生态智慧与数字技术支持下的山地理水方法——以南京紫金山霹雳涧水系为例

 

摘要：中国的理景艺术不仅表现为对自然之道的理解，更在于艺术的表达，其中蕴含着丰富的生态智慧。将传统的理水艺术与当代数字景观方法相融合，通过定量解析引导山地水环境的生态与形态生成，实现山地理水科学与艺术的融合。长期以来南京紫金山风景名胜区水环境问题突出，以山南部霹雳涧水系为例，综合运用生态智慧与数字景观技术，探讨优化生境条件、彰显山地水景特征的策略，解析当代山地景观的理水方法。

 

 

1背景

 

“山因水活，水随山绕”，山水相依一直是中国人理解自然和谐美的标志。东汉·许慎在《说文解字》水部中，描述了不同形式与状貌的山地水景观特征，如表水之形式的“流、溪、岛、焦、岸、汀、步、泉”，表水之大小的“溥、混、滔、浩、涓”，表水之深浅的“汪、泓、测、淮、浅”[1]。北魏·郦道元在《水经注·洛水》中描述山水关系为“洛水东，迳九曲南其地十里，有坂九曲”[2]，坂意为山坡，“洛水”与“坂”迳九环绕，展现了魏都洛水与丘陵地形的和谐互融、彼此映照。

中国古代的哲学思想认为山水是有机的整体，挚虞在《思游赋》中写道：“阳降阴升，一替一兴，流而为川，滞而为陵。”山川是阴阳之气形成的，阴阳之气流动就成为河流，气滞就成为山陵。由此可见，山与水相伴而生是自然景观的和谐之道，更是成为中国传统山水艺术的范本。

 

南京钟山风景名胜区自然资源丰富、文化底蕴深厚。紫金山地形丰富多变，形成了30个大小不等的流域，由于汇水面积不等，不同流域的水量分布差异很大。其中的霹雳涧水系，上起紫霞湖，下至燕雀湖，沿水系分布有六朝遗迹、明孝陵、梅花山、梅花谷、孙权墓等众多名胜，是钟山风景名胜区最重要的景观轴，沿线还分布有江苏省中山陵8号宾馆、南京会议中心等大型宾馆。

该片区有良好的汇水条件，但由于历史的原因及地上、地下等工程影响，该小流域地表径流改变，水环境问题突出：一方面，雨季洪涝频繁，以至危及景区以南的城市地块安全；另一方面，旱季山地水量稀缺、部分地段断流、水景观单调，沿线生境条件也因旱涝变化而受到威胁。因此，优化霹雳涧流域水系统，改善水环境，不仅能够优化其生境条件，对提升该片区景观环境质量亦有重要意义。

 

笔者团队统筹运用生态智慧与数字技术支持下的山地理水方法，通过因地制宜、有限干预来梳理并优化水系统，以紫金山霹雳涧为例，具体阐述营造可持续山水环境的策略与方法。

 

2系统均衡与韧性：生态智慧引导下的山地水文特征与理水策略

 

山地水文过程的特殊性导致其水资源的时空分布不均衡，同时山地水环境韧性较低，易生成山洪。因此对于重要的风景区段，通过人为组织和适度干预来调节山地水文时空特征，均衡水资源分布，恢复水体动力，进而改善生境条件，系统增强水系生态韧性，是强化山地水景特征、彰显水景观魅力的根本。

 

2.1多元优化水资源时空分布

 

以空间论，山地水资源的分布特征取决于地形地貌。受地形与植被等多种因素影响，水资源在高程上分布较不均匀，当地形坡度较大、地势陡峭时，上游地段截蓄能力弱，易在下游聚集地表径流，形成山洪。因此紫金山的上部通常缺水，下部水资源丰沛。以时间论，山地水资源变化取决于降水周期：汛期降水集中，易产生雨洪，下游及其相接建设用地区域存在洪涝风险；旱季则相对缺水，在山地的上部表现更为突出。水资源的分布不均亦是导致山体上下游地段植被类型差异的因素之一。

 

系统优化紫金山水环境，需在时空中寻求水文过程与山地空间特征的融合。基于紫金山的水资源时空分布，在自然高差的基础上，采取分级调控的设计策略二次调配霹雳涧的水量分布。在降雨期均衡调蓄地表径流，实现就地渗透、多级滞蓄，优化生境条件，并生成水系景观[3]。

 

2.2系统改善山地水系统的韧性特征

 

山地特殊的地形与水文特征，通常导致水系生境韧性弱，突出表现为3个方面：

 

1)水体容量低，调节旱涝的能力弱；

 

2)水量分布不均，导致水系动力不足，环境自净能力弱；

 

3)汇水区域的植被生长与景观效果受旱涝交替影响作用大。

 

综合改善山地水系韧性，需要根据山体的客观条件，厘清水源、识别汇水分区及计算汇集水量，通过分级蓄滞来增加水系容量，结合自然与人工措施恢复水流动力[4]。从源头到末端，制定系统的山地水环境优化策略。霹雳涧所在的流域汇水面积约247.3hm2，汇水量较充足，但上游蓄滞空间相对缺乏。紫霞湖虽位于霹雳涧正上方，但由于历史的原因，受人为扰动的霹雳涧水系，从上游经明孝陵金水桥折而向西注入前湖，因此上游的紫霞湖与下游的霹雳涧水系彼此无涉。

 

通过三大策略系统优化霹雳涧水系统：充分利用高差，因地制宜地加强上游东郊国宾馆汇水区与霹雳涧水系的联系；流域沿线应尽可能截留与促渗，提升山地的水源涵养能力，在改善生境的同时，实现对山地径流的削减与错峰；辅助工程措施形成分级水循环，增加水动力，提升水系的自净化能力，形成可持续的水系景观环境。

 

2.3有机营造山地水景观的系统共生特征

 

山地水景观与植被生境具有鲜明的时效性，与水资源的时空分布紧密相关，同一区段的水系在雨期与旱季表现出截然不同的景观效果，而沿水系的植被类型与生长情况受水文条件影响较大，因此随着山地水资源的时空动态变化，土壤湿度、植物生境等亦表现出不同的景观特征。

 

霹雳涧水景观的营造应基于自然的生境特征与动态规律，以自然的水文过程为主结合适度的人为干预，从水系水体及生境条件出发，优水资源分布，恢复水体动力，改善小流域生态环境。在此基础上依据优化后的水文过程营造水景观，如识别径流倾泻点、在坡度陡峭的地段形成跌水、在较缓的区段形成溪涧与洲滩；明确上下游的水文、土壤等生态特征，结合景观分区沿霹雳涧形成各具特色的水景观与植被生境。