基于整體視角的城市安全生態(tài)水系建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究

陳海斌

（集美區(qū)水利工作站，福建 廈門 361021）

1 城市生態(tài)水系環(huán)境分析

1.1 水資源分析

中國的總供水量約為2.8萬億立方米，僅占世界總供水量的6%；人均供水量不足2 400立方米，僅為世界人均供水量的1/4[1]。區(qū)域水系統(tǒng)用水普遍存在水量分配不平衡、用水量不足、地表用水量分布異常、地下水使用異常、水安全性低等問題，因此要采取相應(yīng)措施予以改善。

1.1.1 預(yù)判用水變化趨勢

首先必須充分了解城市的經(jīng)濟(jì)狀況和人口結(jié)構(gòu)，判斷城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，預(yù)測城市發(fā)展趨勢。中國的城市正處于社會主義發(fā)展的初級階段，在水資源保護(hù)方面，我們應(yīng)該實(shí)施建設(shè)資源型城市的計(jì)劃，以確保城市的可持續(xù)發(fā)展，明確水資源保護(hù)及生產(chǎn)和使用與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系。同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)預(yù)判城市人口的變化趨勢以及家庭、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)用水的變化趨勢。

1.1.2 做好河流流量分析和缺水率分析

相關(guān)人員進(jìn)行河流流量和水資源短缺分析應(yīng)貫徹“用水修復(fù)城市”的理念，計(jì)算可用資源的總價(jià)值，用于調(diào)節(jié)城市發(fā)展的速度和強(qiáng)度，避免對資源的破壞性使用，同時(shí)，這也是相關(guān)部門制定和規(guī)劃用水目標(biāo)的重要依據(jù)。

1.1.3 加強(qiáng)城市水系統(tǒng)的呼吸和儲存能力

相關(guān)部門應(yīng)在凈水工程的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸能力以及對用水設(shè)施、河流和儲存設(shè)施的管理，提高水系統(tǒng)的管理和儲存能力，平衡水源分布。

1.2 水環(huán)境及水生態(tài)分析

中國水環(huán)境的總體狀況可以說處于嚴(yán)重困境之中。環(huán)境水污染主要分為內(nèi)陸分布污染、非農(nóng)業(yè)污染、經(jīng)濟(jì)分布污染和內(nèi)陸河流污染。水生系統(tǒng)是由水生社會和水生生物組成的一個(gè)強(qiáng)大的平衡系統(tǒng)，水環(huán)境的惡化大大降低了水環(huán)境的生物多樣性，水生生物和鳥類的生存環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。

改善水環(huán)境應(yīng)以改善地表水性能為基礎(chǔ)，為了保護(hù)水環(huán)境，我們首先要改善水質(zhì)，明確水體的污染物、污染量和污染原因，并采取有針對性的措施，以改善水環(huán)境為核心目標(biāo)，采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算污染容量，按照控制區(qū)允許的成本效益進(jìn)行分配，以減少和控制污染。

相關(guān)部門應(yīng)對污染企業(yè)進(jìn)行在線監(jiān)測和嚴(yán)密控制，徹底調(diào)查其污染情況，調(diào)查其環(huán)境適應(yīng)能力、清潔生產(chǎn)審核、配送系統(tǒng)建設(shè)和深度處理計(jì)劃、改造和翻新情況及現(xiàn)場處置等措施，調(diào)整廢物的分配和處置，這些調(diào)查應(yīng)在全面控制其污染行為的狀態(tài)下進(jìn)行。

相關(guān)部門應(yīng)制訂預(yù)防和管理污染的計(jì)劃，例如重大的水資源改善計(jì)劃，包括對環(huán)境污染的預(yù)防和管理、水資源分配和污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水資源分配和對外部邊界污染的預(yù)防和管理、河流水資源分配和處置以及恢復(fù)等[2-4]。利用該計(jì)劃生成年度電力和水資源需求模型，以及對水資源綜合分布平衡的解析，以模擬水污染的運(yùn)輸過程。此外，環(huán)保企業(yè)可提供包括自然水域、技術(shù)浮島、環(huán)境退化、深層人口環(huán)境管理、農(nóng)業(yè)退化保護(hù)、污染預(yù)防和外部污染預(yù)防等技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)安全水環(huán)境的物理和化學(xué)指標(biāo)。

