金 磊，郝藝璐，孫星燦，鄭 銳，宋培媛

(西南交通大學建筑與設計學院，四川成都610000)

1 研究背景及意義

研究表明，城市化已成為影響河網(wǎng)水系變化的主要因素，全球60%的河道受城市化地影響而產(chǎn)生了不同程度的變化。而城市水系作為人類活動與自然演化交互影響最為強烈的區(qū)域之一，產(chǎn)生了諸多需要應對的問題。

建國后成都河道向固定化方向發(fā)展，截彎取直、人工水壩、硬化河床、部分河流改為地下河等工程非常普遍。此類河網(wǎng)變遷極大損害了原有水系的泄洪功能，也使得城市水文格局破壞、濱水區(qū)域生態(tài)失衡。因此有必要對成都水網(wǎng)進行系統(tǒng)性調查研究，為之后的水網(wǎng)優(yōu)化提供可持續(xù)的參考。

2 研究區(qū)域概況及城市化歷程回顧

2.1 研究區(qū)域概況

成都市位于成都平原內，市內的河流水系作為重要的自然要素貫穿于悠久的城市歷史中。得益于都江堰工程，成都市擁有發(fā)達的水網(wǎng)體系，且城市內水系分布較為均勻，這種優(yōu)良的水系條件更易于研究其發(fā)展變化。成都市三環(huán)內水網(wǎng)河道豐富，等級分明，且城市化進程中建設活動較為頻繁，易歸納總結出水網(wǎng)變遷的不同形式和特征，具有代表性。

2.2 河網(wǎng)水系現(xiàn)狀分布特征

2.2.1 河網(wǎng)水系的等級差異分布

根據(jù)《中華人民共和國河道管理條例》第三條規(guī)定：河道等級劃分綜合考慮河道的自然規(guī)模及其對社會、經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境影響的重要程度等因素，劃分為一級河道、二級河道、三級河道、四級河道、五級河道共5個級別。

本次主要的研究對象為一級河道、二級河道和三級河道。其中一級河道為府南河、沙河、清水河；二級河道為摸底河、肖家河、西郊河、東風渠、大沙河、小沙河等(大多為一級河道支流)；三級河道多為二級河道支流以及一些斷流河道。

2.2.2 區(qū)域河網(wǎng)的主干河流分布

目前，流經(jīng)成都三環(huán)內中心城區(qū)的主要河道有三條：府河、南河、沙河，共有河渠70余條，整體分布均勻，城區(qū)北向、西向為上游，南向、東向為下游。20世紀中葉的大躍進時期，結合成都市整體布局，將沙河作為工業(yè)集中點，隨之建立起的東產(chǎn)西居的城市布局的一直延續(xù)至今。

2.3 城市化歷程回顧

1978年以后成都城市化進程逐漸步入正軌；1990年，成都市城市化率達到38.78%；2000年，成都市城市化率已達到53.48%；2007年，成都市城市化率達到62.58%；2014年，成都市城市化率達到70.4%，由加速期進入成熟期；據(jù)《成都市新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2015-2020年)》顯示，2020年，成都市城市化率將達到77%。

3 研究方法與過程

3.1 研究方法

在地圖上對同一河網(wǎng)區(qū)域進行不同年份，相同季節(jié)的疊加對比，調查整理河道消失，截彎取直，河流分岔，地上河變地下河，河流寬度減小等信息作為本文的數(shù)據(jù)支撐。

3.2 研究過程

3.2.1 文獻研究

通過閱讀城市化進程、河網(wǎng)變遷等相關文獻、研究動態(tài)和理論，了解河網(wǎng)變遷與城市化進程關系的相關案例，作為本文研究的導向和依據(jù)。

3.2.2 地圖疊加

3.2.2.1 地圖疊加年份選擇說明

2000年，成都市城市化率達到53.48% ；2007年，成都市城市化率達到62.58%；2014年，成都城市化率達到70.3%，進入城市化的后期階段。2001年開啟沙河綜合整治工程并于2004年全面竣工。2007至2009年，在全市范圍內部署開展小流域綜合治理，共治理河道62條。2014年，成都市水生態(tài)文明城市建設正式啟動。2015年，成都市首次提出規(guī)劃建設“海綿城市”。2017年，重視水體治理工作，全市江河湖庫實現(xiàn)河長制管理工作全覆蓋。通過篩選成都市城市化進程和重大水事時間節(jié)點，同時具備一定的時間跨度，選擇2001年、2007年以及2017年作為地圖疊加的時間節(jié)點，由于某些區(qū)域以上年份地圖清晰度不高，相應增加2005、2012、2013、2014、2015 年數(shù)據(jù)作為補充。

