1、基于水动力特性的河道景观设计初探摘要：加强河道景观设计的研究是十分必要的，本文作者结合多年来的工作经验，基于水动力特性，对河道景观设计进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：水动力特性；河道；综合治理；景观设计 中图分类号： TV85 文献标识码： A 文章编号： 1 河道水动力特性对景观设计的控制性指标要求 河道景观设计应能适应不同水文条件和运行条件下河道水动力特性的变化，在不影响河道行洪、排沥、输水、通航等功能的前提下追求最佳的河道景观效果。基于河道水动力特性对景观设计的控制性指标包括以下 4 个方面的要求。 (1) 适应水位变化。(2) 适应河道护岸和景观设施防冲安全。(3) 适应河道
2、行洪功能。(4) 适应河道生态功能。 2 基于丰、枯水期水位变化的滨河造景对策 水资源时空分布不均匀是我国水资源的一大特征，是导致河流丰、枯水期水位差值较大的主要因素。滨河景观的营造强调亲水特性，能最大程度地营建出人水交流的场所，是河道水景观设计所追求的目标之一。如何构筑满足丰、枯水期不同水位的亲水空间，是滨河造景对策中需要研究的重要内容。当丰、枯水期的水位变化较大时，可以采用多级复式断面形式来进行设计，如图 2 所示，以构筑丰、枯水期不同水位的亲水空间，使其更能满足不同水位下的景观要求。 为处理常水位和洪水位之间的高差，营建良好的亲水景观效果，可以在略高于常水位的位置设置亲水平台。平台以下采
3、用直立或斜线型护岸连接河底和平台，平台以上采用斜线型式连接平台和堤顶。如用地局促或有景墙等特殊造景要求时，也可采用直立型挡墙；平台以上部分用于绿化种植和造景。除上述需要考虑的洪水位和常水位之间的高差外，当正常最高水位和正常最低水位高差较大时，考虑选用 3 级复式断面，即在上述 2 级复式断面基础上再加设一平台，位于正常高、低水位间，打造不同时期的亲水景观。 3 河道水力特性对护岸型式选择的影响 河道护岸的型式包括天然护岸、人工生态护岸和人工刚性护岸，如图 4 所示。天然型护岸是指利用原有自然土坡或依原坡比而建的土坡作为河岸，依靠土的自身缓坡抗滑抗冲的一种护岸形式。天然护岸一般是按照 13 到
4、16 的坡度进行选取，具体设计中除依据现有自然坡度进行考虑外，应根据河岸的土质特性进行稳定性计算，同时根据河道主槽及滩地用地范围进行综合考虑。人工生态护岸是指河道护坡满足防洪抗冲标准要求，构建能透水、透气、生长植物的生态防护平台，如三维植被网护坡、植被型生态混凝土护坡生态护坡袋等。坡脚加固方式可利用防腐木桩或仿木桩防护的木桩式、石材压脚的抛石式以及利用柳树耐水性强及迅速扎根发芽特征的柳杆式等。人工刚性护岸通常是利用半渗透或无渗透性人工材料对岸线进行牢固处理的一种护岸形式，主要包括干砌石、浆砌石、混凝土和格宾网等。河道水流的冲刷是造成防岸塌陷、堤防溃决的重要因素。河道护岸类型的选择首先要考虑河道
5、的水动力条件，应考虑水流对表层土体冲刷的防护，还要考虑河道护岸冲刷引起的护岸整体滑动导致的不稳定，需综合考虑河道的水力特性和土力学参数，以保证护岸稳定性的要求。 4 基于水位变动条件下不同高程的适宜植物配置 河道景观营造工程的植物配置中，水位变化及植物对此做出的反应及种群适应性，是设计师需要考虑的问题。应密切关注等深线及等高线的竖向要求，按照水深适应性的植物分类分析不同水位的植物生存环境，做出合理的植物配置设计。植物在一定水深范围内能够正常生长发育和繁衍的生态学特性称为植物的水深适应性。按照水深适应性可将植物品种分为 4 个类型：水生植物、湿生植物、中生植物和旱生植物。水生植物是能够长期在水中
