“海綿城市”理論與實踐

俞孔堅，李迪華，袁弘，傅微，喬青，王思思

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“海綿城市”理論與實踐

俞孔堅，李迪華，袁弘，傅微，喬青，王思思

·推薦綜述

為了貫徹落實習近平總書記講話及中央城鎮(zhèn)化工作會議精神，2014年2月《住房和城鄉(xiāng)建設部城市建設司2014年工作要點》中明確：“督促各地加快雨污分流改造，提高城市排水防澇水平，大力推行低影響開發(fā)建設模式，加快研究建設海綿型城市的政策措施”。2014 年11月，《海綿城市建設技術指南》發(fā)布；2014年底至2015年初，海綿城市建設試點工作全面鋪開，并產(chǎn)生第一批16個試點城市。一時間，“海綿城市”這一概念再一次進入人們的視野?！昂＞d城市”概念的產(chǎn)生源自于行業(yè)內和學術界習慣用“海綿”來比喻城市的某種吸附功能，例如澳大利亞人口研究學者布吉（Budge）應用海綿來比喻城市對人口的吸附現(xiàn)象。近年來，更多的學者是將海綿用以比喻城市或土地的雨澇調蓄能力?！昂＞d城市”“城市海綿”“綠色海綿”“海綿體”等這些非學術性概念之所以得到學界的廣泛應用，恰恰在于其代表的生態(tài)雨洪管理思想，盡管表述有所不同，核心思想是一致的，“海綿城市”直觀地表述了具有“海綿特征”的城市，而其他概念的“海綿”重在海綿城市功能的載體。早在 2003年，筆者曾用“海綿”概念來比喻自然系統(tǒng)的洪澇調節(jié)能力，指出“河流兩側的自然濕地如同海綿，調節(jié)河水之豐儉，緩解旱澇災害?！辈⑨槍χ袊鞘型怀龅乃畣栴}，提出了綜合解決城鄉(xiāng)水問題的生態(tài)基礎設施途徑，長期以來持續(xù)應用于包括臺州、威海、菏澤、東營、北京等城市的生態(tài)規(guī)劃中；多個具有國際影響力的城市海綿體或“海綿城市”示范工程在國際上陸續(xù)發(fā)表并獲獎；首批海綿城市建設試點中的遂寧市、遷安市和西咸新區(qū)在其規(guī)劃設計及河道整治等工程中均切實地應用了這套海綿城市建設理論和技術。較早的實踐案例還包括2000年的北京中關村生命科學園，其設計采用了人工濕地收集雨水和凈化中水的綠地系統(tǒng)，被稱為大地生命的細胞；2007年的天津橋園濕地系統(tǒng)，通過簡單的填挖方，形成泡狀生態(tài)海綿體，收集雨水，在解決城市內澇的同時，進行城市棕地的生態(tài)修復，發(fā)揮綜合的生態(tài)系統(tǒng)服務；類似的綠色海綿工程也在秦皇島濱海生態(tài)修復、哈爾濱群力國家濕地公園等項目中得到成功應用。隨著近年來城市洪澇災害的頻發(fā)，“海綿城市”及其相應的規(guī)劃理念和方法得到社會各界認同，在很多重要會議和媒體采訪中，筆者均在呼吁“使整個國土成為一個‘綠色海綿系統(tǒng)’，使雨水就地蓄留、就地資源化。使它與城市中的公園系統(tǒng)、濕地系統(tǒng)，形成統(tǒng)一的水生態(tài)基礎設施自然保護系統(tǒng)”，并為北京、廈門、重慶等多個城市的規(guī)劃建設建言獻策，并給包括中央和國務院領導及北京市最高決策者建言。與此同時，業(yè)界也更多將“海綿城市”理論和方法應用到多項規(guī)劃設計實踐中，例如董淑秋在《首鋼工業(yè)區(qū)改造規(guī)劃》中提出“生態(tài)排水+管網(wǎng)排水”的“生態(tài)海綿城市”規(guī)劃概念，主要針對規(guī)劃區(qū)的雨水利用問題；臺灣水利署也基于LID技術在新近的《流域綜合治理計劃》中提出構建“海綿城市”。

