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争议海绵城市,雨洪治理谁堪大任?

争议海绵城市,雨洪治理谁堪大任?

发布日期:2020-01-02 浏览次数:74

近年来,我国城市内涝灾害频发,造成了惨重的人员伤亡和财产损失。2016年,在6月30日至7月6日的一周内,武汉强降雨累计580mm,突破有国家级气象记录以来周持续性降水量最大值。“武汉观海”一时成为全国媒体的焦点,中国城市的洪涝问题,再次引起全国从上到下的密切关注[1]。近年来,为防治城市洪涝,海绵城市得到推广和建设,但显现出来的问题也引来诸多质疑。


人类与雨洪协同进化

雨洪本是自然现象,雨和洪是两个相关但又有区别的概念。单纯的本地降雨(包括暴雨)是自然资源,尽管它们可能造成内涝,但一般不会在当地形成暴涨暴落的洪水,需要时可以为人类利用。洪,指流域上游暴雨引发的超量地面水,暴涨暴落且含有巨大的能量,如果没有迅速分流,则会在下游低洼地聚集,形成洪涝,对人类生命财产造成危害。


应对雨洪是人类与自然协同进化的一部分。为了在生存与安全之间寻找平衡,早期的人们通常是选择既靠近水源又干燥避开洪涝的地方栖居。此后,随着人口的增加和城市的发展,人们逐渐进入有洪涝问题的地区,占据了天然情况下的行洪和蓄洪空间,从而洪涝对人类自身的威胁加剧,这是我国沿江城市洪灾的主要原因。


从古到今,人类采取过不同的工程措施来应对雨洪。在青铜时代,栖居区地面采用的不透水铺装已经出现,如古希腊克里特岛米诺斯宫[2-3]。而几乎同期的中国河南偃师商代都城遗址,也已经有了完善的地下排水系统[4]。随着房屋密集的栖居区规模逐渐扩大,特别是工业化以后对硬化路面需求的增加,不透水地表面积连片扩展,导致地表径流系数加大,径流加速集中,使得城市雨洪脆弱性增高,越来越容易受到暴雨带来问题的影响和危害[5]。为此,在过去相当长一段时间,人们在城市里一般都采取“快排”模式,即通过与不透水地表直接相连的沟渠或下水管道系统实时地将雨水排走。但问题是这忽略了雨水作为资源的一面,而且实时排水会成为下游地区的一个洪水和污染源头。


世纪之交前后,这种单一的城市雨洪管理模式有所改变,雨水的资源性开始得到人们的重视并在实践中得到体现。雨水管理受到世界各国的重视:美国提出了水综合管理(Integrated water management, IWM),英国建立了“可持续城市排水系统(sustainable urban drainage system,SUDS)” [6],澳大利亚出现了水敏型城市设计 (water sensitive urban design,WSUD)的提法[7]。1999年,美国可持续发展委员会提出绿色基础设施 (green infrastructure,GI)理念,即组成天然与人工化绿色空间网络系统,通过模仿自然的进程来蓄积、延滞、渗透、蒸腾并重新利用雨水径流,削减城市灰色基础设施的负荷[8]。


海绵城市能解决城市雨洪问题吗?

城市雨洪管理与雨水资源利用的思想进入中国后,沿海地区率先开始了实践行动。2003年,在《城市景观之路:与市长交流》一书中,北京大学建筑与景观设计学院院长俞孔坚、北京大学景观设计研究院副院长李迪华提出“河流两侧的自然湿地如同海绵,调节河水之丰俭,缓解旱涝灾害。”这是国内城建领域第一次出现海绵概念[9]。2014年起,建设海绵城市成为国家行动,负担起保护水资源和防止洪涝的两大任务。财政部、住建部、水利部联合启动了全国试点城市工作,住建部编制印发了《海绵城市建设技术指南(试行)》(以下简称《指南》),到2015年,全国有数百个城市已经行动起来。


随着海绵城市工作的推进,一些问题逐渐显露,特别是2016年春夏数十年不遇的大暴雨遍布南方,许多试点城市没有经受住考验。这使得关于海绵城市的辩论愈演愈烈:


争论焦点1:城市海绵概念可行吗?


正方观点:城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[10]。


反方观点:海绵没有承重力,城市不可能建设在海绵体之上,只能说城市的部分用地具有类似海绵的性质,可解决部分雨洪的管理问题。


争论焦点2:绿地可以用来调节径流吗?


正方观点: 绿地系统是城市最大的海绵体,其调蓄功能不但要高于其他用地的要求,还可负担周边建设用地海绵城市建设的荷载要求。


反方观点:中国城市绿地只占建成区面积的三分之一,除非十分干旱,不可能承纳全城的径流调节任务。让其装入过多的雨水将影响绿地主要功能的发挥,许多绿地植物的生存会受到严重影响乃至泡死,违背“以本地物种为主”的生态树种选择基本原则。


争论焦点3:绿地能否承担滞洪作用?


