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UN生态系统修复手册解读——河流与湖泊篇(上)

 longhy2000 2022-05-25 发布于北京

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在生态文明时代下,探索“人与自然”和谐发展成为城乡规划的重要目标和课题,倡导和践行生态修复型设计也成为我们登龍雲合团队的核心理念和工作。为此,云合中心智库团队于近期推出Design for life研究计划,希望通过分享整理海内外生态设计案例,与大家共同学习和探讨关于生态修复型规划设计的理念和方法。

第一个研究系列从《UN生态修复手册》开始,对其中提到的七大生态系统的背景、现状、修复方法、成功案例等不同方面进行介绍,并尝试从已有的理论及案例经验中,总结出参与全球生态系统修复这一宏大议题的不同路径。

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△ UN提出需要修复的七大生态系统

图源:decadeonrestoration.org

为此我们整理了有关森林生态系统修复的相关信息以及各国实践案例。从政策制定、规划设计、到社区动员,科技创新。生态修复是一个综合型多学科协作,也必须融合专业人士和普通大众的参与。

本篇我们准备了有关河流生态系统的一些背景知识、修复方式以及成功案例。

# 加入修复的一代

河流生态系统

淡水生态系统为数十亿人提供粮食、水和能源,保护我们免受干旱和洪水的侵袭,为许多动植物提供了栖息地。

河流也是人类文明的发源地:古中国发源地在黄河流域;古巴比伦发源地在两河流域即底格里斯河和幼发拉底河之间的流域;古埃及发源地在尼罗河流域;古印度发源地在恒河流域及印度河流域 。有了河流人类才能获取可利用淡水进行日常生活、生产、物资运输。因此,河流在古老的人类文明中有着极高的地位:各地神话中普遍存在着河神;文学中也常将河流比喻为“母亲”。

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△ 沿河而建的古镇

图源:Voco Wallpaper

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△ 意大利城市运河

图源:GoodFon

但是随着人类文明的高度发展,人类对于河流的尊重和敬畏早已消失,而是将它们当作了经济的垫脚石,可以随意改造的工具。工业文明的发展使得河流严重退化:化学品、塑料、污水等污染了河道、房地产开发和娱乐项目也喜欢在河流及其岸边选址、开凿运河以及开采矿石等改造与侵略自然的行为进一步引起世界范围内的河流退化。

城市的河流问题并不是一个新兴的话题。从工业革命开始,人类对河流的污染和破坏就已经出现。泰晤士河曾经是一条清澈、美丽的河。然而进入19世纪之后,泰晤士河却风光不再。河流变得黑臭且死气沉沉;河道上满是运输船吐出的黑烟;河水散发的臭味使得人们都不愿靠近这条伦敦的母亲河。

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△ 19世纪的泰晤士河笼罩在伦敦的雾中

图源:今日头条

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△ 如今的泰晤士河重新变得具有吸引力

图源:parkgrandpaddingtoncourt

我国城市发展中也存在着这样问题。新中国成立后,上海工业进入一个高速发展期,苏州河两岸建起了更多的工厂,也容纳了更多的居民。污水被大量地排放到苏州河里,到了1956年,苏州河黑臭到北新泾;1964年,黑臭延伸到闵行区的华漕;到了1978年,苏州河全线都已经被污染,当时老百姓用六个字来形容它——“黑如墨、臭如粪”。污染耗竭了苏州河的自然资源,也破坏了两岸的城市景观和自然景观,并严重的影响了周围居民的正常生活。

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△ 上世纪苏州河黑臭的河面上船只列着船队

图源:陆元敏

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△ 市民在刚贯通不久的苏州河普陀段滨岸乘凉避暑

图源:孙中钦 

如今,经过长时间的修复与治理,泰晤士河以及苏州河的整治已经取得了很好的效果,但这并不意味着我们可以掉以轻心,这些”黑色的回忆“是一个持续的警示,提醒我们河流的重要地位及其脆弱的生态。河流是城市的命脉,是城市最初的发展基石。而在人类文明高度发展的今天,我们应该将河流视作城市的一部分,去寻找平衡利用与保护的措施,使河流依然能成为人们生活中美好的一部分,依然可以具有生态服务,依然可以像过去一样承载众多的生命。

