山区性河道水利景观融合设计研究——以福建南平武夷山市水美城市工程为例

邱小杰

（上海市水利工程设计研究院有限公司，上海市200061）

0 引言

改革开放以来，特别是党的十八大以来，我国着力解决与经济社会发展相伴生的生态环境问题，生态文明建设取得显著成效，随之也对城市建设提出更高的要求[1]。其中，河道水利设计要求已经从单一的防洪安全功能转向水安全、水景观、水生态等的多功能要求[2]。目前大部分水利景观融合设计较为成功的案例多出现在平原地区，洪水流量及设计水位可控，设计环境相对比较简单，而山区洪水暴涨暴落，破坏性大，以往工程中的一些亲水景观设施，以及水生植物极易被洪水损坏。现以此为背景，研究在山区性河道水利景观融合设计中需要注意的问题，以及在具体设计过程中如何在满足水安全的前提下尽量兼顾水景观、水生态等方面的要求。

1 工程概况及现状特点

1.1 工程概况

武夷山市隶属于福建省南平市，是福建省唯一以名山命名的新兴旅游城市，世界文化与自然“双遗产”地之一。崇阳溪位于闽江一级支流建溪上游，发源于武夷山市东溪岚谷乡的仙霞岭，与西溪汇合成崇阳溪，流经武夷山市、建阳市，流域面积5 458 km2，主河道长162 km。崇阳溪纵贯武夷山市城区、景区、郊区，是城市的母亲河。

2016年南平市第五次党代会后，南平市发挥山、水资源优势，开始谋划“水美城市”建设，并提出要在下辖的10个县（市、区）建设“水美、山美、城美”融合的“水美城市”城市综合体[3]。定位为国际生态休闲旅游度假城市的武夷山市，积极成为“水美城市”的先导城市。

福建南平武夷山市水美城市建设工程治理河段为崇阳溪城区、郊区段[4]。治理河道范围为崇阳溪（东西溪汇合口至公馆大桥）17.4 km。通过修建和加固改造堤防、河道整治、生态修复等措施，完善崇阳溪整体防洪体系，提高河道防洪排水能力，改善河流生态环境，促进区域经济、社会、生态和谐发展，为推动武夷山市经济和旅游开发创造条件。

1.2 各专业现状特点

1.2.1 水利特点

工程区段河道断面宽窄不一，坡降多变，沿线又有梅溪、黄柏溪等多条支流汇入，上游建有东溪水库，水文条件相当复杂。设计中除了需要考虑增加河道过流能力外，也要在用地宽裕的地带增加蓄洪能力，减缓下游洪峰流量。

工程区段河道为典型山区河流，汛期水位暴涨暴跌且峰高量大，三十年一遇洪水位可比常水位高10 m以上。同时，洪水期水流速度最大可达3~4 m/s,对结构破坏力极大，设计中应在堤防、护岸、景观步道、广场地面、景观栈桥等主要部位选用耐冲击、耐水淹材料，以保证结构安全。

受气象特性影响，枯期水位较低，滩地裸露，一方面不利于水景观的营造，另一方面也影响植物的生长条件。为此，在设计中可以利用水利中的挡水建筑物保证一定的景观水位，以及生态水深。

1.2.2 景观特点

工程沿线岸高坡陡，一方面可以考虑利用削坡来放缓坡度；另一方面可以设置一些景观构筑物来减弱高差带来的体量感。

两岸无亲水步道、亲水平台等景观构筑物，市民难以接近河滩地进行亲水活动。工程区生态本底较好，崇阳溪水质常年维持在Ⅱ~Ⅲ类之间，河道清澈见底，设计中应注意利用这一特点进行景观设计。

沿线植物大部分为坡面杂草，抗冲性差；剩余为部分滩岛内乔木，无灌木及水生植物，植物种类形式单调且缺乏水土保持能力。设计中应注意对大型乔木的保护，同时丰富植物层次。

2 专业融合设计流程

在设计过程中，首先由水文专业人员根据现有水文资料分析计算出河道基本参数，例如计算洪水位，流速分布情况。再将以上参数同时提供给水工结构、景观及水生态等专业人员，对河道堤防的堤线布置，纵横断面型式，堤防结构型式，景观地形竖向、亲水设施、植物配置等要素进行设计。在设计期间，相关参数的修改交由水文专业人员进行防洪影响复核及设计参数修正。

