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为什么需要海绵城市规划
- 2019-04-02 -

        海绵城市作为一项国家推行的政策,能够为我们城市带来什么样的改变,是很多设计师、政策执行者和城市市民关心的问题,特别是连日来,我国遭受暴雨侵袭,“武汉看海”、“广州看海”、“安徽看海”……给城市和市民造成的损失和痛苦是巨大的。人们自然会质疑水利工程、海绵城市规划的效益,质问“为什么”,质问“路在何方”?

        问题一:从流域尺度的角度出发

  为什么我们总是要河流按我们的意志走?

  历史上的武汉区域的空间格局本来是六分水,三分田,一分山;现在城市建设和发展,把六分水变成了四分城二分水,城市建在湖里,被淹是很自然的。我们建了很多、很高、很坚固的大堤,把水拦住了。但是,暴雨一来,城市还是被淹。

  我们常说“水往低处流,人往高处走”,可我们的城市建设却往低处建,又企图让水往高处走(水泵泵水)。我们总是企图把水给圈起来,腾出空间建城,可我们是否想过应该把城市“圈”起来?

  我们总是企图建设高堤坝,防百年一遇洪水,我们为什么不能把城市建在百年一遇的洪水水位高度以上?我们要让河流按我们的意志去走、让湖泊变城市,我们做到了!可我们得到什么样的回报了呢?

  所以,要解决“武汉看海”的问题,海绵城市规划还是要从流域的尺度,让水往低处流,让城市留有足够的水面和湿地空间,最大限度地满足史上最大连续降雨量的蓄水要求。

  同时,应该按历史最大的连续降雨量,设计城市地表径流模型,分流入湖泊、分流入农田、分流到下游,还要修复湖泊和湿地水域面积和蓄水能力(当然包括围城、泵水、水利工程)。

  既然是流域尺度,那么,上游和下游的水文状况和影响是必须考虑在模型里的。总之,海绵城市解决“城市看海”是一个流域的系统工程,不是一城一区的工程所能解决的。

        问题二:“防洪防旱防内涝”是不可分割的整体

  为什么美国迈阿密不需要建百年一遇的大堤?

  海绵城市是把“防洪防旱防内涝”作为一个整体来考虑的。我们习惯把防洪看成是水利部门的职责,把防内涝看成是住建部的职责,也许只有农业部更关心防旱。俗话说,水能撑船、水也能沉船;水是资源,水也可以是祸害。

  俗话又说,水是动态的,水也是常态的;海绵城市规划一个区域内,暴雨的频率和强度是不定的,一次暴雨,很可能把一年的降雨量的30-70%都下下来;但区域内每年的总降雨量的差异很小。

  在暴雨来时,如果单纯考虑防洪,把洪水都排泄掉,旱季旱灾就会加剧;如果建高坝把洪水拦住,雨水不能入河入湖,内涝就成为必然。

  所以,管水是一个系统工程,必须同时考虑防洪、防旱、防内涝,它们必须是水利部、住建部、农业部共同的职责,共同的方案制作者、共同设计、共同建设、共同管理。而海绵城市应该是它们共同的理念和原则。

  关于流域或区域尺度上的水面和湿地面积的重要性,最好的例子是美国迈阿密地区的水系系统,城市临水而建,建筑离水面仅高差2米,没有堤坝。为什么这座城市不担心被淹?这个区域的年降雨量超过2000mm,最大连续降雨量超过300mm。

  不担心被淹,关键是海绵城市规划保留大于20%的水面。简单的数学计算可以得出,把100平方公里的汇水面积产生的地表径流,汇集到20平方公里的水面上,300mm的降雨水位最多增加150cm,小于2米的高差,城市就免于洪灾,自然不需要百年一遇的大堤。

  因此,海绵城市的核心是“防洪防旱防内涝”的一体化。

        问题二:雨洪是资源

  再不把洪水利用起来,将给我们带来不可逆转的危害

  海绵城市解决地表径流问题是当下的共识,通过海绵城市设计就地消纳地表径流,促进雨水就地下渗,涵养地下水源,这是海绵城市设计的第一原则。这一原则是基于“雨洪是资源”的理念。

  对于我们的城市来说,雨洪与其说是一种危害,更不如说是一种没有控制好和利用好的资源。2012年北京的一场暴雨的地表径流相当于一个密云水库的蓄水量,对于北京这样极其缺水的特大型城市来说,是一笔无比宝贵的资源,但是我们就这样眼看着让它不但白白流走,还变成洪灾,危及城市生命和财产的安全。

  所以,如何在流域的尺度上,保留和建设足够大的水面和湿地,这是储蓄雨洪资源的需要,也是减少洪水危害的需要。很痛心的是,这些年来,我们的小湖泊消失,大湖泊水面减少了40%;我们的湿地面积更是减少了65%以上。

