從武漢內澇看城市水生態管理及新型人地關系構建

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室, 武漢　430079

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從武漢內澇看城市水生態管理及新型人地關系構建

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室, 武漢430079

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠.從武漢內澇看城市水生態管理及新型人地關系構建.生態學報,2016,36(16):4952- 4954.

2016年7月,持續1周累計560.5mm的降雨將“年年看海”的武漢市再次推上風口浪尖：大面積城市內澇,中心城區200多處漬水,機場高速塌方,雨過天晴依然有社區浸水長達1周。城市曾經是繁榮富足的象征,但在近年來的暴雨中我國有62%的城市沉淪水中[1-2]。面對頻繁發生的城市內澇,需要對潛藏在城市內澇災害背后的城市水生態問題進行思考,探索城市水生態科學管理的新思路。

■ 探究城市水患禍首,建設城市水生態動態監測網絡——為科學決策保駕護航

古有贛江古城千年不澇,今有香港幾無水浸黑點,對比內陸城市如武漢、北京、南京的“年年治澇年年澇”,水患是人地關系失調的一種綜合結果,可以歸結為“天之過、地之過、人之過”。天之過,因城市內澇與極端降水密不可分,與全球氣候變化下的厄爾尼諾現象緊密相連,而由城市熱島及其引發的城市雨島現象,更導致了在城市地區暴雨頻發[3-4]。近20年來,武漢市就分別在1998、2011和2016出現過3次1周累積降水量超過500mm的特大持續性降水天氣。城市“雨島”與城市大氣狀況密切相關,大氣霧霾中的氣溶膠,可以形成降雨凝結核,是導致城市暴雨頻發的重要原因。

地之過,自古以來城市的選址與規劃均考慮地貌的影響。贛州、蘇州等老城區遇暴雨不易成災,即使是近年內澇頻發的武漢,其古城武昌在史書記載中也是“唐宋以前無水患”,這與古人依勢而為順應自然的思想有著極大的關聯[5]。在現代城市規劃中,高地容量逐漸減少,人們向河湖索取空間,臨水而居造就了積水洼地,也成為湖泊消亡的悲歌,城市擴展割裂了水系,孤立了湖泊,使城市蓄泄功能被極大削弱。武漢消失的湖泊和不連通的江河成為向城市管理者問責的主題,然而,江漢平原“向水謀地”由來已久,從清初的“無土不辟”到晚清“陂澤為隴畝”,濕地湖澤被開墾為田地實為人口紅利下的沉重負擔[5]。

人之過,體現在城市開發過程重地上輕地下。不透水層與綠地在爭奪城市空間資源中占據了我國城市市區面積的70%—80%[6],雨水的自然調蓄分流功能被極大消減。即使在城市規劃中考慮了綠化系統的配比,大部分綠地的景觀功能和休閑功能大于存蓄功能,根據2000—2015年武漢各高程段城市景觀變化的統計結果可以發現,城市新增綠地主要來自“向水取地”,將湖泊變為人工濕地,實際縮減了雨水蓄存能力,而建筑區的綠地一般略高于道路和居民區,使建筑區成為雨水徑流的洼地,容易引發內澇[1]。

追本溯源,頻繁發生的內澇,是城市高強度人類活動下水生態系統失衡的體現。對潛藏在城市內澇災害背后的城市生態問題,需要系統地科學觀測與分析,用以作為科學城市管理的依據。面對天之過,如何監測大氣組分,制定減排方案？面對地之過,如何實現對城市天然調蓄能力的精確估算？面對人之過,如何評估城市不透水面、人工綠化系統等對雨洪的蓄泄影響和作用？實際上,空間信息技術已經發揮出其對城市生態系統的動態監測能力和科學分析能力。武漢內澇發生之后,利用遙感技術對2000—2015年武漢市重點區域進行了遙感監測,發現漬水多日不退的南湖西部居民區的地面高程低于南湖水位近1m,低洼的地勢是導致此處成為內澇重災區的原因。在漢陽墨水湖地區(圖1左)和洪山湯遜湖地區(圖1右),沿湖大量建筑物替代自然植被成為主要景觀,這些建筑物聚集在海拔20—22m高程處,遠低于武漢市設防水位25m,但由于城市水生態管理成效的差異,在今年暴雨中,湯遜湖地區的雨澇程度遠重于墨水湖地區。另外,利用遙感技術對武漢市166個重點湖泊進行監測發現,2000—2015年間相當于總面積14.2%的湖泊水域已經消失,在社會經濟活動頻繁的中心城區超過50%的湖泊面積被填埋。

