基于水资源综合利用的城市水利工程功能研究

2013-04-11曹京京杨丹丹裴生祥

黄河水利职业技术学院学报 2013年4期

曹京京，杨丹丹，裴生祥

（1.黄河水利职业技术学院，河南开封 475004；2.河南省郑州地质工程勘察院，河南郑州 450000）

0 引言

现代城市水利以其特殊的水资源生态、环境、景观功能支撑着城市的经济发展，推动着人类文明的进步。随着我国现代化建设的快速推进和社会经济的不断发展，城市现代化建设中对改善水域环境的要求不断提高，近年来，我国许多城市越来越重视城市水利工程。如无锡的城市水利整治、临沂沂蒙湖国家水利风景区的建设、淮安市里运河景观改造，以及开封市最近规划建设的老城区“四河连五湖”水系工程和新区黑岗口调蓄水库工程都是这方面的案例。从这些工程中可以看到，现代化的城市应从生态环境的要求和城市可持续发展的战略高度出发，全面规划、统筹兼顾、综合开发、妥善处理各项建设与水利工程的关系；应使水利工程在发挥蓄水供水、调节水源、防洪排涝作用的同时，体现其改造城市环境、提升城市品位、增加旅游效益的作用。在目前情况下，针对城市水利面临的问题，探讨如何对其进行设计和建设，以满足城市居民的生存需求，促进城市水资源综合利用和水域生态系统良性循环，对实现城市可持续发展、保障城市防洪安全，乃至建设和谐社会都具有重要意义。

水与城市相生相息，城市与水和谐发展，让水走进城市，让城市融入水，是现代化城市建设对城市水利的内在要求。现代城市水利不仅仅强调水利工程的实用性和功能化，更注重功能与环境的融合统一，体现水利与城市人文环境的协调，以实现城市水资源综合利用效益最大化［1］。在水资源综合利用的视角下，城市水利工程的蓄水供水、防灾减灾、环境改造、旅游发展和景观设计功能，主要通过城市水库水源地设计建设、防洪排涝设计建设、水域生态系统保护与修复建设、水文化旅游设计和滨水区域景观设计建设等途径来实现。

1 城市水利工程与城市蓄水供水

城市水利工程发挥城市蓄水供水功能的途径是城市水库水源地的设计建设。城市水库水源地设计建设工作是城市合理开发、利用、保护水资源和防治水害的一项基础工作，也是建设城市水利基础设施的一项前期工作。

1.1 城市水系与水库规划建设

城市水系具有泄洪、蓄水及排渍功能。在城市规划中，防洪和排渍的压力很大，如果能够利用水库、湖、塘、沟渠，采取排、泄、蓄相结合的方式调蓄洪水，将能够较好地起到削峰作用。水库根据库容及所处流域位置，重点控制流域洪峰流量；湖、塘、沟渠可以根据容量及与城市规划区的位置关系，调蓄瞬时暴雨流量，保证城市安全。如果将城市水系与城市雨水管渠相衔接，通过改造，使其作为城市雨水排放的重要通道，与规划区外围水体连通，一方面可与现状雨水排放系统较好衔接，保证排水通畅；另一方面可作为雨水排放系统的重要组成部分和截流式排水系统截污通道，减少城市市政基础设施建设的投入。

1.2 城市水库水源地建设

1.2.1 水源保护区生态恢复与建设

水源保护区生态恢复与建设包括：（1）开展河岸生态防护。以城市水库水源保护区内入库河流的承载能力为基点，加强水库水源涵养区建设，保证入库河流必要的生态基流；对水源保护区所有主、支干流进行基底修复，对污染较重城市河段进行清淤，严禁将河道硬化［2］。（2）水源地内生态修复及生物净化。在水中放养草鱼、鲢鱼等水生动物，形成完整的食物链，完善水库内生态系统结构，提高水体净化能力；在水中种植优质芦苇、苦江草、香蒲、芦竹等水生植物，吸收水库水源地内总氮等污染物。

