城市河流生态景观与橡胶坝设计运用探讨

李宏军，杨佳栋

(1.承德市水利水电勘测设计院，河北 承德 067000;2.承德市武烈河河道与橡胶坝管理处，河北 承德 067000)

城市河流生态景观工程是在河流治理工程中除了完善防洪、排涝、航运和供水等传统水利功能以外，还力图完善河流生态系统的结构和功能，使河流更接近自然状态，发掘河流的人文历史精神，创造良好人居环境的工程。在城市河流生态景观工程中以橡胶坝的水利功能作为城市河流生态修复的基础，利用其美学特点来体现河流生态景观中建筑景观美学的自然规律，橡胶坝利用自然而不破坏自然，合理布局营造不同的河流文化，体现了科学与自然的协调发展。

1 橡胶坝与河流的生态景观设计理念

人们在长期治理城市河流的过程中，对其进行了大规模的人工改造，使其自然形态发生了巨大的变化。面对城市河流长期被“人工化”的弊端，在城市河流生态修复规划设计中倾向于河流“自然化”的设计理念，力图恢复河流自然生态面貌。橡胶坝作为新型的低水头水工建筑物，将胶布按要求的尺寸锚固于底板上成封闭状，用水(或气)充胀形成挡水坝，采用充排水系统调节坝高。橡胶坝的设计和运用解决了城市发展与河流生态系统修复之间的矛盾。我国城市河流生态景观规划设计中橡胶坝的选型多为充水式橡胶坝，通过调节坝高来平衡河流的水资源需求，以恢复河流的自然生态系统的结构和功能。橡胶坝以其自身的建筑美学特点、灵活多样的建筑形式，与河流及城市建筑相融合，不但丰富了河流景观美感，而且创造了自然和谐的城市宜居空间。

2 生态修复与城市功能需求综合设计

城市河流生态修复建设是一项综合性工程。通过河流生态修复与城市功能需求的综合设计，来保障河流生态系统修复的可持续性与城市发展的协调统一。利用橡胶坝的水利功能特点，结合河流防洪、河道整治、水污染控制和用水环境建设、旅游资源开发等，使工程既具有社会经济效益也具有健全的生态服务功能。

2.1 河流生态修复与行洪能力综合设计

城市发展过程中，由于城区集中开发建设与城市河流生态治理不能够同步进行，城市河流生态环境修复相对滞后，河道行洪断面被侵占严重，城区的防洪系统遭到破坏，河道的行洪能力降低，城市河流生态修复在生态蓄水和泄洪之间存在矛盾。橡胶坝的坝高可调节解决了城市河流蓄水与泄洪的问题，利用橡胶坝与库区复合型护岸的综合设计，可以增大河流的行洪空间、提高河流的行洪能力。梯级橡胶坝可以临时拦蓄洪水，有序调节洪峰流量，为河流下游的度汛抢险提供时间保障。

2.2 河流生态修复与污水控制综合设计

城市河流生态修复设计中，城市污水控制是水生态治理的重要部分。彻底解决城市生产、生活污水的乱排乱放，遏制上游水土流失带来的大量泥沙，改善河流资源型、工程型、水质型的缺水状况，对保持河流生态修复的可持续发展意义重大。在建设橡胶坝的同时在河道两岸布置管涵与城市污水管网相连接，将污水输送至下游污水处理厂进行净化处理，然后再通过管线回灌蓄水池，用于景观水源和绿化灌溉等。对于上游水流携带的泥沙，除利用河流自然的弯道横向环流作用外，通过调节橡胶坝坝高，利用坝体溢流将河流泥沙自然分级，采用复式河槽按清水、浑水分流下泄。

2.3 河流生态修复与用水环境综合设计

城市河流的用水环境包括城市发展用水环境和河流本身的生态用水环境，在河流生态修复中结合城市发展需要，利用橡胶坝蓄水将城市用水水源地与城市供水管网相连接，在修复河流生态的同时，改善河流的水质，保障城市居民生活用水来源。橡胶坝的地下水回灌功能可以抬高城市地下水位，减少河流的自然入渗，提高河流之间的水系流通。通过水系间的用水调节激活城市水系的网络结构，加大河流内生物和植物的栖息空间，有利于食物链的修复，使河流具备良好的生态修复基础。梯级橡胶坝的规划，可以形成城市水景观长廊，提升城市品味，带动河流沿岸房地产和商业的经济发展，给城市居民提供舒适的亲水休闲环境。

