流域环境资源优化利用与山地城市的空间特色塑造*

靳 桥　邢 忠　余 俏

流域环境资源优化利用与山地城市的空间特色塑造*

靳 桥邢 忠余 俏

山地城市地质地貌复杂多变，流域环境资源丰富但相对脆弱，可建用地少且分散，由河流、林地、洪泛区、冲沟、陡坡等环境要素在客观上构成城镇建设空间的空间界定要素，深刻影响城镇建设的安全性、生态环境及空间形象。文章结合规划工程实践，对如何在优化利用山地城市建设空间周界环境资源的基础上，塑造地域环境认知特色、营造良好生境品质并创造土地开发增殖效益，进行了有益探索。

山地城市；流域环境；空间界定；环境价值；地域特色

0　引 言

山区是地球复杂而相互依存的生态环境中的一个重要生态系统[1]。山地城市的人居环境因人为活动而改变，城市建设与自然灾害导致生态环境及生境多样性不断丧失。与平原城市相比，山地城市的可用土地资源匮乏，环境资源丰富但相对脆弱。为求得迅速发展，开发建设活动强势展开，生态环境恶化，自然灾害频繁，城市空间特色丧失殆尽，陷入恶性循环的泥潭。认清山地城市特殊环境资源条件下土地利用、环境保护与发展的关系，在改善生态环境的同时，重视有限土地资源的集约与优化利用，这在山地城市中更显迫切、重要，有必要在规划理念与方法层面予以长期关注。

1　山地城市流域环境资源的生态特征认知

山地城市的地理地貌决定了其空间形态的三维特性，由河流、林地、洪泛区、冲沟、滑坡、陡坡等构成的不适建用地铺在山地城市中，勾画出城市建设用地单元，它们在客观上构成城镇建设空间的特色环境元素载体。

1.1山地城市流域单元空间格局特征

流域单元是形成河流排水系统的地理单元，流域边界内生物和非生物组分的相互作用形成复杂的化学动态过程模式、水动态过程模式[2]。其空间格局具有纵向、横向、竖向和季节性这4个维度的特性[3]（图1）。健康的流域单元能提供稳定的栖息地，为生物多样性和人类的康乐享用。

* 国家自然科学基金面上项目（51278504）；科技部国家重大专项项目（2012ZX07307-001）

靳 桥： 重庆大学规划设计研究院有限公司，工程师，注册规划师，8485695@qq.com

邢 忠： 重庆大学建筑城规学院，山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，教授，博士生导师

余 俏：重庆大学建筑城规学院，博士研究生

在纵向维度，降雨产生了流域单元表面的纵向排水的径流，次级径流汇集形成主干河流。自然河流因为弯曲而具有较长纵向排水长度和时间，排水状态较稳定；在横向维度，河流横向土地上的利用与自然水文循环作用，形成流域生态系统的营养物质循环，为动植物生长提供营养源。人的活动对河流廊道，斜坡土壤，水质以及自然栖息地会产生重要影响；在竖向维度，地表河流与地下水进行水、化学物和有机物的交换，相互补充；在时间维度，流域单元还具有季节性特征。降雨量和河流水量随季节气候而变化。

在纵向结构上，山地流域中大部分河流结构大致分为3个区段：源头水体区、传输区和沉积区[4]（图2）。源头水体区通常坡度陡峭，来自斜坡的沉积物侵蚀并顺流而下。传输区接收来自部分侵蚀物质，通常有广阔的洪泛区和蜿蜒的河道。沉积区要较平坦，形成洲滩。

1.2山地城市流域环境资源的生态特征

山地流域有着竖向维度上区别于平地的地理和地质上的环境景观特征，生态环境较脆弱。山地各类用地斑块依托集群分布的地形地貌肌理，通过山脉、水系、林带等各类承载能量流的廊道的串接，表现出系统的连续分布特征；同时山地系统形成的无数个三维景观异质单元（“凸岛”和“凹岛”）与气候、植被、土壤和自然景观在垂直方向上的变化分别表现出水平和垂直上的异质性[5]。

山地流域的环境资源包括水、地形、土壤、植被与动物群落等。这些环境要素相互作用形成了流域的自然生态过程，即水文循环过程和生物化学循环过程（图3-4）。了解动态过程中每个环节的变化影响流域其他环节变化的状况和程度，能预知土地利用或开发建设后的影响结果，从而指导人类在改造自然过程中做出正确有益的选择和行为[6-7]。

