超大城市水生态空间规划实践与思考

2023-01-10林发永

水利规划与设计 2022年5期

林发永

(上海市水务规划设计研究院(上海市海洋规划设计研究院)，上海 200233)

1 超大城市的水生态空间

1.1 水生态空间概念提出

水生态空间是指具有防汛蓄排与生态功能的水域空间和保障水域空间运行管理和建设实施的岸域空间。水生态空间是城市重要的韧性、绿色和生态空间，具有水源存储、蓄水行洪、引水排涝、生态保持、航运交通等综合功能，在保障城市防洪除涝安全、供给城市生产生活用水、改善城市生态环境中，具有强大的自然调节功能。

城市水生态空间是水安全、水资源、水环境、水生态、水文化的重要基础与载体，是城市地表水存储、调蓄、利用、管理的空间资源，也是城市最为重要的生态资源，对城市生存、发展、壮大具有重要的作用。如何确定水生态空间的布局与规模，协调城市发展，平衡城市空间要素，明确水生态空间平面布置、断面要求、过流条件、水位控制、保护范围，是城市水利规划的重点与难点。

1.2 水生态空间发展趋势

上海水利建设从历史上服务农业生产、保障城市防汛安全需要，逐渐转向保障城市防汛安全、服务城市生产、生活、生态等复合功能需要，建设造福人民的“水清岸绿、水流畅通、近岸亲水、河岸优美、滨河游畅”的幸福河湖。《上海市防洪除涝规划(2020—2035)》提出构建“防得好洪水、挡得牢潮水、蓄得住雨水、排得出涝水、近得了清水”的防洪除涝工程体系和“城乡一体、洪涝兼治、安全可靠、水岸生态、人水和谐、管理智慧、具有韧性”的社会主义现代化国际大都市防洪除涝保障体系。《上海市河道规划设计导则》进一步推动形成“水陆统筹、水岸联动、水绿交融、水田交错”的综合治理思路，提出了规划思想由“主要重视安全保障”到“全面构建复合功能”拓展，总体内涵由“生产”到“生活、生态”提升扩展，统筹范围由“水域本体”到“水陆统筹”综合考虑，设计思路从“水工工程设计”到“整体空间设计”统一建设。进一步提出了建设“生态之河、安全之河、都市之河、人文之河、创新之河”，锚固生态基底、保障城市韧性、叙说浦江故事，发展江南文明、提升都市品质。

1.3 水生态空间价值认识

(1)水生态空间的服务价值。水生态空间是城市重要的韧性、绿色和生态空间，具有水源供给、蓄水行洪、引水排涝、生态保持、航运交通等综合功能，在保障城市防洪除涝安全、供给城市生产生活用水、改善城市生态环境中，具有强大的自然调节功能。水生态空间是一种高级平衡，而非简单的平衡。自然河流是大自然赠馈人类生存、生产、生活的自然财富，人工河流是人类保生存、谋发展建设建造的人工财富。水利工程则是人类用水之利、避水之害而建造的水工建构筑物。水的价值具有两面性，水多、水少、水脏是灾害，水宜、水流、水清是财富。

(2)水生态空间的防灾价值。给“河流以更多空间”，用更多的水生态空间，以应对自然灾害、城市发展的不确定性，已成为新的城市发展观。防灾减灾、自然调节、适应平衡是水岸空间的被动价值，亦是人类抵御自然灾害、减少与降低水旱灾害损失的必然要求。

(3)水生态空间的延伸价值。其实水生态空间具有强大的主动价值，但主动价值并非与生俱来，需要科学保护、合理利用、适宜开发才能实现。无为有无为的价值、有为有有为的价值，可以慢慢地沉下来思考，水资源的价值主要来源于水岸空间的存在。当河道水体更加清澈、绿色河岸更加舒适、滨水空间更加迷人，城市河流不仅是供水灌溉、防洪排涝、航运交通的生命线，也是人们公共活动、休闲娱乐、游憩健身的重要空间资源，犹如上海的黄浦江、苏州河滨江贯通工程实施，水生态空间焕发出新的生命力，更加体现了水岸空间的主动价值。

2 超大城市水生态空间的规划实践

2.1 现状评估

河网水系现状是水生态空间规划的基础。开展现状河网水系调查，对做好水生态空间规划有着重要的意义。根据《2021上海市河道(湖泊)报告》，2021年上海市河道数量47086条，湖泊51个，河湖面积649.21km2。从空间分布上看，上海14个水利片河湖面积最多的为浦东片190.27km2，其次为崇明岛片99.41km2；河湖水面率最高的为长兴岛片23.31%(含青草沙水库)，其次为太北片19.21%。

