需求,也为市民创造了休闲运动等公共活动空间。
图4三亚湾红树林生态湿地公园
02
黄土台塬地区特征及生态安全问题
黄土地貌是我国分布非常广泛的一种地貌,其范围较为广阔,面积约 63 万平方千米,主要分布在黄河流域[7]。其中黄土台塬是一种特殊的黄土高原地貌类型,是由黄土所覆盖的、阶梯状倾斜的台状地,具有侵蚀堆积地貌类型特点。
黄土台塬地带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,分布在陕西、山西、河南、宁夏和甘肃5 省,分布总面积约50000平方公里,涉及人口约3000万人[8]。
图5黄土台塬地区地貌
1、黄土台塬地区特征
(1)地形地貌特征
受河流作用的影响,黄土台塬多呈现为长条状分布的黄土台面,并沿河或沿冲沟分布。根据黄土台塬地形地貌特征,可将黄土台塬分为塬面、塬坡、冲沟。塬面是宽阔的平坦高地;塬坡边缘陡峻,土壤裸露;冲沟具有较多的黄土柱、落水洞等微黄土侵蚀地貌。由于黄土台塬地貌受到水流和风等因素的影响,因此有“风成地貌”和“水成地貌”的特点[9] 。三门峡地区黄土台塬主要以冲洪积黄土和风成黄土为主。
(1.冲洪积黄土状土2.风成黄土3.基岩)
图6 河南省黄河流域黄土分布图[9]
①塬面特征
黄土台塬地貌由不同厚度的黄土堆积形成,受自然因素的作用,形成了较为平坦和范围较为广阔的塬面。塬面是黄土地区生活、生产的主要区域,也是黄土高原地区主要的粮食、水果、蔬菜种植的农业生产重要区域。由于塬面坡度较小,在丰水期能够吸收大量雨水,使得塬面区域植物生长较好,具有良好的生态系统。
但由于受雨水冲刷和侵蚀严重,塬面也会形成冲横交错的浅沟,并且受外力的作用浅沟的形状不断发生变化。同时,随着塬面边缘不断受到侵蚀,黄土塌陷和流失,塬面也存在严重的生态脆弱问题。三门峡位于黄河中游区域,其中塬面高程灵(宝)-陕(县)盆地内为400-600m,黄土厚度一般为几十米到几百米,与陕西等地方相比,黄土厚度较小。
图7 塬面地形地貌特征
②塬坡特征
黄土台塬地貌属于台地,按照其高程、形态、结构等,可分为多级台塬。而塬坡则位于不同分级台塬的边缘,是黄土台塬生态最为脆弱的区域,塬坡坡度较大,高程落差较大,一般在几十米到上百米不等,主要是由于黄土流失和塌陷形成。塬坡面内植被较少,在较陡的塬坡上,主要为裸露的土壤,在缓坡内有零星的植被覆盖,同时塬坡面也分为阳坡和阴坡,通常阳坡植被相对茂盛。
图8 塬坡地形地貌特征
③冲沟特征
黄土台塬地区土壤较为疏松,由于早期的流水作用,雨水径流沿山体和塬面流入河流,并在黄土台塬的边坡上留下痕迹,发育成大小不等的冲沟。冲沟往往深度不一,早期的冲沟一般只有几米的深度,随着侵蚀的加剧,最终形成几十米到上百米的深度。冲沟内由于地质极为不稳定,同时受雨水的冲刷强,主要表现为裸露的土壤,植被覆盖较少[8]。
图9 冲沟地形地貌特征[8]
(2)水文特征
由于黄土台塬区存在明显的季节性降雨和不均匀的降雨分布,使得黄土台塬地区出现地表水和地下水季节性的水量差异,其中夏季水量较为充沛,春季、冬季水量较少。降雨形成的水量的变化导致土壤含水量、地下水水位、地表水水量有明显的差异,而蒸发量和消耗量基本变化不大,导致地表水量差异较大。
三门峡水库是三门峡黄土台塬地区地下水的主要补给源,其中水库蓄水期沿岸地下水位可上升10-15m,常年水库实施非汛期控制水位不超过 318m[10]。
(3)气候特征
黄土台塬地区平均降水量为 300-800mm,降水主要集中在 6-8 月,约占年降雨量的 70%,是植物生长的旺盛季节。但季节性干沟较多,地表径流较少,地下水埋藏深度普遍超过50m[11]。由于该地区的气候影响因素,台塬区成为自然灾害频发的地区,春旱、伏旱、霜冻、暴雨、洪水、冰雹等自然灾害频发。三门峡市属于暖温带大陆性季风型半干旱气候,年平均气温14.2℃,年降雨量一般在400毫米-700毫米,具有易旱易涝的特征。
(4)生物特征
由于气候条件和自然地理条件的因素,黄土台塬地区的植被覆盖率较为不均匀。现在多数台塬区为农业用地,地区植被结构单一,存在土壤裸露的情况,但随着水土流失严重,富饶土壤逐渐流失,沙漠化问题加重,更加恶化了植物的生长环境。
