基于水循環(huán)原理辯證看待海綿城市建設(shè)

【摘要】本文利用水循環(huán)的學(xué)習(xí)探討海綿城市建設(shè)的原理和海綿城市建設(shè)誤區(qū)，讓學(xué)生辯證看待海綿城市建設(shè)，并探討如何解決城市內(nèi)澇問題，提高學(xué)生地理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】水循環(huán)? 海綿城市? 地理核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.55 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）42-0137-02

一、課堂設(shè)計背景

2021年暑假一場極端的特大暴雨，讓鄭州成為全社會的焦點，尤其地鐵5號線一列車500余名乘客被困水中，最后造成14人遇難，由此引起人們對于海綿城市建設(shè)的關(guān)注。社交平臺上陸續(xù)有網(wǎng)友和專家提出質(zhì)疑，鄭州內(nèi)澇嚴(yán)重，投入500多億建設(shè)的鄭州海綿城市失效？長時間暴雨天氣下，我們所建設(shè)的海綿城市究竟能發(fā)揮多少作用？

要回答這個問題，我們先來學(xué)習(xí)今天這堂課《水循環(huán)》。

二、走進課堂，分析原理

（一）解讀課標(biāo)。普通高中《地理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）對該節(jié)課內(nèi)容要求：運用示意圖，說明水循環(huán)的過程及其地理意義。本節(jié)課重難點是水循環(huán)過程和洪澇災(zāi)害的防治。本節(jié)課圍繞水循環(huán)的過程及其地理意義與基于水循環(huán)原理的洪澇災(zāi)害的治理展開，培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)觀是本節(jié)課地理核心素養(yǎng)的重點，在學(xué)習(xí)水循環(huán)過程和環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的地理實踐力，在真實且復(fù)雜的情境中認識洪澇災(zāi)害的發(fā)生原因，以及人類活動影響水循環(huán)的方式和強度去探討如何防治洪澇災(zāi)害，體現(xiàn)綜合思維的培養(yǎng)，最終使學(xué)生能夠認識到人地協(xié)調(diào)的重要性。

（二）通過實驗和實踐，掌握水循環(huán)過程及原理。

實驗一：可參照《地理課程標(biāo)準(zhǔn)》中的實施建議實例2：認識地表徑流的地理模擬實驗。在課前按照老師指導(dǎo)，簡化該模擬實驗，在某些環(huán)節(jié)上定性定量的實驗，可以將一個放有草地的水槽和一個空的水槽作為透水和不透水地表，然后將兩瓶水同時從水槽頂部均勻倒出，觀察并計時;在水槽底部用量杯收集流下來的水。該實驗利用身邊的材料設(shè)計不同下墊面對徑流的影響，讓學(xué)生體驗科學(xué)探究過程，理解其中的地理學(xué)原理。

學(xué)生通過以上實驗可觀察到：水循環(huán)的環(huán)節(jié)中有地表徑流，在有草地的水槽可以看到下滲和從草地下流出的地下徑流環(huán)節(jié)，水流速度較慢，滯留時間長，且有水量被吸納，但吸納的水量較小。

實驗二：通過實踐確認透水道路下滲程度

學(xué)生在自己小區(qū)找到一些鋪設(shè)有透水磚、透水瀝青道路或透水混凝土道路，在開始下雨（一般為大雨或暴雨天氣）時計時多少時間地表雨水一直下滲直到地表開始積水流動。（該實驗需要提前布置做準(zhǔn)備）在課程中可以讓有做記錄的同學(xué)報告他們的記錄數(shù)據(jù)，該實驗可以讓學(xué)生很容易得出透水道路對雨水下滲的量是有限的，大部分的雨水還是通過路面排到小區(qū)的雨水管道流走。

（三）通過生活經(jīng)驗，切身感受水循環(huán)環(huán)節(jié)。通過2021年暑假的臺風(fēng)“煙花”的切身感受，說出臺風(fēng)“煙花”所涉及的水循環(huán)的環(huán)節(jié)還有哪些？（學(xué)生回答總結(jié)）蒸發(fā)、水汽輸送（來自海洋的水汽）和降水。

通過以上實驗和實踐，由學(xué)生繪制水循環(huán)過程示意圖，學(xué)生能很順利地掌握水循環(huán)的各個環(huán)節(jié)和過程。并且在實驗和戶外實踐過程中，切身感受水循環(huán)的各個環(huán)節(jié)以及人類對水循環(huán)環(huán)節(jié)的影響。

