他山之石：德國(guó)的河流環(huán)境治理
2016-09-30
由于每年用在河道整治上的納稅人的錢(qián)都相當(dāng)可觀，流域治理修復(fù)已經(jīng)成為德意志聯(lián)邦政府的重要工作內(nèi)容。十多年前，德國(guó)南部的巴登-符騰堡州啟動(dòng)了“巴登—符騰堡州多瑙河的整體規(guī)劃”項(xiàng)目，其綜合規(guī)劃目標(biāo)是恢復(fù)州內(nèi)多瑙河流域受損河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過(guò)程，合理利用水資源，減輕洪澇災(zāi)害損失，維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)健康，修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀。河流綜合整治觀念變得日益重要，是德國(guó)政府對(duì)現(xiàn)有河流修復(fù)技術(shù)中存在問(wèn)題的反思。
背景分析
<p font-size:18px;"="" style="padding: 0px; margin: 10px 0px; color: rgb(114, 114, 114); font-family: Simsum; font-size: 12px; background-color: rgb(255, 255, 255); line-height: 24px;"> 自19世紀(jì)以來(lái)，為了提高內(nèi)河航運(yùn)能力，德國(guó)在易北河、多瑙河以及萊茵河等主要河道進(jìn)行了大規(guī)模改造，產(chǎn)生了一系列負(fù)面環(huán)境影響。天然河流形態(tài)被極大改變，蜿蜒曲折成為直線或折線型，河道橫斷面形狀也規(guī)則化，許多生物賴以維持生存的自然形態(tài)和水生生境消失。河流的自然面積極大壓縮，水文過(guò)程的可持續(xù)性遭到破壞，加之沿河流域的污染排放嚴(yán)重，因而造成河道淤積、自凈能力下降、水質(zhì)污染加劇、生物多樣性下降、土地貧瘠化和河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降等問(wèn)題。失去正常河流功能的河道嚴(yán)重影響了沿河城鄉(xiāng)居民的正常生產(chǎn)生活。
存在的問(wèn)題
由于德國(guó)境內(nèi)多瑙河的河道裁彎取直和渠化，這一段河道存在的問(wèn)題是河道流程顯著縮短，導(dǎo)致近年來(lái)河水在豎向上嚴(yán)重侵蝕，河流生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞，河流水質(zhì)惡化。河流整治目標(biāo)設(shè)定包括恢復(fù)河流和河漫灘的物理及水文動(dòng)力，河流再次彎曲化，重新確定自然水位和河流河谷的水位波動(dòng)，以及改善動(dòng)植物的棲息地條件等。
亮點(diǎn)措施
1.重塑淺灘深潭自然河流結(jié)構(gòu)
從多瑙河所在流域的整體性出發(fā)考慮，首先對(duì)河道水系的基準(zhǔn)情況進(jìn)行調(diào)研。通過(guò)詳細(xì)的水文生態(tài)、河流水力學(xué)特性、生物多樣性調(diào)查等，然后進(jìn)行綜合性的指標(biāo)分析和計(jì)算，包括河道形態(tài)的確定、穩(wěn)定性計(jì)算、生態(tài)需水量確定、河流河谷的水位波動(dòng)，生態(tài)護(hù)岸的構(gòu)建等，使河流的各組成要素接近自然河流的指標(biāo)?；谶@些資料，規(guī)劃該段河流修復(fù)的構(gòu)想是重塑一段約2.6km長(zhǎng)的有凹岸和凸岸、淺灘和深潭、沙灘和沙洲的自然河灣，以涵養(yǎng)水源、降低河水流速、削弱洪水的破壞力，為各種生物提供必要的生存場(chǎng)所。
淺灘跌水區(qū)的數(shù)字水文地形模型、淺灘跌水區(qū)的平面圖與剖面圖
低流速的淺灘跌水區(qū)域與深潭靜水區(qū)的結(jié)合能夠滿足河流防洪設(shè)計(jì)，同時(shí)也會(huì)較好地支持該地域的水域生態(tài)系統(tǒng)，尤其是魚(yú)類的洄游。
具有淺灘和深潭交替結(jié)構(gòu)的自然河流狀態(tài)
2.建設(shè)巨石固床斜坡生態(tài)魚(yú)道
魚(yú)道又稱過(guò)魚(yú)設(shè)施，是使洄游魚(yú)類繁殖時(shí)能順流或逆流通過(guò)河道中的水利設(shè)施總稱?，F(xiàn)代魚(yú)道多是采用漿砌石或混凝土的構(gòu)筑設(shè)施，如池堰式、池孔式、丹尼爾式、豎孔式等，在設(shè)計(jì)時(shí)主要針對(duì)1~2種主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類的特征，而很少考慮其他水生生物、有機(jī)碎屑等在魚(yú)道建設(shè)后能否在流域上下游輸移和交換;也沒(méi)有考慮魚(yú)道與兩岸環(huán)境之間的融洽性。
混凝土構(gòu)筑的魚(yú)道
此外，絕大多數(shù)魚(yú)道的環(huán)境與自然環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，而建造中使用的抗凍劑、早強(qiáng)劑等添加劑在水中的緩慢釋放，對(duì)誘魚(yú)效果和魚(yú)類健康都有負(fù)面影響。近20年來(lái)，由于現(xiàn)代魚(yú)道的運(yùn)行效果有限，它的有效性和必要性受到質(zhì)疑。生態(tài)魚(yú)道正是對(duì)原有魚(yú)道概念的拓展，它不僅應(yīng)具有過(guò)魚(yú)的功能，還有通過(guò)機(jī)質(zhì)、泥沙和其他水生生物的功能，以及在橫斷面上恢復(fù)河流廊道(生態(tài)交錯(cuò)帶)的功能。因此，生態(tài)魚(yú)道是有效提高河流連接度與連通性，維持整個(gè)流域生態(tài)正常有序運(yùn)行的手段。
巨石固床魚(yú)道施工過(guò)程
