成玉寧,袁旸洋

東南大學(xué)建筑學(xué)院,南京　211189

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讓自然做功事半功倍
——正確理解“自然積存、自然滲透、自然凈化”

成玉寧,袁旸洋

東南大學(xué)建筑學(xué)院,南京211189

成玉寧,袁旸洋.讓自然做功事半功倍——正確理解“自然積存、自然滲透、自然凈化”.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(16):4943- 4945.

城市是人工與自然結(jié)合而形成的新系統(tǒng),人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的耦合程度決定了城市是否宜居。在城市建設(shè)中,為了滿(mǎn)足生活與生產(chǎn)功能難免需要對(duì)原有的自然本底進(jìn)行人為的改造。就城市下墊面而言,一方面,改變了原有下墊面的自然屬性,可滲透變?yōu)椴豢蓾B透；另一方面,自然水系被蠶食、擾動(dòng),入滲、調(diào)蓄功能衰減。一系列的人為改造打破了自然的水文循環(huán),從而造成了城市的水環(huán)境問(wèn)題,致使城市難以可持續(xù)健康發(fā)展。因此,解決城市水環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵在于重新修補(bǔ)、彌合自然的水文循環(huán)過(guò)程。這就需要從“天、地”出發(fā),對(duì)城市所在地自然降水與下墊面做具體分析,在尊重自然降水規(guī)律的基礎(chǔ)上,結(jié)合城市下墊面的水文過(guò)程,實(shí)事求是地“讓自然做功”；而“自然存積、自然滲透、自然凈化”的三個(gè)“自然”原則充分體現(xiàn)了“讓自然做功”的原理,具有深刻的生態(tài)科學(xué)意義,是“天人合一”生態(tài)智慧在海綿城市建設(shè)中的具體顯現(xiàn)。

■自然降水與城市水環(huán)境

我國(guó)幅員遼闊,南北氣候分異明顯,溫度、自然降水、地形地貌等自然地理?xiàng)l件具有多樣性,城市自然降水條件與下墊面情況差異是客觀存在的。不同區(qū)域的城市、同一城市的不同下墊面,其適宜的海綿化策略與技術(shù)不盡相同。

自然地理與降水之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性,這種關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)為地理空間上明顯的降水量梯度差異。胡煥庸發(fā)現(xiàn)了中國(guó)國(guó)土范圍內(nèi)降水及人口分布的關(guān)聯(lián),即“璦琿—騰沖”線(xiàn),該線(xiàn)在一定程度上揭示了我國(guó)東南與西北部的降水在地理空間上分布極不均衡。地理區(qū)位不同城市的水問(wèn)題顯然難以憑借單一策略與模式解決,所采取的海綿策略與技術(shù)也需要因地而異[1]。

我國(guó)園林城市標(biāo)準(zhǔn)中要求建成區(qū)綠地率不小于31%,國(guó)家生態(tài)園林城市中該標(biāo)準(zhǔn)為不小于35%。即使達(dá)到以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),城市建成區(qū)仍有近三分之二的面積為不透水下墊面。同樣是硬化的下墊面,道路、廣場(chǎng)與建筑物對(duì)于徑流產(chǎn)生的影響也各不相同。與道路、廣場(chǎng)等不透水下墊面相比,建筑的屋面及排水管網(wǎng)系統(tǒng)可延緩徑流產(chǎn)生。由此,矛盾最為突出的下墊面是城市廣場(chǎng)與道路。當(dāng)管網(wǎng)分布不均、管徑不足或排澇不及時(shí),在城市建設(shè)用地面積中占比8%—20%的道路系統(tǒng)往往是內(nèi)澇災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的地段,尤其是立交橋下的涵洞、地下通道、地鐵、鐵路橋等地段。

■天然海綿體的保護(hù)與人工優(yōu)化

城市大多因水興造、繁榮、發(fā)展?！肮适ト酥巼?guó)者,必于不傾之地,而擇地形之肥饒者,鄉(xiāng)山左右,經(jīng)水若澤,內(nèi)為落渠之寫(xiě),因大川而注焉” (《管子》) ,由此可見(jiàn),古人建城非常重視高低相濟(jì),水旱皆宜,以興利避害。百湖之城——武漢,大片地面過(guò)于低洼,本不適宜建設(shè)大城市,因交通便利的優(yōu)勢(shì),逐步向大都市發(fā)展。開(kāi)埠以來(lái),多次發(fā)生重大水災(zāi),以1931、1998和2016年最為嚴(yán)重。其中自然水網(wǎng)系統(tǒng)在傳統(tǒng)粗放式城市建設(shè)模式下受到嚴(yán)重破壞,侵占自然水域現(xiàn)象嚴(yán)重,河流萎縮、河流廊道斷裂、河網(wǎng)支流大量消失,天然的海綿體被人為地填筑破壞或作為它用,極大降低了城市水系的儲(chǔ)水和地表水分流功能。但也應(yīng)看到,即使原有的海綿體全部保留,遇到像2016年這種遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)海綿體容量的特大暴雨,也還是會(huì)有程度不同的洪澇發(fā)生。所以,對(duì)城市海綿體建設(shè)的功效,應(yīng)該有個(gè)客觀的計(jì)算,與此同時(shí)城市排水系統(tǒng)的建設(shè),考慮到過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)太低,絲毫不能消弱,還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

