水是涵养一切生物的根本, 也是城市文明与繁荣的载体。随着社会发展, 人们重视经济发展的同时却忽略了赖以生存的水环境, 河水变质、淤积严重、生态脆弱, 水域环境治理刻不容缓。以后河 (悦来段) 生态环境综合整治为例, 提出相关设计原则、理念及方案, 为水土区生态智慧新城的建设提供参考。

随着我国经济发展, 人口数量增加, 城市化进程不断推进, 城市环境污染日渐影响市民生活质量, 也阻碍了城市可持续发展。将生态化、智慧化理念融入现代新城的规划建设成为趋势。

目前, 生态智慧新城研究仍处于起步阶段, 其定义最早起源于2个概念:可持续发展与集约发展。生态智慧城市应包含智慧经济、智慧环境、自然生态、人文生态等多方面。生态智慧城市建设是对城市生态文明的思考, 将环境、社会和经济协同可持续发展。

城市建设过程中需对水土流失进行有效预防与治理, 这对城市及周边生态区的水土保持及景观提升起到一定作用。根据《中华人民共和国水土保持法》, 水土保持方案尽可能避免水土流失问题。海绵城市建设是城市水土保持的重要措施, 在低影响开发体系调控下, 根据当地条件进行水土保持工作。

要实现智慧城市建设与水土区协调发展, 需充分利用城市山水资源及海绵城市建设理念, 通过一系列信息技术, 将城市中的绿色基础设施与海绵城市设施对接, 实现智慧化的城市建设管理, 构建自然与城市和谐共生的发展模式。

1) 文献收集整理对国内关于水资源整治的文案进行收集并系统分析, 了解基础理论和经典案例。

2) 数据分析根据收集的数据分析得知中国境内80%的水资源遭受污染, 深入研究水资源污染原因、类型及整治措施。

3) 实地调查到多个城市进行水域环境调研, 了解真实情况, 与收集的资料进行比对, 加以记录分析。

后河 (悦来段) 整治以解决悦来新城与后河水资源的协调关系为目标, 进而将悦来城建设成为生态、智慧的新型城区。后河整治工程方案设计遵循生态优先、因地制宜原则, 结合后河流域环境现状, 贯彻海绵城市设计思路, 打造特色景观新城。

1) 生态优先结合后河 (悦来段) 现状, 最大限度保留场地现有资源, 在原有基础上加以人工干预, 促进自然生态发展, 减少污染。项目分期建设, 注重城市现状与未来发展, 以最少投入实现最大效益。

2) 因地制宜充分了解悦来段后河的场地现状、气候及水文条件, 设计具有当地特色的自然景观与游憩空间。

3) 智能辅助在绿道城市海绵系统基础上, 构建穿城而过的连续景观, 依托智能语音讲解及语音互动装置等智慧网络系统, 增强使用者的现代智能体验。

后河流域水资源整治采用绿道形式, 结合城市水土资源与海绵城市设计理念, 通过绿道串联悦来新城内较长距离的自然景观、人文景观及文化节点, 通过公共交通出行工具实现无缝衔接, 打造集吃、住、行、游、购、娱于一体的生态智慧新城。

后河 (悦来段) 整治以自然生态环境建设为基础, 通过绿道连接城市与自然环境, 形成“一带两廊、三核多点、连线成网”的生态海绵系统布局, 即嘉陵江生态绿带、水系生态绿廊 (张家溪、后河生态公园) 、海绵绿地核心、多个小型绿地公园、绿色网络系统。从流域水体综合整治、自然山地海绵体保护修复、绿道及智能监测4个专项设计中对悦来段后河进行针对性整治, 打造生态智慧的新型山水城市 (见图1, 2) 。

结合悦来城区与水域环境关系, 转变传统整治做法, 以生态自然修复为主, 人工干预修复为辅, 在满足水利功能需要的同时, 兼顾生态系统的健康可持续性, 主要体现在旁路式生态塘及生态岸线的布置2方面。

1) 旁路式生态塘通过水生植物与动物、微生物间的食物链形成复杂生态系统, 在人工生态强化措施基础上, 利用自然生态循环改善水资源。包括硅沙生物处理、生态稳定塘、跌水复氧景观、湿地景观等4种处理方式 (见图3) 。旁路式生态塘的设置加强了生物与生物、生物与环境间的联系, 增加了物种多样性及生态系统结构的复杂性, 使后河流域的生态环境更稳定。

2) 生态岸线结合后河河道水利工程堤岸, 补植具有净化及美观功能的湿生水生植物, 以减少环境污染并美化环境。

山地海绵系统修复是整个后河整治的核心内容, 包括截污工程、山体保护与修复、净水工程与人工智能干预等。统筹考虑后河流域的水环境、水安全、水生态、水资源四位一体的综合治理。结合悦来新城整体地势东高西低、背岭向谷的地形所形成的地表径流及落差变化进行雨水调控及高水低用, 充分发挥“渗、滞、蓄、净、用、排”海绵体系功能 (见图4) 。主要修复措施包括截污工程、堰塘、净水梯田、植被保护与修复等。

