干旱地区城市水景观工程设计的实践与探索
随着国民经济的迅猛发展，城市建设日新月异，人民生活水平不断提高，对改善城市生态环境，提升城市环境品位提出了迫切要求。水面、水景是生态环境体系中最灵动的因素之一，水景观营造已成为改善城市生态环境的主要措施之一。近年来，陕西关中、陕北等干旱缺水地区的城市也开始建设了大量的水景观工程，取得了良好的生态效益、社会效益和经济效益，得到了广大群众的普遍好评与支持，但是干旱缺水地区城市水景观营造一直存在与防洪、泥沙淤积、水资源短缺等方面的矛盾，甚至成为社会质疑的焦点，如何科学解决这些矛盾和问题是这类城市水景观建设得以正常可持续发展的重要保障措施。本文在总结已建水景观工程实践经验的基础上，分析了干旱缺水地区城市水景观设计的特点及应考虑的主要问题，并探索了解决这些问题的思路和措施，成果可供参考借鉴。
1．关中、陕北干旱缺水地区城市水景观建设的现状
陕西省陕北、关中地区属于我国干旱半干旱地区及干旱地区与湿润地区的过渡带，随着近年来国民经济的快速发展，工农业生产及居民生活等用水量增加很快，大部分地区水资源开发利用量已超过或接近可开发利用量，属于资源性缺水地区，干旱年份的水资源严重短缺。改革开放以来，区域内城市建设日新月异，各大中城市及县城已建设了很多城市水景观工程，对城市环境改善效果显著，例如，渭河干流上的宝鸡金渭湖、咸阳湖，渭河支流上的宝鸡清姜河橡胶坝、咸阳沣河橡胶坝，西安浐灞生态区内浐灞河橡胶坝水面工程，渭南尤河橡胶坝；位于河道外的杨凌水上运动中心、西安大唐芙蓉园、曲江南湖、团结水库等；黄河支流窟野河上的大柳塔橡胶坝、神木县城橡胶坝，榆林市榆溪河橡胶坝，延安市延河橡胶坝等。
截止2009年底，陕西关中、陕北地区全部7个地级市1个示范区均已建设了水面景观工程，县城及县级市（共59个）中已有12个县、2个市建设了水面景观工程，占到所有县级城镇总数的20%以上。现在各地建设城市水景观工程的热情高涨，城市水景观建设尚处于快速发展之中，西安、渭南、杨凌、武功、高陵、三原、阎良、眉县等城市相继完成了渭河、泾河、石川河、霸王河等流经城市河道的水面景观工程规划。陕西省渭河流域管理局与陕西省水环境工程勘测设计研究院于2008年编制完成了《陕西省绿色生态渭河建设规划》，规划涵盖了整个渭河关中地区宝鸡峡以下干流河道、主要支流入渭口河段及沿河重要城市河流的生态建设规划，包含了主要城市的水景观建设内容，同时陕西省政府2008年已在批复下发的《陕西省渭河流域综合治理五年规划(2008～2012年)》中也安排了部分水景观工程的实施，城市水景观建设大发展指日可待。
2. 干旱缺水地区城市水景观设计的特点及应考虑的主要问题
北方干旱地区由于降雨径流较少，一般城市中缺少大面积的天然河湖水系，甚至根本没有天然水。城市内水面面积距离《城市水系规划导则》（SL431-2008）推荐的城市内适宜水面面积率（0.1～1.0%）相差较远，因此设计一些人工水面景观很有必要。结合陕西关中、陕北干旱缺水地区已建水面景观工程的特点及当地的自然条件，总结出的干旱地区城市水景观设计的特点主要包括以下方面。
（1）水景观设计应以天然河道内营造水面工程为主，人工挖湖或建设人工湿地为补充。
在不影响河道防洪安全的前提下，在河道内建设水面景观工程符合新时期人与自然和谐、人水和谐、改善河流生态环境、建设水生态文明的科学发展观，具有亲近自然、美化环境、综合利用水资源、不占及少占耕地、工程造价低等诸多优点，因此是水景观工程建设方式的首选。在河道外人工挖湖或恢复原有的湖泊、湿地水面的方式受自然条件所限采用相对较少，但也是营造水景工程、建设城市公园的必要补充，已建成的杨凌水上运动中心、西安市大唐芙蓉园、曲江南湖、团结水库等工程即采用了此种方式。该方式一般引水距离较长、涉及大量占地拆迁，投资较大，但在城市内人口密集、经济发达区域采用后可带来周边土地的大幅度升值，项目具有很好的经济、社会效益，设计时可以通过经济比较选用。
（2）橡胶坝工程是在河道内营造水面工程的首选结构形式。