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△ 自然河流结构的生态系统服务与灰色基础设施收益对比  图源:IUCN

《UN生态系统修复手册》对于河流生态系统提出了五个方面的治理思路:清理垃圾、调整接入点以避开生态脆弱河段、恢复本土植被、制定可持续发展计划,以及设立自然保护区。

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△ 《UN生态系统修复手册》中关于河流与湖泊的内容  图源:decadeonrestoration.org

对于空间规划设计来说,其中最常涉及的就是中间三个方面的内容,即在空间规划时如何保证规划项目避开生态脆弱的河段,如何通过适宜的选种及种植恢复本土植被,以及为项目中的河流的可持续发展指定长远且有效的计划。随着世界范围内生态系统保护观念的崛起,越来越多的规划与设计师在城市或空间规划中将河流的生态功能恢复作为着眼点,并充分结合社会功能及人的休闲娱乐需求,打造了许多优秀的河流规划的案例,提供我们新的视角去看待河流在空间规划中的定位,以及优化河流区域的无限可能性。

河流的功能之于城市不仅仅局限在航运、休憩和娱乐等为人类服务的角度,作为七大生态系统的之一,它象征着重要的自然元素,为许多动植物提供了栖息地。河流及其完整的河岸与泛洪区可以成为物种最丰富的生态系统,也可称为是生物多样性热点区域,所以城市不仅是人的城市, 也是生命的城市。 

城市水环境及周边林地植被,如果能为生物多样性提供繁衍和庇护,例如河道底部和坡岸不做硬化,留出原生植被的生长空间,可以作为重要的生态廊道,为途经城市的候鸟提供停歇、觅食、休憩、筑巢繁殖等生存需求的重要空间。

 —— 让候鸟飞执行长 刘慧莉 

芝加哥滨河步道的四维设计

在城市空间设计的背景下同时收获河流的生态、娱乐和经济利益

 芝加哥河的治理

芝加哥河是这座城市的起源,18世纪末19世纪初,外来移民开始在河的两岸定居。后随着伊利诺伊和密西根运河的开凿,使得大湖区可以经由芝加哥河与密西西比河相连,从此中部腹地丰实的物产——木材、农副产品、矿产有了通往墨西哥湾的直接通道,芝加哥的潜质被从天而降的商机激发出来。

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△ 1900年左右芝加哥河景观

图源:City of Chicago

大量的工业、商业、运输的需求将大湖岸边的土地纷纷占用,生意的繁忙、街道的拥挤、地产交易的火爆……高速度、高强度的发财过程使得这条河流受到的污染变本加厉。1900年为防止大风暴时芝加哥河水对密歇根湖脆弱的生态造成更大破坏,人们通过建设水利设施,使原本流入密歇根湖的河流倒转,转而向南流入伊利诺河。

但河流倒转并没有解决芝加哥河本身的问题。所以在1910年后芝加哥城区开始建设污水厂,并在1972,推行净水法(Water Pollution Control Act),规定了在1984年7月1日以前,全国河流都要实现能养鱼和游泳。后来随着污水处理厂以及新的蓄洪隧道和地下水库工程(DEEP TUNNEL)的建设,芝加哥河的污染程度大为改善,所以在步入21世纪之时,河流所扮演的角色随着芝加哥滨河项目再次转换——重拾芝加哥河的城市生态与休闲效益。

 让城市人来到水边

最初,芝加哥滨河大道是由建筑师兼城市规划师丹尼尔·伯纳姆(Daniel Burnham )通过建设威克大道高架桥,为市政规划完成的。2012年,SASAKI建筑事务所,建筑师Ross Barney ,工程师Alfred Benesch ,和Jacobs/Ryan建筑事务所组成的联合团队,在技术顾问的支持下,对该项目的二期和三期工程进行设计建设:六个街区的改造项目。他们借鉴了以往芝加哥河的各种数据,设计了一条沿河而行、且又连接着河流与湖泊的滨河步道。

