天津海河廊道的生态修复

2009-11-16 作者:姚小琴 窦华港 来源:《城市规划》2009年第33卷增刊:66-70 浏览:

【摘要】在天津海河廊道城市更新改造过程中,结合城市生态网络系统的建立,注重河流廊道的生态环境的保护与重建,运用生态修复的新技术和新理念,对河流水体、堤岸、沿岸绿带及放大节点进行生态化改造,使之有利于城市生态环境的可持续发展,提高城市竞争力。

【关键词】可持续发展;生态城市:河流廊道:生态修复

ECOLOGICAL RESTORATION OF TIANJIN HAlHE RIVER CORRIDOR 

YAO Xiaoqin;DOU Huagang

ABSTRACTIn the renovation plan of Haihe River corridor,the plan by setting up urban eco-system emphasizes the protection of the eco-environment of the river.Using eco-restoration technologies it renovates the water,bank,green belts and key nodes of the river for the sustainable development of urban eco-environment

KEYWORDSsustainable development;eco-city;river corridor;ecological restoration

1  海河廊道地区生态修复的必要性

    建设生态城市是天津城市的长远发展目标之一。在城市建设中走可持续发展的道路不仅仅是城市形态上的转变,从根本上来讲,是唤醒人们重新认识人与自然的关系,重新审视自身的生活态度和价值观体系,是人类生存态度的转变。城市作为全球生态环境破坏的主要责任者,它的输入输出如何能够减少给予自然生态环境的负担,城市规划如何引导城市形态的发展,使之更有利于人类的可持续发展是我们今天工作努力的方向。

城市的环境承载力是环境系统对人类社会发展活动的支持能力,它存在着极限。超过极限,城市安全将受到威胁。世界银行经济学家赫尔曼·戴利将城市最低安全标准规定为三条:“社会使用可再生资源的速度,不得超过可再生资源的更新速度;社会使用非再生资源的速度,不得超过作为其替代品的、可持续利用的可再生资源的开发速度;社会排放污染物的速度,不得超过环境对污染物的吸纳能力。”在城市可持续发展的理论与实践的探索中,生态城市的理论给我们指明了方向,正如王如松先生所说:“生态城市并不是一个不可企及尽善尽美的理想境界,而是一种可望可及的持续发展过程,是一场破旧立新的生态革命。”

   在全世界都在倡导可持续发展的今天,现代经济学论著对资本有了新的评价。自然资本已经步入现代经济评价体系中。但是,由于环境成本还没有被纳入市场价格体系,不能被市场通过合理的行为得到公正的分配,因此,在城市经济发展中,生产者、消费者所造成的环境负担,无人计量,造成这些环境成本被忽视。然而,提高城市综合竞争力的工作当中,使自然资本增值、保护自然资源、维护生命系统的循环、改善生活环境,已成为城市更新改造中规划设计工作的新的目标。

作为天津城市母亲河的海河是城市中珍贵的自然元素,它西起三岔河口东至渤海,整条河流全部在天津市辖区范围内。在海河沿岸存留着从满清的传统城市到近代租界等各个历史发展阶段的建筑遗迹,记载着城市各个时期的历史与文化。天津城市发生发展依托于海河,在海河地区城市更新的过程中,城市建设与生态修复是城市发展的两个相辅相成的方面。应注重海河廊道生态环境的再造,使之成为整个城市生态网络系统中重要的生态廊道,从而有效地缓解城市环境压力,提高海河的自然资本的价值,加强城市的综合竞争力。

2  海河廊道地区城市定位

2.1  海河廊道地区的城市功能定位

海河地处城市建成区的中心,作为城市近代发展的主轴,贯穿着天津市旧时租界的几个历史风貌区,是文化历史积淀最深厚的地区。海河周边聚集着城市的商业中心、金融中心、商务中心以及铁路交通枢纽,是贯穿城市心脏的难得的自然景观。同时,海河又是城市居民休闲娱乐的去处,人们在此游泳、滑冰、垂钓、晨练、约会。因此,海河地区的城市功能,定位于城市文化、休闲娱乐的区域,与相邻地区形成功能上的互补。

2.2  海河廊道地区的生态功能定位

海河沿岸地区是城市环境污染最重的地区,是城市热岛的中心。海河地区与城市边缘地区夏季温差2℃,冬季温差5℃;城市空气中可吸入悬浮颗粒、二氧化硫及氮氧化物等废气浓度最高的区域就在海河附近,同时由于长期超采地下水,海河地区是城市地面沉降量最大的地区。据统计,自1959年以来地面沉降累计达2m以上的地区大部分集中在海河两岸。海河本身由于上游来水逐年喊少,下游建闸以防海水倒灌,除汛期外,海河水体流速缓慢,大多处于静止状态,水质恶劣,绝大部分河段水质为V类或劣V类。因此,加强海河廊道地区的生态修复,不仅可以改善海河水质,更有利于改善中心城区的环境状况。