橡胶坝拦河蓄水工程因橡胶坝具有立坝迅速，塌坝后基本不占用河道断面的性能，较好的适应了北方干旱地区汛期大洪水次数少、洪水历时短，非汛期河道常流量小的特点，很好的解决了防洪与蓄水的关系，再加上其工程结构简单、运行简便、工程投资小等优点，在营造河道水景观中得到了广泛的应用。目前，关中、陕北地区已建成的几十处河道内蓄水景观工程中，除了早期建成的宝鸡渭河金渭湖采用拦河闸外，其它工程均采用了橡胶坝挡水结构。
（3）解决泥沙淤积问题成为河道内水面景观工程设计需要重点考虑的问题
北方干旱地区特别是西北黄土高原地区，河水含沙量大，河道蓄水后如果没有专门处理泥沙淤积，蓄水区不可避免地出现泥沙淤积，导致蓄水区河床淤高、蓄水区正常水深减少，洪水位抬高，危害河道防洪安全。通过关中、陕北地区已建河道水面工程运用实践来看，部分工程对排沙减淤问题考虑不足，未设专门的排沙减淤设施或减淤设施设置不科学，导致了河道蓄水区尤其是蓄水区中、上游段河道严重淤积，对防洪造成了很不利的影响，需要进行反思和整改。值得一提地是陕西水环境工程勘测设计研究院等单位设计的橡胶坝蓄水工程因设置了专门的泄水排沙设施，工程建成运用后排沙效果良好，基本解决了在干旱地区多泥沙河流上修建橡胶坝拦河蓄水工程的泥沙淤积问题。该院设计的典型工程——神木窟野河城镇段橡胶坝群，从2005年至2009年底已完成橡胶坝设计10道，建成运用橡胶坝7道，已形成河道水面长度5.95km、面积173万m2；在建橡胶坝3道，拟形成河道水面长度1.68km、面积61万m2。
窟野河（上游段称为乌兰木伦河）是黄河流域长城沿线风沙区著名的多泥沙河流，流域面积8706 km2，根据神木水文站实测资料统计流域年输沙模数为0.77万t/km2，年均输沙量为0.67亿t。2006年首先建成了大柳塔橡胶坝工程，经过3年来的运用实践，处理泥沙效果良好；在2008年、2009年又陆续建成了神木县城段橡胶坝工程，目前运行正常。窟野河橡胶坝处理泥沙措施设计的特点是：在河道橡胶坝蓄水区设置了中隔墙，中隔墙将河道分成两部分，一侧为橡胶坝正常蓄水区，宽度占河道断面的大部分，另一侧为泄洪冲沙槽，冲沙槽末端设闸门，即可以蓄水沉淀泥沙又可以泄洪冲沙。小流量洪水时通过冲沙槽泄洪，橡胶坝蓄水区不过洪，不用塌坝也不受泥沙淤积；而大洪水时橡胶坝区则塌坝参与过洪，借助洪水的流速，能有效避免泥沙淤积。
（4）干旱缺水地区城市内水景观设计应综合利用各类水源。
在干旱缺水地区建设水面景观工程，需要耗用一定的水资源。从流域及区域水资源总量考虑，水面景观工程的水面区蒸发量大于蓄水前天然陆面蒸发量造成水面蒸发增损。年水面蒸发增损值一般在300～700mm之间，形成1km2的水面年耗水量约为30～70万m3。其它诸如蓄水期蓄水量、橡胶坝充水量、渗漏水量等虽不减少水资源量，但设计时也需要考虑其来源。
通过近年来已建工程的设计实践来分析，干旱缺水地区城市供水水源多面临水量短缺问题，加之供水成本较高，水面景观工程一般不宜采用城市供水系统水源。目前，设计实践中水源多采用河道内的天然径流量、城市污水处理厂排放的中水或达标排放水、城市排水系统收集的雨水等水资源，其中污水再生水及雨洪资源利用已成为新的亮点。据统计，大中城市及县城已大量建成污水处理及收集设施，且雨污分流排水体系也的正在改造中，粗略估算：大中城市可用的污水再生利用水源及雨洪资源总量在1000万m3以上，县城在100万m3以上，加上流经城市河流的天然流量及可利用的少量汛期洪水资源，完全可支持这些缺水城市的水景观建设。在利用污水再生利用水及雨洪资源方面陕西水环境工程勘测设计研究院走在了前列，2008年建成的渭南市尤河橡胶坝工程主要利用了渭南城东污水处理厂的达标排放水进行补水，2009年编制完成的《渭河渭南城市段河道生态治理规划》新规划城市水景水面5400亩，主要水源采用了渭南市区污水处理厂排放的达标排放水及城市雨洪水，2009年编制完成的《靖边县西草滩湿地湖泊修复与保护工程可研》项目，规划城市湿地水面250亩，水源全部采用了城市雨洪来完成补充。
3. 结语
干旱缺水地区城市水景观工程建设通过广大设计人员发挥聪明才智，已成功解决了工程建设面临的防洪、泥沙淤积、水资源不足等重大问题，近年来工程建设实践也初步证明了人们普遍担心的这些问题是可以合理解决的。水景观工程建设技术正在走向成熟，技术的发展进步必将为今后城市水景观建设带来更广阔的空间，城市人居环境将会变得更加美好。