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Understanding And Planning of Flood Adaptive Water Cities on the Yellow River Floodplain——With the Case of Heze City
作者:俞孔堅,張蕾
摘 要
分析總結了黃泛平原“水城”的景觀形態(tài)和形成機制,指出其是洪澇災經驗的適應性景觀。針對近年來“水城”景觀被破壞和一系列錯誤的建設方式,提出“水城”建設不應僅限于提升城市形象,更需致力解決城市面臨的洪澇災害、水資源短缺、水污染、水生態(tài)惡化等綜合性問題;提出從水倫理、宏觀生態(tài)基礎設施規(guī)劃和場地生態(tài)設計三個層面進行“水城”保護和建設,系統(tǒng)建設以水為核心的城市生態(tài)環(huán)境,并以菏澤城市綠地水系規(guī)劃為例進行具體闡釋。本文的結論是:通過保護、恢復和重建與黃泛平原相適應的水城景觀,可以有效避免洪澇災害,合理有效地利用雨洪資源,發(fā)揮城市水系統(tǒng)的綜合生態(tài)服務,避免單一防洪排澇工程帶來的副作用。
黃泛平原是指位于黃淮海平原中部的黃河沖積平原,主要包括豫東、魯西南以及蘇、皖北部地區(qū),是歷史上有名的黃泛區(qū)。近年來,該區(qū)古城獨特的“水城”風貌逐漸受到關注和重視。多個城市在城市形象宣傳、旅游招商以及城市總體規(guī)劃中都提出了“水城”的概念,如聊城提出的“江北水城”,開封的“北方水城”、“北國水城”,睢縣的“中原水城”,以及商丘、淮陽等也提出了類似的概念。其中聊城市政府在2002年提出了打造“江北水城”品牌的戰(zhàn)略,2002~2007年連續(xù)6年舉辦了中國聊城“江北水城”文化旅游節(jié),2003年聊城東昌湖、徒駭河、京杭古運河整體作為“江北水城”風景區(qū)被評為國家級水利風景區(qū),在2004年獲批的城市總體規(guī)劃中將城市性質定為“中國江北水城”。
然而,許多人對“水城”真正的內涵仍缺乏了解,將水城附會以風水、八卦等[1],將建設水城理解為打造水景。實際上,黃泛平原古城獨特的“水城”風貌是其與黃河洪泛、城市內澇等自然災害過程長期適應形成的一種地域文化景觀,是古人的生存藝術[2],其對今天的城市水系治理、防洪治澇規(guī)劃以及土地利用規(guī)劃等仍大有裨益。
因此,有必要對黃泛平原“水城”的景觀形態(tài)、形成機制及其背后的治水經驗進行深入研究,并探討在新的城市環(huán)境下如何重新定義、拓展“水城”的內涵,從而更好的實現(xiàn)保護文化景觀、塑造城市地域特色、解決城市洪澇災害問題等綜合目標。
菏澤是典型的黃泛區(qū)“水城”,以此為案例,本文對黃泛平原“水城”的建設途徑進行探索。
黃泛平原古城往往在城市內部與周邊分布有規(guī)模不等的水體,不同于江南水城發(fā)達的河道水網,這些江北“水城”以集中分布的面狀水體——坑塘、湖面為特色。同時,黃泛平原古城另一重要特征是在城墻外圍往往加修用于防洪的護城堤,并大多筑為圓形(在周長相同的情況下,圓形面積最大,是經濟合理的選擇),而城墻則遵循中國傳統(tǒng)建城形制多為方形,形成古城外圓內方的獨特結構。水面和外圓內方的城墻與護城堤在不同的分布格局下,形成多種形態(tài)的“水城”,可根據水面的位置和形式,大致分為3種:
黃泛平原“水城”類型:(a)“城包水”——菏澤;(b)“水包城”——聊城;(c)“陰陽城”——睢縣