在大自然长期作用和先人与大自然长期斗争的过程中，形成了现有的城市河网水系格局。因此开展水生态空间的现状调查，摸清现状分布，建立时空演变发展的思想和以空间换时间保安全的科学思维，研究城市水系的演变规律，对现状水生态空间进行科学评估，在预判未来、落实规划的规则上，为把脉调整方向、建立规划思路、提出规划方案奠定良好的基础。其中有时间的发展脉络，空间的演变规律，竖向的深浅高低，纵横交织，高低顺递。水往低处流，城往高地建，万水归海。

2.2 空间总量

水生态空间的总量，在国土空间规划中以面域总量的形式予以呈现和控制。例如在上海市城市总体规划中，提出河湖水面率不低于10.5%的指标控制要求，按照规划市域国土空间面积6833km2计，至2035年全市河湖水域面积约为717.5km2。在国土空间中落实水生态空间的需求，需要在时间和空间层面做大量的水利专项或者专业规划研究和积累工作，才能在国土空间规划阶段从技术、可行性、行政和大众认知层面得到认可，形成社会共识。特别是作为全国最大的中心城市，能拿出超过10%的面积给水生态空间，决策上需要巨大魄力。

2.3 骨干水网

骨干水网水生态空间的刚性布局是城市弹性应对自然灾害的重要基础。一个地区、一个城市对行洪排涝、引水调度、河网连通具有重要作用的河道，对其布局、规模实施刚性管控，确保重要区域防洪除涝、供水保障安全，只有明确了干河水生态空间的刚性布局，方能为弹性水生态空间的科学管控、弹性引导奠定基础。

《上海市骨干河道布局规划》把上海市骨干河道分为主干河道和次干河道，规划共有226条骨干河道，骨干河道水生态空间全部纳入刚性布局管控。其中流域骨干河道、湖泊或区域主要的引排水通道划分为主干河道，共71条，总长度约1823km。对主干河道在引排水、航运、生态景观等方面起重要联系作用的河道划为次干河道，共155条，总长度约1864km。

2.4 支级河网

支级河湖是骨干水网的重要补充。对区域或者镇域防汛保障、重要路网设桥设涵和具有历史风貌保护价值的河道，大部分纳入一级支河刚性水域管理。其他规划保留的水系，纳入二级支河刚性或弹性管理。根据上海市各区河道蓝线专项规划成果，刚性水生态空间规划管控面积为655.9km2，全市刚性管控河湖水面率为9.6%。

2.5 弹性空间

弹性水生态空间主要为城市生态复合用地中的水域空间，在城市国土空间规划中表现为绿地、居住地或者其他土地类型，其中包含弹性水域面积不少于61.6km2，弹性管控河湖水面率不低于0.9%。弹性水生态空间也承担了雨水蓄排的功能，属于水利规划中需要因地落实的水域空间。因此在规划和建设阶段，要采取控详技术说明、地块城市设计、总图设计审查等方式，确保弹性水生态空间的阶段性落地，编制弹性水域河道蓝线，确保弹性水生态空间的面积不减小、功能不降低，尽量与周边的刚性水域空间互连互通，发挥弹性水生态空间的防汛功能、生态功能和景观功能。

3 超大城市水生态空间规划经验

3.1 积极探索城市多元空间协同平衡

3.1.1规划城市更多水域空间

给河流更多空间，予以应对未来的不确定性。规划是对现状的一个优化和调整，规划可以利用现状，遵从现状，亦要根据确定性和不确定性调整现状、优化现状。规划是对未来发展判断的一个总体部署，是应对确定性和不确定性的一个技术方案和决策判断。水生态空间规划的确定性，指规划期限和规划标准是确定的、有依据支撑的；规划的不确定性，则来自于规划期限内存在超标准的可能性、城市发展的弹性和不确定性、以及实现规划目标的时间不确定性。例如存在超标准暴雨等自然灾害、以及与设计暴雨潮型完全一致的雨型潮型也几乎不存在。

3.1.2统筹水系规划矛盾与难点

河网水系规划的主要矛盾是人们对水生态空间的高品质用地需求与城市用地空间的紧缺性之间的矛盾。规划的主要难点是正确处理好均衡性、协调性和协同性。具体指“水生态空间分布的均衡性、最高水位与地形地面竖向高程的协调性、水生态空间与城市用地空间结构的协同性”。

3.1.3加强分区分片空间布局管控

水生态空间城市集建区与农村农业农田的水系空间均衡性要求不同，各水利分片的河网水系空间均衡性也不同，提出合适、能适应自然灾害不确定性和满足城市总体空间布局的水生态空间布局方案，是规划调整的关键。

