城市河流生態(tài)景觀與橡膠壩設(shè)計(jì)運(yùn)用探討

李宏軍，楊佳棟

(1.承德市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河北 承德 067000;2.承德市武烈河河道與橡膠壩管理處，河北 承德 067000)

城市河流生態(tài)景觀工程是在河流治理工程中除了完善防洪、排澇、航運(yùn)和供水等傳統(tǒng)水利功能以外，還力圖完善河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，使河流更接近自然狀態(tài)，發(fā)掘河流的人文歷史精神，創(chuàng)造良好人居環(huán)境的工程。在城市河流生態(tài)景觀工程中以橡膠壩的水利功能作為城市河流生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，利用其美學(xué)特點(diǎn)來(lái)體現(xiàn)河流生態(tài)景觀中建筑景觀美學(xué)的自然規(guī)律，橡膠壩利用自然而不破壞自然，合理布局營(yíng)造不同的河流文化，體現(xiàn)了科學(xué)與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 橡膠壩與河流的生態(tài)景觀設(shè)計(jì)理念

人們?cè)陂L(zhǎng)期治理城市河流的過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行了大規(guī)模的人工改造，使其自然形態(tài)發(fā)生了巨大的變化。面對(duì)城市河流長(zhǎng)期被“人工化”的弊端，在城市河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃設(shè)計(jì)中傾向于河流“自然化”的設(shè)計(jì)理念，力圖恢復(fù)河流自然生態(tài)面貌。橡膠壩作為新型的低水頭水工建筑物，將膠布按要求的尺寸錨固于底板上成封閉狀，用水(或氣)充脹形成擋水壩，采用充排水系統(tǒng)調(diào)節(jié)壩高。橡膠壩的設(shè)計(jì)和運(yùn)用解決了城市發(fā)展與河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)之間的矛盾。我國(guó)城市河流生態(tài)景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中橡膠壩的選型多為充水式橡膠壩，通過(guò)調(diào)節(jié)壩高來(lái)平衡河流的水資源需求，以恢復(fù)河流的自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。橡膠壩以其自身的建筑美學(xué)特點(diǎn)、靈活多樣的建筑形式，與河流及城市建筑相融合，不但豐富了河流景觀美感，而且創(chuàng)造了自然和諧的城市宜居空間。

2 生態(tài)修復(fù)與城市功能需求綜合設(shè)計(jì)

城市河流生態(tài)修復(fù)建設(shè)是一項(xiàng)綜合性工程。通過(guò)河流生態(tài)修復(fù)與城市功能需求的綜合設(shè)計(jì)，來(lái)保障河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的可持續(xù)性與城市發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。利用橡膠壩的水利功能特點(diǎn)，結(jié)合河流防洪、河道整治、水污染控制和用水環(huán)境建設(shè)、旅游資源開(kāi)發(fā)等，使工程既具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也具有健全的生態(tài)服務(wù)功能。

2.1 河流生態(tài)修復(fù)與行洪能力綜合設(shè)計(jì)

城市發(fā)展過(guò)程中，由于城區(qū)集中開(kāi)發(fā)建設(shè)與城市河流生態(tài)治理不能夠同步進(jìn)行，城市河流生態(tài)環(huán)境修復(fù)相對(duì)滯后，河道行洪斷面被侵占嚴(yán)重，城區(qū)的防洪系統(tǒng)遭到破壞，河道的行洪能力降低，城市河流生態(tài)修復(fù)在生態(tài)蓄水和泄洪之間存在矛盾。橡膠壩的壩高可調(diào)節(jié)解決了城市河流蓄水與泄洪的問(wèn)題，利用橡膠壩與庫(kù)區(qū)復(fù)合型護(hù)岸的綜合設(shè)計(jì)，可以增大河流的行洪空間、提高河流的行洪能力。梯級(jí)橡膠壩可以臨時(shí)攔蓄洪水，有序調(diào)節(jié)洪峰流量，為河流下游的度汛搶險(xiǎn)提供時(shí)間保障。

2.2 河流生態(tài)修復(fù)與污水控制綜合設(shè)計(jì)