(1)“城包水”:這類水城的坑塘湖面分布在方形的城墻以內,面積規(guī)模不等,典型的古城包括開封、菏澤、曹縣、豐縣、巨野等;另外,有一些古城城墻為圓形或不規(guī)則形狀,構成特殊類型,如長垣、鄆城等。
(2)“水包城”:這類水城的坑塘湖面分布在方形城墻和圓形護城堤之間,面積規(guī)模不等,典型的古城包括聊城、商丘、虞城、單縣、碭山等;另外,有一些古城護城堤為不規(guī)則形狀,構成特殊類型,如成武、淮陽等。
(3)“陰陽城”:這是較為特殊的一類水城。其水面由歷史上被洪水沖毀的舊城形成的大面積湖泊構成,新城鄰舊城重建,新舊兩城構成“陰陽城”——一個是被放棄而成水面的過去“陰城”,一個是新建而有活力的現(xiàn)世“陽城”。典型的古城包括睢縣、柘城等。
上述分類是按坑塘湖面主體部分的分布和特征進行區(qū)分的,而很多古城往往有小面積的水面兼具其它類型的特征,成為組合型的水城,典型的如夏邑、睢縣等。
上述各種“水城”的形成,可從古城經歷的洪澇災害過程和與之相應的古人治水實踐兩方面進行分析,可以說“水城”就是人與自然力相互作用的產物。
1.2.1 災害過程
黃河頻繁的決溢、泛濫和改道,不僅給平原帶來了洪災,洪水攜帶的大量泥沙淤積也造成了嚴重的沙災。同時,受黃河泛濫影響,平原內水系紊亂,地形平緩,每至汛期又極易形成內澇。地處黃泛平原的各個古城,不可避免受到上述災害的嚴重影響,包括:(1)洪澇災害:以菏澤地區(qū)為例,在1949年以前的3000多年間,波及境內的黃河改道12次、黃河決口164次,明代以來的614年間,發(fā)生內澇的年份有224年,區(qū)內城市都屢遭洪水圍困,其中曹縣、成武多次因水淹毀城而重建[3]。(2)沙災:黃河洪水帶來的泥沙,由于古城有護城堤和城墻的保護,大多淤積在堤外或城外,造成城、堤以外土地逐年淤高,使平原上的古城多形成“城市小盆地”的特殊地形,如明代河官劉天和言,“濱河郡邑護城堤外之地漸淤高平,自堤下視城中如井然”[4]。這種地勢,增加了防洪難度,更使城內積澇難以排出,內澇災害加重。
1.2.2“水城”景觀作為洪澇災害的適應戰(zhàn)略
面對上述災害,古人在千百年的抗爭與適應過程中發(fā)展了一系列應對措施,主要包括:(1)筑墻修堤。黃泛平原古城城墻自古就不僅是軍事防御設施,更是重要的防洪設施,這一地區(qū)龍山文化時期的平糧臺古城遺址就發(fā)現(xiàn)具防洪功能的城墻[5]。在此基礎上,古城還普遍于城墻外再加筑用于防洪的護城堤,構成雙重防護。歷史上,城墻和護城堤的御洪作用是毋庸置疑的。有關大洪水期間各個城池成為庇護鄉(xiāng)民之孤島的記載屢見不鮮[3]。上文所述“城市小盆地”特殊地形的形成也有力的證明了城墻、護城堤的御洪功效。(2)隆高墮卑。由于黃泛平原古城“城市小盆地”的特殊地形,地勢普遍低洼卑濕,并隨著經歷洪水次數的增多,這種狀況愈演愈烈。因此,開挖蓄澇坑塘,同時取土墊城,提高城市地坪標高是不得已的適應性措施,關于其有效性,歷史上有大量記載[6,7]。
正是上述城市的洪澇災害經驗、以及應對這些災害的治水實踐,造就了黃泛平原眾多的“水城”。當城內隙地較多、或城墻外沒有護城堤的保護時,坑塘水面主要位于城內,形成“城包水”的水城景觀;當城外有護堤,城內建設用地又較為緊張時,坑塘水面主要位于城墻和護城堤之間,形成“水包城”的水城景觀,其水面多是以護城河為基礎,逐年擴大,最后在城與堤之間形成連綿一體的大湖;當“城市小盆地”的地形發(fā)展到較為嚴重的程度,一旦某次突發(fā)的洪水造成護城堤、城墻決口,城市就可能整體淪沒水中,成為大湖,新城往往于城外高地另建,便有“陰陽城”的水城景觀。