3 关键设计传递参数

3.1 防洪标准

对于水利专业，防洪标准需要根据堤防后保护对象的重要性进行确定。同时，需要与所在江河流域防洪规划、区域防洪规划、城市总体规划和城市防洪规划相适应。对于景观专业，许多设施位于防洪堤防护范围以外，往往需要根据景观设施的重要程度进行分级设防。例如：亲水栈桥、亲水步道、景观次级园路等可以设为2~3 a一遇；休闲广场、雨水花园等非重要景观构筑物等可以设为10~20 a一遇；公共厕所、售卖亭、游客中心等重要构筑物需设为30 a一遇以上。

3.2 设计水位

设计水位包括常水位，枯期水位，设计洪水位、施工期水位等。其中，设计洪水位是水利堤防的重要设计依据。对于景观专业而言，各个频率的设计水位也是景观视觉效果的重要展示面。山区性河道往往枯、丰期水位差明显。枯水期河水归槽，滩地外露，水面减少，景观效果较差。丰水期河水漫滩，水面积增大，景观效果较好。景观专业需要根据季节水位的变动采取灵活的设计策略，展示不同的四季水景。

3.3 流速分布

山区性自然河道一般蜿蜒曲折，河底坡降不均匀，纵断面流速分布不均。对于横断面，凹岸流速较大，易受冲刷，凸岸流速较小，容易淤积。水利堤脚护坡等结构需要根据流速分布设置不同的防护结构。景观亲水设施一般建议设置在流速较小区域，避开流速较大区域，以保证景观设施的安全。

3.4 景观竖向设计

景观竖向高程决定了工程的最终外貌展示。传统水利项目一般会采取标准化结构形式，虽然保证了工程安全性，但是外观生硬，缺乏美感，而外貌展示恰恰是景观设计的强项。景观设计在水利专业提供的结构安全要求前提条件下，从自然性、景观性、生态性等角度考虑，通过自然多变的竖向高程设计，将安全结构隐藏于竖向地形以下，保证了工程的外貌展示效果。

4 水利景观融合设计

4.1 总体设计

根据项目区实际，在满足水利防洪功能的基础上，突出两岸的生态景观效果，丰富市民滨水生活，并以此提出项目总体分区。

项目分区为：水美示范文艺育乐湿地区，水美养心林间康养区，水美古渡休闲文化区，水美印象山水诗意区。

4.1.1 水美示范文艺育乐湿地区

坐落于马场洲湿地滩涂，属于河道凹岸，河面较宽，防洪压力较小，可以对现状滩涂进行一些微改造，形成丰富多样的景观小空间，营造出活泼灵动的景观氛围，为水美城市建设提供一处集文化艺术体验、城市形象展示、亲子互动教育、生态休闲游赏于一体的示范型湿地公园。

4.1.2 水美养心林间康养区

该区域滩岛众多，岛内树木繁茂，深潭浅滩遍布，自然本底较好。根据原有地形，保留现状湿地形态优良的植被，设计修身养性的水上森林景观区域，营造出生态野趣的景观氛围，并与周边高端住宅休闲区域配套，打造体现生态水美、静谧养心的水上森林花园。同时也为周边市民提供一个修养身心的去处，可进行骑行、水上瑜伽、森林冥想等活动。

4.1.3 水美古渡休闲文化区

坐落于赤石古镇，历史上曾经是万里茶道起点。该段河道河面较窄，流速较快，同时岸后用地空间紧张，考虑整修现状码头，利用直立可拆卸式防汛墙来兼顾景观和防汛需求，并设观景平台及亲水平台，修旧如旧，打造充满回忆元素的古镇文化景观设计。

4.1.4 水美印象山水诗意区

该场地位于武夷山景区入口门户，靠近自然保护区，周边人为干预较少，设计结合理学文化、碧水丹山文化、武夷诗词文化，以朱熹的《水口行舟》中描绘的“幔亭峰影蘸晴川，穷眼苍屏绕碧湾”为空间意象，以借景的设计手法将远山作为背景，崇阳溪上原生绿洲为前景，为游客及市民营造了“峰影蘸晴川、苍屏绕碧湾”的诗境文化感悟体验。

