生態城市概念下的城市可持續雨水管理綠地系統研究

雷凱元

(西南交通大學建筑學院，四川成都610031)

作為一種人類聚居環境，城市經過數千年的發展仍存在各種問題，強調對自然進行改造以適應人類社會需要的城市發展模式已不能滿足城市可持續發展的要求，因此強調“人——自然——社會”三位一體的“生態城市“概念得以提出。作為建設生態城市的要素之一，現有的城市綠地系統已不能滿足發展“生態城市”要求，城市綠地系統可以也應當承載更多的功能，如解決現階段城市所面臨的、發展生態城市所亟待解決的城市雨水問題。利用城市綠地解決城市雨水問題的關鍵是轉變現有城市綠地系統觀念。在生態城市視野下對城市可持續雨水管理綠地和現有城市綠地系統進行物質空間整合，發展城市可持續雨水管理綠地系統是建設生態城市的必然要求。

1 城市生態系統的演進歷程及生態城市概念的提出

1.1 城市生態系統的演進

城市是人類以聚居為目的的，對自然進行改造最徹底的產物。作為一種人居環境，城市的發展反映了不同歷史階段人類改造自然的價值觀和意志。城市因政治而生，最早的城市是當時人類社會的組織中心及精神統治中心，具有組織人類社會生產活動的重要作用。隨著人類社會生產力水平提高，城市的生產功能得到進一步強化，在人類社會經濟活動中扮演日益重要的角色，城市生態系統從原本功能較為單一的“政治城市”過渡為“經濟城市”。進入20世紀后半葉之后，隨著人類社會步入“信息時代”，城市的功能也發生著變化，城市成為處理各種信息的中心，城市由此發展成為“信息城市”。城市經過數千年的發展，由最早的“政治城市”發展至現在的“信息城市”階段，其發展目的側重點始終是為人類社會服務，其發展的模式也一直是反自然的——以犧牲自然生態系統為代價建設城市生態系統，這樣的發展模式注定是不可持續的。

1.2 生態城市概念的提出

二十世紀80年代發展起來的生態城市理論認為城市發展存在生態極限，“生態城市”概念正是認識到原有城市發展模式種種弊端而提出的。從生態學的角度出發，“生態城市”應當被視作城市生態系統演進到“頂級狀況”的一種設想。“生態城市”的概念引發了世界范圍的廣泛關注，但由于生態城市本身就是一個發展中的事物，時至今日仍然沒有給出一個廣泛認可的定義，但大都認可“生態城市”應該是系統結構合理、功能高效、關系協調、人與自然和諧共存可持續發展的城市模式，強調的是“人—自然—社會”三位一體。

