郑州西川生态修复景观设计案 | 翰祥景观

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设计源起

RIGIN OF DESIGN

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西川原名“西渠”,全段31公里,北起黄河南岸,往南最终流入郑州牟山湿地公园,是一条农田灌溉渠道。

近十年来,随着郑州国际产业园区的建设,水系规划被提上日程,结合郑州市中牟县雁鸣湖片区的陆续开发规划,西干渠所扮演的角色发生转换,在满足灌溉功能的同时,也被要求创造出能供市民娱乐休闲的活力空间,促进人与自然的融合。

结合区域总体规划,我们负责进行改造设计的“西川”,位于郑州市中牟县大孟镇,信王节制闸至逐鹿营之间,总长约2.1公里。这段改造段被定义为中牟县水系改造的示范段落,它的建成将为区域性水系改造,尤其是灌溉渠道改造,提供指引方向。

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▲  郑州国际文化创意产业园分区水系规划(2015-2030年),西干渠全段都被定义为景观水系,需要承担城市观景与滨水休闲功能


场地现状
SITE DESCRIPTION

大孟镇属北温带大陆性季风气候,冷暖适中、四季分明,春季干旱少雨,夏季炎热多雨,秋季晴朗日照长,冬季寒冷少雪。全年平均气温14.2℃,平均降雨量616 毫米。境内有大小河流124条,分属于黄河和淮河两大水系。西干渠属黄河水系,水源为黄河灌溉引水,水量较少;渠道宽度约6米,深度约1.5米,基底为全硬质混凝土结构以提升灌溉效能。

改造段周边农田已大部分荒废,地势平坦,水体表面漂浮大量的农业生活垃圾、枯枝杂草等。渠道基本不具备水生态系统,自身净化能力较弱,水体总体呈富营养化趋势。

 

设计策略:从“西干渠”到“西川”
DESIGN STRATEGY: FROM 'XIGAN CANAL' TO 'XICHUAN'

随着城市扩张与更新速度加快,很多农耕土地在开发进程中被荒废,大量的人工干预与开发影响了整个生态环境系统,原生动植物所剩无几,生物栖息环境变得恶劣。西干渠就是一个典型案例。

西干渠改造项目,旨在修复渠道及其周边的蓝带生态系统,恢复河流水生态环境的连续性和完整性,净化水体,把生物多样性、栖息地营造纳入城市发展的重要环节,重新构建人和自然、河流的联结,为城市带来活力和场所归属感。将荒废的“西干渠”,重生为对城市、环境及居民联结,不可或缺的“西川”。

设计之初,我们首先对西干渠上中下游水质进行了取样分析,水质报告显示,渠道内水质问题主要是有机物污染和氮磷等营养物质含量较高,会引起藻类迅速繁殖,造成水体持续恶化,失去自净功能。水体的污染治理与生态系统重建也因此成为项目的最大挑战。基于设计目标与项目现况,我们制定了如下设计策略,分步解决西干渠的各项问题:

1.进行污染源研究,从源头了解并解决水质污染问题,构建生态水系统,让水体具备自身净化能力

2.同步构建西干渠延边生态环境,创造蓝绿带过渡空间与湿地空间,丰富区域性动植物物种,让整体生态循环体系形成闭环,实现永续发展目标

3.在此基础上,重建河岸空间功能,利用设计引导居民使用,让居住生活与河道生态系统和谐共处,最终实现设计愿景

 

污染源研究
RESEARCH OF POLLUTION SOURCES

经过多次实地调研,并与相关专家的讨论研究,我们发现西干渠改造段水质污染,主要由以下两个方面造成:

一、渠道内部污染源

1)上游来水污染

渠道上游水流已经带来较多农业、建筑及生活垃圾,含枯枝树叶、塑料制品、农业废弃物等,这些垃圾沿途与渠中水草和藻类形成絮状物,加剧水体富营养化和藻类爆发。

2)漂浮物污染

渠道内的漂浮污染物,包括树枝落叶、腐烂水生植物和生活垃圾等,它们互相作用共同形成了类似腐殖质的产物,一方面会影响渠道水面景观,另一方面也会增加渠道内有机物的含量,同时增加水体污染负荷,导致水质不断恶化。

