城市水文安全管理淺析

王小兵

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院）

城市水文安全管理淺析

王小兵

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院）

安全的水文環(huán)境對城市的健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)城市新區(qū)開發(fā)建設過程中對區(qū)域水文過程的安全和水體健康考慮較少，粗放的建設模式對區(qū)域水文過程破壞嚴重。本文總結了中外城市水文管理的發(fā)展歷程，提出城市發(fā)展過程中防控結合的可持續(xù)的城市水文管理途徑。通過對規(guī)劃層面、建設層面和管理層面的水文管理問題進行解析，提出城市水文管理宏觀層面進行流域規(guī)劃，中觀層面進行海綿城市建設，微觀層面進行低影響開發(fā)設計的路徑。最后對海綿城市建設在水文安全管理中的作用提出展望。

城市規(guī)劃；水文管理；低影響開發(fā)；海綿城市

1　研究背景

安全的水文環(huán)境對城市的健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。長期以來，城市新區(qū)粗放的開發(fā)模式對區(qū)域水體健康和水文過程的安全考慮較少，新區(qū)開發(fā)過程往往伴隨著河流水體污染、濕地退化和裸露地表水土流失等眾多問題，原有水文環(huán)境的破壞對城市健康發(fā)展和居民健康生活的影響顯著[1]。聯(lián)合國教科文組織早在1974年《城市化的水文效應》一文中指出，伴隨著工業(yè)化快速發(fā)展和城市人口的不斷聚集，城市面臨的水安全問題亦將凸顯，城市水問題將變得更加復雜和多樣化[2]?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》亦指出以往通過犧牲生態(tài)環(huán)境獲得城市快速發(fā)展的外延式增長模式難以為繼，我國城鎮(zhèn)化道路必須進入以提升質量為主的轉型發(fā)展階段[3]。

2014年10月，住房和城鄉(xiāng)建設部頒發(fā)《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》（試行），提出了海綿城市建設的基本目標，旨在探討城市建設中可持續(xù)的水文管理模式。對城市新區(qū)開發(fā)建設過程中，有效利用現(xiàn)有水文資源，合理布局雨污水排放工程設施，實現(xiàn)區(qū)域水文過程安全和城市新區(qū)海綿城市的構建具有重要指導意義。

2　城市水文管理發(fā)展歷程

國內外針對城市水文管理的發(fā)展歷程可以分為三個階段：以排為主階段、以控為主階段（包括水量控制和水質控制）、防控結合的可持續(xù)管理階段。

2.1以排為主階段

早期城市水文管理理念是以排為主，城市排水伴隨著城市的產生就開始存在。國內外早期古代城市建設過程中便有城市排水設施布局的考慮。如中國夏朝淮陽平糧臺古城的陶制排水管道、商代西豪城的石木結構排水溝布局、戰(zhàn)國時期齊國臨淄城結合護城壕溝和護城河的完整排水網等[4]。國外早期城市中羅馬古城的引水渠同時包含了生活用水、景觀使用和逃生通道等多種功能[5]，古希臘邁錫尼王國時期的米諾斯水利技術已經具有城市輸水和城市排水的功能劃分等。

城市排水系統(tǒng)的大力發(fā)展始于19世紀中葉西方國家的工業(yè)化和城市化，以建造城市雨水管渠和泄洪通道為主，通過對城市雨水、污水和工業(yè)廢水進行收集，直接排放進入城市周邊河流水體。這一時期的排水理念以排放“一次沖刷水體”為主，未能考慮雨污混合產生的水體污染問題。

2.2以控為主階段

隨著西方國家工業(yè)化和城市化的發(fā)展，城市面臨著內澇和水污染問題越來越嚴重，這一時期的城市水文管理以控制為主，包括城市水量的控制和城市水質的管理。

2.2.1水量的控制

國外城市通過修建滯蓄池塘的途徑實現(xiàn)城市水量控制。日本于20世紀60年代開始推廣滯蓄池塘進行雨水集蓄和洪水調節(jié)，美國在20世紀70年代提出第一個雨洪管理的法案，并在流域尺度的水文模型和水力學模型基礎上完成第一個雨水總體規(guī)劃[6]。

我國的城市排水系統(tǒng)先后經歷了截流式合流制、分流制以及兩者并存的混流制排水系統(tǒng)，目前在城市新區(qū)建設過程中多采用完全分流制排水系統(tǒng)。

2.2.2水質的管理

水質的管理包括“點源”污染防控和“非點源”污染防控兩種。美國、日本等于20世紀60年代通過雨污分流排水系統(tǒng)的建設開始進行“點源”污染的控制。70年代開始，“非點源”污染的控制措施在城市水源區(qū)開始實踐。80年代開始，發(fā)達國家建立并逐步完善雨水水質控制的規(guī)范、法案和規(guī)章。

