張小娟, 萬 青, 蒲發(fā)良

(蘭州理工大學 設計藝術學院, 甘肅 蘭州 730050)

水是城市發(fā)展的生命線,城市的開拓、發(fā)展、興衰、重生都離不開河流水系.隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷加快,合理開發(fā)利用城市水資源已成為當下聚焦的熱點.西北干旱地區(qū)多數(shù)城市是依托水土資源配置條件好的綠洲上發(fā)展起來的,其中區(qū)域水資源要素稟賦決定著區(qū)域發(fā)展?jié)摿1].張掖市位于甘肅省西北部,河西走廊中部,全國第二大內陸河黑河流淌而過.城市目前面臨河渠堵塞、水系干涸萎縮,水環(huán)境生態(tài)不成系統(tǒng)等問題,加上黑河灌溉分水政策的實施及城市地下水的開采過度,導致黑河沿岸部分水庫、湖灘等濕地處于貧水狀態(tài)[2],水成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的根本因素.

近年來,針對黑河流域的整體性保護一直在進行,但其生態(tài)歷史文化價值并沒有得到充分利用和挖掘.因此,探究張掖水系與城市空間形態(tài)演變的特征,梳理歷史發(fā)展脈絡,分析變遷驅動力,對西北干旱區(qū)戈壁綠洲水環(huán)境的保護與發(fā)展具有重要的借鑒作用.

目前黑河水系與城市形態(tài)的研究主要集中在人文地理學、地圖學、水資源利用及城市生態(tài)保護方面,偏向使用GIS技術分析遙感衛(wèi)星影像獲取城市用地信息.例如,在遙感影像的基礎上,石亮[3]定量地重建了這一時期黑河流域中游地區(qū)綠洲的范圍和面積,分析了古綠洲開發(fā)與荒漠化的時空過程.汪桂生[4]重建黑河流域歷史時期高時空分辨率的綠洲演化序列,并探討其時空過程,辨析驅動綠洲演變的主要因子并探討其內在作用機制.史志林[5]在文獻考證、實地考察和遙感分析的基礎上,研究黑河流域歷史時期的環(huán)境演變過程.由于目前基于GIS的城市土地利用評價體系尚不完善,樣本數(shù)據(jù)獲得的難易程度不同,存在明顯的差異性[6].另外,建筑學及城鄉(xiāng)規(guī)劃學領域的研究相對滯后,只涉及到城鎮(zhèn)體系和城市建成用地的變化.綜上,在文獻總結的基礎上,論文借助相關空間分析技術,探究城市建成環(huán)境與自然環(huán)境,尤其是水環(huán)境之間的關聯(lián)性,一方面總結出張掖城市發(fā)展與水環(huán)境相互作用、相輔相成的歷史規(guī)律,另一方面揭示出水環(huán)境在張掖發(fā)展過程中的價值特征所在,同時充分反映張掖“戈壁綠洲”的地域特色.

1 張掖城市水環(huán)境現(xiàn)狀存在的問題

1.1 水系格局不成系統(tǒng)

張掖的城市水系主要分為城內、城外兩部分,城外水系沿東環(huán)路北段道路分布,城內水系主要在甘泉公園內,其他部分分布在新建街西側.現(xiàn)狀水系存在著水量減少,河道填埋阻塞,內外水系不聯(lián)通,水生態(tài)環(huán)境脆弱等問題.目前城內水系結合城市園林景觀建設,為居民提供休閑娛樂的場所,但其功能相對單一,未能充分體現(xiàn)水生態(tài)文化內涵.

1.2 水環(huán)境特色不明顯

建國后,由于城市盲目建設,張掖古城“四面蘆葦三面水,一城楊柳半城湖”的秀麗景觀已不復存在.張掖市歷史城區(qū)占地面積小,歷史遺跡數(shù)量少且布局分散.現(xiàn)代建筑水環(huán)境塑造方面極度缺乏特色.從景觀角度來看,規(guī)劃建設時并沒有考慮與水系、城市綠地和歷史空間的有機融合,忽視了城市水系與城市景觀的協(xié)調統(tǒng)一.

