蘭州市生態(tài)海綿城市建設(shè)思路與關(guān)鍵問題

張 晨

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水741020）

當(dāng)前我國城市化發(fā)展取得世界矚目的成就，城市日益成為人居生活的最重要的主體，然而值得深思的是我國的‘城市病’問題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)峻[1]。其突出問題表現(xiàn)在：城市水域、濕地萎縮導(dǎo)致調(diào)蓄能力削弱、洪澇風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)增加；城市需水量大而供水不足，水資源供需形勢(shì)嚴(yán)峻；城市污染嚴(yán)重、污染物排放超過環(huán)境凈化能力，水資源安全不樂觀。城市病的問題不僅影響了廣大居民的健康，同時(shí)也不利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，在此背景之下如何解決城市水問題成為當(dāng)下城市發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵[2]。海綿城市是生態(tài)文明建設(shè)視角下為增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和應(yīng)災(zāi)水平對(duì)現(xiàn)代城市規(guī)劃提出的一項(xiàng)新的理念指導(dǎo)，其基于地表產(chǎn)流過程機(jī)制和生態(tài)優(yōu)先原則，通過建設(shè)城市生態(tài)功能區(qū)和人工設(shè)施在確保排水防洪安全的前提下以有效保蓄水源，統(tǒng)籌降水、地下水、地表徑流產(chǎn)水等各種水資源的協(xié)調(diào)性、調(diào)控性，既達(dá)到水資源生態(tài)永續(xù)利用的目的，又能夠穩(wěn)固城市應(yīng)災(zāi)能力[3～4]，從而適應(yīng)環(huán)境變化背景下城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)具備的‘彈性’。蘭州市地處我國干旱與半干旱生態(tài)脆弱帶上，城市水資源短缺、水質(zhì)污染和排水不暢的問題突出，以海綿城市建設(shè)為契機(jī)，探討蘭州市海綿城市建設(shè)思路并提出其相應(yīng)措施，以期為促進(jìn)城市和諧發(fā)展提供決策參考。

1 蘭州市城市水生態(tài)環(huán)境中的問題

蘭州市深居黃土高原生態(tài)脆弱區(qū)，區(qū)域水源涵養(yǎng)能力較差：①地表疏松、植被密度稀疏、降水強(qiáng)度大，導(dǎo)致土壤可蝕性強(qiáng)、水土流失嚴(yán)峻，不僅造成水資源浪費(fèi)還破壞了地區(qū)生態(tài)功能。②以能源、重工業(yè)經(jīng)濟(jì)體系為主體，工業(yè)需水量與廢物排放量大；加之農(nóng)耕區(qū)土壤侵蝕遷移過程，全市地表水、地下水污染問題凸顯，水質(zhì)堪憂。③經(jīng)濟(jì)開發(fā)占用河道、湖泊、濕地、林草地等生態(tài)用地，局域蓄水調(diào)節(jié)功能降低[5]。

2 生態(tài)海綿城市建設(shè)思路

2.1 生態(tài)海綿城市建設(shè)總體目標(biāo)

自海綿城市概念被提出后，國家部門在有關(guān)城市進(jìn)行試點(diǎn)并推出系列指導(dǎo)方案[5]；雖然各地實(shí)踐環(huán)境不同且對(duì)海綿城市建設(shè)思路存在差異，但綜合來講其總體要求就是以調(diào)控水資源循環(huán)為核心目標(biāo)，依托于城市構(gòu)建城市流域生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)，充分發(fā)揮生態(tài)性與社會(huì)性功能，從而達(dá)到城市與水資源環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展。其具體要求可以概括為：①遵循自然水循環(huán)過程機(jī)制來改變地表產(chǎn)流、徑流環(huán)境而增強(qiáng)水土保蓄能力；②將生態(tài)水轉(zhuǎn)化為社會(huì)水，在此過程中不會(huì)傷害水體質(zhì)量和水環(huán)境承載力；③社會(huì)水循環(huán)過程賦予其自然生態(tài)過程，確保其不會(huì)對(duì)生態(tài)水循環(huán)以及環(huán)境造成破壞；④統(tǒng)籌水資源生態(tài)、社會(huì)雙重屬性，達(dá)到按需分配、按時(shí)調(diào)節(jié)、可操作性強(qiáng)的目標(biāo)。

2.2 生態(tài)海綿城市建設(shè)總體思路

結(jié)合蘭州市自然環(huán)境背景，考慮到區(qū)域水文、植被、地貌形態(tài)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征，并結(jié)合相關(guān)學(xué)者研究經(jīng)驗(yàn)[6]，提出了生態(tài)海綿城市總體建設(shè)思路，如圖1所示。建設(shè)海綿城市主要工作就是在劃分城市內(nèi)景觀流域單元的基礎(chǔ)上，明確自然水與社會(huì)水循環(huán)過程主線及其二者之間無損關(guān)聯(lián)，據(jù)此充分利用水資源；同時(shí)規(guī)范人類對(duì)水環(huán)境的干擾，加強(qiáng)污染治理并提升排放標(biāo)準(zhǔn)。圖1中綠色部分為對(duì)生態(tài)水循環(huán)過程的實(shí)施策略；棕色部分為對(duì)社會(huì)水的治理方案；藍(lán)色部分為天然降水。綜上而言，遵循自然水資源循環(huán)中的降水、滲流、蓄水、凈水、蒸散等過程，基于防洪安全考慮排蓄平衡，在此基礎(chǔ)上最大限度加以存續(xù)、利用，并保證水資源安全性、生態(tài)性，構(gòu)成一個(gè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市。