“海綿城市”的概念被官方文件明確提出，代表著生態(tài)雨洪管理思想和技術將從學界走向管理層面，并在實踐中得到更有力的推廣。但是，不難發(fā)現(xiàn)相關研究多圍繞以LID技術、水敏感性城市規(guī)劃與設計等為代表的西方國家先進的生態(tài)雨洪管理技術而展開，也越來越聚焦于城市內部排水系統(tǒng)和雨水利用、管理，并且在具體技術層面的詮釋依舊未能擺脫對現(xiàn)有治水途徑中“工程性措施”的依賴。在筆者看來，“海綿城市”的建設理念遠不止如此，它為在不同尺度上綜合解決中國城市突出的水問題及相關生態(tài)和環(huán)境問題開啟了希望旅程，包括雨洪管理、生態(tài)防洪、水質凈化、地下水補充、棕地修復、生物棲息地的營造、公園綠地營造，以及城市微氣候調節(jié)等等。因此，在“海綿城市”概念和理論尚在發(fā)展階段之時，筆者將結合我國水情和生態(tài)問題并輔以具體案例，詳細闡述“海綿城市”的理論內涵以及構建方法體系。

1 “海綿城市”理論提出的背景

當今中國正面臨著各種各樣的水危機：水資源短缺，水質污染，洪水，城市內澇，地下水位下降，水生物棲息地喪失等，問題非常嚴重。這些水問題的綜合癥帶來的水危機并不是水利部門或者某一部門管理下發(fā)生的問題，而是一個系統(tǒng)性、綜合的問題，我們亟需一個更為綜合全面 的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足 于我國的水情特征和水問題。

1.1 我國地理位置與季風氣候決定了我國多水患，暴雨、洪澇、干旱等災害同時并存

我國降水受東南季風和西南季風控制，年際變化大，年內季節(jié)分布不均，主要集中在6—9月，占到全年的60%～80%，北方甚至占到90%以上，同時，我國氣候變化的不確定性帶來了暴雨洪水頻發(fā)、洪峰洪量加大等風險，導致每年夏季成為內澇多發(fā)時期。同時，由于汛期洪水峰高量大，絕大部分未得到利用和下滲，導致河流斷流與洪水泛濫交替出現(xiàn)，且風險愈來愈高。資料表明，最大洪峰流量與年最大洪峰流量平均值之比，在北方達到5～10倍，南方達到2～5倍，年內和年際以及地區(qū)間高度不均衡，導致出現(xiàn)洪澇災害風險過大。除了區(qū)域性的洪澇災害以外，城市內澇問題也日趨嚴重。2010年，對全國32個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的351個城市（多為大中型城市）的調研發(fā)現(xiàn)，我國城市內澇呈加劇趨勢。2008—2010年期間，被調研城市中有213個發(fā)生 過不同程度的積水內澇，其中 137個城市發(fā)生了超過3次以上的內澇。積水深度超過0.5 m的城市占到了74.6%、積水深度超過0.15 m的占90%以上，積水時間超過30 min的占79%。2012年北京市7·12特大暴雨，79人遇難，經(jīng)濟損失近百億元，是我國城市內澇問題的典型表現(xiàn)。

