寒地城市滨河区生态规划研究——以哈尔滨市为例

摘要:在快速城镇化背景下,城市滨河区生态环境面临巨大威胁,尤其在我国北方寒地城市。以哈尔滨马家沟滨河区为例,通过田野调查及生态图底分析,发现其存在水体污染严重、径流量不足、生物多样性丧失、气候防护性差、缓冲绿带破碎化等问题。为此,本文立足于滨河区环境、社会和产业综合协调发展的目标,提出了生态导向下的寒地滨河区规划策略,从恢复河流自然岸线、划定滨河区生态红线、连接河流与周边绿地斑块、构建地区雨洪调蓄系统、增强气候防护设计、控制周边土地开发、贯通滨河区开放空间7方面探讨了规划思路。

关键词:城市滨河区;生态规划;寒地城市;哈尔滨市

城市滨河区研究始于20世纪初,被地理学、生态学、风景园林等领域的学者广泛讨论,至今仍是研究热点。城市滨河区是自然与人工环境的交汇,在城市中承载了多元的生态和社会功能。随着城市发展建设,城市内河遭受强烈的干扰,导致生态系统破坏、滨河空间品质恶化。尤其在寒地城市,受漫长的冬季极端气候影响,生态系统内部结构相对不稳定,滨河区治理难度较大。有文献对城市滨河区的研究主要包括4方面:一是生态视角,如河流廊道(streamcorridor)、生物廊道;二是城市更新视角,如土地利用、空间规划;三是文化遗产视角,如遗产廊道保护、文化线路;四是公共政策视角,如法规体系、公共权益。如何基于寒地城市的特殊地域条件将生态学原理与滨河区规划结合,创造滨河区生态保护与经济发展的互利共赢仍亟待探讨。

1 相关理论与研究进展

1.1城市滨河区的内涵

城市滨河区是城市滨水区的类型之一,是城市范围内,河流水域与城市陆域相交的复合区域,其具体范围尚无统一界定。有学者认为滨河区是从河流水际到陆上第一个街区,较为宽阔而丰富的范围。本研究认为滨河区的概念应包含3层涵义:①人们对河流水域的视线可达范围;②人们对河流水域的心理感知范围;③河流廊道生态效应较明显的辐射范围。综上,城市滨河区是包括200~300m的水域空间及其相邻城市陆域空间,对人的吸引距离为1~2km,即步行15~30min的距离。其用地包括河流水域、绿地及一定距离的城市建设用地,如居住、商业、工业用地等。城市滨河区由河道、河流缓冲带(buffer strip)、滨河开放空间和滨河建筑群4部分构成。作为典型的生态交错带(ecotone),滨河区是城市中重要的生态基础设施(ecological infrastructure),为城市提供多种生态服务,包括生物栖息地、过滤与屏障、调蓄城市雨洪、城市景观廊道、亲水活动空间等。城市滨河区也是社会历史文化的载体,其河流景观风貌及沿岸居民生产、生活习俗是千百年动态演变的产物,具有集体记忆及历史传承的价值。

1.2 寒地城市滨河区的基本特征

寒地城市是分布在北半球一个特殊的城市群体,指因冬季漫长、气候严酷而给城市生活带来不利影响的城市,其1月平均气温在-18以下。我国寒地城市分布于黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古自治区的东北部地区。寒地城市滨河区具有6个基本特征:(1)主要为季节性河流,丰枯变化大;冬季冰冻期长,径流量小。(2)土壤冻融对护岸及道路的破坏较大。严寒气候使土壤在夜间冻胀,白天融化或冬季冻胀,夏季融化。其循环作用使护岸断裂。(3)河流缓冲带种植结构简单,郁闭度低,且观赏期较短,一般为6个月。(4)生态系统内部结构稳定性差,生态敏感性高、生态弹性低,易受外部扰动作用影响。(5)滨河景观季节性差异大:冬季河流结冰,白雪皑皑;夏季繁花簇锦,水量充沛;春季气温多变;秋季干燥多风。(6)冬季严寒气候给人们的户外活动造成不便。