1.3 建設性水環(huán)境破壞

城市自然水環(huán)境不可再生,也不可被人工環(huán)境代替.自清末起,由于城市擴張不斷填埋城內外水系,使得葦池、沼澤、濕地等生態(tài)綠地用地性質發(fā)生改變,成為城市建設用地.與此同時,因水系填埋導致地下水污染、堵塞加劇了城市水環(huán)境的惡化.

2 研究方法及數(shù)據(jù)

本文采用航拍影像圖和空間分析技術相結合的方法,利用年均擴張速度、擴張強度作為衡量城市擴張的指標,利用分形維數(shù)、緊湊度指數(shù)作為衡量城市城水形態(tài)演化的指標.如表1所示.以張掖市中心城區(qū)為研究對象,數(shù)據(jù)分別來自《張掖地區(qū)志(遠古—1995)》、張掖市總體規(guī)劃(2004—2020、2012—2020).2004—2020年用地數(shù)據(jù)來自2004、2008、2012、2018年中心城區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖,甘州區(qū)水體密度數(shù)據(jù)來自1984、1994、2004、2014年航拍影像圖.城市綠化數(shù)據(jù)來自《張掖市林業(yè)志》.

表1 城市用地評價指標

3 基于水環(huán)境的張掖城市空間形態(tài)演變及分析

民國七年(1918年),甘州城周十二里,多系磚筑,辟四門,各門均有重闉.城內房屋眾多,車店多在府內王府街.民國七年,《親歷西北》：“環(huán)覽各處,見城內水塘極多,幾占全面積三分之一.甘省東南西北各地均高燥,唯此不然,故能辟田種稻,供給全省等.”民國二十四年(1935年),《西北隨軺記》中關于城市水系的記載：“折東又至甘泉,林木蔥茜,飛絮漫天,泉水清冽,陰幽送涼.”由此可以看出,民國時期張掖城內生態(tài)環(huán)境良好,雖然清末填埋了部分水池,但水塘、葦池還是具有一定的數(shù)量且分布面積較廣.

3.1 基于水環(huán)境的張掖城市空間形態(tài)演變歷程

新中國成立后,為發(fā)展城市建設,張掖以原古城范圍為核心呈核狀擴展.城外護城河全部填埋,城內部分葦池被填埋.張掖地勢南高北低,葦塘被墊平后,造成城內地下水位上升,地表水增多,低洼街巷的污水、雨水排放不出去,只能通過修補、疏通水道,新建明渠排水[7].至1949年,城區(qū)面積達3.3平方公里,街道28條,城區(qū)人口3.65萬.1954年對東西南北4大街及縣府街進行改造,新建連接張掖站的張火公路.

張掖發(fā)展跳出原古城范圍,城市開始向西北、東北方向發(fā)展,尤其是張火公路成為新的城市拓展軸線.1978年建設道路30條,長36公里,面積28.4平方公里.1983年利用一園舊址修建了甘泉公園.90年代,結合城區(qū)改造延伸街道,拓寬城區(qū)道路.

西部大開發(fā)后,城市繼續(xù)向東北部發(fā)展,同時也加大了北部濕地的恢復與建設.2009年在城市北郊、黑河東側修建濕地公園、生態(tài)綠地等,疏浚水系、建造人工景觀改善城市面貌(圖1).

圖1 1949—2018年中心城區(qū)空間形態(tài)演變圖

3.2 張掖城市空間形態(tài)演變分析

分形維數(shù)的大小表征城市地域邊界的復雜曲折程度,分形維數(shù)值越高, 邊界線的復雜程度也就越大[8].張掖市1949、1978、2004、2012年的分形維數(shù)分別為1.020、1.073、1.078、1.063,總體呈先增長后降低的趨勢.表2數(shù)據(jù)表明1949—2004年分形維數(shù)上升,城市用地分散且邊界輪廓復雜.2004—2012年分形維數(shù)下降,城市用地緊湊且邊界輪廓簡單.

緊湊度指數(shù)在一定程度上能反映城市資源的利用效率.從表2可知,1949—2012年城市緊湊度先下降后上升.1978年之前城市緊湊度由0.763急劇下降到0.496,1978—2004年緩慢下降至最低的0.460,2004年后緩慢上升至0.512.整體來看,城市土地利用率提高,用地布局更加科學合理.

表2 1949—2012年中心城區(qū)分形維數(shù)及緊湊度變化

4 張掖城水互動關系研究

由于城水關系復雜,影響因素較多,本文主要從水體密度、綠地格局、空間結構等角度展開分析.因2012年至今張掖市城水互動關系變化不大,文章重點研究1949—2012年.

