|
海綿城市”理論及其在中國城市的應用意義和途徑
2016-11-23 12:25 已被瀏覽 3278 次
引言
城市是人類文明發展至今的集大成產物，它集中體現人類所有的成功和失敗。目前全球約有一半人口生活在城市，而在中國城市人口比例已將近60%，且以極快速度增長。在中國巨大的人口規模以及高速城市化背景下，城市文明所體現的成功與失敗無疑都被凸顯，例如資源匱乏、環境污染、交通擁堵等。城市作為擁有自然屬性和社會屬性的復合生態系統，這兩大屬性的平衡協調發展才能造就穩定且具有韌性的城市系統。反觀現今中國城市發展，普遍面臨自然屬性弱化甚至喪失等問題，如林地、農田和水系等生態空間占用破壞，破碎化而至功能減退，城市下墊面硬質化等，由此直接導致中國城市普遍的水系統破壞和水資源不平衡問題，如城市內澇、水質型干旱、水體富營養化等。據住建部調查數據，2008-2010年期間，全國62%的城市發生過城市內澇，內澇災害超過3次以上的城市有137個，57個城市的最長積水時間超過12小時。內澇也造成了巨大的財產損失和生命傷亡，內澇已然成為中國將近一半城市面臨的常態化城市問題。
針對上述中國城市發展過程中的水環境問題，相關管理和建設部門也做了大量的改善工作，由于爆發的集中性、應對的單一性和城市的系統性，并沒有對快速城市化過程中水質和水澇問題形成有效解決方案，但是城市管理者普遍形成了共識，即城市水環境問題僅從末端處置已是為時已晚。隨著基于源頭低影響開發和現代雨洪管理的海綿城市理論的提出，中國城市建設者和管理者們對于海綿城市理論給予極大的肯定，海綿城市創建工作也在政府主導下全國范圍內如火如荼地開展。海綿城市建設涉及城市建設和管理的多個方面，因而也在不同層次和部門引發了大量對于海綿城市建設理念、技術途徑和存在問題的思考和爭論。但海綿城市建設并非“一朝一夕”可促成，也不是“一勞永逸”的集中建設可以成就，它是一項系統性和長期性的工作。海綿城市建設應該與不同氣候區域特點和中國現行城市特點相匹配，海綿城市理論和技術應該在現地化適配的基礎上進行應用，應在充分分析城市的地域氣候、地形環境、城市下墊面特征等的差異基礎上，分析中國不同區域城市創建海綿城市的途徑及對策，而目前“千城一式”的海綿城市建設模式顯然不具有可持續性。
1 海綿城市的理論基礎
海綿城市（Eco-sponge City），是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”或“韌性”。而海綿城市建設因其主要理論基礎為低影響開發技術，因此在歐美又被稱為低影響設計和低影響開發（Low Impact Designor Development）。海綿城市最早始于西方學者用于描述城市對周邊鄉村或區域的人口、資源等的吸附作用，此后逐漸變成描述城市與水文的關系。此后美國研究者基于城市雨洪管理研究奠定了海綿城市建設的三個理論基礎：
（1）最佳管理措施。最佳管理措施（BMPs）最初是用于管理美國城鄉的面源污染的非強制性政策，后來發展成為控制城市降雨徑流量和水質的綜合性措施，但是其核心理念仍是停留在末端的綜合管理，并于1972年在《聯邦水污染控制法案》中首次被以法律形式明確作為城市雨水的“最佳管理措施”。
（2）低影響開發。20世紀90年代初美國城市雨洪管理逐步形成了LID理念，是從徑流源頭控制開始的、以恢復城市自然水文系統為基礎的暴雨管理和面源污染處理技術。相比于BMPs, LID更側重于城市雨水管理的源頭介入及其生態性、系統性和可持續措施的應用。低影響開發的主要理念是減小區域開發對雨水的影響。LID理念和技術對于城市規劃和管理產生了根本性的影響。
