景觀湖泊工程實施技術(shù)難點——以“上海之魚”為例

王 珣

（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計股份有限公司，上海市 201108）

0 前言

“上海之魚”項目位于上海奉賢區(qū)南橋新城東北，新區(qū)8號地塊控制單元內(nèi)。規(guī)劃范圍：東至金匯港、西至金海路、南至浦南運河、北至團(tuán)南公路，規(guī)劃用地面積253.07 hm2，其中水域面積為54.40 hm2，占21.50%。該地塊結(jié)合總體規(guī)劃布局，充分利用自然水系優(yōu)勢——即《奉賢區(qū)旅游發(fā)展總體規(guī)劃》中提出的“四區(qū)一帶”中的“金匯浦南現(xiàn)代水上旅游帶”的交匯節(jié)點，規(guī)劃定位成國際游艇文化中心，這給該區(qū)域拓展水上游艇旅游產(chǎn)業(yè)服務(wù)提供了很好的市場背景。

“上海之魚”由曾設(shè)計迪拜棕櫚島的國際大師拉瑞和美國朗潤集團(tuán)創(chuàng)意規(guī)劃，總體布局融合時尚元素，將景觀湖泊塑造成魚型，由魚身、魚尾、魚鰭等三大湖面構(gòu)成魚身水體，金匯港和浦南運河構(gòu)成外圍水系，并有寬闊的入口航道與湖面相通，形成以魚身為中心的圓環(huán)水道（見圖1）。

圖1 總體規(guī)劃圖

該項目集城市生態(tài)景觀旅游、區(qū)域防洪、水資源綜合利用等多種功能于一體，建成后將形成以游艇文化為核心的體育及水上運動公園，并成為南橋新城景觀中心與旅游集散服務(wù)中心，是南橋新城建設(shè)中的亮點和點睛之筆。

“上海之魚”已經(jīng)成為上海著名的標(biāo)識之一，建設(shè)單位要求該景觀湖泊工程必須能夠原汁原味地落地實施，使得專業(yè)人員面臨諸多技術(shù)難題。為保證最終景觀效果，前期工程可行性研究確定方案設(shè)計原則階段，設(shè)計人員從各專業(yè)技術(shù)角度出發(fā)，提出若干解決方案，反復(fù)協(xié)調(diào)，多次論證，以保障整體效果的實現(xiàn)，在這中間，景觀工程師起到了主導(dǎo)整個方案，綜合平衡協(xié)調(diào)，決策各個技術(shù)難點的作用。

經(jīng)過分析論證，“上海之魚”實施技術(shù)難點主要在三個方面，現(xiàn)分別論述如下。

1 技術(shù)難點之一——湖泊水質(zhì)

景觀湖泊工程中，如何達(dá)到景觀用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)成為諸多實施難點的重中之重，人類對水有一種天生的偏愛，很難想象人們向往的城市景觀湖泊是一潭臭水。所以，保障湖泊水質(zhì)達(dá)標(biāo)成為景觀湖泊工程設(shè)計的基礎(chǔ)。

1.1 水源

水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)解決方案的首要問題是源頭活水，有了水源水量的保障，才有水質(zhì)解決的希望。

“上海之魚”整體呈一條歡快的金魚形狀，中心為金海湖，其周圍有六條河道，即大慶河、齊賢排河、金匯港溝通河、浦南運河溝通河、石家中心河、石家中心河溝通河。通過對現(xiàn)場水生生態(tài)本底調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地塊的水質(zhì)均受到不同程度的污染，水質(zhì)屬劣V類，主要超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)為TN，局部區(qū)域某些水質(zhì)指標(biāo)較好。分析結(jié)果表明：金匯港不適合直接作為“上海之魚”引水水源，必須在“上海之魚”北面中央生態(tài)林建立水源涵養(yǎng)林,作為水體凈化的前置庫，制造清水水源，補充清潔水源；同時，一旦景觀湖泊水質(zhì)惡化，作為全部更換的應(yīng)急水源；魚尾區(qū)及其外部設(shè)置濕地公園，經(jīng)水質(zhì)凈化處理后，可作為湖區(qū)的水源和引清通道。