城市河流生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)中，城市污水控制是水生態(tài)治理的重要部分。徹底解決城市生產(chǎn)、生活污水的亂排亂放，遏制上游水土流失帶來(lái)的大量泥沙，改善河流資源型、工程型、水質(zhì)型的缺水狀況，對(duì)保持河流生態(tài)修復(fù)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。在建設(shè)橡膠壩的同時(shí)在河道兩岸布置管涵與城市污水管網(wǎng)相連接，將污水輸送至下游污水處理廠進(jìn)行凈化處理，然后再通過(guò)管線回灌蓄水池，用于景觀水源和綠化灌溉等。對(duì)于上游水流攜帶的泥沙，除利用河流自然的彎道橫向環(huán)流作用外，通過(guò)調(diào)節(jié)橡膠壩壩高，利用壩體溢流將河流泥沙自然分級(jí)，采用復(fù)式河槽按清水、渾水分流下泄。

2.3 河流生態(tài)修復(fù)與用水環(huán)境綜合設(shè)計(jì)

城市河流的用水環(huán)境包括城市發(fā)展用水環(huán)境和河流本身的生態(tài)用水環(huán)境，在河流生態(tài)修復(fù)中結(jié)合城市發(fā)展需要，利用橡膠壩蓄水將城市用水水源地與城市供水管網(wǎng)相連接，在修復(fù)河流生態(tài)的同時(shí)，改善河流的水質(zhì)，保障城市居民生活用水來(lái)源。橡膠壩的地下水回灌功能可以抬高城市地下水位，減少河流的自然入滲，提高河流之間的水系流通。通過(guò)水系間的用水調(diào)節(jié)激活城市水系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加大河流內(nèi)生物和植物的棲息空間，有利于食物鏈的修復(fù)，使河流具備良好的生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)。梯級(jí)橡膠壩的規(guī)劃，可以形成城市水景觀長(zhǎng)廊，提升城市品味，帶動(dòng)河流沿岸房地產(chǎn)和商業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給城市居民提供舒適的親水休閑環(huán)境。

3 橡膠壩與河流生態(tài)修復(fù)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

3.1 壩高與城市河流生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)

橡膠壩壩高是壩基段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)重要組成部分，在河流生態(tài)景觀規(guī)劃中壩袋設(shè)計(jì)充脹高度應(yīng)在滿足城市發(fā)展與河流生態(tài)用水的前提下，兼顧庫(kù)區(qū)生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，力求最大限度展現(xiàn)城市河流的自然面貌。

河道生態(tài)護(hù)岸的行洪及蓄水規(guī)劃應(yīng)結(jié)合壩體正常蓄水位和壅水高度，以及壩體塌落時(shí)最大下泄流量進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。在滿足城市防洪及蓄水功能需求的同時(shí)，對(duì)城市河流原保留高大、直立堤壩超出堤壩安全超高的部分進(jìn)行合理拆除;規(guī)劃設(shè)計(jì)復(fù)合型護(hù)岸結(jié)構(gòu)，可以增加河流的占地空間，增強(qiáng)河流的側(cè)向流通，擴(kuò)大河道行洪斷面，有利于超標(biāo)洪水下泄，還能夠?qū)⒑拥纼砂兜淖匀凰坝^較直接納入人的視野之中。

城市河流護(hù)岸設(shè)計(jì)應(yīng)以壩高為基準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)合型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，臨水護(hù)岸頂高程以超出橡膠壩壩高30～50cm為宜，有利于近水甬道、親水梯臺(tái)、碼頭等附屬工程的具體布置實(shí)施，可以拉近人與水的距離，營(yíng)造出親水近水的良好水生態(tài)環(huán)境。

3.2 壩長(zhǎng)與河流橫斷面多樣性設(shè)計(jì)

城市河流生態(tài)修復(fù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，以保留和修復(fù)河道的蜿蜒性為原則，使河道橫斷面(包括其形態(tài)和幾何尺寸)呈現(xiàn)出多樣和不同程度的不對(duì)稱。在解決河流水文地貌不被再次破壞和生態(tài)型缺水的問(wèn)題上，水工建筑物的選型存在不同程度的局限性，實(shí)踐證明:橡膠壩與其他水工建筑物相比，從經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)合理性、布局靈活性等方面具備優(yōu)先條件。