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△ 河滨步道设计总览

图源:Chicago Riverwalk | State Street to Franklin Street

这六个街区的愿景分别是:码头、水广场、河流剧院、小河湾、码头广场以及河岸。每个街区都呈现了不同的形态,代表了河流的不同功能。

码头区的一系列码头和漂浮的湿地花园提供了一个河流生态的互动学习环境,并且能在此捕鱼和识别本地植物;水广场为儿童和家庭提供了一个亲水的机会;河流剧院为行人提供通往水边的路和座位,而树木则提供绿色和阴凉处;河湾区有皮划艇租赁;码头广场的餐厅和户外座位可以欣赏到水上充满活力的生活,包括通过驳船,巡逻艇,水上出租车和观光船;河岸则是一条无障碍的人行道,让人可以从河道边缘、直接进入大街。

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△ 水质的改善与亲水的设计保证了滨河空间的利用率

图源:芝加哥滨河步道的四维设计 / Sasaki

这样亲水的空间是否可以经过洪水的考验也是设计中至关重要的一部分。事实上,SASAKI建筑事务所采用了巧妙的设计同时保证步道的亲水空间和安全性。水广场是整个项目中的主要亲水空间,沿水呈阶梯状的设计在发生小洪水时,步行道的较高部分可以保持干燥,方便人的使用。耐水的铺路材料、海洋级照明设备、能够承受河水周期性饱和的植物种类作为装点元素,都可以在洪水发生时帮助整个空间很快恢复常态。而就在河道开放几周后,芝加哥河就遇到了一场创纪录的洪水,不同元素叠加的防洪设计承受住了洪水的考验,并在水位下降后12小时内重新开放。

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△ 左图为正常水位,右图为洪水情况

图源:The Dynamism of the Chicago River

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△ 水广场的亲水空间

图源:芝加哥滨河步道的四维设计 / Sasaki

这条城市河流负担着人们的休闲生活,也在执行相应的生态功能。对于一条曾经严重污染的河流来说,要找回原有清澈的水体和丰富的生物多样性是一个漫长而困难的过程。所以SASAKI在设计时将河流生态功能的修复也纳入其中,在服务人类的同时,帮助河流变得更加健康。

比如码头区特别致力于教育元素和生态实验。这里有七个桥墩以不规则的角度伸入水中,桥墩之间是漂浮湿地和水上花园,其中种植了许多本地植物和耐水物种。因为河水位波动大,所以植物品种必须能够在间歇被水淹没的环境中生存和繁衍,例如莎草、鸢尾、红雀花等。漂浮花园里的植物吸收着河水中过剩的养分并逐渐形成了小片的湿地,吸引帝王蝶以及苍鹭等动物来繁殖取食。

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△ 码头区的漂浮花园

图源:The Dynamism of the Chicago River

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△ 帝王蝶的幼虫和苍鹭

图源:The Dynamism of the Chicago River

此外步道最为精妙的生态思考隐藏在人们看不到的地方——水面之下。在码头下方的支柱上,有专门为水生生物设计的栖息地。这部分设计使用的材料十分简单,如帮助藤壶附着生长的钢网筛和有利于藻类繁殖的尼龙丝,以及可以作为鱼类藏身处的穿孔钢瓶。在与鱼类生态学家的合作下,设计师们设计了多层次的水下栖息地。睡莲的种植和其他漂浮植物的沙砾盘都为昆虫创造了栖息地,而这些植物的根系悬挂在水中,形成了一层天然的“生物膜”,支撑着浮游动物等水生生物的生命,为鱼类提供了重要的营养来源。

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△ 码头区水上与水下的生物友好型设计

图源:The Dynamism of the Chicago River

芝加哥滨河大道的设计可以说是近年来相当成功的城市河流规划与设计的案例,设计师们用不同的功能调整了空间的分区接入点,将船舶停靠、人类活动和动物生存的区域分开,保证不同功能之间互不干扰,在创造人与水的交流环境的同时也推动了河流的生态修复过程,让曾经消失的生物们重新回到它们的家园。

这一跨越六个街区的河滨步道延伸项目既和谐又多样化,它创造了连续的无车环境,将滨河地区一系列离散的社区空间连接起来。设计体现了卓越的综合技术实施水平、单用途公用交通基础设施的创新适应性、城市景观的抗洪能力,并为芝加哥城市增添了一处优质公园。

慕尼黑“伊萨河计划”

(Isar-Plan)