1.3 寒地城市滨河区规划存在的问题

对哈尔滨、长春、沈阳等7个寒地城市的主要滨河区进行实地踏勘或文献分析,整理基本情况,总结滨河区规划存在的问题。一是河道硬化,切断地下水补给通道,造成水土分离,破坏河流自然下渗的能力。二是河道渠化,将河道裁弯取直,改变河流自然形态,使深潭、浅滩等多样生境消失殆尽。三是河流与城市用地缺少协调互动。城市建设缺乏为河流生态系统预留空间,如通风廊道等;河流所发挥的生态功能难以外溢到城市。四是滨河开放空间破碎化,未形成连续的开放空间廊道。传统型运输、工业用地占据滨河区,中断了岸线;房地产开发挤占滨河空间,将公共资源变成住宅后花园,降低了滨河区可达性。五是滨河区开发过度,建筑高度缺少控制,对河流生境造成胁迫。六是产业落后、功能混杂,随着铁路公路取代河流航运,依水而兴的仓储输运业衰落,产业结构转型缺少长远规划,造成功能布局混杂。七是滨河区规划缺少对严寒气候的回应:降雪、寒风等气候条件给人们活动造成不便,降低了滨河空间的使用频率。

2 生态导向的规划思路转变

滨河区生态规划是指结合生态学原理,通过对滨河区生态承载力和生态适宜性分析,制定合理的土地利用规划。其目的是促进河流廊道与周边土地和谐发展,一方面恢复河流生态系统的自然状态,另一方面促进滨河区产业和经济的可持续发展。具体包括滨河区土地利用规划、防洪规划、河流廊道景观规划、社会系统规划、河流景观生态设计等多元内容。

 

2.1 目标转变:从城市经济、形象美化转向生态社会文化综合目标

城市滨河区整治曾是地方政府追求政绩,争夺园林城市的形象工程,国内一度掀起城市水系治理和美化的高潮。随着生态理念的发展,滨河区规划逐渐向生态价值观转移。十八大报告首次提出构建生态安全格局,建立五位一体的总体布局。201312月习近平总书记在中央城镇化工作会议中提出要建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市,统筹实施水系保护与生态修复。城市滨河区作为调蓄雨洪、维持生物多样性的生态敏感区,其规划应统筹生态和社会文化综合目标。杨保军认为城市滨水区不仅属于人类,也属于滨水而栖的动植物,滨水区开发应保持动植物栖居的生态环境,保护水资源,开辟生态廊道。俞孔坚认为城市滨河区规划涉及河道治理、水源储备与供应、调洪排涝、植被及动物栖息地保护等多方面内容,决定了滨河区规划设计是一种能够满足多方面需求的多目标设计。

2.2 尺度转变:从滨河区局部到全流域及城市整体尺度

城市滨河区是一个复合生态系统,是城市整体山水格局的构成部分。滨河区更新规划应从城市整体生态安全角度出发,从流域尺度切入。孙平军以沈阳蒲河地区为例探讨了寒地城市滨河区生态规划,从“经济—社会—自然环境”复合生态系统的视角,组织寒地城市滨河区规划功能结构和空间布局。桂萍等阐述了整体观视角下的城市水系统规划,指出城市水系统是生态安全格局的关键要素,应考虑社会水循环与自然水循环的融合,实现建设活动与自然环境的和谐。张庭伟以伦敦Docklands、多伦多Harbourfront等滨水开发工程为例,强调滨水区规划应加强和市区的联系,将活动引向水边,通过绿化、公交系统连结市区和滨水区。付军根据绿道主要依托河流发展的特点,提出借助水利风景区、城市开放空间、山脉和道路体系,建立依托河流的区域绿脉网络。

 

2.3 技术转变:从大规模人工干预到顺应自然、恢复自然

滨河区是城市中自然因素最密集、自然过程最丰富的地域,规划必须遵从基本的自然过程,如空气环流过程、水文及地貌过程、水滨生物过程等。建于战国时期的都江堰,至今仍发挥着分洪减灾和灌溉的作用,深刻体现了人与自然和谐的水利哲学。对于当代城市滨河区如何增加人居环境弹性、降低对自然的干预、有效应对洪涝灾害提供思路。日本的多自然河川治理工法,强调采用生态工程的方法治理河流环境、恢复生物多样性,为我国滨河区生态修复提供技术方法借鉴。韩国清溪川地区通过拆除高架桥,营造多样化景观和生物栖息空间,恢复河流自然面貌,成为滨河区生态修复的典型代表[27]。内蒙古扎鲁特旗鲁北镇滨河区在规划中结合严寒的气候条件,使用核心区生态防护林有效减弱寒风对滨河区的侵袭,并充分利用地下空间来抵御寒风、降雪。