从景观生态学的角度来说,城市的生态网络是由基底、廊道和斑块组成的。城市的物质基础作为基底,城市相互交错的线型要素即主要交通干道、河流水系、铁路以及高压线等两侧的绿化带形成城市的生态廊道网,并通过这张网将散落在城市中的大大小小的、孤立的城市绿地即生态斑块联系起来,共同构成天津市的生态网络。在这个生态网络中,网络的连通性和宽度是其生态效益的重要尺度。海河地区位于网络的几何中心,在城市道路、水系廊道组成的蛛网状结构中处于提纲挈领的地位,因此,海河地区在天津城市生态网络中主廊道的地位是不言而喻的{图1}。

3  海河廊道生态化修复

3.1  海河河道堤岸的生态化修复

    城市中的河流与城市发展密切相关。随着河流的功能的转变,更重要的是人的认识的转变

,城市中河流堤岸的更新改造也经历了自然一人工硬化一人工自然化的转变过程。以往我国城市段河道护岸多是使用混凝土等人工建筑材料构筑的直立式护岸,河流完全被人工化、渠道化,其结果导致河岸植物群落丧失,破坏了河岸作为连接水陆生态系统的纽带作用,破坏了自然河流的生态链和原有的水岸生态平衡,使河流自净能力越来越差。而今北京、上海等地都开始河流自然化改造,尤其是俞孔坚先生在台州将硬化河岸重新软化的实践,更是令人耳目一新。

    从20世纪70年代开始,世界上的一些发达国家就在进行河流回归自然的改造。他们将填埋的河流重现天日,将裁直的河道重新改成几近自然的蜿蜒曲折形、将硬化的河岸重新软化等等。发达国家针对水利工程对河流生态系统的负面影响,开发研究了河流生态恢复的理论和技术。

河道的生态护岸形式很多,包括:利用乔木灌木的根系纤维固定岸坡;采用自然材料护岸,如卵石护坡、条石护坡、山石护坡、石笼护坡、木桩护坡等,结合植物生态护岸设置,营造丰富多样的生态景观。海河河道驳岸的生态化恢复可以参照国外常用的几种护岸方法。

3.1.1  生物材料(植物)施工法

(1)编柴施工法。将柳条扎成捆,制成编柴(也称“梢捆”或“梢笼”),将一捆或数捆编柴横放在河岸边,并以木桩固定,最后将沙土轻轻的覆盖在上面。当柳条生根后,它能牢牢地拖紧土层,从而起到加固河岸的作用,当绿柳成荫的时候,可以减缓水温的上升,为鱼类的栖息和繁殖创造良好的条件{图2}。

(2)编桩施工法。在河岸坡角处打入成排的木桩,木桩间以柳条编织连接如栏杆一样,最后将沙土填埋在栅栏后面,待柳树根系扎牢树木长大时,护岸也会变得更加牢固{图3}。

    (3)沉排施工法。德国联邦河川研究所介绍了沉排施工法,一种是将柳枝象沉排一样铺在河岸表面上,并用钢丝固定在木桩上;另一种是将尼龙制的沉排盖住河岸表面,并在其中植入草种{图4}。

3.1.2  混合(植物与木材或石材混用)施工法

当河岸断面坡度较大时,采用植物与石头相结合的施工方法——梢工施工法。这种方法是将柳枝插入石缝中直至石头的背面,当柳根生长时,便会固定住石头背后的沙土,并紧紧包裹住石块,使石块与石块牢牢地结合成为一体,从而达到保护河岸表面的目的{图5}。

3.1.3  刚性材料(木、石、混凝土)施工法

在寸土寸金的城市中心地段,如采用舒缓的生物护岸将破坏原有的土地利用规划,因此不得不采用石材和混凝土护岸,但在这种硬化护岸的施工中仍要采用各种生态化措施。在国外有许多混凝土护岸仿制成自然岩石状,与植物树木相结合形成野趣盎然的河岸景观,在水下混凝土制成不规则形状的各种各样的鱼道,有利于鱼儿的繁殖{图6}。

从生态学角度来说,建议优先选择生物材料施工法,其次选用混合施工法,最后选用刚性材料施工法。据有关资料介绍,河道经过自然化改造后,河中鱼类个体数量和生物量较治理前能够成倍地增加。欧美及日本等先进国家已经开始大规模拆除以前在河床上铺设的硬质材料,采用“多自然型护堤法”进行改造。实践表明,该技术有效地促进了地下水的渗透与河水的良性循环,提高了水边环境的自然净化功能。

建议在海河堤岸的生态化改造中,由市中心向外依次采用刚性一混合一生物等施工方法进行海河的堤岸改造,即在中环线以里采用刚性混合施工法,在中环与外环之间采用混合与生物施工法,在外环以外采用生物施工法。

