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【原創(chuàng)】“海綿城市”與城市水環(huán)境變革 ——從傳統(tǒng)城市排水到未來水資源綜合管理

發(fā)布日期：2015-05-23 瀏覽次數(shù)：150

核心提示：【原創(chuàng)】“海綿城市”與城市水環(huán)境變革 ——從傳統(tǒng)城市排水到未來水資源綜合管理

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【原創(chuàng)】“海綿城市”與城市水環(huán)境變革 ——從傳統(tǒng)城市排水到未來水資源綜合管理

2015-05-22 宮徽中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究

城市是人類文明的標(biāo)志，是人們經(jīng)濟、政治和社會生活的中心。作為人類生存的主要載體，城市對于小到人類生活的物質(zhì)水平、大到社會文明的發(fā)展方向都具有舉足輕重的影響。從全球范圍看，2008年是人類文明城鎮(zhèn)化歷史上具有里程碑意義的一年。從這一年起，超過半數(shù)的世界人口生活在城市之中。而我國城鎮(zhèn)化起步雖然較晚，源起于上個世界70年代后期改革開放，但發(fā)展速度較快，尤其是十六大召開以來，我國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速。2011年12月，中國社會藍(lán)皮書發(fā)布，宣告城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋戎貙⑹状纬^50%。在城鎮(zhèn)化的大背景下，我國每年有超過1000多萬人涌入城市，新建成的建筑相當(dāng)于世界建筑總量的一半。

隨著過半人口進入城市，城市環(huán)境中最重要的人居環(huán)境其重要性不言而喻。然而，城鎮(zhèn)化進程以城市建設(shè)為基本要素，一方面體現(xiàn)著一個國家和地區(qū)經(jīng)濟、社會、文化、科技水平的同時，另一方面也凸顯出了人類社會發(fā)展所面臨的諸多問題。比如空氣污染、水資源短缺等環(huán)境問題，住房緊張、交通堵塞、就業(yè)困難等社會問題，這些問題無一不威脅著城市的健康發(fā)展。其中，在城市發(fā)展過程中面對的諸多困難里，水資源環(huán)境問題帶來了最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。水資源既需要提供基本的人口飲用需要，同時要滿足社會生產(chǎn)過程的客觀需求，還要在感官、娛樂等社會文化層面實現(xiàn)精神上的追求，可以說，水環(huán)境問題既是決定著城市生死存亡的基石，也是衡量社會文明水平高低的標(biāo)尺，更是城市必須解決的首要問題之一。

那么，理想狀態(tài)下人類應(yīng)該生活在什么樣的城市中呢?這樣一座理想的城市又應(yīng)該擁有和營造一個怎樣的水環(huán)境呢？ 2010年上海世博會曾以“城市讓生活更美好Better City, Better Life”為主題，基于不同地方文明、民族文化特色和科技進展，展示了世界各國的設(shè)計創(chuàng)意和對未來城市的理解，而在現(xiàn)實世界中，構(gòu)建更美好的城市環(huán)境依然是當(dāng)前全世界面臨的實踐任務(wù)。對我國來說，2014－2020年是我國施行國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃的重要時期，而“海綿城市”概念的提出則可被視為在我國城鎮(zhèn)化過程的關(guān)鍵時期，從國家戰(zhàn)略層面為城市水環(huán)境問題提供了可供深入探討的解決方案。

海綿城市vs城市“澇”“旱”矛盾：

“海綿城市”理念的提出，從側(cè)面反映出了我國城市水環(huán)境管理方面，尤其是針對雨洪情況下的排水體系建設(shè)上尚存在重大不足。目前，“逢雨必澇”已經(jīng)成為我國城市重大災(zāi)害之一，北京、深圳、濟南等城市都曾發(fā)生過造成傷亡的嚴(yán)重內(nèi)澇事件。深圳2008年“6•13”事件造成深圳市8人死亡，6人失蹤，受災(zāi)人口十多萬人，全市出現(xiàn)1000多處內(nèi)澇或水浸，直接經(jīng)濟損失約12億元。2012 年北京“7•21”事件的暴雨內(nèi)澇則更加嚴(yán)重，特別是豐臺南崗?fù)菥└郯母咚傧鲁潦搅⒔粯蜓蜎]和房山區(qū)洪水、泥石流造成的災(zāi)害，導(dǎo)致死亡78人，受災(zāi)人口190萬人，直接經(jīng)濟損失更是高達(dá)116億元。事實上，在過去3年，中國超過360個城市曾經(jīng)遭遇內(nèi)澇，其中六分之一的城市單次內(nèi)澇淹水時間超過12小時。

