“海綿城市”建設(shè)的關(guān)鍵科學(xué)問題與思考

李 蘭,李 鋒

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 延邊大學(xué)濕地研究中心,延吉 133000 3 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049

水是一切生命系統(tǒng)的基礎(chǔ),又是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源。水生態(tài)系統(tǒng)可提供多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),如產(chǎn)品提供功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能、生命支持功能等等[1],具有巨大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。研究表明,全球濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值約為4879×109元/a,單位面積價(jià)值約為1.4785美元 hm-2a-1[2]。但隨著城市化進(jìn)程加快,城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度跟不上城市化發(fā)展步伐,不合理的利用與開發(fā)水資源,導(dǎo)致水資源短缺、水質(zhì)嚴(yán)重污染,水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)整體退化。不科學(xué)的工程措施也導(dǎo)致了城市建筑多、綠地少、排水及雨水收集系統(tǒng)不發(fā)達(dá),雨水排放無法滿足現(xiàn)代城市管理要求,給城市帶來了很多水生態(tài)和水環(huán)境問題[3- 4]。建筑、道路、廣場等高強(qiáng)度人工建設(shè)導(dǎo)致下墊面過度硬化,改變了城市原有的自然生態(tài)本底和水文特征,使地表徑流從10%增加到60%,下滲補(bǔ)充的地下水急劇減少,甚至是零[5]。據(jù)2010年住建部對(duì)全國351個(gè)城市的內(nèi)澇情況進(jìn)行調(diào)研顯示,2008—2010年間,全國62%的城市發(fā)生過不同程度的積水內(nèi)澇,內(nèi)澇災(zāi)害超過3次的城市有137個(gè),占全部城市數(shù)量的39%。2011年南京“7.18”特大暴雨、2012年北京“7.21”特大暴雨、2013年廈門、2014年深圳、2015年上海、2016年武漢大暴雨等每年夏季不斷發(fā)生,“城市看?！爆F(xiàn)象非常嚴(yán)重。因此,頻發(fā)的城市內(nèi)澇使得越來越多的人認(rèn)識(shí)到水生態(tài)系統(tǒng)以及城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的重要性,傳統(tǒng)的單一“快速排放”理念的灰色雨水基礎(chǔ)設(shè)施與管理模式,已難以應(yīng)對(duì)快速城市化過程中出現(xiàn)的雨水困境。

為了應(yīng)對(duì)如此突出的城市水問題,國家越來越重視城市雨洪管理以及水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),大力推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)。“海綿城市”是以雨洪管理為目標(biāo),加強(qiáng)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和排水系統(tǒng)建設(shè)的新的城市建設(shè)模式,可以緩解城市內(nèi)澇、水資源短缺、城市熱島,提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、生物多樣性,能緩解城市多方面的生態(tài)環(huán)境問題,受到相關(guān)部門的很大關(guān)注,并成為一項(xiàng)重要的國策[5]。本文擬在濕地及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)研究基礎(chǔ)上,歸納“海綿城市”的研究背景、概念與內(nèi)涵、與生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)系、國內(nèi)的研究現(xiàn)狀,并提出科學(xué)問題以及建設(shè)思考,為今后的研究和建設(shè)提供依據(jù)和決策參考。

