陜北傳統(tǒng)雨水場地的生態(tài)智慧對現(xiàn)代海綿城市建設(shè)的啟示

楊建輝 周慶華

1 背景

陜北地區(qū)是中國典型的缺水地區(qū)，特殊的濕陷性黃土構(gòu)造伴隨季節(jié)性強(qiáng)降雨，導(dǎo)致地域水土流失嚴(yán)重、雨洪災(zāi)害頻發(fā)。干旱缺水、季節(jié)性雨洪、水土流失和相對嚴(yán)寒的氣候條件造成當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境十分敏感脆弱，極易因不當(dāng)?shù)纳a(chǎn)和開發(fā)方式而造成嚴(yán)重破壞[1-3]。長期以來，當(dāng)?shù)厝嗣窈拖嚓P(guān)技術(shù)人員總結(jié)形成了一套適合地域條件的鄉(xiāng)土雨水場地建設(shè)經(jīng)驗和智慧措施，以滿足人居生活與生產(chǎn)中遇到的上述困難和問題，最大限度地保護(hù)和維持了脆弱的生態(tài)環(huán)境[1，4-5]。當(dāng)前，隨著城市化進(jìn)程的加快以及生活水平的提高，人居建設(shè)工程在規(guī)模和數(shù)量上都急劇增加，人居環(huán)境中的地域特色和傳統(tǒng)景觀風(fēng)貌逐漸消失[6]。對于西部干旱區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)條件落后，人居環(huán)境建設(shè)滯后，關(guān)于人類聚居環(huán)境背景、活動、建設(shè)三位一體的理論研究與綜合評價屬于空白[7]，盲目建設(shè)導(dǎo)致建設(shè)工程對周邊生態(tài)環(huán)境的破壞也越來越嚴(yán)重(圖1)；另一方面，海綿城市建設(shè)在各地落地時出現(xiàn)了大量水土不服的問題，措施千篇一律、照抄照搬情況嚴(yán)重。改變目前海綿城市建設(shè)中的不良現(xiàn)狀需要通過建立健全的雨水管理法律法規(guī)體系，研究適宜不同氣候條件、城鄉(xiāng)梯度和功能類型的場地中的雨水低影響開發(fā)的技術(shù)體系和模式，并出臺各地區(qū)海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則與評價體系，以及加強(qiáng)多方力量協(xié)同合作等來實現(xiàn)[8]。雖然當(dāng)前海綿城市的地域化問題越來越引起重視，也有學(xué)者展開相關(guān)研究[7，9-11]，但不成體系，對陜北地區(qū)涉及甚少。

在陜北地區(qū)，人居環(huán)境建設(shè)中的生態(tài)問題往往與雨洪管控息息相關(guān)，事實上，特殊的地域情況決定了陜北海綿城市建設(shè)不僅僅局限于城市內(nèi)部，更廣泛的城市上游小流域范圍內(nèi)的生產(chǎn)與生活場地上的地表徑流管控反而是問題的關(guān)鍵所在[10]。而當(dāng)前的相關(guān)研究主要集中在水土保持與生態(tài)建設(shè)[12-13]、雨水的資源化利用[14-15]，以及黃土高原人居空間單元與聚落[16-18]等主要方向，對以小流域為關(guān)鍵尺度、以各類場地為基本單元的雨洪管控研究非常缺乏，對傳統(tǒng)人居智慧的總結(jié)也僅局限于建筑本體和聚落形態(tài)[19-20]等方面，對于人居場地和生產(chǎn)場地等外部空間的營造智慧總結(jié)甚少?；谶@一現(xiàn)實，本文試圖總結(jié)陜北地區(qū)傳統(tǒng)雨水場地的經(jīng)驗與生態(tài)智慧，使陜北傳統(tǒng)雨水場地建設(shè)在地域景觀風(fēng)貌與特色、和諧的人地關(guān)系、高效的雨水組織與利用、因地制宜思想的廣泛落實等方面都能給現(xiàn)代海綿城市建設(shè)帶來重要的啟示和有益的參考。