4.1 城市擴張變化

由表3可知,城市建成區(qū)面積逐年增加、年均擴張速度逐年增長.1949—2012年城市建成區(qū)面積共增加25.9 km2,年均擴張面積0.411 km2.其中,1949—1978年、1978—2004年、2004—2012年,城市建成區(qū)面積分別增加4.33、9.91、11.66 km2,年均擴張速度分別為0.149、0.381、1.458 km2·a-1.

表3 1949—2012年中心城區(qū)擴張速度及強度變化

1949—2012年城市擴張強度由慢加快,但各時期擴張強度不一.1949—1978年城市處于緩慢發(fā)展,擴張強度4.33%·a-1.1978—2004年城市擴張速度加快,邁入低速發(fā)展,擴張強度增至9.91%·a-1.2004—2012年城市擴張強度持續(xù)增加,城市快速發(fā)展,擴張強度達到11.66%·a-1.

4.2 城水關系變化分析

1) 水體密度.張掖市的水系由天然河流和人工渠系組成.由表4可知,1984—2014年水體密度指數(shù)分別為0.620、0.627、0.648、0.670,水域面積占城市用地的比例不斷升高.1984—2014年水體面積共增加189.02 hm2,其中1984—1994年、1994—2004年、2004—2014年年均水系擴張速度分別為2.731、7.857、8.314 hm2/a,水系面積擴張呈低速—快速—緩慢增長的趨勢(圖2).

表4 1984—2014年中心城區(qū)水體密度指數(shù)變化

圖2 1984—2014年甘州區(qū)水體密度指數(shù)圖

從1984—2014年的城水關系分布可以看出,張掖的城水關系呈現(xiàn)階段性特征,大致趨勢是城水互動越來越緊密,呈現(xiàn)相輔相成的發(fā)展趨勢.水系呈枝狀分布,與城市形成嵌套關系.由西向東支流水系密集度升高,數(shù)量增加.1984—1994年處于改革開放時期,城市東北部存在呈點狀分布的水系,嵌套在城市建成區(qū)內.西北部黑河水系支流少,水系面積小.城市建成區(qū)與水系之間有間隔,彼此之間聯(lián)系不緊密.1994—2004年處于西部大開發(fā)時期,城市東北部點狀水系匯集形成枝狀水系,西北部黑河水系逐漸分裂成多個支流水系,城市轉向東北部發(fā)展,建成區(qū)外出現(xiàn)少量點狀水系.2004—2014年隨著黑河濕地的修復,城市東北部、北部水系面積增加,支流增多.水系對城市的吸引力增強,城市建成區(qū)與水系的聚集距離由遠及近,同時黑河水系周圍水環(huán)境更加豐富.

2) 水環(huán)境與綠地格局.自然環(huán)境(尤其水系)是張掖城市發(fā)展的重要生態(tài)環(huán)境條件,也是城市綠色空間形成的基礎.整體來看,隨著用地的擴張,城市生態(tài)空間——綠地的分布范圍也不斷變化.1949年后,人們的生產生活主要集中在明清時期的張掖古城內.城市綠地靠近居住區(qū)、辦公區(qū)布置,綠化覆蓋面積10 hm2,人均公共綠地面積1.38 m2[9]，水系與城市綠地關聯(lián)性不強.1984年后將綠化納入統(tǒng)一規(guī)劃,至1995年全區(qū)園林綠化面積259 hm2,公共綠地面積82.1 hm2,人均公共綠化面積5.1 km2[9].2004年,在明清古城的基礎上,城市向西部、東北部發(fā)展,綠地零星布置在學校、居住區(qū)以及商業(yè)區(qū)附近,城內水系面積減少,綠地面積增幅不大.

2004—2012年,北郊大面積濕地構成城市綠地最主要的部分,其他地區(qū)綠地穿插在地塊內，如圖3所示.綠地整體布局過于分散,顯得“頭重腳輕”.不同類型綠地未形成系統(tǒng),各區(qū)域綠地分布不均的問題較為嚴重,尤其是東北部的工業(yè).2008年后,大面積修復城市北部的濕地,將其納入到城市綠地的保護范圍內,水系與綠地相融,張掖中心城區(qū)水系面積、綠地面積明顯增加.至2010年底,建成區(qū)綠地率36.06%,人均公園綠地面積提高到15.07 m2[9],如表5所示.城市綠地格局的變化,也從側面說明了張掖水生態(tài)環(huán)境保護意識的進一步增強.

