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海绵城市概念与思想(转载)
发布日期:2018年11月08日
ABSTRACT Sponge city is a new national strategy of urban planning to solve urban flooding. Started from the origin of the concept of sponge city, the paper addressed the key issues of the sponge city, including the resilient city, the low impact development and the sustainable resource management. It argues that sponge city offers a more sustainable solution to urban flooding problem than storm water management, and more close to the eco-city and low-carbon city theory. The idea of sponge city is original and effective in transforming the traditional model of urban storm water management in China and to protect the urban aqua-system.

KEY WORDS sponge city; low impact development; storm water management; resilient city; eco-city

近年我国城市“看海”窘况频现,引发了对城市水危机的新一轮关注和对传统城市排水系统建设反思的热潮。在相关行业和学术领域对城市雨洪综合管理利用方面先进理念的呼吁和中央政府对新型城镇化建设的生态思想指导下,住房和城乡建设部正式提出了海绵城市的概念,并发布相关指南,全国各省市纷纷响应出台相关建设计划;这是我国继园林城市、森林城市、生态城市、低碳城市等一系列政策引导的城市理念后出现的新概念。本文致力于海绵城市的深层内涵的剖析,明确该理念的优越性和有效性,切实引导我国城市雨洪管理理论体系的发展和完善,解决我国城市建设的困境。

1 海绵城市提出的背景
1.1 我国城市水生态危机现况
2011 年,中国城镇化率首次超过50%,标志着我国从一个农业大国迈入一个城市化的工业大国[1]。快速城镇化引发大规模的城市扩张,城市化的不断加深则带来一系列生态环境问题,其中水生态危机尤为突出。近些年,国内许多大中型城市屡遭暴雨而频现内涝灾害,如2010 年广州“5·7”暴雨,2011 年的南京“7·18”暴雨,2012 年北京“7·21”特大暴雨事件。今年4 月7 日,长沙再现暴雨袭城,湘府变泽国,重启“看海”模式。内城“看海”的景象所付出的代价却是众多遇难的生命和惨重的经济损失,雨洪问题已被推到了城市中生活的每一个人面前,发人深思。然而,城市面临的水生态问题远不止洪涝灾害,还有水资源短缺和水安全问题与之并存。

我国淡水资源总量较多,而人均水资源严重贫乏,仅为世界平均水平的1/4,是全球13 个人均水资源最贫乏的国家之一;我国水资源总体上呈“南多北少”,长江以北水系流域面积占全国国土面积的64%,而水资源量仅占19%[2], 可见水资源空间分布和水土组合极不平衡。目前我国每年平均缺水约500 多亿m3,2/3 城市缺水,每年我国因缺水造成的直接经济损失达3500 亿元[3]。

与此同时,人类片面追求经济利益,忽略生态环境,向有限的水资源环境任意排放污染物,导致我国水环境污染日益严重。快速发展的近十年间,我国城市水污染事件多不胜数,贵州都匀矿渣水污染、三门峡水库泄出“一库污水”、四川沱江特大水污染、松花江重大水污染、广东北江镉污染事故等重大化工水污染事件让人触目惊心。其次,兰州市自来水苯超标事件、汉江武汉段水质氨氮超标、甘肃徽县血镉超标事件等水质问题,以及2009 年以来多地频频曝出居民(儿童为主)血铅超标事件[4],映射着我国城乡居民饮用水安全问题岌岌可危。

我国严峻的水环境污染形势,进一步加剧了我国水资源短缺的矛盾,生态环境恶化,严重威胁着人类生活健康、社会稳定和经济发展。透过这些数据和事件,凸显了我国城市水安全问题亟需有效的解决之道。

1.2 我国传统城市建设模式不足
反观我国传统城市建设模式在应对内涝洪灾和水安全问题的能力却存在明显不足,无法有效缓解和改善城市水生态问题,呈日趋恶化之态。这主要归咎于传统城市工程管道式灰色排水基础设施、防洪规划和排水工程规划的落后及雨水资源合理利用意识的薄弱。

我国传统城市排水基础设施采取的是工程式管道方式,依赖钢筋水泥现代技术建立起的保护模式,体现的是西方工业时期人力战胜自然的思维方式。然而,在城市高速发展的今天,这种忽略自然力量的思想,导致了滞后的城市排水系统无法应对越来越严重的城市暴雨灾况,暴露了我国传统城市排水系统存在建设之初的标准过低,改建成本巨大,以及对雨污混合污染问题的忽视等不足,内涝、污染、水环境等问题接踵而至。

