基于整体视角的城市安全生态水系建设项目设计与优化研究

陈海斌

（集美区水利工作站，福建 厦门 361021）

1 城市生态水系环境分析

1.1 水资源分析

中国的总供水量约为2.8万亿立方米，仅占世界总供水量的6%；人均供水量不足2 400立方米，仅为世界人均供水量的1/4[1]。区域水系统用水普遍存在水量分配不平衡、用水量不足、地表用水量分布异常、地下水使用异常、水安全性低等问题，因此要采取相应措施予以改善。

1.1.1 预判用水变化趋势

首先必须充分了解城市的经济状况和人口结构，判断城市经济发展状况，预测城市发展趋势。中国的城市正处于社会主义发展的初级阶段，在水资源保护方面，我们应该实施建设资源型城市的计划，以确保城市的可持续发展，明确水资源保护及生产和使用与该地区经济发展之间的关系。同时，应适当预判城市人口的变化趋势以及家庭、工农业生产和环境保护用水的变化趋势。

1.1.2 做好河流流量分析和缺水率分析

相关人员进行河流流量和水资源短缺分析应贯彻“用水修复城市”的理念，计算可用资源的总价值，用于调节城市发展的速度和强度，避免对资源的破坏性使用，同时，这也是相关部门制定和规划用水目标的重要依据。

1.1.3 加强城市水系统的呼吸和储存能力

相关部门应在净水工程的基础上，加强当地的运输能力以及对用水设施、河流和储存设施的管理，提高水系统的管理和储存能力，平衡水源分布。

1.2 水环境及水生态分析

中国水环境的总体状况可以说处于严重困境之中。环境水污染主要分为内陆分布污染、非农业污染、经济分布污染和内陆河流污染。水生系统是由水生社会和水生生物组成的一个强大的平衡系统，水环境的恶化大大降低了水环境的生物多样性，水生生物和鸟类的生存环境受到严重破坏。

改善水环境应以改善地表水性能为基础，为了保护水环境，我们首先要改善水质，明确水体的污染物、污染量和污染原因，并采取有针对性的措施，以改善水环境为核心目标，采用数学模型计算污染容量，按照控制区允许的成本效益进行分配，以减少和控制污染。

相关部门应对污染企业进行在线监测和严密控制，彻底调查其污染情况，调查其环境适应能力、清洁生产审核、配送系统建设和深度处理计划、改造和翻新情况及现场处置等措施，调整废物的分配和处置，这些调查应在全面控制其污染行为的状态下进行。

相关部门应制订预防和管理污染的计划，例如重大的水资源改善计划，包括对环境污染的预防和管理、水资源分配和污水处理、水产养殖中的水资源分配和对外部边界污染的预防和管理、河流水资源分配和处置以及恢复等[2-4]。利用该计划生成年度电力和水资源需求模型，以及对水资源综合分布平衡的解析，以模拟水污染的运输过程。此外，环保企业可提供包括自然水域、技术浮岛、环境退化、深层人口环境管理、农业退化保护、污染预防和外部污染预防等技术，以实现安全水环境的物理和化学指标。

1.3 水安全情况分析

水安全原则是水环境管理的基本原则之一。目前，许多城市的洪水管理和分配系统仍然非常薄弱，需要加强对洪水的管理和储存能力，并强化安全责任。由于北方地区普遍缺乏水资源应对措施，水资源管理和分配在不同程度上陷入瘫痪状态，一旦发生灾害，就会给经济和环境造成重大损失。水资源安全已成为制约我国经济可持续发展和社会稳定的重要问题。为了确保水安全，我们必须改变观念，首先要做好风险管理，建立事故预防体系，成立安全救援小组，加强机动能力，提升响应速度，提高事故救援能力[5]；相关部门应根据适合的方案，改进河流管理工作，贯彻河流管理规则，并建造用于储存和分配的综合河流管理设备；测量河流和水系的长度，观察受洪水控制的区域，并减少主要污染区域；创造绿色区域和自然景观，并对流量进行管理；改进设备，控制雨水的使用。

2 基于整体视角的城市安全生态水系规划方法

2.1 整体视角下的城市水系规划指导思想

本文所研究的城市水系是指在城市规划区内，由河流和其他水形式组成的相关水系。城市水系建设应注重人性化，注重实质性、综合性和可持续发展[6]，并以最佳总体效益为基础，实施有综合性、限制性的水管理方案。基于整体角度的城市供水系统管理应遵循以下原则：

