多目标导向下的城市水系规划 ――以北川新县城水系规划为例
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摘要：城市水系是城市重要的开放空间，是体现城市生态环境和景观的标志。水系规划是城市规划的重要组成部分。本文以北川水系规划为例，阐述了水系规划如何在保障城市防洪排涝安全的前提下，通过生态化手段，体现城市文化内涵，构建多样性、富有活力的滨水空间。结合北川水系规划的编制和规划实施过程，论述了水系对于城市建设的重要性以及水系规划如何与城市其他专业规划进行有效协调和有机衔接，从而服务于城市发展的总体目标和战略。
1．前言
城市水系是城市生态系统中重要的组成部分，是城市重要的资源空间和环境载体。城市水系兼有防洪排涝、涵养水源、平衡自然生态系统、调节微气候、提供旅游休闲娱乐场所等重要功能。城市水系规划可以充分发挥水系的综合功能，塑造城市的水景观，改善城市的水环境，从而在构建资源节约型、环境友好型社会方面做出重要贡献。
举世瞩目的2008年“5.12”特大地震给我国造成了重大的人员伤亡和财产损失。北川羌族自治县县城在地震中遭到毁灭性破坏。2008年11月国务院明确北川新县城异地重建，并在多方共同努力和参与下，选择了在原安县境内安昌镇东南角。
北川羌族自治县是具有浓郁羌族特色的地区，是中国唯一羌族自治县。据考证，夏禹是羌人的后裔，水在羌族文化中占有重要的地位，打造和谐的水系生态系统，对羌族文化的传承和城市总体空间框架的有机构成将起到重要作用，为城市可持续发展提供有利保证。
北川新县城水系在高标准、严要求的指导思想下，通过多专业的协调，确保了安全、生态、文化和资源节约等多目标的同时实现，使水系成为新县城建设的亮点，为北川建设成“安全、宜居、特色、繁荣、文明、和谐” 的城市作出了极大贡献。
2．概论
2.1现状概况
北川新县城位于丘陵平坝区，地势平坦，起伏较小，整体地势北高南低。区域气候类型为中亚热带湿润季风气候区，全年气候温和，雨量充沛，多年平均气温13摄氏度，年平均降雨量达1470毫米。充足的降水量及适宜的温度，造就了当地丰富多样的水生态系统。
为保证北川新县城防洪排涝安全,并综合利用城市滨水开敞空间，进行了北川新县城水系规划的编制。规划范围同北川新县城总体规划一致，面积共计7.1平方公里,为保证水系的整体性,研究范围适度扩大。
规划范围内主要有安昌河、顺义河、蒋家河、钻岩子河、桂花河等5条现状河道，主要灌溉渠2条，小灌渠若干。其中安昌河为涪江右岸一级支流，是新县城所在区域农田灌溉水源主要供给河道，常年有水，但水量受季节性影响大，其余为新县城及周边地区山洪排泄河道，防洪排涝能力有限，当山洪与安昌河洪峰遭遇时易造成平坝地区内涝。
2.2规划简介
规划以打造羌族特色的水系景观为理念，结合防洪安全、用地布局、城市景观、道路交通、场地竖向等多方面的因素，利用新县城内部天然水系与农业灌渠规划了8条主要水系，全长28千米，以防洪为主要功能的4条，以排水为主的2条，以景观为主的2条。其中安昌河是过境河道，承担区域防洪功能，顺义河为新县城小区域主要山洪排除河道，永昌河为新县城最重要景观河道。
规划根据水系坡度、周边绿地和建筑类型等的不同，选用静态、跌瀑、湿地、自然等多种形态的水系景观系统，水系沿岸采用多种表现手法，体现羌族特色，在城市建设方针的思想指导下，为城市建设与和谐发展提供有利保障。
规划以顺义河山泉水作为永昌河主要水源，其他水系均以安昌河为水源。所有景观用水取量、调度、分配均采用重力流，减少建设、运行、管理费用。
3．规划特色
