商丘中心城区生态水系规划本科学位论文.docx
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商丘中心城区生态水系规划本科学位论文
目录
1维护和强化整体水系连续性研究82
1.1维护和强化整体水系连续性的意义82
1.1.1商丘中心城区整体水系连续性研究的背景82
1.1.2整体水系连续性的界定82
1.1.3加强整体水系连续性的意义概述82
1.2水系“不通”的表象及原因82
1.2.1水体受阻的表象及原因83
1.2.2生态廊道及亲水岸线的阻塞83
1.3维护和强化整体水系连续性的规划策略84
1.3.1整体水系布局结构规划84
1.3.2水系三线控制85
1.3.3水系的供水水源保证86
1.3.4各水系现状及控制要求89
2维护和恢复河道和河岸的自然形态研究93
2.1商丘河道和河岸的基本情况及问题93
2.1.1状态评价93
2.1.2生态效益评价96
2.1.3视觉美学评价96
2.1.4功能评价100
2.2国内外河道河岸整治和管理经验102
2.2.1国外河道生态修复研究现状102
2.2.2国内河道生态修复研究现状103
2.2.3城市河道生态修复实例研究103
2.3河道生态整治对策105
2.3.1城市河道生态修复概念105
2.3.2相关依据106
2.3.3规划原则106
2.3.4主要规划内容106
2.3.5在城市防洪和水位变化的情况下治理河流与水际的策略108
3保护和恢复湿地系统研究111
3.1湿地系统的基本概念111
3.1.1概念111
3.1.2功能111
3.1.3类型114
3.1.4湿地的研究历史115
3.2人工湿地污水处理系统分析116
3.2.1生态修复治理策略分析116
3.2.3案例分析117
3.3人工湿地在规划中的具体应用策略119
3.3.1商丘水环境恶化成因119
3.3.2水环境保护目标119
3.3.3提出商丘市水环境治理策略120
3.3.4物理-生物-生态水环境治理技术详细内容121
3.3.5市区范围各水系具体解决方法121
4城市绿色文化遗产廊道研究125
4.1城市发展与水系的关系125
4.1.1城市发展与水系关系概述125
4.1.2商丘城市水系与城市发展125
4.2绿色文化遗产廊道的构成要素126
4.2.1绿色廊道、遗产廊道与文化线路126
4.2.2绿色文化遗产廊道的构成要素127
4.2.3商丘与绿色文化遗产廊道128
4.3以水为依托的整体性保护措施130
5开放专用绿地，完善城市绿地系统研究131
5.1城市绿地系统研究的必要性131
5.2城市绿地系统分类131
5.2.1绿地系统现行分类标准131
5.2.2商丘市各类绿地建设现状131
5.2.3商丘市各类绿地规划要求132
5.3公园绿地的控制引导133
5.3.1上海市控规准则借鉴133
5.3.2商丘市公园绿地现状与规划概况133
5.4附属绿地的规划引导135
6城市生态水系规划案例专题137
6.1苏州河水系规划案例137
6.1.1水系生态治理137
6.1.2水系城市经营138
6.2安阳市城市水系环境规划案例140
6.2.1城市水系防洪排涝工程规划140
6.2.2城市水系景观环境规划141
6.2.3城市水系污染治理规划142
6.2.4城市水资源综合利用规划142
6.3保定市大水系建设案例142
6.3.1总体思路143
6.3.2城市水系格局143
6.3.3城市水系建设工程144
6.4东营市生态基础设施规划144
6.4.1规划概念144
6.4.2生态网络规划145
6.4.3绿色通道规划145
6.5案例小结146
6.5.1经验总结146
6.5.2规划建议147
附表城市现状绿地编号及面积一览表149
1维护和强化整体水系连续性研究