正方观点:(北京)如果所有的绿地都能比地面低20cm,城市绿地就可以承担起滞洪的作用,那么暴雨积水问题就能基本解决。


反方观点:城市海绵体工程承纳雨水的总量是按照“设计降雨量”给定的,一般只有三、四十毫米,遇到远超这个标准的特大暴雨或大量的上游洪水时,不可能承担防治洪涝的重担。2016年动辄数百毫米暴雨在我国许多城市造成灾情就是证明。


争论焦点4:城市如何保存雨水和充实地下水?


正方观点:按照《指南》,严格根据当地“设计降雨量”进行设计和施工,构造全市海绵体系,就可保证实现“径流控制率”的指标,把雨水蓄存到海绵体(包括地下水层)。


反方观点:雨洪调控的出发点应是以余补缺,将暴雨的多余余量保存下来,供应缺雨季节使用。而《指南》这个设计思路是在缺雨季节将雨水全部扣进地下,小河断水,不给下游;到了雨季来临时,海绵体已经基本饱和,那么暴雨时海绵体已失去了继续接纳雨水的能力。


争论焦点5:海绵城市能否解决水质污染问题?


正方观点:城市绿色海绵体(包括绿地、湿地、水体、河滩、水岸等及其附生的动植物)可以过滤和净化水质,从而大面积而且很省钱地解决城市水污染问题[11]。


反方观点:水的富营养化大多可以自然解决,但是重金属和某些人造毒性物质无法自然消解,将长期以混合态、络合态或化合态存留在土壤中。这种土壤污染是很难处理的。最好的办法是通过人工污水预处理防止重污染径流进入土壤。如果因强行向土壤灌注雨水让这些污染物进入地下水层,将造成更大的生态灾难。


争论焦点6:建设海绵城市更省钱吗?


正方观点:灰色基础设施(路网、电网、排水管等)是靠人工、水泥、能源去建设、维护的,这个系统需要浪费很大的能源,而且是单一的解决问题。而综合的生态基础设施(水系、绿地、自行车系统、步行系统、文化遗产廊道等)整合在一起,能够很大程度综合而且“免费”地解决这些问题[12]。


反方观点:绿色海绵体解决洪涝的能力有限,城市首先还是要高标准搞好灰色基础设施建设,然后再锦上添花地进行海绵城市建设。现在正在推广的城市海绵工程造价高,寿命短,而且实际上不含污水分流和处理工程,没有经过经济技术分析与核算,应审慎对待。


争论焦点7:海绵概念是发展的吗?


正方观点:海绵概念是发展的,正从小海绵(绿色海绵体)向中海绵(下水系统)和大海绵(防洪系统)发展,逐渐完善。


反方观点:所谓小中大海绵的说法是概念偷换。绿色海绵概念以批判灰色基础设施开始,到返回来承认中国雨洪问题还是要以灰色基础设施为基础,绕了一个大圈。


综上所述,积极利用绿色海绵体保护和储留雨水是一项积极善意的发展,但前提条件是城市拥有充足的绿地,雨水没有被污染。我国亚热带季风气候区的夏季大暴雨,动辄超过海绵体容纳量的数倍甚至十数倍。城市海绵体对治理洪涝能起多大作用,需要实事求是、因地制宜地分析。另外,现行的《指南》忽视经济技术核算,没有计算投入产出比,鉴于全国性海绵城市建设耗资巨大(初步估计仅仅小海绵建设就在6万亿元以上),推进海绵城市建设应该是一项十分慎重的工作。


生态智慧如何应对雨洪?

海绵城市能否行之有效地解决城市雨洪带来的各种问题还需要继续探讨,未来将如何发展和推行还需要进行大量严谨的试验与论证工作。但可以确定的是,我们不能把海绵城市当做是解决城市洪涝问题必须且唯一的灵丹妙药,应该打破僵化的思维方式,站在更高的层面、更大的时空尺度上来观察雨洪管理的问题,比如生态智慧。


生态智慧,是人类在与自然协同进化的漫长过程中(包括雨洪管理实践中)领悟和积累的生存与生活智慧,包括可借鉴的古人的实践经验甚至教训。古人的智慧长期以来就有效地引导着人们的雨洪管理实践,并成就了许许多多造福万代的雨洪管理工程,它对指导今天的城市雨洪管理实践具有极其重要的作用[13]。在遭受了不应有的忽视后,我们应该努力研究、挖掘、继承、深化并发展人类历史积淀下的这些宝贵财富,为当今城市雨洪管理实践寻找更有效的解决方案[1]。


研究表明,在全球气候变化背景下我国的强降雨强度及其连续时间均表现出了增加的特征,而且空间分布也发生了变化。因此,迫切需要在规划城市雨水管渠设计重现期和内涝防治设计重现期时,考虑气候变化背景下我国不同区域城市强降雨强度及其持续时间的变化特征,以确保城市具有足够的排水能力,有效减少城市内涝灾害的发生[14]。