  本来,我们国家的水资源就只有世界人均水资源的1/4,如果我们再不把雨洪作为资源,而是当成祸害,那水资源的枯竭,也将给这个民族带来不可逆转的危害。所以,把雨洪作为资源蓄起来,是海绵城市规划的目标。

        问题四:海绵城市的核心是“四大尊重”

        “尊重水、尊重地形、尊重表土、尊重植被”是低影响开发的四大原则,也是海绵城市的四大原则。为了建城,我们不但填了湖、还平掉山;一有暴雨,城市就是一个聚雨盆。我们改变了地型,也改变了地表径流,被淹也就成为常态,这可不是城市排水系统能解决的。

  这个道理很简单,作为自然重要的组成部分,水和土地之间的关系既相互排斥又相互依存,鲧禹治水,鲧就是以土屯水,是相互抗拒的,但是禹治水是通过地形为水打开一条通路,水以土为形。

  并且,没有了水,土地上所有的生命又无法生存,二者又是相互依赖的,数千年前的祖先就告诉我们尊重水,尊重地形,因势利导,维持整个自然的和谐共生。海绵城市规划的意义也在于此,让水和土地和谐相处,不要产生矛盾,自然也就不会产生灾害。

  现在大家都认识到水资源、土地资源的重要性,这个土地资源同时包括了地形地势资源和土壤资源(尤其是表土资源),城市建设者对表土资源的重要性还远远没有农民认识清楚。

  表土资源是指地表厚约20cm左右的土层,这个土层是土壤最“活化”的部分。在人类活动以及生物的综合作用下,表土层富集了丰富的有机腐殖质,成为值物生长发育的最好基质,是十分宝贵的资源。

  表土层的形成也殊为不易,靠自然风化,形成1厘米的表土层,可能需要400年,也就是说,普通土壤30厘米高的耕作层,需要超过1.2万年的时间来“养”成。

  表土与水的关系表现在,表土能迅速吸收和保持自身重量百倍甚至几百倍的水分,而且具有反复吸水功能,损失了表土,也就损失了水的涵养库。

  现在表土资源面临着非常严重的危机,城市建设基本上都会深挖土层,表土资源就这样被粗暴的挖掘并混合在其他土壤中丢弃,而在自然环境下,表土也是最易遭到水蚀和风蚀。

  据统计,我国土地流失总面积约150万平方公里,每年损失土壤约50亿吨,被冲走的氮、磷、钾肥约4000万吨。据估计,长江流域表土年流失量达5亿吨,与此同时,农作物的生长又严重依赖于人工施肥,造成土地化学污染严重,形成恶性循环。

  黄河中上游地区也是因为表土资源的流失,以前可以产出富庶农作物的地区,如今沙漠化严重,可耕作农田减少。可见,表土的损失也关系到粮食安全的重要战略资源的损失。

  海绵城市也要“尊重植被”,道理很简单,海绵城市规划植被能减少地表径流对表土的冲刷,就能保护表土和表土结构。植被也是水资源的涵养库,一般一平方公里的森林(包括它的土壤和浅层地下水),相当于2,000万立方米的水库。

  因此,无论是流域内的森林植被,还是水系岸边的植被都是流域内至关重要的元素。

        问题五:建立水系自净化系统

  污染其实是放错地方的资源

  如果说,洪水是我们没有控制好的资源,同理,污染是放错地方的资源。目前我们的水受到很严重的威胁,污染极其严重。如何保护我们的水资源,防止水污染,是我们要面临的非常严峻的问题,也是海绵城市要解决的关键技术问题。

  海绵城市要解决水质的问题,就是要建立一个可持续的水循环体系和自净化系统,其中包括湿地的建设。湿地有流域内的大型湿地(三江平原湿地)、湖泊型湿地(如鄱阳湖湿地)、河岸河漫滩湿地、海湾入海口湿地。

  这些湿地的功能和作用,怎么说都不过分,比如说,水涵养功能、生境功能、抗洪防旱防内涝功能、水系自净化功能、生物多样性保护功能,等等。海绵城市规划湿地对整个流域的生态环境有着非常重要的调节作用,但是在我们过去的城市建设中,湿地被蚕食、破坏,取而代之的是硬质的城市。

  如今要解决水质问题,就要恢复湿地,地表径流水通过湿地的沉淀净化的过滤,起到净化的作用,再进入河道或者渗入地下水。而地表径流水中富含的污染物也就成为湿地中的动植物的丰富养料。

  所以说,污染是放错了地方的资源,而湿地恰恰是解决水污染的重要载体。湿地建设技术也就成为海绵城市规划的技术重点。