2 城市綠地系統與城市雨水管理綠地的發展

2.1 城市綠地系統的產生與發展

城市綠地系統作為城市生態系統的一部分，其產生與發展始終伴隨著城市的產生與發展。城市綠地系統是城市發展到一定階段的產物，城市綠地的出現即是為了調和人類作為具有智能的社會化的動物需要改造自然建設人工化的城市以滿足自身發展和人類作為自然產物對自然具有的生理與心理需求之間的矛盾。由于國內外城市及環境保護發展階段、研究重點不同，目前還沒有一個統一的、公認的概念來定義城市綠地系統。城市綠地系統在中國大百科全書中釋義為“城市中由各種類型、各種規模的園林綠地組成的生態系統，用以改善城市環境，為城市居民提供游憩境域”。早期的城市規模較小，城市建設引起的各種問題并不突出，因此這一時期的綠地主要是各種私有的園林。近代工業化前，城市雖然也已經出現公共綠地，但各種私有的園林仍然是城市綠地的主要組成。這一時期由于城市規模較小，生態問題尚不突出，因此對于城市綠地生態服務功能并沒有提出過高的要求，城市綠地的存在主要是為了滿足人類游憩觀賞的需要，主要通過造園手段來滿足人民的這種需要。正因如此，這一時期的城市綠地并沒有形成真正的城市綠地系統，城市綠地成點狀分布于城市，并且這種分布往往是不均勻的。作為一種資源，在這一時期城市綠地并不由市民共享，而通常是被統治階級所掌控，因此城市綠地在城市水平格局上主要集中分布于城市中統治階級聚居的區域。隨著近代工業化，城市的數量激增規模也急劇擴大，城市中人與自然的矛盾激化，各種生態問題日益突出甚至引發社會問題，城市人居環境越發惡化，為了解決這些快速城市化帶來的問題，城市規劃者開始探索解決問題的方法，城市綠地系統規劃正是作為解決這些問題的途徑之一在此時得以提出。一方面隨著封建制度解體，城市綠地作為一種資源能夠被更廣大的城市居民所共享，另一方面各種城市化伴生的環境、生態以及社會問題也亟待更多的城市綠地來改善，正是在這一時期，通常意義上的城市綠地系統開始逐步形成。大量新建或改建的公園以及城市中的自然環境保留地成為城市綠地的主要組成部分，同時一些公共綠化設施和私人營造的綠地也是城市綠地系統的重要補充。此時城市綠地在城市水平格局上分布開始更為均勻，此外由于城市建設技術的提高，城市綠地在城市垂直格局上也占有了更多的空間。城市綠地開始逐步形成一個有機連接系統，并承擔起更多的生態服務功能與社會服務功能。

2.2 生態城市概念下現有城市綠地系統的不足

在生態城市的概念下，原有的城市綠地系統已不能滿足城市發展的需要。(1)城市綠地的生態服務功能沒有得到正視。事實上城市綠地時至今日仍然更多的被視作是欣賞對象或休憩空間，而不是維護城市生態系統健康穩定以及改善城市生態環境的重要手段。城市設計者在考慮城市綠地的時候，考慮的更多是綠地的視覺效果，更進一步是綠地對于城市居民的使用功能。而城市綠地或城市綠地系統作為城市生態系統中重要的一環，如何讓它們對城市環境的生態服務功能最大化則被較少的考慮到，而這種生態服務功能卻恰好是城市綠地系統最重要的功能。(2)城市綠地系統具有一個功能特點——維持城市生態系統中某些生態要素的流動。因此城市綠地應該具有完整而連續的系統結構，城市綠地具有立體空間上多層次的系統結構，所謂完整性是指綠地系統應該包括與綠色植被有協同作用的各種生態要素，共同形成一個有機整體。所謂連續是指綠地系統中的各要素在不同空間上、不同層次上能夠形成循環有序的過程，并能與外界綠地系統中的各元素協調共生。系統結構決定系統功能，因此只有系統結構保持完整有序才能保證系統功能的完整性和連續性。但事實是現有的城市綠地系統是指是一個斷裂的系統，不能支持諸如水、生物、能量在系統之間的有效流動。(3)現有城市綠地系統對空間的利用不夠高效。生態城市要求功能高效，現有的城市綠地或者城市綠地系統對于所占有的空間利用率仍有提升空間。如前文所述，現有城市綠地系統更多的是從感知的觀賞性和使用性來考慮的，功能較為單一。實際上現有的城市綠地系統完全可以承載更多的功能，如作為解決城市雨水問題的補充手段，從而提高空間的利用率提升所占有空間的價值。

3 城市所面臨的雨水問題及其解決方案

3.1 城市面臨的雨水問題及傳統解決方案

盡管城市在數千年的發展中不斷完善，但是城市中依舊存在著各種問題，只有解決這些問題才能建設真正的生態城市。其中雨水問題就是現階段城市面臨的、亟待解決的突出問題。

快速的城市化、城市建設改變了城市所在地原有的自然環境、氣候條件。濕地、耕地、林地被越來越多的建筑物和各種硬化鋪裝所替代。城市下墊面不透水比例的大幅增加，明顯改變了城區的水文、水利特性，引起城區徑流系數的明顯增大和匯流時間的顯著減小，因此，在相同的降水條件下，導致城區洪峰出現提前和洪峰流量增加。根據美國USEPA的研究，城市化會導致城市區域發生暴雨時出現較之這一區域城市化前更強的洪峰與更大的徑流量，如圖1所示，這就使得城市中出現嚴重的雨洪問題。