1.2 水資源調(diào)度

水體有了水源，又能滿足水量需求，第二步要解決水資源調(diào)度的方案。上海地處干支流交叉縱橫的平原感潮河網(wǎng)水系，是典型的江南平原水網(wǎng)地區(qū)，河口海洋水文特征十分明顯。奉賢區(qū)由于受到河、海兩種自然因素的作用，其水文現(xiàn)象甚為復(fù)雜。

“上海之魚”水系是南橋新城水系的重要組成部分，南橋新城水系是浦東片水系的重要組成部分，其水資源調(diào)度主要依托浦東片外圍口門的調(diào)度。因此，該項目研究的重點為“上海之魚”（面積為2.53 km2），但研究范圍必須與整個浦東片（面積2 200 km2）相關(guān)聯(lián)。根據(jù)金海湖水資源調(diào)度目標(biāo)和“上海之魚”的水系特點，利用一維河網(wǎng)水動力水質(zhì)模型，計算分析比較后提出“上海之魚”口門控制推薦方案：即外圍口門設(shè)泵站全控制，湖區(qū)水位采用常水位。

對控制口門的規(guī)模進(jìn)一步論證，根據(jù)計算，無論在除澇工況和水資源調(diào)度工況下，各口門的最大流量都不大，因此水閘規(guī)模主要依據(jù)通航要求和現(xiàn)狀一般小水閘來確定。有通船要求的水閘，尺度按相關(guān)船型確定，其余水閘均取4 m。泵站引水主要是起到加快水體置換，防止水體富營養(yǎng)化的作用。泵站規(guī)模按水閘和泵站聯(lián)合調(diào)度下湖區(qū)換水周期不超過15 d確定。

1.3 水質(zhì)保護(hù)及水環(huán)境治理技術(shù)

除此之外，對于相對封閉的穩(wěn)態(tài)湖泊水體的常態(tài)化管理，也必須要有水質(zhì)保護(hù)及水環(huán)境治理的技術(shù)措施。

景觀湖泊水質(zhì)的設(shè)計目標(biāo)是水體水清面潔、無異味，感觀好；水體透明度在0.8 m以上，水體清亮；水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，具有一定抵御外界污染的能力；最終達(dá)到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IV類及以上標(biāo)準(zhǔn)。

該方案水體是約54.40 hm2的大水面，對比4種水處理工藝，建議采用生態(tài)加物理的方式對景觀湖泊水進(jìn)行凈化處理和水質(zhì)長效管理維護(hù)。

“上海之魚”景觀水體處理以生態(tài)工程的基本原則和水生生態(tài)系統(tǒng)理論的基本原理為指導(dǎo)，通過濕地循環(huán)系統(tǒng)濾凈、水生生物操縱技術(shù)及水域生物技術(shù)進(jìn)行多層次科學(xué)處理，同時與水處理、給排水、綠化景觀及處置設(shè)備相結(jié)合，綜合各相關(guān)技術(shù)，營建具有自凈功能的景觀生態(tài)湖泊。

2 技術(shù)難點之二——湖底地形

景觀湖泊工程中，如何確定湖底地形也是實施難點。湖泊深度過淺，水動力不佳，無法自凈；湖泊深度過深，不但疏挖工程量大，經(jīng)濟(jì)性不佳，還容易造成死庫容。因此，合理的湖底地形成為工程設(shè)計的重點。

2.1 水動力

湖底地形是水流運動的重要邊界條件，對湖區(qū)的水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)都有著重要的影響。通常湖底地形有平底形、梯形、斜坡形和碟形四種方案。以“上海之魚”一維河網(wǎng)水動力水質(zhì)模型計算的結(jié)果為邊界條件，利用三維模型分析論證不同湖底地形對湖泊流態(tài)的影響，提出較優(yōu)的湖底地形推薦方案。