1.2.2 水源地环境应急能力建设

建立潜在水库水源地污染源档案库，加强应急设备的配置，建立城市环境应急专家及应急人员信息库，建立城市环境应急技术方法体系，建立水库水源地流域水体水文地质条件数据库，加强城市环境应急培训及演练。城市政府要成立由水源环境应急指挥部、应急指挥部办公室及有关部门组成的水库水源地环境应急组织体系，以保证水库水源地环境应急工作及时、得力、有效开展。

1.2.3 水源地预警监控体系建设

（1）建立和完善城市水库水源地纵横监测网络体系，形成科学的网络运行机制。其中，横向网络强化整合城市水利、环保、土地、防疫、卫生、水务等能力资源，达到各部门互通互补、共同协作；纵向监测网络应加强城市各检测站的综合能力建设，提高基层站的基础能力。（2）建立先进的水库水源地监控技术装备体系和质量管理体系，建立水库水源地连续自动实时监测系统，达到水库水源地监测科学化、现代化和自动化的目标。

1.3 城市水库水源地保护与管理

设立不同级别的水库水源地防护带。根据水库水源地防护带规划方案，利用地形、地物建立专门标志。对水库水源地周边污染源进行彻底排查［3］。水源地周围严禁建立养殖场，不得使用持久性或剧毒性的农药，重点发展绿色生态农业，应保持良好的卫生和绿化环境。

2 城市水利工程与城市防灾减灾

城市水利工程发挥城市防灾减灾功能的途径是进行城市防洪排涝设计建设。城市防洪排涝设计是城市水利工作的一项重要内容。设计建设完善的洪涝预防设施，是城市水利可持续发展的基本保障，也是城市可持续发展与否的关键因素。通过必要的预防洪涝措施，可以提高城市区域的洪涝防治能力，保障城市经济可持续发展的运行安全。

2.1 科学编制城市防洪排涝规划

科学编制城市防洪排涝规划，从城市防洪体系的整体性出发，多方面、多学科进行交叉研究，统筹协调与城市洪水及内涝相关的经济、社会、自然、生态、环境等因素，综合采用工程和非工程等有效措施，达到防治洪水、减缓城市水患、增加绿色空间的目的。编制城市防洪排涝规划，应做好两个有机结合。一是城市防洪排涝设施设计建设与城市发展进程有机结合。二是防洪排涝设施设计建设与生态文明城市建设有机结合。认真学习杭州、桂林等城市的先进做法，将水利工程打造成既能体现城市防洪排涝功能，又是闪耀全城的璀璨明珠。

2.2 构筑城市防洪排涝安全体系

（1）设计建设城市水利工程基础设施，提高城市水利系统的防灾减灾能力和安全性能。（2）依据水环境生态循环的原理，统筹规划供水、节水与水污染综合防治。（3）着眼于流域的整体治理，尽可能提高城市区域蓄洪和滞洪的能力，力求化害为利，与洪水和谐相处。疏浚、开挖河道，建设堤防护岸，有序布置河道建筑物。（4）以水环境的生态修复、生态治理、多功能护岸建设为主，大力开展水系生态治理及修复工程，实现城市河流的亲水功能和生态景观效果。（5）坚持水环境生态治理及修复同防洪排涝工程相结合，增强城市景观水域系统的整体性、扩展性、适配性和应急能力，提高系统抗御外部干扰的能力。

2.3 加强洪水管理与资源化利用

协调防洪与城市道路、河道、景观等方面的建设，处理好洪水风险与城市发展之间的关系，实现洪水管理的目的。在保障城市防洪安全的前提下，利用城市水库、人工水系、自然洼地、保水工程等拦蓄洪水，并延长洪水在城市水库洼地、河道、渠道和蓄滞洪区的滞留时间，多拦、多引、多提、多蓄洪水，恢复城市水库、湖泊、河流和洼地的水面景观，补给地下水，改善城市居民居住环境。最大可能的把汛期不可利用的水量充分转换为可利用的水资源，满足社会经济和城市生态环境保护的用水需求，实现由城市灾害水向资源水和环境水的转化。另外，加强城市雨洪综合利用，充分利用非常规水资源，可以更好的减洪避涝、增水添优、保护水面、还水于城。

