陳楚江　廖佳卉　裘鴻菲　周海燕

摘 要：水系不斷退化，水資源供給、水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)蓄等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不斷降低，制約了水資源高效利用、水環(huán)境質(zhì)量改善以及水生態(tài)服務(wù)功能提升。維護(hù)好城市水生態(tài)健康，是我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的重點(diǎn)任務(wù)，也是加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)、保障國(guó)家水安全和生態(tài)安全的重要支撐。從水系的雨洪調(diào)蓄功能角度切入，提出一種多尺度水生態(tài)評(píng)估與布局調(diào)控方法。在宏觀層面，從時(shí)空尺度評(píng)估水系生態(tài)完整性及各水體的雨洪調(diào)蓄潛力，提出相應(yīng)的布局調(diào)控策略。在微觀層面，營(yíng)建系統(tǒng)性海綿設(shè)施，提升水系雨洪調(diào)蓄容量，促進(jìn)水環(huán)境、水生態(tài)、水安全效益提升。武漢市水系生態(tài)評(píng)估與調(diào)控驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：城市水系；生態(tài)環(huán)境；雨洪調(diào)蓄；多尺度評(píng)估；布局調(diào)控

中圖分類(lèi)號(hào)：X826? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2023-08-02

0 引 言

城市水系是城市自然環(huán)境的重要組成部分，是城市建設(shè)的骨架網(wǎng)絡(luò)之一，影響著城市性質(zhì)、用地布局及發(fā)展方向。城市水系生態(tài)空間是水系的載體基質(zhì)，包括江、河、湖、庫(kù)、蓄滯洪區(qū)、水陸交錯(cuò)帶等，能直接為人類(lèi)提供水資源供給、水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)蓄、景觀文化等多種水生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)[1-2]。但是隨著城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，人口高度集中于城市，導(dǎo)致城鎮(zhèn)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張并侵占了水系生態(tài)空間，造成嚴(yán)重的水資源短缺、水環(huán)境污染、生物多樣性降低、雨洪災(zāi)害等水生態(tài)危機(jī)。

近年來(lái)，城市水系生態(tài)空間的保護(hù)與修復(fù)已成為政府和學(xué)者關(guān)注和研究的重點(diǎn)。2022年，黨的二十大報(bào)告指出，統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理，推動(dòng)重要江河湖庫(kù)生態(tài)保護(hù)治理。2023年，生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合國(guó)家發(fā)改委等部門(mén)印發(fā)了《重點(diǎn)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《長(zhǎng)江流域水生態(tài)考核指標(biāo)評(píng)分細(xì)則（試行）》等，從水生態(tài)系統(tǒng)健康、生物多樣性恢復(fù)，統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理評(píng)價(jià)長(zhǎng)江流域17省市的水體[3]，提出到2025年，水生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善、保護(hù)體系更加完善，水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等要素系統(tǒng)治理、統(tǒng)籌推進(jìn)格局基本形成的目標(biāo)。如何高效利用水資源，改善水環(huán)境質(zhì)量，提升水生態(tài)服務(wù)功能，維護(hù)好重點(diǎn)流域生態(tài)健康，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，是我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。

眾多學(xué)者開(kāi)展了水生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究。牛最榮等[4]從“三生”（生產(chǎn)、生活、生態(tài)）空間角度構(gòu)建了基于PSR模型的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。王飛等[5]研究了快速城鎮(zhèn)化地區(qū)景觀格局對(duì)雨洪調(diào)蓄、水土保持、水質(zhì)凈化三種典型水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，探討了景觀的組成和配置與水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系。孟婷婷等[6]以北京市蕭太后河為研究對(duì)象，從生物群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性指數(shù)、水生態(tài)系統(tǒng)變化等方面開(kāi)展水生態(tài)修復(fù)效果分析，闡明結(jié)構(gòu)完整的水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)抵抗外界水質(zhì)、水量沖擊的重要作用。劉鳳如等[7]從植物水質(zhì)凈化的角度，探究了沉水植物對(duì)污染物的去除效果，強(qiáng)調(diào)了沉水植物在水生態(tài)修復(fù)中的重要性?？偟膩?lái)說(shuō)，目前我國(guó)在水生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究主要分為宏觀城市水生態(tài)安全格局[8]、水系連通[9]，微觀水生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用及其效果[10]，對(duì)于兩者結(jié)合協(xié)同調(diào)控，統(tǒng)籌宏觀到微觀水生態(tài)修復(fù)方法的研究較少。