1 “海綿城市”的概念及內(nèi)涵

1.1 “海綿城市”的定義及發(fā)展過程

城市建設(shè)行業(yè)內(nèi)和學(xué)術(shù)界習(xí)慣用“海綿”來比喻城市的某種吸附能力,例如澳大利亞人口研究學(xué)者布吉(Budge)應(yīng)用海綿來比喻城市對(duì)人口的吸附現(xiàn)象[3,6- 7],Ignacio F. Bunster-Ossa用海綿城市來形容城市像海綿一樣處理雨洪自然事件問題的彈性能力[6,8]。由于其與生態(tài)雨洪管理理論和思想一致,更多的學(xué)者用海綿比喻了城市或土地的雨澇調(diào)蓄能力[9]。對(duì)于“海綿城市”的概念,出現(xiàn)了多種名稱,主要有綠色海綿、海綿體城市、生態(tài)海綿城市等,最終在國家政策層面確定了“海綿城市”[6],并被定義為城市像海綿體一樣,下雨時(shí)能夠吸水、蓄水、凈水、滲水,需要時(shí)將蓄存的水“釋放”出來并加以利用,形成具有“彈性”的城市[10]?！皬椥浴敝傅氖悄艹惺芤幌盗懈淖儾⒈３纸Y(jié)構(gòu)和功能的能力、自組織能力和學(xué)習(xí)適應(yīng)能力,具有適應(yīng)性和彈性的城市水系設(shè)施是彈性城市的重要組成元素[6,11- 12]?！昂＞d城市”是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)現(xiàn),發(fā)揮地形地貌等原始生態(tài)本底對(duì)雨水的滲透作用、植被與濕地等對(duì)水質(zhì)的凈化作用、自然和人工相結(jié)合的手段,使城市對(duì)雨水具有吸收和釋放的作用。如人工濕地、雨水花園、屋頂綠化、下凹式綠地、植草溝、生態(tài)公園等城市綠地和城市水體是主要的“海綿體”。

國外早在20世紀(jì)60年代開始了海綿城市相關(guān)建設(shè),不同國家按城市開發(fā)、設(shè)計(jì)賦予了不同的名稱。如美國的最佳管理措施(BMPs)和低影響開發(fā)(LID)、英國的可持續(xù)排水系統(tǒng)(SUDS)、澳大利亞的水敏感性城市設(shè)計(jì)(WSUD)、新西蘭的低影響城市設(shè)計(jì)與開發(fā)(LIUDD)等[13- 14],都是以“海綿城市”理論出發(fā),考慮了水量和水質(zhì)并重方面,推進(jìn)雨水收集與利用,追求雨洪管理設(shè)施和景觀的有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)了與水環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展的城市建設(shè)。

1.2 “海綿城市”的內(nèi)涵與尺度問題

“海綿城市”實(shí)際上是一種城市建設(shè)模式的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式主要依靠管渠、泵站等“灰色基礎(chǔ)設(shè)施”來組織排放徑流雨水,以“快速排除”和“末端集中”控制為主要的設(shè)計(jì)原則,而海綿城市則強(qiáng)調(diào)優(yōu)先利用植草溝、雨水花園、生物滯留池、下沉式綠地等生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施來組織排放徑流雨水,以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要設(shè)計(jì)理念,強(qiáng)調(diào)采用低影響開發(fā)技術(shù),合理利用雨洪資源、有效控制雨水徑流,從而建立水資源與城市協(xié)調(diào)發(fā)展的模式。“海綿城市”是一個(gè)生命的系統(tǒng),用來綜合地、系統(tǒng)地、可持續(xù)地來解決水問題[15],提供人類生活所需求的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),是城市發(fā)展的剛性骨架[3,16- 18]。從水安全格局到水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,不僅維護(hù)城市雨澇調(diào)蓄、地下水回補(bǔ)、雨污凈化、土壤凈化,還能使地表徑流量保持不變[3]。

關(guān)于“海綿城市”建設(shè)的尺度問題,具有不同的觀點(diǎn)。俞孔堅(jiān)[19]認(rèn)為城市水問題的解決前提是保護(hù)區(qū)域水生態(tài)過程,因此，海綿系統(tǒng)構(gòu)建是跨尺度的綜合而系統(tǒng)的,并且對(duì)應(yīng)于現(xiàn)行的城市規(guī)劃體系,分國土、流域、區(qū)域的尺度來分析問題。但也有很多研究認(rèn)為[5,10,20],“海綿城市”就是低影響開發(fā)建設(shè),通過綠地、濕地、雨水花園等綠色基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于專家們不同的意見,可歸納為低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)是一個(gè)微觀的城市開發(fā)技術(shù),可以緩解局部的水循環(huán),但不能完全解決城市水問題,需要宏觀尺度的研究和解決方案。