在城市化的背景下，山地流域内的环境资源随着不同的土地利用模式和强度发生变化，由于自然（全球变暖、灾害、疾病等）和人工（农业、建设、水体污染等）的干扰，景观模式和构成在不断转移和改变。人类的各种生产和建设活动，已经分裂了许多完整流域内自然植被模式。

1.3正确认识界定建设单元的汇水廊道

山地城市中界定建设单元的环境边缘区既是制约城市建设的因素，也是造就山地城市特色的要素。山地城市中每一层级的空间都有其界定元素，而初始状态的、最重要的往往是自然界定元素，它们赋予山地城市空间认知特色，并塑造出良好的城市生态环境。对此，我们的先民有着深刻的认识，如传统聚落选址时，常认为蕴藏山水之“气”的地方最为理想，为达到“聚气”的目的，指出聚落选址的理想模式：“背有靠、前有照，负阴抱阳；……南水环抱如弓”。与其说这是选择基址，不如说是对基址自然生态界定的要素及其组合状态的阐述[8]。良好的自然环境界定，不仅使城市空间内部蕴藏“山水之气”，同时也为聚落空间内外的生态平衡发挥着重要作用，在现代城市建设中仍具有现实意义（图5）。汇水廊道是流域生态系统的重要空间载体，关联生态过程具有多维动态性特征，这也决定了对空间资源进行系统保护与利用的重要性[9]。

图1　流域空间四维特性Fig.1 the dimensional characteristics of watershed space

图2　三个纵向的剖面分区Fig.2 three longitudinal profile zones

2　山地城市流域水环境资源的保护与利用

2.1城市建设对流域汇水廊道的影响

图3　自然水文循环Fig.3 natural hydrological cycle

现代城市建设往往忽视流域的生态过程和自然状态，对原有水系统造成严重影响，体现到以下几个方面：（1）现状地表水文径流是长期地址和自然作用的结果，大量沟渠将被填埋，中浅丘将被削平或改造，影响地表径流的形成和质量；（2）不当的建设行为还造成原本连续的地表水系统被打断，在城市周边区域形成没有出口的集水区，威胁着相邻区域的城市安全；（3）不透水的硬化铺路会使土壤吸收雨水的机会被阻，切断了水循环过程，地下水位回升难，同时也逐步改变城市气候，这样的城市建设区不下雨时极为干燥、尘土飞扬，而一遇下雨就满地积水，地表径流污染严重，进入雨水排放口后，这些污染的径流会直接进入河道或湖体，从而污染河水、湖水（图6）。

图4　流域生态系统动态特征Fig.4 the dynamic characteristics of watershed ecosystem

图5　村镇选址与生态的关系Fig.5 the relationship between village location and ecology

从城市中环顾四周界定元素，“秃（山）顶污河”中留下的许多伤痕几乎是不可逆转的，环绕城市的环境要素成为可能使城市窒息的坏死的组织[10]。

2.2山地流域水环境系统保护与重构

保护现状流域汇水单元与汇水过程。原水系统的完整性是保障区域生态安全的重要基础。尊重原有的流域单元内的自然地形（如山丘、高地、陡壁、崖线、坡地、山谷、阶地、滩涂等），从而保护自然排水模式。保护流域单元内主要的地表径流路径，主要径流沿线的各类洼地、湿地、堰、塘往往是多条径流交汇的空间节点，它对原水系统的完整性和系统性具有非常重要的支持作用，规划中应尽可能保护他们原有的分布和规模。保护水文廊道的地表林地植被，使径流从斜坡顶部安全地输送下来，减少水土流失和地质灾害。保护地表和地下之间的“通气孔”即洼地，使地表水通过洼地渗透到地下。