总理对北川新县城提出了“安全、宜居、特色、繁荣、文明、和谐”的十二字建设方针，水系规划以落实十二字建设方针为目标导向，通过多专业的协调，确保水系规划的顺利实施。
3.1安全保障是水系规划的前提
安全是城市建设的首要条件，新县城所在地远离地震断裂带，并避开泥石流威胁区，主要自然灾害为洪灾，所有规划水系工程必须保证城市防洪排涝安全。
设防标准是防洪工程建设的基本依据，是城市抵御防洪能力最重要的指标，但标准选择过高，将会增加工程量；标准偏低，又难以保证城市安全。规划在满足防洪排涝强制性条文要求下，通过对多种重现期下洪水流量的比较，并对河道宽度、深度、洪水位演变、工程造价等多方面因素进行比较，选取北川新县城防洪标准为30年一遇。由于安昌河为过境河道，上游坡度大，短历时洪水量变化较大，规划适度提高设防标准，其堤岸按50年一遇标准设防。小区域山洪排除河道按10年一遇标准设防。城市内部雨水排放采用城市暴雨强度公式计算，一般区域重现期标准采用2年，重要地段取5年。
3.2生态优先是水系规划的基础
充分、合理利用当地水资源，创造生态之美、和谐之美，是改善城市环境、提升城市形象的重要途径，同时也是城市可持续发展的重要保证。规划以城市可持续发展为设计理念，构筑了新县城和谐的生态环境，有利于保护与维持生态系统的稳定性和多样性，能有效减低河水流速，蓄洪涵水，削弱洪水的破坏力，消减洪水的灾害性和突发性。
3.2.1水系形态
现状水系生态系统良好，规划尊重河道现状线型，注重自然水系的空间效果，保留自然沙洲、缓坡河滩、沿岸生态系统，并因地制宜整改多处小型集中水面与湿地，增强水景效果，在维持生物多样性的基础上，对河道水质进一步净化，保证水系出口水质标准不低于引水水质标准，保障下游水环境质量，同时永昌河、顺义河、钻岩子河的出口位于城市下游地带，当过境的安昌河遭遇超标洪水时，湿地可做内部山洪与城市雨水蓄洪区，缓解超标洪水的影响。
3.2.2堤岸改造
水系堤岸的选择对水系规划与建设起到至关重要的作用，自然生态护岸能有效保证水系及周边生态系统的有效自然循环，形成良好的生态系统，但洪水冲刷易导致河道改线，适宜于水流平缓和城市地带；硬质护岸造成水土隔离，生态效果差，但对于保持河道稳定性起到重要作用，适宜于城市内部水流湍急地带。新县城内河道平均坡度0.5%左右，山洪流速相对较快，为保证河道护岸能在较长时间内保持相对稳定，必须对河道断面形式、水位、流速进行合理判断。防洪河道按照5年一遇洪水位为分界线，5年一遇洪水位以下采用人工硬质护岸，5年一遇洪水位以上采用生态自然护岸，既满足景观要求，又防止水流的过度冲刷，保护了河堤安全。对主要承担城市内部排水功能和景观功能的河道，全部采用生态护岸。
顺义河为新县城范围内重要的山洪排除通道，其自然生态系统良好，规划在保留原有河道系统的基础上单边拓宽或利用周边低洼带新建一条行洪通道，保护原有生态系统的完整性，同时河道两侧规划50-200米绿化带，采用微地形的缓坡处理，既能起到超标洪水消峰与滞洪作用，增加新县城防灾安全可靠性，又能创造优良生态系统。
3.3文化塑造是水系规划的灵魂
文化是民族之魂，是城市之根，是一个城市最深厚的根源和灵魂。羌族是一个历史悠久的民族，水祭是羌族重要的祭礼活动，北川新县城所在地历史悠久，水乡文化丰富，规划充分考虑了羌族文化的传承和对水乡文化的保留。
3.3.1羌族文化
根据城市总体布局，沿水系采用主题雕塑、民俗场地、景观小品等多种表现手法，对具有浓烈羌族特色的历史、民风、民情等文化资源予以表达。
主题雕塑方面选取羌族有代表性的历史人物、民间传说、神化故事、风土人情、生活场景等，采用各种雕塑手法予以形象表达，如《大禹王的故事》、《欢聚羌历年》、《羌寨新娘》等。