本文認(rèn)為,“海綿城市”是一個(gè)主動(dòng)的、具有選擇性的建設(shè)模式,不是被動(dòng)的擬合傳統(tǒng)模式和思想的單一理論和建設(shè)。針對(duì)城市不同的水問題,流域、區(qū)域、新建區(qū)的“海綿體”發(fā)揮的生態(tài)功能和生態(tài)價(jià)值有所不同,取決于地理單元的生態(tài)特性、評(píng)價(jià)目標(biāo)、評(píng)價(jià)方法等主觀的和客觀的各種要素。其建設(shè)的尺度因具體的水環(huán)境目標(biāo)而異。

2 “海綿城市”與生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)系

城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施是社會(huì)賴以生存與發(fā)展的基本物質(zhì)條件,也是城市及其居民持續(xù)獲得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的保障[21]。從改造自然,改變原有自然生態(tài)的粗放式建設(shè)模式轉(zhuǎn)化為順應(yīng)自然、保護(hù)原有的城市生態(tài)系統(tǒng),減少地表徑流量,提倡低影響開發(fā)建設(shè)[20],通過土地和城市的規(guī)劃設(shè)計(jì),最終成為水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施[3]?！昂＞d城市”實(shí)際上是生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的融合,給城市及其居民帶來持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。美國High point住宅區(qū),是典型的低影響開發(fā)(LID)技術(shù)示范區(qū)和“海綿城市”建設(shè)案例。High point原本是一個(gè)能夠容納多階層的混合式居住區(qū),建筑密度較高,屋頂?shù)膮R水面積較大,通過屋頂綠化、植被淺溝、不透水鋪裝等措施提高了住宅區(qū)的海綿性[22]。澳大利亞墨爾本成為城市雨洪管理領(lǐng)域的世界領(lǐng)軍城市,是以“源頭控制”為原則,就地解決水量和水質(zhì)問題,過程控制,避免下游雨水集中導(dǎo)致排水壓力,首次引入了雨水、地下水、飲用水、污水及再生水的全水環(huán)節(jié)管理體系[22]。德國城市地下管網(wǎng)的發(fā)達(dá)程度與排污能力處于世界領(lǐng)先地位,城市擁有現(xiàn)代化的排水設(shè)施,因地制宜的處理污水和雨水,不僅能夠高效排水排污,還能起到平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的作用[22]。日本早在20世紀(jì)80年代開始推廣雨水資源的綜合利用,90年代正式要求新建和改建的大型公共建筑上必須設(shè)置雨水就地下滲設(shè)施,對(duì)城市新開發(fā)土地每公頃應(yīng)附設(shè)500m3的雨洪調(diào)蓄池,改善了城市水問題[22]。

如此,生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施是城市可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),也是建設(shè)“海綿城市”的重要保證。在城市生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重的情況下,有機(jī)整合有生命的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和無生命的灰色基礎(chǔ)設(shè)施,形成協(xié)同共生、循環(huán)再生的綜合網(wǎng)絡(luò)體系,并開發(fā)各種生態(tài)適宜、經(jīng)濟(jì)可行和社會(huì)可接受的技術(shù)集成是解決城市水生態(tài)環(huán)境問題的有效途徑。

3 建設(shè)途徑與主要技術(shù)

