福州市内河防洪排涝与生态景观建设耦合评价研究_王冰楚.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 090福州市内河防洪排涝与生态景观建设耦合评价研究王冰楚，谢祥财(福建农林大学园林学院，福建 福州 350002)摘要对福州市 107 条内河防洪排涝与生态景观建设耦合状况进行评价研究。通过文献研究、实地调研与专家访问得到 35 项评价指标，采用分段线性隶属函数量化指标，熵权法确立权重，对评价结果进行 5 个等级划分，最后选取有代表性的 6 条河段进行评价体系应用。耦合评价包含三个层级的空间结构耦合与生态环境、景观活动、社会保障三个耦合系统功能，中观耦合结构与景观活动功能对评价内河系统耦合状况起到主要作用。评价河段中洪湾河与横厝溪较好地协调防洪、景观、生态的关系。大庆河与解放溪由于护岸硬质化严重导致空间结构不协调，综合效益较低。内河通过重视近自然驳岸与景观设施建设使内河系统达到良好的耦合状况。关键词福州内河;城市内河;防洪排涝;生态景观;评价体系中图分类号TV87文献标识码A文章编号1004 1184(2023)03 0261 03收稿日期2022 12 28作者简介王冰楚(1997 )，女，福建福安人，在读硕士研究生，主攻方向:园林与景观设计。通讯作者谢祥财(1974 )，男，福建武平人，副教授，博士，研究方向:建筑科学与工程、水利水电工程。Study on coupling evaluation of flood control anddrainage and landscape construction of urban river in fuzhouWANG Bing chu，XIE Xiang cai(College of Arts College of Landscape Architecture，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，Fujian)Abstract:The coupling situation of flood control and drainage with ecological landscape construction of 107 inland riverwas evaluated in Fuzhou After three rounds of index screening，35 indexes were selected，index calculation were carried outThe weights were determined by entropy method，and the evaluation results were graded Finally，six river sections in Fuzhouwere evaluated The coupling evaluation includes three levels of spatial structure coupling and threesystem functions of ecologi-cal environment，landscape activities and social security Mesoscopic coupling structure and landscape activities function playa major role in evaluating the coupling status Hongwan iver and Hengcuo iver coordinate the relationship The spatialstructure of Daqing iver and Jiefang iver is not harmonious，the comprehensive benefit is low The urban river can achievea good coupling situation by paying attention to the construction of near natural revetment and landscape facilitiesKey words:Fuzhou urban river;Urbanriver;Flood control and drainage;Landscape construction;Evaluation system0引言福州市内河成网，共有 107 条内河，福州市早期通过水利工程保障城市水安全。