圖1 建設(shè)工程對環(huán)境的破壞

2 陜北傳統(tǒng)雨水場地經(jīng)驗與智慧

2.1 傳統(tǒng)雨水場地措施產(chǎn)生的背景

陜北地區(qū)在氣候上主要屬于干旱半干旱氣候區(qū)，局部屬于半濕潤氣候區(qū)，地貌類型包括黃土塬、黃土丘陵和黃土河谷3個一級類型11個二級類型，其中分布面積最大的是黃土丘陵地貌[21]。這些地貌的產(chǎn)生與形成大都與地表水文過程有緊密關(guān)系，一方面水文要素在陜北地域景觀特征形成中具有決定性的意義[22]；另一方面，水文要素不僅影響了陜北地域自然景觀的形成和人類生產(chǎn)活動的行為方式，還深刻影響著陜北的地域人居環(huán)境及人居活動，使得人居環(huán)境區(qū)域分布和聚落形成均以流域或小流域為核心，且多分布在流域流經(jīng)地域的開敞川道兩側(cè)[23]。這種影響還表現(xiàn)為在總體干旱缺水與季節(jié)性洪水，以及黃土濕陷性三重因素的共同影響下，形成了該地域特殊的建造方式。如陜北傳統(tǒng)的窯居建筑均具有雨水資源高效利用、選址時利用地形地貌來預(yù)防各種地質(zhì)災(zāi)害、營造小氣候適宜的居住生態(tài)環(huán)境，以及應(yīng)用若干適宜性的建造技術(shù)和建造方式等特征[20，22]。陜北地區(qū)傳統(tǒng)的雨水場地措施都是共生于生產(chǎn)場地和生活場地中的，是整個人居環(huán)境的有機(jī)組成部分，因此，在形式、構(gòu)造、材料以及運(yùn)行機(jī)制上都具備明顯的地域特點。

2.2 陜北傳統(tǒng)雨水場地措施的典型特征

陜北傳統(tǒng)雨水場地措施因應(yīng)特殊的地形地貌、土壤及氣候條件、居住方式、經(jīng)濟(jì)水平等因素而產(chǎn)生，因此具有如下3個方面的典型特征。

2.2.1 高度的場地適宜性

陜北地區(qū)地形地貌復(fù)雜，像黃土丘陵、溝谷、粱峁等都與地表水文過程緊密相關(guān)，正因如此，針對不同的地貌類型，產(chǎn)生了適宜的場地雨水技術(shù)措施。這些技術(shù)措施在雨水利用與防護(hù)上的針對性極強(qiáng)，甚至是只在特定的地貌形態(tài)下才適合使用。如溝頭防護(hù)措施就是專門為防護(hù)黃土溝壑不斷向上游侵蝕而產(chǎn)生的一種場地雨水措施，類似的措施還有淤地壩、下凹式路面、明溝跌落系統(tǒng)、原邊埂等。

2.2.2 低技術(shù)低成本特征

來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活的鄉(xiāng)土技術(shù)以及相對低廉的建設(shè)成本是陜北雨水場地措施的第二個特征。在陜北的坡地上進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往因為坡度過大造成生產(chǎn)不方便、雨水流失過快、表層土壤流失以及場地侵蝕等，因此，產(chǎn)生了適應(yīng)生產(chǎn)需要而又能充分合理利用雨水的反坡梯田、窄條梯田、水平階、水平溝等措施。相對應(yīng)地，在相對平坦的峁頂或者塬面上，則出現(xiàn)了防護(hù)性的原邊埂、溝頭防護(hù)以及蓄水用的水窖、澇池等措施。這些措施大都是就地取材、構(gòu)造簡單，所以成本也相對低廉。如梯田、原邊埂、溝頭防護(hù)等一般都是就地取土修筑而成，水窖和澇池這類設(shè)施，因防滲的需要，在構(gòu)造上需要進(jìn)行特殊的處理，但傳統(tǒng)做法也都比較簡單易行，往往用紅膠泥在窖內(nèi)或者池底做一定的處理即可[24]。

2.2.3 功能上的融合性

陜北地域雨水措施的第三個特征是生產(chǎn)、景觀、雨水利用、水土保持等多種功能融合在一起，功能上集約高效、形式上簡單易行。如淤地壩在發(fā)揮防洪功能的同時還具備保土、景觀、保水、生產(chǎn)等功能；原邊埂在截斷徑流、保塬固溝的同時如果結(jié)合經(jīng)濟(jì)植物(花椒、桑樹、柿樹、香椿、泡桐、杜仲、桔梗、紫穗槐、五倍子、山茱萸等)的種植就能強(qiáng)化土埂，變土埂為生物埂，強(qiáng)化防護(hù)能力，減少風(fēng)沙、減少蒸發(fā)，提高土地經(jīng)濟(jì)效益，形成生物防護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 陜北傳統(tǒng)雨水場地經(jīng)驗和措施