1) 截污工程根据水环境调查结果分析得知:位于后河流域上游的猪肠溪与城北污水厂是主要污染源, 造成部分面源污染及污水排放。截污工程的实施有效控制住了后河污染源头, 减少污染物在后河流域中的扩散。

2) 堰塘+净水梯田改造山地中现有梯田, 利用自然地形高差变化, 使其成为具有“蓄、滞、净”作用的堰塘及净水梯田。对雨水进行初步沉淀和净化, 收集区域内雨水, 使其在堰塘、梯田中停留, 短时间存蓄雨水, 形成暂时性景观水源。

3) 植被保护与修复保护山谷现有植被体系, 恢复山地生态系统, 结合场地情况对不同类型地块进行分区处理, 分为现状保留、弃土复绿、净水梯田、河岸缓冲4个区域。充分发挥植被对雨水的滞留能力, 将雨水进一步净化用于绿地浇灌及道路冲洗等。通过植物物种保护及修复, 缓解雨水冲刷及涵养下渗径流, 防止水土流失, 保护边坡, 防止塌坡。同时, 保护生态环境及动植物品种多样性, 稳定生态结构, 使整条河道形成绿色自然景观。

自然山地海绵体对后河流域的保护与修复有助于悦来新城的城市生态环境保护, 二者相辅相成, 体现了生态智慧新型城市与自然水土区环境之间相互协调的重要性。

绿道是多功能线性系统, 连接较长距离的自然人文景观、公共中心及文化节点, 通过公共交通等出行工具实现无缝衔接, 集市民吃、住、行、游、购、娱于一体。在悦来新城后河流域整治中, 绿道是整体生态环境的纽带 (见图5) 。绿道与山地海绵设施、植被保护与修复、景观节点、智能科普设施相结合, 充当串联景观节点、水资源涵养及科普宣传的角色。规划绿道总长为23.9km, 分为主线和支线2个等级, 根据绿道所依托的资源特征可分为山地型绿道与滨水型绿道。城市规划时应因地就势, 合理设计绿道位置及形式。

绿道除作为连接城市与后河环境的交通要道外, 还具有生态环保功能。绿道的生态性主要体现在自身铺装、绿道游径位置及设计形式方面, 根据海绵城市体系要求, 绿道路面铺装多为透水材料, 可暂时性储存雨水, 达到减少路面雨水径流、改善水质、控制洪水、保护河道的作用。在道路施工时, 依托山地地形, 利用高差设置生态护坡, 护坡选材采取就近原则, 使用当地红砂岩进行自然堆垒、挡土加固。绿道与智能科普设施的结合改变了传统自然水土区域环境的设计形式, 为其注入现代科技元素, 使自然环境与城市、市民的结合更亲密。

智能监测系统是后河流域实现生态环境智慧式管理及运行的重要手段, 其检测范围是整个山地海绵修复体系的水生态、水环境、水资源及水安全。通过对后河流域环境自动检测、模型整合及辅助检测等一系列数据处理, 完成海绵城市建设全面检测的体系目标。对后河流域的智能监测将以通信手段反馈给悦来新城, 后河流域环境还将反作用于城市内部环境。后河流域环境监测是对悦来城市新城的间接监测, 可有效防止城市或后河环境生态恶化, 对城市内部包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动等需求做出智能响应, 加强整个后河流域环境与悦来城区的密切联系, 推动悦来新城生态化、智慧化的发展进程。

对后河 (悦来段) 流域治理改变了以往水域环境的整治方法, 针对水安全、水生态、水利用及水循环要求, 采用自然山地海绵体+河道水文条件+绿道+现状地形地貌的生态智慧新城模式, 实践效果良好。

1) 海绵体系建设后河流域山地海绵体系建设对后河流域水资源涵养具有较大成效。如通过截污工程有效控制上游水污染, 经改造的山地梯田具有蓄滞净化及存储水源的作用, 可形成暂时性的景观水源。后河流域的自然山地海绵体系与悦来城区的海绵城市体系相互联系、制约, 构成完整的生态结构。

2) 自然与人文景观建设通过绿道将人文景观与自然山水景观、智能监测、生态工程及特色植物等相互联系, 改善城市内部整体环境质量及市民生活方式, 改善后河流域自然状态, 增加人文智能因素。这种自然与城市的和谐是生态智慧型新城的体现。

后河 (悦来段) 生态环境综合整治推动了悦来生态智慧新城的可持续性发展。生态智慧新城是现代城市发展趋势, 处理好人与自然环境的协调关系是发展新型城市的前提。通过诸多措施将城市海绵系统与自然环境中的山水海绵体对接, 使城市智能化设施与自然景观衔接, 推动城市绿色、环保与可持续发展, 打造自然与城市和谐发展的生态智慧城市新模式。