古城中坑塘水面首要的作用就是蓄積洪澇,它們構成了古城內部的排水和調蓄系統(tǒng),是解決城市內澇災害的重要措施,直到今天,依然發(fā)揮著作用;坑塘水面還具有水產養(yǎng)殖功能,當地人利用其種蒲網魚,曬制土鹽,頗獲資利[8,9];很多古城中的坑塘湖面往往是當地的風景勝地,成為士大夫修筑園亭、吟詠聚會之所[10];一些古城由于被城湖環(huán)抱,其軍事防御能力有所提高[6]。另外,以今天的視角來看,古城中的坑塘水面還具有蓄積和利用雨洪資源、補給地下水和作為鄉(xiāng)土生物棲息地的作用。
1949年以后黃河得到有效治理,實現(xiàn)近60年未發(fā)生決口災害的歷史記錄,同時隨著1980年代以后黃泛平原地區(qū)城市建設的快速推進,黃泛平原古城傳統(tǒng)的防洪御澇經驗逐漸被淡忘,“水城”形態(tài)和功能在新的城市建設中正在被破壞:城墻被拆除,護城堤也殘缺不全,尤其是城市坑塘湖面被填埋,如菏澤在歷史上城內曾有大量坑塘,稱為“七十二坑”,水面占古城面積比例約為30%,而到2000年水面面積減少了約一半。類似情況在各個古城都十分普遍。同時,大量新城在低洼地建設,為解決隨之產生的內澇問題,不得不引入排水管網、排水泵站等工程措施,使傳統(tǒng)“水城”只須簡單工程措施、低成本維持的人水和諧關系被打破,“水城”在更深層面上遭到破壞。
不同時期菏澤地區(qū)古城水面面積統(tǒng)計(數據來源:據各時期1/5萬地形圖測算)
以上變化使城市的防洪御澇能力不斷下降;同時,水體面積的減少也使城區(qū)的雨洪資源得不到利用,大量本可用于補給地下水、緩解干旱的水資源白白浪費;城市也在這一過程中失去了重要的游憩資源和獨特的地域風貌。
目前,黃泛平原城市除了面臨上述旱澇問題之外,還面臨其它以水為核心的綜合性環(huán)境問題,包括水資源短缺、水污染加劇、地下水超采以及水生態(tài)惡化等。以開封、聊城、菏澤三城為例,各市人均水資源量僅有全國人均水資源量的10%、8%和14%,均屬缺水城市;三市除聊城東昌湖和古運河近年來因引黃沖污使水質可達III類以上外,其余市區(qū)水體水質均為V類或劣V類;目前三市的地下水超采情況均較嚴重,其中地下水埋深大于6m的超采區(qū)面積,聊城占全市面積的50%以上,菏澤達70%以上,開封由于地下水過度開采已出現(xiàn)地面沉降[11,12]。隨之,城市河流湖泊干涸、污水橫流,水生態(tài)、視覺景觀和環(huán)境衛(wèi)生質量急劇惡化,結果加速了水體填埋以及傳統(tǒng)“水城”風貌的消失。
近年來,不少黃泛平原城市提出建設“水城”的戰(zhàn)略,往往急功近利,很多城市的“水城”建設誤區(qū)重重,表現(xiàn)在:(1)舍本求末:為求水景,大量引黃河水,而不是通過雨洪和污水回用,不但無助于城市生態(tài)環(huán)境的改善,反而使水景成為負擔;(2)嫁禍于人:如通過引黃沖污排向下游;城市內澇問題沒有結合水體的開挖增容來從根本上解決,而是依賴排水管網、泵站將珍貴的雨水資源與污水混同排出城外,向下游轉移洪澇風險;(3)畫蛇添足:城市水系治理常常采用硬質護襯、截彎取直、渠化等工程破壞了水系自然狀態(tài),自凈能力喪失,水生態(tài)系統(tǒng)進一步惡化。