除了自然因素,城市建设中,忽视城市生态系统的整体性也是造成城市在暴雨洪涝面前异常脆弱的重要原因[15]。在京津冀、长三角、珠三角等高速城市化地区,土地覆盖变化速度惊人,建设用地快速扩张侵占农田、水面、林地等生态用地,不但打乱或切断了区域(流域)自然地表径流系统,还大量挤占分流和蓄洪空间。城市,不是一个孤立的诺亚方舟,它的防洪排涝体系必须与周边地区统一规划、整体性建设。反思城市内涝问题,不能仅就城市谈城市,要把它放在区域(流域)尺度进行整体上思考:水从哪里来?到哪里去?否则,城市内部的排水系统升级改造再好,水也无处可排[15]。


在科技快速发展的今天,空间信息技术已经发挥出其对城市生态系统的动态监测能力和科学分析能力。除了遥感监测,大气、水体、陆地生态监测网络,城市基础设施、能源供给、交通监测网络,在智慧城市框架下,这些城市智能监测网能汇集城市各种时空信息,更好的为城市管理、建设规划和公众服务提供支撑[16]。


此外,生态智慧还体现在城市建设过程中要建立科学、稳定的管理体制。城市内涝遍地成灾,与我国现行管理体制不无相关。主政地方官员如果将立竿见影的政绩放在首位,枉顾城市发展自身规律,为了政绩,不惜打破原有城市规划,反复进行城市规划修编,其结果必然破坏原来的城市结构与功能联系,从而降低城市绿色和灰色基础设施的生态服务功能,易形成洪患。因此,要解决洪涝问题,首先要树立城市规划的法律地位和权威性,任何时候不能因领导换届随意改变原有的城市规划。如果决策机制不能改变,城市规划的法律地位无法确立,就无法解决城市内涝的根本[17]。


撰文 | 王绍增(华南农业大学教授,《中国园林》学刊主编)

       象伟宁(同济大学教授,美国北卡罗莱纳大学夏洛特分校教授,Landscape and Urban Planning共同主编)

         刘之欣(华南理工大学风景园林学博士研究生)

责编 | 程莉

参考文献:

[1].王绍增,象伟宁,彭震伟.生态智慧引导下的城市雨洪管理实践.生态学报,2016,36(16):4919⁃4920.

[2].Stanley W.Trimble. Encyclopedia of Water Science.2nded. CRC Press Inc,2007.

[3].C. Michael Hogan,"Phaistos Fieldnotes". The Modern Antiquarian,2007 [2016-08-13].http://en.wikipedia.org/wiki/Stormwater#cite_ref-28.

[4].郭洪涛.偃师商城遗址的主要考古成果与开发利用.洛阳大学学报,2001(01):19-22.

[5].许有鹏,尹义星,陈莹. 长江三角洲地区气候变化背景下城市化发展与水安全问题. 中国水利,2009(09):42-45.

[6].Spillett P B,Evans S G,Colquhoun K. International perspective on BMPs/SUDS: UK—sustainable stormwater management in the UK//World Water and Environmental Resources Congress. 2005,173: 196.

[7].Lloyd S,Wong T,Chesterfield C.Water Sensitive Urban Design: A Stormwater Management Perspective. CRC for Catchment Hydmlogy, 2002.

[8].张园,于冰沁,车生泉.绿色基础设施和低冲击开发的比较及融合.中国园林,2014(3):49-53.

[9].杨素贞.俞孔坚与北大的“海绵城市”理论与实践.景观中国,2014 [2016-08-13]

http://www.landscape.cn/special/news/2014spongecity/index.html.

[10].仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望.建设科技,2015(1):11-18.

[11].透网鳞.俞孔坚:建立完整生态格局保障国土生态系统安全.新华网, 2013-01-30 [2016-08-17].

[12].城市系统患病内涝高温症状难解合理规划是关键.北京晚报, 2014-11-19 [2016-08-17].http://www.turenscape.com/msg.htmp?id=1637.

[13].颜文涛,王云才,象伟宁.城市雨洪管理实践需要生态实践智慧的引导.生态学报,2016,36(16):4926-4928

[14].周广胜,何奇瑾. 城市内涝防治需充分预估气候变化的影响.生态学报,2016,36(16): 4961-4964.

[15].吴志峰,象伟宁.从城市生态系统整体性、复杂性和多样性的视角透视城市内涝.生态学报,2016,36(16):4955-4957 .

[16].陈晓玲,陈莉琼,陆建忠.从武汉内涝看城市水生态管理及新型人地关系构建.生态学报,2016,36(16):4952-4954.

[17].陈利顶.城市雨洪管控需要生态智慧的引领.生态学报,2016,36(16):4932-4934.


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