圖3 2004—2012年中心城區(qū)綠色格局變化圖

表5 張掖中心城區(qū)綠化統(tǒng)計

3) 水環(huán)境與城市空間結構.隨著城市濕地的恢復,水環(huán)境從依附于城市總體空間結構到影響城市空間結構的拓展方向.1949年后城市發(fā)展以明清時期的張掖古城作為城市核心區(qū)向周邊輻射,城市水系僅剩城北側、西側兩塊,傳統(tǒng)水文化景觀受到影響.1978年沿水系向城東北部發(fā)展,1984年利用原有水系建成甘泉公園,1986年張掖市獲批成為第二批國家級歷史文化保護名城.2004年圍繞黑河流域、312國道轉向北部發(fā)展,形成兩核兩帶的發(fā)展結構,依托自然資源與交通優(yōu)勢發(fā)展城市.2008年—2012年,北部濕地保護區(qū)與西部濱河新區(qū)建設完善.將楔形斑塊引入城市綠色空間,將濕地作為生態(tài)節(jié)點引入城市發(fā)展核心,交錯的道路網(wǎng)與城市水系構筑成城市綠色生態(tài)廊道,形成多核多帶多片區(qū)的空間結構,如圖4所示.

圖4 2004—2012年中心城區(qū)水環(huán)境與城市空間結構變化圖

5 張掖城市水環(huán)境的保護目標與發(fā)展策略

從全局來看,地域環(huán)境(尤其是水環(huán)境)是城市發(fā)展的基礎.社會經(jīng)濟發(fā)展是水系與張掖城市形態(tài)演變的主要驅動力.作為內陸城市,政府行為與規(guī)劃思想主導著城市發(fā)展趨勢,決定著基于水系的城市空間形態(tài)的演變方向.隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷加快,合理開發(fā)利用城市水資源已成為聚焦熱點.張掖作為典型的綠洲城市,其城水互動機制不同于其他類型城鎮(zhèn),分析張掖城水形態(tài)發(fā)展演變歷程,進一步探討張掖城市水環(huán)境的保護與發(fā)展策略,有利于促進張掖以及其他綠洲城鎮(zhèn)的健康、可持續(xù)發(fā)展.

5.1 張掖城市水環(huán)境保護與發(fā)展目標

1) 繼承和發(fā)展傳統(tǒng)水環(huán)境營建理念

古代營建城市,側重因地制宜,推崇人與自然和諧.張掖距今已有上千年的歷史,其早期選址、布局等受水環(huán)境影響較大,依附地域環(huán)境,形成山、水、城相融的生態(tài)格局.現(xiàn)代張掖城市的建設發(fā)展,更應該傳承和延續(xù)這種樸素的生態(tài)觀念,充分利用自然稟賦和資源優(yōu)勢,積極營建城市水環(huán)境,這也是城市水文化的內涵所在.

2) 可持續(xù)發(fā)展與水生態(tài)建設相協(xié)調

水是城市發(fā)展的命脈,水對于城市的重要性不言而喻.張掖作為西北地區(qū)典型的缺水型城市,水資源不足限制城市長遠發(fā)展.從古至今城市因水而興、因水而衰,水生態(tài)建設是城市人水和諧的基礎和人居環(huán)境提升的保障.隨著近年來城鎮(zhèn)化腳步的加快,人們對水生態(tài)環(huán)境的需求越來越強烈.推進生態(tài)文明建設,打造“塞上江南”的城市特色,提升城市品質,是張掖城市水環(huán)境保護與發(fā)展的重要目標.