橡膠壩壩長(zhǎng)可根據(jù)所規(guī)劃設(shè)計(jì)的河道橫斷面的平面形態(tài)、功能需要進(jìn)行靈活布置，針對(duì)不同斷面的河道進(jìn)行多跨或單跨布置，壩袋與岸墻可布置成與河床斷面一致的斜坡式連接，也可采用適用性河床的堵頭式布置，塌壩時(shí)即可恢復(fù)原有河道斷面形式。

城市發(fā)展的諸多因素導(dǎo)致城市河流橫斷面被人為束窄現(xiàn)象嚴(yán)重。在河流橫斷面不能滿足蓄水和泄洪功能時(shí)，利用壩長(zhǎng)可分段的特點(diǎn)，橡膠壩壩底板采取深淺槽的布置形式進(jìn)行多級(jí)河道設(shè)計(jì)，在泄洪時(shí)可以增大河道的過(guò)洪空間，還可以有效減少對(duì)河床的淤積。

3.3 橡膠壩在城市河流中梯級(jí)規(guī)劃

橡膠壩的梯級(jí)設(shè)計(jì)主要適用于城市中用于生態(tài)景觀建設(shè)的河道，不需要加高兩岸堤防，汛期坍壩后不占用河道行洪斷面。橡膠壩規(guī)劃沿城市河道自上而下布置，合理利用河床天然縱斷面確定相鄰兩道壩之間的距離:兩壩間距離過(guò)大，由于橡膠壩壩高受限(一般設(shè)計(jì)在5m以下)，不能夠形成梯級(jí)的連續(xù)水面，造成河流生態(tài)修復(fù)缺陷;兩壩間距離過(guò)小，就會(huì)破壞河道天然縱斷面的地貌特征，影響河流的整體景觀布局。為保持梯級(jí)橡膠壩的連續(xù)水面，下游壩體頂高程應(yīng)高于上游橡膠壩壩底板約30～50cm。梯級(jí)橡膠壩的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了河流水系的連通，恢復(fù)了河流的生態(tài)功能，形成了連續(xù)的水景觀格局。

4 橡膠壩與城市河流親水景觀設(shè)計(jì)

城市河流既具有河流的一般性，又具有其特殊性，包括河流的高度人工化和滿足城市居民休閑需求兩方面。在橡膠壩與城市河流生態(tài)景觀設(shè)計(jì)中，對(duì)于前者利用橡膠壩的靈活、實(shí)用的特點(diǎn)，以“自然化”的設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo)進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)與城市發(fā)展規(guī)劃的綜合設(shè)計(jì);對(duì)于后者則應(yīng)在恢復(fù)河流自然面貌的基礎(chǔ)上，利用橡膠壩的美觀、新穎的特點(diǎn)輔以人文、美學(xué)因素來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.1 橡膠壩遵循美是和諧的規(guī)律

橡膠壩在城市河道上的應(yīng)用，除滿足功能需求以外，還遵循了建筑美學(xué)的一般規(guī)律，使體形、色彩、質(zhì)地這三大因素相容與協(xié)調(diào)，各因素的有機(jī)配合創(chuàng)造出橡膠壩自身的美，遵循了美是和諧這一規(guī)律。

我國(guó)橡膠壩多采用以水為充脹介質(zhì)進(jìn)行壩袋的起落，從建筑美學(xué)的視角去分析，壩體以水擋水，將建筑物作為河流的一部分，與河流融為一體。壩體質(zhì)地柔軟，順應(yīng)河流的自然流態(tài)，充分詮釋了橡膠壩的順從、包容、與水友好相處的特性。充水式橡膠壩壩體外形呈近似橢圓狀流線型，壩頂溢流時(shí)袋形比較穩(wěn)定，振動(dòng)小，過(guò)水均勻，對(duì)下游河床沖刷較小。水流自然從壩頂下泄，形成平滑、柔順的曲線，水流下泄過(guò)程從靜至動(dòng)給人們以聽(tīng)覺(jué)的沖擊，讓人們能夠直接感受到水的韻律和節(jié)奏。