3.1.4协调水位控制与地坪竖向设计

河网可能出现的最高水位与河流位置、汇水面积、调节能力、排水条件、口门设施紧密相关。对平原感潮河网而言，河道少、汇水面积大、调节能力弱、距离口门远的大片腹部地区的河道水位，在暴雨时水位相对较高，易出现驼峰性分布状态。两岸建筑地坪高程和自然地面高程要与河网最高水位紧密协调，处理好河网结构、竖向高差、河道规模和位置之间的协调关系，满足地面雨水收集与自然或管网排水的需要。

3.1.5注重水生态空间与城市国土空间平衡

水生态空间与城市用地空间结构的协同是规划调整的难点。一方面城市发展、特别是城市开发边界的外延，用地性质发生变化，将难以保留原来的一些不那么重要的小河流，必将对河道水生态空间的布局进行调整。有些产业用地功能的需要，甚至对原来较为重要的一些河流也需要进行调整。另外一方面，城市开发导致地表的硬化，甚至减少调蓄调节的水域空间，导致降雨产水产流加大，给防汛安全带来影响。特别是要预防新的土地开发，不断提高自身地坪标高，转嫁防汛安全隐患，给周边区域带来防汛压力。水域空间容易实现，但水岸空间的协同、岸域空间的保障明显滞后。包括认识的滞后、法律规章的滞后，也影响水域空间的实施和水岸功能的综合发挥。

3.2 梳理提炼城市水生态空间结构

3.2.1注重水生态空间形态

实验测试仪器：芬兰造16导Mega6000型便携式肌电图测试仪。表面电极片：一次性Ag-Cl电极片。测试肌肉：左右侧下肢腓肠肌、胫骨前肌、股直肌、股内侧肌、股外侧肌、臀大肌、阔筋膜张肌、股二头肌。测试指标：IEMG。采用频率：1 000Hz。同步动作捕捉设备：SONY-HDR-1E摄像机。分析软件：与Mega6000配套的MegaWin2.4。表面电极粘贴部位：沿肌纤维走向粘贴至骨骼肌收缩时的最粗隆处，参考电极粘贴至测试电极连线的中垂线处，与测试电极成正三角形，电极片中心间距为20mm左右。

点、线、面构成水生态空间主要结构形态。水生态空间主要以线性网状结构形态，存在于城市、乡村，存在于山脉、草原、田野。线状水生态空间亦根据汇水范围、空间结构、地理位置、自然条件、汇流情况，形成不同的面宽要求，形成水域的面空间状态和维护水域空间运行、实现水域空间和水体水质保护、管护利用水域空间需要的岸域空间。点有2个层次，一是河流的交汇形成的节点，二是自然和人工湖泊的状态形成的较大的水域空间状态。

3.2.2优化水生态空间结构

水生态空间的线性布局是基础，要科学遵从自然、充分利用现状、顺应城市功能，既要合理保护现状空间，又要服务城市功能调整，注重空间均衡、功能复合和安全保障，同时考虑承泄雨水、调节涝水、空间利用需要。间距太大、密度太稀、空间不足会导致河道水位偏高、雨水入河困难、管网末梢积水，间距偏小、河网偏密、空间富余会导致市政建设成本较高、国土空间利用失衡、城市运行成本增加。因此适宜的水生态空间规划布局、合理的水生态空间结构、河道高水位与城市地坪标高匹配，是衡量水生态空间均衡的重要参数。

3.2.3落实水生态空间总量

水生态面空间是国土空间科学分配的基础。上海以河湖水面率指标，作为国土空间的重要指标，确保了水域面指标的落实与落地。上海市河道蓝线专项规划的编制与落地，进一步落实了上海水生态空间的布局和面域规模。上海市河道蓝线专项规划是基于专业的河网水系规划成果的，是水利规划中河网水系的空间布局形态。

3.2.4打造水生态空间节点

河流交汇处、城市自然或人工湖泊，往往是城市景观的重要所在。城市往往在主要河流交汇处孕育形成。水代表财，河流交汇财气生。水流交汇，人流交集，用水便捷，交通便利，城市孕育而生，世界上大多数城市基本建立在大江大河与支流的交汇处。因此，要从流域、区域、城市3个维度，处理好河流交汇节点和多条河流交汇湖泊的治理与设计，要把河流交汇节点设计纳入城市设计中，突出标志性节点的作用与功能。

3.3 全面优化城市水生态空间布局

3.3.1水生态空间要素相互关系

空间布局是基础、空间规模是根本、空间结构是条件。空间布局要遵从自然法则、功能法则和均衡法则。空间规模要设定标准、合理配置、平衡用地。空间结构要高低适宜、错落有致、疏密有序。