5.2 張掖城市水環(huán)境保護與發(fā)展策略

1) 整治城市河道水系,構筑水生態(tài)安全格局

城市水系是城市發(fā)展的重要生態(tài)基礎,張掖應通過以下具體措施,來恢復城市水系生態(tài)環(huán)境：利用控源截流、清理淤泥等方式綜合整治,疏通張掖古河道,構筑水生態(tài)廊道；保護現(xiàn)狀河流、濕地、溝渠等水生態(tài)敏感區(qū),利用自然排水系統(tǒng),實現(xiàn)雨水的自然積存、滲透和凈化,增強城市儲水能力,涵養(yǎng)水源,維持城市水環(huán)境平衡；積極建設濱水空間、綠色開放空間等,增強城市的開放性,有效調節(jié)城市的微氣候與微環(huán)境；完善城區(qū)垃圾、污水等排放收集設施,保障河道水系的通暢,維護城市良好的生態(tài)功能.

2) 打造城市水文化名片,提升城市特色風貌

2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議要求“要依托現(xiàn)有山水脈絡等獨特風光,讓城市融入大自然,讓居民望得見山、看得見水、記得住鄉(xiāng)愁”.水環(huán)境是城市形成及發(fā)展的基礎,也是城市歷史文化形成的基石.一座城市的空間品質是人文空間與自然空間的結合，尤其是在歷史長河中形成的山水格局正是城市魅力所在.張掖的歷史文脈應包括以下幾個方面：城市山水格局、水系肌理、水環(huán)境特色、生態(tài)濕地景觀和黑河水系文化等.

甘州八景曾是張掖的標志性景觀,城水相融,和諧共生,水文化凸顯歷史的厚重感,彰顯綠洲城市的特征.因此應圍繞水文化,維系自然的、傳統(tǒng)的水環(huán)境風貌,構建區(qū)域水生態(tài)網(wǎng)絡,充分展現(xiàn)“戈壁水鄉(xiāng)”的城市風貌與特色.

3) 修復保護城市濕地,加強生態(tài)綠地建設

張掖市濕地有2大類、4個類型和13個類別,總面積315.63萬畝,占土地總面積的5.02%.其中,天然濕地占全市濕地總面積的94.9%,人工濕地占全市濕地總面積的5.1%.濕地具有很強的典型性、稀有性、代表性,是阻擋巴丹吉林沙漠南侵的天然屏障[9].目前,應持續(xù)加強祁連山及黑河濕地的生態(tài)保護修復.另外,綠地建設也是保護水資源環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段.現(xiàn)城市的綠地率和綠化覆蓋率較低,在保護好現(xiàn)有綠化的同時,應通過設置濕地公園、溝渠水系綠帶、廣場綠地和公園綠化等,對城市內部的徑流進行吸收、儲存和凈化,有效減少雨水徑流產生量以及徑流污染帶來的水環(huán)境污染,積極恢復水生態(tài)環(huán)境.

4) 堅持生態(tài)規(guī)劃理念,推進可持續(xù)發(fā)展

在未來的城市建設中,更應注重生態(tài)規(guī)劃的理念.區(qū)域的整體生態(tài)格局與生態(tài)網(wǎng)絡是城市生態(tài)發(fā)展的基礎和保障,也是建設一個穩(wěn)定健康的城市生態(tài)系統(tǒng)的前提[10].張掖作為西北內陸地區(qū)城市,城市發(fā)展(尤其是近現(xiàn)代水環(huán)境建設)受規(guī)劃理念影響較大,例如城市總體規(guī)劃的編制和實施中均應體現(xiàn)出綠色發(fā)展、生態(tài)優(yōu)先的的理念.

6 結論

1) 水系與城市形態(tài)的變遷是相互作用的.戈壁綠洲城市受水資源制約,早期城市的選址、發(fā)展、演變都與水系環(huán)境息息相關.近現(xiàn)代隨著城市建設的盲目擴張,張掖城市水環(huán)境受人為因素影響越來越明顯.城市水系由依附于城市空間結構到主導城市發(fā)展方向,城水互動關系由被動到緊密,彰顯了張掖水生態(tài)環(huán)境建設的一波三折.

2) 張掖是河西地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障和交通樞紐,黑河濕地國家級自然保護區(qū)的建立是張掖市環(huán)境保護發(fā)展的一個重要里程碑,標志著城市由最初的物質需求轉變?yōu)榫裥枨?由功能性需求轉變?yōu)樯鷳B(tài)性需求.未來張掖城市建設應遵循城市發(fā)展規(guī)律、協(xié)調功能布局、保護城市風貌、建立相關地方法規(guī)，以促進城市水環(huán)境整體性建設,保障城市生態(tài)安全,維護城市水環(huán)境特色.