1.2 快速城鎮(zhèn)化過程伴隨著水資源的過度開發(fā)和水質嚴重污染

我國對水資源的開發(fā)空前過度，特別是北方地區(qū)，黃河、塔里木河、黑河等河流下游出現(xiàn) 斷流局面，濕地和湖泊大面積消失。地下水嚴重超采的問題也日益加劇，全國地下水超采區(qū)面積已達到19萬km2，北方許多地下水降落漏斗區(qū)已面臨地下水資源枯竭的嚴重危機。同時，我國的地表水水質狀況不容樂觀。2012年，根據(jù)水利系統(tǒng)全國水資源質量監(jiān)測站網(wǎng)的監(jiān)測資料，采用《中國地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002），對全國20.1萬km的河流水質狀況進行了評價。全年Ⅰ類水河長占評價河長的5.5%，Ⅱ類水河長占39.7%，Ⅲ類水河長占21.8%，Ⅳ類水河長占11.8%，Ⅴ類水河長占5.5%，劣Ⅴ類水河長占15.7%。全國103個主要湖泊的2.7萬 km2水面中，全年總體水質為Ⅰ～Ⅲ類的湖泊有32個，占評價湖泊總數(shù)的28.6%、評價水面面積的44.2%；Ⅳ、Ⅴ類湖泊55個，占評價湖泊總數(shù)的49.1%、評價水面面積的31.5%；劣Ⅴ類水質的湖泊25個，占評價湖泊總數(shù)的 22.3%、評價水面面積的 24.3%。沿海海域也呈現(xiàn)出嚴重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，如 2003年全海域共發(fā)現(xiàn)赤潮119次，累計面積約14550 km2。此外，全國約有50%城市市區(qū)的地下水污染比較嚴重。 2011年， 北京、 遼寧、吉林、黑龍江、上海、江蘇、海南、寧夏、廣東 9個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）采用《地下水質量標準》（GB/T14848-93），進行抽樣分析，結果顯示：水質適用于各種用途的Ⅰ～Ⅱ類監(jiān)測井占評價監(jiān)測井總數(shù)的2.0%；適合集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水的Ⅲ類監(jiān)測井占21.2%；適合除飲用外其他用途的Ⅳ、Ⅴ類監(jiān)測井占 76.8%。在這里必須注意的是，對水體污染的治理除了需要控制和治理點源工業(yè)和城市生活污染源外，更艱巨的任務將是對廣大范圍內的面源污染的治理，而后者正是海綿城市可以發(fā)揮巨大作用的地方。

1.3 不科學的工程性措施導致水系統(tǒng)功能整體退化

城市化和各項灰色基礎設施建設導致植被破壞、水土流失、不透水面增加，河湖水體破碎化，地表水與地下水連通中斷，極大改變了徑流匯流等水文條件，總體趨勢呈現(xiàn)匯流加速、洪峰值高。近 50年許多河流的徑流量變化劇烈，而堤壩建設則導致大部分河徑流量大幅下降，我國河流下降比率則超過了30%。自20世紀90年代以來，長江、松花江、遼河、珠江、淮河、太湖流域等多地出現(xiàn)特大洪水和不利洪水組合，設計洪水量被迫大幅增加；縮河造地，盲目圍墾湖泊、濕地和河漫灘等行為，導致全國湖泊面積減少了15%，陸域濕地面積減少了 28%，其中圍墾面積占據(jù) 80%以上，使河道行洪、蓄洪能力下降。長江的下荊江河段裁彎取直案例表明：裁彎后原河道長度縮短了 1/3，比降加大，導致河道沖刷加大等不良影響。提高局部地區(qū)堤防標準卻加大了相鄰地區(qū)的洪水風險，水庫會帶來下游地區(qū)的垮壩風險，這些工程幾乎徹底改變了河流的生態(tài)環(huán)境。截至2011年，全國已建堤防29萬km，是新中國成立之初的7倍；水庫從新中國成立前的1200多座增加到8.72萬座，總庫容從約200億m3增加到7064億m3。三峽水庫竣工運行后，生物多樣性銳減，污染加劇，出現(xiàn)水庫回水區(qū)水體富營養(yǎng)化、魚類減少，以及魚類生存環(huán)境下降等問題。

直至今日，我們依然熱衷于通過單一目標的工程措施，構建“灰色”的基礎設施來解決復雜、系統(tǒng)的水問題，結果卻使問題日益嚴重，進入一個惡性循環(huán)。狹隘的、簡單的工程思維，也體現(xiàn)在（或起源于）政府的小決策的和部門分割、地區(qū)分割、功能分割的水資源管理方式。水本是地球上最不應該被分割的系統(tǒng)，可是我們目前的工程與管理體制中，卻把水系統(tǒng)分解得支離破碎：水和土分離；水和生物分離；水和城市分離；排水和給水分離；防洪和抗旱分離。這些都是簡單的工程思維和管理上的“小決策”，直接帶來了上述綜合性水問題的爆發(fā)，誠如奧德姆（Odum）所說：“小決策是一切問題的根源”。所以，解決諸多水問題的出路在于回歸水生態(tài)系統(tǒng)來綜合地解決問題。