2.1.1 基础性原则

城市供水系统的建设应能够满足市民的公共利益，使实质性的协调系统现代化，将不同部门的各种利益结合起来，巩固理解并协调行动；在城市总体层面上，对城市水系进行分类，并将城市水系联系起来。一个好的总体区域规划，是一种调整水系统规划所有部分的措施。

2.1.2 以环境安全为基准

城市水系统的性质必须考虑到生物安全、水系统自然过程的健康以及河流、水和其他生活区的健康发展。使城市水系成为城市环境模式的有机组成部分，促进城市水系健康发展。

2.1.3 以多目标的工作为核心

城市水系统的环境管理需要考虑不同部分的需求，如自然环境、人类体验、环境景观等。农业和社会经济活动的基础是确保对水资源的保护，并在总体上协调解决“六个水问题”（水景观、水产养殖、水管理等），以实现多目标的工作核心。

2.1.4 将法律程序视为充分的保证

为了确保城市水系规划得到有效实施，必须有相应的法律支持，治理水平和法律基础是达成协议和有效治理的基础。

2.2 城市水域安全总体框架

根据总体设想，水务部门应打破管理体系的界限，从城市发展的大经济角度，建立整体城市供水系统规划机制，以保障城市供水系统的安全性和整体一致性。首先，相关部门要对总体规划体系进行实质性更新，对各利益单位和城市水系发展的总体利益规划、城市大型水系类别进行审批，加强供水系统与城市区域之间的联系，执行具体方案的主要任务和内容。其次，应协调各种具体方案、指南和反馈之间的联系，以最大限度地发挥各自的效益。最后，相关部门，应根据水系统监测方案，确保规划的管理和实施。本文总结了作为城市水系统计划的城市水系规划框图（见图1）。

图1 城市水系规划框图

2.3 城市安全生态水系空间整合

环境管理和水系统建设主要基于河流和水的互连项目，将区域内的水系统连接起来，形成一个整体区域，这是城市区域的生物部分，作为城市环境走廊，城市供水和绿色网络的重要性越来越明显。另一方面，空间在城市房地产开发中起着重要作用，水城形成了稳定、重复的城市风格，并被建成了独特的水空间[7]。例如，古都西安曾有“八曾之始，行之长，行之宽，风之大，行之老，蛇之行，异于八江之源”之说，目前，西安市启动了“八水控西安”项目，体现了水的滋养作用和西安市丰富的控水历史及文化氛围。

我们应该保护自然环境免受其原有和现有自然景观的影响，避免非法和过度扩张，小心保护水体，重建原来的水系统，将农业、林业和开放水域连接到一个可持续和完美的生态系统中，并在水系统中开发新的连接；相关部门要防止对城市水环境造成破坏，改善生态系统，将水上建筑的各个方面精确地结合在一起，形成一个完整的生态系统；应考虑环境用水方案与城市方案价值之间的联系，环境用水计划应进一步促进城市总体规划和城市发展指南的调整和修改。

安全生态水系建设，就是要尊重自然、顺应自然，因势利导，坚持节约优先、保护优先、以自然修复为主，把生物措施、农艺措施和工程措施结合起来，祛滞化瘀，固本培元，恢复河流生态环境，改造渠化的河道，重塑健康自然的弯曲河岸线、深潭浅滩和泛洪漫滩，让河流恢复生命、流域重现生机。按照“八有”的具体目标，促进水系完整性、水体流动性、水质良好性、生物多样性、水文化传承性，构建“河畅、水清、岸绿、景美、安全、生态”的水系，让河流重现生机。

3 城市安全生态水系建设项目设计与优化

3.1 城市安全生态水系建设目标

建设安全生态水系的目标是恢复河流生态环境，重塑健康自然弯曲的河岸、深潭、浅滩和漫滩，构建“河畅、水清、岸绿、风景优美、安全”的水系和生态环境。目的是使水系安全生态建设的目标更加具体、生动、高效。

3.2 项目主要建设内容及措施

厦门安全生态水系建设始于2016年，在岛外四区共规划79个安全生态水系建设项目，建设公里数为243.77公里，总投资5.76亿元。其中，集美区14个项目，总投资1.61亿元；海沧区17个项目，总投资0.32亿元；同安区33个项目，总投资2.49亿元；翔安区15个项目，总投资1.34亿元。厦门市安全生态水系建设坚持以保护优先、自然修复为原则，结合流域周边截污治理，采取的措施包括清淤疏浚、河道岸壁软化、建设滚水坝、修复水闸、增加绿道及观景平台等配套措施。