（3）綠色基礎設施。至1990年代末，“綠色基礎設施”的定義首次出現，并逐步得到政府認可，它把自然系統作為城市不可或缺的基礎設施加以規劃、利用和管理，即“綠色基礎設施是城市自然生命保障系統，是一個由多類型生態用地組成的相互聯系的網絡”。綠色基礎設施理念和技術不僅僅針對城市水文管理，它首次將自然資源作為變化的主體納入城市建設和管理，通過規劃設計技術手段限制和引導人們對其的使用，進一步豐富了海綿城市理論的內涵。
海綿城市理論強調建設開發盡量減少對于城市自然組分的破壞和影響，目前相關技術在城市雨洪管理和水質處理方面較為成熟，但其意義不僅僅體現在城市水環境建設方面。進入21世紀以來,英美等發達國家進一步提出了“韌性城市”（Resilient Cities）理念，強調城市系統自組織和自協調能力的恢復與保持，它將城市系統的海綿功能擴充到應對人為擾動和自然擾動影響的生態層面上。
2 海綿城市創建的國家戰略
中國快速城市化過程帶來高速的社會發展和經濟騰飛，但快速發展不可避免帶來城市功能不完善的弊端。針對城市目前凸顯的城市內澇、水質退化等水文安全問題，政府已將海綿城市建設上升到國家戰略層面。習近平總書記在2013年的中央城鎮化工作會議上明確指出：“解決城市缺水問題，必須順應自然，要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。”[9] 此后，國家相關部門積極推進海綿城市建設的規范和試點工作，如2015年全國公布16個海綿城市建設試點，國家住房和城鄉建設部發布了《海綿城市專項規劃編制暫行規定》、《海綿城市建設技術指南》等。同時，在國家“十三五”規劃中明確全面支持海綿城市發展，提出“加強城市防洪防澇與調蓄、公園綠地等生態設施建設，支持海綿城市發展，完善城市公共服務設施。提高城市建筑和基礎設施抗災能力”
3 海綿城市理念在中國的應用途經
3.1 中國降水量分布與海綿城市創建
目前，中國城市普遍內澇原因可歸結為地理位置（氣候、尤其降水量及時空分布等）、水文條件破壞（湖泊河道水系破壞、植被破壞等）、城市地表固化（下墊面硬化、土壤緊實等）、下水道不足（地下管網建設滯后等）、城市小氣候變化（雨島效應、熱島效應等）和其他因素6大方面原因。根據近年來發生內澇城市及其降水量分析，大部分內澇城市分布于800mm降水量及以上區域，少部分城市位于400~800mm降水量區域內（圖1）。因而，城市內澇與其地理位置因素密切相關，中國海綿城市創建應以年降雨量在800mm以上城市為主。不同降水量和分布特點是影響城市內澇的先決條件，這一定程度決定不同區域海綿城市創建途徑的根本差異。2014年，住建部印發了《海綿城市建設技術指南》（以下簡稱《指南》），是目前全國性唯一的海綿城市創建技術指南，概括了“滲、滯、蓄、凈、用、排”6大技術途徑。《指南》作為符合全國普遍的綱領性文件具有一定指導意義，但其具體做法應該根據不同區域城市氣候特點和自然稟賦特點進行具體化，不同區域的6字方針應有不同側重點，如華北干旱區域應側重“蓄”與“用”，華東濕潤區域應更側重“滲”與“排”。
3.2 中國不同區域海綿城市創建途徑
海綿城市創建涉及大量不同領域概念和技術，諸如水務、規劃、建設、園林、林業和環保等領域，其本質是利用城市唯一的自然系統（綠色基礎設施），包括河湖江等水系、濕地、林地、綠地以及農田等，在降水源頭多層次控制、分散、滯留，以減少城市管網集中排放的壓力。經驗表明：在正常的氣候條件和完備的城市管網建設背景下，典型海綿城市可以截流80％以上的雨水；對于自然稟賦優良的城市，海綿城市建設更多落在了對于水系、濕地、林地等自然系統的功能恢復上；而一些城市化水平更高、自然稟賦較差的城市，特別是其老城區海綿改造任務更多依托城市園林綠地的“海綿”功能，如屋頂綠化、城市綠地公園、人工濕地等。但許多城市在海綿城市建設過程中也形成了很多誤區，例如重視地上建設忽略更為根本和基礎的地下排水管網改造，僅僅利用大規模的綠地海綿化改造犧牲城市公園綠地景觀功能，海綿化改造片段化缺乏對于系統性的考慮等等。海綿城市建設并非否定城市地下管網主體功能，而是在城市完善的排水系統基礎上，提升城市自然系統組分的附加功能，使城市復合生態系統的水文功能趨于動態平衡，最終解決城市內澇問題。