调整重构流域汇水单元，修复现状受干扰和坡胡流域汇水廊道，构建城市建设区内部与外围衔接的水系统。根据现状流域单元，结合建设单元的排水规划，将规划区内的地表径流分区就近与穿过城市内部的河流或城市外围的水系统相连接，重新构建城市规划区内的汇水廊道系统（图7-8）。防止建设对生态环境的破坏污染在空间上的扩散，降低城市建设单元土地利用的环境影响。修复流域内地形单元物理关系的连接性是加强景观连接性的关键，如修复被填埋或堵塞的沟渠，加强坡面与沟渠的连接，从而增加城乡水文连接性，特别是建成区与非建区的衔接区域，是城乡水系统“代谢”的关键位置。连接破碎的植被斑块形成景观网络，沿水文廊道和水文关键点布局植被。

2.3协调界定城市空间的人工与自然元素

图6　建设中的巫山新县城冲沟及陡坡护坡Fig.6 gullies and steep slope of new Wushan County in construction

为满足不同的功能需求，建筑群、堡坎、道路、梯道、桥梁、绿化等人工元素正在山地城市中崛起并取代自然生态元素[11]，决定着城市空间发展命脉与生态环境之品质。界定城镇建设单元的自然环境区一方面蕴涵保护城镇的生态效能，同时潜藏山地自然灾害，山地城镇空间的三维特质使这种灾害来势更加凶猛，破坏更大。肆意地随处打造人类活动的烙印给发展中的山地城镇埋下生态隐患，终究将为之付出高昂的代价。

图7　眉山市岷东现状流域单元分区Fig.7 current watershed zoning of Mindong area in Meishan City

在水环境关联的环境敏感的场地区域，规划设计环节强调充分掌握基址环境禀赋和自然特征，保护基址区自然与人工积淀的价值空间要素[9]。山地城市空间建设应遵循低环境影响规划设计理念[12]，摈弃单纯的工程技术建设手段，通过尊重理解自然环境的生态特征和协调整合人工要素与自然要素，使城市建设活动对自然环境系统的负面影响减至最小，借助人和自然的协同作用，寻求人与自然的最大共同利益的和谐发展[13]。

3　建设单元生态界定与关联生态要素组合优化

3.1建设单元生态界定及环境区生态系统服务价值

图8　眉山市岷东汇水单元调整Fig.8 watersheld modulation of Mindong area in Meishan City

山地城市起伏多变的地貌特征，决定了其环境组成因子呈立体分布的三维特性，分布于不同高程带的生态敏感区按其生态特征可分为物种多样性生态敏感地段、自然景观性生态敏感地段、自然灾害性生态敏感地段和特殊价值性生态敏感地域。它们既是城市的禁建区，又是维持城市生态平衡的环境区。它们或表现为穿插于城市之中的建设用地分隔区，或为环绕于城市外围并界定城市建设区的环境认知区，形成山地城市建设单元的三维集约生态界定。

三维集约生态界定不简单地等同于自然环境界定与客观上既成事实的人工界定之和，它是建立在尊重自然与发挥人的主观能动性的基础上的理性界定，是自然、人工界定元素的有机组合，其目的是寻求保护自然生态系统与改善城市生态系统的最佳平衡点，并使城市建设单元的土地使用与环境界定生态元素之间产生积极合理的互动——在环境保护的基础上实现生态系统的外部增殖效益[14]（图9）。

3.2城镇建设空间与邻近自然环境区的生态关联

美国学者西蒙兹（John O. Simonds）指出：“西方现代规划设计的显著特点，不是建筑尺度，不是发展范畴，而是人们对自然的断然蔑视，以及对地形、覆土、气流、水流、树林与绿野的轻侮；而现在，我们必须知道大自然的力量（形式与特点），尊重它，回应它，并把它用到适于它自身的目的之上，我们必须重新发现大自然”[15]。自然环境区孕育了城市建设单元，并维持其内部生态平衡，二者唇齿相依，保护建设单元周边的环境区，不仅能改善山地城市人居环境质量，也是城镇可持续发展的内在需求。

当城市建立在山川聚集、资源丰富的地点，常常是由于对自然生态敏感区的特征采取保护和提高，而不是对其天赋环境特点加以抹杀，才形成杰出的城市[16]。整个城市可以看作建设自觉地与场地环境相适应的产物。城市建设单元自然界定环境区关乎城市环境品质，更关系到城市建设安全与空间特色塑造，进行合理保护与利用可谓一举多得。

