洪涝灾害治理的新理念----“海绵城市”建设

祝 丹, 何 婷

(大连民族大学 建筑学院, 辽宁 大连 116600)

洪涝灾害治理的新理念
----“海绵城市”建设

祝 丹, 何 婷

(大连民族大学 建筑学院, 辽宁 大连 116600)

基于中国历来是世界上水灾频繁、灾情严重的国家之一,水污染、水生物栖息地丧失等多种水问题频现的生态环境背景,从概念、建设的必要性入手,论述了“海绵城市”建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,对比了“海绵城市”与“低影响开发”( LID),指出了“海绵城市”发展、相关应用状况及其生态学意义所在,并在对“海绵城市”建设热潮进行冷静思考的同时,对其研究方向提出了展望。

海绵城市; 生态环境; 洪涝灾害; 雨洪管理

一、 “海绵城市”建设的背景与必要性

1. “海绵城市”概念的提出

追溯历史,雨水作为自然资源很早就被我国古代先人所利用。 早在六七千年前,就出现了稻田集水防旱; 四千年前,农业生产中也利用中耕技术增加降雨入渗以提高作物产量; 二千五百年前,安徽寿县修建了拦蓄雨水径流的平原水库----芍坡,等等[1]。 一向被誉为“城市之血脉”的城市水系是防止内涝最重要的设施。 当今,随着经济的快速发展,严峻的水问题出现了, 人们才又开始回过头从古人那里吸取经验。 “海绵城市”理论中所包含的一些思想即源自于古代治水思维的启发。 “海绵城市”理论是吸取古代精华、融合现代技术的适合于现代治水的新型理念。

“海绵城市”源自于行业内和学术界习惯用“海绵”来比喻城市的某种吸附功能,澳大利亚人口学者Budge最早应用海绵来比喻城市对人口的吸附现象。近年来,更多的是将海绵用于比喻城市或土地的雨洪调蓄能力。

“海绵城市”在中国最早提出是2003年。北京大学俞孔坚和李迪华教授共同出版了《城市景观之路:与市长的交流》,书中用“海绵”比喻自然湿地、河流等对城市旱涝灾害的调节[2]。直到2013年习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调:提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市,这一概念才被更多人熟知。2014《海绵城市建设技术指南》发布,2014年底到2015年,海绵城市建设试点工作全面展开,第一批确定16个试点城市,海绵城市这一概念再一次出现在人们的视野之中。2016年4月第二批14个“海绵城市”试点被确定。如今海绵城市成了我国继园林城市、智慧城市、生态城市、低碳城市等一系列政策引导的城市理念后出现的城市建设新概念[3]。

“海绵城市”概念是国际城市雨水管理理念的中国化抽象性表达。海绵具有吸水、保水及释水的特征,同时又有可压缩、回弹、恢复等特质。而关于“城市”的不同解释中,《辞源》的解释为“人口密集、工商业发达的地方”。结合上面所述,“海绵城市”建设就是希望城市能够在人口及各项事业发展的同时,在适应环境变化、应对自然灾害等方面可以如海绵一般,具有良好的弹性。

2. “海绵城市”建设的必要性

自古以来,洪水就犹如猛兽一样被人们视为敌人,深受洪涝灾害的我国,对待洪水的方式是“防”,认为“城市与洪水不能共存”。但是这一观点把人、自然、城市三者割裂开来。换个角度来看,洪水的发生是客观规律,防止不了也回避不了。因此,人们应该在顺应规律的同时转换观念。“海绵城市”理论就是这个观念转换的最好产物。“海绵城市”理论走出固有“防”的思维,以“放”的思维方式来对待水问题,借此实现人、自然、城市三者的协调发展,实现土地利用、水资源循环的和谐共处。

随着城市的快速发展,土地被大力度开发,道路建设、硬质铺装取代了原有的自然生态和水文特征,导致下垫面硬化,从而造成70%～80%的降雨形成径流,只有20%～30%的雨水能够渗入地下。可是反观我国的水资源状况,南北方反差巨大。为了改变中国南涝北旱和北方地区水资源严重短缺的状况,国家进行了南水北调工程,以促进中国南北经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。南水北调工程有东线、中线和西线三条调水线路,总投资额5 000亿元人民币。一方面是花费巨大的财力、物力、人力解决水资源短缺的问题,另一方面却是70%的免费雨水被用管道快速排走。