本研究從水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之一的雨洪調(diào)蓄角度切入，探索從宏觀到微觀的多尺度生態(tài)評(píng)估與布局調(diào)控方法，并以“百湖之城”“海綿城市”武漢為例進(jìn)行應(yīng)用探索。

1 城市水系生態(tài)多尺度分析評(píng)估方法

雨洪調(diào)蓄是城市水系的重要生態(tài)服務(wù)功能之一?；跁r(shí)間和空間的多尺度評(píng)估能較全面、客觀和科學(xué)地反映城市水系生態(tài)的狀態(tài)，分析水系在雨洪調(diào)蓄方面的現(xiàn)狀及問(wèn)題，為水系安全格局構(gòu)建、水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃、布局調(diào)控、開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)提供技術(shù)支撐。具體分析評(píng)估框架見(jiàn)圖1。

1.1 空間尺度的城市水系生態(tài)評(píng)估

城市水系的識(shí)別和提取是水系評(píng)估基礎(chǔ)，常見(jiàn)的方法包括人工野外測(cè)量、遙感影像水體識(shí)別等。其中人工測(cè)量主要用于小尺度研究或水系信息校核，而遙感影像具有覆蓋范圍大、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適合用于大尺度水系信息提取。

水系遙感信息提取常用方法為歸一化差異水體指數(shù)（NDWI），通過(guò)波段比值運(yùn)算來(lái)增強(qiáng)水體與背景地物之間的反差，使水體信息易于辨識(shí)提取。本研究采用短波紅外波段替代近紅外波段的改進(jìn)歸一化差異水體指數(shù)法，可以更有效地增大水體與其他地物間的差異以提取水體。

MNDWI =（B2-B5）/（B2+B5）（1）

式中：MNDWI為差異化水體指數(shù)；B2為綠色波段灰度值；B5為短波紅外波段灰度值。

在提取的城市水系影像基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)地抽樣人工檢測(cè)。

對(duì)于空間尺度的評(píng)估，本研究通過(guò)大量文獻(xiàn)查閱與調(diào)研，選取水系破碎程度（FN）、水體形狀指數(shù)（SHAPE）來(lái)評(píng)估水系的空間格局，計(jì)算匯水范圍內(nèi)水系雨洪調(diào)蓄任務(wù)量與其本身的雨洪調(diào)蓄容量來(lái)評(píng)估水系的雨洪調(diào)蓄潛力。

1）水系破碎程度

FN=（Np-1）/Nc（2）

式中：FN為水系破碎程度（個(gè)/hm2）；Np為斑塊數(shù)量（個(gè)）；Nc為水系總面積（hm2）。

FN值越大，表明水系越破碎，水系之間的連通性越低。

2）水系形狀指數(shù)

SHAPE= Pi /min Pi （3）

式中：SHAPE為水體形狀指數(shù)；Pi 為湖泊i的周長(zhǎng)（m）；min Pi 為同面積的圓周長(zhǎng)（m）。

SHAPE指數(shù)越大，表明水體形狀越復(fù)雜，岸線與生態(tài)空間的接觸度越高。

3）雨洪調(diào)蓄容積

水系雨洪調(diào)蓄容積為設(shè)計(jì)高水位與常水位之間的容積，用于調(diào)節(jié)徑流，灌溉供水等。計(jì)算式為

V0=（H - H0）S（4）

式中：V0為水系雨洪調(diào)蓄容積（m3）；H為設(shè)計(jì)高水位（m）；H0為常水位（m）；S為水體平均底面積（m2）。

4）雨洪調(diào)蓄任務(wù)容積

水系雨洪調(diào)蓄任務(wù)容積為水系在匯水區(qū)內(nèi)應(yīng)承擔(dān)的雨洪調(diào)蓄任務(wù)量。計(jì)算式為

V=10HφF（5）

式中：V為水體雨洪調(diào)蓄任務(wù)容積（m3）；H為設(shè)計(jì)降雨量（mm）；φ為綜合雨量徑流系數(shù)；F為匯水面積（hm2）。

1.2 時(shí)間尺度的城市水生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估

通過(guò)分析不同時(shí)期城市水系面積變化情況、水系破碎程度變化情況、水系形狀指數(shù)變化情況，評(píng)估城市水生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。