在生态文明建设中福州市内河重视生态性与景观性建设。然而内河原有设施对生态景观的建设造成阻碍。并且过度绿化威胁到驳岸稳定性。因此通过研究生态景观设施和防洪排涝设施耦合状况，有利于发挥城市内河防洪、生态、景观等综合效益。当前城市内河相关研究集中于城市内河景观的退化机制、工程结构优化、水文调控技术等1。上世纪国内主要从基础学科和水利水电工程的角度进行内河排水、水质研究。现代生态思想反映在内河建设中。城市内河的研究从单一水环境转向可持续的人居环境，提出海绵城市、生态水利、生态景观等建设理念。“耦合”指两个或两个以上系统通过相互作用而彼此影响的现象。耦合研究第一种为耦合系统状态研究2，第二种是关联关系研究4。当前缺少聚焦城市内河系统耦合问题，福州市内河防洪排涝与生态景观建设耦合问题明显。本文构建评价体系，选取福州市 6 条内河进行评价，分析城市内河系统不同耦合水平的建设特性，并给予启示。1数据来源与研究方法1 1研究区概况福州内河总长约 244 km。研究范围为福州市鼓楼区、台江区、仓山区、晋安区的建成区，内涝主要来源于城市中低洼地带5，城市化让福州内河防洪排涝压力剧增6。防洪排涝建设和生态景观建设耦合状况影响效益可持续性。1 2数据来源通过卫星地图软件测量获得地理数据。通过福州年鉴与文献资料得到水文数据。综合实地调研、专家打分、居民问卷获得定性指标评分。参与打分评价的专家共有 25 位，Cron-bach 系数为 0 704;2021 年 10 11 月发放问卷，均衡各个地1622023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.3点问卷量。期间对 6 个内河的 16 个点位进行问卷调查，共发放 68 份，回收有效问卷 63 份。Cronbach 系数为 0 744。1 3研究方法1 3 1指标体系构建总结耦合相关理论研究将空间结构与系统功能作为评价体系准则层(图 1)。通过文献调查总结相关评价指标。(表3、表 4)。并通过实地调研根据指标可得性进一步筛选指标，最后询问 5 位相关的行业内的学者、参与内河建设的项目负责人调整指标。经过三轮筛选后构建城市内河防洪排涝与生态景观建设耦合评价指标体系(表 5)。图 1分析框架1 3 2评价模型构建1)指标计算定量指标采用分段线性隶属函数量化描述方法17，代表值以国内外研究成果、国家的发展规划文件与人们期望程度确定。定量指标有 20 项，现场调研 2 项，专家打分 7 项，居民问卷 6 项。2)权重计算定量指标符合标准化要求，通过模糊数运算对定性指标进行转化。通过熵权法计算权重，公式如下:Pyi=xyiny=1xyi(1)Ei=1lnnny=1Pyilnpyi(0Ei 1)(2)Di=1 Ei(3)ri=Dimi=1Di(4)式中:xyi为第 y 个样本在第 i 项指标的分值;n 为样本总数;m 为指标总个数。3)等级划分采用等分法18对评价结果划分。表 1等级划分等级勉强耦合初级耦合中级耦合良好耦合优质耦合U0值0U0 0 20 2U0 0 40 4U0 0 60 6U0 0 80 8U0 11 3 3评价河段选取本文选取 6 条代表性河段进行评价。表 2评价河段选取编号河段特点起止点Y1白马河功能完善西湖口 彬德闸Y2大庆河主体为硬质驳岸新西河 白马河Y3洪湾河断面为自然缓坡金祥路 台屿河Y4阳岐河驳岸类型丰富阳岐路 南三环路Y5解放溪高大的硬质驳岸秀峰路 秀峰支路Y6横厝溪断面为自然缓坡秀峰支路 杨廷路表 3空间结构指标尺度耦合问题关联属性指标影响机制来源宏观潮 汐 消 失，地 貌被 破 坏，自 然 调蓄能力降低中观生 物 多 样 性 减弱，水系形状、水质、连通变化微观护坡的材质影响河 流 的 生 态 功能，设 施 结 构 协调景观特征自然度地貌结构完整度洪水景观连接度河网密度河流形状水系连通性水质护岸结构断面结构协调度河流景观特征数景观特征提升河流生态系统Petersen M M7植被覆盖率河岸植被能够应对洪水Petersen M M地貌留存数功能健康的地貌结构帮助耗散洪水Petersen M M河道与景观连接率洪水流与景观连接增加洪水消纳率Maxwell C M8流密度区域河流密度影响输水输沙陈吟9河流坡度过陡坡度增加流水侵蚀Petersen M M河道弯曲度自然型河流有利于生态Liu J10行洪断面面积指数行洪断面和河道行洪能力相关陈吟河流纵向连续性河流连续性影响水系功能陈吟水系连通度水系连通利于水系统的循环功能陈吟水质类别河流水质与河流健康相关刘玉玉11护岸材质生态护岸有利于生态修复刘玉玉岸坡稳定性岸坡稳定性减缓河流侵蚀刘玉玉河岸缓冲带宽度河岸缓冲带宽度有利于生态修复刘玉玉结构视觉协调度景观和防洪设施结合影响空间协调度鲁建龙13断面绿地覆盖度断面绿地占比越多生态属性越强鲁建龙2评价结果与分析2 1权重分析如表 5 所示空间结构的权重(0 516)高于系统功能(0484);中 观 结 构(0 242)的 评 价 作 用 明 显 比 宏 观 结 构(0 136)与微观结构(0 139)更强。