陜北雨水場地經(jīng)驗與智慧包含了水土保持、生態(tài)恢復(fù)、綜合利用、人地和諧等思想。在陜北建設(shè)海綿城市，不單純是建設(shè)用地內(nèi)部的海綿建設(shè)問題，更是小流域綜合生態(tài)治理的問題，在每一塊場地中，體現(xiàn)生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計的思想比只關(guān)注單一措施更重要。具體而言，陜北傳統(tǒng)經(jīng)驗智慧歸納起來表現(xiàn)在功能性和地域性2個方面。功能性方面大都結(jié)合具體的地形地貌、場地特點以及生態(tài)可持續(xù)思想來加以體現(xiàn)，地域性則從材料及做法、空間處理與樸素的審美觀上加以體現(xiàn)。

2.3.1 經(jīng)驗一：因地制宜，防用結(jié)合，綜合治理，確保安全

根據(jù)地貌類型和水文特點可以將陜北地區(qū)的雨水場地分為平坦塬地、荒山坡地、溝壑谷地和人居場地4類，每一類場地上應(yīng)用的雨水措施大都符合因地制宜、防用結(jié)合、綜合治理、確保安全的思想(圖2、3)。

1)平坦塬地。

此類場地比較平坦，雨水易于收集，塬面以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，塬面的邊緣是易于發(fā)生水土流失和場地破壞的地方，因此適宜的措施主要以塬面雨水收集、利用，塬邊筑埂防護(hù)為主要目的，包括澇池、水窖以及原邊埂等。

2)荒山坡地。

此類場地面積占比比較大，場地具有明顯的坡度，極易發(fā)生水土流失和場地垮塌，在不合理開發(fā)利用的情況下尤甚。適宜的措施都是針對荒山、坡地，以整地造林、植物護(hù)埂、滯水減蝕、削減溝谷匯水為代表的坡面防護(hù)和雨水利用措施，具體包括水平溝(階)、魚鱗坑、梯田等。

3)溝壑谷地。

研究區(qū)域內(nèi)大小溝壑縱橫，地貌破碎，這些溝壑谷地既是陜北地區(qū)的生態(tài)敏感地帶，又是陜北人居生活空間的重要載體，該類場地中植被和水資源相對豐富、場地坡度較為陡峭，是地表徑流的傳輸和匯聚路徑。針對這些特點，形成了以淤地壩(系)、谷坊為代表的河川溝谷治理、防護(hù)和雨水利用措施?？捎谩皽项^防護(hù)，大溝淤地，小溝緩流滯沙，植物固溝、防用結(jié)合”來加以概括。

4)人居場地。

陜北地區(qū)的人居場地在溝谷陽坡以及河川階地上分布較多，地貌為完整塬面的地區(qū)則主要分布在塬面上。人居場地的雨水措施主要以保護(hù)場地的安全為主要目的，針對溝谷坡地以及平坦塬地水文過程的不同，場地雨水處理方式有較大差異：溝谷坡地型人居場地更強(qiáng)調(diào)雨水的安全排放，塬面型雨水場地則更強(qiáng)調(diào)雨水的收集回用。此類場地中適宜的經(jīng)驗措施包括各類窯居場地、澇池(坡塘)、水窖(旱井)、下凹式道路、明溝跌落式排水溝渠等為代表的人居生產(chǎn)與生活雨水綜合利用形式和措施?？捎靡痪湓捀爬ǎ骸案G居院落多防護(hù)，上攔下排場中蓄，綠色屋頂不露土。”

2.3.2 經(jīng)驗二：就地取材、協(xié)調(diào)統(tǒng)一、生態(tài)審美

本條經(jīng)驗可以從材料與做法、空間手法及其包含的樸素審美思想2個方面來加以體現(xiàn)(圖4)。

1)材料與做法：就地取材、協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

充分利用當(dāng)?shù)爻渥愕钠牧?，就地取材，?gòu)筑擋墻、樹池、鋪裝、雨水設(shè)施等，凸顯濃厚的地域特色，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2)空間與審美：富有創(chuàng)意、生態(tài)審美。