“海綿城市”建設(shè)是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門、跨學(xué)科的系統(tǒng)工程,涉及到規(guī)劃、建筑、排水、結(jié)構(gòu)、道路、園林景觀、水文等多個(gè)專業(yè)[23],需要將從生態(tài)學(xué)理念植入建設(shè)工程,進(jìn)行符合生態(tài)學(xué)原則的城市建設(shè)[24]?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)[2015]75號(hào))指出海綿城市建設(shè)是通過加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理,充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用,有效控制雨水徑流,實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。主要建設(shè)思想為保護(hù)城市原有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等生態(tài)敏感區(qū),發(fā)揮其海綿功能,利用天然植被、土壤、微生物等治理水環(huán)境,再結(jié)合生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和低影響開發(fā)技術(shù),逐步恢復(fù)被破壞的城市生態(tài)系統(tǒng)。建設(shè)途徑主要有3個(gè)方面,一是對(duì)城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù);二是生態(tài)恢復(fù)和修復(fù);三是低影響開發(fā)[10]。主要技術(shù)以“滲、滯、蓄、凈、用、排”等六大要素來實(shí)現(xiàn),分收集、蓄水和用水三大措施?！昂＞d城市”強(qiáng)調(diào)“以自然為主”、“源頭控制”和“因地制宜”的基本原則,保護(hù)自然、師法自然、 盡可能保留城市生態(tài)空間,恢復(fù)生物多樣性,營造優(yōu)美的景觀環(huán)境。保護(hù)與修復(fù)措施包括從宏觀尺度開始,識(shí)別生態(tài)斑塊,構(gòu)建生態(tài)廊道,加強(qiáng)斑塊之間的聯(lián)系,形成網(wǎng)絡(luò)化,并劃定藍(lán)線與綠線,進(jìn)行水生態(tài)環(huán)境修復(fù);對(duì)微觀的城市道路、城市綠地、城市水系,居住區(qū)及具體建筑,采取要強(qiáng)制性手段保護(hù)生態(tài)斑塊,維持其自身的調(diào)蓄能力,加強(qiáng)源頭控制,形成不同尺度的生態(tài)海綿體[13,20]。這些過程是在城市總體規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃等不同層次的城市規(guī)劃區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)與改造中實(shí)現(xiàn)的。

表1 海綿城市建設(shè)的主要技術(shù)

4 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在政策管理方面,2013年12月12日,習(xí)近平總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》的講話中提出“在提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來,利用自然的力量排水,建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。為此,2014年10月,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》,強(qiáng)調(diào)了城市雨水管理頂層設(shè)計(jì)的重要性,以及規(guī)劃引領(lǐng),生態(tài)優(yōu)先為基本原則的城市建設(shè)。2015年8月,《海綿城市建設(shè)績效評(píng)價(jià)方法》明晰了對(duì)中央財(cái)政資金的使用要求,并對(duì)試點(diǎn)示范城市的建設(shè)成效提出了指引。根據(jù)《指南》和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院初步構(gòu)建了“海綿城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)體系”,包括新建、擴(kuò)建和改建的海綿型建筑與小區(qū),道路與廣場、公園綠地、城市水系等相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)及管理。在國家政策的支持下,2015年和2016年,財(cái)政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部組織開展了海綿城市試點(diǎn)工作。遷安、白城、鎮(zhèn)江、嘉興、池州、廈門等16個(gè)城市入選第一批試點(diǎn)城市,福州、珠海、大連、深圳、上海、青島、天津、北京等14個(gè)城市入選第二批試點(diǎn)城市,有序開展海綿城市建設(shè)。另外,中央財(cái)政部引入政府和社會(huì)資本合作(PPP)模式,提高政策性金融支持。《政府和社會(huì)資本合作模式操作指南(試行)》規(guī)范了其項(xiàng)目識(shí)別、準(zhǔn)備、采購、執(zhí)行、移交等各環(huán)節(jié)操作流程,《政府和社會(huì)資本合作項(xiàng)目政府采購管理辦法》全面規(guī)范了政府采購行為。