纵观中国城市化的快速发展,一直以来都是在钢筋混凝土上展开。美国著名企业家、软件工程师比尔·盖茨曾在个人博客上发布了中美水泥消耗量的对比图(见图1),显示2011—2013年3年间,中国消耗了64亿吨水泥,超过美国在整个20世纪100年的消耗量(44亿吨)。

图1 中国(2011—2013年)与美国(1901—2000年)水泥消耗量对比

这些钢筋混泥土有很大一部分用在了庞大的水利工程产业系统中(中国有超过87 000座水坝,其中大部分于1978年之后建成),试图通过渠化河流和使用水泥及其他现代技术修建输水管道的方式来保护自己免受洪水侵袭,但这还是不能让城市免于旱涝之灾。2007—2015年,全国有360个以上城市遭遇内涝,其中的1/6单次内涝淹水时间超过12 h,深度超过半米。

尽管暴雨是城市内涝发生的主要因素。然而,城市的开发使土地利用方式发生结构性改变,天然排涝系统的减少,城市下水管道建设跟不上发展,破损失效、超期服役现象严重,这些也是城市内涝形成加快的原因。

“海绵城市”改变了传统“以排为主”的城市雨水管理理念,以建筑、道路、绿地等城市基础设施为载体,下雨时吸水、蓄水、渗水,而在需要时则将蓄存的水“释放”出来加以利用,力争让城市内70%的降雨就地得到消纳和利用[4]。

江西省萍乡市是全国首批16个“海绵城市”建设试点城市之一,虽然项目仍未完全建成,但成效已经显现。2016年4月,一场暴雨致使萍乡市区多处出现内涝,以往最容易积水的金螺峰公园却没有积水,这得益于公园路面铺设了透水砖和透水型混凝土的“海绵城市”建设[1]。

辽宁省沈阳市计划在全市范围内开展海绵城市建设,将对城市水系、园林绿地、道路交通、建筑小区四大领域进行海绵城市改造。从2016年起,沈阳将会有东陵、中山、万柳塘、大东、罗士圈、砂山、碧塘、和谐等8座公园广场被改建成为“海绵公园”, 还有中兴街(砂阳路—十三纬路)、吉林路(十三纬路—振兴街)、振兴街(光荣街—南五马路)、砂山街(玉屏路—南十马路)、南十马路(南京街—和平大街)等17条待建“海绵路”。

目前,“海绵城市” 建设已经成为治理城市内涝的重要策略,这绝不是为解决一时之需,而是一项长远的目标。城市管理者应认准目标,科学论证,稳步实施。

二、 “海绵城市”建设的生态学意义

尽管当今我国面临的水问题不仅仅是洪涝灾害,水资源短缺、水环境污染也很突出,但是由于洪涝灾害对人类造成的伤害更为直观,所以比起水资源短缺和水资源污染,人们对于水安全问题更为关注。水问题是一个综合性的问题,人们长久以来一直拘泥于单一的解决方式。应该深知水本是地球上最不应该被分割的系统,可是水系统却常常被分解考虑:水和土分离、水和生物分离、水和城市分离、排水和给水分离、防洪和抗旱分离,这些分离措施直接带来了综合性水问题的爆发[5]。

住房和城乡建设部海绵城市建设技术指导专家委员会副主任委员、北京大学建筑与景观设计学院院长俞孔坚教授曾经说:“传统的中国城市都能很好地处理水。但在现代中国,我们摧毁了水塘、河流和湿地这些生态系统,并用水坝、堤坝和隧道取而代之,所以现在我们饱受洪水之灾。我们建造了太多的混凝土建筑,现在是时候投资一种新型的绿色基础设施了。”“海绵城市”正是这种新型的绿色基础设施。其实早在2007年前我国就开始了与“海绵城市”相关的城市设计实验,但是直到习近平主席提出城市应该像海绵一样,“海绵城市”理念才开始引导城市规划师和设计者。

《海绵城市建设技术指南----低影响开发雨水系统构建》对“海绵城市”的定义是:城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。其建设内容主要包括三个方面:保护原有河流、湿地、沟渠、树林、草地等自然生态体系;综合运用物理、生物和生态等技术手段,修复被破坏污染的水体及其他自然环境;通过低影响开发措施(屋顶绿化、可渗透路面、人工湿地等)及其系统组合有效减少地表水径流量,重构城市生态环境[6]。