圖1 城市化導致地表徑流的改變

為了解決這些問題，現有的城市排水機制是對雨水進行末端治理，要求雨水排得越快越好。根據這個理論，提高城市排水標準是增強城市應對雨洪的主要解決方案。但是這樣的解決方案存在諸多問題：

(1)大幅提高排水標準花銷巨大，并且對已建成排水系統進行改造會對城市居民的生活造成不便。同時，隨著城市化進程的深入，現有排水機制的排水系統也不可能無限的增大，現有的排水機制難以解決越發嚴重的城市雨洪問題，這種末端治理的排水方式是不可持續的。

(2)這樣的排水方式實質沒有認識到雨水作為一種城市資源是可以進行利用的，大量寶貴的城市水資源未經利用就排放，不能實現本地水資源的可持續利用。這樣的思維方式實際加劇了城市水資源的匱乏，同時，由于城市雨水經由管道快速排走，城市的地下水位得不到有效補給，造成許多城市地下水位下降，甚至形成地陷，嚴重影響到城市安全。

(3)城市雨水雖然是一種城市資源，同時也具備污染物的二重屬性。由于城市污染問題嚴重，城市雨水也不是一種清潔的資源，需要進行適當的處理。將雨水直接排走不僅會增大城市污水處理量，還有可能造成城市水環境污染。

3.2 可持續雨水管理綠地及其目標

可持續雨水管理綠地是基于可持續雨水管理系統的低沖擊開發(Low Impact Development)模式，是一種以生態系統為基礎，利用景觀綠地設施從徑流源頭開始的暴雨管理方法。從一味的“排”到“滲、蓄、滯、排、用”結合，不僅是城市雨水管理方式的轉變，更是人們對資源環境認識的轉變，這也是生態城市概念下城市雨水系統發展的趨勢。完整的可持續雨水管理目標包括水量和水質兩個方面，其目標是使得城市水循環過程接近自然的水循環過程通過設置生物滯留區、滲透溝、種植屋面、雨水桶、透水路面以及植物緩沖區等景觀綠地設施達到對雨水的徑流消減、徑流滯留、徑流蓄集、徑流傳輸、水質凈化等方面的管理，增加雨水在城市中滲透、滯留、蒸發的機會，使城市水系統更接近自然水循環過程。

3.3 現有可持續雨水管理綠地的現狀及不足

實際上，國內外已經踐行這樣的雨水管理模式，在美國以及新西蘭都有較多的實踐案例，我國可持續雨水管理的研究與設計也已經開展十余年。城市可持續雨水管理綠地作為城市綠地系統的組成部分開始分布于城市的水平及垂直格局中?？沙掷m雨水管理綠地和現有的城市綠地系統在物質空間上的功能整合提高了原有綠地所占城市空間的利用效率，符合建設生態城市的發展需要。

但是無論國內或者國外，可持續雨水管理綠地的實踐結果都不盡如人意，城市雨水問題依然嚴峻，并且隨著城市規模的擴大、城市化進程的深入，以及全球極端氣候頻發，城市雨水帶來的問題越發嚴重。即使在實踐可持續雨水管理較為成功的城市，也不得不面臨這樣的問題。究其原因，一方面，可持續雨水管理綠地尚處于初步階段，作為一種新興的事物，公眾的接受程度較低，大眾意識較為薄弱，建設的力度尚且不足；另一方面，現有城市可持續雨水管理綠地概念自身尚待發展，現有的城市可持續雨水管理綠地多著重研究單塊綠地自身的服務功能，而沒有意識到可持續雨水管理綠地要更好的發揮其自身功能，也應該像城市綠地一樣發展為一個系統。可持續雨水管理綠地系統和城市綠地系統一樣要發揮自身應有的功能就需要維持系統內部以及自身與其他城市系統間生態要素的流動。單獨的、割裂開來的可持續雨水管理綠地是沒有辦法解決城市雨水問題的。

