融合、交叉的海绵城市建设策略

在我们亲眼能看到的世纪里，城市洪涝灾害似乎难以消除，甚至愈演愈烈。这使得我们对自身的技术产生了一定怀疑，对人类的未来安全前景产生不少担忧。

二元水循环——对当代城市雨洪问题的再认识

对于城市水灾害，其原因自然与人为因素兼有。但人为活动及其导致的水文功能改变是可以反思并调整的。就导致城市雨洪的人为活动而言，主要涉及两个方面。

一是现代城市规划与建设模式。在我国常常体现为基于“人口”规模预测的“用地—设施”关联性必然增长，即各类城市功能用地及硬化地表、建筑和各类人工设施随着人口规模提高而同步增长，导致城市综合径流系数必然提高，径流总量也必然大为增加。目前中国城市规划正从增量规划向存量规划转型，外延式增长会减少，但向内如何实现城市与自然水文过程的协调与平衡，仍是巨大的挑战。

二是城市给排水及水利工程技术体系。从为城市争取安全、便利的基本发展环境来看，其成就是巨大的。但城市本身及水文情势均十分复杂，其叠加后更使暴雨致灾的分布、范围、强度、方式等呈现点多、面广、量大、不均等特征，目前的单一工程技术体系在面对已被急剧改变的流域水文过程及城市物理环境时仍显不足，各地内涝灾害仍不断出现的事实即是体现。

因此，需要思考的是工程技术主导的高密度城市环境下，如何协调人工环境系统与自然水文系统之间的矛盾，如何使城市在“改变”与“顺应”自然水循环之间取得平衡？

“二元水循环”理论强调当前高强度人为活动干扰下的水循环呈现出越来越强的“自然—人工”二元特性，具体表现在水循环的结构、路径、参数、服务功能、驱动力等方面：如结构上，在“降水—蒸发/ 蒸腾—产流—汇流—下渗—补给”的自然水循环中，加入了“取水—输水—用水—排水—回用”的人工水循环；路径上，调水、渠系、管网等人工路由已极大改变了自然的产流、汇流、径流、下渗路径；参数上，城市化使流域下垫面的渗透参数、蒸发参数、补给参数发生变化；服务功能上，人工水循环支撑着城市社会文化经济生产系统，自然水循环则维系着水体更新、生命代谢、气候调节等功能；驱动力上，由自然驱动（包括太阳能和重力势能）改为“自然—人工”二元驱动。

“二元水循环”理论目前更多用于宏观流域水资源评价及调配研究，但在一定尺度上仍可以为分析城市雨洪问题提供指导。本文认为，当前城市雨洪内涝问题根本上是二元水循环不协调、不平衡所致，人工水循环虽总体上仍处于自然水循环之中，但在一定时空范围内会超出其调节能力。如城市河湖水域面积的减少会干扰水的产汇流路径及缓冲空间，单一快排工程会改变水体排泄的时空强度与容量，而大面积、连续硬化下垫面会阻断自然下渗。因此城市雨洪管理的核心是如何在一定尺度上使自然—人工水循环取得协调与平衡，具体协调好城市中“降水—产流/ 汇流—下渗/ 补给”等自然环节与“输水—用水—排水—回用”等人工环节的关系。

灰色与绿色基础设施——城市雨洪管理的两种对策

目前城市雨水处理策略总的包括人为工程化处理与自然处理两种。其中工程化策略集中表现为传统给排水、水利部门采取的从明渠、暗沟、合流/ 分流制地下管网到堤防、泵站、闸控、水库及调蓄深隧等一系列工程技术体系，其雨洪管理目标是将雨水尽快排出。这些策略可称之为灰色基础设施途径。

国际上倡导的BMPs、LID 等理念，均强调维持开发建设前的场地水循环及径流水平，而要实现此目标，可资利用的最佳载体就是各类绿色要素，包括城市绿地、水系、湿地及郊野荒地、农田等，也即所谓海绵体，其雨洪管理目标是减缓雨水产汇流及排放速度并增加入渗，方式是充分利用土壤、植物等自然要素实现对雨水径流的下渗、调蓄、滞留、净化及在一定程度上的收集利用，主要依靠水文生态系统服务功能解决雨洪问题，可称为绿色基础设施途径。该策略相对于灰色策略更具可持续性，因而已受到包括政府、民众及工程技术界的接受。