2 “海綿城市”理論內涵

水環(huán)境與水生態(tài)問題是跨尺度、跨地域的系統(tǒng)性問題，也是互為關聯(lián)的綜合性問題。諸多水問題產(chǎn)生的本質是水生態(tài)系統(tǒng)整體功能的失調，因此解決水問題的出路不在于河道與水體本身，而在于水體之外的環(huán)境。如：大量的雨并不是落在河道里，所以防洪沒有必要僅僅死守河道；主要污染源非水體本身，所以，水凈化的解決之道也不在于水體本身。解決城鄉(xiāng)水問題，必須把研究對象從水體本身擴展到水生態(tài)系統(tǒng)，通過生態(tài)途徑，對水生態(tài)系統(tǒng)結構和功能進行調理，增強生態(tài)系統(tǒng)的整體服務功能：供給服務、調節(jié)服務、生命承載服務和文化精神服務，這四類生態(tài)系統(tǒng)服務構成水系統(tǒng)的一個完整的功能體系。因此，從生態(tài)系統(tǒng)服務出發(fā)，通過跨尺度構建水生態(tài)基礎設施（hydro-ecological infrastructure），并結合多類具體技術建設水生態(tài)基礎設施，是“海綿城市”的核心。

2.1 價值觀：“水適應人”轉向“人適應水”

“海綿城市”是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為特征，字里行間反映出與傳統(tǒng)的工程思維下“水適應人”的治水思路截然不同。城市應該是一種“人適應水”的景觀，即“水適應性景觀”?！斑m應性”借用了生物學的術語，包含兩方面含義，一是生物的結構都適合于一定的功能，二是生物的結構和功能適合于該生物在一定環(huán)境條件下的生存和延續(xù)。因此，所謂“適應性景觀”強調了其是在外界的環(huán)境及其影響以及人類自身的改變共同作用下最終形成的產(chǎn)物。許多傳統(tǒng)城市在長期的緩慢發(fā)展演變中，形成綜合的發(fā)達的水適應性景觀系統(tǒng)。托賓和蒙爾茨（Tobin and Montz）總結出一種洪泛平原地區(qū)居民的生活模型，他們認為洪水災害是一種長久以來的自然現(xiàn)象，因而他們的生活處于一種“災害—破壞—修復—災害的循環(huán)（disaster-damage-repairisaster cycle）”中，并逐漸形成適應洪水的生活方式。俞孔堅等在對明清時期黃泛區(qū)城市防洪經(jīng)驗研究的基礎上，提出了洪澇適應性景觀的概念（flood a daptive landscape），并進行擴展和深化。并在第一屆城市水景觀建設和水環(huán)境治理國際研討會上首次提出水“適應性景觀”（water adaptive landscape）的概念，隨后在2007年澳大利亞景觀設計年會上進一步闡述水適應景觀作為氣候變化的適應性對策。指出，在長期的水資源管理及與水旱災害斗爭的過程中，許多古代文明不斷適應和改造城市與區(qū)域的水系統(tǒng)，在很大程度上減緩了水災害的影響，積累了大量經(jīng)驗和智慧，增強了人類適應水環(huán)境的能力，形成城鄉(xiāng)的水適應性景觀。在“人定勝天”的年代，傳統(tǒng)而有效的人水關系被逐步忽略，各項水利工程措施企圖迫使水系統(tǒng)適應人類的活動，結果，事與愿違。更加嚴重的水危機使得人們重新審視人與水的關系，在“人與自然和諧”的生態(tài)價值觀下，應該重新樹立人類活動與城市建設適應水系統(tǒng)的新的價值觀。

2.2 “海綿”即是以景觀為載體的水生態(tài)基礎設施

完整的土地生命系統(tǒng)自身具備復雜而豐富的生態(tài)系統(tǒng)服務功能，這是“生態(tài)系統(tǒng)服務”理論的核心思想，聚焦到“水問題”上，這一理論表明，城市的每一寸土地都具備一定的雨洪調蓄、水源涵養(yǎng)、雨污凈化等功能，這也是“海綿城市”構建的基礎。但是，各種關鍵性生態(tài)過程在土地的分布是不均衡的，“景觀安全格局”理論認為景觀中存在某些潛在的空間格局，它們由某些關鍵性的局部、位置和空間所構成，它們在物種保持和擴散的保護過程有異常重要的意義，以求解如何在有限的國土面積上，以盡可能少的用地、最佳的格局、最有效地維護景觀中各種生態(tài)過程的健康和安全。對于關鍵性水過程而言，也存在著相應的景觀安全格局，這一安全格局通過土地和城市的規(guī)劃與設計，最終落實成為水生態(tài)基礎設施。有別于傳統(tǒng)的工程性的、缺乏彈性的灰色基礎設施，它是一個生命的系統(tǒng)，它不是因為單一功能目標而設計，而是用來綜合、系統(tǒng)、可持續(xù)地解決水問題。它提供給人類最基本的生態(tài)系統(tǒng)服務，是城市發(fā)展的剛性骨架。從水安全格局到水生態(tài)基礎設施，它不僅僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養(yǎng)、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態(tài)過程，而且它是可以在空間上被科學辨識并落地操作的。所以，“海綿”不是一個虛的概念，它對應著的是實實在在的景觀格局；構建“海綿城市”即是建立相應的水生態(tài)基礎設施，這也是最為高效和集約的途徑。