1.3 水安全情況分析

水安全原則是水環(huán)境管理的基本原則之一。目前，許多城市的洪水管理和分配系統(tǒng)仍然非常薄弱，需要加強(qiáng)對洪水的管理和儲存能力，并強(qiáng)化安全責(zé)任。由于北方地區(qū)普遍缺乏水資源應(yīng)對措施，水資源管理和分配在不同程度上陷入癱瘓狀態(tài)，一旦發(fā)生災(zāi)害，就會給經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成重大損失。水資源安全已成為制約我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會穩(wěn)定的重要問題。為了確保水安全，我們必須改變觀念，首先要做好風(fēng)險(xiǎn)管理，建立事故預(yù)防體系，成立安全救援小組，加強(qiáng)機(jī)動能力，提升響應(yīng)速度，提高事故救援能力[5]；相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)適合的方案，改進(jìn)河流管理工作，貫徹河流管理規(guī)則，并建造用于儲存和分配的綜合河流管理設(shè)備；測量河流和水系的長度，觀察受洪水控制的區(qū)域，并減少主要污染區(qū)域；創(chuàng)造綠色區(qū)域和自然景觀，并對流量進(jìn)行管理；改進(jìn)設(shè)備，控制雨水的使用。

2 基于整體視角的城市安全生態(tài)水系規(guī)劃方法

2.1 整體視角下的城市水系規(guī)劃指導(dǎo)思想

本文所研究的城市水系是指在城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)，由河流和其他水形式組成的相關(guān)水系。城市水系建設(shè)應(yīng)注重人性化，注重實(shí)質(zhì)性、綜合性和可持續(xù)發(fā)展[6]，并以最佳總體效益為基礎(chǔ)，實(shí)施有綜合性、限制性的水管理方案?；谡w角度的城市供水系統(tǒng)管理應(yīng)遵循以下原則：

2.1.1 基礎(chǔ)性原則

城市供水系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)能夠滿足市民的公共利益，使實(shí)質(zhì)性的協(xié)調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)代化，將不同部門的各種利益結(jié)合起來，鞏固理解并協(xié)調(diào)行動；在城市總體層面上，對城市水系進(jìn)行分類，并將城市水系聯(lián)系起來。一個(gè)好的總體區(qū)域規(guī)劃，是一種調(diào)整水系統(tǒng)規(guī)劃所有部分的措施。

2.1.2 以環(huán)境安全為基準(zhǔn)

城市水系統(tǒng)的性質(zhì)必須考慮到生物安全、水系統(tǒng)自然過程的健康以及河流、水和其他生活區(qū)的健康發(fā)展。使城市水系成為城市環(huán)境模式的有機(jī)組成部分，促進(jìn)城市水系健康發(fā)展。

2.1.3 以多目標(biāo)的工作為核心

城市水系統(tǒng)的環(huán)境管理需要考慮不同部分的需求，如自然環(huán)境、人類體驗(yàn)、環(huán)境景觀等。農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)活動的基礎(chǔ)是確保對水資源的保護(hù)，并在總體上協(xié)調(diào)解決“六個(gè)水問題”（水景觀、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水管理等），以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的工作核心。

2.1.4 將法律程序視為充分的保證

為了確保城市水系規(guī)劃得到有效實(shí)施，必須有相應(yīng)的法律支持，治理水平和法律基礎(chǔ)是達(dá)成協(xié)議和有效治理的基礎(chǔ)。

2.2 城市水域安全總體框架

根據(jù)總體設(shè)想，水務(wù)部門應(yīng)打破管理體系的界限，從城市發(fā)展的大經(jīng)濟(jì)角度，建立整體城市供水系統(tǒng)規(guī)劃機(jī)制，以保障城市供水系統(tǒng)的安全性和整體一致性。首先，相關(guān)部門要對總體規(guī)劃體系進(jìn)行實(shí)質(zhì)性更新，對各利益單位和城市水系發(fā)展的總體利益規(guī)劃、城市大型水系類別進(jìn)行審批，加強(qiáng)供水系統(tǒng)與城市區(qū)域之間的聯(lián)系，執(zhí)行具體方案的主要任務(wù)和內(nèi)容。其次，應(yīng)協(xié)調(diào)各種具體方案、指南和反饋之間的聯(lián)系，以最大限度地發(fā)揮各自的效益。最后，相關(guān)部門，應(yīng)根據(jù)水系統(tǒng)監(jiān)測方案，確保規(guī)劃的管理和實(shí)施。本文總結(jié)了作為城市水系統(tǒng)計(jì)劃的城市水系規(guī)劃框圖（見圖1）。

圖1 城市水系規(guī)劃框圖

2.3 城市安全生態(tài)水系空間整合

環(huán)境管理和水系統(tǒng)建設(shè)主要基于河流和水的互連項(xiàng)目，將區(qū)域內(nèi)的水系統(tǒng)連接起來，形成一個(gè)整體區(qū)域，這是城市區(qū)域的生物部分，作為城市環(huán)境走廊，城市供水和綠色網(wǎng)絡(luò)的重要性越來越明顯。另一方面，空間在城市房地產(chǎn)開發(fā)中起著重要作用，水城形成了穩(wěn)定、重復(fù)的城市風(fēng)格，并被建成了獨(dú)特的水空間[7]。例如，古都西安曾有“八曾之始，行之長，行之寬，風(fēng)之大，行之老，蛇之行，異于八江之源”之說，目前，西安市啟動了“八水控西安”項(xiàng)目，體現(xiàn)了水的滋養(yǎng)作用和西安市豐富的控水歷史及文化氛圍。