在面臨“逢雨必澇”魔咒的同時，城市的干旱和缺水問題也越演越烈。以深圳為例，深圳光明新區(qū)年均降雨量可達(dá)到1935毫米，屬于汛期暴雨集中的城區(qū)，一方面有26個易澇點，內(nèi)澇嚴(yán)重；另一方面又嚴(yán)重缺水，70%以上的用水靠從區(qū)外調(diào)動。北京市水資源緊缺局面則更為嚴(yán)峻，長期處于地下水過度開采狀態(tài)的同時，只能通過南水北調(diào)長距離調(diào)水、海水淡化等方式緩解用水缺口。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進、城市人口的增加、GDP的增長和居民生活水平的提高，城市用水缺口還將繼續(xù)面臨不斷擴大的威脅。

一邊洪澇、一邊缺水的局面，反映了我國城市水資源管理中的“澇”“旱”矛盾，也凸顯了我國城市雨水利用率普遍偏低的現(xiàn)狀。“海綿城市”理念正是在這種背景下應(yīng)運而生。海綿城市意味著未來城市在應(yīng)對環(huán)境生態(tài)變化時需具備一定彈性。從效果功能上講，海綿城市針對重大生態(tài)環(huán)境變化，例如面臨雨洪時，能夠具有更廣闊的承受范圍，即更有彈性；從設(shè)計上講，海綿城市意味著城市設(shè)計和建設(shè)過程中，將更多具有蓄、排、凈水功能的建筑單元整合到社區(qū)之中，從而減小地表徑流、減輕排洪壓力的同時，實現(xiàn)對雨水的有效富集利用，緩解水資源緊缺局面。

海綿城市vs水泥城市

海綿城市引發(fā)了針對傳統(tǒng)雨洪排水理念的再認(rèn)識。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，我們需要用更快的速度、更高效的手段來實現(xiàn)雨水的收集并排出城市。人們仿佛認(rèn)定了雨水是惹人厭煩且不受待見的“包袱”，所以管網(wǎng)都盡量埋入地下，以“眼不見心不煩”的形式，在視線之外實現(xiàn)排水功能。在具體手段上，城市建設(shè)過程中密如蛛網(wǎng)的道路、林立的建筑物和浩繁的排水管網(wǎng)系統(tǒng)承擔(dān)了雨水收集和排水任務(wù)。冰冰冷冷的集水排水模式堪稱“水泥”城市。不可否認(rèn)，水泥城市的模式雖然建設(shè)周期長、投資大，但在承擔(dān)城市防澇方面，尤其對于保障大型城市防洪安全上起到了決定性作用。法國巴黎、日本東京的下水道建設(shè)就是堪稱“水泥城市”的世界典范。

巴黎的地下排水管道

東京的地下排水管道

近代下水道的雛形脫胎于法國巴黎，法國文豪雨果曾在《悲慘世界》中寫道，下水道是“城市的良心”。今天的巴黎下水道總長2300多公里，規(guī)模遠(yuǎn)超巴黎地鐵。大部分排水管道處于地面以下50米，擁有超過6000多個地下蓄水池，且管道設(shè)計采用多功能設(shè)計理念，中間是寬約3米的排水道，兩旁是寬約1米、供檢修人員通行的便道。日本東京的現(xiàn)代地下排水系統(tǒng)雖籌建相對較晚，于1963年開始興建滯洪和儲蓄雨水的蓄洪池，并在1992年開工了“第二代城市下水總體規(guī)劃”的建設(shè)，2006年竣工。但系統(tǒng)規(guī)模宏大，由一連串混凝土坑體構(gòu)成，地下管道深達(dá)60米，號稱“地下宮殿”，以保障東京受到臺風(fēng)雨水災(zāi)害侵襲。

海綿城市與水泥城市其實并不相悖，而是辨證統(tǒng)一的。在保證防澇排水安全的前提下，海綿城市的設(shè)計理念通過低影響設(shè)計和低影響開發(fā)的原則（Low impact design or development, LID），避免地表凈流量大幅度增加，從而緩解排水道壓力，同時充分利用城市內(nèi)部各種蓄水、凈水設(shè)計，實現(xiàn)雨水的收集和再利用。海綿城市的理念體現(xiàn)了排水防澇思路的轉(zhuǎn)變，以解決城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，代表著未來城市建設(shè)水資源管理的發(fā)展方向。事實上，不同國家在探索未來城市雨洪管理中或多或少也體現(xiàn)著海綿城市的理念。