2.3 “海綿城市”建設需以跨尺度的生態(tài)規(guī)劃理論和方法體系為基礎

很多學者對“海綿城市”的理解傾向于聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術的應用，關注雨水處理和場地措施。誠然，上述確實是“海綿城市”建設的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區(qū)域水循環(huán)過程，這就注定了真正的解決方案必定是跨尺度的，即“海綿城市”的構建需要不同尺度的承接、配合。

（1）宏觀層面?！昂＞d城市”的構建在這一尺度上重點是研究水系統(tǒng)在區(qū)域或流域中的空間格局，即進行水生態(tài)安全格局分析，并將水生態(tài)安全格局落實在土地利用總體規(guī)劃和城市總體規(guī)劃中，成為區(qū)域的生態(tài)基礎設施。在方法上，可借助景觀安全格局方法，判別對于水源保護、洪澇調蓄、生物多樣性保護、水質管理等功能至關重要的景觀要素及其空間位置，圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務構建綜合水安全格局。其意義在于：第一，明確現(xiàn)有的水系統(tǒng)中的最重要元素、空間位置和相互關系，通過設立禁建區(qū)，保護水系統(tǒng)的關鍵空間格局來維護水過程的完整性；第二，將水生態(tài)安全格局作為區(qū)域的生態(tài)用地和城市建設中的限建區(qū)，限制建設開發(fā)并逐步進行生態(tài)恢復，可避免未來的城市建設和土地開發(fā)進一步破壞水系統(tǒng)的結構和功能；第三，水系統(tǒng)可以發(fā)揮雨洪調蓄、水質凈化、棲息地保護和文化休憩功能，即作為區(qū)域的生態(tài)基礎設施，為下一步實體“海綿系統(tǒng)”的建設奠定空間基礎。

（2）中觀層面。主要指城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村域尺度，或者城市新區(qū)和功能區(qū)塊。重點研究如何有效利用規(guī)劃區(qū)域內的河道、坑塘，并結合集水區(qū)、匯水節(jié)點分布，合理規(guī)劃并形成實體的“城鎮(zhèn)海綿系統(tǒng)”，并最終落實到土地利用控制性規(guī)劃甚至是城市設計，綜合性解決規(guī)劃區(qū)域內濱水棲息地恢復、水量平衡、雨污凈化、文化游憩空間的規(guī)劃設計和建設。

（3）微觀層面?！昂＞d城市”最后必須要落實到具體的“海綿體”，包括公園、小區(qū)等區(qū)域和局域集水單元的建設，在這一尺度對應的則是一系列的水生態(tài)基礎設施建設技術的集成，包括：保護自然的最小干預技術、與洪水為友的生態(tài)防洪技術、加強型人工濕地凈化技術、城市雨洪管理綠色海綿技術、生態(tài)系統(tǒng)服務仿生修復技術等，這些技術重點研究如何通過具體的景觀設計方法，讓水系統(tǒng)的生態(tài)功能發(fā)揮出來。

