江北片区13.3公里滨河景观优化设计方案解析：137.5万㎡生态空间改造实践

1 研究区概况

本项目位于江北片区（大藤峡管理区至污水处理厂）和旧城（黔江大桥至郁江大桥）约137.5万m²区域，滨河岸线长度约13.3 km。主要建设内容包括景观工程和道路工程。

在江北片区，道路工程占据了31.5万m²，长7.2 km，宽42 m；景观工程占据44.6万m²，从大藤峡管理区一直延伸至黔江大桥。在旧城片区，道路工程占据147 000 m²，长4 400 m，宽32 m，从黔江大桥一直延伸至沙岗大桥；景观工程占据了46.6万m²，从黔江大桥一直延伸至郁江大桥。

该项目总投资为122 797.18万元，其中工程费用为88 318.55万元，工程建设其他费用为22 578.24万元（包括征地拆迁费用），预备费为7 671.74万元，建设期贷款利息为4 228.65万元。

为筹措资金，本项目采用了PPP模式。计划于2022年6月至11月完成开工前准备工作，于2022年11月开工，力争于2024年11月完成竣工验收（预计在2023年12月底完工）。研究区域概况如图1所示。

图1 研究区概况

如图1所示的研究区当下水环境景观空间布局现状，具体如下。

（1）尺度不当：城市水环境景观空间的规模和设计可能不适合人们的活动和需求。例如，水景空间过大或过小，没有考虑到人们的生理和心理需求，导致体验质量下降。

（2）缺乏生态保护：城市水环境景观空间的设计可能忽视了生态保护。例如，水体可能受到污染，生态系统可能被破坏，导致水景空间的生态功能无法充分发挥。

（3）缺乏人文关怀：城市水环境景观空间的设计可能缺乏对人的关怀。例如，没有考虑到不同人群的需求和喜好，没有提供足够的休闲和娱乐设施，导致人们无法真正享受水景空间的魅力。

（4）缺乏特色和创新：城市水环境景观空间的设计可能缺乏特色和创新。例如没有独特的景观元素和设计理念，导致城市水环境景观空间缺乏个性和吸引力。

本研究中城市水环境景观空间优化设计以人与自然和谐共生为目标，通过科学的规划、设计和治理，改善城市水环境的生态、文化、社会和经济等价值。

2 城市水环境景观空间优化设计

城市水环境景观空间优化设计可以从以下两个方面展开：景观空间布局优化、景观植物配置优化。

2.1 景观空间布局优化

（1）水环境景观空间布局需要从整体上进行规划，统筹兼顾水域、陆域、建筑物、植被等各个要素之间的关系。在满足城市总体规划的前提下，合理安排水环境景观空间的布局和设计，实现整体上的协调和统一。具体过程如下。

步骤1：确定规划目标和范围。在确定规划范围时，需要考虑水域周边的环境、土地利用情况、城市规划等因素。

步骤2：收集和分析基础资料。收集与城市水环境景观空间规划相关的各种基础资料，包括地形、气候、水文、植被、生态、人口分布、交通状况等。对这些资料进行分析和研究，了解当前水环境景观空间结构的现状和存在的问题。

步骤3：制订规划方案。根据基础资料和规划目标，制定城市水环境景观空间结构的规划方案。针对研究区，以景观空间布局优化因素（景观分区面积、位置等）作为优化参数，通过小生境遗传算法优化求解。

（2）通过小生境遗传算法对水景观布局参数进行优化。在水景观空间布局参数优化中，小生境遗传算法可以按照以下步骤进行。

步骤1：编码。将水景观空间布局参数表示成遗传算法的染色体并对其进行二进制编码。

步骤2：初始化。随机生成一组初始解，每个解代表一种水景观结构布局参数配置。

步骤3：适应度评估。评估每组解的适应度，根据评估结果决定是否保留该解。适应度评估可以基于水景观的美学、生态、工程等不同方面进行，具体视问题目标而定。本文适应度函数由上述构建的创建景观格局打造成本和满意度目标函数构成。

步骤4：选择操作。根据适应度评估结果，选择优秀的解进入下一代。可以选择使用轮盘赌选择、锦标赛选择等不同方式。

步骤5：交叉操作。通过交叉操作生成新的解。

步骤6：变异操作。增加种群的多样性。

步骤7：终止条件判断。

步骤8：结果输出。输出最优解及其对应的布局参数配置。

经过上述流程，完成城市水环境景观空间布局优化。

2.2 景观植物配置优化

植物配置是城市水环境景观空间的核心组成部分，通过合理的植物配置，可以营造出优美、自然、生态的水景空间，提高城市居民的生活品质和幸福感。

同时，城市水生植物配置还要遵循自然规律和生态原则，促进水域生态系统的稳定和可持续发展。

本章节将探讨城市水环境景观空间的城市水生植物配置的相关问题，旨在为城市水环境景观空间的优化和提升提供参考。城市水环境景观植物配置优化过程如下。

步骤1：详细了解和评估当前水域的水质、水生生物种类及数量、水流状态等因素，以及原有的水生植物配置情况，具体见表1。

表1 城市水环境景观植物配置初始参数

步骤2：水环境植物筛选。水环境植物的筛选需要综合考虑多种因素，包括植物的生长需求、适应能力、对水质的改善能力、生态效益和景观效果、地域性和季节性等。

在选择植物时，需要根据当地的气候条件、水质状况和水域环境等因素进行综合考虑，选择适合的植物并进行合理的配置，以实现水域环境的改善和生态效益的提升。综合这些因素，适合研究区的水生植物部分示例见表2。

