"海綿城市"建設(shè)的關(guān)鍵科學(xué)問題與思考

張先貴

摘 要：文章主要就"海綿城市"建設(shè)中的一些關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行探討，以供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：海綿城市；建設(shè)；關(guān)鍵科學(xué)問題；雨洪管理；生態(tài)系統(tǒng)；思考

一、“海綿城市”的定義

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，IgnacioF.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。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。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”，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?！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。

二、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)?！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)途徑主要有三個(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)。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。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。

三、關(guān)鍵科學(xué)問題與建設(shè)思考

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?jī)A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。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。

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，也是“海綿城市”建設(shè)最終的目標(biāo)。CostanzaR等研究表明，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。據(jù)美國威斯康星州河流流域測(cè)算，它擁有15%濕地率，洪峰高度比無濕地覆蓋河流低60%—65%。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。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(zhǎng)期的定量評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)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。

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(jī)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)，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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 車伍， 趙楊， 李俊奇. 海綿城市建設(shè)熱潮下的冷思考[J]. 南方建筑， 2015（4）：104-107.

[2] 邱妍妍， 葛厚典. 關(guān)于海綿城市建設(shè)理念、技術(shù)和政策問題的思考[J]. 工程技術(shù)：文摘版：00105-00105.