1）水系面積變化率

ASR =（A1 - A0）/A0（6）

式中：ASR為水系面積變化率；A1為終期水系面積（hm2）；A0為始期水系面積（hm2）。

ASR值＞0，表明城市水系處于擴(kuò)張狀態(tài)，反之則表示水系萎縮。ASR值的變化反映城市水系擴(kuò)張或萎縮速率的快慢。

2）水系破碎程度變化率

FNR=（FN1 - FN0）/FN0 （7）

式中：FNR為水系破碎程度變化率；FN1為終期水系破碎程度（個(gè)/hm2）；FN0為始期水系形狀指數(shù)（個(gè)/hm2）。

FNR值＞0，表明水系逐漸破碎。FNR值的變化反映城市水系破碎程度變化速率的快慢。

3）水系形狀指數(shù)變化率

SIR=（SHAPE1 - SHAPE0）/SHAPE0（8）

式中：SIR為水系形狀指數(shù)變化率；SHAPE1為終期水系形狀指數(shù)；SHAPE0為始期水系形狀指數(shù)。

SIR值＜0，表明水系形狀復(fù)雜程度降低。SIR值的變化反映水系形狀變化速率的快慢。

2 城市水系生態(tài)布局調(diào)控

針對(duì)水系萎縮、水系破碎程度增大、形狀指數(shù)降低導(dǎo)致的水系生態(tài)循環(huán)被打斷的問(wèn)題，在宏觀層面建立藍(lán)綠交融的雨洪安全格局，增強(qiáng)藍(lán)綠空間的連通性；在中觀層面調(diào)控水系及周邊綠地的邊界指數(shù)，以加強(qiáng)與周邊用地的有效對(duì)接；在微觀層面系統(tǒng)性營(yíng)建海綿設(shè)施以增強(qiáng)水系生態(tài)空間的雨洪調(diào)蓄能力。

2.1 藍(lán)綠交融的雨洪安全格局

宏觀層面，在城市水系生態(tài)多尺度分析評(píng)估的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)控城市水系周邊的綠地等生態(tài)空間，恢復(fù)城市水系的生態(tài)連通性，建立藍(lán)綠交融的雨洪安全格局。對(duì)于城市水系的匯水范圍沒(méi)有完全覆蓋的區(qū)域、水系調(diào)蓄容積小于其調(diào)蓄任務(wù)的區(qū)域，需要通過(guò)規(guī)劃綠地斑塊、廊道來(lái)承接消納多余的雨水，從而增強(qiáng)藍(lán)綠空間的融合率和連通性，更高效地進(jìn)行雨洪調(diào)蓄、徑流消減以及污染負(fù)荷控制。

2.2 水系空間與周邊用地的銜接

中觀層面，徑流雨水能否順利進(jìn)入城市水系的影響因素之一是城市綠地與周邊用地的對(duì)接，包括地面對(duì)接和雨水管網(wǎng)對(duì)接兩個(gè)方面。

地面對(duì)接主要調(diào)控因子為水體及周邊綠地的邊界指數(shù)，包括邊界開(kāi)敞率、地形坡度、邊界曲折度等。綠地邊界開(kāi)敞率的調(diào)控意在打通綠地與其他用地的連通性。地形坡度的調(diào)控是為了使徑流雨水能夠更好地進(jìn)入城市綠地進(jìn)而進(jìn)入調(diào)蓄水體。曲折度的調(diào)控則是為了增加綠地與周邊用地的融合率，更好地接納城市水體匯水面積范圍內(nèi)各個(gè)方向的徑流雨水。

雨水管網(wǎng)的對(duì)接，包括管網(wǎng)設(shè)施共享性與對(duì)接形式等方面。對(duì)于調(diào)蓄容積小于調(diào)蓄任務(wù)的區(qū)域以及只有綠地、雨水管網(wǎng)進(jìn)行雨洪調(diào)蓄的片區(qū)，需要更多地考慮與城市綠地周邊雨水設(shè)施的共享性。城市水系與雨水基礎(chǔ)設(shè)施的對(duì)接形式，則會(huì)影響進(jìn)入城市水系的雨水水量和水質(zhì)。