針對(duì)已有問(wèn)題，選取的設(shè)計(jì)構(gòu)思是近自然式的巨石固床斜坡。它們與河岸景觀修復(fù)融合，建立起“陸地—河岸帶—河道”完整的斷面生態(tài)模式，與河岸帶的植被共同重構(gòu)河流廊道，提高景觀的連通。最終生態(tài)魚(yú)道的形態(tài)是近1700塊巨石沿著河水落差方向排列，猶如張開(kāi)的漁網(wǎng)形狀，每一塊巨石都重達(dá)1.6t，而邊長(zhǎng)至少1.5m。
近自然式的巨石固床斜坡
啟示與借鑒
德國(guó)埃爾廷根-賓茨旺根段多瑙河河流修復(fù)工程以新的理念、先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和量化方法研究、設(shè)計(jì)河流景觀并進(jìn)行施工，將水力學(xué)的研究、河流景觀設(shè)計(jì)和景觀建造等不同過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，在保證多瑙河防洪安全的前提下，對(duì)恢復(fù)水質(zhì)、維護(hù)和修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀具有良好的效果。為河流修復(fù)多學(xué)科之間的交叉提供了參考，也同樣提醒著我們河流修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要多方面協(xié)調(diào)共同完成，這樣的治河才經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)。
現(xiàn)在的德國(guó)段多瑙河，融入自然的河流
觀點(diǎn)
在河流修復(fù)工程中，水力學(xué)研究、生態(tài)學(xué)研究、景觀設(shè)計(jì)以及景觀施工在不同的關(guān)注層面、不同的工程階段發(fā)揮著各自的重要作用。只有各個(gè)專業(yè)有機(jī)結(jié)合才能整體性修復(fù)受損的河流，再現(xiàn)自然的、能自我調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)。然而通常來(lái)說(shuō)，學(xué)科之間實(shí)質(zhì)意義上的交叉還十分困難，造成了現(xiàn)有大部分的河流景觀設(shè)計(jì)很難形成對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的整體考慮和量化分析，僅停留在景觀的一般美學(xué)意義上，而忽略了河流的自然性、生態(tài)性，使得河流的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，河流的生物多樣性降低。造成學(xué)科之間分離的主要原因就是缺乏有效的技術(shù)手段。
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巨大的太陽(yáng)能海水淡化圓球
2016-09-26
來(lái)自韓國(guó)的一個(gè)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)為2016landartgeneratorinitiative（陸地藝術(shù)發(fā)電計(jì)劃）設(shè)計(jì)了clearorb裝置，該裝置位于加利福尼亞圣莫妮卡地區(qū)，是一個(gè)直徑40米的玻璃圓球，它能將海水淡化成淡水，為城市電網(wǎng)提供電力，是一個(gè)符合可持續(xù)發(fā)展理念的基礎(chǔ)設(shè)施。
jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim和taegulim參與了clearorb的設(shè)計(jì)，使它看上去就像是漂浮在海洋之上。它的上半部分是由半透明的玻璃組成的，折射著周圍的自然景觀，下半部分鏡子般的表面也在陽(yáng)光中閃閃發(fā)光。從圣莫妮卡海灘有道路直接連接著該裝置，而且是水下通道，這條“沉思之路”的外墻扮演著波浪發(fā)電裝置的功能，跟原有的防波堤在一起，它的內(nèi)部陳列著一系列瀕臨滅絕的動(dòng)物，讓人們?cè)谕ㄟ^(guò)的時(shí)候不禁思考，人類應(yīng)該如何跟自然和諧共處。
圓球的表面是由透明、發(fā)光的太陽(yáng)能聚光器組成的，它提供能量給內(nèi)部的水循環(huán)，圓球的內(nèi)部有一個(gè)太陽(yáng)能蒸發(fā)器，它通過(guò)蒸發(fā)和冷凝作用來(lái)產(chǎn)生淡水。經(jīng)過(guò)淡化的水直接倒到底下的噴泉里，這也是對(duì)光和水對(duì)于生命意義的一次藝術(shù)性的詮釋。
震蕩水柱波浪發(fā)電裝置沿著300米的“沉思之路”流向面對(duì)海的那一面的盡頭，為太陽(yáng)能蒸餾泵和城市電網(wǎng)提供額外的電力。
clearorb裝置是2016landartgeneratorinitiative（陸地藝術(shù)發(fā)電計(jì)劃）的一部分－這是一個(gè)國(guó)際設(shè)計(jì)競(jìng)賽平臺(tái)，為設(shè)計(jì)師們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)去反思能源基礎(chǔ)設(shè)施的本質(zhì)，以及在建筑形式上的可能性，獲勝者將會(huì)在2016年10月對(duì)外公布。
項(xiàng)目信息：
clearorb裝置：為圣莫妮卡提交的2016landartgeneratorinitiative設(shè)計(jì)競(jìng)賽稿
團(tuán)隊(duì)成員：jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim,taegulim
團(tuán)隊(duì)地址：韓國(guó)首爾
能源技術(shù)：半透明發(fā)光的太陽(yáng)能聚光器，震蕩水柱波浪發(fā)電裝置
集水技術(shù)：太陽(yáng)能蒸餾
產(chǎn)量：3820mwh電量和220萬(wàn)升飲用水
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