1.1维护和强化整体水系连续性的意义
1.1.1商丘中心城区整体水系连续性研究的背景
商丘市自古水系发达，水网密布，但在工农业发展和城市化进程中，特别是近几十年来，由于人口的激增、工业的发展、人为的破坏和城市基础设施的日趋陈旧，致使曾经孕育过灿烂商火文化的水系，目前大多已不堪重负。
堤防溃毁，河床堵塞，渐趋枯竭，日积月累的垃圾和大量排入的废污水，使原本清澈的水体大都蜕变为臭水沟，水体周边环境日益恶劣，严重影响人民的生产生活，极大制约了城市现代化发展进程。
且每到汛期，城市防洪形势严峻，市区内涝灾害频繁，政府每年都要花费大量人力、物力、财力来防御洪涝灾害。
采取必要措施提高水系生态环境质量，使之朝良性方向发展，已到了刻不容缓的地步。
在“着力打造魅力、宜居生态城市”的发展方向指引下，商丘市中心城区生态水系规划围绕“水通、水清、水美”的具体目标，对市区内的水系建设进行了统筹安排，力求建立安全合理的水系生态格局，改善人民的生活和工作空间，美化城市面貌，提升城市品位，塑造商丘新的地域空间特色及城市文化，同时对合理利用土地资源、建立有序发展的城市结构，起到关键作用。
其中，整体水系的连续性即“水通”是“水清”和“水美”的前提和依托。
1.1.2整体水系连续性的界定
加强整体水系的连续性是指，通过对水系生态结构中的水体、岸线和滨水区三者统筹考虑、统一控制，消减人为阻隔和自然淤塞，实现水体、滨河生态廊道、岸线的通畅。
整体水系的连续性的界定主要考虑以下三方面因素：
（1）整体性
在水系生态结构中，水体、岸线和滨水区三种空间紧密联系，共同发挥作用。
因此，水系保护规划中应统一考虑水域控制线滨水绿化控制线、滨水建筑控制线控制、水质保护及生态保护。
通过水域控制线的界定保护水体的连通性、形态的完整性，从而促进河流生物多样性的建立。
通过滨水绿化控制线范围的界定建立河流缓冲带，形成一定宽度河流廊道。
水域控制线滨水绿化控制线的界定限制了建设活动，从而为生态环境的恢复提供了基本条件，并与水质保护相互促进，达到保护水系的目标。
而滨水建筑控制线范围的界定是为了控制和引导滨水用地的开发建设。
同时，要形成可持续的水系生态环境，保证其整体连通性是基本途径。
包括两个方面：
一是保证水体、绿带和生态廊道的畅通；二是保证河道、岸线及滨水区断面上的连通性，尽可能减少人为的阻隔。
（2）连通性
要形成可持续的水系生态环境，保证其连通性是基本途径。
包括两个方面：
一是纵向上保证水体、绿带和生态廊道的畅通；二是保证河道、岸线及滨水区断面上的连通性，尽可能减少人为的阻隔。
（3）生态性
保护水系生态环境，提升生态效益，并为景观、游憩提供基本的环境品质是水系保护规划的根本目标。
在规划中应首先考虑恢复河流生态格局和生态过程，以满足净化水体、涵养水体、恢复植被等环境需求。
从而促进生物间形成互利共生的关系，恢复稳定的食物链及生物多样性。
1.1.3加强整体水系连续性的意义概述
1、整体水系的连续性即“水通”，是“水清”和“水美”的物质前提和基础。
2、水系的连续性是建设生态景观廊道、生态湿地系统的依托，是城市绿地系统构建的重要一环。
3、水系的连续性是保证城市河道防洪排涝功能的需要。
1.2水系“不通”的表象及原因
根据上文对于整体水系连续性的界定。
研究中通过大量的现场调研和细致的分类总结，将水系“不通”的表象分为两类。
一、水体阻塞；二、生态廊道及亲水岸线阻塞。
1.2.1水体受阻的表象及原因
（1）水系内水量较少，水源缺乏，上游来水不足。
汛期雨量充沛时，尚不能有效拦蓄，河网水系呈干涸或半干涸状态。
（2）部分河段没有连通，部分河段被建筑侵占，水系没有构成完整生态系统。
（3）河道狭窄，河床淤积情况严重，有的河段碎砖瓦砾等垃圾任意倾倒现象严重，加上河中有机物沉积，致使河床逐年淤积，影响河水流动。