3.2.2.2 地圖疊加河流選擇說明

本次研究共選擇府南河、沙河、清水河、東風渠、摸底河、西郊河、高攀河、安寧河、跳蹬河以及浣花溪十條河流作為研究對象，包含不同等級河流，一環(huán)到三環(huán)不同層級區(qū)域，覆蓋成都東西南北四個方向(表1)。

表1 成都市河網(wǎng)變遷研究對象

3.2.2.3 總結

通過疊加成都市三環(huán)內地圖與Google earth中近20年中同一季節(jié)內不同等級的河流，對比發(fā)現(xiàn)府南河、摸底河、西郊河、沙河、跳蹬河、錦江、清水河、高攀河8條河流有17個區(qū)域存在較明顯的水網(wǎng)變化。具體方式為：首先在成都市三環(huán)內地圖中定位研究河流的具體位置，然后在Google earth中沿河流走向對比不同年份的變化情況，通過截圖觀察河道細部變遷。

3.2.3 實地調研

結合前期地圖及文獻資料分析，選取有代表性的區(qū)域，實地觀察勘探了沙河公園北邊一帶、西郊河西邊一帶、浣花溪公園西邊一帶、火車西站清水河一帶以及大沙河南側一帶水域，并記錄河網(wǎng)周邊環(huán)境以及河網(wǎng)現(xiàn)狀，為本文提供現(xiàn)狀支撐和實踐證明。

4 城市化進程中河網(wǎng)水系的時空變化特征

4.1 成都三環(huán)內水系地圖疊加分析

城市化對河流的影響有利有弊，其影響與河道等級，城市不同區(qū)域的發(fā)展進程有關。在17處變化區(qū)域中，截彎取直最為普遍，共存在6處；部分加蓋存在4處，以架橋為主；人造湖泊2處；硬化河床1處；填埋覆蓋1處；人工水壩2處；人工水渠1處。

在17處變化區(qū)域中，府河(成都青少年活動中心附近)，東風渠，清水河(清水公園段)，跳蹬河(多寶寺段)，浣花溪(浣花溪公園段)，錦江沙河交匯處，均采取了對河網(wǎng)結構有利的處理方式，增加了城市的透水面積。

沙河(杉板橋立交大蓉和附近)，府河(九里堤段)，摸底河(黃忠公園段)，西郊河支流，安寧河，府河(北段)，跳蹬河(東郊記憶段)，府河支流，高攀河均不同程度地破壞了河流的整體水環(huán)境，簡化了總體的河網(wǎng)結構。

較為特殊的有摸底河(金沙遺址段)，其在2006年開鑿了支流水渠，增加了河網(wǎng)結構的復雜性，卻又在2007年填埋了新增的渠道，恢復了原來的河流形狀(表2)。

表2 河流變遷方式

4.1.1 截彎取直

截彎取直是指通過人為的手段，將河流部分彎曲的流域河道改道為直向的河道，以增加水流的流暢性，減少水流對彎曲河道堤岸的沖刷所造成的凹岸受到侵蝕和凸岸發(fā)生堆積的河道處理方式(圖1)。

圖1 河道截彎取直

截彎取直縮短了河流長度，減少了河流流域對陸地的輻射范圍，加快了河流流速也不易形成濕地，同時會降低河流的生態(tài)凈化能力。截彎取直可以分為截彎取直并保留原有彎道流域，以及截彎取直去除彎道流域兩類。

保留彎道流域的優(yōu)勢在于在改變河道的同時，能增加河流的水面覆蓋率。在利用直道流動性的同時，彎道流域常形成牛軛湖——在平原地區(qū)流淌的河流，河曲發(fā)育，隨著流水對河面的沖刷與侵蝕，河流愈來愈曲，最后導致河流自然截彎取直，河水由取直部位徑直流去，原來彎曲的河道被廢棄，形成湖泊。此類河流處理方法包括府河(成都青少年活動中心附近)，清水河(清水公園段)。