3)底泥污染

渠道内厌氧污泥以及腐殖质的不断形成与沉积,使水体污染物浓度增加,底泥微生物降解有机污染物过程会消耗水中的溶解氧,同时底泥悬浮过程中吸附的污染物还会向水体扩散、释放,成为二次污染,这些影响让水体溶解氧持续减少、形成黑水、臭水,造成了水体富营养化的恶性循环。

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▲  改造前河道现状:上游来水、渠道漂浮物及底泥污染为其内部污染原因

二、渠道外部污染源

1)生活污水

生活污水呈现有机物和氮磷浓度高的特点,其中黑水(包括粪尿和厕所冲洗水)和灰水(包括洗浴、洗衣和厨房废水)在水质和水量上也有很大差异,部分生活污水还含有重金属和有毒有害物质,水质波动较大,进入渠道后增加水体自净功能负荷,易引起渠道水体富营养化,是渠道重要外部污染源。

2)生活垃圾

渠道周边村民的生活垃圾,餐饮固体垃圾以及建筑施工过程中的废弃物等会不同程度的排入到渠道中污染水体;垃圾堆放过程中产生的大量酸性和碱性有机污染物,包括部分重金属溶解,会经由雨水冲入渠道污染水体。

3) 面源性污染

农业生产活动中施用的化肥、农药和营养盐元素等未经作物利用的,以及道路、绿化产生的地表径流污水等,这些污染物在降水、灌溉或排放过程中,通过地表径流、排水和地下淋溶等形式,进入水体而形成面源污染。它们将危害到水体的自然生态功能,使地表水富营养化及地下水的硝酸盐含量超标,影响水资源的可持续利用。

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▲  改造前河道现状:生活污水、生活垃圾及面源性污染为其外部污染原因


生态水净化系统
ECOLOGICAL WATER PURIFY SYSTEM

基于污染源研究成果,我们发现在西干渠改造段中,无法解决上流水源的生活污水、面源性污染等问题,改造段的水体生态净化措施尤为重要。因此,改造的第一个工作重点,落在水质净化系统设计上,我们希望建立足够生态的净化系统,帮助河流建立并逐步提高自身净化能力,构建健康的自净循环,尽可能减少人工干预,实现永续目的。

措施一:以生态手法,对上流水源进行沉淀、过滤等净化处理

在上游水源流入之前,我们就对其进行净化处理,上游入水口采用生物拦截隔离生活垃圾等较大悬浮物,设置沉砂池去除悬浮颗粒,再透过物生物净化、表流湿地、水下森林组合净化方式优化水质后,才能流入西干渠改造段。

措施二:全流域架构水下森林与表流湿地,培养水体自净能力

以能耐寒越冬的苦草为主要植被,在水底大面积种植,提供微生物生长的附着空间,与睡莲、菖蒲、鸢尾等等挺水植物一同,构建出水下森林,增加水体氧气含量。在施工完成的1.5公里河道内,已创建了接近20处大小不一的湿地水体,能供生物栖息,营造人与自然和谐相处的环境。
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▲  西川的生态水净化系统

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▲  经过生态净化的西川水清澈洁净,达国家三类水标准

措施三:河床去硬质化,恢复河道自然形态

为了通过生态手法解决渠道内部的底泥污染及漂浮物污染问题,提升水体自身净化能力,我们打破了渠道原有结构,恢复自然蜿蜒的河流形态。去硬质化的河床横截面扩大(由原来的6米拓展到10-15米),减缓的流速让微生物、水生动物能够在此安家。改造混凝土驳岸,以石笼、垒石、杉木桩等生态工法创造多孔性的驳岸结构,为两栖动物和产卵鱼类提供更为平缓的水域与栖息环境。至此,西干渠改造段重生成为“西川”。