工程总体布局如图1所示。

图1 总体布局图

4.2 平面设计

站在生态基底营造的角度，对现状水陆格局进行适当梳理，完善水形态；因地制宜地形成城市湿地、洲岛滩涂、渡口河流，以及生态湖面这四大水表情，进而为城市居民构建类型多样的水体验序列。梳理前后水陆格局如图2所示。

图2 平面形态优化图

同时对优化后河道进行数值模拟分析，复核河道流态，以及过流能力[5]。

4.3 竖向设计

场地整体北高南低。场地最高点高程205.30 m，位于地块中部滨溪路；场地最低点为地块下游常水位184.11 m。上下游最大高差约21.19 m，堤岸至水面最大高差约19 m。

竖向设计主要思路为：

4.3.1 满足防汛要求

公厕和管理用房、主入口、主要硬质活动场地、主游路和骑行道设计高程满足该区30 a一遇防汛要求；滨溪观景架空栈道满足该区20 a一遇防汛要求；其余次园路和支路满足5 a一遇防汛要求。

4.3.2 尽可能保留现状植被

崇阳溪两岸现状有大量原生林带，设计坡脚线尽可能绕行原生林带，维持这些区域现状高程，减少对珍贵原生植被的破坏。此外，崇阳溪河道中有不少岛屿，湿生植物遍布。设计在兼顾河道疏浚的同时，保留一部分湿地洲滩岛屿，营造水上森林的景观效果。

4.3.3 利用河谷高差打造景观

设计以阶梯退台、架空栈道等形式丰富河道护坡景观效果。在具备腹地条件的区域设多级观景平台、大地景观和景观微地形，使河道景观节奏适宜、收放自如、张弛有度。

4.4 堤防设计

山区河道现状断面多变，岸线蜿蜒曲折，传统水利堤防形势难以满足新形势下的设计要求。该工程创新性地运用软硬结合生态护坡，在堤防常水位以下采用卵石石笼护脚[6]，保证汛期安全，常水位以上结合河道流速分布情况选择不同型号的水土保护毯[7]，护坡结构整体更为柔性、生态效果和水土连通性能大大提高，不仅保证了堤岸冲刷安全，并且为景观绿化种植及自然修复争取了空间，堤防建成后实景如图3所示。

图3 堤防断面建成实景

4.5 生态潜坝设计

为保证枯水期河道的生态水深，以及重要景观节点的景观水深，在沿线布置两道生态潜坝。潜坝高度根据河底坡降、回水范围，以及防洪影响等综合确定。潜坝基础及结构由水利专业人员设计，采用埋石混凝土结构；外观风貌由景观专业人员设计，利用当地河滩地上的天然卵石作为外立面装饰，保证了整体风貌的一致性。

4.6 亲水设施设计

亲水设施考虑根据河道丰枯时期的不同水位进行布置。在枯水期水位附近设置生态石笼护坡，在保证护岸防护效果的同时，可以形成一个斜坡式亲水面；在1 a一遇洪水位附近设置亲水步道，亲水步道采用混凝土基础，路肩两侧采用生态石笼护坡，保证了步道的耐久性；在3~5 a一遇水位附近设置亲水栈桥[8]，栈桥下部结构采用单柱加扩大基础，最大限度地减少结构对过流断面的影响，上部结构现浇采用钢筋混凝土桥面板，保证了结构抗洪水冲击的能力，桥面铺装及栏杆同样考虑耐淹耐冲击材料。

4.7 植物设计

根据工程区现状，划定现状植被良好区域，保留临水侧和洲滩植被资源，保留并修复天然岸线，对现状优质自然风景资源予以保护与合理的景观利用。

根据当地气候条件，在树种规划上，以乡土树种为主，并兼顾多样性需要，种植适应本地生长的特色植物品种，打造出丰富多样的植物景观。考虑今后绿化维护的经济性，尽量选用修剪养护量低的植物品种，使植物自然演替，形成长期稳定的植物群落。

坡面草籽主要选用根系较为发达的混合草籽，例如狗牙根、百喜草等，可以与护坡材料形成较为稳定的固土效果。

水生植物考虑到洪水期流速较大，未去刻意布置，主要靠河道本身自然修复。由于当地良好的生态本底，实际工程完工一年后，滨水区域已经自然形成较为丰茂的由当地物种组成的水生植物群落。

5 结语

该工程实施后，期间已经历两次洪水考验。根据洪水后现场调查，水毁损失较小，可以作为今后类似项目的参考案例。