“海绵城市”是建立在生态基础之上的生态型城市,它涵盖了节能城市、低碳城市的概念。生态城市就是运用生态学原理,通过生态型景观设计,以综合生态系统为导向,实现符合当地独特地理气候条件特征的,富有自然存积、渗透、净化能力,符合生物的生命、生活、生态,有比较强的生命力的自然城市。城市是属于所有生物的,它在某种程度上打破了以人类为中心的城市服务系统。

以前城市建设基本是以人类为中心,应该种什么植物、植物能存活多久都不重要,忽视了自然规律与其他生物共存的关系。现在,人们在认识上有了根本转变,开始主张城市要符合整个生态系统,这是对传统城市规划和设计的一种反思和批判。

就目前的海绵城市建设,首先是治水,海绵吸水,但一定不能忽视了海绵城市更深刻的内涵,即其综合生态系统的服务功能,使所有生物都能生存下来的,与人类共同享受自然的理念。海绵城市建设的意义就是要使城市充满活力。

“海绵城市”建设应以生态优先为原则,将自然途径与人工措施相结合,通过河湖、湿地、坑塘、沟渠等自然“海绵体”和广场、绿地、花园、可渗透路面等人工“海绵体”实现雨水的城区自然循环。海绵城市建设不是对传统排水系统的否定,而是对其进行“减负”和补充,充分发挥城市自身的功能,促进人与自然和谐发展。在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护[7]。

三、 关于“海绵城市”与“低影响开发”(LID)

1. “海绵城市”概念的沿革

其实海绵城市可以算是城市雨洪管理的第三代概念。第一代是美国的最佳流域管理设施Best Management Practice (BMPs雨洪管理体系),第二代是美国的低影响开发Low Impact Development(LID)。20世纪初,BMPs和LID得到了进一步发展,类似的理念有美国的绿色基础设施Green Infastructure(GIS)、新西兰的低影响超市设计与开发(LIUDD)。以上这些理念,经过本土化的改造,最终形成了“海绵城市”。“海绵城市”是以上这些理念的中国化表达,它结合了第一代BMPs和第二代LID的理念,既注重源头,也注重末端处理。

2. “海绵城市”的国内外发展状况

近年来,我国“城市看海”新闻频繁见诸媒体,但是“城市看海”并不是我国独有。在美国,20世纪70年代,很多城市的雨洪问题同样严重。在“海绵城市”提出之前,人们较为熟悉的是美国提出的低影响开发(LID)。20世纪90年代末,美国马里兰州乔治王子县(Prince George’Country)首次提出了低影响开发的概念、目标、具体原则及技术手段。在此后的时间里,美国开始推广采用LID理念进行场地建设。2000年,美国环保局以专著的形式对LID理念技术进行总结和推广,掀起了LID在全世界范围内的应用热潮。LID理念和措施首先在美国提出,其应用也在美国最为广泛,美国政府制定了大量的法律、法规和政策来促进LID的实施[8]。而我国“海绵城市”建设在近几年才提上议程,在中央城市工作会议上,“海绵城市”被划入未来城市建设的重点之一,并出台了很多相应的政策来推动其发展。海绵城市概念被官方文件明确提出代表着生态雨洪管理思想和技术将从学术界走向管理层面,并将在实践中得到更为有利的推广。自2014《海绵城市建设技术指南》发布以来,2014年到2016年两批试点城市建设已经陆续开始。

国外的雨洪管理技术相对于我国已经较为成熟,成功案例有很多,取得的成效也较大。以梅诺米尼山谷规划为例,美国威斯康星州密尔沃基市的梅诺米尼山谷建造野生场地获得了2011年ASLA专业规划设计荣誉奖。它是一个提升城市环境、恢复景观野性和趣味性、以积极保护的态度对待生态的绝佳案例。将河流一侧受到污染的场地转化为一个野生的、健康的、可供人们使用的公共场所,在恢复和教育理念的共同作用下,让场地得到社区的重视,并在预算有限的情况下进行土地价值的恢复和管理。

