從城市生態系統整體性、復雜性和多樣性的視角透視城市內澇

吳志峰,象偉寧

1 廣州大學地理科學學院, 廣州　510006 2 同濟大學建筑與城市規劃學院,上海　200092 3 美國北卡羅萊納大學夏洛特分校, 夏洛特　28223

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從城市生態系統整體性、復雜性和多樣性的視角透視城市內澇

吳志峰1,*,象偉寧2,3

1 廣州大學地理科學學院, 廣州510006 2 同濟大學建筑與城市規劃學院,上海200092 3 美國北卡羅萊納大學夏洛特分校, 夏洛特28223

吳志峰,象偉寧.從城市生態系統整體性、復雜性和多樣性的視角透視城市內澇.生態學報,2016,36(16):4955- 4957.

城市是一類以人類活動為中心的社會-經濟-自然復合生態系統[1],其中以水、土、氣、生、能為主要因子構成的自然系統是支撐城市形成與發展的物質基礎。“水”作為最活躍的生態要素之一,是地球的生命之源,也是城市的命脈。“水”是城市這個生命有機體的“血液”,只有保持城市血液循環系統,即城市防洪排水系統健康,水才能順暢流動,城市生態系統才能正常代謝并健康運轉。理解城市生態系統的整體性、復雜性與多樣性,對反思城市內澇的現狀、成因及對策與措施具有指導意義。古今中外應對各種自然災害、緩解生態風險的成功案例表明,生態智慧指導下的生態實踐是人與自然和諧相處的可持續發展之道[2]。

城市內澇是指強降水或連續性降水超過城市排水能力導致城市內產生積水災害的現象。以“城市內澇”為關鍵詞在百度學術中檢索,2014年以來的中文文獻有近2000篇,分布在10多個學科領域,其中排名前5位的學科為建筑學(含城鄉規劃)、水利工程、地理學、大氣科學、測繪科學與技術。這一結果說明城市內澇是跨學科的復雜問題,已受到多學科學者關注。近年來,我國城市防洪排澇工程建設投入持續增長,但由于歷史欠賬多、建設標準偏低,城市基礎設施建設速度仍然跟不上城市化發展步伐,城市面臨洪澇災害的風險在加大。城市的管理者和建設者是否應該從整體性、復雜性與多樣性視角認真反思城市內澇問題？避免頭痛醫頭、腳痛醫腳式的盲目治理與應對。城市居民也應該反思,在享受城市化快速發展帶來的經濟紅利的同時,如何更合理的營造人與自然和諧相處的城市人居環境。

■城市內澇的整體性透視

面對全國各地頻發的城市內澇災害,首先要把問題放在一個更大的時空尺度上做整體性反思。西高東低的地勢格局決定了我國大江大河的走向與降雨的緯度地帶性一致,容易產生上中下游全流域性降雨,加上偶發的極端性降雨天氣系統(例如2016年超強的黃淮氣旋),沿江、河分布的城市面臨極大的防洪排澇壓力。自然因素是洪澇災害頻發的一個重要成因,但30多年來中國高速城市化過程,忽視城市生態系統的整體性建設也是造成城市在暴雨洪澇面前異常脆弱的重要原因。《中國城市建設統計年鑒(2014年)》數據顯示：中國城市建設用地面積1981—2014年,從6720km2增至49982.7km2,增長了6.4倍,年均增長率為6.3%[3]。盡管相對國土面積這個比例不高,但建設用地集中增長在東中部地區,主要大、中城市的建成區面積擴大了6—7倍甚至10多倍。在京津冀、長三角、珠三角等高速城市化地區,土地覆蓋變化速度驚人,建設用地快速擴張侵占農田、水面、林地等生態用地,不但打亂或切斷了區域(流域)自然地表徑流系統,還大量擠占分流和蓄洪空間。

城市,不是一個孤立的諾亞方舟,它的防洪排澇體系必須與周邊地區統一規劃,整體性建設。反思城市內澇問題,不能僅就城市談城市,要把它放在區域(流域)尺度進行整體上思考：水從哪里來?到哪里去？否則,城市內部的排水系統升級改造再好,水也無處可排。

■城市內澇的復雜性透視

城市生態系統是復雜系統,城市的局部與整體之間是非線性關系,因此無法通過局部改善獲得整體性優化。城市生態系統是典型的異質性生態空間,從功能上看,可以分為居住空間、生產空間、生態空間等不同的空間單元,但單元之間不是簡單的機械拼圖。在目前的城市發展建設中缺乏對生態空間的有效保護,城市中大量的湖泊水面、小型水體被填埋[4],城市土壤封閉與不透水面積迅速增加[5],城市綠色開敞空間萎縮,城市原始地貌形態被肆意改造。在城市建設中,一方面投入大量的人力物力進行城市防洪排澇系統的工程改造,一方面又忽視和破壞城市原有的生態空間,削弱了城市自身的防洪排澇功能。經常出現這樣的現象,某新建小區或高端樓盤,內部有完善的排水管網設施,但在暴雨洪水期間同樣排水不暢,甚至某些小區或者城區的局部改善,反而造成周邊區域的防洪排澇壓力增加。