3 城市水利工程与城市环境改善

城市水利工程改善城市环境的途径是进行城市水域生态系统保护与修复建设。水域景观的丰富多样性必须建立在城市水域生态系统整体性和连续性的基础上，因此，必须对城市水域生态系统进行保护和修复建设。

3.1 水域生态系统保护与修复规划

从生态和可持续发展角度出发的城市水域生态系统保护与修复规划，能够最大限度地利用和维护城市的自然整体格局，避免城市盲目无序扩张所造成的对自然景观基础的破坏，更主要的是，为恢复和重新建构城市水生态系统，应充分利用天然的湖泊、河流与湿地。水域生态系统保护与修复规划应紧密结合现代城市发展战略，合理利用河、湖、库的环境容量，贯彻执行新时期的治水方针；重点凸出城市水域特色，坚持修复与保护并举；构筑人与自然和谐相处的城市水生态系统。

3.2 水域生态系统保护与修复建设

水域生态系统的保护与修复就是恢复和重建城市水陆缓冲区，重建陆域与水生态系统间相关的物理、化学及生物联系，恢复水陆缓冲区水域空间功能。城市水陆缓冲区的恢复和重建能够确保自然生态系统中动态过程的有效运转，既能减少冲蚀、稳定河岸，又能去除污染、补给地下水源，还能够拦截沉积物、吸收雨水径流，使城市水域生态系统的构造及功能被复原，并永续发挥生态保护作用。兴建城市生态堤岸，确保城市河道基本功能，通过扩大绿地，恢复和保持河道及其周边环境的自然景观，改善城市水域自然生态环境，改进河道的亲水性，提高城市土地的利用价值，提供给人们一个见水、近水、亲水的优美环境。在城市河湖流域内选出一些合适的地区辟建生物栖息地，有助于水资源再利用与再循环，丰富城市河流景观，促进生物多样性，协助城市水域恢复自然生态和环境功能。

3.3 水域生态环境的现代化治理

现代城市水域生态环境治理重点把握以下几个方面：水域断面应多样化、自然化；河流平面应流畅化、平顺化；水域护岸应生态化、景观化；建设城市水域各段特色性的水岸，设计丰富多彩的水域空间。另外，在城市水域生态环境的现代化治理中，应借鉴历史上成功的经验和失败的教训，进行适应发展的水域治理。

4 城市水利工程与城市旅游发展

城市水利工程在发挥城市旅游功能的途径是城市水文化旅游设计建设。城市水景观的存在和发展是一个渐进的历史过程，它积淀了城市历史文化与社会生活的内容。城市水域景观中凝聚的历史人文信息是一份宝贵的、无法替代的城市社会文化和历史人文资源。应当充分发掘城市和水的文化内涵，尊重人们对城市水环境的体验、感受以及对历史文脉的延续。

4.1 城市水文化旅游规划

（1）根据城市水文化旅游总体规划的要求，创建城市水文化展示区，注重城市水文化的开掘、承接、融合与发展。（2）提出对城市水文化展示区和周边建筑物高度、造型、体量等控制性要求，避免出现“填湖盖河”的现象。（3）适应城市现代工作和生活的需求，保持城市水系景观的历史文化底蕴。（4）有效利用城市水文化遗产，积极创造条件，使用新技术对受到破坏的城市水系进行修复。（5）以保护为前提，积极采取建筑遗产资源利用，扩展城市水系容量，转变河网功能，恢复水上公共空间利用，开展城市水上旅游线等有效措施，合理开发城市水环境。（6）整合水文化规划区内的物质文化遗产和非物质文化遗产。