2.3 生態(tài)空間的海綿設(shè)施系統(tǒng)性營(yíng)建

微觀層面，將城市生態(tài)空間與雨水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，合理布局海綿設(shè)施。通過(guò)對(duì)國(guó)家及地方海綿城市建設(shè)技術(shù)指南的充分研究，在源頭控制、傳輸控制及終端處理三個(gè)階段進(jìn)行海綿設(shè)施系統(tǒng)營(yíng)建（見(jiàn)圖2）。

2.3.1 源頭控制階段

雨水源頭控制階段處于排水系統(tǒng)上游，其主要目標(biāo)是在雨水進(jìn)入市政排水管網(wǎng)前采取各種措施，從源頭減少面源污染物的排放率和進(jìn)入排水系統(tǒng)的雨水徑流量，并實(shí)現(xiàn)雨水控制利用。主要控制要素包括：

（1）最小化不透水區(qū)域面積。采用透水鋪裝、綠色屋頂，促進(jìn)雨水徑流下滲。

（2）對(duì)于土壤滲透性能差、硬質(zhì)比例高的區(qū)域可結(jié)合場(chǎng)地大小采用滲透井、滲透池、滲透管渠等集中式滲透設(shè)施。

（3）利用綠地與城市水體、城市道路高差，通過(guò)地形坡度處理，如設(shè)置緩坡地形、階梯型生態(tài)護(hù)岸、雨水花園，形成薄層漫流，有效減緩匯流速度，并延長(zhǎng)徑流流程和滯留時(shí)間。

（4）灌木土壤的平均滲透率要高于草地土壤。增加植被覆蓋率，提高低矮灌木的比例以有效維護(hù)土壤的滲透率。

2.3.2 傳輸控制階段

雨水傳輸控制階段是指雨水從源頭集中傳輸至排水系統(tǒng)末端或儲(chǔ)存段之間的路徑，其主要目標(biāo)是利用調(diào)蓄、滲透、滯留等處理措施改變來(lái)源區(qū)域的地表水文活動(dòng)，以有效截留、處理雨水徑流污染物并短時(shí)儲(chǔ)存雨水。主要控制要素包括：

（1）結(jié)合人工旱溪或植草溝等特色景觀營(yíng)造，利用砂礫、塊石、植被等材料增加排水設(shè)施表層的粗糙度，從而在雨水傳輸過(guò)程減緩徑流速度。

（2）利用場(chǎng)地縱向坡度在排水過(guò)程設(shè)置堰壩或形成階梯式排水過(guò)程，延長(zhǎng)雨水滯留和傳輸時(shí)間。

（3）結(jié)合豎向設(shè)計(jì)與低勢(shì)綠地將雨水分散匯集處置，實(shí)現(xiàn)雨水短時(shí)儲(chǔ)存和淺層下滲。

（4）采用滲透管渠，在排水過(guò)程使得部分雨水自然下滲。

2.3.3 終端處理階段

雨水終端儲(chǔ)存階段處于排水系統(tǒng)的末端，其主要目標(biāo)是在雨水和污染物進(jìn)入受納水體或儲(chǔ)存設(shè)施前的凈化攔截及受納水體的水質(zhì)凈化，從而對(duì)雨水加以利用。主要控制要素包括：

（1）采用濕塘、蓄水池等設(shè)施增加對(duì)雨水的調(diào)蓄容量、提升凈化功能，以雨水為主要水源補(bǔ)給景觀水體。

（2）城市水體通常是濱水區(qū)滯蓄雨水、排澇的主要通道，結(jié)合生態(tài)駁岸、人工濕地，利用岸帶植被的凈化緩沖作用，攔截外源污染物，保障水體質(zhì)量。

（3）凈化水體水質(zhì)，可采用殼聚糖包裹載鑭膨潤(rùn)土除磷劑、鑭改性的凹凸棒土底質(zhì)改良劑，對(duì)水體和底泥的磷進(jìn)行吸附，避免水體治理二次污染等問(wèn)題。同時(shí)采用具有良好脫氮效果的異養(yǎng)硝化好氧反硝化功能菌株，通過(guò)微生物復(fù)合凈水技術(shù)，凈化水質(zhì)。