3 橡胶坝与河流生态修复关联设计

3.1 坝高与城市河流生态护岸设计

橡胶坝坝高是坝基段结构设计一个重要组成部分，在河流生态景观规划中坝袋设计充胀高度应在满足城市发展与河流生态用水的前提下，兼顾库区生态护岸结构进行综合设计，力求最大限度展现城市河流的自然面貌。

河道生态护岸的行洪及蓄水规划应结合坝体正常蓄水位和壅水高度，以及坝体塌落时最大下泄流量进行综合设计。在满足城市防洪及蓄水功能需求的同时，对城市河流原保留高大、直立堤坝超出堤坝安全超高的部分进行合理拆除;规划设计复合型护岸结构，可以增加河流的占地空间，增强河流的侧向流通，扩大河道行洪断面，有利于超标洪水下泄，还能够将河道两岸的自然水景观较直接纳入人的视野之中。

城市河流护岸设计应以坝高为基准进行复合型结构的设计，临水护岸顶高程以超出橡胶坝坝高30～50cm为宜，有利于近水甬道、亲水梯台、码头等附属工程的具体布置实施，可以拉近人与水的距离，营造出亲水近水的良好水生态环境。

3.2 坝长与河流横断面多样性设计

城市河流生态修复的规划设计中，以保留和修复河道的蜿蜒性为原则，使河道横断面(包括其形态和几何尺寸)呈现出多样和不同程度的不对称。在解决河流水文地貌不被再次破坏和生态型缺水的问题上，水工建筑物的选型存在不同程度的局限性，实践证明:橡胶坝与其他水工建筑物相比，从经济性、结构合理性、布局灵活性等方面具备优先条件。

橡胶坝坝长可根据所规划设计的河道横断面的平面形态、功能需要进行灵活布置，针对不同断面的河道进行多跨或单跨布置，坝袋与岸墙可布置成与河床断面一致的斜坡式连接，也可采用适用性河床的堵头式布置，塌坝时即可恢复原有河道断面形式。

城市发展的诸多因素导致城市河流横断面被人为束窄现象严重。在河流横断面不能满足蓄水和泄洪功能时，利用坝长可分段的特点，橡胶坝坝底板采取深浅槽的布置形式进行多级河道设计，在泄洪时可以增大河道的过洪空间，还可以有效减少对河床的淤积。

3.3 橡胶坝在城市河流中梯级规划

橡胶坝的梯级设计主要适用于城市中用于生态景观建设的河道，不需要加高两岸堤防，汛期坍坝后不占用河道行洪断面。橡胶坝规划沿城市河道自上而下布置，合理利用河床天然纵断面确定相邻两道坝之间的距离:两坝间距离过大，由于橡胶坝坝高受限(一般设计在5m以下)，不能够形成梯级的连续水面，造成河流生态修复缺陷;两坝间距离过小，就会破坏河道天然纵断面的地貌特征，影响河流的整体景观布局。为保持梯级橡胶坝的连续水面，下游坝体顶高程应高于上游橡胶坝坝底板约30～50cm。梯级橡胶坝的设计增强了河流水系的连通，恢复了河流的生态功能，形成了连续的水景观格局。

4 橡胶坝与城市河流亲水景观设计

城市河流既具有河流的一般性，又具有其特殊性，包括河流的高度人工化和满足城市居民休闲需求两方面。在橡胶坝与城市河流生态景观设计中，对于前者利用橡胶坝的灵活、实用的特点，以“自然化”的设计理念为指导进行河流生态修复与城市发展规划的综合设计;对于后者则应在恢复河流自然面貌的基础上，利用橡胶坝的美观、新颖的特点辅以人文、美学因素来实现。

