陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室, 武漢　430079

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從武漢內澇看城市水生態(tài)管理及新型人地關系構建

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室, 武漢430079

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠.從武漢內澇看城市水生態(tài)管理及新型人地關系構建.生態(tài)學報,2016,36(16):4952- 4954.

2016年7月,持續(xù)1周累計560.5mm的降雨將“年年看海”的武漢市再次推上風口浪尖：大面積城市內澇,中心城區(qū)200多處漬水,機場高速塌方,雨過天晴依然有社區(qū)浸水長達1周。城市曾經(jīng)是繁榮富足的象征,但在近年來的暴雨中我國有62%的城市沉淪水中[1-2]。面對頻繁發(fā)生的城市內澇,需要對潛藏在城市內澇災害背后的城市水生態(tài)問題進行思考,探索城市水生態(tài)科學管理的新思路。

■ 探究城市水患禍首,建設城市水生態(tài)動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡——為科學決策保駕護航

古有贛江古城千年不澇,今有香港幾無水浸黑點,對比內陸城市如武漢、北京、南京的“年年治澇年年澇”,水患是人地關系失調的一種綜合結果,可以歸結為“天之過、地之過、人之過”。天之過,因城市內澇與極端降水密不可分,與全球氣候變化下的厄爾尼諾現(xiàn)象緊密相連,而由城市熱島及其引發(fā)的城市雨島現(xiàn)象,更導致了在城市地區(qū)暴雨頻發(fā)[3-4]。近20年來,武漢市就分別在1998、2011和2016出現(xiàn)過3次1周累積降水量超過500mm的特大持續(xù)性降水天氣。城市“雨島”與城市大氣狀況密切相關,大氣霧霾中的氣溶膠,可以形成降雨凝結核,是導致城市暴雨頻發(fā)的重要原因。

地之過,自古以來城市的選址與規(guī)劃均考慮地貌的影響。贛州、蘇州等老城區(qū)遇暴雨不易成災,即使是近年內澇頻發(fā)的武漢,其古城武昌在史書記載中也是“唐宋以前無水患”,這與古人依勢而為順應自然的思想有著極大的關聯(lián)[5]。在現(xiàn)代城市規(guī)劃中,高地容量逐漸減少,人們向河湖索取空間,臨水而居造就了積水洼地,也成為湖泊消亡的悲歌,城市擴展割裂了水系,孤立了湖泊,使城市蓄泄功能被極大削弱。武漢消失的湖泊和不連通的江河成為向城市管理者問責的主題,然而,江漢平原“向水謀地”由來已久,從清初的“無土不辟”到晚清“陂澤為隴畝”,濕地湖澤被開墾為田地實為人口紅利下的沉重負擔[5]。

人之過,體現(xiàn)在城市開發(fā)過程重地上輕地下。不透水層與綠地在爭奪城市空間資源中占據(jù)了我國城市市區(qū)面積的70%—80%[6],雨水的自然調蓄分流功能被極大消減。即使在城市規(guī)劃中考慮了綠化系統(tǒng)的配比,大部分綠地的景觀功能和休閑功能大于存蓄功能,根據(jù)2000—2015年武漢各高程段城市景觀變化的統(tǒng)計結果可以發(fā)現(xiàn),城市新增綠地主要來自“向水取地”,將湖泊變?yōu)槿斯竦?實際縮減了雨水蓄存能力,而建筑區(qū)的綠地一般略高于道路和居民區(qū),使建筑區(qū)成為雨水徑流的洼地,容易引發(fā)內澇[1]。

追本溯源,頻繁發(fā)生的內澇,是城市高強度人類活動下水生態(tài)系統(tǒng)失衡的體現(xiàn)。對潛藏在城市內澇災害背后的城市生態(tài)問題,需要系統(tǒng)地科學觀測與分析,用以作為科學城市管理的依據(jù)。面對天之過,如何監(jiān)測大氣組分,制定減排方案？面對地之過,如何實現(xiàn)對城市天然調蓄能力的精確估算？面對人之過,如何評估城市不透水面、人工綠化系統(tǒng)等對雨洪的蓄泄影響和作用？實際上,空間信息技術已經(jīng)發(fā)揮出其對城市生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測能力和科學分析能力。武漢內澇發(fā)生之后,利用遙感技術對2000—2015年武漢市重點區(qū)域進行了遙感監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)漬水多日不退的南湖西部居民區(qū)的地面高程低于南湖水位近1m,低洼的地勢是導致此處成為內澇重災區(qū)的原因。在漢陽墨水湖地區(qū)(圖1左)和洪山湯遜湖地區(qū)(圖1右),沿湖大量建筑物替代自然植被成為主要景觀,這些建筑物聚集在海拔20—22m高程處,遠低于武漢市設防水位25m,但由于城市水生態(tài)管理成效的差異,在今年暴雨中,湯遜湖地區(qū)的雨澇程度遠重于墨水湖地區(qū)。另外,利用遙感技術對武漢市166個重點湖泊進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn),2000—2015年間相當于總面積14.2%的湖泊水域已經(jīng)消失,在社會經(jīng)濟活動頻繁的中心城區(qū)超過50%的湖泊面積被填埋。