三、走出課堂，探討海綿城市

（學(xué)生活動）課前預(yù)先布置作業(yè)：利用互聯(lián)網(wǎng)和書本查詢城市洪澇成因和了解海綿城市的內(nèi)涵及我國目前海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀。（課堂分組報告）

（一）城市洪澇的成因。我國城市洪澇現(xiàn)象較為普遍，廣泛分布于南方和北方地區(qū)，南方城市尤為顯著，特別是近十幾年來城市內(nèi)澇現(xiàn)象進一步加劇。通過學(xué)生的分組報告和探討，主要歸結(jié)為以下幾方面：（1）近十幾年的快速城市化進程中，城市水系遭到破壞。水系是天然的洪水澇水的調(diào)蓄空間和通道出路。但是由于在城市大規(guī)模擴展過程中，沒有充分認知自然規(guī)律，為了盡可能多地獲取建設(shè)用地，城市中很多的天然河道被填埋、縮窄和阻斷，排水轉(zhuǎn)由下水道替代，一旦地下的排水管道泄洪能力不足、堵塞，必將導(dǎo)致城市內(nèi)澇成災(zāi)，使得很多低洼地段積水成河，甚至很多地下車庫、地下隧道被淹，造成人們生命和財產(chǎn)的重大損失。（2）暴雨發(fā)生時城市外江洪水位抬高迅速。由于城市化進程中對土地的深度利用，城市的很多土地失去調(diào)蓄洪水的功能，失去滯納洪水的作用，導(dǎo)致洪水迅速外泄，城市外江河湖泊水位迅速抬升。其后果對城市而言，一方面防洪壓力加大，另一方面又導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)無法順利泄洪，甚至倒灌，導(dǎo)致城市內(nèi)澇更嚴(yán)重。（3）不斷擴大的城市建設(shè)用地導(dǎo)致地面大量硬化和天然植被的破壞，減少了雨水的下滲量和滯容量，使得大量地表徑流快速入河和地下排水管道，無法順利泄洪。

（二）了解海綿城市建設(shè)內(nèi)涵。海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，也可稱之為“水彈性城市”。[1]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，實現(xiàn)雨水在城市中自由遷移。

那么它的工作原理是什么呢？通過剛才水循環(huán)過程的學(xué)習(xí)我們就可以回答，（學(xué)生分組討論回答）就是利用自然界水循環(huán)原理，改變水循環(huán)過程和某些環(huán)節(jié)，在海綿城市建設(shè)中，我們能改變的主要環(huán)節(jié)是地表徑流、下滲和地下徑流。因為城市化的原因，天然河網(wǎng)水系遭到破環(huán)，城市硬化地表面積增加，導(dǎo)致地表徑流增加，減少了下滲和吸納環(huán)節(jié)，迅速抬高了城市外江河湖泊泄洪水位，容易引發(fā)城市內(nèi)澇問題。所以海綿城市的主要原理就是要使城市增加下滲，減少地表徑流這兩個環(huán)節(jié)。

我國《海綿城市建設(shè)指南》提出控制全年80%至85%的降雨量。《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》指出，將70%的降雨量就地消納和利用，但海綿城市主要對中小雨發(fā)揮作用。在《鄭州市海綿城市專項規(guī)劃》（2017—2030）公示稿中，主城區(qū)的年徑流總量控制率為73%，對應(yīng)的設(shè)計降雨量僅為20.5毫米，是針對鄭州年平均降雨量632毫米來設(shè)計的海綿城市建設(shè)。

（三）利用水循環(huán)原理，辯證看待海綿城市建設(shè)。海綿城市建設(shè)當(dāng)然在一定程度上可以緩解或消除城市內(nèi)澇，但是能不能從根本上解決城市內(nèi)澇呢？（學(xué)生通過實踐實驗和本節(jié)課的學(xué)習(xí)，以及查閱相關(guān)資料，課堂分組討論回答）通過同學(xué)的回答和老師總結(jié)，可了解海綿城市建設(shè)在城市內(nèi)澇治理中有以下幾方面功能性誤區(qū)：

