海綿城市理念在生態(tài)城市建設中的應用研究

鄧卓

摘要：指出了為更好地發(fā)展建設生態(tài)城市，2014年11月，中國提出了構建海綿城市體系。從生態(tài)城市發(fā)展中出現雨洪管理的問題出發(fā)，討論了海綿城市理念和生態(tài)城市發(fā)展之間所存在的關系。研究了建設海綿城市的具體措施和意義，同時提出了保持對海綿城市體系的理性認知，是避免海綿城市體系盲目地運動式發(fā)展的充分條件。為促進城市人居環(huán)境的發(fā)展，海綿城市理念的發(fā)展也不是一成不變的，隨著生態(tài)城市發(fā)展的變化也會做出其自身的調整。

關鍵詞：風景園林；生態(tài)城市發(fā)展建設；海綿城市

中圖分類號：TU984

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）07-0077-05

1 引言

生態(tài)城市是在城市發(fā)展的基礎上，依托于城市建設而不斷發(fā)展的人文生態(tài)系統。發(fā)展標準并不是一成不變的，隨著生態(tài)技術發(fā)展，生態(tài)城市將會被注入更加科學化、多樣化的內涵和標準。生態(tài)城市不僅反映了人類謀求自身發(fā)展的意愿，也反映了人類對人與自然關系認識的提高[1]。而城市景觀的發(fā)展與居民生活息息相關，生態(tài)城市建設除了提供良好的生態(tài)環(huán)境以外，對城市的資源、經濟、居民生活質量發(fā)展具有重要意義。

2 城市水問題

2.1 城市排水存在的問題

水是區(qū)域生態(tài)過程規(guī)劃中重要的環(huán)節(jié)，直接決定生態(tài)規(guī)劃格局的生態(tài)因子[1]。海綿城市建設是生態(tài)城市水環(huán)境資源利用方面的新型發(fā)展理念，傳統城市建設模式雨洪管理中存在一些問題：①主要依靠硬性設施來外排徑流雨水，增加了市政雨水管網及水體容納排澇設施壓力。②降雨初期，沒有經過植物層的凈化，大量污染物隨雨水入河，影響城市水環(huán)境質量。同時雨水大量流失，浪費了大量水資源。③排不出水，但實際又缺水的矛盾。

2.2 傳統城市給排水存在的局限性

近年來，我國大中城市頻繁出現逢雨必澇、地下水補給不足、炎熱干旱等痼疾，對城市居民生活形成惡劣的影響。提起內澇、城市看海、地下水供給不足等問題，人們都會認為是下水道設計不夠好，或者是過于陳舊。其實一個重要的原因是由于城市發(fā)展速度過快，原本可以滲透雨水的水溝、綠地全部被硬質化了，變成了房屋、停車場、道路，雨水無處可去，就形成了積水。傳統城市雨洪管理模式的建設目標是實現城市雨水徑流的快速排放，避免城市雨洪問題干擾正常的城市秩序、影響人居生活。因此，不再出現“城中看海”（圖1）這種問題，不僅僅需要的是大修城市地下管道這些事情，還需要一種在澇時能吸收水，在干旱炎熱時又能吐出水的“海綿城市”，這也與生態(tài)城市的發(fā)展方向相契合。

3 海綿城市理念與生態(tài)城市發(fā)展建設的關系

海綿城市發(fā)展體系通過結合生態(tài)城市總體規(guī)劃，控制徑流總量，逐步構建并完善低影響開發(fā)雨水系統，其中以城市綠地系統為主要載體構建海綿城市體系，不僅便于應用低影響開發(fā)雨水系統的技術措施，也有助于實現生態(tài)城市建設中低影響開發(fā)雨水系統的建設目標。在規(guī)劃階段生態(tài)城市綠地系統與海綿城市體系可相互指導，但兩者的結構布局存在差異。海綿城市發(fā)展體系的規(guī)劃強調城市綠地系統對雨水徑流量、峰值流量與徑流污染的控制能力，進而對城市綠地的建設提出了更高的要求（圖2）。生態(tài)城市綠地布局、規(guī)模與建設情況也會反過來影響海綿城市體系的規(guī)劃，兩者在規(guī)劃階段相互指導。