4.1 橡胶坝遵循美是和谐的规律

橡胶坝在城市河道上的应用，除满足功能需求以外，还遵循了建筑美学的一般规律，使体形、色彩、质地这三大因素相容与协调，各因素的有机配合创造出橡胶坝自身的美，遵循了美是和谐这一规律。

我国橡胶坝多采用以水为充胀介质进行坝袋的起落，从建筑美学的视角去分析，坝体以水挡水，将建筑物作为河流的一部分，与河流融为一体。坝体质地柔软，顺应河流的自然流态，充分诠释了橡胶坝的顺从、包容、与水友好相处的特性。充水式橡胶坝坝体外形呈近似椭圆状流线型，坝顶溢流时袋形比较稳定，振动小，过水均匀，对下游河床冲刷较小。水流自然从坝顶下泄，形成平滑、柔顺的曲线，水流下泄过程从静至动给人们以听觉的冲击，让人们能够直接感受到水的韵律和节奏。

橡胶坝坝袋是用高强度合成纤维织物作袋型，内外涂敷橡胶作保护层而成。随着我国合成橡胶工业及助剂工业的发展，坝袋制造在坝袋胶布的外层胶上，再贴上一层以氯磺化聚乙烯为主的彩色保护胶膜，坝袋的着色性能、抗老化及耐久性得到了很大提高，从而实现了色彩多变。利用彩色坝袋与城市河流周围的景观相融合，通过水、坝及城市建筑之间的色彩协调搭配和色调的对比给人们以视觉的享受，描绘出以水面为主体、坝体为点缀、沿河绿色为衬托的清新画卷。

4.2 橡胶坝与河流景观相互协调

在城市河流景观建设中，橡胶坝布局应与河流景观相互协调设计，以体现河流的自然美学价值和城市水景观的美学效果。

橡胶坝蓄水宽度(坝长)应与其高度、河道宽度比例相适应，能够满足其运行功能、结构强度和美学要求。充水式橡胶坝单跨过长，给人视觉上单调、低沉之感，分段太多又有割裂繁琐之感，河道宽度大于80m应分段，段长不宜小于40m。

城市河流景观设计中，利用橡胶坝的灵活性，以河流两岸的城市总体建筑基调为基础，构造不同风格的水景观。在河流的两河汇流下游合理布置，可以营造出水面宽阔的湖面景观。利用河道的自然坡降，在落差较大的河段上游布置，可以营造出飞珠溅玉的独特瀑布景观。橡胶坝的布置应远离跨河建筑物或沿岸高大标志性建筑物，以保持其形成的水面在人们的视野范围内的连续性，使得建筑美与水面互相衬托，构成一种城中有水，水中有景的美学效果。

城市河流景观设计中，应充分利用橡胶坝的结构布置，从空间上营造立体的文化、景观氛围。依托周围建筑物的基本色调和历史文化特点，以橡胶坝为载体发掘河流文化，传承城市历史。在设计中可以利用橡胶坝中、边墩设计不同的文化小品，管理房设计应与城市建筑文化相协调，利于城市与河流的联系，实现河流文化与建筑美学价值的和谐统一。

5 结语

橡胶坝与城市河流生态景观设计的结合适合河流生态景观建设的设计理念。用橡胶坝蓄水来协调河流生态修复和城市发展功能所需，以橡胶坝的美学价值营造出多样的城市水景观格局，发掘和传承不同河流历史文化，在城市河流生态景观工程中得到了广泛的应用。橡胶坝还存在坝体薄弱、易损坏，坝袋老化速度快、需定期更换，彩色坝袋掉色等缺点，制造坚固、耐久、色彩持久的坝袋应是以后橡胶坝技术研究的发展方向。■

1 董哲仁，孙东亚，等.生态水利工程原理与技术［M］.北京:中国水利水电出版社，2007.

2 高本虎.橡胶坝工程技术指南［M］.第二版.北京:中国水利水电出版社，2006.

3 关德斌.橡胶坝在现代城市建设中的美学作用［J］.水利水电技术，2011，02.