黃泛平原傳統(tǒng)的“水城”景觀,是一種“生存的藝術”,是洪澇等災害的適應性景觀,絕非美化和裝飾。今天這些城市所面對的問題和挑戰(zhàn)更加嚴峻和復雜。因此,對黃泛平原“水城”的保護、恢復和建設,必須首先深入理解“水城”景觀的形成機制及其作為“生存的藝術”的內涵,應盡量少的采用工程措施,更多的恢復、發(fā)揮水體自身具有的生態(tài)功能,讓自然做功[13]??傮w上講,黃泛平原“水城”的保護建設應從水倫理、整體規(guī)劃戰(zhàn)略和具體設計策略上進行重大革新,回歸“生存的藝術”。
黃河決口泛濫的風險仍將長期存在[14],洪澇災害仍是黃泛平原城市面臨的首要水問題,應當借鑒傳統(tǒng)經驗,保持城市中合理的水體面積和容量,發(fā)揮其雨洪調蓄功能;水資源循環(huán)和雨洪利用是當前緩解黃泛平原城市水資源短缺的重要途徑,應充分利用城市水體蓄積利用雨洪資源,對污水經過深度無害化處理后再生利用,同時,通過合理的場地設計、建筑設計等手段促進雨水下滲以補充地下水。
生態(tài)基礎設施(Ecological Infrastructure)是城市及其居民能持續(xù)地獲得生態(tài)服務的關鍵性景觀結構和元素(生態(tài)系統(tǒng))[15~17]。這些生態(tài)服務,包括提供新鮮空氣、食物、休閑娛樂、安全庇護以及審美和教育等等[18,19]。以水為核心的生態(tài)環(huán)境惡化已成為中國城市生態(tài)安全的頭號問題,最近發(fā)生的濟南等城市的水澇,太湖、巢湖、滇池等嚴重水污染給人民生命財產帶來的威脅,表明了土地和水的自然系統(tǒng)服務功能的嚴重下降。城市水環(huán)境的惡化在很大程度上源于社會對該問題缺乏系統(tǒng)、全面的認識和解決途徑,而是片面依賴工程技術,單一地去解決問題,結果使生命的水系統(tǒng)及其生態(tài)服務功能遭到嚴重破壞[15,20]。綜合問題必須用綜合的途徑來解決,這一途徑就是建立生態(tài)基礎設施[21]。而生態(tài)基礎設施的建立,必須通過“反規(guī)劃”途經[15~17]。生態(tài)基礎設施包括在歷史上形成的洪澇適應性景觀,不但因為它們的綜合生態(tài)環(huán)境功能,還因為這些景觀是獨特的文化遺產。
通過合理的生態(tài)設計、審慎適度的水利工程干預,改善和恢復城市水體的綜合生態(tài)功能。水系統(tǒng)的生態(tài)化設計是生態(tài)學的理論知識與具體工程之間的橋梁,它不僅是水系統(tǒng)本身的生態(tài)化設計,如生物護坡、濕地恢復、水生植被配置等,還須考慮其它用地的生態(tài)化設計,如城市道路斷面、鋪裝滲水性、雨水收集利用設計、植被的旱澇適應性等設計。
“水城”建設,需要多學科的參與,綜合考慮水生態(tài)、水景觀、給水、排水、污水處理、再生利用、防洪排澇、以及文化遺產和旅游休閑,實現(xiàn)城市水環(huán)境的整體優(yōu)化。
菏澤距黃河直線距離僅約25km,歷史上黃河在菏澤境內屢次決口、改道,泛區(qū)橫掃全境,洪澇災害深重。古城曾屢遭洪水圍困,形成淺碟狀的“城市小盆地”。菏澤的“水城”景觀具有典型性,主要為“城包水”的形態(tài),城內有大面積坑塘。目前,菏澤也面臨“水城”消失、城區(qū)水體被填、水網密度降低、洪澇風險提高的問題,及其它諸如缺水、污染、地下水超采等綜合性問題。菏澤市在歷次城市總體規(guī)劃中都將“水城”定為城市特色之一,在新的總體規(guī)劃(2003-2020年)中提出塑造“花城水邑”城市特色的目標,并為此編制城市綠地水系規(guī)劃。
歷史上黃河在菏澤地區(qū)的改道:(a)公元前602年~1128年;(b)1128年~1855年;(c)1855年至今
菏澤城區(qū)地形高程圖
建國初期~2000年菏澤城區(qū)平面圖:(a)1958年;(b)1983年;(c)2000年