山地汇水廊道与紧邻建设空间关联需要合理的功能区划，形成完整的复合绿色缓冲带，垂直于河流横向可分为3个功能区：河边区、中部区、外部区[17]（图10）。河边区防护程度最严格的，要求成熟的植被，用于保证河流生态系统的完整性。中部区防护程度较严格，需管理好植被，允许小部分雨洪管理及娱乐设施，用于隔离高地开发区和河边区。外部区防护程度不严格，鼓励林地也可以是草坪，承担大部分雨洪管理设施，能预防用地的径流和侵蚀。

3.3优化流域自然界定生态元素的系统组合

山地城镇可建用地匮乏，不能象古代风水师那样选择“吉地”建城，保护环境资源，优化建设单元自然界定生态元素的系统组合，在规避山地城镇自然灾害的同时发挥环境区综合生态职能彰显重要（图11）。

规划建设宜立足地域特有环境资源，致力于提高建设单元现状自然界定组成元素的品质，并通过优化组合发挥其生产、生态、景观、防灾等集约系统整体效益：保护城市滨水绿地、背缘陡坡林地、综合整治纵贯规划区的冲沟；结合规划区两翼沟谷建立连续的生态廊道，为野生动物提供良好的生境；建设尽可能“占边留顶”，减少人工对分水岭与自然山体轮廓线的破坏；以绿化区弥补规划区周边自然环境区水平与竖向结构缺陷；结合规划区周边生态界定区的特定生态环境，构建大范围的有机三维绿色空间体系，发挥立体集约界定的整体生态效益（图12）。

图9　与土地利用相关的河道变化Fig.9 stream channel changes associated with land use

图10　生态系统服务和人类的联系Fig.10 linkages between ecosystem service and human well-beings

4　整合利用环境资源并塑造山地城市空间特色

通过建设单元与其界定环境区的整体规划，利用生态界定区环境优势，适度开发界定区相邻地带，借开发（土地增殖）增加环保投入，在良性循环中赋予城市丰厚的回报，是整合建设空间与其界定环境要素的目的所在。

4.1在环境资源保护过程中获取开发效益与空间特色

在巫山新县城迁建规划中，方案立足环境资源优势，利用冲沟、陡坡等界定建设用地单元的不可建自然环境区塑造富有地域山水特色的城区三维整体空间形象[18]。规划片空间组织以滨江横轴与数条垂直江面通向片区背缘山麓的横轴统领，规划区南侧平湖路城市主干道滨江一侧陡坡区与冲沟交汇处，因地制宜，适地“截断”建设红线，利用不可建用地布置街边绿化广场，结合人行道与公共设施布置开敞的休憩、观赏平台，形成“半边街”或“断口街”，借冲沟天然绿色视廊与陡坡景观开敞面，利用山地三维集约空间的特点，将湖光山色“融入”城区，透过四季色彩变换的“冲沟视廊”尽现山城场地空间特色（图13-14）。

图11　绿带生态功能分区Fig.11 green belt ecological function zoning

图12　巫山新县城修建性详细规划（土地利用布局）Fig.12 detailed planning of construction of New Wushan County (land use layout)

4.2 整合水环境资源并塑造山地城市特色水景观

在眉山市岷东新区水系规划中，将降雨转化为自然资源，使用与自然相近的方法进行雨水管理，可以持续的改善地表水，增加城市绿化，并塑造卓有特色的城市空间特色。规划需将水环境与建设区建设结合起来，深度激活水环境对城市景观的贡献，实现岷东新区“纵横交错，内外互通，灵动有机”的空间特色。具体体现在：（1）商业特色水街，结合各建设组团商业服务业设施用地布局设置商业特色水街，形成流动、多变的商业空间特色；（2）生活休闲特色水街，沿建设组团内住宅用地集中区域，或城市外围环境区建设生活休闲特色水街，形成宜人、舒适、便于出行的滨水环境特色；（3）近自然特色水道，在建设外围区域，选择连接景观区之间的水道建设近自然特色水道景观（图15）。

4.3利用山地环境地形塑造城市三维空间特色

在眉山滨江公园设计中充分利用现状林地资源与地形景观优势，借以改善滨江公园休闲空间环境，使片区整体生态环境优良。通过分区控制植被类型，增加种植彩色树种，设置观瞻游憩服务设施，使得滨江区三维立体空间层次丰富，纵深景观效果突出，“显山露水”，观景与景观俱佳；结合地形，各层次空间相互渗透，交往与活动空间增加（图16）。