為增強各方案的可比性，采用一維河網(wǎng)模型，在相同的風(fēng)場條件下進(jìn)行平均流場模擬分析，并對湖體11個關(guān)鍵點進(jìn)行比對分析，從而確定最優(yōu)地形方案。根據(jù)計算推薦采用碟形方案（見圖2）。整個湖區(qū)魚身的平均底高程-0.5 m，魚尾局部加深到-1.0 m，魚腹局部加深到-1.50 m，西半環(huán)平均高程-1.0 m，東半環(huán)平均高程-0.5 m。

圖2 蝶形湖底地形及暗渠方案圖

2.2 暗渠規(guī)模比較

“上海之魚”由于湖區(qū)平面形態(tài)已確立，其岸線曲折復(fù)雜，湖體存在明顯滯流區(qū)，尤其是魚嘴和背鰭、腹鰭部位流速極小。針對不同滯流區(qū)域，如何改善水動力條件，設(shè)計暗渠溝通工程的位置和規(guī)模也成為工程實施難點。

在主要的滯流區(qū)魚嘴處、中間島嶼環(huán)抱處，東側(cè)游艇?？刻幵O(shè)置暗渠，按恒定風(fēng)場為動力邊界對無暗渠工程，以及暗渠寬度取10 m、15 m、20 m共四個方案分別模擬計算。分析結(jié)果表明增加暗渠可以改善滯流區(qū)的水動力狀況，且暗渠寬度越大，水體動力效果越好。綜合考慮改善效果和工程經(jīng)濟(jì)，推薦暗渠寬度采用15 m方案。

2.3 船型對工程規(guī)模的影響

“上海之魚”規(guī)劃定位成國際游艇文化中心。船型選擇、航線規(guī)劃、航道等級等均成為“上海之魚”湖泊、河道、閘室的寬度深度規(guī)模制約因素。

設(shè)計考慮到游艇航道區(qū)，綜合富裕深度采用-1.0 m標(biāo)高。齊賢排河和大慶河環(huán)湖河道根據(jù)水系調(diào)整規(guī)劃河底標(biāo)高為-0.5 m，對其中牽涉到航道部分河段河底標(biāo)高加深到-1.0 m，湖區(qū)其余區(qū)域控制在-0.5 m。上述結(jié)果與三維地形計算成果基本一致。

3 技術(shù)難點之三——景觀形態(tài)

在景觀湖泊工程實施中，在3D計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化湖底高程、形態(tài)和暗渠位置。在滿足各種使用功能的前提下確定一個最優(yōu)的水系規(guī)模及布局，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，功能滿足規(guī)劃要求；除此之外，如何達(dá)到“景美、岸綠、水清”美化環(huán)境的目標(biāo)，發(fā)揮出水環(huán)境在自然生態(tài)和社會人文方面綜合功能的要求，也成為工程實施的難點之一。

3.1 護(hù)岸形態(tài)

“上海之魚”的濱水區(qū)域是典型的生態(tài)與節(jié)點景觀交錯帶，生態(tài)環(huán)境最為敏感的地域，是最重要的生態(tài)廊道之一。護(hù)岸作為濱水區(qū)域中的安全基底，受河道功能控制、景觀主導(dǎo)的同時，也反作用于景觀，對其表現(xiàn)形式、分布區(qū)域有一定影響。

由于建設(shè)單位對整個水系的規(guī)劃和設(shè)計的高起點、高標(biāo)準(zhǔn)的要求，該項護(hù)岸設(shè)計在考慮安全和使用功能的基礎(chǔ)上，優(yōu)先滿足景觀設(shè)計的要求。如環(huán)形河道護(hù)岸，分級硬質(zhì)護(hù)岸結(jié)合地形起伏的疏林草坪，人行系統(tǒng)暢通，既符合功能要求，又形成簡潔大方的親水景觀；又如魚尾生態(tài)自然區(qū)護(hù)岸，著重實現(xiàn)濕地景觀中水、陸、綠充分交融的功能要求，采取工程措施保證安全。

該項護(hù)岸結(jié)構(gòu)類型主要分為直立式駁岸和斜坡式駁岸兩種。配合該項目整體定位，裝飾類型又細(xì)分為19種型式，形成豐富多樣獨具特色的濱水區(qū)域。