城市的快速發(fā)展需要占用大面積土地，而濱臨河道區(qū)域有益于發(fā)展許多行業(yè)，從而占據(jù)河流彎道區(qū)域成為城市規(guī)劃建設的一種普遍方法。此類河流處理方法包括沙河(杉板橋立交大蓉和附近)，府河(九里堤段)，摸底河(黃忠公園段)。

東風渠的處理方式不同于以上兩種，是通過改直入曲減緩流速，增加河流輻射范圍。

以府河(成都青少年活動中心附近)為例：

府河為成都三環(huán)范圍內的一級河道，該段通過截彎取直相當于疏通了河道，減少了大河的防汛壓力。同時對截后的彎區(qū)段河流也采取了較好的處理方式，保持了河網(wǎng)水系的輻射范圍(圖2)。

圖2 府河(成都青少年活動中心附近)的截彎取直

4.1.2 部分河流加蓋

河道加蓋是指通過在河道上加蓋水泥板，掩蓋受污染河道的惡臭或提供更多的陸上交通空間的處理方式。河流加蓋分為加蓋橋梁，加蓋立交以及加蓋路面三種(圖3)。

根據(jù)城市化發(fā)展的不同需求，在城市的不同區(qū)域對河道采取了不同的處理手段。其中加蓋橋梁是最常見也是對河流體系影響最小的手段，此類手段在保留河流的透水面積同時，達到車流人流通行的目的。西郊河支流某區(qū)域采用了此類處理方式。

加蓋立交也是市政道路的需求所致。立交懸于河面之上，雖加蓋但是依舊保留了河面與空氣的接觸面積，對河流水環(huán)境的影響較小。府河(北段)采用了此方式。

加蓋路面是一種比較粗暴的處理手段，此種方法將河流流域改為地下，變?yōu)椤暗叵潞印?。河流常年得不到處理和保護，水環(huán)境變得惡劣，甚至影響到其未加蓋區(qū)域的水質和流動性。西郊河支流，安寧河，跳蹬河(東郊記憶段)采用了此類方式。

以安寧河為例：

安寧河是成都東部大沙河的一條支流，屬于三級河道。在城市化的發(fā)展過程中，因為道路的需要，該段部分被加蓋變成路面，僅剩小部分露天，水質惡化嚴重(圖4)。

4.1.3 人造湖泊

人造湖泊是指通過人為有計劃、有目的地挖掘，在非自然環(huán)境下產(chǎn)生的湖泊。

人造湖泊通過人為手段拓寬了水域面積，沿岸景觀面積也隨之增大，植物景觀較之前更為豐富。人造湖泊與周圍綠地相結合，形成城市公園，有效激發(fā)了空間活力，吸引附近居民，改善了周邊的生態(tài)環(huán)境。

以浣花溪(浣花溪公園段)為例：

浣花溪是成都市內一處三級河道。其原本河道較小，經(jīng)過市政的改造(將此處建成了浣花溪公園)后，河流支流增多，局部河網(wǎng)復雜化，同時形成了人造湖泊，對水質，氣候都有極好的調節(jié)作用(圖5)。

4.1.4 硬化河床，人工填埋覆蓋

填埋覆蓋是指人為得將河道進行粗暴的填埋；硬化河床是指將自然河道的土質河床，用混凝土板或者塊石鋪砌，成為人工硬質河床。

圖3 河道加蓋

圖4 安寧河部分河道加蓋成路面

在府河支流成都博物院段，對河道進行整治時，采取了將河流、河道進行水泥硬化處理的方式。這種做法在20世紀80年代就已被發(fā)達國家所廢棄，從保護城市生態(tài)環(huán)境的角度看，建設生態(tài)河道為目前國際主流。

硬化河道隔絕了土壤與水體之間的物質交換，減少了水在土壤中的滲透作用，所以在冬季仍能保持一定的水量。然而，這種做法同時破壞了沿岸和河床上的原有生物鏈，使得河道的觀賞價值、生態(tài)價值降低。