1.可以消納70%的地表產(chǎn)水的目標(biāo)不可靠。多年的研究成果表明，如浙江省一場降雨過程可下滲的降雨量約10～20毫米，也就是說，即使極限地將所有路面、屋頂全部轉(zhuǎn)換成“海綿”結(jié)構(gòu)，其削減量也僅僅只是20毫米。這相對于我國一場成災(zāi)暴雨動輒300毫米，甚至于超過500多毫米的降雨（如2013年浙江的“菲特”臺風(fēng)過程雨量為523毫米，今年鄭州日降雨則達624毫米），其削減量所占比重極小。僅僅依靠增加下滲來治理城市洪澇是微不足道的。海綿城市建設(shè)指導(dǎo)意見中所提出的全年70%消納量，對間歇性發(fā)生的小降雨也許可以實現(xiàn)，但對大暴雨則失去了意義。

2.海綿城市建設(shè)措施聽著有理，實則效果有限。以增加下滲為主渠道的建設(shè)思路，采用的技術(shù)路徑和效果并不明顯，如花天價改變路面結(jié)構(gòu)，打造“透水路面”。但因路下土體的下滲能力有限，即使透過路面，但仍將溢出。通過開槽、填沙、地下集水空間等來增加滯蓄量，但因造價高昂，容積有限，相對于特大暴雨的產(chǎn)水量級，杯水車薪。利用公園、廣場綠地和低地等參與滯蓄，又困難重重，難以全面推開。

3.夸大海綿城市功效，弱化流域治理。以為通過“海綿城市”的建設(shè)可以解決城市水問題，卻弱化了流域治理，因為城市實則為自然生態(tài)系統(tǒng)的一部分，忽視了城市周邊天然的排澇系統(tǒng)，完全依賴城市自己這個系統(tǒng)來消化洪澇只能讓災(zāi)害更為嚴(yán)重。

四、回歸課堂，如何解決城市內(nèi)澇問題

綜上問題，那么我們該如何防治城市內(nèi)澇問題呢？（通過以上分析，學(xué)生課堂分組討論回答）總結(jié)如下：

總的來說以堅持傳統(tǒng)，創(chuàng)新建設(shè)，就是：一堅持走傳統(tǒng)的流域治理之路，二通過“海綿城市”的建設(shè)途徑，兩者相結(jié)合， 從“滲蓄為主”轉(zhuǎn)變到“蓄排結(jié)合”的治理模式上來，從而達到城市內(nèi)澇治理的目的。具體的防治措施如下：（1）在該城市所處的流域上的治理，使暴雨在該流域發(fā)生時不增加城市來水，又要保證城市泄洪通暢，那么主要措施如下：①進行水土保持，生態(tài)治理。在該流域種植水土保持林，減少水土流失，合理發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，保持良好的生態(tài)環(huán)境。②水利工程措施。在該流域可以修建大量水庫、分洪區(qū)、截流溝和塘壩等水利工程，并結(jié)合田間生物、技術(shù)、工程等措施，如修建梯田、地梗等攔蓄地表徑流，防止山洪暴發(fā)。合理布局洪澇排水系統(tǒng)，修建各種防洪堤、排水溝、排水干道等工程使洪水快速通江達海。（2）在城市上的治理措施：①給城市內(nèi)澇水以出路，實現(xiàn)快排。要合理規(guī)劃城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)，配套地下排水泵閘系統(tǒng)，增加排澇設(shè)施和修建防水堤壩等措施，提高排水效率，在暴雨發(fā)生時優(yōu)先考慮利用泵站等強排措施，通過“高速水路”通江達海。②給城市內(nèi)澇水足夠的調(diào)蓄空間。即增加城市內(nèi)各種綠地、公園和廣場及周邊區(qū)域的水域或低地面積，增強滯蓄能力。

五、小結(jié)

為實施課堂教學(xué)中地理核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略，從現(xiàn)實情境入手，提出問題，通過實踐實驗等手段，解釋和解決實際現(xiàn)象和問題。因此，本節(jié)課利用水循環(huán)的學(xué)習(xí)，通過地理學(xué)原理去正確辯證地看待“海綿城市”這一新生事物，將理論回歸到具體的問題情境中，通過情景教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人地協(xié)調(diào)觀，提高學(xué)生運用地理知識解決生活中具體問題的綜合思維能力和地理實踐力，從而達到培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻：

[1]科技承載夢想，創(chuàng)新改變未來——海綿城市.中國科學(xué)院，2019-5-11

作者簡介：

許浩峰（1977年-），男，漢族，浙江桐鄉(xiāng)人，碩士研究生，中學(xué)一級教師，研究方向為高中地理教學(xué)。