2.3防控結合的可持續(xù)管理階段

隨著城市內澇、水體污染等引起的城市生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯，城市管理者對城市水文管理的思路發(fā)生轉變，水文安全格局構建成為城市健康發(fā)展的重要目標，城市水文管理進入防控結合的可持續(xù)發(fā)展階段。

1989年8月國際雨水利用協(xié)會（International Rainwater-Catchment System Association）成立，促進了城市雨水可持續(xù)管理的進程。在隨后的一段時間里，發(fā)達國家先后提出多個城市雨洪管理模型，如美國先后提出的最佳管理措施（Best Management-Practice，BMP）、綠色雨水基礎設施（Green Stormwater Infrastructure，GSI）和低影響開發(fā)（Low Impact Development，LID）；英國提出的可持續(xù)排水系統(tǒng)（Sustainable Urban Drainage System，SUDS）；德國提出的雨水利用（Storm water harvesting）和雨洪管理（Stormwater management）；澳大利亞提出的水敏感城市（Water Sensitive Urban Design，WSUD）等[7]。

國內可持續(xù)水文管理較早見于生態(tài)安全格局（Security Pattern）和生態(tài)基礎設施（Ecological Infrastructure）[8]。水文安全格局作為生態(tài)安全格局的重要組成部分，通過控制具有關鍵意義的坑塘、河流和湖泊等，實現(xiàn)區(qū)域的水文過程安全。相關的實踐案例包括上海后灘濕地公園、哈爾濱群力濕地公園和天津橋園公園等。

2014年10月住房和城鄉(xiāng)建設部在《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》（試行）中正式提出建設海綿城市來應對城市雨洪水治理的新理念。其核心觀點認為城市應該具有適應環(huán)境變化和應對自然災害的良好能力，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，缺水時將蓄存的水“釋放”并加以利用。在總結國內外水文管理的先進經驗的基礎上，海綿城市結合我國現(xiàn)行城市規(guī)劃體系提出不同層級的管理目標和指標體系，具有較強的操作性和實踐性。

3　城市建設過程中水文問題分析

長期以來，城市規(guī)劃遵循以建設用地為先，“規(guī)?！季帧钡木幹苾热菖c方法，通過劃定水體藍線實現(xiàn)對城市水體的保護和控制，對水生生態(tài)系統(tǒng)作為生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分及其在城市健康和安全中的重要地位缺乏足夠認識。

3.1城市規(guī)劃層面：傳統(tǒng)城市藍線規(guī)劃目標單一，保護范圍不足

城市藍線是指城市規(guī)劃確定的江河，湖，水庫，渠和濕地等城市地表水體保護和控制的地域界線①，是進行城市水體保護和控制的主要方式，在城市控制性詳細規(guī)劃階段通過“六線”管制圖加以實現(xiàn)。在城市規(guī)劃過程中，城市藍線規(guī)劃存在以下不足：

3.1.1保護范圍不足

城市藍線規(guī)劃主要針對城市規(guī)劃確定的江、河、湖、庫、渠和濕地等城市地表水體保護和控制的地域界線，其功能是對水體兩側一定范圍內的用地進行保護，限制用地開發(fā)并滿足防洪需求。而河流及其兩側一定范圍內的用地僅僅是流域系統(tǒng)的一小部分，城市藍線所包含的區(qū)域不足以支撐流域系統(tǒng)的完整與安全。在實際操作中，因為藍線保護范圍不足而造成的流域生物遷徙廊道破壞的情況時有發(fā)生。

3.1.2均質化和零碎化

河流兩側是生物多樣性的聚居地，其自然地形包含淺灘、沙地和凹凸河岸，是各種生物遷徙的廊道。水岸兩側陸域的“邊緣效應”形成了不同的植被覆蓋、城鎮(zhèn)建設和農業(yè)生產情況。城市藍線通過均等劃分水體及其岸線一定范圍內的陸域地區(qū)作為保護控制線，忽視水體兩側自然現(xiàn)狀，容易造成破碎化的景觀。

3.1.3保護河流主干，忽視河流支流

一個完整流域系統(tǒng)是由河流干流及其支流共同構成的，上游細小支流分布廣泛，是河流得以匯集和形成的主要原因。城市藍線劃分過程中，注重于城市干流和主要支流的藍線劃定，對寬度細小的上游支流以及季節(jié)性河流水體缺乏考慮。

3.1.4保護大面積水域，忽視小面積坑塘

小面積坑塘是在地形低洼地帶自然形成的積水區(qū)域，通常作為補充地下水的重要來源，同時具有調節(jié)環(huán)境、形成局域小氣候、蓄洪灌溉等重要功能。在城市藍線規(guī)劃過程中，大面積水域如水庫、湖泊等通過藍線劃定加以保護，而小面積坑塘因其散落分布和不具有系統(tǒng)性的特征未能劃定保護控制范圍，往往隨著城市的擴張被填埋。