2.4 “海綿城市”旨在綜合解決城市生態(tài)問題

水生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于其他生態(tài)系統(tǒng)的主要特點之一在于水這一特殊的環(huán)境因子。由于水是流動和循環(huán)的特點，因此水生態(tài)系統(tǒng)的影響因素并不在于水體本身，它與流域內其他土地利用和各類景觀要素相聯(lián)系，自然過程和人類活動對水生態(tài)系統(tǒng)的影響是廣泛的。就水而論水容易形成認知障礙，應從更高一個層次研究水體，將視野從水體擴大到匯水區(qū)域（對靜水水體而言）或流域（對流水水體而言）以及景觀尺度。即充分認識到水域、水體本身不僅僅是為水生態(tài)系統(tǒng)服務，而是為整個生態(tài)系統(tǒng)提供了多種重要且無可替代的服務。例如，水域本身不僅為水生生物提供了生境系統(tǒng)，也為其他需水生物提供了不可替代的棲息環(huán)境，佛蒙特州的森林資源調查表明，90%的鳥類的棲息地在距河岸150～170 m的范圍內；人類也喜好棲水而居，因此而形成了龐大的以水為核心的文化遺產(chǎn)。所以，從水問題出發(fā)，以構建跨尺度水生態(tài)基礎設施為核心的“海綿城市”，最終能綜合解決城市生態(tài)問題，包括區(qū)域性的城市防洪體系構建、生物多樣性保護和棲息地恢復、文化遺產(chǎn)網(wǎng)絡和游憩網(wǎng)絡構建等，也包括局域性的雨洪管理、水質凈化、地下水補充、棕地修復、生物棲息地的保育、公園綠地營造，以及城市微氣候調節(jié)等等。

2.5 “海綿城市”是古今中外多種技術的集成

“海綿城市”的提出有其深厚的理論基礎，又是一系列具體雨洪管理技術的集成和提煉，是大量實踐經(jīng)驗的總結和歸納。筆者認為，可以納入到“海綿城市”體系下的技術應該包括以下三類：第一，讓自然做工的生態(tài)設計技術。自然生態(tài)系統(tǒng)生生不息，為維持人類生存和滿足人類需要提供各種條件和過程，生態(tài)設計就是要讓自然做工，強調人與自然過程的共生和合作關系，從更深層的意義上說，生態(tài)設計是一種最大限度地借助于自然力的最少設計。任何技術的使用要尊重自然，而不是依賴工程措施不惜代價地以“改變場地原本穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境”為代價來實施“生態(tài)建設”。第二，古代水適應技術遺產(chǎn)。先民在長期的水資源管理及與旱澇災害適應的過程中，積累了大量具有樸素生態(tài)價值的經(jīng)驗和智慧，增強了人類適應水環(huán)境的能力。在城市和區(qū)域尺度，古代城鄉(xiāng)聚落適應水環(huán)境方面的已有研究散見于聚落地理方面的研究。在城市規(guī)劃界，吳慶洲等人作了大量卓有成效的研究。水利方面的相關遺產(chǎn)也非常豐富。俞孔堅等研究了黃泛平原古代城市的主要防洪治澇的適應性景觀遺產(chǎn)，并總結出了“城包水”“水包城”和“陰陽城”等水適應性城市形態(tài)，飽含著古人應對洪澇災害的生存經(jīng)驗，對今天的城市水系治理、防洪治澇規(guī)劃以及土地利用規(guī)劃等仍大有裨益。同時，古代人民還創(chuàng)造了豐富的水利技術，例如我國有著2500年的陂塘系統(tǒng)，它同時提供水文調節(jié)、生態(tài)凈化、水土保持、生物多樣性保護、生產(chǎn)等多種生態(tài)系統(tǒng)服務。目前學術界對這些傳統(tǒng)技術的整理歸納和應用還非常不夠。第三，當代西方雨洪管理的先進技術，包括LID技術、水敏感城市設計等，相關研究成為近年來城市水問題研究的熱點，在此不再贅述。

3 海綿城市多尺度構建方法及實踐

3.1 宏觀——綜合水安全格局與水生態(tài)基礎設施，北京案例

在過去 40年中，伴隨人口的增長，北京城區(qū)面積已經(jīng)拓展了700%。蔓延式、攤大餅式的城市擴展使得城市沒有為生物和水預留科學合理的空間，彈性的生態(tài)網(wǎng)絡缺失。也因此導致一系列的生態(tài)與環(huán)境問題，如雨澇頻繁與河流湖泊干涸并存；公園綠地與區(qū)域水系統(tǒng)割裂，導致雨澇時，公園的雨水排往城市雨水管道，浪費了雨水資源，也增加了市政排水系統(tǒng)的壓力，而干旱時，綠地又需要澆灌，與城市用水競爭；非生態(tài)化的河道建設方式不但沒有使其成為日常通勤和游憩通道，反而成為市民活動的障礙。因此，如何留住雨水并回補地下水，如何將這些留在地表的水與生物保護相結合，如何與文化遺產(chǎn)相結合，如何與游憩系統(tǒng)、慢行系統(tǒng)相結合，均是急需通過水生態(tài)基礎設施的構建系統(tǒng)地解決的城市生態(tài)問題。