从相关规划编制来看,我国城市普遍缺少雨洪控制利用相关专项规划,仅在排水规划、防洪规划、环境保护规划等中有所涉及[5];在进行城市排水规划时[6],也没有确立雨水是资源以及要先合理利用再排放的指导思想。由此可见,我国城市的雨水资源利用意识薄弱,对天然雨水资源的利用率极低,不到10%[7],大量雨水资源被直接排走,白白浪费,与我国水资源紧缺形成突出的矛盾面。

城市水生态环境是一个综合问题,对城市整体的生态系统、人民生存、社会稳定、经济繁荣等有着重要的影响作用。我国城市水生态危机和城市建设模式的落后,正严重制约着我国经济发展,威胁着每个人的生存问题,引起国内学者的广泛关注。他们开始反思城市雨洪规划建设和管理模式,急切呼吁转变防洪减灾思路,与洪水为友,变废为宝,从过去单一控制转向综合管理洪水的生态型控制方法[8]。

因此,在我国新型城镇化建设和水生态环境恶化的时代背景下,海绵城市作为人与自然和谐共存,发挥城市水生态服务功能,引导城市可持续发展的有效途径,被专业领域学者提出和推广,并成为国家和地方政府解决城市雨洪综合管理的指导方针和战略目标。

2 海绵城市概念内涵剖析
2.1 概念发展
海绵城市(sponge city),顾名思义是借海绵的物理特性来形容城市的某种功能。通过文献检索,发现国内外多有学者运用该概念来形象比喻城市吐纳雨水的能力。

通过国外文献研究发现,海绵城市的概念最早被澳大利亚研究学者用来隐喻城市对周边乡村人口的吸附效应[9-10]。近年来,不少学者开始将建设海绵城市作为形容城市与水文关系的研究。Ignacio F. Bunster-Ossa 用海绵城市来形容城市像海绵一样处理雨洪自然事件问题的弹性能力,并以三个案例说明了从规划到设计不同尺度的具体雨洪管理设计方法,包含雨洪滞留和过滤等景观手法的应用[11]。台湾学者Chung-Ming Liu 等提出建设海绵生态城市以适应水文气候灾害,而台湾环保团体也积极宣传“打造海绵台湾计划”[12]。今年1 月,美国《晨报》(Morning Edition)也展开了建设海绵城市的讨论[13]。

国内关于海绵城市讨论的源起和发展脉络如图1 所示,大致可分为概念雏形、实践探索、概念发展和概念形成四个阶段。


根据相关资料,概念最早可追溯到2003 年,北京大学俞孔坚和李迪华教授共同出版的《城市景观之路:与市长交流》[14] 一书中最早将“海绵”的概念比喻自然湿地、河流等对城市旱涝灾害的调蓄能力。

随着我国城市水生态问题日益凸显,越来越多的行业人员开始在实践中探寻解决城市雨水可持续发展问题的方法。在此实践探索阶段,俞孔坚教授及其土人景观规划设计团队成果突出,从2008 年的天津桥园到2010 年哈尔滨群力雨洪公园,创造了许多雨洪管理实践的成功范例;其次,深圳市在2004 年开始率先引进LID 理念,不断探索适应该地区的应用模式,并推动创建光明新区成为全国低冲击开发雨水综合利用示范区[15]。这些实践进一步推动着我国城市雨洪管理相关理论方面的深入研究和发展。

许多学者在学习借鉴国外先进理念和技术的同时,努力探讨适应于我国城市雨洪问题的理论和方法创新,大力推动了我国海绵城市概念的发展。在学术期刊中,市政领域以董淑秋等[16] 为代表,于2011 年首次在理论研究中结合首钢工业区改造规划的实践明确提出了建构“生态海绵城市”的规划概念。此外,还有许多相关行业人员和研究学者也提出了海绵城市的建设思路[17-19]。如现任常德市江北水系综合治理办公室项目协调员的刘波,在2011 年十一届全国人大四次全会和2013 年十二届全国人大一次会议期间,分别通过九三学社和湖南代表团罗祖亮向会议提交了共两份关于科学利用和管理城市水资源的提案和建议,均提到“建设海绵体城市”的建议1);俞孔坚教授在2012 年北京遭遇“7·21”特大暴雨灾害后,致信北京市委书记,提出“建立‘绿色海绵’解决北京雨洪灾害”的建议2);国际著名水文气象专家林炳章教授在2013 年10 月于厦门召开的极端暴雨事件和防洪减灾国际学术研讨会上建议,可借鉴美国经验,建设一座“海绵城市”[19]。

