基于水循環(huán)特征分析視角的海綿城市建設(shè)思考

黃智卿 曾純

摘? 要：文章基于對(duì)“海綿城市”建設(shè)內(nèi)涵解讀，以水循環(huán)自然運(yùn)行機(jī)制為著眼點(diǎn)，分析引起城市水文問題失衡的主要原因。對(duì)標(biāo)“海綿城市”建設(shè)目標(biāo)，提出了以修復(fù)城市自然水循環(huán)體系為原則的技術(shù)路徑以及相應(yīng)的對(duì)策方法，包括構(gòu)建宏觀區(qū)域水文安全格局、推動(dòng)市地區(qū)水文生態(tài)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)、打造社區(qū)微型“海綿體”建設(shè)等，以促進(jìn)城市低環(huán)境影響發(fā)展。

關(guān)鍵詞：海綿城市;水循環(huán)特征;建設(shè)策略

中圖分類號(hào)：F203? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）27-0126-02

Abstract： Based on the interpretation of the construction connotation of "sponge city"， and focusing on the natural operation mechanism of water cycle， this paper analyzes the main causes of the imbalance of urban hydrological problems. Aiming at the construction goal of "sponge city"， this paper puts forward the technical path based on the principle of repairing urban natural water cycle system and the corresponding countermeasures， including the construction of macro-regional hydrological safety pattern， promoting the restoration of hydroecological network in urban areas， and building community micro "sponge" construction， in order to promote the development of urban low environmental impact.

Keywords： sponge city; characteristics of water cycle; construction strategy

快速城鎮(zhèn)化下氣候問題和生態(tài)污染等自然災(zāi)害對(duì)全球各城市造成了愈來愈嚴(yán)重的沖擊，中國(guó)城鎮(zhèn)引發(fā)了旱澇并存的境況愈加突出。面對(duì)水資源約束趨緊引發(fā)一系列的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)問題，我國(guó)在借鑒國(guó)外治水經(jīng)驗(yàn)、重新審視工業(yè)水文管理利弊的基礎(chǔ)上，提出中國(guó)化的治水策略——“海綿城市”。2014年，政府正式印發(fā)了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，在官方文件中“海綿城市”的概念被明確提出，代表著生態(tài)雨洪管理思想和技術(shù)方法從學(xué)術(shù)走向?qū)嵺`，促進(jìn)城鄉(xiāng)低環(huán)境影響的建設(shè)發(fā)展。

1 水循環(huán)的原理與特征

1.1 水循環(huán)原理

受太陽輻射及地心引力等的影響，水不斷蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)和降落的往返運(yùn)動(dòng)過程，被稱為水循環(huán)[1]。循環(huán)總量就是地球降水總量或者是蒸發(fā)總量，兩者之間保持等量，是自然地理環(huán)境中最主要的物質(zhì)循環(huán)。與人類最直接相關(guān)的是發(fā)生在陸地的水循環(huán)，也稱為流域水循環(huán)。除了大氣過程在流域上空有輸入輸出外，陸地水循環(huán)的地表過程、土壤過程和地下過程基本上都以流域?yàn)榛締卧猍2]。

1.2 自然系統(tǒng)中的水循環(huán)過程

水循環(huán)一般包括蒸發(fā)、降水和徑流三個(gè)階段，具體分為水分蒸發(fā)、水分輸送、凝結(jié)降落、水分下滲、徑流五個(gè)環(huán)節(jié)，其中水分的蒸發(fā)、下滲或匯入徑流是水循環(huán)中最主要的交換、遷移過程，也是受人類活動(dòng)影響最明顯的環(huán)節(jié)。水循環(huán)在廣域尺度上具有動(dòng)態(tài)性、閉合性、總量平衡和能量守恒的特點(diǎn)。

1.3 城市地區(qū)的水循環(huán)特征

在沒有人類干擾或影響甚微的情況下，水循環(huán)僅受到太陽輻射和重力勢(shì)能等能量驅(qū)動(dòng)，稱為“一元”水循環(huán)。隨著人類改造自然的能力日漸趨強(qiáng)，水循環(huán)的自然模式也被大大改變， 其中干預(yù)和影響最大的地區(qū)是人口集聚度高、地表硬化規(guī)模大的城市化地區(qū)，這些地區(qū)的水循環(huán)呈現(xiàn)出愈來愈強(qiáng)的“自然-人工”的二元特性[3]。

受到人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的影響，城市水循環(huán)路徑呈現(xiàn)出自然循環(huán)和社會(huì)循環(huán)的二元化特點(diǎn)。各種人類活動(dòng)不僅對(duì)自然水循環(huán)路徑產(chǎn)生了顯著干預(yù)，而且建設(shè)了龐大復(fù)雜的人工渠系和城市管網(wǎng)系統(tǒng)，形成了“取水-輸水-用水-排水-回歸”等的社會(huì)循環(huán)路徑，對(duì)自然水循環(huán)中的蒸發(fā)、降水和徑流過程產(chǎn)生影響，存在對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。