填埋河道破壞了原有的濱河生態(tài)環(huán)境，使得河道景觀被破壞甚至消失。同時，在填埋的端頭，由于水體不流動，通常水質較差，生態(tài)不斷惡化。

以府河支流為例：

府河的支流隸屬三級河道，原河道兩岸是自然綠化，但是城市化使其兩岸成為了道路。為了防止河流的沖刷造成堤岸土壤的流失，從而采取了硬化河床的處理方式，限制了河道寬度，惡化了水環(huán)境，弱化了河流的凈化作用，對河網(wǎng)結構有不利影響(圖6)。

圖5 浣花溪(浣花溪公園段)的人造湖泊

4.2 時間演變特征

4.2.1 河網(wǎng)水系的水面率變化

近20年來，成都市三環(huán)內不同等級河流發(fā)生不同程度的變化，河流數(shù)目，河流長度，河流面積相較20年前都有較為明顯的改變，同時河網(wǎng)支流的發(fā)展受到抑制，河網(wǎng)形態(tài)結構被簡化，是近20年來河網(wǎng)水系水面覆蓋率［1］發(fā)生變化的主要特征。一級河道如府南河主要變化體現(xiàn)在水域變窄，河床升高，以及部分河道的改道；二級河道如摸底河主要變化體現(xiàn)在截彎取直，水系加蓋；三級河道變化差異巨大，如西郊高攀河，體現(xiàn)在部分支流的消失，以及河流長度的減少。

不同等級河道的變化差異表明低等級河道河流的發(fā)展受到抑制，支撐主干河流的支流水系被弱化，河網(wǎng)的結構層次和形態(tài)相比于20年前更趨向于簡單化。部分河流的發(fā)展受到人為的影響，導致河道剖面變窄，部分河流被人工填埋或侵占，造成三環(huán)以內的水系水面覆蓋率下降。

圖6 府河支流的硬化河床

4.2.2 河網(wǎng)水系的流動性變化

河網(wǎng)連通性變差，城市不透水面積增多。

河網(wǎng)水系的流動性影響因素眾多，其中河網(wǎng)水系的連通性起著至關重要的作用。近20年來，成都三環(huán)內因為經(jīng)濟和社會的發(fā)展，從而簡化河網(wǎng)形態(tài)和結構大幅影響了各個水系的連通性。城市空間的進一步擴大，造成城市的不透水面積上升，而河網(wǎng)水系的減少和弱化更加難以保證各水系的流動性。成都市過去的河網(wǎng)格局呈現(xiàn)出各主干河流交匯，支流交錯的布局。而如今來看，主干河流大致格局沒有發(fā)生改變，但是各個支流被加蓋，被截斷，被填埋造成了河網(wǎng)的整體連通性下降。

對于水源而言，想要確保水體的流動性，必須要充足的降水作為支持。由于城市的發(fā)展，成都市的空氣質量和降水量相較過去也有所降低，并且降水呈現(xiàn)季節(jié)性差異，各個時期內水位，水質差異較大。

總體來看，各處低等級河流的減短或消失，造成三環(huán)內水系的連通性變差，同時降水的減少造成河網(wǎng)水系的流動性降低，是近20年來河網(wǎng)水系流動性變化的主要特征。

4.2.3 河網(wǎng)水系的水質變化

(1)硬化河床取代自然河床，城市污染帶來水系水質變差

為了減少河流的沖擊對河道兩岸土質造成水土流失，成都部分區(qū)域采用了混凝土或者塊石鋪砌河床，來取代自然河床，硬化的河床沒有泥層，水生生物喪失了優(yōu)良的生存環(huán)境，水質因此越來越差。同樣硬化的河道水下滲能力弱化，水流速度變快，可能會造成洪水泛濫等問題。

(2)因發(fā)展工業(yè)造成水質變差

成都城市化的過程中水網(wǎng)與工業(yè)發(fā)展密不可分，尤其以城東區(qū)域為典型。改革開放后，成都市工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)從一環(huán)為主，到二環(huán)為主，乃至現(xiàn)在的遷出三環(huán)，在一系列的變革中，水網(wǎng)扮演了至關重要的角色，如提供工業(yè)用水，水上貨運。在這個過程中，工業(yè)對水質造成了嚴重污染，雖然如今工業(yè)外遷，但仍有少數(shù)企業(yè)向河道中直接排放未經(jīng)處理的污水。