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▲  改造前

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▲  改造后

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▲  驳岸生态工法

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▲  驳岸完成效果


构建河川生态系统
BUILD A RIVER ECOSYSTEM 

增加植物多样性是加强生态系统稳定的关键因素,我们希望通过植物的多维度设计助力生态修复。通过现地踏勘,研究分析本土食源植物品种,提供生物觅食的可能性,我们最终罗列出垂柳、枫杨、水杉、乌桕、国槐、构树、雪松等骨干树种,灌木选用细叶芒、狼尾草、水生鸢尾、千屈菜、矮蒲苇等耐水湿多年生植物,同时搭配挺水植物、浮水植物,利用多种类植物创造多样性的植生环境。

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▲  河心岛种植耐冲刷沉水植物,驳岸边缘种植耐冲刷、深根系挺水植物和湿生植物

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▲  已完成的西川拥有乔木品种165种,灌木品种102种,水生植物20种

根据不同食性和活动特点的动物对生境的偏好,丰富栖息地食物链结构,同时提供安全可躲避的免干扰环境,保证生物栖息、繁衍和迁徙。分步骤培养消费动物,最终架构出健康可持续的生态体系。


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▲  依据动物食性与偏好设计多样的栖息场所

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▲ 分步骤培养消费动物,最终架构出健康可持续的生态体系。

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▲  西川第一段建成一年时间,第四级消费者已在现场出现

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▲  在今年夏季,甚至发现了国家保护野生动物“黑水鸡”在此安家


定义河岸功能空间
DEFINE THE RIVERBANK FUNCTIONAL SPACE 

我们把河滨步道视为一个相对独立的系统,通过自身形态的变化,增强人与水的联系和接触。透过加宽河面(原来6米拓展到10-15米)、缩短水底深度(原来2米缩短到0.8米)的概念创造安全的滨水空间。多样的水文地貌,带来尺度各不相同的河道感受,增添游览趣味。建构居民的生活休憩和社交舞台,创造出生活记忆点,借此提高居民对于环境保护的责任心。

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▲  西川水文及地貌分布

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▲  剖面1-1 林荫步道夹岸河道空间

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▲  林荫步道夹岸的河道空间

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▲  剖面2-2  连接生活平台的河道空间

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▲  连接生活平台的河道空间

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▲  西川活动动线分析

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▲综合考量步道、桥梁与游船动线,构建出丰富的游逛体验

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▲  西川活动空间分析

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▲  河滨步道做为独立系统,以各种不同方式与西川发生联系

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▲  西川丰富的活动空间让城市居民得以感受河川带来的多样趣味


结语
SUMMARY 

从古至今,城市发展与自然环境一直都是处于对立的角度,而如今需要将二者融为一体。面对未来极端的气候变化,增强城市的韧性与可容性是很重要的目标,透过西川的成功能够让城市更好的面对未来的挑战。

经过生态修复的西川,能缓解雨洪问题,具备自身净化能力,能让生物种群栖息,还能够为市民创造更多娱乐休闲的场所,并提供更多亲近大自然的机会。

迄今,西川已有1.5公里陆续完成改造,其水体质量达到三类水标准。除却原生物种以外,发现20种野生花卉,12种鸟类与60余种昆虫及数种两栖类生物在此安家。河道中的物种多样性增长了30%,甚至发现了国家级野生保护动物“黑水鸡”在此筑巢繁殖。水域生态系统的构建已经初见成效,期许后续即将全面完工的西川,能随着时间,呈现愈发自然而完整的风貌。

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▲  航拍实景


项目地点:中国河南省郑州市中牟县大孟镇

项目类别:河道改建及生态修复

项目规模:139,000 平方米

设计时间:2016年06月~至今

委 托 方:普罗中国

设计公司:翰祥景观

设计团队:卢胤翰、张清文、黄存佑、陆丹、许家祥、虞昊、郭浩、汤超华、林文辉、李婉君、王隽、倪星雨、华紫妤

摄    影:琢墨摄影


项目概况
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