本案例從北京市水系的空間格局與水生態(tài)系統(tǒng)服務的關系入手，通過水文過程分析和模擬，判別和保護具有較高生態(tài)系統(tǒng)服務功能的用地，提出水源保護區(qū)、地下水補給區(qū)等地區(qū)的生態(tài)管控導則，并恢復城市水系自然形態(tài)、建立河流生物廊道系統(tǒng)，從而構建起北京市綜合水安全格局，包括：（1）雨洪安全格局，通過徑流過程模擬、雨洪淹沒分析（20年、50年、200年一遇下的雨洪可能淹沒范圍）和歷史洪澇情況分析，確定區(qū)域的雨洪安全格局。這個安全格局可以有效維護降雨徑流的自然過程，通過恢復水系的調洪蓄澇能力，使城市免受雨洪災害的威脅。（2）水源保護安全格局，對于北京市這樣一個缺水城市而言，地表及地下水源保護是區(qū)域水安全格局的另一個重要功能。根據(jù)相關地表水源保護規(guī)劃以及地下水資源補給能力分析，確定水源保護安全格局。最終兩者疊加形成綜合水安全格局，它將生態(tài)系統(tǒng)的各種服務功能，包括旱澇調節(jié)、水源保護、生物多樣性保護、休憩與審美啟智，以及遺產(chǎn)保護等整合在一個完整的景觀格局中，并最終通過與相應尺度的城市總體規(guī)劃（或土地利用總體規(guī)劃）相結合落實在土地上，構成禁止建設區(qū)和限制建設區(qū)的核心網(wǎng)絡，成為引導城市空間有序擴展的剛性骨架。

北京市水生態(tài)安全格局分為三個安全水平：底線安全格局、滿意安全格局和理想安全格局。如果按照最理想化的安全格局來構建水生態(tài)基礎設施，那么北京市洪澇災害頻率將大大降低，同時城市人口容量也將大大提高，人與水的用地之爭可以輕松化解，因為水生態(tài)基礎設施能完全消納區(qū)域雨洪水，并有效回補地下水資源。2007年完成的北京水生態(tài)基礎設施規(guī)劃研究，不幸在2012年得到了驗證。北京7·21特大暴雨造成了79人死亡，而死亡事故的發(fā)生地點，正好與7年前研究得到的雨洪安全格局吻合。

3.2 中觀——城鎮(zhèn)海綿系統(tǒng)，六盤水案例

六盤水是一個在20世紀60年代中期建立起來的工業(yè)城市，城市被石灰?guī)r的山丘環(huán)抱，水城河穿城而過。城市人口密集，在60 k m2的土地上，居住了約60萬的人口。六盤水市的水生態(tài)綜合治理旨在減緩來自山坡的水流，建造一個以水過程為核心的生態(tài)基礎設施，來存蓄和凈化雨水，使水成為重建健康生態(tài)系統(tǒng)的活化劑，提供自然和文化服務，使這個工業(yè)城市變?yōu)橐司映鞘小?/p>

為了構建完整的城鎮(zhèn)海綿系統(tǒng)，工程關注水城河流域和城市兩個層面。首先，河流串聯(lián)起現(xiàn)存的溪流、濕地和低洼地，形成一系列蓄水池和具有不同凈化能力的濕地，構建了雨洪管理和生態(tài)凈化系統(tǒng)。這一方法不僅最大限度地減少了城市雨澇災害，而且在旱季也能有持續(xù)不斷的水源。第二，拆除渠化河流的混凝土河堤，重建自然河岸的濕地系統(tǒng)，發(fā)揮河流的自凈能力。第三，建立連續(xù)開放空間，建立人行道和自行車道系統(tǒng)，增加通往濱水區(qū)域的通道。最后，項目將濱水區(qū)開發(fā)和河道整治結合在一起。以水為核心的生態(tài)基礎設施促進了六盤水的城市改造，提高了城市土地的價值，增進了城市活力。