说明防洪排涝与生态景观耦合主要反映在河流形态，包括内河纵向形态自然度、连通性等;宏观结构耦合主要由植被与地貌指标构成，微观结262第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月构的空间耦合主要重视植被覆盖与横向绿地的建设。表 4系统功能指标研究学者功能评价要素(指标量)相关耦合功能指标刘玉玉自然生态、社会经济、综合(10)最小需水量满足率、水质达标、水 GDP 产出等吴桐14生态建设、生活游憩、生产发展(47)出 游 率、人 均 绿 地 面积、绿道连通等Lee H S15生态特征、土地活动、景观特征(10)水质、河流自然性、活动使用率、亲水评价等Xavier Garcia16 景观资源、活动资源、消极价值(27)美学价值、文化遗产、生态、环境教育等表 5指标权重目标层准则层(权重)子准则层(权重)指标层属性权重O防洪排涝与生态景观建设耦合评价A1空间结构(0 516)A2系统功能(0 484)B1宏观结构(0 136)B2中观结构(0 242)B3微观结构(0 139)B4生态环境功能(0 121)B5景观活动功能(0 210)B6 社会保障功能(0 153)C1 景观特征类型数正向0 002C2 植被覆盖率正向0 018C3 地貌留存数正向0 016C4 河道与景观连接率正向0 100C5 河流密度正向0 001C6 河流坡度负向0 097C7 纵向自然偏离度正向0 020C8 纵向边界连续性正向0 122C9 水系连通度正向0 001C10 护岸材质正向0 012C11 岸坡稳定性正向0 012C12 河岸缓冲带宽度正向0 083C13 结构视觉协调度正向0 007C14 断面绿地覆盖度正向0 022C15 区域连通度正向0 002C16 生态治理率正向0 003C17 水量适用率正向0 091C18 温度适宜率正向0 012C19 空气净化率正向0 009C20 环境安全性正向0 005C21 景观辐射率正向0 001C22 水景可见度正向0 010C23 景观视觉质量正向0 016C24 景观满意度正向0 010C25 活动满足率正向0 023C26 自然感受度正向0 016C27 绿道通达性正向0 004C28 活动类型数正向0 022C29 活动亲水度正向0 023C30 文化承载度正向0 034C31 教育承载度正向0 027C32 社会交往度正向0 024C33 防洪效益率正向0 040C34 区域经济正向0 088C35 公共健康正向0 026在系统功能中景观活动功能(0 210)比生态环境功能(0121)与社会保障功能(0 153)起到的评分作用更强，说明对城市内河进行促进景观活动水平的环境建设能够更明显的提升防洪排涝与生态景观建设耦合状况。而生态环境功能中需要重视水环境的生态需水量的建设。并且在社会保障功能中防洪效益率与区域经济更放映其主体耦合功能状况。2 2评价分析白马河与大庆河之间空间结构差距(0 14)比系统功能差距(0 06)大，原因是白马河驳岸近自然化水平较高。因此城市密度高的区域可通过设置临水活动平台提升内河的系统功能;解放溪空间结构(0 10)与白马河(0 10)评分相同，但其系统功能(0 12)相比白马河(0 32)较弱，是因为解放溪驳岸自然化程度与景观设施不及白马河。同为山地型内河的横厝溪评分为 0 59，比解放溪(0 22)有较好耦合水平。横厝溪采取了自然缓坡型驳岸实现生态性与景观性;洪湾河依托生态公园;阳岐河驳岸缓坡较多，形成中级耦合。评价结果反映内河近自然的驳岸建设与提高系统功能水平能够提升耦合状况。图 2准则层结果表 6评价结果白马河大庆河洪湾河阳岐河解放溪横厝溪得分0 420 220 610 410 220 59等级中级耦合初级耦合良好耦合中级耦合初级耦合中级耦合图 3 中洪湾河与横厝溪空间结构耦合水平较好，洪湾河宏观结构与中观结构通过规划区域公园实现良好耦合。横厝溪利用缓坡使其中观结构耦合水平突出。