（4）對(duì)水下生態(tài)環(huán)境進(jìn)行重構(gòu)，選取苦草、一葉蓮、鰱魚(yú)、鳙魚(yú)、螺蚌等水生動(dòng)植物構(gòu)建水下森林，達(dá)到凈化水質(zhì)、維持水體生態(tài)平衡的目的。

（5）在發(fā)生極端降雨事件時(shí)，將生態(tài)空間作為水系及蓄滯洪區(qū)的連接通道，以便雨水排出，避免重要基礎(chǔ)設(shè)施受到洪澇災(zāi)害影響。

3 城市水系多尺度評(píng)估與調(diào)控的應(yīng)用

為更好地驗(yàn)證上述城市水系多尺度評(píng)估與調(diào)控的理論框架，同時(shí)進(jìn)一步檢驗(yàn)該理論框架實(shí)踐效果，以武漢市中心城區(qū)為案例，嘗試從時(shí)空尺度評(píng)估其水系生態(tài)系統(tǒng)，分析水系格局存在的問(wèn)題，并以武漢市紫陽(yáng)湖、經(jīng)開(kāi)區(qū)小微水體為研究對(duì)象，在微觀層面進(jìn)行海綿設(shè)施系統(tǒng)性營(yíng)建，改善水生態(tài)環(huán)境。

3.1 案例區(qū)域概況

武漢市地處中國(guó)腹地，長(zhǎng)江與其最大支流漢江在此交會(huì)。市內(nèi)湖泊眾多，水域面積占市域總面積的26%，形成了武漢三鎮(zhèn)密集的湖泊水網(wǎng)。在氣候方面屬于北亞熱帶季風(fēng)性（濕潤(rùn)）氣候，具有常年雨量豐沛、熱量充足、雨熱同季等特點(diǎn)。武漢降雨主要集中在每年6—8月，降雨量大，加之排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、地面硬化、水系面積銳減等綜合作用，造成城市內(nèi)澇頻發(fā)。

3.2 武漢市中心城區(qū)水系生態(tài)多尺度評(píng)估

通過(guò)遙感影像提取武漢市中心城區(qū)的水文特征，運(yùn)用GIS分析得出水體匯水面積、水體變化面積分布（見(jiàn)圖3、圖4），將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得到城市水系生態(tài)多尺度評(píng)估結(jié)果（見(jiàn)表1）。

分析發(fā)現(xiàn)武漢市中心城區(qū)水系雨洪調(diào)蓄存在三個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）水系割裂的問(wèn)題。數(shù)據(jù)表明，2000—2015年，武漢中心城區(qū)36個(gè)湖泊面積共減少34 km2，景觀破碎度變大，形狀指數(shù)減小。20世紀(jì)末，武漢通江湖泊全部被阻斷，武昌地區(qū)的東湖、沙湖、南湖被隔開(kāi)；漢陽(yáng)地區(qū)的墨水湖和太子湖分開(kāi)；漢口地區(qū)小湖泊零星分布。2000—2015年，硚口區(qū)竹葉海、張畢湖面積減少了0.95 km2，原本幾乎連為一片的湖泊，割裂分離為2個(gè)獨(dú)立的小湖體。洪山區(qū)東湖、楊春湖面積減少了3.65 km2，兩湖之間的狹長(zhǎng)水系在城市發(fā)展中被填占。原為一體的洪山區(qū)嚴(yán)西湖、北湖面積減少1.50 km2，北湖被分割，水系割裂，導(dǎo)致水生態(tài)循環(huán)被打斷，湖泊的水質(zhì)污染形勢(shì)嚴(yán)峻。

