基于水循環特征分析視角的海綿城市建設思考

黃智卿 曾純

摘? 要：文章基于對“海綿城市”建設內涵解讀，以水循環自然運行機制為著眼點，分析引起城市水文問題失衡的主要原因。對標“海綿城市”建設目標，提出了以修復城市自然水循環體系為原則的技術路徑以及相應的對策方法，包括構建宏觀區域水文安全格局、推動市地區水文生態網絡修復、打造社區微型“海綿體”建設等，以促進城市低環境影響發展。

關鍵詞：海綿城市;水循環特征;建設策略

中圖分類號：F203? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）27-0126-02

Abstract： Based on the interpretation of the construction connotation of "sponge city"， and focusing on the natural operation mechanism of water cycle， this paper analyzes the main causes of the imbalance of urban hydrological problems. Aiming at the construction goal of "sponge city"， this paper puts forward the technical path based on the principle of repairing urban natural water cycle system and the corresponding countermeasures， including the construction of macro-regional hydrological safety pattern， promoting the restoration of hydroecological network in urban areas， and building community micro "sponge" construction， in order to promote the development of urban low environmental impact.

Keywords： sponge city; characteristics of water cycle; construction strategy

快速城鎮化下氣候問題和生態污染等自然災害對全球各城市造成了愈來愈嚴重的沖擊，中國城鎮引發了旱澇并存的境況愈加突出。面對水資源約束趨緊引發一系列的社會、經濟、生態問題，我國在借鑒國外治水經驗、重新審視工業水文管理利弊的基礎上，提出中國化的治水策略——“海綿城市”。2014年，政府正式印發了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》，在官方文件中“海綿城市”的概念被明確提出，代表著生態雨洪管理思想和技術方法從學術走向實踐，促進城鄉低環境影響的建設發展。

1 水循環的原理與特征

1.1 水循環原理

受太陽輻射及地心引力等的影響，水不斷蒸發、輸送、凝結和降落的往返運動過程，被稱為水循環[1]。循環總量就是地球降水總量或者是蒸發總量，兩者之間保持等量，是自然地理環境中最主要的物質循環。與人類最直接相關的是發生在陸地的水循環，也稱為流域水循環。除了大氣過程在流域上空有輸入輸出外，陸地水循環的地表過程、土壤過程和地下過程基本上都以流域為基本單元[2]。

1.2 自然系統中的水循環過程

水循環一般包括蒸發、降水和徑流三個階段，具體分為水分蒸發、水分輸送、凝結降落、水分下滲、徑流五個環節，其中水分的蒸發、下滲或匯入徑流是水循環中最主要的交換、遷移過程，也是受人類活動影響最明顯的環節。水循環在廣域尺度上具有動態性、閉合性、總量平衡和能量守恒的特點。

1.3 城市地區的水循環特征

在沒有人類干擾或影響甚微的情況下，水循環僅受到太陽輻射和重力勢能等能量驅動，稱為“一元”水循環。隨著人類改造自然的能力日漸趨強，水循環的自然模式也被大大改變， 其中干預和影響最大的地區是人口集聚度高、地表硬化規模大的城市化地區，這些地區的水循環呈現出愈來愈強的“自然-人工”的二元特性[3]。

受到人類經濟社會活動的影響，城市水循環路徑呈現出自然循環和社會循環的二元化特點。各種人類活動不僅對自然水循環路徑產生了顯著干預，而且建設了龐大復雜的人工渠系和城市管網系統，形成了“取水-輸水-用水-排水-回歸”等的社會循環路徑，對自然水循環中的蒸發、降水和徑流過程產生影響，存在對立統一的關系。

2 水循環視角下海綿城市建設的問題與不足

2.1 海綿城市的涵義

海綿城市主要是從城市雨洪管理角度來描述的一種可持續性的城市建設模式。住建部《指南》以及學者仇保興對“海綿城市”給出了明確的定義，即城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，使現代城市保持應對氣候變化、極端降雨的防災減災、維持生態功能的良好能力[4]。

2.2 海綿城市建設的主要問題與不足

（1）過度的人工活動干擾水循環結構。當今高度工業化和城市化發展，城市中修筑了超大規模的硬化區域以及大量灰色工程型設施，除零星的綠地及天然水體之外，幾乎被密不透水的“硬殼”所覆蓋，阻隔了雨水的下滲和地下水補給，干擾了水循環結構。同時，“灰色基礎設施”規劃的傳統理念以雨水快排入管網為首要原則，也忽視了水自循環體系的維護，所在地區的水系統自循環功能逐步退化、甚至出現水系統的失衡。（2）工業污染給水循環與水生態安全帶來嚴重威脅。工業化發展粗放時期的水體污染問題。工業排污嚴重影響著地表水質，地表徑流變臟、粘稠，化學殘留物增加;有時油污排放污染水體，水面的油膜影響著水體的自然蒸發，過量使用的化肥對土壤的污染，給水循環及水生態安全造成了嚴重的威脅。（3）流域性水資源分布不均引發了水循環的失衡。快速城鎮化進程中由于流域性水資源分布不均引發水循環失衡問題同樣值得關注。由于河流流域缺乏水資源統籌規劃，各地區為自身利益，攔水蓄壩，導致區域性徑流分布減少，地下徑流以及地表徑流的水量交換減少，地下水位下降，引發水資源緊張，影響水循環的正常運行。