圖1　武漢市漢陽區墨水湖(左)與洪山區湯遜湖(右)2000年至2015年城市景觀在不同高程區間的變化

除了遙感監測,大氣、水體、陸地生態監測網絡,城市基礎設施、能源供給、交通監測網絡,在智慧城市框架下,這些城市智能監測網能匯集城市各種時空信息,更好的為城市管理、建設規劃和公眾服務提供支撐。

■智慧水務與海綿城市,形成城市水生態科學管理能力——成就可持續發展的新型城市人地關系

頻繁發生的內澇是我國城市水生態系統失衡的直觀體現,而日益加劇的城市地表水污染,則是我國城市水生態系統失衡的長期體現。在大規模降水和內澇時,會加劇污染物向河湖匯聚,采用雨污分流等單純的排水管路變化的方案不能完全解決問題。東京龐大的“地下宮殿”和香港積水黑點消滅計劃為飽受內澇與水污染之苦,又不得不繼續擴張的特大城市提供了治水之道。然而,對于武漢這類依托水路、地勢低洼、外有洪汛、排水條件差的內陸城市,在現有城市格局下,城市排水蓄水工程該在哪里建？地下管網排向何處？建設標準如何評估？這些都是城市水生態系統建設中需要考慮的根本問題。

2016年7月14日,湖北省對梁子湖分支的牛山湖實行了永久性退垸還湖[7],這一舉措啟發人們,為解決人水爭地問題,在城市規劃中是否可以保留一些彈性地塊？彈性的海綿城市可為水的源頭消減、自凈調蓄提供解決方案,然而,海綿如何構建？地塊功能如何規劃？城市規劃與管理中各部門與居民的需求如何協調？如何在發展中達到低自然破壞和人類發展的平衡？基于空間信息技術建立智慧水務管理機制,可以運用大數據匯聚城市中每一塊海綿單元的特征與需求,從城市頂層設計出發,對城市內地塊的功能進行復合型規劃,為城市彈性空間的設計提供智能解決方案,為水資源調度配置、險災情評估、應急指揮提供實時的、智能的科學技術支撐。海綿城市與智慧水務二者相結合,由源頭到過程提升城市水生態監測、預警、控制能力,構建新型城市人地關系,才能根本上解決城市水患問題。

在內澇不斷與水質問題并存的當下,生態城市建設的大規模興起,雖看似城市無序發展后的無奈之舉,也是城市發展新的契機。從人與自然的和諧關系出發,在發展與保護之間,尋求一個新的平衡,以順應自然開發理念為基石,構建生態平衡的智慧城市,成為城市水生態管理刻不容緩的命題。

[1]王通. 城市規劃視角下的中國城市雨水內澇問題研究[D]. 武漢:華中科技大學, 2013.

[2]王碩,鄧琦,曾金秋,.武漢暴雨206處被淹 專家解讀武漢頻遇內澇原因.新華網 [2016-7-7]. http://news.xinhuanet.com/local/2016-07/07/c_129123063.html

[3]李鋒,王如松,趙丹.基于生態系統服務的城市生態基礎設施:現狀、問題與展望.生態學報, 2014, 34(1) :190-200.

[4]Baker L A, Brazel A J, Selover N, Martin C, Mclntyre N, Steiner F R, Nelson A, Musacchio L. Urbanization and warming of Phoenix (Arizona, USA): Impacts, feedbacks and mitigation. Urban ecosystems, 2002, 6(3): 183-203.

[5]周宏偉. 洞庭湖變遷的歷史過程再探討,中國歷史地理論叢,2005,20(2):12-22.

[6]李德仁, 羅暉, 邵振峰. 遙感技術在不透水層提取中的應用與展望. 武漢大學學報 :信息科學版, 2016, 5: 569-577

[7]孫濱,龍稱. 梁子湖的牛山湖成功破垸分洪:永久性退垸還湖. 湖北日報 [2016-7-14]. http://hbrb.cnhubei.com/html/hbrb/20160714/hbrb2936381.html

2016-08-02

10.5846/stxb201608021585

陳曉玲，博士，武漢大學教授，博士生導師。從事遙感定量反演方法、遙感與水動力過程耦合、環境災害遙感應用、湖泊-濕地-流域復雜生態系統研究。E-mail: xiaoling_chen@whu.edu.cn

導讀： 城市化進程中人與自然相爭,導致城市水生態系統失衡,由此引發了我國城市普遍頻繁內澇。面對頻繁發生的城市內澇,建設立體的海綿城市,重構城市水生態系統,形成可持續發展的新型城市人地關系,應當成為城市水生態管理的重要建設方向。以空間信息技術為支撐,建立智慧水務管理機制,形成城市水生態系統的動態監測預警能力,可為保障城市永續發展提供科學的決策支持。