（2）藍(lán)綠連通性差、管網(wǎng)斷層。通過(guò)降雨匯水路徑與綠地系統(tǒng)的耦合分析（見(jiàn)圖5），發(fā)現(xiàn)綠地分布與降雨匯水路徑基本吻合，只是由于綠地面積在湖泊匯水面積范圍內(nèi)所占比重較小，造成降雨后匯水范圍內(nèi)的地表徑流無(wú)法通過(guò)綠地系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)蓄湖泊。通過(guò)降雨匯水路徑與城市雨水管網(wǎng)的耦合分析（見(jiàn)圖6），發(fā)現(xiàn)城市管網(wǎng)的分布與匯水路徑有位置上的較大偏移，導(dǎo)致降雨后地表徑流無(wú)法快速進(jìn)入雨水管網(wǎng)。湖泊與雨水管網(wǎng)沒(méi)有直接對(duì)接，不能緩解雨水管網(wǎng)承載的雨水疏散壓力，調(diào)蓄功能沒(méi)有得到充分發(fā)揮。

（3）水系調(diào)蓄容積不足。數(shù)據(jù)表明，鸚鵡湖水系的蓮花湖、巡司河排水系統(tǒng)的曬湖，調(diào)蓄容積小于調(diào)蓄任務(wù)量，需采取相應(yīng)布局調(diào)控措施來(lái)提升調(diào)蓄容積。

3.3 布局調(diào)控

（1）案例一：武漢市紫陽(yáng)湖“大湖+”工程

紫陽(yáng)湖“大湖+”工程位于武漢市武昌區(qū)紫陽(yáng)路222號(hào)，北靠蛇山，西臨長(zhǎng)江。其作為巡司河排水系統(tǒng)中的重要匯水湖泊，承載著雨洪調(diào)蓄的重要作用，但由于公園地形條件、大量不透水鋪裝問(wèn)題，致使其實(shí)際調(diào)蓄能力較低。在武漢市委市政府提出的“大湖+”發(fā)展理念背景下，項(xiàng)目實(shí)施海綿化改造。改造范圍總面積為29.6 hm2。其中，紫陽(yáng)湖湖泊面積13.6 hm2，陸地生態(tài)空間面積16 hm2。

改造將湖泊生態(tài)空間與雨水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，對(duì)各項(xiàng)構(gòu)景要素的空間布局進(jìn)行系統(tǒng)性營(yíng)建，充分發(fā)揮湖泊公園的雨洪調(diào)蓄與凈化功能（見(jiàn)圖7）。本次海綿設(shè)施系統(tǒng)性營(yíng)建主要通過(guò)透水鋪裝、雨水花園、植草溝、濕塘、蓄水池、生態(tài)駁岸等達(dá)到設(shè)計(jì)蓄水容積、年徑流總量控制率等目標(biāo)值（見(jiàn)表2）。對(duì)二級(jí)園路及部分廣場(chǎng)，采用透水鋪裝，二級(jí)園路邊設(shè)置植草溝，以凈化徑流雨水，在有條件的區(qū)域設(shè)置雨水花園，不僅能夠調(diào)蓄、凈化雨水，也具有一定的觀賞價(jià)值，將湖心島上原有水池改造為濕塘，收集調(diào)蓄湖心島上雨水。

通過(guò)海綿設(shè)施系統(tǒng)性營(yíng)建，提高了公園的水生態(tài)、水環(huán)境、水安全。打造生態(tài)護(hù)岸并優(yōu)化沿湖水生態(tài)系統(tǒng)植物配置群落，通過(guò)對(duì)雨水徑流的過(guò)濾、凈化，使水體受污染風(fēng)險(xiǎn)降低（見(jiàn)圖8）。

經(jīng)檢測(cè)，紫陽(yáng)湖水質(zhì)已由劣Ⅴ類(lèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇硭纛?lèi)，局部水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類(lèi)，具體污染物去除情況見(jiàn)表3、表4。

同時(shí)，工程年徑流控制率達(dá)到88.6%，峰值徑流控制達(dá)到60%，面源污染控制率達(dá)到80%，雨水資源化利用率達(dá)56.4%，滿足武漢市標(biāo)準(zhǔn)，超預(yù)期完成了紫陽(yáng)湖生態(tài)環(huán)境提升目標(biāo)，并且產(chǎn)生了固碳制氧效益、凈化空氣效益、提供生境效益、降噪效益、保持生物多樣性效益等（見(jiàn)圖9）。

（2）案例二：武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)（漢南區(qū)）“四水共治”二期工程小微水體治理