3.3 微觀——城市雨洪管理綠色海綿技術，哈爾濱群力雨洪公園案例

如上所述，“海綿城市”真正在微觀尺度的建設依靠的是一系列的水生態(tài)基礎設施建設技術，限于篇幅在此選擇較為有代表性的“城市雨洪管理綠色海綿技術”來進行說明。

哈爾濱群力雨洪公園 （群力國家濕地公園，34 hm2）是我國首個以解決城市內澇為目標的國家級城市濕地公園。該公園通過整體景觀設計途徑進行生態(tài)化的雨洪管理，解決常規(guī)市政工程所沒能解決的問題，使我們的城市成為與水問題相適應的城市，從2011年建成以來，有效發(fā)揮了其解決城市雨澇的功能。設計中關鍵性技術要點包括：（1）以雨洪安全格局為基礎，劃定由“集水城區(qū)—匯水濕地”組成的、具有鑲套式結構的“綠色海綿綜合體”。（2）填—挖技術形成“海綿地形”，一方面是創(chuàng)造多級濕地系統(tǒng)的地形基礎，同時為下一步營造多樣化的生物棲息地與游憩空間提供環(huán)境基礎；而且，造價低廉。（3）構建“水質凈化—蓄滯水—地下水回補”多級多功能濕地系統(tǒng)。該多級濕地系統(tǒng)主要是整合潛流和表流濕地技術，進行土壤和生物凈化，將凈化后的雨水匯入中央低洼濕地，補充地下水。按照“水質凈化人工濕地—蓄滯人工濕地—地下水回補與生物多樣性恢復濕地”這一順序，依次構造三類濕地系統(tǒng)，產(chǎn)生多種生態(tài)系統(tǒng)服務。（4）充分利用地形及水量分布特征實施特色生境修復，并與鄉(xiāng)土生物保護、游憩與科普教育功能相融合。

4 結語

本文主要探討了關于如何科學、系統(tǒng)地對待水的問題，提出建立水生態(tài)基礎設施是生態(tài)治水的核心，也是實現(xiàn)“海綿城市”的關鍵。國家高層對“海綿城市”的重視是改變城市規(guī)劃建設理念的重大契機。圍繞這一概念，社會各界通過廣泛的討論來關注城市洪澇問題和一系列相關的生態(tài)和環(huán)境問題，重新審視工業(yè)時代治水思路的利弊，深刻認識生態(tài)雨洪管理和城市生態(tài)建設的重要性及方法和技術，對實現(xiàn)生態(tài)文明和美麗中國具有重要意義，學術界應該給與充分的重視。筆者結合多年的經(jīng)驗，提出“海綿城市”建設浪潮應該推動以下幾方面學術研究：（1）中國古代水適應性城鄉(xiāng)發(fā)展的思想、工程與技術遺產(chǎn)的整理和研究，目前這方面的研究還非常有限，不論從城市規(guī)劃、水利建設角度還是從遺產(chǎn)保護角度出發(fā)，都應該加快對該類水適應性景觀和技術遺產(chǎn)的整理和研究；（2）綠色基礎設施與灰色基礎設施相銜接的研究，中國城市建設已經(jīng)形成了對灰色基礎設施的依賴，如何逐步擺脫這種依賴，有效地促進綠色基礎設施優(yōu)先的城市雨洪調蓄系統(tǒng)、如何在實際管理和操作層面實現(xiàn)這種銜接依舊是難題；（3）水生態(tài)基礎設施規(guī)劃落實的法治化途徑，推進各尺度水生態(tài)基礎設施的實施納入法定規(guī)劃體系，就規(guī)劃成果向各部門和利益相關者廣泛征求意見，通過多方博弈最終確定其空間邊界，比如“水生態(tài)紅線”；（4）一系列相關技術指南的制定，不同尺度水生態(tài)基礎設施構建指南，以及各類技術集成的使用指南等，《海綿城市建設技術指南》是一個良好的開端，但還遠遠不夠。

【作者單位：北京大學建筑與景觀設計學院】

（摘自《城市規(guī)劃》2015年6期）