该项目水管理方案将水保护的需要与水环境方案的需要结合起来，将水环境保护作为核心目标，有关建设方结合流域周边自然生态景观，建设湿地水塘、亲水平台、景观水岸、人行步道、自行车道等设施，串成可骑行、可步行、可亲水、可观景的游览路径，如翔安区莲溪亲水平台、塘头湿地、古宅湿地以及同安区西源溪下游安全生态水系建设提升示范项目、五显湿地、东溪安全生态水系、隘头潭生态湿地等，初步实现“水清、岸绿、景美”的目标。

通过该项目，可以发现水管理计划应包括整个城市计划中环境区域的总体需求，应确定正确的水管理区域、水资源保护计划和水环境开发指南；通过景观建设规划环境基础；以所有通道为一个区域，实施景观行动计划和设计计划，并对景观特征和节点进行精确设计。

3.3 护岸结构设计及优化

关于护岸结构设计，本文重点介绍河岸修复作业中新建生态覆层设计和刚性挡土墙软化两部分。包层类型选择有幕布支撑梁、环保箱式混凝土墙、C20混凝土承重墙和重力干石等。下面将从施工工艺、景观生态、项目投资与用地四个方面进行比较：

施工工艺：C20开挖混凝土和重力混凝土施工是水保工程中的传统支护结构，施工要求简单，技术成熟；生态网格和盒子制作生态混凝土砌块由批准的制造商提供，减少了气候、人为等因素的影响，减少了劳动力。但施工过程较为复杂，施工过程需要厂家技术人员的指导。

景观生态：C20雕刻混凝土建筑生态性能较差，使用M10砂浆砌块石屑可改善景观效果，其具有一定的生态特性；干石挡土墙具有较好的生态性能；生态挡土墙腐殖质可放置在高于普通水位的台阶上，并种植植物以改善生态景观效果；采用制盒生态混凝土砌块挡土墙，可在正常水位以上的洞内种植绿色植物，生态景观效果也不错。

项目投资：生态混凝土砌块挡土墙最贵，其次是C20混凝土承重墙和干砌块混凝土墙及生态混凝土挡墙。

项目用地：四种断面所覆盖的永久面积较小，差异不大，但需铺设花生箱型环保混凝土挡土墙，因此开挖面积比较大，临时安置面积也比较大。

另外，由于环保型混凝土砌块挡土墙内填有粘性土，其压实度必须达到91%以上，并且土体两侧与粘土和砌块之间的摩擦力需要保持稳定，因此其建筑要求更高。农民需要在扩建后耕种土地，这会对墙后的垃圾填埋场和烤架造成一定的破坏。干石挡土墙的砌筑质量往往难以保证，由于施工工艺的原因，块石与块石之间的缝隙往往较大，难以形成一个整体。生态承重墙采用网格将石块连成一体，整体性好，表面可以覆土和绿化，抗冲击性也不错，但墙体部分经常挂垃圾，需要经常打理和保护。C20埋地混凝土挡土墙施工工艺成熟，石料用量少，抗冲击性好，但生态性较差。

总体而言，传统材料C20埋地混凝土重力挡墙可以有效保护托盘免受侵蚀和倒塌，同时上部采用环保块状护坡，既能满足冲刷速度的要求，又能达到良好的景观绿化效果，因此相关方案可以选用C20埋地混凝土重力承重墙。

3.4 项目建设与运行管理

安全生态水系统的建设和实施，不可避免地会对施工现场的生态环境造成破坏，但施工人员至少要控制其影响。在建设过程中，施工方案应按照要求，自觉开展项目区生态保护工作，严格建设要求，加强建设监管，引进和培训施工人员。

项目建成后，相关部门可依托流域周边绿水青山、田园风光、乡土文化等资源，促进“种、养、加工、休闲”等一、二、三产业融合发展，打造“协会+企业+合作社+中介+基地+农户”的产业模式，将生产、加工、服务三产有机融合在一起。

4 结论

本文以城市安全生态水系统建设工程为例，根据河流的不同工程条件和自然条件，从工程的整体组织、生态安全、工程造价、建设维护等方面进行综合探讨；设计了安全生态水系统建设工程方案，并推荐综合性能最佳的建设方案。本文设计和推荐的优化水系安全生态系统建设方案，可以更好地满足项目申报要求，对同类项目具有一定的参考意义。