德國近年來推廣新型雨水處理系統(tǒng)“洼地——滲渠系統(tǒng)”，通過就地設(shè)置洼地、滲渠形成分散的雨水處理系統(tǒng)。利用低洼草地中短期儲存和滲渠中的長期儲存，減少了因城市化而增加的雨洪暴雨徑流，同時由于及時補充了地下水，可以防止地面沉降，從而使城市水文生態(tài)系統(tǒng)形成良性循環(huán)。在徑流流動與貯存上，具體分地下管道和地表明溝兩種形式，其中地下雨水管線不僅要考慮雨水傳輸，同時還要考慮儲存雨水和減緩洪峰的功能；地表明溝則既考慮了雨水輸送的功能，也考慮了對構(gòu)造城市景觀的作用，通常是將其模擬為蜿蜒曲折的天然河道。最終，雨水的輸送儲存與城市景觀建設(shè)和環(huán)境改善融為一體，既有效地利用了雨水資源、減輕了污水處理廠的壓力，又有效地改善了城市景觀。新加坡則將對雨水的收集和利用推動到了極致。受限于本國極端缺水的國情，新加坡將雨水收集樹立為本國四大水源之一，同時通過統(tǒng)一城市規(guī)劃，利用雨污分流的方式，建設(shè)獨立的雨水溝道、雨水干道和位于海邊的地（水）下式大型蓄水庫，最終計劃將新加坡陸地面積的90%都建設(shè)成雨水集水區(qū)。

海綿城市vs數(shù)字城市/智能城市

海綿城市的建設(shè)，“水”是關(guān)鍵詞，具體包括城市自然水系、城市給水、排水、防洪排澇、再生水使用、地下水回灌等等。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段從概念走向現(xiàn)實，未來城市發(fā)展呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化。而海綿城市一改傳統(tǒng)城市粗獷的雨水收集-排放模式，通過精細(xì)化的城市空間設(shè)計、分散式的海綿體布置，力爭使城市具備彈性應(yīng)對蓄水、凈水和排水的功能。這一方面在管理水平上，對雨水徑流量的分析、預(yù)測、監(jiān)控和管理都提出了更高要求，另一方面，也為未來水環(huán)境管理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字城市和智能城市的建設(shè)發(fā)展提供了著手點。具體來說，海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”的理念，在水量上，需要數(shù)字化測定、管理或設(shè)計綜合徑流系數(shù)、可滲透地面面積比例、雨水調(diào)蓄標(biāo)準(zhǔn)（以mm降雨計）和雨水調(diào)蓄總?cè)莘e、地下水埋深、天然水域面積保持程度、雨水利用量、替代城市供水比例、公共供水管網(wǎng)漏損率，污水再生利用率等；在水質(zhì)上，也需要數(shù)字化監(jiān)測不同時空分布下的水體水質(zhì)情況。

綠地等海綿體的兩種設(shè)計分布方式：傳統(tǒng)粗獷集中分布（左）和未來精細(xì)分散式分布（右）

海綿城市vs中國未來城市水環(huán)境

筆者相信，海綿城市的實現(xiàn)絕非遙不可及的新鮮事。事實上，我國城建史上可以追尋到諸多海綿城市的影子。比如從某種意義上看，北京城在歷史上便可視為海綿城市的典范。北京城曾經(jīng)河湖縱橫、清泉四溢、稻花飄香、禽鳥翔集，從諸多地理區(qū)域的命名上便可見一斑。以海淀區(qū)為例，僅帶有“河”的地名便有“萬泉河、肖家河、清河、北安河、金溝河路、永豐西河村、西北旺東河、紫金長河、旱河路、南沙河、長河灣、二河開、上河沿、安河橋、昆玉河、上河村、北玉河”等。帶有“湖”的地名有“昆明湖、八一湖、稻香湖”等。帶有“泉”、“塢”的地名有“香泉橋、溫泉鎮(zhèn)、海淀泉莊、香泉環(huán)島、雙泉堡、冷泉、玉泉山、玉泉路”和“南塢、中塢、北塢、太舟塢”等，不一而足。

這些遍布海淀的“河、湖、泉、塢”的存在，客觀上正起著海綿城市的基本要素——海綿體所起的作用。而在社區(qū)設(shè)計方面，北京四合院講究綠化，院內(nèi)植樹種花，再加上盆栽水養(yǎng)的花草和院落中階前、階后的花圃設(shè)計，在營造庭院美景的同時，也體現(xiàn)了針對雨水的“滲、滯、蓄、凈、用、排”，正是可供海綿城市參考的范例。

營造健康、綠色、宜居的城市水環(huán)境是全世界共同面對的挑戰(zhàn)。“以世界的眼光看中國問題”，我國未來城鎮(zhèn)化建設(shè)必須擺脫傳統(tǒng)城市建設(shè)思路，追求可持續(xù)的人與自然和諧發(fā)展模式。而“以中國的眼光看世界問題”，海綿城市是我國推行城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中自行提出的，以實現(xiàn)資源環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)的城市建設(shè)理念�？梢云诖＞d城市理念的實踐應(yīng)用，伴隨著順應(yīng)自然、社區(qū)友好、與自然和諧共處的低影響城市建設(shè)發(fā)展模式，必將對所有城市居民帶來深入的積極影響。

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