由于海綿城市體系在用地范圍的布局上不只限于城市建設用地范圍，而是站在更大的維度上來處理城市雨洪問題。海綿城市體系的結構分布解決存在雨水徑流與雨水污染問題的區(qū)域，均衡了城市中雨水難排的情況。針對局部地段的少量雨水徑流，海綿城市體系可通過建設“雨水花園”控制雨水徑流。針對大面積的城市易澇區(qū)，海綿城市體系可通過建設“暴雨花園”實現控制雨水峰值流量、削弱污染的雙重目標。對于城市已建成區(qū)，海綿城市體系的布局以點狀、線狀為主，從多個角度結合軟化改造、而不是在城區(qū)大改大造，相對更多樣化、全面化。

4 海綿城市建設概述

4.1 概念和構建原則

4.1.1 概念

海綿城市在澇時能吸收水，在旱時炎熱時又能吐出水，并對水體進行綠色凈化。從源頭植物層開始到末端的全過程控制雨水系統。相對之前的舊模式，自然滲透和自然凈化，需要時再將儲存的水釋放并加以利用，是構建海綿城市的切入點，水循環(huán)收集與釋放更是一種綠色可持續(xù)的雨水排放模式（圖3）。

4.1.2 基本原則

低影響開發(fā)雨水系統構建的基本原則是生態(tài)優(yōu)先、規(guī)劃引領、安全為重、因地制宜、統籌建設[2]。要真正地落實這一基本原則，要把更多問題考慮進來。包括城市基礎設施安全運行和生態(tài)城市水安全的問題，水文條件各地區(qū)差異性，和各方案的可實施性和操作性。不同地區(qū)可根據自身的水文條件、水安全要求、水資源的不同狀況，從實際出發(fā)確定符合自身需要的生態(tài)海綿城市的發(fā)展路線。

4.2 建設海綿城市的指導思想

4.2.1 轉變城市建設的觀念

建設海綿城市，首先要轉變傳統的觀念。在傳統城市建設模式中，城市道路逐漸被硬化，雨水無處可去。排水功能主要依靠管道這些“灰色”硬質設施，以“快儲快排”為主要理念，往往造成逢雨必澇，無雨就旱的極端局面。而現在海綿城市的建設理念則要求讓城市回歸自然，強調優(yōu)先利用雨水花園、屋頂綠化、植草溝這些軟質綠色的低影響設施來儲存雨水，以慢排儲存，先利用綠色植物的源頭設施對雨水進行調蓄凈化和回收利用，最后在利用了雨水資源的同時也解決了城市雨澇的問題。

4.2.2 對城市中建設的“海綿體”進行改造

生態(tài)城市發(fā)展下，對城市中建設的海綿體進行改造主要途徑有3個方面：保護城市原有的生態(tài)系統；生態(tài)修復和恢復；低影響開發(fā)[3]。首先，保護原有生態(tài)系統，不受現代開發(fā)活動的影響和破壞，例如城市公園、大型濕地、原有的河流、湖泊、濕地等。其次，在生態(tài)修復方面，對已經受到破壞的“海綿體”，應運用綜合手段逐步慢慢地進行修復，使其水文特征和生態(tài)功能逐步得以恢復。再著，通過生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園、屋頂綠化、垂直綠化、透水鋪裝等低影響技術措施，加強雨水儲存。以城市建筑、道路、綠地、廣場等建設為載體擴大綠化規(guī)模，設置包括垂直綠化在內的多種綠化形式，通過構建生態(tài)廊道來保護城市生態(tài)多樣性，改善城市的生態(tài)環(huán)境[4，5]，為改善生物生存環(huán)境和水資源調控提供必要的生態(tài)通道；通過建設人工濕地等措施來修復水生態(tài)環(huán)境，濕地一直都有“城市之腎”的美稱，生態(tài)城市建設人工濕地，對保護城市水系統生態(tài)環(huán)境有著至關重要的作用。

5 建設海綿城市的具體措施

5.1 雨水花園

雨水花園是自然或人工后天挖掘的下沉式綠地，收集匯合雨水把雨水儲存起來（圖4）。通過雨水花園中的植物和沙石過濾層分解儲存使雨水得到凈化。慢慢滲入土壤，涵養(yǎng)地下水水源，或進行中水利用之后，達到補給景觀綠化用水、廁所用水等的用水標準。雨水花園利用植物、土壤層滲透凈化雨水、過濾雨水雜質，可改善小環(huán)境，緩解城市“熱島效應”，為鳥類、蜜蜂等動物提供食物和棲息地，給人以新的親近大自然的感受。