菏澤城區(qū)河網密度分布圖
基于上述新的水倫理,菏澤城市水系規(guī)劃設計的核心理念包括:(1)保護和完善千百年來形成的“水城”景觀;充分利用雨洪資源,建立調蓄系統(tǒng);(2)將水系統(tǒng)與綠地系統(tǒng)、生物棲息地系統(tǒng)、文化遺產系統(tǒng)、游憩系統(tǒng)相結合,建立生態(tài)基礎設施,綜合治理以水為核心的生態(tài)環(huán)境問題;(3)從宏觀到微觀的各種尺度上,制定規(guī)劃設計導則,形成一個與土地、植被、城市建設各個子系統(tǒng)有機結合的水環(huán)境系統(tǒng)。
從功能和尺度上,這個水系統(tǒng)分為三個層面:外圍防洪系統(tǒng)、城區(qū)蓄澇系統(tǒng)、場地雨洪利用生態(tài)設計。
內容包括:(1)構筑城市近郊外環(huán)水系和堤防。疏?,F(xiàn)有外圍河流,局部地段開挖新河,構成環(huán)繞城市的連續(xù)外環(huán)河道,分流、攔截來自城市西部超常洪水;同時,疏浚與外環(huán)水系相連的區(qū)域河流,保證城市外圍行洪排澇通道的順暢。(2)構筑多層次的城區(qū)外圍環(huán)狀水系和堤防。結合城市外環(huán)路建設,利用沿線已有河流和結合道路建設新開挖的河流,形成環(huán)繞東西兩個主城區(qū)的環(huán)城河,同時對歷史上形成的古城外環(huán)水系——護城河和護城堤河也應疏浚和利用,共同構成多層次的環(huán)城水系,以適應“城市小盆地”的地形,有效阻擋周圍洪澇向城內倒灌。(3)構筑近郊防洪緩沖帶。在近郊環(huán)城河和城市建成區(qū)之間的區(qū)域,將城市防洪與農業(yè)、林業(yè)和水土保持、農田灌溉密切結合,保留整治區(qū)內大量的河道、湖塘洼地,提高該區(qū)水系的雨洪調節(jié)能力,成為城市近郊防洪緩沖帶。
菏澤外圍防洪水系格局
內容包括:(1)梳理城市內部的現(xiàn)狀水系。對目前已嚴重污染、淤積、瀕臨填埋的河道坑塘逐步治理改善。(2)恢復部分已消失的河道坑塘。借助不同時期的歷史地圖,對城區(qū)被填埋或被改為暗渠的河道坑塘進行整理。(3)保留新納入城區(qū)的農田渠網。城市新區(qū)建設中,保留大量原有農田排灌渠道和植被,納入城市生態(tài)基礎設施中。(4)在城區(qū)結合低洼地、廢窯坑等,增加新的坑塘水面。(5)保護和恢復城市河道水系的連續(xù)性、完整性。
菏澤城區(qū)蓄澇水系格局
通過以上措施,城區(qū)水面率可由目前的4%增加到11%,城市的雨洪調蓄能力大大增強。鑒于菏澤水資源有限和時空分布不均的現(xiàn)狀,這些新增加的水面可部分與綠地相結合,建設為半自然的濕地系統(tǒng),在不同季節(jié)均形成良好的景觀。
通過微觀層面的雨水利用措施和綠地水系的生態(tài)化設計,使宏觀生態(tài)基礎設施得以落實,并使生態(tài)理論和知識轉化為水利和景觀營造及市政工程,避免諸如水泥護砌等錯誤的建設方式。其中,城市水系建設中可采用生態(tài)護岸、臺階式岸線等設計,促進濱水地帶的生態(tài)恢復、適應水位變化和消滯洪水,在局部地段建設半自然或人工管理的雨污濕地,改善水質。綠地建設中可采用下凹式綠地等措施促進雨水下滲,補給地下水;結合部分城市道路綠帶、高壓走廊建立雨水明溝系統(tǒng),雨季為雨水的蓄排通道,其它季節(jié)亦可形成良好的植被景觀。以上措施在國內外都已有大量研究和實踐[22~24]。