我們應(yīng)該保護(hù)自然環(huán)境免受其原有和現(xiàn)有自然景觀的影響，避免非法和過度擴(kuò)張，小心保護(hù)水體，重建原來的水系統(tǒng)，將農(nóng)業(yè)、林業(yè)和開放水域連接到一個(gè)可持續(xù)和完美的生態(tài)系統(tǒng)中，并在水系統(tǒng)中開發(fā)新的連接；相關(guān)部門要防止對城市水環(huán)境造成破壞，改善生態(tài)系統(tǒng)，將水上建筑的各個(gè)方面精確地結(jié)合在一起，形成一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)；應(yīng)考慮環(huán)境用水方案與城市方案價(jià)值之間的聯(lián)系，環(huán)境用水計(jì)劃應(yīng)進(jìn)一步促進(jìn)城市總體規(guī)劃和城市發(fā)展指南的調(diào)整和修改。

安全生態(tài)水系建設(shè)，就是要尊重自然、順應(yīng)自然，因勢利導(dǎo)，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、以自然修復(fù)為主，把生物措施、農(nóng)藝措施和工程措施結(jié)合起來，祛滯化瘀，固本培元，恢復(fù)河流生態(tài)環(huán)境，改造渠化的河道，重塑健康自然的彎曲河岸線、深潭淺灘和泛洪漫灘，讓河流恢復(fù)生命、流域重現(xiàn)生機(jī)。按照“八有”的具體目標(biāo)，促進(jìn)水系完整性、水體流動性、水質(zhì)良好性、生物多樣性、水文化傳承性，構(gòu)建“河暢、水清、岸綠、景美、安全、生態(tài)”的水系，讓河流重現(xiàn)生機(jī)。

3 城市安全生態(tài)水系建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與優(yōu)化

3.1 城市安全生態(tài)水系建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)安全生態(tài)水系的目標(biāo)是恢復(fù)河流生態(tài)環(huán)境，重塑健康自然彎曲的河岸、深潭、淺灘和漫灘，構(gòu)建“河暢、水清、岸綠、風(fēng)景優(yōu)美、安全”的水系和生態(tài)環(huán)境。目的是使水系安全生態(tài)建設(shè)的目標(biāo)更加具體、生動、高效。

3.2 項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容及措施

廈門安全生態(tài)水系建設(shè)始于2016年，在島外四區(qū)共規(guī)劃79個(gè)安全生態(tài)水系建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)公里數(shù)為243.77公里，總投資5.76億元。其中，集美區(qū)14個(gè)項(xiàng)目，總投資1.61億元；海滄區(qū)17個(gè)項(xiàng)目，總投資0.32億元；同安區(qū)33個(gè)項(xiàng)目，總投資2.49億元；翔安區(qū)15個(gè)項(xiàng)目，總投資1.34億元。廈門市安全生態(tài)水系建設(shè)堅(jiān)持以保護(hù)優(yōu)先、自然修復(fù)為原則，結(jié)合流域周邊截污治理，采取的措施包括清淤疏浚、河道岸壁軟化、建設(shè)滾水壩、修復(fù)水閘、增加綠道及觀景平臺等配套措施。

該項(xiàng)目水管理方案將水保護(hù)的需要與水環(huán)境方案的需要結(jié)合起來，將水環(huán)境保護(hù)作為核心目標(biāo)，有關(guān)建設(shè)方結(jié)合流域周邊自然生態(tài)景觀，建設(shè)濕地水塘、親水平臺、景觀水岸、人行步道、自行車道等設(shè)施，串成可騎行、可步行、可親水、可觀景的游覽路徑，如翔安區(qū)蓮溪親水平臺、塘頭濕地、古宅濕地以及同安區(qū)西源溪下游安全生態(tài)水系建設(shè)提升示范項(xiàng)目、五顯濕地、東溪安全生態(tài)水系、隘頭潭生態(tài)濕地等，初步實(shí)現(xiàn)“水清、岸綠、景美”的目標(biāo)。

通過該項(xiàng)目，可以發(fā)現(xiàn)水管理計(jì)劃應(yīng)包括整個(gè)城市計(jì)劃中環(huán)境區(qū)域的總體需求，應(yīng)確定正確的水管理區(qū)域、水資源保護(hù)計(jì)劃和水環(huán)境開發(fā)指南；通過景觀建設(shè)規(guī)劃環(huán)境基礎(chǔ)；以所有通道為一個(gè)區(qū)域，實(shí)施景觀行動計(jì)劃和設(shè)計(jì)計(jì)劃，并對景觀特征和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。