圖1　武漢市漢陽區(qū)墨水湖(左)與洪山區(qū)湯遜湖(右)2000年至2015年城市景觀在不同高程區(qū)間的變化

除了遙感監(jiān)測,大氣、水體、陸地生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡,城市基礎設施、能源供給、交通監(jiān)測網(wǎng)絡,在智慧城市框架下,這些城市智能監(jiān)測網(wǎng)能匯集城市各種時空信息,更好的為城市管理、建設規(guī)劃和公眾服務提供支撐。

■智慧水務與海綿城市,形成城市水生態(tài)科學管理能力——成就可持續(xù)發(fā)展的新型城市人地關系

頻繁發(fā)生的內澇是我國城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡的直觀體現(xiàn),而日益加劇的城市地表水污染,則是我國城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡的長期體現(xiàn)。在大規(guī)模降水和內澇時,會加劇污染物向河湖匯聚,采用雨污分流等單純的排水管路變化的方案不能完全解決問題。東京龐大的“地下宮殿”和香港積水黑點消滅計劃為飽受內澇與水污染之苦,又不得不繼續(xù)擴張的特大城市提供了治水之道。然而,對于武漢這類依托水路、地勢低洼、外有洪汛、排水條件差的內陸城市,在現(xiàn)有城市格局下,城市排水蓄水工程該在哪里建？地下管網(wǎng)排向何處？建設標準如何評估？這些都是城市水生態(tài)系統(tǒng)建設中需要考慮的根本問題。

2016年7月14日,湖北省對梁子湖分支的牛山湖實行了永久性退垸還湖[7],這一舉措啟發(fā)人們,為解決人水爭地問題,在城市規(guī)劃中是否可以保留一些彈性地塊？彈性的海綿城市可為水的源頭消減、自凈調蓄提供解決方案,然而,海綿如何構建？地塊功能如何規(guī)劃？城市規(guī)劃與管理中各部門與居民的需求如何協(xié)調？如何在發(fā)展中達到低自然破壞和人類發(fā)展的平衡？基于空間信息技術建立智慧水務管理機制,可以運用大數(shù)據(jù)匯聚城市中每一塊海綿單元的特征與需求,從城市頂層設計出發(fā),對城市內地塊的功能進行復合型規(guī)劃,為城市彈性空間的設計提供智能解決方案,為水資源調度配置、險災情評估、應急指揮提供實時的、智能的科學技術支撐。海綿城市與智慧水務二者相結合,由源頭到過程提升城市水生態(tài)監(jiān)測、預警、控制能力,構建新型城市人地關系,才能根本上解決城市水患問題。

在內澇不斷與水質問題并存的當下,生態(tài)城市建設的大規(guī)模興起,雖看似城市無序發(fā)展后的無奈之舉,也是城市發(fā)展新的契機。從人與自然的和諧關系出發(fā),在發(fā)展與保護之間,尋求一個新的平衡,以順應自然開發(fā)理念為基石,構建生態(tài)平衡的智慧城市,成為城市水生態(tài)管理刻不容緩的命題。

[1]王通. 城市規(guī)劃視角下的中國城市雨水內澇問題研究[D]. 武漢:華中科技大學, 2013.

[2]王碩,鄧琦,曾金秋,.武漢暴雨206處被淹 專家解讀武漢頻遇內澇原因.新華網(wǎng) [2016-7-7]. http://news.xinhuanet.com/local/2016-07/07/c_129123063.html

[3]李鋒,王如松,趙丹.基于生態(tài)系統(tǒng)服務的城市生態(tài)基礎設施:現(xiàn)狀、問題與展望.生態(tài)學報, 2014, 34(1) :190-200.

[4]Baker L A, Brazel A J, Selover N, Martin C, Mclntyre N, Steiner F R, Nelson A, Musacchio L. Urbanization and warming of Phoenix (Arizona, USA): Impacts, feedbacks and mitigation. Urban ecosystems, 2002, 6(3): 183-203.

[5]周宏偉. 洞庭湖變遷的歷史過程再探討,中國歷史地理論叢,2005,20(2):12-22.

[6]李德仁, 羅暉, 邵振峰. 遙感技術在不透水層提取中的應用與展望. 武漢大學學報 :信息科學版, 2016, 5: 569-577

[7]孫濱,龍稱. 梁子湖的牛山湖成功破垸分洪:永久性退垸還湖. 湖北日報 [2016-7-14]. http://hbrb.cnhubei.com/html/hbrb/20160714/hbrb2936381.html

2016-08-02

10.5846/stxb201608021585

陳曉玲，博士，武漢大學教授，博士生導師。從事遙感定量反演方法、遙感與水動力過程耦合、環(huán)境災害遙感應用、湖泊-濕地-流域復雜生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail: xiaoling_chen@whu.edu.cn

導讀： 城市化進程中人與自然相爭,導致城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡,由此引發(fā)了我國城市普遍頻繁內澇。面對頻繁發(fā)生的城市內澇,建設立體的海綿城市,重構城市水生態(tài)系統(tǒng),形成可持續(xù)發(fā)展的新型城市人地關系,應當成為城市水生態(tài)管理的重要建設方向。以空間信息技術為支撐,建立智慧水務管理機制,形成城市水生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測預警能力,可為保障城市永續(xù)發(fā)展提供科學的決策支持。