橡膠壩壩袋是用高強(qiáng)度合成纖維織物作袋型，內(nèi)外涂敷橡膠作保護(hù)層而成。隨著我國(guó)合成橡膠工業(yè)及助劑工業(yè)的發(fā)展，壩袋制造在壩袋膠布的外層膠上，再貼上一層以氯磺化聚乙烯為主的彩色保護(hù)膠膜，壩袋的著色性能、抗老化及耐久性得到了很大提高，從而實(shí)現(xiàn)了色彩多變。利用彩色壩袋與城市河流周圍的景觀相融合，通過(guò)水、壩及城市建筑之間的色彩協(xié)調(diào)搭配和色調(diào)的對(duì)比給人們以視覺(jué)的享受，描繪出以水面為主體、壩體為點(diǎn)綴、沿河綠色為襯托的清新畫(huà)卷。

4.2 橡膠壩與河流景觀相互協(xié)調(diào)

在城市河流景觀建設(shè)中，橡膠壩布局應(yīng)與河流景觀相互協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，以體現(xiàn)河流的自然美學(xué)價(jià)值和城市水景觀的美學(xué)效果。

橡膠壩蓄水寬度(壩長(zhǎng))應(yīng)與其高度、河道寬度比例相適應(yīng)，能夠滿足其運(yùn)行功能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和美學(xué)要求。充水式橡膠壩單跨過(guò)長(zhǎng)，給人視覺(jué)上單調(diào)、低沉之感，分段太多又有割裂繁瑣之感，河道寬度大于80m應(yīng)分段，段長(zhǎng)不宜小于40m。

城市河流景觀設(shè)計(jì)中，利用橡膠壩的靈活性，以河流兩岸的城市總體建筑基調(diào)為基礎(chǔ)，構(gòu)造不同風(fēng)格的水景觀。在河流的兩河匯流下游合理布置，可以營(yíng)造出水面寬闊的湖面景觀。利用河道的自然坡降，在落差較大的河段上游布置，可以營(yíng)造出飛珠濺玉的獨(dú)特瀑布景觀。橡膠壩的布置應(yīng)遠(yuǎn)離跨河建筑物或沿岸高大標(biāo)志性建筑物，以保持其形成的水面在人們的視野范圍內(nèi)的連續(xù)性，使得建筑美與水面互相襯托，構(gòu)成一種城中有水，水中有景的美學(xué)效果。

城市河流景觀設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用橡膠壩的結(jié)構(gòu)布置，從空間上營(yíng)造立體的文化、景觀氛圍。依托周圍建筑物的基本色調(diào)和歷史文化特點(diǎn)，以橡膠壩為載體發(fā)掘河流文化，傳承城市歷史。在設(shè)計(jì)中可以利用橡膠壩中、邊墩設(shè)計(jì)不同的文化小品，管理房設(shè)計(jì)應(yīng)與城市建筑文化相協(xié)調(diào)，利于城市與河流的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)河流文化與建筑美學(xué)價(jià)值的和諧統(tǒng)一。

5 結(jié)語(yǔ)

橡膠壩與城市河流生態(tài)景觀設(shè)計(jì)的結(jié)合適合河流生態(tài)景觀建設(shè)的設(shè)計(jì)理念。用橡膠壩蓄水來(lái)協(xié)調(diào)河流生態(tài)修復(fù)和城市發(fā)展功能所需，以橡膠壩的美學(xué)價(jià)值營(yíng)造出多樣的城市水景觀格局，發(fā)掘和傳承不同河流歷史文化，在城市河流生態(tài)景觀工程中得到了廣泛的應(yīng)用。橡膠壩還存在壩體薄弱、易損壞，壩袋老化速度快、需定期更換，彩色壩袋掉色等缺點(diǎn)，制造堅(jiān)固、耐久、色彩持久的壩袋應(yīng)是以后橡膠壩技術(shù)研究的發(fā)展方向。■

1 董哲仁，孫東亞，等.生態(tài)水利工程原理與技術(shù)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

2 高本虎.橡膠壩工程技術(shù)指南［M］.第二版.北京:中國(guó)水利水電出版社，2006.

3 關(guān)德斌.橡膠壩在現(xiàn)代城市建設(shè)中的美學(xué)作用［J］.水利水電技術(shù)，2011，02.