3.2 海河沿河绿带的生态化修复

    河流生态廊道的生态功能主要在于它是生境、能量物质和生物的主要传输通道,它对城市空气污染起着过滤的作用,对城市噪声、细菌传递起着阻抑作用,它串联着城市中散落的绿色斑块,影响和制约着城市中生物种群动态、多样性和生态过程。河流的生态学过程是由河流两旁植被带的宽度和长度共同决定的。河流两旁植被带在规模上要能为两岸内部种群提供足够的生境和通道以及不间断的河岸植被廊道,在植物构成上宜采用乔、灌、草等多物种组成的复层结构群落,以形成多样的小生境,为动物、微生物提供良好的栖息和繁衍场所,形成有利于生物多样性的环境。

国外许多学者在实践的基础上,对达到不同生态目标所需的沿河绿带宽度提出了建议(表1)。

建议海河地区沿河绿色廊道宽度分为三个等级,即15~30m、30~60m和大于60m。从金钢桥至刘庄桥段地处城市中心、两岸建筑密度较大且质量好,沿河还有诸如望海楼、袁世凯旧居等各级文物建筑。为了既保护文物、保留好原有的城市尺度格局,又能使沿河绿带具有良好的生态效益,建议河道两侧绿化带宽度宜采用15~30m。在人民广场、东站及南站绿化节点地区,海河沿河绿带宽度应在30~60m之间。

从金钢桥向西即海河上游水系及新开河两岸绿带宽度均应达到30~60m。从刘庄桥向东至海津大桥两岸绿带宽度应采用30~60m。从海津大桥以东至外环线则采用大于60m的绿带宽度,外环线以外沿河绿带宽度应大于80m,并在绿化节点处将廊道与湿地公园相结合,宽度应达到100m以上。

3.3  海河廊道绿化带的生态节点

美国景观生态学家福尔曼提出保护河流廊道的理论框架,即由廊道或跳板连接几个大的生态斑块和多个自然分布在城市景观中的小斑块,形成有益于城市生态的景观格局(图7)。由于海河廊道在城市中心地带宽度较窄,因此,间隔一定的距离作放大的生态斑块,将有利于物种在景观中的迁徙和基因交换,保证生态廊道的生物多样性。根据研究,海河廊道宜每间隔1km距离做紧密型直径不小于100m的生态斑块,生态斑块的位置最好选择在河道与城市道路相垂直的交点;利用城市绿化公园、街心绿地、立交桥绿化隔离带做绿化斑块,以有效地增加河流廊道与道路廊道的联通性,使海河主廊道的生态效益通过这些廊道发散到城市中去,形成具有生态意义的城市生态网络。

海河地区绿色廊道设计本着以线带点串面的设计原则,即沿海河廊道的绿带必须是连贯的,并且按照城市不同区段的现状条件,在划定的几个生态节点根据不同的具体情况,采取不同的生态修复对策加以生态化改造。采取不同的廊道宽度和堤岸做法,在沿河几个重要的地段——西沽公园、西沽河口、三岔河口、人民广场、火车站广场、南站、上河圈、冯口、外环线等地块做绿化放大生态节点,并确认廊道及其节点的不可建设用地范围,以加强廊道的生物基因传递以及生物多样性等生态功能。强调节点的生态效益,而非仅仅是景观效果。强调节点处水陆交融的特色。强调节点在城市安全格局中的作用(图8)。

3.4  海河廊道设计导则

(1)沿河绿带应为连续的,绿带最窄不应小于15m,

(2)沿河绿带间隔1km左右应设置占地面积不小于1h的集中绿地,作为廊道放大生态斑块;

    (3)保护和修复廊道范围内现有成年树木、水域,种植本地植物,与现有树木互为补充,保护河流自然生态景观;

    (4)沿河绿带的植物配置比例建议为“5分乔、3分灌、2分草”,使绿带植被具有更多的复杂性,植物物种配置要听取专家建议,使其更接近自然形态;

(5)沿河绿带的绿地率应大于80%,绿化覆盖率应大于90%;

(6)沿河绿带的地面透水率应达到95%,绿带中的步行小路宜采用透水性材料铺设;

(7)沿河绿地地下不应有地下建筑,特殊情况地下建筑上覆土厚度不应小于2m;

(8)沿河绿带是滨水区与城市道路间的屏障,绿化断面建议采用突出地面0.5~0.7m,以阻隔交通噪声对滨水休闲区的影响;

(9)绿化植物种植宜选用适当规格苗木,做到近远期效果相结合。速生乔木原则上选用胸径6~10cm规格的苗木,慢生乔木原则上选用胸径8~12cm规格的苗木,常绿乔木原则上选用高度不低于2.5m规格的苗木。苗木要求带冠,冠形匀称:

(10)沿河绿带内新建项目只限于小型辅助建筑,如休息亭、开敞游廊、景观构筑物等。

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