既有文献为滨河区生态规划提供了丰富的理论和经验借鉴,但结合寒地城市地域特征的滨河区规划研究和实践仍较少,且主要侧重滨河区土地开发利用。下文以哈尔滨马家沟河为例,从先底后图的视角,系统化探讨如何协调寒地城市滨河区保护与开发。

3 哈尔滨马家沟滨河区案例探讨

马家沟河发源于哈尔滨市阿城区利新乡,是松花江南岸支流,经平房、香坊、南岗、道外4区,在滨洲桥上游200 m处注入松花江。河流全长44.3 km,其中市区段34.7 km,河道宽20~100 m,流域面积240 km2,主要依靠天然雨水补给。马家沟河沿线是高校和科研院所的集中区、黑龙江省党政机关所在地,也是哈市绿化集中区域,可以说马家沟滨河区是哈尔滨市整体形象的缩影。建国之初,马家沟河是自然河道,沿岸丰沛的天然草木成为市区难得的景观。随着城市快速发展,两岸棚户区私建滥建,生活及工业废水排入河内,使马家沟逐渐成为城市的排污渠。在经历80年代以来三次较大规模的更新规划后,河流生态环境状况逐步得到提升,但仍存在不少问题。

3.1 基本生态特征分析

1)地质:总体上马家沟河流域地势南高北低,市区范围基本为平原地貌,平均海拔128.25 m。流域内土壤以黑钙土为主。任家桥至海城桥的河段土壤生态受损严重,土壤出现沙化现象。一匡桥至植物园的河段土质疏松,在暴雨时易被冲刷,造成水土流失。

2)水文:马家沟河属松花江一级支流,总流域面积199.2 km2,为中小流域,河道平均宽度34.8 m。马家沟河是季节性河流,年径流深4085 mm,枯水期无径流,春冬季冰雪覆盖。上游工农水库设有水闸,水文情势为人类所调控。河水受污染较为严重,水质为

3)土地利用:马家沟河市区段流域主要为居住、科研教育、绿地、行政办公等用地。马家沟河上游有零散的工业用地。中山路-果戈里大街、宽城街-宣化街段沿沟河建设有大量高层住宅、商业办公建筑,土地开发强度较大,对生态环境造成一定胁迫。

4)生物多样性:流域属于温带落叶阔叶林带,以榆树、旱柳、杨树、兴安落叶松、红松、樟子松为主,有芦苇等草本植物200余种。有松鼠等哺乳动物20余种,两栖类动物13种,鸟类50余种。上游生物多样性较好,中下游受人工干预严重,生物多样性丧失严重。

3.2马家沟滨河区主要问题

在冬夏两季对马家沟滨河区进行实地踏勘,并对沿河500 m范围内的居民进行访谈调查。总结马家沟滨河区现状问题,包括6方面:其一,硬质河道造成水土分离。水泥衬底及护坡将土壤和水体隔离,破坏了滨河区涵养水分的功能。哈尔滨冬季结冰期混凝土易产生冻融破坏。夏季汛期受洪水冲刷,硬质护岸在内外水压作用下易开裂脱落。其二,河水径流量较小。其三,岸线开放性和可达性不足。河流东部岸线被工业用地占据,中部被房地产开发包围,而海城桥两侧河道上方被水泥路面覆盖,成为停车场。其四,气候防护性薄弱。由于河道两侧建筑较高,在冬季大风天气易形成狭管效应,造成寒风沿河流廊道侵袭。滨河空间缺少可提供遮风避雨的半室内空间,对于冬季活动缺少必要的气候防护措施。其五,生物多样性丧失。其六,滨河区与城市缺少互动配合。高强度开发的滨河建筑将河流紧紧包围,没有留出足够缓冲距离和对外廊道,河流生态效益难以外溢到城市中。

 

3.3滨河区生态用地图底关系分析

选取国内外生态条件良好的寒地城市内河及其滨河地带,包括赫尔辛基万塔河(Vanda)、魁北克市圣夏尔河(Saint Charles)、埃德蒙顿白泥溪(Whitemud Creek)、札幌菊水上町、莫斯科市莫斯科河(Moscow River),将马家沟滨河区与上述地区进行生态用地的横向比较。分别在6个滨河区选取具有典型代表性的地块,规模为3km×3km的方格。使用ENVI5.0对遥感影像进行用地分类并统计用地面积信息。由结果可看出,与生态条件良好的滨河区相比,马家沟滨河区生态用地面积比率(12.21%)及缓冲带宽度(5.27 m)都较小,分别约为赫尔辛基万塔河滨河区的1/41/30