圖2 陜北傳統(tǒng)雨水場地措施(a、l：下凹式路面；b：雨水口；c：澇池；d：截水溝；e：綠色屋頂；f：植物固溝；g：水窖；h：淤地壩；i、j、k：明溝跌落系統(tǒng))

對場地和空間的運(yùn)用富有創(chuàng)意、自然生態(tài)；場地中通行、排水、擋土、防蝕等功能與復(fù)雜地形能夠完美結(jié)合；樸素、符合生態(tài)審美標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)筑物，也能與環(huán)境很好地融為一體(圖4)；另外，對細(xì)節(jié)的追求也令人驚嘆，如下凹式路面中的雨水口巧妙的設(shè)計在最大可能滿足高效排水的同時，還不忘對形式美感的追求(圖2b)。路面上間隔變化的鋪裝材料，不僅能持續(xù)不斷地減緩地表徑流速度，還能起到防滑的作用，在視覺上也是一種裝飾(圖2a、2l)。

圖3 傳統(tǒng)雨水利用場地中的經(jīng)驗智慧及模式

3 傳統(tǒng)場地措施和現(xiàn)代海綿城市建設(shè)措施的對比

傳統(tǒng)的技術(shù)措施是在長期的生產(chǎn)生活中不斷摸索總結(jié)修正而形成，具有較強(qiáng)的經(jīng)驗性與環(huán)境適宜性；海綿城市技術(shù)措施是針對需要解決的具體技術(shù)目標(biāo)研發(fā)而來，單一措施的目標(biāo)針對性極強(qiáng)，效率也很高，但功能的融合性和場地的適宜性相對較差。在形式上傳統(tǒng)措施因內(nèi)生于生產(chǎn)生活環(huán)境之中，所以融入環(huán)境的協(xié)調(diào)程度比海綿城市措施更高一些，比如傳統(tǒng)的綠色屋頂、導(dǎo)水槽、水窖、截水溝等本身就是窯居建筑場地的一部分，整體性非常高。在功能上，傳統(tǒng)的經(jīng)驗和措施不是針對海綿目標(biāo)而產(chǎn)生的，因此，雖具有海綿城市建設(shè)的某些功能要求，但這些功能并不是其全部，更多的生產(chǎn)、防護(hù)、水土保持等功能也是其應(yīng)有之義。在這方面，海綿措施相對單純一些。在場地的適宜性上，傳統(tǒng)的措施主要針對不同的地貌和環(huán)境特點而產(chǎn)生，因此應(yīng)用時可以很好地適應(yīng)場地類型的變化。海綿措施則只是針對滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸以及截污凈化的技術(shù)要求而產(chǎn)生，對場地的適宜性比較差，同一措施在不同場地上，即使雨水目標(biāo)相同也有可能不適用，必須經(jīng)過認(rèn)真評估方可應(yīng)用[25]?？傊?，傳統(tǒng)的雨水場地經(jīng)驗與措施在形成原因、針對的問題以及解決辦法上都與海綿城市的技術(shù)措施存在著明顯的差異，最終導(dǎo)致它們在形式、功能以及場地適宜性上也有明顯的差異。因此，在現(xiàn)代海綿城市建設(shè)中，需要充分借鑒傳統(tǒng)的經(jīng)驗與智慧，尤其是其中包含的樸素的生態(tài)思想和方法。

4 傳統(tǒng)生態(tài)智慧對現(xiàn)代海綿城市建設(shè)的啟示

從對傳統(tǒng)雨水場地建設(shè)經(jīng)驗的總結(jié)以及和現(xiàn)代海綿城市建設(shè)措施的對比中，我們可以獲得如下啟示。

1)海綿城市建設(shè)強(qiáng)調(diào)的是“集蓄緩排，綜合利用”的思想，而不是等同于某幾種固定的技術(shù)措施；具體措施要因地制宜，符合地域特點，并且為功能服務(wù)。

圖4 地域材料與地域做法(a：與環(huán)境融為一體的人居院落；b：“上攔下排場中蓄”的院落雨水系統(tǒng)；c、d、e、f：地域材料與地域做法)