2 水循環(huán)視角下海綿城市建設(shè)的問題與不足

2.1 海綿城市的涵義

海綿城市主要是從城市雨洪管理角度來描述的一種可持續(xù)性的城市建設(shè)模式。住建部《指南》以及學(xué)者仇保興對(duì)“海綿城市”給出了明確的定義，即城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用，使現(xiàn)代城市保持應(yīng)對(duì)氣候變化、極端降雨的防災(zāi)減災(zāi)、維持生態(tài)功能的良好能力[4]。

2.2 海綿城市建設(shè)的主要問題與不足

（1）過度的人工活動(dòng)干擾水循環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)今高度工業(yè)化和城市化發(fā)展，城市中修筑了超大規(guī)模的硬化區(qū)域以及大量灰色工程型設(shè)施，除零星的綠地及天然水體之外，幾乎被密不透水的“硬殼”所覆蓋，阻隔了雨水的下滲和地下水補(bǔ)給，干擾了水循環(huán)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，“灰色基礎(chǔ)設(shè)施”規(guī)劃的傳統(tǒng)理念以雨水快排入管網(wǎng)為首要原則，也忽視了水自循環(huán)體系的維護(hù)，所在地區(qū)的水系統(tǒng)自循環(huán)功能逐步退化、甚至出現(xiàn)水系統(tǒng)的失衡。（2）工業(yè)污染給水循環(huán)與水生態(tài)安全帶來嚴(yán)重威脅。工業(yè)化發(fā)展粗放時(shí)期的水體污染問題。工業(yè)排污嚴(yán)重影響著地表水質(zhì)，地表徑流變臟、粘稠，化學(xué)殘留物增加;有時(shí)油污排放污染水體，水面的油膜影響著水體的自然蒸發(fā)，過量使用的化肥對(duì)土壤的污染，給水循環(huán)及水生態(tài)安全造成了嚴(yán)重的威脅。（3）流域性水資源分布不均引發(fā)了水循環(huán)的失衡?？焖俪擎?zhèn)化進(jìn)程中由于流域性水資源分布不均引發(fā)水循環(huán)失衡問題同樣值得關(guān)注。由于河流流域缺乏水資源統(tǒng)籌規(guī)劃，各地區(qū)為自身利益，攔水蓄壩，導(dǎo)致區(qū)域性徑流分布減少，地下徑流以及地表徑流的水量交換減少，地下水位下降，引發(fā)水資源緊張，影響水循環(huán)的正常運(yùn)行。

2.3 水循環(huán)視角下海綿城市建設(shè)的技術(shù)路徑

水循環(huán)包含“蒸發(fā)-輸送-凝結(jié)-降落-下滲、徑流”的自然循環(huán)體系和“取水-輸水-用水-排水-回歸”的社會(huì)循環(huán)系統(tǒng)。因此，海綿城市建設(shè)首先應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)雨水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，通過雨水的滲透、存蓄、中水利用等擴(kuò)大水資源容量，改善城市的水生態(tài)與水景觀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境功能、社會(huì)功能和經(jīng)濟(jì)效益三位一體的發(fā)展目標(biāo)。

其次，傳統(tǒng)雨水管理依賴管渠等“灰色”基礎(chǔ)設(shè)施，突出以排為主的雨水管理模式。海綿城市建設(shè)遵循生態(tài)理念，利用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等生態(tài)化方法，采用自然土壤或人工材料增加透水地面、強(qiáng)化雨水下滲、減少地表徑流、過濾和截留污染物;利用植物和適當(dāng)水面強(qiáng)化雨水蒸騰、蒸發(fā);利用自然洼地、水系和人為設(shè)計(jì)的具有滯蓄功能的綠地、景觀水體、濕地等開放空間對(duì)雨水水量進(jìn)行控制和削減，減少徑流外排，削減峰值[3];將原本“工程治水”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧鷳B(tài)治水”。

再者，需要重視水循環(huán)的自然運(yùn)行機(jī)制。在區(qū)域尺度，加強(qiáng)流域性水資源的保護(hù)和合理利用;在城市尺度，要提高城市化地區(qū)水體、土體、植被等在地表的分布密度，使水循環(huán)的蒸發(fā)、下滲、徑流等維持協(xié)調(diào)和平衡，盡量減少人類活動(dòng)對(duì)水自然循環(huán)系統(tǒng)的干預(yù)，有序推動(dòng)宜居、和諧、安全的人居環(huán)境建設(shè)。