在科學(xué)研究方面,早在2003年,俞孔堅(jiān)曾用“海綿”來比喻自然系統(tǒng)的洪澇調(diào)節(jié)能力,指出河流兩側(cè)的自然濕地如同海綿,調(diào)節(jié)河水之豐儉,緩解旱澇災(zāi)害[25],并針對(duì)城市突出的水問題,提出了綜合解決城鄉(xiāng)水問題的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施途徑。至今,已形成一套“海綿城市”的規(guī)劃理論與方法,長期以來持續(xù)應(yīng)用于全國一系列城市生態(tài)規(guī)劃中[26- 27],如天津橋園、哈爾濱群力雨洪公園和文化中心濕地公園、金華燕尾洲公園、六盤水明湖濕地公園等創(chuàng)造了雨洪管理實(shí)踐的成功范例[28]。根據(jù)中國知網(wǎng)顯示,繼2011年由北京清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院發(fā)表的《基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的雨水利用規(guī)劃研究》和2012年北京大學(xué)建筑與景觀設(shè)計(jì)學(xué)院發(fā)表的《構(gòu)建城市綠色海綿—生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)規(guī)劃研究》之后,2014年開始大量發(fā)表海綿城市的相關(guān)文章,目前有2000多篇相關(guān)的中文期刊文獻(xiàn)。關(guān)于海綿城市方面的書籍也陸續(xù)出版,從2015年開始,伍業(yè)鋼的《海綿城市設(shè)計(jì)：理念、技術(shù)、案例》,俞孔堅(jiān)的《海綿城市——理論與實(shí)踐》,戴瀅瀅的《海綿城市——景觀設(shè)計(jì)中的雨洪管理》,劉云勝等的《理想空間——海綿城市》,肖楚田等的《海綿城市:植物凈化與生態(tài)修復(fù)》,任心欣的《海綿城市建設(shè)規(guī)劃與管理》,廣西師范大學(xué)出版社的《海綿公園》,中國林業(yè)出版社的《海綿城市與園林景觀》,中國建材工業(yè)出版社的《海綿城市建設(shè)實(shí)用技術(shù)手冊》等,十多部書籍陸續(xù)出版表明當(dāng)前我國對(duì)海綿城市研究和建設(shè)的關(guān)注和重視。

5 關(guān)鍵科學(xué)問題與建設(shè)思考

國外早已重視暴雨洪澇、雨水收集與利用、美化景觀與城市設(shè)計(jì)等,制定了相應(yīng)的管理政策。我國目前“海綿城市”研究和建設(shè)在不斷發(fā)展,但還是存在以下幾方面的問題。

5.1 “海綿城市”的科學(xué)研究

從目前海綿城市概念與內(nèi)涵、實(shí)踐案例等研究來總結(jié),“海綿城市”的主要理念可以歸納為一個(gè)核心指導(dǎo)思想、三大建設(shè)途徑、三大雨水系統(tǒng)、四大關(guān)鍵目標(biāo)。核心指導(dǎo)思想是低影響開發(fā)理念;三大建設(shè)途徑是生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、修復(fù)與低影響開發(fā)建設(shè);三大雨水系統(tǒng)是低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、傳統(tǒng)雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流系統(tǒng);四大關(guān)鍵目標(biāo)是水安全、水環(huán)境、水資源和水生態(tài)城市的實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)研究傾向于以“低影響開發(fā)建設(shè)”來代替“海綿城市”建設(shè),而“海綿城市”是解決城市水問題的系統(tǒng)工程,與多個(gè)部門的統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)等密切相關(guān),并且受到人口、經(jīng)濟(jì)、自然等多種要素的影響,需要各方面的綜合研究。研究尺度上,在開發(fā)微觀尺度的建設(shè)技術(shù)同時(shí),應(yīng)從宏觀、中觀、微觀等不同尺度來綜合研究海綿系統(tǒng)和海綿體,進(jìn)行中遠(yuǎn)期的國家規(guī)劃建設(shè)。如在宏觀尺度,流域空間格局上進(jìn)行水生態(tài)安全格局分析,使它成為區(qū)域的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施;中觀尺度上,有效利用規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的河道、坑塘,集水區(qū)和匯水節(jié)點(diǎn),形成“海綿系統(tǒng)”;最后進(jìn)行微觀的“海綿體”研究[3]。這些不同尺度的研究和建設(shè),可以互為補(bǔ)充,共同構(gòu)成一個(gè)完整的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),特別在水生態(tài)系統(tǒng)的尺度上,研究海綿體的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)演變機(jī)制,使研究具有科學(xué)性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和可操作性。