两种策略相对在不同区域、地段及不同目标下各有优势。对高度密集城市地区，往往灰色基础设施已成体系，雨洪管理也非一定要放弃原有灰色设施，而是要增大绿色基础设施比重，一定程度上恢复自然水循环，同时将灰绿策略综合考虑，发挥各自优势，实现自然与人工排水的耦合效果，发挥“大、中、小”排水系统的综合优势。融合灰绿色基础设施就需要针对不同尺度对象，深入研究其功能协同性、结构嵌套性、布局均衡性，以及在不同地域、城市片区的适用性，从而在不同层次、环节、形式上选取最佳组合方案，实现综合的生态系统与社会服务功能。

当前国际上也提出景观基础设施（landscape infrastructure）的概念 ，强调以景观作为城市中基本结构/ 基础设施的意义：（1）构建系统性、结构性、连续性、多功能的城市基础性生态结构，具备水文调蓄、生境网络、休闲游憩、慢行性交通和环境教育等生态系统服务功能；（2）融合灰绿基础设施，通过生态修复、补偿，发掘塑造公共空间、发展地方文化、表达艺术性等新功能；（3）重组社会结构，联系社区，激发活力，创造机遇等。这对于融合灰色与绿色基础设施的整体思维具有启发意义。

目标与问题综合导向——对各国雨洪管理策略差异性的分析

对各国可持续雨洪管理策略已有不少介绍，但大多关注技术本身，对技术与其国情及雨洪问题和目标的关系关注较少。

初步分析表明：（1）各国雨洪管理概念名称及内容有所差异，一定程度上是与其国情、问题及雨洪管理目标有关；（2）各国虽都强调在人工环境下尽可能恢复自然水循环，但在不同土地可获得性、建设密度、水资源丰富度的情况下更注重因地制宜；（3）皆重视雨洪管理与城市综合环境改善及水质控制、生境营造、生活宜居等多方面效益的融合。由此反思我国国情实际：国土广大，灾害频发，地域差异大；人口众多，城区建设密度高；城市化迅速，新城老区差异大；土地公有，多部门条块管理；行政力量强，自上而下途径有力；问题倒逼行动，公众意识逐渐兴起等。因此我国城市雨洪管理与海绵城市建设，既需要充分考虑我国与外国的自然文化差异，也要充分考虑我国各地之间的差异，既要做到观念正确，也要做到技术适用。

景观水文——一种融合、交叉的城市雨洪管理与雨水景观设计指导策略

景观水文（Landscape Hydrology）旨在从水科学、生态科学与设计学科等的交叉领域发展出新的知识与方法，形成一种整合、创新的水研究与设计理论，实现对现实水问题的综合解决策略，并非仅仅是水环境的景观化和美化。

基于景观水文理论的城市雨洪管理策略包括：（1）过程，二元水循环过程的耦合，（2）格局，地表汇水区与地下排水区的耦合；（3）功能，灰绿色基础设施的耦合与协同作用。具体包括四个模块：水文模块、景观模块、设计模块、实施模块。其中，水文和景观模块重在分析评价，设计模块重在整合，实施模块重在落地。

总体而言，设计模块强调雨洪管理设施不仅发挥其功能性作用，也可以成为场地景观的有机组成部分，发挥塑造特色、愉悦、体现文化、激发活力的作用。实际LID 策略中的多项设施，从工程角度和从景观设计角度有不同的名字，如生物滞留池（bio-retention）与雨水花园（rain garden）实质类似。而针对任何LID 设施都可进行景观设计，包括下凹绿地、草沟、干池甚至水渠、管网、溢流口、雨篦、泵站等，都有可能成为与颇具观赏价值的景观元素。这里灰绿基础设施都被作为景观整体的有机组成部分而被统一设计。

具体场地中的雨洪管理措施还需与各类城市功能相协调，如与历史地段、商业地段、行政空间等如何结合，以及如何处理雨洪管理与休闲游憩、视觉审美等功能的关系，是否之间功能兼容甚至存在尖锐矛盾，都需要做具体研究。这必然会涉及多专业领域与学科部门，因此需以开放、合作的态度，实现思想、方法、技术等的对接、融合。

作者

清华大学建筑学院景观学系特别研究员  刘海龙

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