民俗场地具有很强的参与性和吸引力，如节庆聚会场地萨朗舞广场、传统体育竞技场地，表现羌族体育活动扭棍、摔跤角力、顶杆，同时将羌族特有的民族工艺和服装服饰图案，以及羌族建筑风格和建筑材料等元素用于园林景观小品设计之中。
以“羌红”为创意，设计贯穿全城的步行慢跑健身系统，沿线打造突出羌族特色的铺装与植被，展示羌族特色与生态文化，使置身其中的人时刻感受到民族特色气息。
3.3.2地方特色
规划通过深度调研与研究，对于具有地方特色和体现当地劳动人民智慧的河道、桥梁、引水渠等予以保护与利用，丰富水系文化内涵，有利于当地居民对城市水系的保护与合理利用。同时，水系规划突出对乡土材料的利用，水系建设采用大量当地石材，沿线绿化尽可能采用乡土树种与植被，形成浓郁的地方乡土景观。
3.4资源节约是水系规划的核心
节约资源是建设节约型社会的核心问题，是城市可持续发展的有效途径。水系规划中充分突出对土地、能源、水资源的节约，并致力于减少后续运行管理费用节约意义与方式。
3.4.1土地资源
新县城选址地位于河坝地区，大量灌渠分布其中，可利用土地有限，规划通过系统的梳理，对灌渠适度保留，在保证城市生态系统完整的基础上，节约有限的土地资源。
新县城防洪河道洪水量具有短历时、瞬时量大、流速快的特点，如果全部采用生态河道，需要预留足够宽的空间，且洪水量迅猛时容易改道，对新县城土地利用产生制约，规划防洪河道适度采用硬质系统，缩小断面尺寸，既节约土地，由保证行洪安全。
3.4.2能源
所有水系均采用无动力运行，节省大量能源和人工运行费用。景观引水和水量分配采用相对固定的控制系统，基本无人工操作，节省能源资源，减少后续的维护和管理费用。
新县城内部所有景观用水均采用重力流引自安昌河和顺义河上游，进水口采用相对固定闸孔控制。汛期时，顺义河上游来水量大，减小安昌河进水孔尺寸，达到了控制洪水进入新县城的目的。所有河道水量分配均采用固定分水，基本不设置人工控制系统，规划吸纳都江堰分流系统原理，水系分流口采用不同高差和宽度对流量进行控制。例如三河分流处，不同河道承担的功能不同，永昌河景观、云盘河为城市内部排水、顺义河为防洪，根据景观重要性，永昌河水量必须优先保证，其次为云盘河，然后为顺义河。枯水期时，顺义河上游来水量小，永昌河需要大量补水，汛期时，永昌河多余水量需要外泄下游排洪河道。规划对进入永昌河的分水采用闸阀控制，汛期时，闸阀关闭，所有安昌河的引水流至云盘河与顺义河，但云盘河下游接纳能力有限，规划通过控制进入云盘河的河口宽度为5米，进入顺义河的宽度为16米，云盘河的河床低于顺义河河床0.05米，保证城市引水量小于0.5立方米/秒时，所有水量进入云盘河，流量大于0.5立方米/秒时，开始分流至顺义河，引入量越大，顺义河分流量越大，当引水渠有洪水侵入时，流量主要分流至顺义河，保证了新县城的防洪安全，同时又减少河道维护与管理工作。
3.4.3水资源
传统的城市雨水排除系统强调把雨水尽快排到城市外，仅仅考虑城市自身防洪安全，这种排水方式造成雨水资源浪费，易导致下游洪水频率上升，同时也增加了整个城市排水系统的规模和造价。北川新县城所处地带雨量丰富，瞬时暴雨量大，河道过洪断面要求较大，但枯水期地表径流有限，容易导致河道干枯，规划沿水系建设多处拦蓄水设施，适度种植水生植物，增加城市景观效果，同时又能对雨洪水起到一定调蓄作用，强化水环境净化作用。新县城内部绿地较多，规划依照地形，利用低洼地带适度建设雨水收集系统，利用雨水进行绿地浇灌，既可减少绿化灌溉运行与管理费用，又增加雨水下渗，减少雨水管网投资。
3.5规划协调是水系规划的关键
水系规划是一个复杂的系统工程，与城市防洪、排涝有着密切关联，同时受到城市规划总体布局、道路工程、场地竖向、排水工程、城市景观等多方面的影响，只有多方面因素综合考虑后，水系规划才可顺利的实施。