5.2 “海綿城市”的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心與關(guān)鍵[20],也是“海綿城市”建設(shè)最終的目標(biāo)。Costanza R[29]研究表明,解決城市水問題,必須把研究對(duì)象從水體本身擴(kuò)展到水生態(tài)系統(tǒng),通過生態(tài)途徑,對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)理,增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能。城市水生態(tài)系統(tǒng)在城市圈內(nèi)與各環(huán)境要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間相互以水為中心,形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),并且大部分與濕地生態(tài)系統(tǒng)相連[30- 31]。據(jù)美國威斯康星州河流流域測算,它擁有15%濕地率,洪峰高度比無濕地覆蓋河流低60%—65%[32]。由此可見,濕地生態(tài)系統(tǒng)與“海綿城市”密切相關(guān),對(duì)減少城市內(nèi)澇也有明顯效果,在一般情況下,微觀尺度的“海綿城市建設(shè)”可視為濕地生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。濕地生態(tài)系統(tǒng)作為地球上三大生態(tài)系統(tǒng)之一,是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,具有其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。濕地生態(tài)系統(tǒng)可以提供淡水資源、生活及生態(tài)景觀用水等供給服務(wù)功能;提供調(diào)節(jié)氣候、調(diào)蓄洪水及地表水、補(bǔ)充地下水、水質(zhì)凈化、固碳等調(diào)節(jié)服務(wù)功能;提供休閑娛樂,生態(tài)教育等文化服務(wù)功能;還有維持生物多樣性的支持功能[33]。然而,隨著城市進(jìn)程的加快,城市濕地不斷被破壞,嚴(yán)重?fù)p壞了城市的“海綿性”,導(dǎo)致了如今的“城市看?！爆F(xiàn)象。因此,要從濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)角度出發(fā),對(duì)各類“海綿體”的結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程、功能及其機(jī)理有明確的研究和修復(fù)目標(biāo),進(jìn)行長期的定量評(píng)價(jià)、監(jiān)測和管理方面的研究,增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能,提高其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)綜合效益。

5.3 “海綿城市”的評(píng)價(jià)指標(biāo)與管理體系

對(duì)于海綿城市建設(shè)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的評(píng)價(jià)和管理,國內(nèi)還處于摸索發(fā)展階段。目前《海綿城市建設(shè)績效評(píng)價(jià)方法》中的評(píng)價(jià)指標(biāo)和要點(diǎn)為水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全、制度建設(shè)及執(zhí)行情況、顯示度等六個(gè)方面,包括18項(xiàng)指標(biāo)。有關(guān)部門把海綿城市建設(shè)重點(diǎn)放在城市規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、建設(shè)技術(shù)、監(jiān)理和投資等六個(gè)環(huán)節(jié)上。從生態(tài)系統(tǒng)角度看,現(xiàn)行的評(píng)價(jià)指標(biāo)不能全面反映海綿城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的強(qiáng)弱,需要綜合的水生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)與針對(duì)性的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的評(píng)價(jià)相結(jié)合,建立不同空間尺度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有水文地貌分類(HGM)、濕地快速評(píng)價(jià)法(RAM)、生物完整性指數(shù)法(IBI)、濕地評(píng)價(jià)技術(shù)(WET)等生態(tài)功能評(píng)價(jià)方法,是根據(jù)水文、地形、生物化學(xué)、生物棲息地等生態(tài)要素來進(jìn)行評(píng)價(jià)的。而且RAM評(píng)價(jià)方法還包括洪水儲(chǔ)存與控制能力、侵蝕控制、生物多樣性與生物棲息地功能、水質(zhì)保護(hù)與改善能力、美觀與文化娛樂等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),可以針對(duì)性地進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)與恢復(fù)。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法在“海綿城市”評(píng)價(jià)上是可借鑒和應(yīng)用的。但對(duì)于不同基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一的服務(wù)功能評(píng)價(jià)是有缺陷的,還是要有客觀的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施管理方面,相關(guān)管理方法較為分散,缺乏系統(tǒng)而全面的管理體系和法律法規(guī)[34],要借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),必須改進(jìn)城市各類設(shè)計(jì)、建設(shè)工程、標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)和管理規(guī)范,加強(qiáng)海綿城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定量研究和評(píng)估模型研究,整合多尺度生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施管理研究,健全海綿城市評(píng)價(jià)與管理體系。