武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)（漢南區(qū)）“四水共治”二期工程為經(jīng)開(kāi)區(qū)內(nèi)16處湖泊，總水面面積約260萬(wàn)m2。主要建設(shè)內(nèi)容為沿湖截污納管工程、內(nèi)源治理工程、水生態(tài)修復(fù)工程、駁岸及景觀工程。小微水體由于水體小、地處偏、影響小，基本沒(méi)有納入到武漢市各區(qū)湖泊保護(hù)規(guī)劃之中，但是普遍存在水質(zhì)差、淤積重、景觀差等問(wèn)題。

項(xiàng)目采用對(duì)湖泊的點(diǎn)源、內(nèi)源污染進(jìn)行治理的修復(fù)措施，落實(shí)省市水污染防治目標(biāo)（見(jiàn)圖10）。主要采取終端處理階段的岸帶植被凈化、底泥污染物控制、微生物復(fù)合凈水及水下森林等技術(shù)方法，實(shí)施后，16個(gè)小微水體穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)測(cè)定，本項(xiàng)目的污染物消減量如下表所示（見(jiàn)表5）。

4 結(jié) 論

基于雨洪調(diào)蓄視角探討了水系生態(tài)多尺度評(píng)估與調(diào)控方法的研究應(yīng)用，主要結(jié)論如下。

（1）提出了時(shí)間、空間多尺度水系生態(tài)評(píng)估體系?？臻g尺度上選擇水系破碎程度、水系形狀指數(shù)、雨洪調(diào)蓄容量、雨洪調(diào)蓄任務(wù)量四個(gè)指標(biāo)，時(shí)間尺度上選擇水系面積變化率、水系形狀指數(shù)變化率、水系破碎程度變化率三個(gè)指標(biāo)，以評(píng)估城市水生態(tài)系統(tǒng)完整性及雨洪調(diào)蓄潛力。

（2）從宏觀、中觀、微觀三個(gè)層面提出了城市水系生態(tài)布局調(diào)控措施。在宏觀層面，建立藍(lán)綠交融的雨洪安全格局；在中觀層面，將水系空間與周邊用地進(jìn)行有效對(duì)接；在微觀層面，將城市生態(tài)空間與雨水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性營(yíng)建海綿設(shè)施。

（3）武漢市水系生態(tài)多尺度評(píng)估與調(diào)控驗(yàn)證了所提方法的有效性。采用本文所提方法，可大幅削減水體污染物指標(biāo)，顯著改善水生態(tài)環(huán)境。

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Method of Multi-scale Assessment and Layout Regulation of Ecology for Urban Water System

CHEN Chujiang1，LIAO Jiahui1，2，QIU Hongfei3，ZHOU Haiyan1，2

（1. CCCC Second Highway Consultants Co.，Ltd.，Wuhan 430056，China；2. CCCC Hemei Eco-environmental Construction Co.，Ltd.，Wuhan 430050，China；3. College of Landscape Architecture，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract：Water systems have been degraded，leading to a decline in ecosystem services such as water supply，water containment and rainwater storage. This hinders the efficient utilization of water resources，the improvement of water environment quality and the enhancement of water ecological services are constrained. As a primary task of China's ecological environmental protection and restoration，protecting the ecological health of urban water provides vital support for accelerating the construction of water ecological civilization and guaranteeing national water and ecological security. To address these issues，a multi-scale water ecological assessment and layout regulation method is presented focusing on the rainfall and floodwater storage function of water system. At the macro level，the ecological integrity of the water system and the rainfall and flood storage potential of each water body were assessed at spatial and temporal scales. Subsequently，corresponding layout regulation strategies are proposed. At the micro level，systematic sponge facilities were recommended to enhance the rainfall and flood storage capacity of the water system and promote the benefits of water environment，water ecology and water safety. Finally，the effectiveness and practicality of the method were validated by application to the ecological assessment and regulation of the water system of Wuhan.

Key words：urban water system；ecosystems；rainfall-flood regulation and storage；multi-scale assessment；layout regulation

作者簡(jiǎn)介：陳楚江，男，全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師，正高級(jí)工程師，博士，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代地球空間信息技術(shù)及其公路集成應(yīng)用。

E-mail：cjchen@vip.163.com