"海綿城市"建設(shè)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與思考

張先貴

摘 要：文章主要就"海綿城市"建設(shè)中的一些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行探討，以供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：海綿城市；建設(shè)；關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題；雨洪管理；生態(tài)系統(tǒng)；思考

一、“海綿城市”的定義

城市建設(shè)行業(yè)內(nèi)和學(xué)術(shù)界習(xí)慣用“海綿”來(lái)比喻城市的某種吸附能力，例如澳大利亞人口研究學(xué)者布吉（Budge）應(yīng)用海綿來(lái)比喻城市對(duì)人口的吸附現(xiàn)象，IgnacioF.Bunster-Ossa用海綿城市來(lái)形容城市像海綿一樣處理雨洪自然事件問(wèn)題的彈性能力。由于其與生態(tài)雨洪管理理論和思想一致，更多的學(xué)者用海綿比喻了城市或土地的雨澇調(diào)蓄能力。對(duì)于“海綿城市”的概念，出現(xiàn)了多種名稱，主要有綠色海綿、海綿體城市、生態(tài)海綿城市等，最終在國(guó)家政策層面確定了“海綿城市”，并被定義為城市像海綿體一樣，下雨時(shí)能夠吸水、蓄水、凈水、滲水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”出來(lái)并加以利用，形成具有“彈性”的城市?！皬椥浴敝傅氖悄艹惺芤幌盗懈淖儾⒈３纸Y(jié)構(gòu)和功能的能力、自組織能力和學(xué)習(xí)適應(yīng)能力，具有適應(yīng)性和彈性的城市水系設(shè)施是彈性城市的重要組成元素。

二、建設(shè)途徑與主要技術(shù)

“海綿城市”建設(shè)是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門(mén)、跨學(xué)科的系統(tǒng)工程，涉及到規(guī)劃、建筑、排水、結(jié)構(gòu)、道路、園林景觀、水文等多個(gè)專業(yè)?！秶?guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)[2015]75號(hào)）指出海綿城市建設(shè)是通過(guò)加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。主要建設(shè)思想為保護(hù)城市原有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等生態(tài)敏感區(qū)，發(fā)揮其海綿功能，利用天然植被、土壤、微生物等治理水環(huán)境，再結(jié)合生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，逐步恢復(fù)被破壞的城市生態(tài)系統(tǒng)。建設(shè)途徑主要有三個(gè)方面，一是對(duì)城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)；二是生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)；三是低影響開(kāi)發(fā)。主要技術(shù)以“滲、滯、蓄、凈、用、排”等六大要素來(lái)實(shí)現(xiàn)，分收集、蓄水和用水三大措施?！昂＞d城市”強(qiáng)調(diào)“以自然為主”、“源頭控制”和“因地制宜”的基本原則，保護(hù)自然、師法自然、盡可能保留城市生態(tài)空間，恢復(fù)生物多樣性，營(yíng)造優(yōu)美的景觀環(huán)境。保護(hù)與修復(fù)措施包括從宏觀尺度開(kāi)始，識(shí)別生態(tài)斑塊，構(gòu)建生態(tài)廊道，加強(qiáng)斑塊之間的聯(lián)系，形成網(wǎng)絡(luò)化，并劃定藍(lán)線與綠線，進(jìn)行水生態(tài)環(huán)境修復(fù)；對(duì)微觀的城市道路、城市綠地、城市水系，居住區(qū)及具體建筑，采取要強(qiáng)制性手段保護(hù)生態(tài)斑塊，維持其自身的調(diào)蓄能力，加強(qiáng)源頭控制，形成不同尺度的生態(tài)海綿體。這些過(guò)程是在城市總體規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃等不同層次的城市規(guī)劃區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)與改造中實(shí)現(xiàn)的。

三、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與建設(shè)思考

1.“海綿城市”的科學(xué)研究

從目前海綿城市概念與內(nèi)涵、實(shí)踐案例等研究來(lái)總結(jié)，“海綿城市”的主要理念可以歸納為一個(gè)核心指導(dǎo)思想、三大建設(shè)途徑、三大雨水系統(tǒng)、四大關(guān)鍵目標(biāo)。核心指導(dǎo)思想是低影響開(kāi)發(fā)理念；三大建設(shè)途徑是生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、修復(fù)與低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)；三大雨水系統(tǒng)是低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)、傳統(tǒng)雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流系統(tǒng)；四大關(guān)鍵目標(biāo)是水安全、水環(huán)境、水資源和水生態(tài)城市的實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)研究?jī)A向于以“低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)”來(lái)代替“海綿城市”建設(shè)，而“海綿城市”是解決城市水問(wèn)題的系統(tǒng)工程，與多個(gè)部門(mén)的統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)等密切相關(guān)，并且受到人口、經(jīng)濟(jì)、自然等多種要素的影響，需要各方面的綜合研究。研究尺度上，在開(kāi)發(fā)微觀尺度的建設(shè)技術(shù)同時(shí)，應(yīng)從宏觀、中觀、微觀等不同尺度來(lái)綜合研究海綿系統(tǒng)和海綿體，進(jìn)行中遠(yuǎn)期的國(guó)家規(guī)劃建設(shè)。如在宏觀尺度，流域空間格局上進(jìn)行水生態(tài)安全格局分析，使它成為區(qū)域的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施；中觀尺度上，有效利用規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的河道、坑塘，集水區(qū)和匯水節(jié)點(diǎn)，形成“海綿系統(tǒng)”；最后進(jìn)行微觀的“海綿體”研究。這些不同尺度的研究和建設(shè)，可以互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成一個(gè)完整的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，特別在水生態(tài)系統(tǒng)的尺度上，研究海綿體的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)演變機(jī)制，使研究具有科學(xué)性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和可操作性。