城市“野生”河流能防洪还能提供公共活力空间?伊萨河修复给出了答案

发源于奥地利的伊萨河向北流经德国巴伐利亚州,最后在代根多夫县汇入多瑙河。历史上,因常年洪水灾害,慕尼黑段的伊萨河被截弯取直,并且通过运用堤坝、洪泛平原、防洪墙、拦河坝系统以及运河改造来开发水力资源。但过度开发使得伊萨河水位持续下降,直接导致了慕尼黑地区航运的衰败。到了20世纪,慕尼黑市内的河段更像是一条被硬质化的水渠,完全失去了其原有的面貌,不断增高的河堤和两侧陡峭的水泥堤防则使伊萨河变得难以亲近,渐渐无人问津。

 规划方案的制定风波

为解决这些问题,1995年,巴伐利亚州水务局起草了“伊萨河计划”(Isar-Plan),和来自建设局、城市规划和建筑规范部门以及健康与环境部门的代表组成了跨学科的合作团队。经过一系列的研讨会,并结合现场勘察与民调的结果,项目组制定了以下目标:1)提高河流的防洪能力;2)构建自然化的河流景观;3)提供优质的游憩空间。

景观设计师Irene Burkhardt领导的团队获得了伊萨河计划设计竞赛的一等奖,他们建议通过一个雕塑般的堤坝将主流和一个新的休闲空间分开。但由于其有意识的建造特点和过于强烈的线性感,被公众描述为 '非常平庸',一些人将中央码头/堤岸区域称为 '混凝土怪物'(concrete monster)。

'重新自然化而不是混凝土化(Renaturieren statt Betonieren)'这样的标语十分盛行。

二等奖被授予由景观设计师Winfried Jerney领导的团队,其提案几乎与一等奖得主相反:一个弯曲的设计,暗示着一条通过自发沉积和侵蚀过程自由形成蜿蜒、岛屿和河岸的河流。挑战技术约束的现实,设计暗示了一种恢复的自由和对荒野的渴望。这个设计得到了更多的认可,因为它让公众相信在现有的高水位河道内存在完全恢复自然过程的可能性。

经过一段时间的公众咨询和涉及其中的委员会、设计师、地区代表和市民的情绪化讨论,直到2005年1月,《南德意志报》才宣布,终于找到了伊萨尔河修复提升的妥协方案。

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△ 从上至下依次为“伊萨河计划”竞赛前两名获奖方案与最终折中方案  

图源:State of Bavaria and City of Munich

 防洪与游憩的空间结合

最终的规划方案主要包括六个方面的措施:河床去硬质化、缓坡替代滚水堰、引入水体沉积物、引入阻流因素、河岸线塑造、水体改良与水量控制。那么这六个措施是如何作到将防洪设施转变为平时可供游憩的亲水空间的呢?

原先运河状的硬质河床被改造成了宽窄不一的砾石河滩和小洲,这一措施保证了河流系统的动态性。主河道从50米拓宽到90米,将沿河前陆和漫滩结合起来,提高了平均流量和洪水径流,为河流的发展提供了更大的空间。

用平坡堤岸和自然发育的堤岸替代原先混凝土石板和路固定的陡峭堤岸。一般来说,鱼类在绝大部分情况下是无法成功通过一条横截面为200米且河流最大落差为一米的河流的。所以这些地方都被带有中间水池的蜂窝状石阶的平坦坡道所取代。这些措施不仅恢复了伊萨尔河近乎自然的面貌,而且改善了伊萨尔河特有动植物群的生活条件和生境类型。

在河道修复之后,河道承载的洪水径流得到提升:现在,洪水哪怕以每秒1100立方米的速度流过也不会造成损害。

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△ 新的伊萨尔河重新拥有自然的河流结构    

图源:Bavarian State Ministry of the Environment and Consumer Protection

在堤防安全性低的地区,在旧堤防前面增设了新的堤防,以此来保证河岸外侧树的数量。近水一侧的封闭堤坝表层土薄,是旱地草种生长的理想场所。通过在新堤防和前陆上播种当地的野生草本植物、撒播割下的干草以及移植濒危植物草皮等措施,第一阶段开发时由于建设工程留下的“伤疤”很快得到了修复和愈合。