由此,“海绵城市”相关概念成为了近年我国行业内热门话题和前沿思想,而中央政府的进一步关注和推动则促进了该理念的正式形成。习近平总书记在2013 年12 月召开的中央城镇化工作会议上发表讲话时谈到的,建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。到2014 年2 月,住房和城乡建设部城市建设司在其工作要点中明确提出海绵型城市设想;同年3 月,习近平总书记在中央财经领导小组第5 次会议上提出新时期治水思路“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水战略,同时再次强调“建设海绵家园、海绵城市”。2014 年10 月,住房和城乡建设部贯彻习近平总书记讲话及中央城镇化工作会议精神,正式发布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》(下文简称《指南》)。同年12 月,财政部、住房和城乡建设部、水利部联合印发了《关于开展中央财政支持海绵城市建设试点工作的通知》(财建[2014]838 号),组织开展海绵城市建设试点示范工作,受到全国各省市政府的重视和相关领域人员的广泛关注和深入研究[20]。

总体来看,在我国海绵城市概念发展的整个过程中,出现了多种概念名称叫法,主要有绿色海绵、海绵体城市、生态海绵城市等,这些概念在改变传统雨水排放模式、提高城市自然蓄水排水的能力、运用生态途径解决城市水环境问题等方面展开了不同程度的探讨研究,与海绵城市有着异曲同工的紧密联系,最终在国家政策层面确定了海绵城市概念的统一和完善。

2.2 概念内涵
我国《指南》中对海绵城市的概念进行明确定义:指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[21]。该简单概念背后隐含的深层内涵[22-23],笔者认为可以具体分解为:一是,海绵城市面对洪涝或者干旱时能灵活应对和适应各种水环境危机的韧力,体现了弹性城市应对自然灾害的思想;二是,海绵城市要求基本保持开发前后的水文特征不变,主要通过低影响开发(LID)的开发思想和相关技术实现;三是,海绵城市要求保护水生态环境,将雨水作为资源合理储存起来,以解城市不时缺水之需,体现了对水环境及雨水资源可持续的综合管理思想。

2.2.1 弹性城市应对自然灾害的思想
弹性(resilience)作为学术名词,最早由生态学家C. S. Holling 于1973 年提出,指一个系统吸收克服干扰,保持其自身功能和结构稳定的能力。弹性城市(resilientcity)是指城市系统能够吸收干扰,在被改变和重组之后仍能保持自身特征,同时从干扰中总结学习和提升自身的能力[24]。对比传统城市在面对自然灾害等外界干扰时呈现无法应对风险的脆弱性,弹性城市在灾害防愈、气候变化适应和风险管理方面更具综合性和前瞻性。其中,建立具有适应性和弹性的城市水系统设施是弹性城市的重要组成内容[25],我国哈尔滨两处城市公园——文化中心湿地公园和群力国家城市湿地公园正是土人景观设计团队将水弹性与景观相结合应用到城市建设实践中的成功探索3)。

传统城市在面对暴雨灾害时,往往存在径流量大、排水管网容量有限、雨水可下渗界面少,雨水无法自排而在城市路面滞留形成积水,水量急剧增长形成洪涝灾害,导致工程失事、交通瘫痪、地下设施受损等,危害人民生命财产安全,造成严重国民经济损失。

海绵城市正试图改变传统城市防洪排水系统在应对灾害时一触即溃的现状。海绵城市要求“优先利用自然排水系统,建设生态排水设施,充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,使城市开发建设后的水文特征接近开发前,具有自然积存、自然渗透、自然净化的功能”[21]。

海绵城市这种强调城市在面对水文类自然灾害时快速吸收灾害干扰,排除干扰的同时还具备净化和储存的增效功能,灾害过后不改变自身结构并变废害为资源的内涵,完整体现了弹性城市特征和思想。

2.2.2 低影响开发系统实现雨洪控制的思想
海绵城市的核心目标是维持开发前后水文特征不变(径流总量、峰值流量、峰现时间等)。从水文循环角度看,主要从源头、中途、末端采取控制手段,要实现场地开发前后水文特征不变,就得源头多面滞吸,中途多线引导和末端多点蓄积,以达到良好水文循环。

低影响开发理念提出之初只是强调源头控制径流,随着各国理论和实践发展,该理念内涵和技术也在不断充实和完善。为更好地解决我国城市现状复杂的水环境问题,《指南》中明确低影响开发“是指在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的‘海绵’功能。”[21]