景观破碎度(fragmentation)是某一时刻景观破碎特征的度量,景观破碎度指数(FN)是反映破碎化的重要指标。其公式为FN=(NP-1)/NC,式中NC采用研究区总面积除以最小斑块面积,即用最小的斑块面积为基数。NP是景观内各类景面单元的总数,FN为整个研究区内某一景观的破碎度。FN(01),其数值越大代表破碎化程度越高[29]为了比较这6个地块生态用地的破碎度,利用Fragstats3.3软件对6个地块进行景观格局指数计算(图9)。由计算结果可以看出,与生态条件良好的滨河区相比,马家沟滨河区破碎化程度较高(0.061),约为赫尔辛基万塔滨河区(0.331)的2倍,魁北克市圣Saint Charles滨河区(0.021)的3倍。减小滨河生境破碎度,提高连接度对改善马家沟滨河区生态环境有积极意义。与其他滨河区相比,寒地城市滨河区生态敏感性更高,易受城市扰动影响,对生境连接度要求更高。

4 生态导向的规划策略

马家沟滨河区生态规划以实现河流生态系统健康,促进人与河流的和谐共存为目标。遵循整体系统性原则、寒地适应性原则、亲自然生态原则、生物多样性原则。总体规划策略分为宏观、中观和微观三个层面,对滨河区进行整体系统性的生态恢复。

4.1 维护寒地滨河区生态安全格局

针对寒地滨河区生态敏感性高、生态弹性低,易受外部扰动作用影响的特点,滨河区规划首先应着眼整体生态格局的可持续运转。生态基底先行,系统规划和节点设计跟进。相较南方地区,寒地滨河区需要留出更多的生态用地,以维持整体格局的健康和稳定。

4.1.1 恢复寒地自然河道

维护寒地滨河区生态格局,首先应恢复自然河道。在防洪要求较低的河段拆除硬质护岸,恢复自然堤岸,种植喜水、根系发达的乡土植物,如柳树、水杨、枫杨等。恢复河流自然岸线,形成凹凸变化的深潭浅滩、滩涂湿地。在防洪要求较高的河段采用生态驳岸,弥补自然河道防洪能力不足的问题。针对寒地滨河区土壤冻融的特征,应使用适于严寒地区的生态驳岸材料,如格宾石笼、雷诺护垫、三维植被网、木桩加柳枝捆等。利用高孔隙率的坡脚护底提供多鱼类巢穴、多生物生长带。通过生态驳岸连接滨河区植被与堤内植被,形成连续的滨河生态环境。同时减少滨河空间硬质覆盖,增加可透水面积。

4.1.2 划定滨河区生态红线

针对严寒地区物种活动的季节性特征,采用适于寒地滨河区的生态红线划定标准。对滨河区动植物资源进行调查与分级,确定滨河区焦点物种,计算其栖息和繁衍所需土地面积。结合环保部《生态保护红线划定技术指南》中关于河湖湿地等生态功能区、生态敏感区的生态红线划定方法,针对马家沟河流廊道不同流段的现状条件,确定不同生态功能,包括生物栖息地、迁徙廊道、觅食与活动廊道、生态战略点等,形成不同的红线宽度。与其他类型滨河区相比,寒地城市滨河区应适当增加生态红线宽度,以提高系统内部稳定性,提高流域内物种存活率。

4.1.3 串联河流周边绿地斑块

通过卫星图像辨识出马家沟滨河区周边绿地,确定面积大于阈值0.5hm2的绿地斑块。通过设置绿道、生态草沟、生态踏脚石(stepping stone)等方式由河流廊道延伸出次级生态廊道,以连接周边绿地斑块。生态廊道的宽度应依据严寒地区气候和生物群落特征。通过提高滨河生态系统连通性,增加物种生存几率。绿楔、绿道或生态草沟的有效宽度应大于3m,种植芦苇、菖蒲等具有喜水特性的乡土植物。生态踏脚石间距应不大于150 m,并设置永久性水源,以确保小型哺乳动物、两栖动物的有效迁移、活动。

