綠色基礎設施視角下的城市雨洪管理策略研究★

張鶯礫 袁 媛

(吉首大學，湖南 張家界 427000)

0 引言

面對嚴峻的城市水問題，綠色基礎設施的概念應運而生，這是一個關于城市空間規劃導向和處理城市洪澇災害的新理念。綠色基礎設施是一個與城市生態和綠色空間有關的術語，致力于通過構建綠色基礎設施框架來打破傳統雨洪管理和生態保護的局限性，最終完成生態、社會、經濟三者的協調可持續發展[1]。目前在國內，綠色基礎設施的實踐方面尚且有所欠缺，然而中國城市的洪澇災害問題已經愈演愈烈，急需運用更加綠色生態的手段來緩解城市所面臨的巨大壓力。文中將用層次分析法探究綠色基礎設施在城市雨洪管理中的效益。

1 綠色基礎設施概況

1999年，美國保護基金會和農業部森林管理局組織的“GI工作組”率先提出了綠色基礎設施的概念，該小組將綠色基礎設施定義為“自然生命支撐系統”，即一個由水道、綠道、濕地、公園、森林、農場和其他保護區域等組成的維護生態環境與提高人民生活質量的相互連接的網絡[2,3]。”國外在將綠色基礎設施用于城市雨洪管理上取得了長足的發展。例如美國德克薩斯州休斯頓市在居住區的閑置土地上進行綠色基礎設施建設以消除雨水對社區居民的困擾。費城將綠色基礎設施與灰色基礎設施相結合來達到城市水資源可持續發展的目標。加拿大魁北克市與溫哥華市也將綠色基礎設施的投入作為解決城市雨洪問題的手段之一[4]。

2009年年初，綠色基礎設施的概念由同濟大學吳偉教授和付喜娥博士首次引入我國，隨后學術界對綠色基礎設施的概念、內涵和意義進行了深入的討論[5]。2017年住建部將《綠色基礎設施設計與施工》編制列入工作計劃，這項工作將為綠色基礎設施由理論轉為實踐和海綿城市的建設提供了技術上的支持[6]。俞孔堅教授在2018年提出發展建設城市雨水管理系統，涵養水源，通過完善綠色基礎設施體系，來提高城市韌性，建設生態城市[7,8]。

2 廣東省橫琴島雨洪管理體系探究

2.1 橫琴島概況及數據來源

橫琴島位于中國廣東省珠海市香洲區橫琴鎮，南北長8.6 km，東西寬7 km，海島岸線76 km，島上可供開發土地面積約60 km2。橫琴島四面環水，氣候溫和，原始植被保存完好[10]。

綠色基礎設施作為一種多功能，多尺度，多特征的自然景觀設施，在橫琴島項目中，其應用形式有許多種，依據《橫琴總體發展規劃》選取其中最具有代表性的五種方式即：綠色屋頂、雨水花園、滲透塘、人工濕地、綠色街道。通過運用層次分析法(Analytic Hierarchy Process)對他們在橫琴島雨洪管理中具體發揮的功能進行比較剖析。

2.2 建立層次結構模型

海綿城市應具有以下特點：合理利用雨洪資源，減輕城市防洪壓力、改善城市水環境、調節區域氣候、實現水資源優化、改善城市風貌等[11]。依據上述條件選取了八項影響因子作為此次層次分析的準則層(見圖1)，分別為：增加地下水補給、雨水滲透量、增加水循環利用、雨水儲存量、凈化率、提供生物棲息地、改善空氣質量、提高綠化率及綠色空間。在因子分值計算中，依據《橫琴總體發展規劃》和城市雨洪管理所需，將因子按重要程度分為1分～9分進行賦值(見表1)，再利用層次分析法計算權重[12,13]。

2.3 一致性檢驗

在確定各層次各因素之間的權重時，如果只是定性的結果，通常不會被人輕易接受，因此運用建立一致矩陣的方法，即：

比較第i個元素與第j個元素相對上一層某個因素的重要性時，使用數量化的相對權重aij來描述。設共有n個元素參與比較，則A=(aij)n×n稱為成對比較矩陣[11]。

檢驗成對比較矩陣A一致性的步驟如下：

2)計算RI:對于固定的n,隨機構造成對比較矩陣A,其中aij是從1,2,…,9,1/2,1/3,…,1/9中隨機抽取的，這樣的A是不一致的,取充分大的子樣得到A的最大特征值的平均值(見表2)。