3.2 豎向地形設(shè)計及土方平衡

景觀湖泊實地開挖后，大量棄土如何處理，也是該項目實施的關(guān)鍵難點之一。大量土方外運將帶來經(jīng)濟(jì)成本上升，出路只有就近堆方，但豎向地形如何滿足微觀小氣候，美化景觀的需求，便成了景觀設(shè)計的重點。

“上海之魚”場地平整及挖湖土方按照方格網(wǎng)法進(jìn)行計算，建模密度為10 m見方。采用計算軟件為“DICAD Pro數(shù)模版”及“南方CASS7.1版”，相互校核計算成果。計算結(jié)果表明湖區(qū)總土方為244萬m3，其數(shù)量相當(dāng)巨大。豎向設(shè)計本著生態(tài)、自然、人本、平衡的原則，融入水陸三維空間的思路。

結(jié)合“上海之魚”周邊道路、橋梁整體布局，將豎向設(shè)計同景觀元素、綠化種植緊密結(jié)合，地形布置盡量以緩坡為主，形成自然排水地形系統(tǒng)，配合總體景觀擬似“上海之魚”由西北游向東南的游動姿態(tài)。同時根據(jù)季風(fēng)特點，形成迎東南季風(fēng)周邊堆坡、周邊間隔流出橫向風(fēng)廊的地勢（見圖3）。利用橋下空間，濱水貫通，最大程度地滿足游線的通達(dá)性。填、挖土方總量，做到一期、二期內(nèi)的平衡，減少工程費用。

圖3 丘陵分布圖

3.3 水陸交界面種植規(guī)劃

景觀湖泊的水陸交界面由于邊緣效應(yīng)的影響，是城市中重要的生態(tài)交錯帶。生態(tài)交錯帶作為相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，它強調(diào)了時間、空間尺度、與相鄰生態(tài)系統(tǒng)的相互作用及強度，將生態(tài)過渡區(qū)與景觀邊界等同。生態(tài)交錯帶一個重要的特征就是具有較明顯的生物多樣性。

在種植規(guī)劃上配合“上海之魚”總體規(guī)劃，結(jié)合“上海之魚”景觀空間處理，圍繞“海派文化”的主題，力求打造生態(tài)低碳、復(fù)合有機、展現(xiàn)上海獨特“海派文化”的綠化景觀。新設(shè)計的生態(tài)群落通過節(jié)奏與韻律的變化擬出水浪的高低、氣息的濃淡、風(fēng)及波紋的疏密。規(guī)劃的生態(tài)廊道為“上海之魚”營造會呼吸的環(huán)境空間，在“魚鰓”方向規(guī)劃綠色通道，在風(fēng)廊規(guī)劃上，以縱向風(fēng)道為主，穿插草坪與樹林，從“上海之魚”東南引入季風(fēng)，讓人們與物在“上海之魚”共同呼吸，感受自然。

水生植物的種植與“上海之魚”湖泊，蓄水密切相關(guān)，采取“淺水栽培——逐步提高水位養(yǎng)護(hù)種法”。為保證成活率，在種植初期，必須清除湖中的草食性魚類。待沉水植物移栽完畢并成活后，逐步提高水位至常水位。

在結(jié)合保護(hù)水生植物凈水功能的前提下，適量放養(yǎng)水生動物、培育底棲生物、投放微生物，能完善人工生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)建完善生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)建自凈修復(fù)能力。

4 結(jié)語

綜上所述，景觀湖泊作為大型綜合性項目，涉及面廣，投資較大，對一個地區(qū)或城市將會起到深遠(yuǎn)的影響。從整體規(guī)劃到局部方案選擇涉及總體規(guī)劃與專業(yè)規(guī)劃的結(jié)合，更需要各有關(guān)專業(yè)的綜合協(xié)調(diào)，有機融合，從適用經(jīng)濟(jì)、生態(tài)美觀到持續(xù)發(fā)展等各個方面把握住設(shè)計的品質(zhì)和性能，使工程項目的價值最大化，以設(shè)計師的智慧和全局能力，為社會，為城市創(chuàng)造更多更大的附加效益。