5.4 “海綿城市”建設(shè)的系統(tǒng)框架

我國地理位置與季風(fēng)氣候決定了多水患,暴雨、洪澇、干旱等災(zāi)害集中在夏季,占到全年的60%—80%,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(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致每年夏季成為內(nèi)澇多發(fā)時(shí)期。而且快速城鎮(zhèn)化也帶來了水資源過度開發(fā)、水質(zhì)嚴(yán)重污染和水資源嚴(yán)重緊缺等城市生態(tài)環(huán)境問題。因此,解決這些城市生態(tài)環(huán)境問題需要考慮不同的地理環(huán)境特征和空間格局,統(tǒng)籌降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性,協(xié)調(diào)水循環(huán)利用,考慮其復(fù)雜性、多樣性和長期性。

“海綿城市”的本質(zhì)是科學(xué)地考慮城市生態(tài)需求,改善城市的水循環(huán)過程,讓水在城市的遷移、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換等活動(dòng)中更加“自然”[35]。整體上,“海綿城市”建設(shè)需要規(guī)劃-設(shè)計(jì)-建設(shè)-管理的一套系統(tǒng)性建設(shè)途徑。在規(guī)劃方面,微觀的海綿城市規(guī)劃是解決不了最終的城市水問題,需要宏觀到微觀的統(tǒng)一的規(guī)劃體系,能體現(xiàn)出國土、流域、城市的水生態(tài)安全格局的綜合城市規(guī)劃體系。在此基礎(chǔ)上,確定子系統(tǒng)規(guī)劃,再進(jìn)行低影響開發(fā)建設(shè)。宏觀上全流域-區(qū)域水系-河湖水系-濕地生態(tài)系統(tǒng)連接是關(guān)鍵,微觀的區(qū)域空間-水生態(tài)系統(tǒng)-土地利用-景觀格局-自然生態(tài)也是必不可少的。在建設(shè)方面,海綿城市建設(shè)模式應(yīng)多元化。特別在一個(gè)熱點(diǎn)的興起時(shí)期,盲目模仿國外實(shí)踐案例去建設(shè)綠地、濕地等基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)缺乏自己的特色。海綿城市建設(shè)應(yīng)考慮水生態(tài)格局以及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類的服務(wù)功效,實(shí)施相應(yīng)的生態(tài)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)措施,發(fā)展“因地制宜”、“源頭控制”、“以自然為本”的建設(shè)模式,體現(xiàn)出生態(tài)安全與保障、生態(tài)景觀和文化共同發(fā)展的生態(tài)城市內(nèi)涵和要求。

綜上所述,“海綿城市”建設(shè)需要考慮生態(tài)格局、生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和管理等多方面的要素,并成為研究和建設(shè)重點(diǎn)內(nèi)容,本文創(chuàng)新性地建立海綿城市建設(shè)的“SPONGE”系統(tǒng)框架(圖1)。

圖1 海綿城市建設(shè)的系統(tǒng)框架 Fig.1 Systematic framework for sponge city construction

(1)Ecological pattern：生態(tài)格局是海綿城市建設(shè)最基本和最關(guān)鍵的內(nèi)容?！昂＞d城市建設(shè)”需要納入生態(tài)學(xué)理念,最大限度地保護(hù)與遵循原始生態(tài)格局,科學(xué)合理地制定城市規(guī)劃建設(shè)。根據(jù)城市生態(tài)學(xué)的理論和方法,從水域生態(tài)格局和陸地生態(tài)格局來整合國土尺度的“海綿城市規(guī)劃和建設(shè)”,再分散到流域、區(qū)域、海綿體等,形成水生態(tài)格局網(wǎng)絡(luò)化,保障水生態(tài)循環(huán)。

(2)Green infrastructure：綠色基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)調(diào)綠地、濕地等生態(tài)用地斑塊與生態(tài)廊道的有機(jī)結(jié)合和網(wǎng)絡(luò)化,這是海綿城市建設(shè)的核心。綠色基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)多功能的藍(lán)綠空間網(wǎng)絡(luò),連接著水系、濕地、林地以及其他自然環(huán)境,維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)自然演替進(jìn)程。包括重要的雨洪生態(tài)調(diào)控設(shè)施,從源頭上使暴雨滲入地表,通過蒸發(fā)、凈化、再利用,有效提高海綿性。