2)海綿城市建設(shè)不能過分地強(qiáng)調(diào)“滲”，在特定情況下，“滯”“蓄”“排”也應(yīng)積極考慮。如當(dāng)前大量帶地下車庫的小區(qū)中心綠地，因為覆土厚度、土壤滲透性及濕陷性、車庫防水、植物防澇、場地沉降等影響因素的不同，針對“滲”“滯”“蓄”“排”等目標(biāo)會有不同的適宜性選擇與組合。可用一句話總結(jié)為“能蓄則蓄、宜排則排；滲透地面、切忌鋪開；滯用結(jié)合、安全生態(tài)”。

3)海綿城市建設(shè)要走“私人定制”之路，而非“標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)”之路線；海綿城市建設(shè)要考慮地域差異(氣候、土壤、地貌等)，地域不同，建設(shè)思路和建設(shè)特點也應(yīng)不同；即使是同一地域，場地類型不同，建設(shè)的思路和方法也應(yīng)不同，并以場地特點來選擇具體的方法與措施，而不是機(jī)械地套用措施。這點從全國各地的傳統(tǒng)雨水場地建設(shè)中可以得到驗證：江西贛州福壽溝，因雨量大、降雨多，強(qiáng)調(diào)污水排放、雨水疏導(dǎo)、河湖調(diào)劑、池沼串聯(lián)[26-27]；湖北地區(qū)，因粘土質(zhì)居多，傳統(tǒng)上以蓄、排為主，充分發(fā)揮“千湖之省”的“滯”“蓄”功能[28]；北京團(tuán)城地處北方地區(qū)，降雨相對較少，雨季暴雨量大，故團(tuán)城地下涵洞系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)蓄和生態(tài)利用[29]；陜北黃土高原地區(qū)，因季節(jié)性降雨、濕陷性黃土較多，地貌破碎且起伏變化劇烈，水土流失嚴(yán)重，故強(qiáng)調(diào)場地安全，表現(xiàn)為快排和滯蓄利用相結(jié)合。

4)海綿城市建設(shè)一定要有生態(tài)思想，堅決杜絕工程思維 ，要堅持人地和諧理念。海綿項目首先是設(shè)計項目，要有設(shè)計、更要有審美。

5 結(jié)語

相較于當(dāng)前海綿城市建設(shè)提出的“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針及其更強(qiáng)調(diào)“滲”和“滯”的源頭減排思路和理念，傳統(tǒng)的經(jīng)驗雖然在最終目標(biāo)上總體相似，但針對塬面、坡面、溝谷、人居場地等不同的場地形式及其對場地安全的不同要求，其具體思路和措施有時與海綿城市倡導(dǎo)的優(yōu)先順序恰好相反。例如，海綿城市中極其重視的下滲路面和場地，在本地域往往被不透水(或慢透水)路面及場地代替，以防止因濕陷而造成場地垮塌；同理，海綿城市中的慢排(滯留)優(yōu)先在此場地中也變成了快排優(yōu)先，海綿城市常用的滲透型排水溝渠在此都很少見，觸目所及皆是不滲水的明溝跌落式排水溝渠和下凹式快排路面。另一方面，綠色窯洞屋頂、水窖、澇池、淤地壩等措施又十分暗合海綿城市建設(shè)的“滯、蓄”思路，但其建設(shè)材料往往就地取材，生態(tài)自然，其構(gòu)造形式也同樣具有鮮明的原生性和地域景觀特色。這些理念和措施上的異同對海綿城市在不同地域條件下的落地提供了極好的啟示，以避免海綿城市生態(tài)實踐過程中出現(xiàn)千篇一律、盲目照搬、失去地域特點的情況發(fā)生。

注：文中圖片均由楊建輝繪制或拍攝。

致謝：2017年“生態(tài)智慧與城鄉(xiāng)生態(tài)實踐”同濟(jì)-西建大論壇后，劉暉教授轉(zhuǎn)達(dá)了金荷仙教授對本人論壇發(fā)言的肯定與鼓勵，正因為她們以及岳邦瑞教授后來的鼓勵以及導(dǎo)師周慶華教授對本人研究方向的指導(dǎo)，作者才敢將芻蕘之見整理投稿，特此一并致以誠摯的感謝！