(3)生活污水及生活廢水造成水質變差

隨著成都市常住人口的增長，生活污水及廢水相應增長，城市化的發(fā)展使污廢水得到了一定程度的回收凈化，但仍然對水質造成了不可低估的影響。近年來環(huán)保措施不斷加強，但實地調研顯示成都市內城中村中依然存在生活污廢水亂排亂放現(xiàn)象。

4.3 空間分異特征

整體來看，成都市三環(huán)以內的河網(wǎng)呈現(xiàn)出一種西部結構較為復雜而東部河網(wǎng)結構較為簡單的狀態(tài)。主要的一級河道錦江，沙河，清水河以及其各個支流流經(jīng)成都南部，西部和北部大部分區(qū)域，形成比較強的河網(wǎng)體系，水系的輻射范圍較大。東部地區(qū)，主要水系只有沙河的部分支流以及東風渠，水系的輻射范圍較小。

例如西郊高攀河，城市化進程中，使它的河流長度，河床縱截面減小，導致水系輻射范圍隨著城市化逐漸減小。相似的水系依舊存在類似的問題，水網(wǎng)的空間層次整體變弱，河網(wǎng)結構逐漸變得不完整，河網(wǎng)的分支能力減弱，大部分低等級支流瀕臨消失。

5 研究結論與不足

5.1 主要結論

成都地區(qū)城市化進程中的河流水系結構破壞及河道功能退化狀況比較突出。論文以成都市三環(huán)內為研究區(qū)域，從多時相和多尺度角度研究了區(qū)域近20年的河網(wǎng)水系時空變化特征，并結合區(qū)域城市化發(fā)展特征，對城市化進程下的河網(wǎng)水系變化特征進行類型劃分，可為未來區(qū)域城市化過程中河網(wǎng)水系管理與保護提供相關參考依據(jù)。

5.1.1 成都市三環(huán)內近20年河網(wǎng)變遷特征

一方面，成都市近20年來河網(wǎng)變遷在空間上以二環(huán)至三環(huán)區(qū)域為主，在時間上變遷速度相比過去有所提高，相應地與城市建設產(chǎn)生了諸多關聯(lián)和沖突。

另一方面，2015年，成都市首次提出規(guī)劃建設“海綿城市”，讓城市的水自然循環(huán)，更有“彈性”地適應環(huán)境變化和自然災害。近20年來成都市河網(wǎng)從局部性保護向整體性保護轉變，水系的地位不斷提高。

5.1.2 成都市三環(huán)內城市化對河網(wǎng)變遷的影響

研究顯示近20年內河網(wǎng)變遷主要發(fā)生在二環(huán)至三環(huán)區(qū)域，地圖比對顯示的17處較大變化區(qū)域中有15處均位于此區(qū)域。其中最為突出的原因為城市交通路網(wǎng)的建設與原有河網(wǎng)發(fā)生沖突，在2015年以前基本采取的方式基本為以交通路網(wǎng)為優(yōu)先級，而粗暴得對原有河道進行硬化河床，加蓋甚至填埋。這樣的方式不僅僅發(fā)生在二環(huán)至三環(huán)區(qū)域，在此之前在二環(huán)內基本已進行完全。此外城市化還造成了水面率降低、水質污染、水系流動性變差等問題。如今三環(huán)內交通路網(wǎng)規(guī)劃已基本完全，工業(yè)區(qū)基本已經(jīng)遷出，城市化率顯著提高，但在城市化的過程中，如若不對河網(wǎng)進行長遠的規(guī)劃和保護，那么問題還將以類似的形式在另一個區(qū)域出現(xiàn)。

5.2 研究的局限性

本次研究以成都市三環(huán)內十條河流為研究對象，未包含所有河流，因此除本文歸納的變遷方式外，在其他區(qū)域可能還存在其他變遷方式。同時由于數(shù)據(jù)來源的局限性，可能存在一定誤差。雖然數(shù)據(jù)之間并不存在邏輯沖突，能夠從宏觀上反映城市水系變遷以及與城市化進程的關系，因此僅可提供定性分析，不能提供定量分析，有待進一步研究。