城市中面積占比1/3的綠地本身具有海綿效應(yīng),包含了園林綠地及自然水體,有著較強(qiáng)的下滲能力和儲(chǔ)水能力。城市綠地對(duì)雨水的滯蓄能力受土壤、植被等方面的影響,不同的綠地其海綿效應(yīng)各不相同,如土壤類(lèi)型的不同,飽和導(dǎo)水率、下滲系數(shù)各不相同。因此,在保護(hù)城市及周邊的森林、草地、湖泊、河流等自然海綿體的同時(shí),系統(tǒng)化地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化和跨尺度的城市綠地系統(tǒng)結(jié)構(gòu),人工優(yōu)化、溝通天然水網(wǎng)體系,增強(qiáng)城市綠地與周邊生態(tài)基底的聯(lián)系,能夠極大地強(qiáng)化綠地的雨洪調(diào)蓄功能,提升城市綠地的整體海綿效應(yīng)。

■海綿系統(tǒng)與城市排水系統(tǒng)的銜接

海綿城市的建設(shè)需要統(tǒng)調(diào)海綿系統(tǒng)與城市排水系統(tǒng),以綜合平衡利用“海綿體”蓄集雨水與抗?jié)彻δ?。海綿系統(tǒng)與城市排水管網(wǎng)的有效銜接與協(xié)同作用,構(gòu)建“點(diǎn)、線(xiàn)、面”結(jié)合的城市水資源綜合調(diào)控網(wǎng)絡(luò),才能既提升城市的雨洪調(diào)蓄能力,又極大地補(bǔ)充城市用水資源。

■因地制宜的人工海綿體建構(gòu)

城市建成區(qū)有近三分之二的面積為建筑、道路、廣場(chǎng)等不透水下墊面。讓僅剩不到三分之一的綠地承擔(dān)百分百的城市海綿防澇任務(wù)既不合理也不可能,應(yīng)當(dāng)考慮人工措施讓硬化地面“海綿化”?！叭斯ず＞d體”的構(gòu)建同樣應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持因地制宜的原則,尊重客觀規(guī)律。

道路的水環(huán)境問(wèn)題是城市水問(wèn)題最為突出的代表,就城市道路論,機(jī)動(dòng)車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道的適宜海綿策略與技術(shù)也不盡相同。以海綿城市建設(shè)的南京河西天保街生態(tài)路為例,基于現(xiàn)行城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范,該項(xiàng)目系統(tǒng)地分析了城市道路水環(huán)境及道路綠化用水機(jī)制,沒(méi)有采用“下沉式綠地”,而是針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)行道、人行道分別采取了不同的透水技術(shù)、收水技術(shù),以及水資源蓄集、分配技術(shù)。該系統(tǒng)充分利用重力作用收集、調(diào)配水資源,運(yùn)用土壤本身的自平衡原理進(jìn)行水資源分配,是一套完全無(wú)動(dòng)力、可持續(xù)的系統(tǒng),并與既有的城市排水系統(tǒng)結(jié)合,作為其補(bǔ)充。同時(shí),利用新能源、互聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術(shù),構(gòu)建了城市道路海綿效能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端可及時(shí)獲取局地降雨量、土壤含水量、滲透式儲(chǔ)水模塊的存水量等數(shù)據(jù)(圖1)。經(jīng)歷了2015年、2016年兩個(gè)雨季的考驗(yàn),該項(xiàng)目對(duì)地表徑流的控制達(dá)87%以上,極大地削減了下游的排水壓力。綠化采用堆栽、密植喬灌木的方式,確保四季的綠化美化效果；此外,雨水的就地消納、蓄集與緩釋,基本滿(mǎn)足了道路綠化的常年用水需求,植物生長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于對(duì)照路段,大大節(jié)約了綠化養(yǎng)管費(fèi)用(圖2)。

圖1　南京河西天保街生態(tài)路項(xiàng)目系統(tǒng)圖解

圖2　南京河西天保街生態(tài)路項(xiàng)目雨天實(shí)景

[1]成玉寧,周盼,謝明坤.因地制宜的海綿城市理論與實(shí)踐探討//江蘇建設(shè)(第十五輯).南京:東南大學(xué)出版社,2016:86-103

2016-08-01

10.5846/stxb201608011576

成玉寧，東南大學(xué)教授，東南大學(xué)建筑學(xué)院景觀學(xué)系主任、東南大學(xué)景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所所長(zhǎng)。從事風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)、景觀建筑設(shè)計(jì)、景園歷史及理論、數(shù)字景觀及技術(shù)等領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，著有《現(xiàn)代景觀設(shè)計(jì)理論與方法》、《濕地公園設(shè)計(jì)》、《場(chǎng)所景觀-成玉寧景園作品選》、《園林建筑設(shè)計(jì)》等，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。E-mail: cyn999@126.com

導(dǎo)讀： “自然存積、自然滲透、自然凈化”是海綿城市建設(shè)的要義,體現(xiàn)了“天人合一”的生態(tài)智慧,其核心在于正確且充分利用“自然力”。從自然降水規(guī)律與城市下墊面的特異性研究出發(fā),采取因地制宜的建設(shè)策略與方法,以保護(hù)、利用、恢復(fù)和完善城市水系為主,人工優(yōu)化與補(bǔ)充為輔,是“三個(gè)自然”的精髓。結(jié)合案例研究,從天然海綿體的保護(hù)與人工優(yōu)化、海綿系統(tǒng)與城市排水系統(tǒng)的銜接、因地制宜的人工海綿體建構(gòu)三個(gè)方面闡述了正確理解“三個(gè)自然”的方法。