3.2.1 暖溫帶氣候區的海綿城市創建
暖溫帶氣候區域典型城市如北京、天津、徐州、太原等（圖2中Ⅲ區域），其降水特點是夏季受溫帶海洋氣團或變性熱帶海洋氣團影響，年降雨量在400~600mm之間且分布不均，降水主要集中在6~8月份，可占全年80%左右，但區域內城市總體為水資源短缺型城市。 其海綿城市建設應重點考慮“蓄”與“排”的平衡。
在自然系統方面，應恢復被填埋河道、湖泊等水系，增加城市內外的蓄水空間,以利于降雨與排水錯鋒；在道路建設中，應在匯水面下游的雨水干管設置雨水收集調蓄池；應統籌城市不同功能區域尤其居住小區的雨水收集和基礎設施的節水；在雨洪源頭處，將過量的雨水引入遠離城市的河流、湖泊，增加城市內的排水溝渠密度疏導，利用城市內部的河網、排水明溝或暗渠，及時對雨水進行有組織地疏導和排放；各種綜合措施促進雨水下滲及自然凈化，形成對地下水的有效補充。
3.2.2 北、中亞熱帶氣候區的海綿城市創建
北、中亞熱帶氣候區域典型城市如上海、杭州、南京、武漢、成都等（圖2中Ⅳ和Ⅴ區域），年平均降水量在1100～1600mm之間，每年5～6月為梅雨季節，7～10月有臺風帶來的暴雨，9月份雨量可占全年的25%，全年汛期有春雨、梅雨、秋雨三個雨期。該氣候區域城市雨量充沛，且多是湖網、河網密布平原地區，匯水區域大，海綿城市創建應更側重“滲”、“滯”和“排”。
在自然系統方面，城市水網構建應以自然水系為依托，應最大限度地保護原有的河流、湖泊、濕地、溝渠等“天然海綿體”不受開發活動的影響，并逐步開展城市自然組分水文功能的恢復和修復；應綜合考慮城市立體綠化空間、綠地喬木植物冠層空間等多層次綠化對于降雨的滯留效應，同時下沉道路局部綠帶提高滯水性和透水性，并提升城市土壤的入滲能力；應提高城市排水管網的建設級別以應對汛期排水。
3.2.3 南亞熱帶氣候區的“海綿城市”創建
南亞熱帶氣候區域典型城市如廣州、深圳、桂林等（圖2中Ⅵ區域），年平均降水量在1500～2000mm之間，每年自4月起雨量激增，全年雨量集中于5~6月，且多臺風帶來的熱帶氣旋雨和夏季強對流雨。該氣候區域內水熱條件優良，城市自然資源豐富，但水質狀況較差，海綿城市創建應更側重“滲”、“滯”、“凈”和“排”。
在自然系統方面，利用區域優良水熱條件開展城市自然植被恢復，如城市森林、自然濕地等，改良城市小氣候，提高生物滯留和凈化作用；在城市規劃建成區內單位面積控制容積率，劃定生態用地紅線，并適當增加水域面積；在道路建設方面，改造建成區道路的不透水結構形式，提升道路兩側綠化帶建設規模和層次，作為降雨生物凈化帶；實現城市地塊之間生態廊道網絡的整合與連貫，提高城市生態網絡的完整度。
4 展望
海綿城市理念包含了生態恢復、人為干擾、源頭控制、低影響開發等重要生態思想，契合了中國當代生態文明建設的大背景，也是目前解決中國城市內澇和水質問題的可持續方式。中國城市發展應從規劃設計之初引入海綿城市的核心——“低影響開發”理念，通過以規劃為先導的非工程措施結合以生態為指引的工程技術措施來統籌解決城市水問題。同時，在管理角度應提高市民對海綿城市理念和建設的認識和認同，發動群眾為更好地建設、維護城市設施及景觀做出貢獻。 |