我国的海绵城市建设虽然尚在起步阶段,但已有在此理念指导下的成功案例,即2014年建成的金华燕尾洲公园。在新加坡举办的2015世界建筑节上,金华燕尾洲公园获得建筑节上最重要的大奖之一“最佳城市景观建筑奖”。俞孔坚教授及其团队在设计时提出了“与洪水为友”的理念,设计了富有弹性的生态防洪堤,保护和恢复了河漫滩的湿地[5]。在建成后,金华燕尾洲公园被人们亲切地称为“城市绿肺”,并且在2016年6月的一次暴雨中,经历了洪水的考验,成为了“海绵城市”建设的一个典型案例。

3. “海绵城市”与“低影响开发”( LID)的异同

“海绵城市”狭义是指雨洪管理的资源化和低影响化;广义则包括城市生态基础设施和生态城市建设的目标体系。而“低影响开发”本质是一种城市雨洪管理系统。可以说,海绵城市建设的目标需通过低影响开发的技术得以实现,在某种意义上,海绵城市与低影响开发可以被认同为“同义词。”但是二者又在某些方面有着不同,比如“传统的低影响开发,一般是对一个小区的雨洪管理和地表径流的设计;而海绵城市设计则多是在一个较大的城市或区域尺度空间的规划和设计。低影响开发涉及的是小的汇水面积,海绵城市考虑的则是流域”[9]。就是说,海绵城市的小尺度、小区域、小流域的建设与低影响开发类似,但是涉及到大尺度和流域的城市建设时就与低影响开发产生了不同。

四、 “海绵城市”建设热潮下的冷思考

我国在学习和借鉴国外知识和经验的基础上,进行了生态城市、低碳城市、智慧城市、水生态文明建设的实践,并创新地提出了建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”的伟大构想[10]。纵观这些思想概念的提出,可以发现它们都是基于大的时代背景下急需解决的社会问题,这些概念的背后都是人们所关注的热点。

北京东方园林生态城市规划院院长伍业钢博士在他所著的《海绵城市:理念、技术、案例》一书中,对“海绵城市”进行了全面的分析。他提到海绵城市是无数相关交叉学科技术的缩炼。其中主要涉及到的技术有流域管理、清水入库、截污治污、水生态治理、滞流沟、沉积坑塘、暴氧跌水堰、植被缓冲带、雨洪资源化、水系的空间格局、水系的三道防线、生态驳岸、水系自净化系统、水生态系统、湿地、湖泊、生态廊道、雨水空间、下沉式绿地、透水铺砖、透水公路和屋顶雨水收集系统等众多大大小小的具体技术和设计。而真正建设一个“海绵城市”需要的不仅仅是这些技术指标,更需要国家、社会、各群体、个人的通力合作。

面对海绵城市建设,当然也出现了很多的质疑声,尤其是第一二批试点城市一半以上出现洪涝现象时,人们更加怀疑“海绵城市”是否可行。

中国的海绵城市虽借鉴了北美、西欧、日本的思想和经验,但是具体情况与他们又有很大的不同,我国现有的排水系统与那些国家以前的排水系统有着很大的差距,还有气候的差异性。比如,大半个德国都是典型的温带海洋性气候,虽然全年有雨,但是降雨强度并不大,并且其城市地下管网的发达程度与排污能力处于世界领先水平。而中国气候复杂,大部分地区降雨集中在夏季,降雨强度大[11]。海绵城市建设技术指南中虽然提供了参考数据和公式,可以进行计算,但是年度降雨实际上是在一个很大的落差区间内。这就造成城市海绵体工程承纳雨水的总量是按照“设计降雨量”给定的,一般只有三四十毫米,当遇到远远超过这个标准的特大暴雨或大量的上游洪水时,就很难承担防治洪涝的重任。这种情况在2016年众多试点城市遭遇数百毫米暴雨造成灾情就是很有力的说明。城市不同,特点和优势也不尽相同,同一区域可能同时面临洪水和干旱的问题。因此,每一座“海绵城市”建设都不能生搬硬套已有的做法,而应在科学规划论证的前提下,因地制宜,建立符合自身特点的方案并加以实施。