圖1 生態(tài)海綿城市建設(shè)的總體思路

3 生態(tài)海綿城市建設(shè)關(guān)鍵問題與策略

3.1 LID低影響開發(fā)

LID（Low Impact Development）LID是發(fā)源于美國馬里蘭州的城市暴雨與面源污染處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，其強(qiáng)調(diào)根據(jù)城市生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)將地表產(chǎn)流經(jīng)轉(zhuǎn)輸、存續(xù)、分流等措施，構(gòu)建水文的滯、蓄、凈、排等自然過程，實(shí)現(xiàn)城市‘海綿’功能。其工程措施分為生態(tài)工程和人工設(shè)施，生態(tài)工程主要利用植被截留、緩沖、固結(jié)、吸收等功能或濕地、水域的調(diào)節(jié)功能增強(qiáng)水源涵養(yǎng)能力；人工工程要應(yīng)用排灌系統(tǒng)、透水裝配、下沉綠地、集水池輔助等有序調(diào)節(jié)水資源時(shí)空轉(zhuǎn)移。

3.2 城市徑流控制與雨洪模擬

蘭州市降水量相對(duì)不豐、中心城市河流單一，地表產(chǎn)水能力一般，參照《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》要求其年徑流量為控制V區(qū)，控制率介于60%～85%，為了準(zhǔn)確測(cè)算其閾值，利用市內(nèi)氣象站點(diǎn)的逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)通過格網(wǎng)法測(cè)算，將其控制率確定為72%，則其3h設(shè)計(jì)降水總量為18mm。根據(jù)城區(qū)本底環(huán)境特征、地表覆被和建筑結(jié)構(gòu)，將用地類型規(guī)劃成水域、綠地、平頂屋、斜頂屋、裸地等5類，以滿足LID建設(shè)需要。

3.3 排水通道識(shí)別與規(guī)劃

蘭州市河道、濕地稀疏且河道生態(tài)功能性弱，現(xiàn)有的水域環(huán)境難以滿足產(chǎn)流排蓄需要，應(yīng)積極構(gòu)筑地下排蓄系統(tǒng)。本區(qū)黃土地層累積深厚且直立性強(qiáng)，這有助于地下施工建設(shè)；然而難點(diǎn)在于規(guī)劃科學(xué)的排蓄系統(tǒng)設(shè)施。因此提出三點(diǎn)建議：①通過全局雨洪徑流特性進(jìn)行可控徑流估算，并結(jié)合原有地下排蓄系統(tǒng)進(jìn)行立體、綜合性規(guī)劃，構(gòu)建功能分明、差異多元的排蓄體系；②利用現(xiàn)代高新設(shè)計(jì)方案對(duì)地下雨洪調(diào)蓄池結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃調(diào)蓄、通徑管線、水處理、水文監(jiān)測(cè)等設(shè)施；③賦予排蓄通道雨洪調(diào)控和水質(zhì)凈化功能，結(jié)合水資源承載能力、洪澇安全進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)控排蓄；并實(shí)現(xiàn)污水分類處理和循環(huán)利用。

3.4 系統(tǒng)監(jiān)管與維護(hù)

海綿城市建設(shè)考量了城市土地資源、城市建設(shè)、環(huán)境衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、景觀生態(tài)、交通安全等多方面，因而頂層設(shè)計(jì)必須統(tǒng)籌全局、系統(tǒng)規(guī)劃、時(shí)空結(jié)合。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)好之后加強(qiáng)城市各類水文信息智能、自動(dòng)監(jiān)管極有必要。①多部門（市政、國土、環(huán)境、信息）聯(lián)動(dòng)，協(xié)同監(jiān)管和服務(wù)；②構(gòu)建城市水文信息系統(tǒng)，通過現(xiàn)代地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取相關(guān)水文、設(shè)施、人力、物力的時(shí)空信息，以便進(jìn)行排蓄、防洪等決策。

城市地表產(chǎn)流速率快、下滲透少，發(fā)揮城市海綿體的作用主要在于統(tǒng)籌生態(tài)蓄水、人工蓄水能力。對(duì)濕地、河湖、水域等建設(shè)相關(guān)的凹式綠地、植被覆蓋、透水設(shè)施等海綿式裝置，一方面緩沖徑流過程對(duì)地表的侵蝕，另一方面增強(qiáng)水土保蓄能力。另外還有因地制宜構(gòu)建排蓄設(shè)施。

4 結(jié)語

海綿城市是應(yīng)對(duì)當(dāng)前水資源環(huán)境情勢(shì)惡化、增強(qiáng)旱澇災(zāi)害管理水平、緩解城市病問題的一大積極舉措，對(duì)于促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。生態(tài)海綿城市建設(shè)需要從城市自然環(huán)境出發(fā)，對(duì)水文特征、生態(tài)要素、用水需求、管線通徑、排蓄設(shè)施等進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃、統(tǒng)籌布局，運(yùn)用生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)之間的關(guān)聯(lián)信息系統(tǒng)，做到水資源科學(xué)有效調(diào)配。在這一系統(tǒng)工程中，秉承“山水林田湖”生態(tài)性理念是其精髓，而采用高新科技和現(xiàn)代理念加強(qiáng)生態(tài)治理、防洪建設(shè)和蓄水工程是其關(guān)鍵技術(shù)。目前，海綿城市理論與技術(shù)尚未完善，又無具體的可參照模式，作為未來城市規(guī)劃的導(dǎo)向，生態(tài)海綿城市建設(shè)任重道遠(yuǎn)。