（4）现存水闸由于没有正确的调度运行方式，使得市区水系统产生“肠梗塞”现象。
1.2.2生态廊道及亲水岸线的阻塞
（1）部分河流拥有较好的自然生态环境，但没有被很好的利用，大面积的滨水区域成为空置地或者被私自占用。
（2）部分河段堤岸采取完全硬化的做法，滨水空间不连续，缺乏完整的步行系统，缺少沿河绿化，亲水性不强。
（3）现状河道两侧城市用地大多与河道景观关系不协调，没有形成和谐的呼应关系
1.3维护和强化整体水系连续性的规划策略
规划中主要采取三项主要手段强化和维护整体水系的连续性，分别为：
通过加强河道、及相关基础设施建设，完善水系结构；通过“三线控制”，对河道、岸线及滨水区用地进行统一控制；通过雨水综合利用、污水再生利用、外来水利用的措施保证水源供应。
1.3.1整体水系布局结构规划
商丘中心城区水系总体布局为“环片相连，心脉相通”，打造体系完整的生态循环水系结构。
规划结构概念来自于生命体的启示，即把商丘水系统视为一个完整的生命体。
污水处理厂犹如生命体的“绿心”，对污水进行处理；滨河湿地犹如生命体的“绿肾”，能净化污水和雨水；各条带状河流就如同“主动脉”，联系绿心和绿肾，是水系统的骨架；循环中水管道就如同“次动脉”，而污水管网、雨水管网、排水提升泵站等构成生命体的“静脉系统”。
图1.3.1规划水系结构图
“环”——城市水系外环
城市水系外环由古宋河、包河、田落沟、东沙河、中水河、忠明和下段以及古城湖水系构成，保证各水系的联通。
水系外环上设置水闸，洪水期通过包河、东沙河与古宋河泄洪，古城湖调蓄。
外环内部的水系都可取消防洪功能，作为城市景观水系，最大程度满足市民亲水的需求。
“片”——城市水系循环片区
依托城市水系外环和市区6个污水处理厂，规划12个水系循环片区（其中4个为河流自净片区）。
每个水系循环片区由污水处理厂、中水管道、河流、生态湿地及排水提升泵站组成。
通过污水厂的处理和河流及生态湿地的自然净化，使得水质达到规划标准并保证足够的生态水量。
“心”——绿心和绿肾
在水系循环片区中，污水处理厂起到“绿心”的作用，通过污水厂的处理，将污水处理为中水，并通过中水管道将部分水量返回到河流及湿地中进一步净化；滨河人工湿地起到“绿肾”的作用，通过人工湿地自身的净化功能，将中水和收集的雨水净化。
通过绿心和绿肾的双重净化，保证商丘生态水系统中的水质和水量。
“脉”——城市主干水系
城市主干水系是城市生态水系统的“主动脉”。
包括古宋河、包河、东沙河、周商永运河、康林河、忠民河、万堤河、蔡河和中水河。
这些城市主干水系联接绿心和绿肾，是生态水系统的骨架。
1.3.2水系三线控制
1.3.2.1三线控制原则
水体总体布局必须将水系及其滨水功能区作为整体进行保护，包括水体、岸线和滨水区，并按水域控制线、滨水绿化控制线、滨水建筑控制线三个层次进行控制。
水域控制线：
受保护水域的范围应包括城市水系的所有现状水体和规划新建的水体，并通过划定水域控制线进行控制。
，划定水域控制线宜符合下列规定：
1.有堤防的水体，宜以堤顶临水一侧边线为基准线划定；
2.无堤防的水体，宜按防洪、排涝设计标准所对应的洪（高）水位划定；
3.对水位变化较大而形成较宽涨落带的水体，可按多年平均洪（高）水位划定；
4.规划的新建水体，其水域控制线应按规划的水域范围线划定。
水域控制线区域内不得占用、填埋，必须保持水体的完整性。
人为阻断的河流要恢复河道，保证水体连通。
拆除侵占河道的建筑，保留现状中的湿地和漫滩；更多地体现出现代社会人与水的和谐关系，使生态型河道更加符合现代都市特色，充分地发挥河网水系系统的综合功能。
河道水域控制线的平面控制要素包括河道中心线，河道两侧河口控制线；立面控制要素主要是河道断面控制，是根据水利规划确定的河道过水能力要求而拟定的最小河道断面，一般概化为梯形断面来进行控制，即由河底高程、河底宽度、河道边坡和河口高程等主要要素组成。