3.2城市建設層面：渠化硬化，水文循環(huán)破壞

泄洪通道、水岸堤壩、河床硬化等水利設施的建設對原有水生生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)造成的影響往往是不可逆的。美國農業(yè)部門在1997年的研究表明，96%被調查流域因城市化進程造成濕地減少，總消失面積可能已達到58%[9]。我國城市新區(qū)建設過程中，水體截彎取直、渠化硬化不僅增加城市建設成本，對城市水文健康循環(huán)破壞更是不可逆的。

3.3城市管理層面：意識薄弱，管理混亂

水文管理是城市能否健康可持續(xù)發(fā)展的重要因素。近年來，城市水系治理的生態(tài)意識開始逐漸覺醒，但因以往三十年快速城市化慣性影響下所造成的城市水系問題依然嚴峻，加之我國水系管理過程中存在多部門管理的格局，針對同一水系往往存在市政、水利、園林、規(guī)劃和環(huán)保等多部門分而治之的局面，各部門針對同一問題的統(tǒng)籌協(xié)調亦是一個復雜的過程。

在城市水文管理中可以借鑒國外水文管理經驗，結合我國水文管理現(xiàn)狀，宏觀尺度上進行流域規(guī)劃，中觀尺度上開展海綿城市建設，微觀尺度上進行低影響開發(fā)（LID）設計。同時通過完善水文管理相關方法律規(guī)章，進一步加強城市水文管理。

4　海綿城市建設及其展望

從改革開放至今，我國城市建設已經經歷了37年的快速建設，在城市快速發(fā)展過程中，積累了城市財富，同時也積累了大量城市問題。2015年12月，中央城市工作會議明確城市發(fā)展“安全第一”的原則。城市發(fā)展的重點開始從“量變”向“質變”轉換。

新常態(tài)下，傳統(tǒng)水文管理和排水思路需要進行“破”，從而明確海綿城市建設在水文安全管理中的“立”。目前，海綿城市建設標準和規(guī)范尚不完全統(tǒng)一，我國地域特征復雜多樣，《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》和相關工程技術規(guī)范不能完全有效地覆蓋和指導，在實際建設過程中，常常依靠各地經驗值來進行。在海綿城市后期管理維護層面也處于初步探索階段。同時在海綿城市建設過程中還需要避免以下幾種傾向：

（1）海綿城市建設需要更多理性的思考，堅持以規(guī)劃為引領，結合城市自身特色和資源稟賦，從總體規(guī)劃到控制性規(guī)劃逐級落實“海綿指標”，避免海綿城市建設成為“大躍進式”的城市運動；

（2）要重視本土的創(chuàng)新探索，尊重古代城市的“治水”智慧，因地制宜，充分利用城市地形和本土植被，不過分重視國外高技術，亦不忽視鄉(xiāng)土經驗在海綿城市建設中的作用；

（3）海綿城市建設不僅限于雨水的控制利用，要同時考慮城市舊有排水體系與海綿設施的結合，重視海綿城市下游建設，在缺水城市和地區(qū)充分考慮污水、廢水、中水的回收與綜合利用。

注：

①《城市藍線管理辦法》中關于城市藍線的定義。

[1]楊柳，馬克明，郭青海，趙景柱.城市化對水體非點源污染的影響[J].環(huán)境科學，2004，25（6）：32～38.

[2]UNISCO.Hydrological effects of urbanization-Report of the Sub-group on the Effects of Urbanization on the Hydrological Environment of the Co-ordinating Council of the International Hydrological Decade[R].The Unesco Press，Paris 1974：14～15.

[3]海綿城市建設技術應用指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建.住房和城市建設部，2014，10.

[4]杜鵬飛，錢易.中國古代的城市排水.自然科學史研究，1999（18）：136～ 146.

[5]王思思.國外城市雨水利用的進展[J].城市問題，2009（10）：79～84.

[6]郭娜譯.古希臘城市供排水系統(tǒng)的發(fā)展.光明日報，2014，01.

[7]趙晶，李迪華.城市化背景下的雨洪管理途徑——基于低影響發(fā)展的視角[J].城市問題，2011（9）：95～100.

[8]俞孔堅，李迪華，劉海龍.反規(guī)劃途徑[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005：44～50.

[9]王建龍，車伍，易紅星.基于低影響開發(fā)的城市雨洪控制與利用方法[J].中國給水排水，2009（14）：6～16.

TV213.4

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1673-0038（2015）50-0056-03

2015-11-29

王小兵（1987-），男，助理工程師，碩士，主要從事城市規(guī)劃，景觀設計工作。