6、正常生活的植物，按照其生长方式可分为挺水植物、沉水植物、浮水植物和漂浮植物。湿生植物是指适宜生长在河岸下或地下水位较高处等过度潮湿环境中的植物。中生植物是指形态结构和适应性均介于湿生植物和旱生植物之间，不能忍受严重干旱或长期水涝，必须在水分条件适中的环境中生存的植物。旱生植物是指适宜在干旱环境下生长，可耐受较长期或较严重干旱的植物。由于水位的变化，水岸空间的植物存在不同的生长条件，不同的植物有不同的适宜水深。按照植物水深适应性分析将河底到堤顶高程的空间划分为如下 6 个段落。 (1) 常水位以下，水深 1.0,m 以上。该区域属于水生环境的深水植物区，应种植水生植物中的沉水植物和漂浮植物，如荇
7、菜、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、苦草、眼子菜、沮草、金鱼草、浮萍、槐叶萍、大漂、雨久花、凤眼莲、满江红、菱、睡莲等。 (2) 常水位以下，水深 0.61.0,m。该区域属于水生环境的中深区，应种植水生植物中的对水深要求较高的挺水植物及浮叶植物，如荷花、睡莲、萍蓬草、杏菜、慈姑、泽泻、水芋、黄花水龙、茨实、眼子菜、苦草、金鱼草等。 (3) 常水位以下，水深 0.30.6,m 内。该区域属于水生环境的中浅区，应种植植株高大对水深适应度高的挺水植物，如再力花、芦苇、芦竹、水葱、水烛、慈姑、海寿花、黄菖蒲、梭鱼草、香蒲、菰、石龙芮等。 5 河道水动力特性及景观要求双重作用下河道断面的优化策略 5.1 确定重
8、点整治河道和水力控制指标 从防洪角度来讲，堤顶越高越安全，抵御洪水的能力越强；然而从城市景观建设来考虑，总是希望缩小堤顶与常水位及市政路之间的高差，也就是希望堤顶越低越好。分析现状的河道水动力特性，把阻碍行洪 的 河 道 “ 卡 口 ” 段 确 定 为 需 重 点 整 治 的 河道。 “卡口”段的重点整治可有效地提高行洪能力、节省工程投资。 5.2 整治河道断面的优化策略 通过优化设计，在不降低河道行洪要求并满足景观需求的前提下，实现整治工程成本最小和效益最大的目标。优选河道断面参数包括河道主槽底宽、主槽边坡参数、清淤深度、亲水平台高程和宽度、滩地边坡参数等，相应河道断面参数变化产生的河道水力
9、学参数变化包括过流面积、湿周、水力半径、水面宽、水深、弗劳德数 Fr、流速、流量、水位坡降等，产生的河道整治工程量变化包括河底清淤量、边坡开挖量、填筑量、岸坡各类护砌量、土方外运量等。优化设计数学模型可构建如下：目标函数为治理工程成本最小和收益最高；决策变量为河道断面参数群；约束条件为河道过流要求约束、水位约束、安全超高约束、岸坡稳定约束、景观需求约束(亲水平台高程、宽度)、河道衔接约束(底坡、上下游断面尺寸衔接、堤岸衔接)等。综合考虑多类型约束条件，生成表征整治方案的可行个体群，以治理工程成本最小和收益最高为目标，在满足河道过流要求的前提下，采取非完全随机优化计算方法对个体进行寻优，确定最优
10、的河道整治断面。 6 结 语 本文针对以往河道综合治理过程中水利设计和景观设计缺乏融合性的特点，分析了不同水文条件下河道水动力特性对景观设计的控制性指标要求，提出基于丰、枯水期水位变化的滨河造景对策，考虑河道水动力特性的分区护岸原则，阐明不同水深下水生植物适宜品种及营造手法；提出河道水动力特性及景观要求双重作用下河道断面的优化策略。以上是景观河道综合整治需遵循的几条普遍原则，对于河道综合治理工程的优化设计有重要参考和应用价值。 参考文献： 1 王 超，王沛芳. 城市水生态系统建设与管理M.北京：科学出版社，2004. 2 徐立荣，邓 萌，赵 军. 南京秦淮河三汊河口闸的景观效应建筑与环境设计特点J. 水利水电工程设计，2009，28(3)：19-20. 3 吴国雄，黄志才. 沿河路基局部冲刷深度计算研究J. 中国公路学报，2005，18(4)：12-15，53.