滨水绿化控制线：
滨水绿化控制线为水体周边绿化用地范围线，按照不同滨水功能区保护和利用的需要规定，并符合如下规定：
1.饮用水水源地的一级保护区陆域和水生态保护范围的陆域应纳入滨水绿化控制区范围；
2.有提防的滨水绿化控制线应为堤顶背水一侧堤角或其防护林带边线；
3.无堤防的江河、湖泊，其滨水绿化控制线与水域控制线之间应留有足够的空间；
4.沟渠的滨水绿化控制线与水域控制线的距离宜大于4m；
5.历史文化街区范围内的滨水滨水绿化控制线应按现有滨水空间格局因地制宜进行控制；
6结合城市道路、铁路及其他易于标识及控制的要素划定。
7滨水绿化控制线范围内的绿化应有足够的公共性和连续性，并宜结合滨水绿化控制线布置滨水道路。
滨水建筑控制线：
滨水建筑控制线应根据水体功能、水域面积、滨水区地形条件及功能等因素确定。
滨水建筑控制线与滨水绿化控制线之间应有足够的距离，并明确该区域城市滨水景观的控制要求，符合如下规定：
1.滨水建筑控制线一般不宜突破城市主干道；滨河路或滨湖路作为城市主干道的，其滨水建筑控制线范围为该主干道离河一侧一个街区；
2.滨水建筑控制线距滨水滨水绿化控制线的距离不小于一个街区，但不宜超过500m；
3.沟渠两侧是否控制滨水建筑控制线可根据实际需要而定，滨水绿化控制线之间的距离小于40m的可不控制滨水建筑控制线。
1.3.3水系的供水水源保证
1.3.3.1城市水系水源概况
图1.3.2水系“三线”控制图
根据商丘市域水资源概况，商丘全市天然水资源总量为22.84亿立方米，多年平均外来水资源8．46亿立方米（包括引黄量），允许引黄6.5亿立方米。
天然水资源多年平均每平方公里22.3万立方米，亩均水资源235立方米，为全省亩均水资源量490立方米的48%，为全国亩均水资源量1755立方米的13.4%。
人均水资源372.7立方米，为全省人均水资源量650立方米的57.4%，为全国人均水资源量2700立方米的13.8%。
而商丘市区的各条水系均已严重污染，可见商丘市既属于资源型缺水城市，同时又有水质型缺水的特征。
1.3.3.2生态环境需水量预测
城市生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量。
参照商丘市水资源条件和社会经济发展状况等因素，商丘生态环境需水量包括河湖沟渠生态环境需水量和城市绿化用水量。
规划生态环境需水量
（1）生态环境需水量
表1.3.1河湖沟渠生态环境需水量（考虑总规中各排水分区范围内的河段及河塘生态蓄水量）
名称
汇流水系长度（市区长度）
河渠口宽（m）
水深（m）
实际水面宽度（m）
水面
（万m2）
景观蓄水量
（万m3）
包河
上下游共12819
60（58）
3.5
48
61.53
215.355
运河
18418
60
3.5
48
88.41
309.435
古宋河
6275
41（57）
3.5
39
24.47
85.645
万堤河
7745
20.3
3.1
14.3
11.90
36.89
蔡河（上）
9031
20.5（30）
2.5
20
17.16
44.62
蔡河（下）
24.2
（30）
2.7
18
0
康林河
7000
25（27）
3
17
11.9
35.7
忠民河
15689
32（23）
3.5
20
31.37
109.795
东沙河
6466
64
3.5
56
36.21
126.735
规划湖面
2.5
344.63
861.575
其他小型沟渠河塘
2.5
12.048
30.12
合计
1855.866
参考周边城市的实践经验，并结合商丘市的具体情况，以水体蓄水量的1.5倍保证水系生态环境需水量，故规划确定河湖沟渠生态环境需水量为水系水体蓄水量的1.5倍，1855.866万m3×1.5＝2783.799万m3。
（2）城市绿化用水量
参考《商丘市城市水资源规划报告》：
绿地用水按50万m3/km2，据《商丘市城市绿地规划》2020年规划绿地量共计为18km2，故生态环境需水量预计为：
2020年：
预计生态环境需水量为18km2×50万m3/km2＝900万m3;
以上总计：
2020年预计中心城区生态水系的生态环境需水量为3684万m3。
1.3.3.3生态环境用水的调配
根据缺水类型的划分标准，商丘市属于资源型缺水地区，同时也具备水质型缺水的特征。
城市今后的社会经济发展和生态环境建设对水资源的新增需求，总体上不能再依靠扩大当地地下水资源的开发规模，而只能依靠节水、污水再生利用、雨洪水，以及境内地表水及跨地区调水等综合措施予以解决。
除境内地表水外，将污水处理厂处理后的再生水、雨水和适当调用的境外地表水作为水系环境的用水水源。
生态环境用水遵循雨水→污水再生利用水→境内地表水→境外地表水的使用先后顺序。
（1）城市雨水综合利用
理论分析
城市雨水是指城市雨水管网覆盖地区的雨水量，有时还包括城市上游地区汇入城区的雨洪水量。
长期以来，人们习惯将雨洪视为负担，一排了之，结果造成地表水资源的巨大浪费和下游低洼地的灾害。
城市一方面为解决日益增长的雨水径流而要投巨资建设庞大的雨水排放系统；一方面却为水资源的短缺而忧心忡忡。
城市雨水是一种经济、宝贵的淡水资源，如果在城市规划中统筹考虑，合理利用，不仅可增加地表水面积，涵养地下水源，而且可减少城市雨水系统的容量，降低雨水管道的建设、运行费用，减轻城市水涝危害，同时又能缓解城市水资源危机，调节气候，改善城市的生态环境。
因此，建立和完善城市雨水资源综合利用系统，势必成为现代化城市的考量指标。
雨水是轻污染水，除初期径流受到部分污染外，后期径流污染很少，比处理轻污染的生活污水更经济、简便易行。
据国外研究资料，雨水水质的化学需氧量（COD）较低，溶解氧接近饱和浓度，钙含量低，总硬度小，几乎没有有机污染物的污染，其它理化指标也优于可回用的生活污水的水质，经简单处理后，便可用于市政杂用水和工业用水，且处理工艺流程简单，水质更可靠，细菌和病毒的污染率低，出水的公众可接受性强。
确立雨水资源化概念，在城市工程建设中，遵循雨水资源综合利用在先、渗透回补地下水次之、超出环境容量排放居后的原则，贯彻雨洪收放并举，排滞相宜的策略，即：
将汛期降水收集处理储存后，用于市政杂用，或作为水景用水，或直接回灌地下水，促进雨水、地表水、土壤水及地下水之间的互动，维持城市水循环系统的相对平衡，促进城市水环境生态化。
规划措施
规划并建设城市雨洪水利用系统，制定相应的雨洪水利用管理条例，促进商丘市雨洪水利用工作快速发展：
雨洪调蓄措施
以规划的城市水系作为调蓄雨洪的首要设施，使城市水系在满足防洪排涝前提下，尽量扩大蓄水容量，并且完善相应收水管网的建设。
结合城市广场的规划建设，修建人工水景，汛期将水景作为雨水集蓄池，集蓄雨水。
结合道路两侧绿地建设，应因地制宜地修建200～1000m3大小不等的雨水集蓄池。
露天式集蓄池除补充大气水分、涵养地下水外，可兼作消防应急水源；封闭式集蓄池所汇集雨水经除砂→沉淀→除油处理后，可为市政杂用水水源。
新植草坪应低于路面，在大型草坪的中心地带可适当建设人工湖，以起到更大拦蓄雨洪水作用。
新建住宅小区、办公庭院和工业园区，可实行强制性滞蓄雨水措施，例如要求修建人工蓄水池等。
雨水下渗措施
城市规划区范围内尽可能减少硬化面积，增加绿地面积，减少雨水径流，加大雨水下渗。
利用道路、广场的修建改造，通过采用增加绿化面积、铺装透水性强的行道地砖等措施，减少地表径流，加大雨水下渗。
停车场的规划建设应改水泥硬化为多孔砖或草皮砖硬化，以此加大雨水下渗量。
规划发展一些雨水入渗设施，包括渗井、渗沟、渗池等。
应加强城市绿地、公园及风景旅游区的雨水利用系统建设
结合城市雨水排放系统、自然水体、人工水体及雨水集蓄池的布局，合理规划城市绿地、公园及风景旅游区的雨水利用系统，充分利用人工湖、集蓄池、人工湿地、天然洼地、坑塘、河流、沟渠几者之间的有效联系，建立一种良性的雨水资源的动态平衡。
以上措施可增加地面的雨水渗透率，将地面径流入渗地下，在控制径流汇集、减小洪峰流量的同时，使地下水得到补给，使遭到破坏的水环境系统得到恢复，同时也起到阻止地面沉降、补给水系环境用水的作用。
（2）污水再生利用
理论分析
与城市供水量几乎相等的城市污水中，只有0.1％的污染物资，其余绝大多数是可再生利用的清水，水是不可替代、可以重复利用的资源。
城市污水就近可得，易于收集，处理技术也比较成熟，基建投资比远距离引水经济得多。
当今世界各国解决缺水问题时，城市污水都被选为可靠的第二水源，在未被充分利用之前，禁止随意排到自然水体中去。
污水再生利用具有重要的战略意义及广泛的应用前景。
污水再生利用的最大用户是农业用水，在城市的最大用户是工业用水，其次是生活杂用水、景观环境用水等。
污水再生利用应确保水质水量安全可靠。
污水再生利用
污水处理达标后的中水是一个比较稳定的水源。
6座污水处理厂全部投入运营后，日处理污水能力将达66万吨。
通过输水渠道分配给运河、包河等，在河道节制闸的调节下，水量可满足要求。
汛期雨水利用量根据当时的状况定，可对中水水源做必要的补充。
1.3.3.4生态环境用水的水量平衡
（1）雨水
根据城市总体规划，2020年商丘中心城区城市建设用地将扩大到164.3km2。
而市区多年平均降雨量为741mm，全年可利用量按降水的40%计算，除去初期径流10%后，约为266.76mm，则全年可利用雨水总量约4382.8668万m3，折合为12万m3/日，相当于一座中型水厂的供水规模，综合效益相当可观。
（2）再生污水量估算
城市污水量
根据商丘市总体规划中的给水量预测：
2020年规划生活用水量为30万m³/d。
2020年工业用水量59.4万m³/d；公建用水量6万m³/d；未预见用水量：
为以上总用水量的15%，即14.31万m³/d，则总用水量为109.71万m³/d。
规划近期用水量为50万m³/d；远期用水量为110万m³/d。
城市综合用水量（平均日）为远期用水量110÷1.26=87.3万m³/d。
城市污水排放系数为0.75。
则平均日污水量为87.3×0.75=65.5万m³/d。
每年共计23907.5万m³/d。
根据商丘总体规划，规划建设的第一污水处理厂在北海路与包河交汇处，处理规模为25万m³/d，占地面积为20公顷；第二污水处理厂设在高速铁路北侧，蔡河以西，处理规模均为27万m³/d，占地面积为22公顷，第三污水处理厂设在东沙河以西，阏伯路以南，处理规模为6万m³/d，占地面积为12公顷，为使运河死水变活，第四污水处理厂设在运河与万堤河交汇处，处理规模为1万m³/d，占地面积为5公顷，第五污水处理厂设在仓平中路与君台路西南处，处理规模为5万m³/d，占地面积为10公顷，第六污水处理厂设在中州路与胜利路东北处，处理规模为2万m³/d，占地面积为8公顷，利用处理的中水使运河的水流动起来。
以上二级处理污水量共计：
66.0万m3/d
每年二级处理污水量为：
66万m3/d×365d＝24090万m3/年
以50%的利用率计，预计可再生利用的污水为：
24090万m3/年×50％＝12045万m3/年
每个污水处理厂具体提供的中水量为：
第一污水处理厂，处理规模为25万m³/d，规划处理中水量为12.5万m³/d；主要负责将污水处理成中水以回用到中水河中，连通包河与蔡河水系，补充河道的生态用水量，并提供蔡河、包河、中水河等水系绿化等所需。
另外，由于可提供的中水量超过
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