3.3.2水生态空间布局的主要方法

空间布局主要依从自然法则和功能法则。空间布局自然法则讲究的是水势和自然规律，如人往高处走，水往低处流，城水之间要有高差和地势差异，要理清来水方向和主排方向，科学判断高水位出现的区段，弄清潮汐规律，因势利导、趁潮排涝，自然做功、事半功倍，合理布局排涝口门。距离口门远、水位高的区域，需要加密河网布局，甚至增加湖泊节点，提高调节能力。距离口门处的河段，需要更多考虑流速、流量、流态对河床、断面、护岸结构的影响，采取闸河配套、河宽加大等措施。河流弯段，凹岸走流防冲、凸岸导流浅滩。

空间布局功能法则讲究的是发展方向和用地功能，分析城市、乡村、郊野的差异，水源地、建设用地、绿地、农用地的功能差异。农田区域河道空间布局密、窄、弯，起灌溉、降盐、排渍、防淹等作用，城镇区域河道空间布局疏、宽、直，起承雨水、蓄好水、排涝水、宜人居等作用。均衡法则讲究的是疏密有度和减增有序，河道布置空间上大致均衡，规划归并增加河道要尽量合理有序。

3.3.3水生态空间规模的确定原则

空间规模涉及城市的人口、产业和社会经济地位，分区域分对象设定合适规划标准，主要是城市防洪治涝标准，分保护对象、分重要程度对水利片、行政区及重要区域设定。空间规模的配置要合理有序，符合各自水情工况特点和防洪排涝用水特征。空间配置尚需综合考虑城市用地功能的复合、城市用地配置的稀缺性。水生态空间结构是自然形成和人工改造的结果。从上海感潮平原地区来看，河网“井字型结构、护城河结构和人字型结构”较多。与水位控制高低、城镇地坪标高、河网间距、路网结构、排涝模式等紧密相关。

4 超大城市水生态空间规划的几点思考

4.1 水生态空间弹性控制的认识

(1)城市未来发展的不确定性是建立弹性应对的重要认识基础。虽然城市总体规划、城市国土空间规划对城市未来的发展描绘了较好的蓝图，但过去城市发展的实践表明，规划蓝图与城市实际发展依然存在差异。

(2)未来水情工况变化的不确定性是建立弹性应对的重要思想基础。包括极端暴雨时间、暴雨过程、暴雨中心，依据现有的技术和方法难以准确预测。水利规划设施建设、水生态空间的演变、以及上下游、左右岸及域外水利工程的建设与变化规律无法把握，其动态也无法及时掌握。我们必须在水生态空间规划中，保持清醒的头脑，建立弹性应对的思想。

(3)人类对治水的科学认识不断的发展变化，这是建立弹性应对的理论基础。科学技术、认知美感和治水思想的更新，需要在水生态空间规划中预留弹性应对的方案与对策，建立以不变应万变、以变的可能应万变的可能的一种科学态度和科学思想。

4.2 水生态空间分类落实的思考

(1)刚性空间的分片落地是基础。上海在长期的治水实践中，按照地理位置、地形高程、自然条件和区划管理等水情工况特征，形成了14个水利分片综合治理的格局。刚性水生态空间是城市水安全、水资源、水环境、水生态的基础和根本。也应按照14个水利分片提出各自的刚性水生态空间的总量，提出具体规划布局，确保空间规模分水利片控制。

(2)弹性空间的分片预留是关键。按照14个水利分片，提出各片不同的弹性水生态空间要求，保留平面形态落地的一些弹性，确保各水利片弹性水域空间和刚性水域空间的总量满足保障水安全的要求。同时预留弹性水域空间在各自水利片中的弹性布置的可能，提高城市防汛安全弹性应对的能力。同时解决水利专业规划与已批单元控详规划中，部分水域空间用地属性的矛盾。如浦东新区世纪公园中的张家浜骨干河道，在单元控详规划中用地属性为绿地，但本身为水域空间。

4.3 水生态陆域空间管控的重要性

上海“一江一河”的实践表明，河湖陆域是重要的城市公共空间，也是重要的水域生态保护空间、防汛抢险河湖管理空间。要强化水生态空间的陆域管控，防止工矿企业和居住小区、公共设施侵蚀侵占滨河空间，既是保障河道管理、护岸及堤防建设、防汛抢险的需要，也是弹性应对超标准洪水或者暴雨涝水、实现水岸空间高品质贯通和亲水休闲活动空间打造的重要保障，把最好的滨水空间资源让给百姓。