最表層是植物層，第一層也稱蓄水層。表層植物可通過光合作用，吸收利用氮、磷等物質，植物根系對污染物質，特別是重金屬的攔截和吸附作用，選擇根系發(fā)達、莖葉繁茂、凈化能力強的植物再深層的覆蓋層和種植土壤層，可滯留削減洪峰流量、減少雨水排放，凈化水源。可過濾雜質和涵養(yǎng)水源，以導致雨水過濾到砂層和礫石層通過穿孔管收集水源。

5.2 生態(tài)滯留帶

生態(tài)滯留帶是一塊活的“海綿體”，表現形式為條形或者長條形，雨水篦子換成豁口導入植物中，減慢雨水流動速度，把雨水儲存起來，成為活的“海綿體”（圖5）。生態(tài)滯留帶在植物的選擇上應優(yōu)先選用本土植物，選用耐澇又可抗旱的植物。本土植物能更好地適應當地的氣候和水土，打造更好的生態(tài)滯留帶景觀。

5.3 綠色屋頂

綠色屋頂是指建筑屋頂的部分或全部作為綠化的一種改造景觀措施。由植物部分、植物生長基質部分以及屋頂防水結構層一起所組成的一種景觀屋頂形式（圖6）。綠色屋頂在雨水控制上，在建筑屋頂的源頭上來減少雨水徑流總量、削減洪峰流量。增加屋頂雨水停滯時間，降低屋頂雨水徑流流速，以及凈化屋頂雨水水質。綠色屋頂還可減少建筑制冷、降低制熱能源消耗。

5.4 垂直綠化

垂直綠化，綠化范圍是指對建筑物外表面及室內垂直方向上的建筑豎向綠化（圖7）。作為一種裝飾實用技術，附屬在建筑主體之上，需要融合于周圍的環(huán)境，不僅僅是植物彼此生長間融洽，更要做到與周邊的環(huán)境相融合，最重要的是能豐富生態(tài)城市的自然景觀，完善整個城市的生態(tài)系統。

雖然垂直綠化成為建設海綿城市不可或缺的重要部分不能計入綠地率等經濟技術指標中，但是毋庸置疑的是對整個生態(tài)城市發(fā)展建設和景觀綠化構成呼應效果。據北京市園林科學研究所觀測推算，綠化覆蓋率達30%時，氣溫可下降8%；綠化覆蓋率達40%時，氣溫可下降10%。同時太陽福射經過植物后，60%～80%會被植物所吸收，這樣就削弱了熱源的作用，從而使周邊溫度降低3～8 ℃。與此同時，在相對濕度為47%～53%時，人體最為舒適，當處于干燥環(huán)境中時，植物葉子還具有蒸騰作用能夠增加其周圍的濕度。數據可以表明在全球氣候變暖的今天，垂直綠化也有降溫增濕的作用，另外對空氣環(huán)境影響而言，也起到了通風防風，凈化空氣的效果。

5.5 透水鋪裝的應用

現我國城市市場的硬質地面材料常見主要分為：砌塊磚、水泥路、植草磚和塑膠地面等（表1）。

現在我國的城市人行道使用的透水鋪裝以透水磚為主（圖8），透水地面由于滲透蒸發(fā)能力強，在下雨天可以將雨水滲透到土壤層，防止路面徑流緩減市政排水的壓力；天晴時蒸發(fā)作用可以降溫，改善路面上方的微氣候，對于緩減城市熱島效應有明顯的作用。塑膠橡膠多用于游憩和兒童場地，但不好維護，有一定吸水性（圖9）。所以在實際使用時透水面磚是一種生態(tài)的，有利于生態(tài)的鋪裝材料（表2）。6 海綿城市理念對于生態(tài)城市發(fā)展建設的意義