城市內澇的復雜性還涉及到一個“突變”現象。在加大防洪排澇工程投入的同時,不能忽視對城市內部現有小型、微型防洪排澇功能地塊的保護、利用與提升。城市內澇的防微杜漸思路是一種生態智慧。由于經濟利益驅動,“微”地塊的生態功能經常被忽略,當城市內部這種生態功能地塊不斷消失,城市生態系統抵御洪澇風險的韌性將被突破,系統崩潰最終將產生突變式的破壞,造成難以挽回的損失。

■城市內澇的多樣性透視

隨著城市現代化建設的不斷推進,城市內部的某些特定地段會成為內澇的高發區,例如：下沉式立交橋、過街地下通道、地下車庫、地鐵入口、臨水新建樓盤、大型城市廣場等。由于城市人口密集,經濟活動強度大,內澇除了水淹浸泡的直接損失外,還造成交通電力中斷、污染擴散、疾病傳播、泥沙淤塞等各種次生災害損失。

應對與緩解城市內澇災害,需采用多樣性對策與措施并因地制宜實施。盡管城市水利防洪排澇建設存在諸多問題,但是不可否認,工程措施效果與作用不容忽視。國內外有很多成功的工程案例可供借鑒,例如：東京地下蓄水分洪設施建設,荷蘭的防洪排澇工程等。一些小的工程改進措施同樣會起到很好效果,例如：改進街道路面雨水口設計,防止入水口阻塞,可加速城市地表徑流進入地下管網[6]。

解決城市內澇的期望不能完全寄托于城市防洪排澇工程建設,而應該走工程措施與生態措施綜合協同的建設思路。海綿城市就是遵循之一思路建設的。《海綿城市建設技術指南》強調利用植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水[7]。城市“海綿體”是多種多樣的,可以合理利用城市河、湖、塘、涌等自然水系,也可以對城市綠地、臨時洼地、滲透性地表進行城市綠色基礎設施改造,通過下滲、滯蓄、凈化、回用、分流等多途徑綜合管控城市雨洪,有效提高城市排水系統的標準,緩減城市內澇的壓力。此外,物聯網傳感技術、遙感遙測、地理信息與大數據分析等技術手段也應廣泛應用于城市內澇的監控與預警體系建設中。

[1]王如松. 轉型期城市生態學前沿研究進展. 生態學報, 2000, 20(05):830-840.

[2]Xiang W N. Doing real and permanent good in landscape and urban planning: Ecological wisdom for urban sustainability. Landscape & Urban Planning, 2014, 121(1):65-69.

[3]中華人民共和國住宅與城鄉建設部.中國城市建設統計年鑒(2014年).北京：中國統計出版社,2015：23-165.

[4]淡永利, 王宏志, 張歡,張曉峰,縱兆偉. 2000—2010年武漢市中心城區湖泊景觀變化. 生態學報, 2014, 34(5):1311-1317.

[5]匡文慧, 劉紀遠, 張增祥, LU DengSheng, 香寶. 21世紀初中國人工建設不透水地表遙感監測與時空分析[J]. 科學通報, 2013,58:465-478.

[6]劉佳偉, 張顯忠, 黃瑾. 中軸轉動式防堵雨水口: 中國,102660991 A[P]. 2012.

[7]柯善北. 破解“城中看海”的良方—《海綿城市建設技術指南》解讀. 中華建設, 2015(1):22-25.

2016-08-01

10.5846/stxb201608011582

吳志峰， 博士，教授，博士生導師。國際景觀生態學會中國分會副理事長，中國地理學會理事，廣東省地理學會、廣東省遙感與GIS學會副理事長。從事景觀生態、城市化復雜地表過程、城市遙感與陸地生態遙感研究。E-mail: gzuwzf@163.com

導讀： 城市內澇作為我國當前主要的城市生態風險與災害之一受到公眾、學界與政府部門的廣泛重視。從城市生態系統的整體性、復雜性與多樣性視角,反思當前我國城市內澇現狀、成因與應對措施,認為應該將城市納入區域(流域)系統綜合考慮城市的防洪排澇體系建設,城市內澇成因及危害類型是復雜多樣的,采用因地制宜、綜合協同的生態智慧作指引,以工程措施為先導,充分發揮城市“海綿體”與綠色生態基礎設施的作用,是緩解與應對城市內澇風險的有效途徑。