(3)Natural ecology：傳統(tǒng)的城市建設(shè)是“以人為主”的建設(shè)模式,治標(biāo)不治本,海綿城市是“以自然為主”的生態(tài)建設(shè)模式。海綿城市建設(shè)是以“源頭控制”、“分散式”、“生態(tài)化”、“多目標(biāo)” 為指導(dǎo)思想的新型雨水控制利用系統(tǒng),是我國生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容之一。要加強(qiáng)建設(shè)城市綠地、保護(hù)城市水生態(tài)系統(tǒng),維護(hù)生態(tài)空間,遵循自然規(guī)律,減輕大自然的災(zāi)害。

(4)Organization：機(jī)構(gòu)和組織管理是實(shí)現(xiàn)“海綿城市”的重要保障。海綿城市建設(shè)工作涉及到城市方方面面,需要國土、規(guī)劃、水務(wù)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、建設(shè)、管理等部門的協(xié)調(diào)配合,號(hào)召社會(huì)各階層積極參與。政府部門要建立系統(tǒng)的海綿城市建設(shè)工作與管理體系,防止分割管理方式,提高整體性和系統(tǒng)性,并且加強(qiáng)相關(guān)管理和政策支持。

(5)Participation：海綿城市建設(shè)需要全社會(huì)轉(zhuǎn)變觀念、形成共識(shí),充分認(rèn)識(shí)其建設(shè)的必要性、緊迫性并付諸實(shí)際行動(dòng),需要各個(gè)相關(guān)部門和行業(yè)同步推進(jìn),特別是公眾的大力參與和支持。在規(guī)劃、管理、資金問題上實(shí)行優(yōu)惠政策,引導(dǎo)公眾和社會(huì)力量參與,采取PPP模式引進(jìn)社會(huì)資本,鼓勵(lì)企事業(yè)單位參與城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),增強(qiáng)“海綿城市”實(shí)踐和成效。

(6)Service：提高城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是海綿城市建設(shè)的最終目標(biāo)。通過合理的生態(tài)格局規(guī)劃,充分保護(hù)城市原有生態(tài)系統(tǒng),建設(shè)不同尺度的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,強(qiáng)化體制與政策支持,結(jié)合機(jī)構(gòu)管理和公眾參與,才能發(fā)揮高效的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),包括生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能,為基于人類福祉和人與自然和諧的生態(tài)城市服務(wù)。

6 結(jié)語

城市是一類以人類活動(dòng)為中心的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[36],城市發(fā)展需要注重這三個(gè)不同子系統(tǒng)的耦合關(guān)系,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤,都會(huì)影響城市整體的健康運(yùn)行。但改革開放以來,我國經(jīng)歷了快速城市化過程,在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的同時(shí),局部嚴(yán)重破壞了自然生態(tài)系統(tǒng),出現(xiàn)諸多城市生態(tài)環(huán)境問題。我國城鎮(zhèn)化率由1978年的17.9%提高到2015年的56.1%,雨水快排模式使城市失去了“滲、透、蓄”的水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),導(dǎo)致了如今城市內(nèi)澇和“城里看?！钡默F(xiàn)象。城市水問題不僅給人們出行帶來不便,還造成嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失?！昂＞d城市”是在此背景下提出的一個(gè)城市發(fā)展的新理念、新方式和新模式[35],可以緩解水資源短缺、洪澇災(zāi)害、城市熱島、霧霾等多方面的城市化帶來的生態(tài)環(huán)境問題,是傳統(tǒng)開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變,從粗放的建設(shè)模式向生態(tài)文明發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變。但目前, 我國在“海綿城市”建設(shè)理論、方法和實(shí)踐上還處于起步發(fā)展階段,需要加強(qiáng)基于生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)工程、城市規(guī)劃和管理等多學(xué)科的交叉和融合研究,實(shí)現(xiàn)海綿城市和生態(tài)城市建設(shè)的多維目標(biāo)。

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