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△ 现在的伊萨河岸显示了对城市居民的吸引力

图源:Glacyer | Megapixl.com

伊萨河项目最引人注目的成就并不是其后浪漫主义的自然外观,是其容纳和抵御极端洪水的能力,同时还拥有容纳密集的城市生活的能力,比如在晴好的周末这里会有多达30,000人聚集。

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△ 水位低时滩涂成为人们休闲的主要场所

由于洪泛区的水力特征限制了任何公共设施在这里建设,这种对正规化和商业活动的限制受到了居民们的高度重视。'你不能在这里举行什么活动,人们也因此喜欢这个空间:因为没有什么是需要支付的,这里没有啤酒花园(beer gardens)等等消费主义的元素,能拥有一个“闲置”的空间是一件很好的事情。”(Engelmeyer, 2013)

这个没有预先规定用途或程序的开放空间在官方看来不是一个规范的公园,不是一个防洪区,也不是一个受保护的自然保护区,但它是所有这些元素的混合体。它允许城市再次成为一个即兴的、可以由用户定义活动的地方,从孤独的冥想到家庭野餐和集体狂饮,什么都可以。这恢复了公共领域的本质,它的定义并不在于其形式特征,而在于不同社会领域之间的重叠和交流。

以上介绍的两个案例都是城市中主要河流的修复和治理,不同点是芝加哥河的规划设计是从防洪与商业以及休闲的角度出发,河岸以极具现代感的硬质驳岸或城市广场为主,对于生态系统的修复主要是基于水质优化的考虑,科学的将生态提升措施与设计细节进行结合。

而慕尼黑的伊萨河计划不仅在城市中实现了健康河流生态系统的修复、大大提高了河流抵御洪水的能力、创造了有活力的动态空间,还体现了在规划过程中当地居民与社会组织作为公众参与者可发挥的作用,它调动了人们的思考以及对自己所居环境的热切关注。

虽然这两个项目先于联合国提出的生态修复十年倡议,但是我们可以看到其中所应用的措施比如恢复本土植被使生物多样性变得丰富、对于潜在的污染或危害做出相应的计划制定,保证河流的可持续动态发展等等,都与UN所提出的要点十分契合。

河流常常作为城市的标志,一个好的规划项目可以结合功能与空间需求、考虑生态要素的构建与修复、还能使环境提升,增强人们的区域认同感,所以芝加哥河道设计与伊萨河计划作为极其成功的案例,有许多值得我们借鉴的经验。

在下篇我们会继续分享河流生态修复系统在城市与乡村空间规划中的实践,湖泊的修复方式及案例,以及现今国际社会上还有哪些不同的角度介入到河流修复和管理中,敬请期待~

参考文献:

  1. 听讲丨张效国:曾经黑臭的苏州河是怎样变清的

  2. 国际经验丨芝加哥是如何治理水污染的

  3. 芝加哥让河水倒流_中国作家网

  4. 芝加哥滨河步道的四维设计 / Sasaki

  5. 芝加哥滨河大道 / Chicago Department of Transportation

  6. 2018年ASLA通用设计类荣誉奖:芝加哥滨河步道景观设计 | SASAKI_景观中国

  7. 去中心化的河流系统规划与治理:德国伊萨河计划

  8. 德国伊萨河——自然化修复的世界级案例,每一处都值得深思

  9. 城市河流景观的自然化修复——以慕尼黑“伊萨河计划”为例

  10. 慕尼黑的伊萨尔河 Isar river in Munich

  11. 从城市废水到Isar河水—慕尼黑的排水系统

  12. Chicago Riverwalk | State Street to Franklin Street

  13. The Dynamism of the Chicago River

  14. Isar-Plan – Water management plan and restoration of the Isar river, Munich (Germany)

  15. Der Isar-Plan 'Neues Leben für die Isar'

  16. Isar Plan: The Wild As The New Urban?

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关于Design for Life

Design for Life是由登龍雲合发起的生态设计研究计划,我们关注并学习复生设计以及基于自然的解决方案和生态技术,思考如何将生态环境修复、生物多样性保护等融入到规划和设计行业中。通过定期举办公共活动推动生态议题在建筑规划领域中的交流合作。

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