5　结 语

山地城市建设用地单元的环境区阐释了植根于山地城市特定环境资源条件下的空间形态构成。促使土地与环境资源的优化利用，促进城市社会经济发展与生态环境保护产生良性互动是其目的所在。（1）河流、林地、洪泛区、冲沟、滑坡、陡坡等生态要素格局是流域生态过程的产物，流域单元空间格局特征和生态特征是山地环境资源优化利用的认知基础；（2）山地城市流域水环境破坏严重，并呈现出从乡村到城市人工建设烙印不断加重的特征，在保护原有流域单元的基础上调整重构建设区汇水单元，并协调整合人工与自然元素尤为重要；（3）在三维集约生态界定的基础上进行城镇建设空间与其周界自然环境区的生态关联，并优化流域自然界定生态元素的系统组合，发掘环境资源的综合生态价值；（4）建设单元与流域环境区的整体规划意在保护的同时获取开发效益，并塑造山地城市特色水景观与三维空间特色。

图13　巫山新县城修建性详细规划（湖滨绿带规划）Fig.13 detailed planning of construction of New Wushan County (Lake Greenbelt Plan)

图14　“退后一步”的土地利用“边缘模式”示图Fig.14 land use “edge pattern” sample of “stepping back”

图15　眉山市岷东新区水系规划中的景观断面示意图Fig.15 the profile map in the river special planning of Mindong new area in Meishan City

图16　眉山滨江公园规划中的主要节点设计Fig.16 main node design of Meishan riverside park planning

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图片来源：

图1：整理自WARD J V. The four-dimen sional nature of lotic ecosystems[J]. Journal of the North American Benthological Society, 1989, 8(01)： 2-8.

图2：整理自Federal Interagency Stream Restoration Working Group (FISRWG). Stream Corridor Restoration[R/OL]. [2016-5-25]. http：//www.nrcs.usda.gov/ Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb 1044574.pdf.

图3：整理自MCCUEN R H. Hydrologic analysis and design[M]. 3rd Edition. Upper Saddle River： Prentice Hall, 2004.

图4：整理自U.S.Environmental Protection Agency. Introduction to Watershed Ecology [EB/OL]. [2016-5-25]. http：//www.epa.gov/ watertrain.

图5：整理自王其享. 风水理论研究[M]. 天津：天津大学出版社, 1992.

图6：作者拍摄

图7-8：眉山市岷东新区非建设用地专项规划

图9：整理自MARSH W M. Landscape Planning： Environmental Applications[M]. New York City： John Wiley & Sons, Inc., 2010.

图10：整理自The Board governing the MA process. Living Beyond Our Means：Natural Assets and Human Well-being[EB/ OL]. [2016-05-25]. http：//www.millen niumassessment.org/en/index.html.

图11：整理自SCHUELER T. Site Planning for Urban Stream Protection[R]. Washington D.C.： Center for Watershed Protection (CWP), 1995.

图12-13：巫山新县城修建性详细规划

图14：整理自邢忠. 边缘区与边缘效应——一个广阔的城乡生态规划视域[M]. 北京： 科学出版社, 2006.

图15：眉山市岷东新区水系规划

图16：眉山滨江公园修建性详细规划

（编辑：苏小亨）

Optimal Utilization of Watershed Environment Resources and Feature Creation of Mountain City Space

JIN Qiao, XING Zhong, YU Qiao

Mountainous city is featured by complex landforms with few buildable or sparse lands. On the one hand, the rivers, watershed, forest lands, steep slopes, ditches and landslides are watershed natural factors; on the other hand they are limited boundaries of the building units, which is critical to the safety, environmental quality and spatial feature of the city. This paper, exemplified by the case study, tentatively creates an approach which could benefit the city in terms of creation of unique spatial features, improvement of environmental quality, and recapture of environmental value.

Mountainous City; Environmental Resources; Space Demarcation; Environmental Value; Local Characteristics

10.13791/j.cnki.hsfwest.20160305

靳桥, 邢忠, 余俏. 流域环境资源优化利用与山地城市的空间特色塑造[J]. 西部人居环境学刊, 2016, 31(03)： 30-36.

TU984.11+3

B

2095-6304(2016)03-0030-07

2015-07-10