4.2 连接社区绿地,构建城市雨洪调蓄网络

针对严寒地区河流丰枯变化大,冬季冰冻期长,径流量小的特征,构建适于寒地城市的滨河区雨洪调蓄系统。随着我国封闭住宅小区围墙逐步被打开,寒地城市滨河区规划可顺应契机,通过植草沟、生态涵洞等方式连接河流与社区绿地,汇集周边地区雨水。社区中的雨水流经屋顶、排水管、下沉式绿地或雨水花园,利用重力逐步汇向河流廊道,形成滨河区雨洪调蓄网络。通过Arc GIS10.2的水文分析得到马家沟地区局部降雨径流分布情况。结合滨河区雨足迹,对社区进行微地形改造,通过下沉式绿地汇集地区雨水,让自然做功。雪水资源回收再利用对于缓解寒地城市内河径流量不足有重要意义。可沿雨洪调蓄网络设置堆雪场,冬季生态草沟及河道可作为堆雪场地。当春季积雪融化后,雪水经过净化过滤汇入马家沟河,辅助调节河流径流量。

4.3 建立滨河区气候防护系统

从宏观及微观层面建立马家沟滨河区气候防护性系统。宏观上,在滨河区冬季盛行风的上风向密植防护林带,采用樟子松、黑皮油松等高大密集且根深性好的常绿针叶树种,形成滨河区的风屏障,减缓冬季寒风侵袭[32]。同时将低矮稀疏的落叶乔木种植在夏季上风向,疏导夏季盛行风。严格控制两岸临河建筑高度及体量,避免寒风在河流廊道形成狭管效应。

微观上,注意形成连续的气候防护廊道,创造舒适的微气候环境。沿河岸设置半室内空间,如玻璃连廊、亭子等,并保证间距不大于200 m。活动空间宜布置在北岸,其阴影区面积比南岸小。在主要活动空间密植落叶乔木,满足夏季遮荫需求,同时冬季叶落之后阳光能透射,可让老人儿童在冬季享受阳光。滨河空间及环境小品宜采用较为鲜艳的颜色,应以暖色调为主,改变冬季滨河区灰暗单调的景观,丰富人们的视觉感受。滨河骑行道及慢行道应采用防滑铺装并设置扶手,减小冬季降雪给人们出行带来的不便。

4.4 串联开放空间,吸引多样化活动

滨河区生态规划应考虑社会文化要素及公众活动的需求。打开河流岸线,提高滨河区可达性,使公众可以亲近滨河空间。横向串联沿岸公共空间,纵向串联城市内部公共空间,形成连续的开放空间体系。沿植被带设置步行小道,连接沿河体育场地、交谈空间、座椅设施、观景平台等。临河建筑底层架空,使滨河空间与城市空间通透。考虑哈尔滨现有大量地下空间,可结合地上、地下空间形成立体式开放空间系统,缓解严寒气候的侵袭。营造多类型和规模的公共空间,吸引多种活动,向公众免费开放。让人们在滨河区抽冰尜、晒太阳、呼吸新鲜空气、锻炼、遛狗、摄影。结合寒地城市冬季冰冻期较长的特点,河道冰面可作为溜冰场地或举办冰雪节,绿地空间可成为冰雕雪雕的展示场所,增强滨河区活力。

4.5 控制滨河区开发强度

4.5.1 形成滨河区开发强度梯级

滨河区开发应顺应流域自然过程,避免或减缓大规模建设给河流生态系统带来的胁迫。依据土地、水域等资源确定马家沟滨河区适宜的环境容量,严格控制滨河区开发强度。结合滨河区现状产业分布,从滨河区外围向河流水际,开发强度逐级下降。依据滨河区周边产业调查分析,对其土地开发强度进行分区控制。由城市外围向河流,适宜分布的产业类型依次为工业、商业、金融办公、居住、生态旅游和都市农业。使人类活动对自然的干扰程度尽可能降低,提高河流生态系统安全及物种存活率。

4.5.2 形成滨河区建筑高度梯级

控制滨河区建筑高度,形成退台式建筑高度分区,保证滨河区视廊通道顺畅,使市民能共享滨河景观。河道边缘30m范围内禁止建设永久性建筑。严格控制临河建筑界面,高度不超过24m。可借鉴空中开发权转让的方法,将容积率转移到外围地区。同时,降低临河建筑高度有助于减缓冬季在建筑底部形成的寒风涡流。

5 结语

随着我国城市规划进入存量时代,寒地城市滨河区规划应逐渐转变规划目标、尺度和技术,要以生态为导向,将研究尺度扩大到流域生态安全格局,逐步恢复滨河区生态环境。逐步从人工干预和征服自然转变为顺应自然,让大自然做功,减少对河流生态系统的胁迫。同时,应大力发动社区居民的参与,否则寒地滨河区生态规划只能停留在理论研究状态。
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