表1 準則層因子賦值表

表2 RI的計算指標

2.4 計算結果與分析

利用平均幾何法對表1賦值進行計算后，得出結論(見表3，表4)：構建人工濕地是橫琴島一系列雨洪管理措施中更加有效的方式。如今應用最廣泛的是按水流方式所進行分類的人工濕地：表面流濕地和潛流濕地(見圖2)。表面流濕地與自然界生態濕地最為接近，其水位較淺，植物依靠濕地底部土壤與介質附著生根。表面流濕地優點為技術簡單，資金消耗低，缺點為冬季易結冰，夏季易滋生蚊蟲。潛流濕地使廢水在填料表面下滲流，廢水在與基質充分接觸的同時被充分凈化隨后用于植物的生長，相比表面流濕地，潛流濕地如今在城鄉中應用的更加廣泛。

表3 各級指標因子計算

表4 方案層指標權重結果

人工濕地不同于多數只分布在自然界中的生態濕地，其作為綠色基礎設施的一種應用形式，近年來愈發頻繁的被應用到我國城市和鄉村的建設中來，很大一部分原因是因為人工濕地技術難度較小、資金投入少、見效快，能有效緩解水力和污水對城市的沖擊。人工濕地在實現城市雨洪管理效益的同時，也有助于涵養水源，彌補城市中心缺少生態濕地環境的缺陷，為廣大民眾提供游憩娛樂場所，為動物提供良好的棲息地。

根據《橫琴新區城市總體規劃(2014—2020)》和橫琴新區海綿城市試點建設的總體要求，結合上述利用層次分析法研究得到的最終結論，橫琴島項目新區公園(如棕櫚舷橋公園、生態澤園)內可合理增加構建人工濕地的數量，根據實際地質情況選擇建造表面流濕地或潛流濕地，并合理利用透水鋪裝、生物滯留設施、下沉式綠地等海綿城市基礎設施，同時在山谷處建造雨水花園，發揮綠色基礎設施在雨水調蓄、生態治理與景觀游憩等方面的綜合效益[12]。

3 建議與展望

3.1 加強對雨洪管理技術的研究和推廣

中國城市雨洪管理初期的著重點在雨水的收集利用方面，而后才關注雨水的污染防控。業內學者先后從生態的角度提出了“海綿體”“綠色海綿”等概念，直至2012年“低碳城市與區域發展科技論壇”上，“海綿城市”一詞才被正式提出[12]。而國外已形成一系列成熟的雨洪管理體系，例如英國可持續城市排水系統、澳大利亞水敏系統、美國最佳管理措施(BPMs)和低影響開發(LID)[12]，這些都可以為我國城市雨洪管理提供很好的參考與例證，借鑒時結合我國復雜的實際情況，將洪水轉化為可利用的淡水資源，解決城市內澇問題的同時也能有效緩解生物多樣性的喪失和沙塵暴問題，并根據當前社會發展的階段，有針對性且因地制宜的開展綠色基礎設施的建設[13]。

3.2 完善法律體系并加大資金扶持

中國幅員遼闊，地域廣袤，氣候復雜，各省市政府應該根據所在地區的地形地貌條件，山川水文特點，將城市的雨洪管理體系合理地納入城市整體系統規劃之中，并制定完善的，動態的，長期有效的法律法規[14]。同時，政府也應該專門設立針對城市雨洪管理資金的預算，并且加大對環保部門和園林綠化部門的扶持力度。

3.3 提高公眾的雨洪管理意識

應該在全社會樹立正確的雨洪防治觀念，激發公民的主人翁意識，雨洪管理不僅僅是一個行業的從業者或有關政府部門的責任，雨洪管理意識和當發生災害時的自救知識應該普及到每一位公民，人人都有義務為城市雨洪管理做出貢獻[15]。例如自發收集屋頂雨水再次利用(澆花、沖廁)，減少污水排放到灰色基礎設施中等。

4 結語

城市雨洪管理是一個長期的、動態的、復雜的過程，它涉及到城市管理的多方面內容和多個利益主體，其中包括政府、市場和社會民眾等。城市雨洪管理首先需從整體層面考慮，再逐步向城市、區縣層面下滲，最終落實到地塊層面[16]。同時，在實踐的過程中也應該注重開發綠色基礎設施的多樣性，考慮多種形式同時應用，因地制宜地實現雨水資源管理和城市公共空間利用的結合。橫琴島作為國家級新區，可以在建設的初始階段將綠色基礎設施的理念與技術運用到城市綠地建設中去，與城市景觀融合到一起，為我國雨洪管理提供價值性借鑒[17,18]。