从另一个方面讲,中央推行“海绵城市”建设是为了使各市加强对于排水的重视,但有些城市具体建设时却错误理解其中含义,造成只要与排水相关的全都挂上“海绵城市”推行实施。俞孔坚教授曾对记者说过:“在海绵城市成为当今城市建设一大口号的今天,要深刻理解其背后的内涵,才能使之不会沦为新的形象工程,新的牟利机会的幌子,而避免由此带来的新一轮的水生态系统的破坏。”

“海绵城市”建设也面临一些难题,其中最为突出的是资金问题。来自住建部的统计数据显示,“海绵城市”建设投资约为每平方千米1亿元～1.5亿元。虽然国家鼓励采用PPP模式(public-private-partnership 政府与私人组织之间)以解决资金不足的难题,但在实际运作中,一些企业往往因更注重收益,对其发展前景信心不足而不愿投入。

五、 结 语

当洪涝灾害成为我国一大难题时,人们一直在设法找出最佳的解决方案。国际经验和实践表明,在提升城市排水系统时,可以优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,并将其与城市建设融合起来,这跟海绵城市所推崇的理念是一致的。海绵城市不仅仅是用来缓解洪涝灾害,恢复城市生态环境,更与社会发展息息相关。在未来十年里,城镇化仍然是中国城市建设的常态,是全面建设小康社会的重要组成部分。十八大的“五位一体”发展观直接指明了中国城市建设转型的途径,即将生态文明建设贯穿经济建设、政治建设、文化建设、社会建设的各方面和全过程。生态文明建设是中国城市建设转型的重要基础,而海绵城市建设将会是中国城市建设转型的重要启程点。

“城市应当是一个爱的器官,而城市最好的经济模式是关怀人和陶冶人。”( 路易斯·兰福德)海绵城市建设为人们提供了一个关怀人和陶冶人的机会,是一场从上至下的“生态之战”。当今的海绵城市建设还是典型的政府主导,公众的认知与参与度较弱,所以要创建具有中国特色的海绵城市的理论、规划及标准还任重道远,需要我们为此付出更多的心血去研读、实践。就像李百炼教授所说:从中央到地方,从专家到民间,当政策、资本和智库齐聚,未来“内陆看海”有望成为历史。

[1] 魏泽崧,汪霞. 我国古代雨水利用对当代海绵城市建设的启示[J]. 华中建筑, 2016(5):132-136.

[2] 俞孔坚,李迪华. 城市景观之路:与市长们交流[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2003:149.

[3] 吴丹洁,詹圣泽,李友华,等. 中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究[J]. 中国软科学, 2016(1):79-97.

[4] 詹奕嘉. “互联网+”:减灾信息传播的机遇与挑战[J]. 中国减灾, 2016(5):20-23.

[5] 俞孔坚,李迪华,袁弘,等. 海绵城市理论与实践[J]. 城市规划, 2015,39(6):26-36.

[6] 仇保兴. 海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J]. 建设科技, 2015(1):11-18.

[7] 重庆市城乡建委加快推进主城区城市道路建设[J]. 重庆建筑, 2015(6):18.

[8] 赵宇. 低影响开发理念在城市规划中的应用实践[J]. 规划师, 2013(S1):42-46.

[9] 伍业钢. 海绵城市设计:理念、技术、案例[M]. 南京:江苏凤凰科学技术出版社, 2015:8-9.

[10] 鞠茂森. 关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J]. 水利发展研究, 2015(3):7-10.

[11] 张鸿龄,郭鑫,孙丽娜. 辽河保护区河岸带自然生境恢复现状[J]. 沈阳大学(自然科学版), 2016(2):98-104.

ANewConceptofFloodDisasterManagement:Constructionof“SpongeCity”

ZhuDan,HeTing

(Institute of architecture, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China)

Starting from the concept and the necessity of construction of “sponge city”, this paper discusses the construction of “sponge city” should follow the principle of ecological priority that the natural approach combined with artificial measures. And it compares the “sponge city” and “low impact development (LID)” to point out the development, application status and related ecological meaning of “sponge cities”. Calm thinking on the construction boom of “sponge city” is presented, meanwhile, the research direction is put forward.

sponge city; ecological environment; flood disaster; rainfall flood management

2017-05-04

祝 丹(1973-),女(满族),辽宁沈阳人,大连民族大学副教授,博士。

2095-5464(2017)05-0526-05

TU 984

A

【责任编辑祝颖】