而三门峡地区生物资源丰富,是苹果、烟草、中药等种植的重要区域。同时三门峡水利枢纽使这里形成了独特的库区型生态气候,浅水、沼泽、湿地为水生动植物生长繁殖创造了条件。是冬季候鸟重要的迁飞通道和栖息地。
目前,三门峡黄河湿地辖区内有野生植物743种、野生动物934种。每年在河南黄河湿地国家级自然保护区越冬的白天鹅数量,占整个河南白天鹅越冬数量的90%以上。但在三门峡黄土台塬地区,由于生态脆弱问题突出,也为生物多样性带来威胁。
图10 生物特征
资料来源:三门峡湿地管理处
2、黄土台塬地区生态安全问题
(1)水土生态安全问题
黄土台塬地区存在降水时空分布不均匀特征,具有季节性降水特征突出,存在易旱易涝的特点,同时由于土壤结构疏松、土壤缝隙大、土壤湿陷性的特点,在季节性强降雨的情况下,带来水土流失等生态安全问题,同时在人居环境中的场地安全也受到较大的影响。
强降雨形成流速较大的洪水,汇集到河流和冲沟中,由于河床和沟谷地质条件差,促使大量水土流失,河床和冲沟不断受到侵蚀,形成深度较大的河谷和冲沟,对黄土台塬地区带来严重的安全威胁,也不利于城市建设和农业生产安全。
学者研究表明,降雨要素和植被要素对黄土地貌水土流失的作用较大,开展水土保持工作仍是黄土地貌水土流失防治的主要措施,是解决生态安全的重要途径,其中雨水资源化可改善黄土台塬地区生态脆弱性问题。通过对降雨拦截、下渗、汇集、蓄存等方式保持水资源,可以改善土壤结构,并促使地表植被的生长茂盛,降低雨水直接冲刷地表土壤,减轻地表流水的侵蚀,从而达到水土保持的目的
[8,10]
。
(2)塬坡生态安全问题
塬坡处于高程落差较大的上下两级塬面。
塬坡是生态最为脆弱的区域,区域内较为陡峭、黄土裸露面积大、黄土结构疏松、植被覆盖少。
按照坡度大小,将塬坡分为陡坡和缓坡,陡坡由于高差大,坡度大,往往不能直接连通上下两级塬面;缓坡由于坡度和高差均相对较小,常常表现为多级带状条田等形状,可连通上下两级塬面。
由于地质不稳定、集雨面积大、坡度大,雨水冲刷严重,造成黄土台塬面边缘地区塌陷以及下游地区形成泥石流等地质灾害。塬面与塬坡交界处通常存在较多的塌陷区域,多为几米高差。因此,塬坡处是黄土台塬地貌中较为脆弱地区,是进行生态修复的重点区域。
图11塬坡带坡面图
(3)生物多样性生态安全问题
三门峡黄土台塬地区半干旱的气候条件使得生境具有较大的差异,植被分布带有明显的地带性特征。在黄土台塬地区旱季长、雨季(6-8月)短,雨季雨水充沛,植被生长茂盛,植物类型多,但旱季持续时间长,较为耐旱的植被能够长期生长,植物类型单一。
另外由于台塬面具有地势平坦、用地面积大等优势,也是农业生产的重要区域,冬小麦和春小麦是主要的粮食作物,但由于农作物生长消耗大量水资源,减少了黄土的含水量。耕地开垦破坏了林地,生态系统受到破坏,也降低了生物类型。因此,对黄土台塬地区生物多样性带来严重威胁。
三门峡地区是天鹅重要的栖息地,每年10月至次年3月为白天鹅越冬保护期。天鹅常栖息于河流、湖泊、水田、河口及沼泽地带,经常出没于开阔水边和附近草地。以软体动物、小鱼、甲壳类等动物为食,主要在水边浅水区觅食。
近年来随着黄土台塬地区水土流失严重,生物多样性极度贫乏,植被遭到严重破坏,自然的调节能力越差,生态环境变得十分脆弱,直接导致生物多样性缺失的生态安全问题,也导致了天鹅等动物的多样性不断下降。
03
基于生态触媒的黄土台塬地区活力空间设计
活力空间设计是以“人”为本,满足人们生命需求、生态需求,提供多样性的形态空间设计。雅各布斯认为活力是多样性的表现,盖尔提出城市公共空间的活力体现在人和人的活动之间,凯文林奇则认为活力空间反映在对生命技能、生态要求和人类能力支持程度较高的城市空间。
按照“生态修复与活力空间设计并行推进”的思路,将生态触媒作为生态修复的切入点,结合生态触媒的激活机制,构建触媒网络系统,实现触媒连锁效应,达到活力空间设计的目标。
图12 触媒连锁效应示意图
1、打造生态触媒基底
针对水生态、塬坡生态、生物多样性这三个最核心的问题,提取水系、塬坡、生物要素。
图13 生态要素识别提取示意图