因此,低影响开发系统是海绵城市实现低开发强度和雨洪控制的核心思想和实现手段,将统筹城市开发建设的各个环节。

2.2.3 水生态系统保护与雨水资源利用之可持续管理的思想
传统城市缺乏水生态系统保护和雨水资源合理循环利用的综合管理思想,一方面体现在传统雨洪管理的主要目标和任务就是安全地排放雨水[26],市政工程的排水模式属于简单粗暴的快排式思想,只考虑如何让雨水排得越快、越多、越通畅,白白浪费大量的天然水资源。另一方面体现在传统城市建设的高强度土地利用开发模式,忽略并破坏水生态环境:具有透水功能的绿地被大量不透水的人工硬质地面代替,减少了地下水的补给途径;生态河道被截弯取直,加上裸露的水泥垂直驳岸,降低了河流蓄水能力;高密度建筑群导致生态系统破碎化,阻隔了生态绿地与河流间的水循环。显然传统城市建设模式不符合可持续发展要求,无法适应城市发展面临的巨大资源和环境压力。

海绵城市坚持生态优先原则,城市开发建设应保护现有水生态敏感区;合理地控制开发强度,选择低技术生态措施,维持可持续的水生态循环功能;强调雨水的渗透、调蓄、净化和利用的综合系统[21]。通过海绵城市建设,可以最大限度的减少对城市原有水生态环境的破坏,并实现雨洪资源的有效利用[27],将极大程度缓解我国城市用水短缺的问题。

由此可见,区别于传统城市单一的雨洪管理思路,海绵城市理念对待水生态系统保护和雨水资源的最优化利用之生态综合管理思路,体现了其对待城市水生态环境的可持续建设管理的思想。

3 讨论与分析
3.1 海绵城市内涵的思考
纵览《指南》内容,海绵城市的建设途径主要是:对城市原有生态系统的保护;生态恢复和修复;低影响开发。但是全篇核心内容更侧重于低影响开发,包括副标题和设计章节的引导,加上通常人们对低影响开发的一般理解,包括政府和建设示范点的宣传都侧重于中小尺度的城市开发建设技术和城市雨水管理,这些都容易导致读者或实施者将海绵城市建设重心落在低影响开发设计部分,而忽视低影响开发理念和《指南》中关于区域水生态系统保护的规划前提,即保护和修复区域水生态系统以及考虑地区和流域范围环境的规划建设原则。

因此,《指南》中内容较全面,但是偏重低影响开发建设模式的推广,而未对该定义进行详细诠释,不易有效传达其中海绵城市的综合内涵;在此提出加强低影响开发的内涵层次和海绵城市统筹区域水生态系统安全内涵的思考建议,以实现具有科学观、全局观和生态观的城市建设模式。

3.2 海绵城市和雨洪管理的关系
雨洪管理(storm water management)的概念是一个舶来词,也可译为暴雨管理,一般是指对城市雨水的控制和利用。西方发达国家在20 世纪70 年代开始了该理论的实践与研究[28],并经历了一个不断完善的过程,最终形成了较完善的城市雨洪管理体系,较典型的主要有美国的最佳管理措施(BMP) 及低影响开发(LID) 体系、澳大利亚的水敏感城市设计(WSUD)、英国的可持续排水系统(SUDS)、新西兰的低影响城市设计和开发(LIUDD) 等。

相对而言,我国雨洪管理体系研究起步较晚,且现有城市雨洪规划和管理体系较为落后。本世纪初,面对我国城市化带来越来越严峻的雨洪问题,不少学者开始借鉴发达国家成熟的城市雨洪管理先进技术和理念,结合我国国情展开相关研究和实践,取得了一定的成果,但是并未形成适合于我国城市雨洪综合管理问题的系统理论,难以推广和普及。

究其原因,如车伍教授所言:“雨洪管理被直译为暴雨管理,从该领域的发展及内涵看这显然都不够准确且容易引起误解”[28];即“雨洪管理”作为外来词汇的中文直译,对其词义的理解具有一定的语境局限性。从字面概念来看,中文的“雨洪”或者“暴雨”特指较大强度的降雨而形成的洪水。但是对于雨洪管理理论而言,其研究对象则不仅限于暴雨,还包含中、小级别的所有降雨形成的雨水。另,“管理”一词在中文语境,也是特指非工程性的计划、组织、控制等活动过程。但是对应雨洪管理理论内涵,则包含着相关的工程性技术和非工程性管理两者。可见,单纯雨洪管理的概念,不能准确体现城市雨洪管理可持续发展要求的完整内涵,适用性有限,难以在我国学术和实践领域广泛推广和传播。