對于場地開發(fā)的雨水利用控制,結合現(xiàn)行綠地系統(tǒng)規(guī)劃中對附屬綠地率的控制,參照已有研究和實踐[25],提出“場地蓄水率”的控制建議,引導場地開發(fā)中采用可滲水表面、結合綠地蓄滯雨水等措施,促進雨水下滲,減少外排徑流,減輕城市水系的容蓄壓力。
場地雨洪管理措施:(a) 場地雨水管理系統(tǒng)示意圖;(b) 城市人工濕地和道路雨水明溝示意圖
將水系統(tǒng)與綠地系統(tǒng)、文化遺產系統(tǒng)、游憩系統(tǒng)以及城市雨水排水、污水排水等市政工程系統(tǒng)相結合,建立生態(tài)基礎設施,以作為城市禁建區(qū)[26]。其核心內容是合理劃定濱水“綠線”范圍,從而在重建水系基礎上,重建濱水地帶,發(fā)揮水系統(tǒng)綜合功能。菏澤濱水“綠線”的確定遵循:(1)強調洪澇調蓄、凈化水質、水土保持、生物棲息以及文化遺產、游憩等多種功能,根據各功能對植被帶寬度的要求[27],綜合確定“綠線”控制寬度;(2)與土地利用規(guī)劃銜接,在空間上落實“綠線”。在當地規(guī)劃部門協(xié)助下,將“綠線”與現(xiàn)狀和規(guī)劃用地布局結合,落實“綠線”的具體用地范圍,并提出相應的建設和管理導則。
菏澤城市水系及生態(tài)基礎設施規(guī)劃
黃泛平原古城獨特的“水城”景觀是黃河洪泛、泥沙淤積以及城市內澇等自然災害過程的一種適應性景觀,是洪澇災害的自然過程與相應的人類治水實踐活動相互作用的產物。反映了古人在不利的環(huán)境下如何實現(xiàn)與洪水和諧相處的生存經驗,正是這種“生存的藝術”,營造了黃泛平原“水城”安全、豐產而且美麗的景觀。所以,黃泛區(qū)的水城景觀不但是一種文化遺產景觀,也是一種當地人與土地及水過程系相協(xié)調的、活的文化景觀。當前黃泛平原城市正在開展的“水城”建設,對于傳統(tǒng)“水城”風貌保護,以及城市綜合水問題的解決提供了良機,利用好這一機遇,建設好黃泛平原的“水城”,在當前我國城市水問題日益突出的形勢下,無疑具有重要的意義?;趯λ蔷坝^的上述認識,本文認為,水城的保護和建設應該避免表面的城市化妝之路,不應停留在“造景”,而應該從水城的功能和形成機理,去保護、恢復和完善水城景觀。應該回歸生存的藝術,理解和完善水城的景觀;應以與洪水為友和變廢為寶的倫理,善待水和水景觀;從宏觀上必須建立生態(tài)基礎設施,綜合解決水系統(tǒng)和水環(huán)境問題;從微觀上,用生態(tài)設計的手法,進行水環(huán)境的設計。在對黃泛區(qū)的水城景觀普遍機制和形態(tài)特征的認識基礎上,本文對菏澤市的水系統(tǒng)進行了規(guī)劃探討,尊重和保護了原有菏澤水城景觀,同時根據城市發(fā)展的需要,建立更系統(tǒng)完善的、以水系為核心的生態(tài)基礎設施,將水系與生物棲息地、城市游憩綠地和文化遺產等多個系統(tǒng)整合在一起,以便發(fā)揮其綜合的生態(tài)服務功能。這一系統(tǒng)將有效地止洪澇災害,資源化利用雨洪,避免單一水利工程帶來的弊端。是一條生態(tài)水利的有效途徑。
致謝
對參與菏澤城市綠地水系規(guī)劃的其余人員 :北京大學景觀設計學研究院的李迪華、俞來雷、方琬麗、周菁、李春波、 王思思、韓輝、王倚天、張偉偉等同志和菏澤市規(guī)劃局的王立言、劉文林、尹茂林、肖善義、王春民、曹運國、董靜、祝成香、 周生東等同志 ,特此表示感謝 !
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