表2 水生植物

步骤3：配置模式选择。水生植物配置模式需要考虑多个因素，包括水域面积、水深、水质、气候条件、地域性和季节性等。以下是一些常用的水生植物配置模式。

（1）浮水植物配置模式：浮水植物的根系漂浮在水面上，如睡莲、菱角等。在配置时，需要考虑水域面积和水深，选择适合的植物种类和种植密度。同时，需要考虑不同植物的生态位和生长需求，避免出现竞争和生态失衡。

（2）挺水植物配置模式：挺水植物的根系生长在水底，茎叶挺出水面，如荷花、菖蒲等。在配置时，需要考虑水深和水质，选择适合的植物种类和种植密度。同时，需要考虑不同植物的生态位和生长需求，避免出现竞争和生态失衡。

（3）沉水植物配置模式：沉水植物的根系和水草一样，生长在水底，如苦草、金鱼藻等。在配置时，需要考虑水质和水深，选择适合的植物种类和种植密度。同时，需要考虑不同植物的生态位和生长需求，避免出现竞争和生态失衡。

（4）混合配置模式：混合配置模式是指将不同类型的水生植物进行混合配置。在配置时，需要考虑不同植物的生态位和生长需求，设置合理的配置参数，提升水域环境的改善和生态效益的提升。这种配置模式适用于各种类型的园林和水景设计。在配置过程中，应考虑植物的生长特性、季相变化、观赏特点等因素，以实现植物种类之间的互补和协调。

无论选择哪种配置模式，都需要注意以下几点：选用适合当地自然环境的水生植物种类，以保证植物的健康生长和景观的长期保持；根据水域面积和水深，确定合理的种植密度和植物布局，以保证景观的稳定性和美观性；在植物配置中注重美学原则，如层次感、虚实结合、颜色搭配等，以创造出理想的景观效果；考虑水域环境的维护和管理需求，选择易于养护的水生植物种类和配置模式，以保证景观的长期稳定和美观；在配置过程中，应注意植物之间的生态关系和病虫害防治问题，避免植物间的竞争和病害传播。

步骤4：制订优化方案。根据优化目标，制订优化方案，包括选择适宜的水生植物种类和配置方式。

步骤5：通过计算植物配置指数来确定最终优化方案。

对植物配置指数进行从大到小排序，选择指数最大值对应的方案为最终的植物配置方案。基于2.1节和2.2节研究，最终确定的空间优化方案如图2所示。

图2 水环境景观空间优化方案

该优化方案的参数见表3。

表3 优化方案参数

3 模型测试

3.1 测试环境

为了解所设计生态文明背景下城市水环境景观空间优化方案的效果，通过评估模型进行分析。首先需要收集与优化方案相关的数据，包括定量指标和定性指标。建立评估指标体系，见表4。

表4 评估指标体系

采集研究区表4指标对应的数据并处理。数据采集应该尽可能保证数据的准确性和可靠性。数据处理应该包括数据的清洗、整理和计算等，以便于后续的评估和分析。

3.2 测试指标

指标权重计算是综合评价中非常重要的一环，它直接决定了评价结果的质量和准确性。通过对每个指标赋予不同的权重，可以突出不同指标的重要性，从而实现对评价对象的全面、客观、准确的评估。

3.3 测试结果分析

为了验证方法的有效性，对比城市水环境景观空间优化前后的得分，结果如图3所示。

图3 城市水环境景观空间优化前后得分

从图3中可以看出，经过城市水环境景观空间的优化处理后，其评分值明显提高，说明优化后的设计更符合人们对于水环境景观的期望和要求。

通过针对城市水环境进行改良和调整，能够显著提升景观空间的品质和吸引力。优化后的水环境景观空间设计更为合理的原因可能有多方面。

首先，经过优化处理，可以解决原有水环境景观空间存在的问题，如水体污染、景观单一、缺乏互动等。

其次，优化设计可能融入了更多的自然元素和创意设计，不仅增加了景观的可视性、艺术性和生态友好性，还进一步提升了人们对景观空间的感知和欣赏程度。

此外，优化设计还可能考虑到了人们的活动需求和休闲娱乐功能，在景观空间中增加了相应设施和便利设备，使得人们在其中的体验愉悦度得到了提升。

4 结束语

（1）水环境景观空间优化设计是提升城市品质、促进生态平衡和实现可持续发展的重要途径。通过科学合理的设计，可以使城市水环境景观更加优美、生态更加友好，从而为人类创造一个健康、宜居的生活环境。

（2）在“城市水环境景观空间优化设计”的研究中，尽管已经取得了一些进展，但仍然存在一些不足，即城市水环境景观空间优化设计需要多学科的综合知识。但目前的研究中，不同学科之间的交叉和融合还不够充分，需要进一步加强跨学科的合作和研究。

（3）在未来的城市规划和发展中，需要继续深入研究和探索城市水环境景观空间优化设计的有效途径和方法。