为了更清晰全面地反映该理论研究的内涵,许多学者尝试提出新的概念来替代,比如雨洪控制利用[28]、生态海绵城市[16]、绿色海绵[17-18]。经过不断实践和发展,海绵城市概念脱颖而出,其形象的字面意义展现了城市如海绵般自由控制雨水的能力,被大家广为传之。如前文所述,《指南》的定义,更是较完整诠释了城市雨洪管理体系的生态内涵,在指导我国城市建设实践的有效性方面具有相对较大优势。

因此,海绵城市是城市雨洪管理理论上的内涵发展和进步,明确了生态型城市雨洪综合管理思想和途径。海绵城市理念的确立和推广,为推动我国城市雨洪管理体系建设和有效解决城市发展过程中的水生态问题指明了道路,意义重大。

3.3 海绵城市与生态城市、低碳城市的关系
城市的快速发展常伴随着诸多生态环境问题,为了探索理想城市发展模式,我国学者和政府相继提出园林城市、生态城市、低碳城市、智慧城市等城市概念,现在又推陈出新海绵城市。今天提生态、明天讲低碳、后天谈海绵,看似有些变化无常,其实概念虽不断出新,各内涵确环环相扣,紧靠城市的可持续发展主题。对海绵城市与生态城市、低碳城市概念的异同进行辨析,有利于提高各概念实践的有效性,发挥综合效益。

三者概念内涵各有侧重。生态城市(Eco-city)4)的概念最早从生态学角度提出,是全球生态危机下的产物,侧重人与自然关系的反思,协调城市人工系统和自然生态系统的关系,人类城市化进程中里程碑的发展理念,标志着人类从工业文明进入现代生态文明阶段。生态城市内涵丰富,属于自然、社会、经济的复合生态系统。低碳城市(Low-carboncity)5)的概念在21 世纪初从经济领域扩展到社会和城市领域,侧重城市交通、建筑、生产与消费等领域的发展与化石能源消耗所产生的温室气体(主要是二氧化碳)排放形成脱钩(Decoupling)6)的目标,强调降低城市能源消耗,减少二氧化碳排放,以应对全球温室效应和气候异常带来的生态环境问题。海绵城市的概念如前文所述,侧重于城市建设与水文生态系统的关系,强调城市应对水文自然灾害的弹性和低影响开发的城市雨洪综合管理思路。

从三者概念来看,生态城市具有最为宽泛的可持续发展内涵,是一切生态系统关系和谐发展的总和。低碳城市是以二氧化碳排放为量度,阐述人类经济社会活动(社会经济系统)与化石能源消耗(自然系统)的可持续发展内涵,强调生态的资源利用和产出。海绵城市较具体地从城市与雨洪管理角度探讨人与自然生态系统的可持续关系发展,其低影响开发和雨水资源循环利用不同于传统高碳型排放工程,在很大程度上减少碳排放,体现了低碳城市理念。

因此,海绵城市和低碳城市都属于生态城市范畴,是城市发展的具体生态途径。同时,海绵城市践行了低碳型建设理念,属于低碳城市范畴。三者存在理论递进的紧密联系,相辅相成,促进城市可持续发展理论的发展完善,成为政府实施可持续建设事业的得力抓手。

4 结论
综上所述,我国海绵城市的概念经过一段发展过程,较清晰完整地诠释了城市雨洪管理在雨洪防治、雨污控制、雨水资源合理利用方面的生态内涵,对水量、水质、水利用提出综合要求,体现了其概念的先进性;其次,海绵城市概念的思想内涵符合我国生态城市和低碳城市的可持续发展要求,获得中央政府的确定和推广,有利于促进我国传统城市雨洪管理模式的转变和发展,成为全国城市雨洪管理建设的标杆和重要方向,是我国建设新型城镇化水安全的重要保障。

同时,作为新的城市建设模式,海绵城市的理论尚处于探索和发展阶段,亟待在准确解读其概念的深层内涵基础上展开进一步思考,研究符合我国不同地域特色的具体实施策略和规范标准,以促进该理论体系的完善和成熟;并从以下几方面提出建议:规划上,加强各专业和部门协作,科学分析水文特征为先,合理配置空间资源;技术上,各地区应制定符合其地域条件和要求的专用技术指南,避免照搬模式;法规上,制定完善的法规政策和管理体系,做到开发有法可依,管理有法可循;实施上,辅以经济调节手段,加强政策支持与示范宣传,提高企业和市民减污、水体保护及水资源合理利用的意识和行动力。
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