高凌峰 安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司工程師、碩士研究生
自20 世紀(jì)末以來,我國城市化進(jìn)程進(jìn)入了一個(gè)新的階段。城市建設(shè)及擴(kuò)張給人們帶來更便捷、更舒適的生活方式與生活環(huán)境的同時(shí),人們的居住環(huán)境受到了前所未有的影響。近年來,城市內(nèi)澇、郊區(qū)作物干旱等新聞事件常見于各種媒體的報(bào)道。針對此類問題,國內(nèi)外有識(shí)之士逐漸提出具有針對性的、多樣的解決方案措施。“城市雙修”與海綿城市林正是在這樣的社會(huì)環(huán)境及行業(yè)背景下逐漸走向公眾的視野。
所謂“城市雙修”,即指生態(tài)修復(fù)與城市修補(bǔ),是解決城市發(fā)展問題、優(yōu)化人居環(huán)境以及改良社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市建設(shè)方式的重要理念[1]。海綿城市是指將城市建設(shè)成一個(gè)能彈性應(yīng)對干旱或洪澇自然災(zāi)害的水“海綿”,降水時(shí)能吸收、儲(chǔ)蓄、凈化城市內(nèi)的多余水資源,并將經(jīng)凈化的水資源運(yùn)用于城市生產(chