武汉市水生态基础设施空间格局研究

　　[摘　要]快速城镇化与全球气候变化下，城市内涝问题频发。水生态基础设施能在升级城市防涝能力的同时满足城市空间品质提升的需求，其布局结构、规划应用理论面临发展契机。文章以减轻涝灾为导向，采用“源—汇”景观理论分析框架，通过确定水生态基础设施与水文过程之间的耦合关系，将水生态基础设施划分为“源、流、汇”3种景观要素;依据土地利用类型、地表高程等景观特点和暴雨天气下的实际状况综合识别出现状“源、流、汇”要素;利用叠加分析方法寻找现状水生态基础设施空间布局存在的问题，将结果转译为空间布局优化策略。文章通过构建面向规划实践的水生态基础设施结构体系识别、分析、优化的方法流程，以期对防涝减灾及水生态基础设施规划理论研究形成一定补充，同时为提升水生态基础设施在缓解城市内涝中的应用提供一定参考。

　　[关键词]水生态基础设施;空间格局;“源—汇”理论;“源、流、汇”景观;缓解涝灾

　　0引言

　　近年来，我国城市内涝的问题日益严峻。2016年7月，武汉市持续1周的累计降雨造成了城市大面积内涝，除了在中心城区形成200多个涝渍点外，还造成了机场高速公路的垮塌，全市12个区75.7万人受灾[1]。内涝不仅导致城市交通中断、公共设施损坏、房屋被淹和各种次生灾害与社会问题的产生，还阻碍了经济、环境和社会的可持续发展。如何通过城市规划设计来预防内涝出现、缓解内涝影响已成为当前城市发展面临的重要议题之一。

　　生态论文范例：浅析城市道路绿化景观提升生态设计方法

　　1水生态基础设施的概念与内涵

　　“水生态基础设施”(WaterEcologicalInfrastructure，以下简称为“WEI”)是一种出于保障水生态系统服务目的的基础性空间结构(景观格局)，涵盖了自然水生态系统和生态化的水工基础设施[2]。这是一种以承担水文过程为核心的生态基础设施，重点关注水生态红线的科学划定，而不是河道和水域的边界[3]，具体可以将其理解为：由阻断、消纳、引导地表径流的自然或人工空间载体所构成的一系列能恢复城市良性水文循环的空间网络体系。

　　国外对于内涝缓解途径的研究主要集中于可持续排水系统、绿色雨水基础设施及低影响开发体系等理念[4-6]，这些理念都强调将雨洪控制、水文调节与城市景观的规划设计相结合，从源头削减径流量，并在径流排放过程中促进雨水下渗、净化与再利用[7-8]。国内在此基础上提出很多符合我国国情的内涝缓解途径，如海绵城市、水生态基础设施等理念[9-12]。

　　通过对国内外减涝途径的梳理，发现水敏性城市设计、绿色基础设施、绿色雨水基础设施和水生态基础设施等理念均强调对宏观水文循环过程的把控[13-16]，其技术体系核心都是为了恢复水文循环过程的完整性。随着研究的不断深入，这些理念所关注的尺度呈现扩大的趋势，如基于流域尺度构建包括自然水体、城市给排水和雨水管理等多种系统在内的综合水循环链，但目前许多学者认为宏观尺度的累积效应尚未得到充分解析[17]，仍需继续研究完善。

　　2引入“源—汇”景观理论进行

　　水生态基础设施规划的适宜性空间格局与生态过程关系原理是将生态学研究转化为景观生态规划设计所必需的“空间语言”，被广泛应用于空间格局优化中。“源—汇”景观理论是基于景观生态学中对景观格局与生态过程的研究所产生的，最早由陈利顶等学者[18]提出。为表示空间单元或要素在景观生态过程中的不同作用，这一方法将动态的景观生态系统划分为三大要素：“源”“流”“汇”。其中，物质迁出的单元被视为“源”;接纳迁移物质的聚集场所被称为“汇”;要素的交换过程被视为“流”。作为景观生态学中定量化研究景观格局与生态过程的基本理论，其在景观格局空间优化研究中发挥着重要作用，已成为生态空间规划和调控的重要方法之一[19]。

　　例如，胡凯富等学者[20]将其应用于城市绿地的空间格局之中，依据研究区的生态环境特征和土地利用现状类型，对绿地空间格局的斑块—廊道—基质进行识别;韦薇等学者[21]基于“源—汇”景观理论，从坡度、降水和地势等因素上探讨了影响水源地养分流失的景观类型的特征，并通过“减源增汇”的布局调控方法来指导区域总体规划用地的合理布局。由此可见，“源—汇”景观理论的发展已较为成熟，被学者们广泛应用于解析景观系统结构与生态过程的对应关系，是解析景观生态服务功能的重要分析视角。

　　因此，水生态基础设施作为保障水生态系统服务功能的基础性空间结构，应用“源—汇”景观理论对其空间格局进行分析优化具有较高的适宜性。基于此，本研究采用“源—汇”景观理论框架梳理水文过程和水生态基础设施空间格局的耦合关系，从水生态基础设施对于缓解城市内涝的有效作用角度出发，探索其空间格局的完整识别方法，结合城市现状水生态基础设施提出一般优化方法，并以武汉市为例进行实证探讨。

　　3水生态基础设施规划的思路与方法

　　3.1基于“源—汇”景观理论解析

　　水生态基础设施的构成要素在景观生态学的研究范式中，将不可见的、复杂的各种景观生态过程研究转化为可见的、模式化的景观空间格局研究，为以“空间语言”为工具的规划设计体系开辟了应用生态学原理的途径，即通过优化空间格局来控制生态过程[21]。本研究面向水生态基础设施的减涝功能，从“源—汇”景观理论分析视角探析水文过程与景观格局间的关系及其相互间的支撑作用。在不同的生态过程发展中，“源”与“汇”的景观类型亦会随着生态过程的发展而发生变化。在景观生态学中，如何判定“源—汇”景观，需要结合具体的过程来分析[22]。

　　针对水文过程，本研究根据水分在不同景观类型中的运动规律来识别“源、流、汇”景观。其中，“源”景观是促进水分产生的景观类型，以产生径流为主导水文功能;“汇”景观是阻碍、延缓或消滞水分流动的景观类型，以截留、下渗、填洼为主导水文功能。对于水文循环过程来说，还有一 种景观类型发挥的是传输功能，为径流的运行提供了空间，包括物质流和能量流，本研究将其划定为“流”景观，是主要起到顺畅运输水分作用的景观类型，以径流为主导水文功能[23-29]。

　　4武汉市水生态基础设施空间格局实证分析

　　4.1研究区域概况与实验数据

　　武汉市地处长江与汉水交汇处，全市江河纵横、港渠交织、湖泊棋布，水面总面积达2118km2，占据市域面积的1/4，自建城起便是一部依水而优，又因水而困的城市发展史。水为武汉市带来了繁荣，也为武汉市带来了灾难。武汉市作为城市内涝频发的典型城市之一，2013年被列为全国31个重点防洪城市之一，2015年被选为首批海绵城市试点之一。但直至2018年雨季，武汉市中心城区仍有44个涝渍点。因此，本研究选取武汉市市域作为实验研究对象。本研究运用到的数据有2013年武汉市市域范围的数字高程数据(GDEMV210M分辨率)、2016年7月9日武汉市的实际淹没情况影像图(武汉市哨兵1号影像图)、2017年武汉市市域高清谷歌卫星影像及武汉市在1年、5年、10年、20年一遇暴雨强度下的渍水风险图。

　　5结语

　　本研究以水生态基础设施为对象，主要探讨减涝视角下的城市水生态基础设施空间格局，旨在通过将水生态基础设施真正有效地纳入城市规划体系，促进其发挥海绵体系的综合雨洪管控效应;同时，以武汉市市域内的水生态基础设施为实验对象，采用“源、流、汇”景观解析方法展开分析，构建了水生态基础设施结构体系的识别、分析、优化的方法。本研究通过探索解析水生态基础设施空间格局调控的方法，以期为规划设计进一步响应城市水生态保护要求提供一定参考与依据，也在一定程度上丰富了宏观尺度空间要素、结构布局的理论基础。然而，目前的研究着重考虑了城市水生态基础设施空间布局优化方法所指导的土地利用类型调整，但对于城市规划中的其他限制因素与出发点的融合考虑不足，对于如何建立水生态基础设施与各个层面的城市规划体系的耦合途径仍需进一步深化探索。

　　[参考文献]

　　[1]陈晓玲，陈莉琼，陆建忠.从武汉内涝看城市水生态管理及新型人地关系构建[J].生态学报，2016(16)：4952-4954.

　　[2]俞孔坚.美丽中国的水生态基础设施：理论与实践[J].鄱阳湖学刊，2015(1)：5-18.

　　[3]俞孔坚，轰伟，李青，等.“海绵城市”实践：北京雁栖湖生态发展示范区控规及景观规划[J].北京规划建设，2015(1)：26-31.

　　[4]DietzME.LowImpactDevelopmentPractices:AReviewofCurrentResearchandRecommendationsforFutureDirections[J].WaterAir&SoilPollution,2007(4):543-556.

　　[5]PatakiDE,CarreiroMM,CherrierJ,etal.CouplingBiogeochemicalCyclesinUrbanEnvironments:EcosystemServices,GreenSolutions,andMisconceptions[J].FrontiersinEcology&theEnvironment,2011(1):27-36.

　　作者：杨柳琪，周　燕，冉玲于，申利