考虑不同等级生态安全格局要求,进行黄土台塬地区生态修复。第一,水系安全格局。在河道区域增加滞洪湿地、蓄水池、小型淤积坝等措施增强河流蓄水能力;同时改善或修建地质条件较为良好的支流水系和水网,从而减轻主水系的行洪压力,减少洪水冲刷河道形成深度较大的河谷和冲沟。
第二,塬坡安全格局。塬坡、坡脚是生态最为脆弱区域,可采用传统修建塬边埂、鱼鳞坑等措施降低该区域水土流失和生态修复问题。
第三,生物多样性安全格局。营造良好的生态环境基底,对河流廊道生态恢复,做好河流蓄水功能,增加水生、湿生、草木、灌木等垂直和水平向植被,并结合季节变化,构建以天鹅等动物为重要内容的生物多样性廊道。
2、构建生态触媒网络
结合已有规划网络结构进行评估,了解当前规划网络中人流集聚特征、网络与各功能区连通性和便捷程度、以及各节点空间的活力特征、可视性和可达性等内容,进而评估规划网络结构,对其进行优化调整并形成最优化网络空间,最后,利用生态触媒的激活特性,将区域内其他触媒添加,形成触媒网络结构。
图14 网络评估示意图
图15 触媒网络搭建示意图
3、营造活力空间
结合生态特质总结边缘渗透型、轴带延伸型、网络链接型三种通过生态触媒激发空间活力的模型,通过引入“空间过程”式设计模式,实现活力营造的目的。
边缘渗透型
轴带延伸型
网络链接型
图16 生态触媒激发模型示意图
(1)边缘渗透型
主要位于区域边缘,是塬坡集中、生态最敏感的区域,以生态功能为主。针对这种类型,首先对塬坡进行修复,综合运用工程类、生物类、农业类的方式去改善黄土松弛的问题。对缓坡区采用梯田、农田防护林、塬边埂的方式;对陡坡区采用挡土墙、塬边埂、防护林的方式;对塌陷区采用梯田、鱼鳞坑的方式。
在此基础上进一步进行河流湿地、生物多样性修复。运用去直改弯的方式有效减缓水流速度,通过水文模拟的方法构建堤坝,对天鹅栖息地进行水文分析,梳理湿地水网。
最后引入人的活动,在缓坡区通过梯田去链接城市与自然,在分散的台地、陡坡区,通过设置低干扰的步道进行连接,并通过视线分析的方法选取视线较好的地方,设置观景平台。最后打造出充满活力的生态共享带、城市展示带、生物多样带、慢行休闲带。
图17 边缘渗透型活力空间营造示意图
(2)轴带延伸型
主要位于区域核心区,承担着联系城市功能、生态功能的作用。通过对基地的前期研究,发现基地内部存在很多的干枯河床,这些河床在枯水期形成沟壑,自然走向明确。丰水期沟壑变为河流,河流两侧生机盎然,有鸟类栖息,因而以此为触媒,在其两侧组织开敞空间布置功能。
结合生态本底状况,分段划分轴带功能,一方面保持台塬地貌的自然特性,另一方面增加台塬地貌的空间吸引力,促进生态自然与城市空间融合。通过生态本底修复和城市功能植入,设计具有不同特性的生态触媒元素,打造片区综合服务带。
图18 轴带延伸型活力空间营造示意图
(3)网络链接型
在原有冲沟、蓄水斑块、农业种植的基础上,引入绿色建筑、雨水花园等去形成各个地块内部的生态微循环。并与外界进行链接,通过不同的居住、办公、科研空间组织,形成互动链接机制,达到激发空间网络交互和空间活力最大化的目的。
图19网络链接型活力空间营造示意图
04
结语
研究以探索生态修复和城市活力打造为目标,应对黄土台塬地区季节性降雨不均、易旱易涝、水土流失、生物多样性下降等生态脆弱性问题,研究从水系生态安全、塬坡生态安全、生物多样性安全方面着手,采用“生态修复和活力空间营造并行”的思路,首先构建良好的生态触媒基底,然后引入轴线、VGA等分析方法对规划网络进行分析,寻找触媒激发活力区域,并完善生态触媒网络。
结合不同的生态特质,研究边缘渗透型、轴带延伸型、网络链接型三种通过生态触媒激发空间活力的模型,并通过引入“空间过程”式设计模式实现活力空间营造。研究发现,由于黄土台塬地区地质的特殊性,在生态修复方面需综合多种方法,单一的工程性措施无法完全实现生态修复的目标;在活力营造方面,需要结合不同区域地质条件特点,按照修复手法的不同,打造不同的活力空间模式。
参考文献:
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