4 發展城市可持續雨水管理綠地系統的可能與趨勢

在建設生態城市的概念下，城市可持續雨水管理綠地與現有城市綠地系統在物質空間上整合為城市可持續雨水管理綠地系統，并在此基礎上完善城市可持續雨水管理綠地系統是必然的發展趨勢。其原因如下：

(1)城市雨洪管理綠地與城市綠地系統滿足在物質空間層面上進行內整合的前提，這種整合必須以能夠保證或促進各種功能作用的正常發揮為基礎。綠地系統和城市可持續雨水管理綠地在功能上并不矛盾，城市雨水管理綠地自身功能的實現很大程度城市綠地系統提供的生態服務功能，兩者在功能上是相互促進的，因此滿足在物質空間上內整合的前提。

(2)在城市物質空間上整合兩者有助于物質空間利用率的提高，合理利用城市土地，促進城市可持續發展。現有的城市綠地系統占用了大量的城市物質空間，如果再建設城市可持續雨水管理綠地系統勢必會造成城市當中不必要的空間浪費和土地資源浪費，影響到城市其他功能空間的建設。同時，城市綠地系統本身也應該承載更多生態與社會功能，兩者整合之后，實際上原有物質空間的利用效率得到提高，符合生態城市“功能高效”的要求。

(3)現有城市雨水可持續管理綠地需要發展成系統需要現有城市綠地系統為依托。如前文所述，伴隨城市的發展，城市綠地系統也得到了長足發展。而城市可持續雨水管理綠地則是新興事物，單獨對其進行發展是一個相對漫長的過程，但城市雨水問題急需解決，為了解決發展所需要的時間與需求的迫切性之間的矛盾，依托現有的城市綠地系統進行功能空間的整合，可以加快城市可持續雨水管理綠地系統生成的過程。

盡管如此，將現有的城市綠地系統和城市可持續雨水管理綠地進行物質空間上的功能整合形成可以形成城市可持續雨水綠地管理系統，但這種系統仍然是有待發展的。首先，因為整合主要的物質空間是現有城市綠地系統本身的連續性不夠好，因此整合后城市可持續雨水管理綠地系統的連續性也有待改善，這樣才能保證雨水等生態要素在系統間的流動。其次，現有的城市可持續雨水管理綠地、城市綠地系統以及市政基礎服務設施(如排水管道等)的連接性并不理想(圖2)。城市生態系統的復雜性使得一個系統中的問題往往需要多個系統配合解決。因此城市雨水問題絕不僅僅是城市排水系統或者城市可持續雨水管理綠地系統的問題，各種生態要素不僅需要在系統內部流動，各個系統間也應保證這些生態要素的流動。因此，在生態城市概念下的城市可持續雨水管理系統除了保證系統內部的連續性以外，也應保證自身與其他的市政基礎服務設施系統直接的連接性(圖3)。

圖2 現有城市可持續雨水管理綠地與其他系統間關系示意

圖3 生態城市概念下可持續雨水管理綠地系統與其他系統間關系示意

綜上，在生態城市的概念下，現有城市可持續雨水管理綠地應當在物質空間上完成和現有城市綠地系統的整合，形成城市可持續雨水管理綠地系統。合理的城市可持續雨水管理綠地系統自身應具有較好的連續性，同時也應該是一個開放的系統，保證生態要素能在本系統中以及與其他系統間的有效流動，這樣的城市可持續雨水管理綠地系統才能整合城市間其他系統共同解決城市亟待解決的各種雨水問題，而這也是建設生態城市要求下城市可持續雨水管理綠地系統的發展趨勢。

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