解放溪由于较高的硬质化驳岸使得空间结构耦合失衡;白马河、大庆河、解放溪空间结构耦合水平相对较弱，此三条内河原有防洪排涝设施突出。图 3空间结构子准则层结果图 4 中景观活动功能数据离散度相比其余两个功能大，提升内河空间景观活动功可有效提升整体的耦合水平;进行滨水公园规划的白马河、洪湾河、横厝溪与依托周边文化资源建设的阳岐河景观功能评分较好;白马河与洪湾河拥有较高的生态环境水平。大庆河与解放溪由于环境建设不足导致生态环境功能评分较低;受周边经济活动影响大庆河与解放溪拥有较好的社会保障功能，与内河自身建设关系较弱，因此在城市内河建设时考虑内河与周边用地结合。(下转第 295 页)362第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月DS2 剖面上低速异常有 2 处，第一处在 9 10 号点之间，推测此处异常因岩层内破碎或裂隙发育，含水较多引起;第二处在 12 号点左右，推测此处异常因岩层内破碎或裂隙发育，含水较多引起(图 6b)。DS3 剖面上低速异常有 2 处，第一处在 14 15 号点之间，推测此处岩层内破碎或裂隙发育;第二处在 21 24 号点之间，推测此处异常因断层 F 导致的岩体破碎引起(图 6c)。根据微动探测结果分析，大坝候选厂址表层覆盖层和强风化层分界明显，下覆地层整体速度结构完整性较好，表明该处地层总体完整性较好，证实了微动探测方法在研究区可以有效进行基、覆层位划分。DS1、DS2 及 DS3 剖面均存在局部低速异常，推测为节理密集裂隙带。另外根据平行微动剖面低速异常特征，推测厂址区可能存在一 NE 向断裂构造。4结语(1)微动在本研究区电站大坝选址勘查中，能够准确区分基覆层，并实现了 6 处节理密集裂隙带和一处可能 NE 向断裂构造等不良地质体的精细探测，对选址综合评价及安全建设具有重要意义。(2)依据微动结果，区内覆盖层波速范围在 100 300m/s，埋深在 0 4 m 之间;强风化层波速范围在 300 900m/s，埋深在 4 15 m 之间。(3)微动本身具有环保高效的特点，高分辨频率波数谱法对各种地形的适应性强，在兼顾深浅部精细勘查的基础上，进一步优化了微动勘查的野外施工，对相近地区勘查及研究具有借鉴价值。参考文献 1刘永珍，李允 我国抽水蓄能电站的发展现状及建设特征分析C/活力城乡 美好人居2019 中国城市规划年会论文集(03 城市工程规划)2019:315 322 2熊章强，谢尚平 抽水蓄能电站大坝选址中的浅层地震方法C/中国地球物理学会年刊 2002中国地球物理学会第十八届年会论文集 2002:234 3常伟，钱世龙 抽水蓄能电站工程地质勘察的物探对策J 物探与化探 2001(04):300 305 4J Capon Applications of detection and estimation theory to large arrayseismologyJ Proceedings of the IEEE 1970 58(5):760 770 5陈实，李延清，李同贺，等 天然源面波技术在乌鲁木齐城市地质调查中的应用J 物探与化探 2019 43(06):1389 1398(上接第 263 页)图 4系统功能子准则层结果3结语本文构建评价体系对福州市内河防洪排涝与生态景观建设耦合状况进行研究。得到以下结论:(1)城市内河防洪排涝与生态景观耦合评价内容中耦合结构包含宏观、中观、微观三个层级内容。系统功能包含生态环境、景观活动、社会保障。(2)中观结构与景观活动功能更加反映内河系统的耦合状况，重视内河水质、水纵向形态、水连通性与提升内河空间的景观活动性能有效优化内河耦合状况。(3)驳岸近自然化建设的内河拥有较好的耦合状况。评分较低的内河存在空间结构矛盾与系统功能无法发挥的问题。城市内河提升其耦合状况通过多种建设方法，硬质化驳岸可通过后退“蓝线”提升内河耦合状况，较宽的驳岸缓冲带能够为景观活动设施提供条件，并需要关注与周边用地的联系。今后评价体系还需与各类城市结合进行调整与完善，助力建设更美好的城市。参考文献 1袁嘉，陈炼，罗嘉琪，等立体生态景观的适应性重构山地城市河流内河草 本 植 物 群 落 生 态 种 植J 景 观 设 计 学 2020 8(03):44 57 2刘滨谊，贺炜，刘颂 基于绿地与城市空间耦合理论的城市绿地空间评价与规划研究J 中国园林 2012 28(05):42 46 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