6.1 社會意義

6.1.1 經濟性、生態(tài)性

老舊城區(qū)改造面臨空間改造條件有限、改造難度大等問題。相比建設大型地下雨水儲蓄池、大規(guī)模改造雨水管道等硬性灰色方案，設置改造軟性的海綿設施不妨為更好的方法。在改造設計中，可通過兩個大方面進行改造。一是原有的老舊建筑雨水管斷接技術，集中貯存雨水，將雨水管線接入周邊城市綠地中，也可利用小區(qū)已有內部的花壇、綠地、雨水池等建筑設施空間布置雨水花園、生態(tài)滯留帶；二是城市道路可結合城市道路綠化帶、樹池、花池等綠化空間，布置成生態(tài)樹池、生態(tài)停車場等低影響開發(fā)設施，有效地對老城區(qū)雨水管理加以蓄、留、滲、排等。

6.1.2 海綿城市建設對于減少城市內澇也有明顯改善

通過海綿城市的建設，能很大程度上減輕城市防洪排澇的壓力，將防、排、蓄、滲、滯等措施合理地結合起來。有利于減少城市洪澇災害的發(fā)生，城市生態(tài)水系統需要海綿城市的措施加以解決，維護城市居民安定的生態(tài)生活環(huán)境。可減少雨水滲透的時間，緩解雨水的壓力，補給地下水，有效減輕城市內澇。

6.1.3 海綿城市的建設可改善城市水資源短缺的問題

經濟發(fā)展越來越快，我國城鎮(zhèn)化的速度也越來越快，隨著城市人口不斷增多，城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，許多城市水資源匱乏的問題日益突出。通過海綿城市建設，為實現自然生態(tài)雨水收集的有效再利用，在很大程度上緩解城市用水資源難、排水難的壓力。

6.2 經濟意義

海綿城市建設跟以往不同偏向重視對已有的對天然水系保護利用，減少了巨大的管道改造工程量，減少工程資金投入，提高了經濟效益。另外還減少了城市水災發(fā)生的可能性，以及避免水災所帶來的城市經濟損失。建設的海綿城市建設的儲水設施與城市已有的生態(tài)景觀、綠地、景觀水體緊密結合，豐富完善城市生態(tài)系統。成本相對管道的修理與改建較低，還能大大減少城市水環(huán)境污染治理維修費用，降低城市內澇所帶來的損失。

6.3 生態(tài)意義

建設海綿城市應用有利于城市生態(tài)環(huán)境的發(fā)展與建設。海綿城市強調增加綠地，多進行的是軟化改造，降低城市地面的硬化比例，對硬質地面材料也有相應要求。有研究表明，城市越來越多的地面硬化，第一時間直接阻斷了雨水補給地下水的途徑，讓雨水白白流失了，實際上又是缺水的，使地下水水位難以回升越來越低。軟化改造還可以增加城市綠色空間，改善人居環(huán)境，提高綠地率，促進城市生態(tài)建設。

7 結語

我國提出的海綿城市體系主要參考了美、德等國的雨洪管理理論研究與實踐經驗，和近年來我國頻繁出現的城中看海的現象。在海綿城市理念指導下的生態(tài)城市建設不僅可以滿足城市綠地的生態(tài)環(huán)境發(fā)展、游憩娛樂、文化教育、環(huán)境美化等基本功能，同時還可以有效地輔助城市水利設施處理城市雨洪問題，發(fā)揮出生態(tài)城市中綠地系統更大的潛力。生態(tài)城市的構建也會反過來影響海綿城市體系的規(guī)劃，使海綿城市體系的結構布局更為合理、構建過程更為流暢、作用效果更為明顯。海綿城市體系的構建不要求大改大建，更多的是一種軟化的改造手段，以最小的資金投入取得最佳的建設結果。生態(tài)城市綠地系統雖可作為海綿城市體系的重要載體，但是由于海綿城市體系對城市雨水管渠系統具有較強的依賴性。 隨著生態(tài)城市建設的發(fā)展，也會探索出更多合適的海綿城市建設手段和新的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]王云才.景觀生態(tài)規(guī)劃原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：192～212.

[2]王文亮，李俊奇，王二松，等.海綿城市建設要點簡析[J].建設科技，2015（1）：2 ～3.

[3]劉章君，鄭志磊，洪興駿，等.城市雨水徑流生態(tài)處理研究現狀與進展[J].海河水利，2011（3）：39～40.

[4]肖化順.城市生態(tài)廊道及其規(guī)劃的理論探討[J].中國林業(yè)調查規(guī)劃，2015（2）：15～18.

[5]張 旺，龐靖鵬.海綿城市建設應作為新時期城市治水的內容[J].水利發(fā)展研究，2014（9）：5～7.