4.2 城市水文化旅游发展建设

建设完善的水文化设施（兴建城市水文化馆、水科技馆、水文化长廊、水博物馆、水文化广场等），保护并再利用已有的水文化设施，为城市增添优美的自然和人文景观。把水文化内涵融入到城市水利规划建设中。挖掘城市滨水文化资源，积极培育新的旅游增长点。突出城市水景观特色，大力开发水文化旅游资源，充分利用城市湖泊和水系等自然风光，建设城市滨水观光公园，丰富水上娱乐项目，发展城市滨水民俗风景旅游，扶持特色商贸饮食业；深度开发城市历史文化资源，集中进行人文景观的配套开发，满足人们的视觉艺术的需要；把握假日旅游特点和发展趋势，积极开发城市时尚旅游项目。开展丰富的城市水文化活动（包括垂钓、冲浪、游泳、皮划艇、水上夜景游览等）、城市水文化讲座、城市水文化研讨等教育类的水文化活动。

4.3 城市水文化传承与创新

城市水文化只有建立在传承与创新的基础上，才能体现其真实的存在价值。城市水文化的传承与创新是城市水域景观可持续发展的重要推动力之一。历史造就城市水文化，而水文化又哺育未来城市水景观。只有不断创新城市水文化理念，改善城市水环境，科学设计和建设城市水景观，提高城市水域空间功能，合理运用技术手段，加快城市水文化的信息化建设，才能确保城市水文化的传承与创新。

5 城市水利工程与城市景观设计

城市水利工程改造市景观的途径是城市滨水区域景观设计建设。城市滨水区域是城市中一个特定的空间地段，是城市中水域与陆域接壤的区域。由于存在水陆交界的优势，使其具有多样发展的可能性［4］。城市滨水区域是以水域为中心，相对于周边实体界面而存在的一个空间场所，所以它是一个包括多方要素的系统。

5.1 城市滨水区域亲水空间的设计

人类天生有着亲水情结。城市滨水区域由于其独特的景观特征而具有极大的吸引力。人在滨水环境中的心理需求主要有：调节生活情绪、生活氛围，寻求精神上的解脱；接近自然；参与各种滨水活动。在现代城市水系中，护岸已不再是空间上防洪水利工程的附属物，它正在以更积极的亲水性空间形态重塑城市滨水空间。亲水护岸设计的关键在于处理好安全性与亲水性的矛盾。在保证城市防灾功能的同时，还应考虑生态的平衡和景观的美感。亲水性好的护岸主要有台阶式、斜坡式两种类型。在具体选择岸线形态时，应考虑与实际功能相结合。

5.2 城市滨水区域基础工程景观设计

完善城市道路设计与交通组织，是满足功能与美观两方面的要求。城市滨水游步道与城市道路应以多平面立交方式处理，提供人车分享、和谐共存的道路系统；设置专门人行过河天桥，使人们免去过往机动车辆的干扰，尽情享受滨水景观。滨水围护设施应考虑安全的问题，高度要适当，以便游人在驻足休息时可以倚靠。设置标牌和导向标，体现出以人为本及对河流水体的自然风貌特征、历史文化内涵的尊重。照明设施应采用不同的照明方式，来烘托不同的城市滨水环境氛围，保持一定的亮度，增加游人活动的安全感。

5.3 城市滨水区域建筑景观设计

城市滨水建筑作为城市滨水区域重要的构成要素，对该区的空间塑造、环境改善、特色突显和视觉完善都起到至关重要的作用。在城市滨水环境中，需要让室内外空间相互渗透，打造流动空间，形成城市建筑与自然的和谐共生。从小的建筑周边环境到大的滨水环境，层次的过渡是室内外空间交织创造的形式。城市建筑设计应深刻理解滨水环境特定的背景条件，并对城市环境因素加以提炼、升华和再创造，增添环境的独特性，使城市滨水景观反映它所在城市的民族性格、文化内涵、地域的分隔和岁月的积淀，使其成为城市环境的核心［5］。在设计城市滨水区域建筑时，应该考虑建筑高度、尺度、体型与自然的融合，保证最佳的环境效益。