2.3 水循環視角下海綿城市建設的技術路徑

水循環包含“蒸發-輸送-凝結-降落-下滲、徑流”的自然循環體系和“取水-輸水-用水-排水-回歸”的社會循環系統。因此，海綿城市建設首先應重點加強對雨水系統的調節，通過雨水的滲透、存蓄、中水利用等擴大水資源容量，改善城市的水生態與水景觀，實現環境功能、社會功能和經濟效益三位一體的發展目標。

其次，傳統雨水管理依賴管渠等“灰色”基礎設施，突出以排為主的雨水管理模式。海綿城市建設遵循生態理念，利用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等生態化方法，采用自然土壤或人工材料增加透水地面、強化雨水下滲、減少地表徑流、過濾和截留污染物;利用植物和適當水面強化雨水蒸騰、蒸發;利用自然洼地、水系和人為設計的具有滯蓄功能的綠地、景觀水體、濕地等開放空間對雨水水量進行控制和削減，減少徑流外排，削減峰值[3];將原本“工程治水”轉變為“生態治水”。

再者，需要重視水循環的自然運行機制。在區域尺度，加強流域性水資源的保護和合理利用;在城市尺度，要提高城市化地區水體、土體、植被等在地表的分布密度，使水循環的蒸發、下滲、徑流等維持協調和平衡，盡量減少人類活動對水自然循環系統的干預，有序推動宜居、和諧、安全的人居環境建設。

3 海綿城市建設的策略思考

3.1 區域尺度上構建宏觀水文安全格局

應對流域范圍內城鄉經濟社會發展的需要，首先應加強區域水生態環境的調查與保護，對水生態資源進行普查與評估，理清區域內水文資源環境稟賦和格局分布，進一步確定水資源利用的空間管制策略，明確敏感脆弱空間、受損空間等重點水文修復空間的管控要求。其次，加強水資源合理配置和有序利用的統籌研究，遵循公平、高效和可持續原則，抑制不當開發，優化水利工程規劃布局，科學安排各類水利工程的規模和建設時序。第三，堅持水資源環境保護的整體性原則，維護地形地貌與地質安全，維護動植物保護、生態敏感地區以及山水格局、河流水系、濕地系統等具有關聯意義的生態子系統，構建綜合安全的生態格局，對保障局部地區的水文安全具有重要意義和價值。

3.2 城市地區尺度上促進水文生態網絡修復

首先應重視發揮生態廊道對各生態區域聯系或區別的功能，使分散的、破碎的斑塊整合形成網絡格局，成為更具規模和多樣性的生物棲息地，為生物遷移、水資源調節提供必要的通道與網絡。其次，城市地區中市政走廊、河流及支流、溪流、灌渠、引水渠、生態邊溝、綠籬、農田林帶、防護林等具有廊道特質，海綿城市構建應當重視提升各類開放空間的生態功能，增加藍線尺度與規模、修復傳統水網格局。第三，輔以人工手段，加強雨水收集、調蓄與再利用，適度發展城市中水系統，滿足地區景觀用水、綠化用水、市政環衛用水及地表徑流的生態補水等需求，提高水資源的使用效率。第四，改變傳統場地排水的規劃理念，避免大規模的有組織管道排水，調整為以自然排放、土體滲透以及水體、濕地等的自然存蓄為先，冗余部分管道排放，最大限度維護水循環的自然機制。

3.3 街區地塊尺度上推動微型“海綿體”建設

利用環境設施、道路與場地、綠化與水體、建構筑物等空間載體，街區地塊尺度上積極推動低影響開發的社區建設，形成無數微型“海綿體”。首先社區規劃應進一步減少地面硬化率，加強街區內廣場等硬化區域滲水溝漕、泄水通道等細部設計，硬化區域盡量使用透水材質，建設透水停車場、透水性路面等，提高綜合透水率。第二，增加地表土壤覆蓋，增加街區環境綠地總量，將傳統大規模集中式綠地化整為零，分散嵌入社區各角落，形成小規模綠地，使雨水能夠就近、快速、自然的滲透。第三，有條件的住區設置可淹沒或滯留水份的下凹式綠地，建設濕地景觀，以對冗余雨水進行收集存蓄;在場地設計中，也可將冗余雨水調蓄設施與景觀水面相結合，通過截污、過濾、沉淀等處理轉換為再生水，補充景觀用水。

4 結束語

維護城市良性水循環是生態文明建設的重要內涵，也是海綿城市建設的重要目標。海綿城市建設應以維護水循環的自然運行規律為出發，在區域的水文安全格局、城市地區的水文生態網絡修復以及街區地塊的微型“海綿體”建設等維度修復自然循環機制，減少水循環中的人工干預，最終實現城市的低環境影響發展。

參考文獻：

[1]劉昌明，王紅瑞.淺析水資源與人口、經濟和社會環境的關系[J].自然資源學報，2003，18（5）：635-644.

[2]王浩，賈仰文.變化中的流域“自然-社會”二元水循環理論與研究方法[J].水利學報，2016，47（10）：1219-1226.

[3]秦大庸，陸垂裕，劉家宏，等.流域“自然-社會”二元水循環理論框架[J].科學通報，2014（4）：419-427.

[4]仇保興.海綿城市（LID）的內涵、途徑與展望[J].建設科技，2015（1）：1-7.