2.“海綿城市”的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心與關(guān)鍵，也是“海綿城市”建設(shè)最終的目標(biāo)。CostanzaR等研究表明，解決城市水問(wèn)題，必須把研究對(duì)象從水體本身擴(kuò)展到水生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)途徑，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)理，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能。城市水生態(tài)系統(tǒng)在城市圈內(nèi)與各環(huán)境要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間相互以水為中心，形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，并且大部分與濕地生態(tài)系統(tǒng)相連。據(jù)美國(guó)威斯康星州河流流域測(cè)算，它擁有15%濕地率，洪峰高度比無(wú)濕地覆蓋河流低60%—65%。由此可見(jiàn)，濕地生態(tài)系統(tǒng)與“海綿城市”密切相關(guān)，對(duì)減少城市內(nèi)澇也有明顯效果，在一般情況下，微觀尺度的“海綿城市建設(shè)”可視為濕地生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。濕地生態(tài)系統(tǒng)作為地球上三大生態(tài)系統(tǒng)之一，是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。濕地生態(tài)系統(tǒng)可以提供淡水資源、生活及生態(tài)景觀用水等供給服務(wù)功能；提供調(diào)節(jié)氣候、調(diào)蓄洪水及地表水、補(bǔ)充地下水、水質(zhì)凈化、固碳等調(diào)節(jié)服務(wù)功能；提供休閑娛樂(lè)，生態(tài)教育等文化服務(wù)功能；還有維持生物多樣性的支持功能。然而，隨著城市進(jìn)程的加快，城市濕地不斷被破壞，嚴(yán)重?fù)p壞了城市的“海綿性”，導(dǎo)致了如今的“城市看?！爆F(xiàn)象。因此，要從濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)角度出發(fā)，對(duì)各類“海綿體”的結(jié)構(gòu)、生態(tài)過(guò)程、功能及其機(jī)理有明確的研究和修復(fù)目標(biāo)，進(jìn)行長(zhǎng)期的定量評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)和管理方面的研究，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能，提高其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)綜合效益。

3.“海綿城市”的評(píng)價(jià)指標(biāo)與管理體系

對(duì)于海綿城市建設(shè)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的評(píng)價(jià)和管理，國(guó)內(nèi)還處于摸索發(fā)展階段。目前《海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)方法》中的評(píng)價(jià)指標(biāo)和要點(diǎn)為水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全、制度建設(shè)及執(zhí)行情況、顯示度等六個(gè)方面，包括18項(xiàng)指標(biāo)。有關(guān)部門(mén)把海綿城市建設(shè)重點(diǎn)放在城市規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、建設(shè)技術(shù)、監(jiān)理和投資等六個(gè)環(huán)節(jié)上。從生態(tài)系統(tǒng)角度看，現(xiàn)行的評(píng)價(jià)指標(biāo)不能全面反映海綿城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的強(qiáng)弱，需要綜合的水生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)與針對(duì)性的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的評(píng)價(jià)相結(jié)合，建立不同空間尺度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有水文地貌分類（HGM）、濕地快速評(píng)價(jià)法（RAM）、生物完整性指數(shù)法（IBI）、濕地評(píng)價(jià)技術(shù)（WET）等生態(tài)功能評(píng)價(jià)方法，是根據(jù)水文、地形、生物化學(xué)、生物棲息地等生態(tài)要素來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。而且RAM評(píng)價(jià)方法還包括洪水儲(chǔ)存與控制能力、侵蝕控制、生物多樣性與生物棲息地功能、水質(zhì)保護(hù)與改善能力、美觀與文化娛樂(lè)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以針對(duì)性地進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)與恢復(fù)。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法在“海綿城市”評(píng)價(jià)上是可借鑒和應(yīng)用的。但對(duì)于不同基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一的服務(wù)功能評(píng)價(jià)是有缺陷的，還是要有客觀的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施管理方面，相關(guān)管理方法較為分散，缺乏系統(tǒng)而全面的管理體系和法律法規(guī)，要借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，必須改進(jìn)城市各類設(shè)計(jì)、建設(shè)工程、標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)和管理規(guī)范，加強(qiáng)海綿城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定量研究和評(píng)估模型研究，整合多尺度生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施管理研究，健全海綿城市評(píng)價(jià)與管理體系。

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