城市规划总体布局：城市规划作为城市建设和发展的蓝图，是建设和管理城市的基本依据，水系规划必须在城市规划总体布局的要求下进行，但水系工程作为一项系统工程，又会对城市规划的总体布局产生一定的影响。新县城水系规划在城市总体规划布局的基础上进行深化，同时水系规划又根据自身功能和要求，对城市用地形状和性质进行适度的调整，保证了城市格局更加合理，节省与综合利用有限的土地资源。
场地竖向：合理的场地竖向对水系工程建设至关重要，能有效节约土地，减少工程投资，且有利于形成良好的水景视觉效果。新县城南部地势低洼，是河道集中出口地带，现状地面高程受到外洪与内涝影响，如利用泵站抽水，投资1.5亿以上，且泵站占地面积大，实施困难，后续维护管理费用高，规划根据新县城场地竖向平整要求，将受到雨洪影响地块竖向抬高至不低于安昌河三十年一遇防洪高程，土方量新县城内部场地平衡，减少工程造价，节省大量土地。
排水工程：防洪排涝是城市水系主要功能之一，保证城市排水系统就近顺利的接入，能有效减少城市雨水管网工程造价。根据城市地势与河道走向，所有河道堤岸需低于临近地块最低高程以下，保证场地雨水能顺利接入河道；雨水管道应在满足管径和合理埋深的要求下，管道出口高程位于常水位以上，根据多个高程的控制要求，确保水系沿线雨水管的接入。新县城雨水管道规格一般在D1500以内，管道覆土厚度1.5米左右，规划河床距离地面高差控制在3.0米以内。
道路工程：水系线形与道路工程关系较为紧密，不同的水系形态，造就不同的路网格局，完全遵照现状水系，将导致路网格局不尽合理，增加桥梁建设费用，增加市政道路下城市管网的跨河处理难度，水系工程与道路工程需要相互协调，适度调整水系线形与路网形态，减少相互干预，保证工程合理实施。道路跨越河道时，桥涵结构形态、厚度对河道竖向带来重要的影响，桥梁跨径过大，桥墩对河道过水宽度的影响减小，但会导致桥梁厚度增加，影响河道深度；减小桥梁跨径，减少桥板厚度，但增加的桥墩会影响过水断面宽度。规划河道堤岸高程不高于桥涵底结构高程，保证河道行洪能力不受道路交通工程的影响。道路规划设计应考虑与河道堤岸、水工设施的衔接，保证河道行洪安全，具有防洪或排水功能的河道内的挡水设施应置于道路桥涵上游，尽可能减小对河道过流能力的影响。
景观规划：景观指引是水系规划的主要内容之一，对于打造羌族特色的城市水系，景观规划尤为重要，结合景观指引要求，规划根据河段坡度、绿地系统、周边建筑类型等不同，选多种形态的河道景观，打造了具有浓郁特色的城市水系景观。
图6水系规划与景观规划相协调
4．总结
水系规划是一个跨专业、多学科、综合性的规划，必须通过多专业、多工种合作，在保障城市防洪安全的前提下，充分保证水系生态系统的完整性，充分展示城市生态和文化的灵魂，充分、合理利用当地水资源，创造生态之美、和谐之美，为城市提供充足的公共空间，从而为改善城市环境、提升城市形象和市民生活品质做出重要贡献。
我国目前正处于快速城市化的阶段，一些地方在开发的过程中，随意改变水系的走向，甚至随意填埋，渠化、填河造地、围湖造田,造成生态恶化，环境品质下降，公共开放空间被侵占。在当前我国正大力推进生态文明建设的背景下，应在保障防洪安全的前提下，通过生态理念，积极推进水系规划，实现城市水系在确保防洪排涝安全、提供城市防护分隔带和公共空间、消纳水体污染物、提高城市生态系统多样性、改善城市环境品质等方面的复合功能，这对各地生态文明的建设和可持续发展具有重要意义。
注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看