3 海綿城市建設(shè)的策略思考

3.1 區(qū)域尺度上構(gòu)建宏觀水文安全格局

應(yīng)對(duì)流域范圍內(nèi)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，首先應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的調(diào)查與保護(hù)，對(duì)水生態(tài)資源進(jìn)行普查與評(píng)估，理清區(qū)域內(nèi)水文資源環(huán)境稟賦和格局分布，進(jìn)一步確定水資源利用的空間管制策略，明確敏感脆弱空間、受損空間等重點(diǎn)水文修復(fù)空間的管控要求。其次，加強(qiáng)水資源合理配置和有序利用的統(tǒng)籌研究，遵循公平、高效和可持續(xù)原則，抑制不當(dāng)開發(fā)，優(yōu)化水利工程規(guī)劃布局，科學(xué)安排各類水利工程的規(guī)模和建設(shè)時(shí)序。第三，堅(jiān)持水資源環(huán)境保護(hù)的整體性原則，維護(hù)地形地貌與地質(zhì)安全，維護(hù)動(dòng)植物保護(hù)、生態(tài)敏感地區(qū)以及山水格局、河流水系、濕地系統(tǒng)等具有關(guān)聯(lián)意義的生態(tài)子系統(tǒng)，構(gòu)建綜合安全的生態(tài)格局，對(duì)保障局部地區(qū)的水文安全具有重要意義和價(jià)值。

3.2 城市地區(qū)尺度上促進(jìn)水文生態(tài)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)

首先應(yīng)重視發(fā)揮生態(tài)廊道對(duì)各生態(tài)區(qū)域聯(lián)系或區(qū)別的功能，使分散的、破碎的斑塊整合形成網(wǎng)絡(luò)格局，成為更具規(guī)模和多樣性的生物棲息地，為生物遷移、水資源調(diào)節(jié)提供必要的通道與網(wǎng)絡(luò)。其次，城市地區(qū)中市政走廊、河流及支流、溪流、灌渠、引水渠、生態(tài)邊溝、綠籬、農(nóng)田林帶、防護(hù)林等具有廊道特質(zhì)，海綿城市構(gòu)建應(yīng)當(dāng)重視提升各類開放空間的生態(tài)功能，增加藍(lán)線尺度與規(guī)模、修復(fù)傳統(tǒng)水網(wǎng)格局。第三，輔以人工手段，加強(qiáng)雨水收集、調(diào)蓄與再利用，適度發(fā)展城市中水系統(tǒng)，滿足地區(qū)景觀用水、綠化用水、市政環(huán)衛(wèi)用水及地表徑流的生態(tài)補(bǔ)水等需求，提高水資源的使用效率。第四，改變傳統(tǒng)場(chǎng)地排水的規(guī)劃理念，避免大規(guī)模的有組織管道排水，調(diào)整為以自然排放、土體滲透以及水體、濕地等的自然存蓄為先，冗余部分管道排放，最大限度維護(hù)水循環(huán)的自然機(jī)制。

3.3 街區(qū)地塊尺度上推動(dòng)微型“海綿體”建設(shè)

利用環(huán)境設(shè)施、道路與場(chǎng)地、綠化與水體、建構(gòu)筑物等空間載體，街區(qū)地塊尺度上積極推動(dòng)低影響開發(fā)的社區(qū)建設(shè)，形成無數(shù)微型“海綿體”。首先社區(qū)規(guī)劃應(yīng)進(jìn)一步減少地面硬化率，加強(qiáng)街區(qū)內(nèi)廣場(chǎng)等硬化區(qū)域滲水溝漕、泄水通道等細(xì)部設(shè)計(jì)，硬化區(qū)域盡量使用透水材質(zhì)，建設(shè)透水停車場(chǎng)、透水性路面等，提高綜合透水率。第二，增加地表土壤覆蓋，增加街區(qū)環(huán)境綠地總量，將傳統(tǒng)大規(guī)模集中式綠地化整為零，分散嵌入社區(qū)各角落，形成小規(guī)模綠地，使雨水能夠就近、快速、自然的滲透。第三，有條件的住區(qū)設(shè)置可淹沒或滯留水份的下凹式綠地，建設(shè)濕地景觀，以對(duì)冗余雨水進(jìn)行收集存蓄;在場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，也可將冗余雨水調(diào)蓄設(shè)施與景觀水面相結(jié)合，通過截污、過濾、沉淀等處理轉(zhuǎn)換為再生水，補(bǔ)充景觀用水。

4 結(jié)束語

維護(hù)城市良性水循環(huán)是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)涵，也是海綿城市建設(shè)的重要目標(biāo)。海綿城市建設(shè)應(yīng)以維護(hù)水循環(huán)的自然運(yùn)行規(guī)律為出發(fā)，在區(qū)域的水文安全格局、城市地區(qū)的水文生態(tài)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)以及街區(qū)地塊的微型“海綿體”建設(shè)等維度修復(fù)自然循環(huán)機(jī)制，減少水循環(huán)中的人工干預(yù)，最終實(shí)現(xiàn)城市的低環(huán)境影響發(fā)展。

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