3.3 護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

關(guān)于護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文重點(diǎn)介紹河岸修復(fù)作業(yè)中新建生態(tài)覆層設(shè)計(jì)和剛性擋土墻軟化兩部分。包層類型選擇有幕布支撐梁、環(huán)保箱式混凝土墻、C20混凝土承重墻和重力干石等。下面將從施工工藝、景觀生態(tài)、項(xiàng)目投資與用地四個(gè)方面進(jìn)行比較：

施工工藝：C20開挖混凝土和重力混凝土施工是水保工程中的傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工要求簡單，技術(shù)成熟；生態(tài)網(wǎng)格和盒子制作生態(tài)混凝土砌塊由批準(zhǔn)的制造商提供，減少了氣候、人為等因素的影響，減少了勞動力。但施工過程較為復(fù)雜，施工過程需要廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)。

景觀生態(tài)：C20雕刻混凝土建筑生態(tài)性能較差，使用M10砂漿砌塊石屑可改善景觀效果，其具有一定的生態(tài)特性；干石擋土墻具有較好的生態(tài)性能；生態(tài)擋土墻腐殖質(zhì)可放置在高于普通水位的臺階上，并種植植物以改善生態(tài)景觀效果；采用制盒生態(tài)混凝土砌塊擋土墻，可在正常水位以上的洞內(nèi)種植綠色植物，生態(tài)景觀效果也不錯(cuò)。

項(xiàng)目投資：生態(tài)混凝土砌塊擋土墻最貴，其次是C20混凝土承重墻和干砌塊混凝土墻及生態(tài)混凝土擋墻。

項(xiàng)目用地：四種斷面所覆蓋的永久面積較小，差異不大，但需鋪設(shè)花生箱型環(huán)?；炷翐跬翂?，因此開挖面積比較大，臨時(shí)安置面積也比較大。

另外，由于環(huán)保型混凝土砌塊擋土墻內(nèi)填有粘性土，其壓實(shí)度必須達(dá)到91%以上，并且土體兩側(cè)與粘土和砌塊之間的摩擦力需要保持穩(wěn)定，因此其建筑要求更高。農(nóng)民需要在擴(kuò)建后耕種土地，這會對墻后的垃圾填埋場和烤架造成一定的破壞。干石擋土墻的砌筑質(zhì)量往往難以保證，由于施工工藝的原因，塊石與塊石之間的縫隙往往較大，難以形成一個(gè)整體。生態(tài)承重墻采用網(wǎng)格將石塊連成一體，整體性好，表面可以覆土和綠化，抗沖擊性也不錯(cuò)，但墻體部分經(jīng)常掛垃圾，需要經(jīng)常打理和保護(hù)。C20埋地混凝土擋土墻施工工藝成熟，石料用量少，抗沖擊性好，但生態(tài)性較差。

總體而言，傳統(tǒng)材料C20埋地混凝土重力擋墻可以有效保護(hù)托盤免受侵蝕和倒塌，同時(shí)上部采用環(huán)保塊狀護(hù)坡，既能滿足沖刷速度的要求，又能達(dá)到良好的景觀綠化效果，因此相關(guān)方案可以選用C20埋地混凝土重力承重墻。

3.4 項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行管理

安全生態(tài)水系統(tǒng)的建設(shè)和實(shí)施，不可避免地會對施工現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境造成破壞，但施工人員至少要控制其影響。在建設(shè)過程中，施工方案應(yīng)按照要求，自覺開展項(xiàng)目區(qū)生態(tài)保護(hù)工作，嚴(yán)格建設(shè)要求，加強(qiáng)建設(shè)監(jiān)管，引進(jìn)和培訓(xùn)施工人員。

項(xiàng)目建成后，相關(guān)部門可依托流域周邊綠水青山、田園風(fēng)光、鄉(xiāng)土文化等資源，促進(jìn)“種、養(yǎng)、加工、休閑”等一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，打造“協(xié)會+企業(yè)+合作社+中介+基地+農(nóng)戶”的產(chǎn)業(yè)模式，將生產(chǎn)、加工、服務(wù)三產(chǎn)有機(jī)融合在一起。

4 結(jié)論

本文以城市安全生態(tài)水系統(tǒng)建設(shè)工程為例，根據(jù)河流的不同工程條件和自然條件，從工程的整體組織、生態(tài)安全、工程造價(jià)、建設(shè)維護(hù)等方面進(jìn)行綜合探討；設(shè)計(jì)了安全生態(tài)水系統(tǒng)建設(shè)工程方案，并推薦綜合性能最佳的建設(shè)方案。本文設(shè)計(jì)和推薦的優(yōu)化水系安全生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)方案，可以更好地滿足項(xiàng)目申報(bào)要求，對同類項(xiàng)目具有一定的參考意義。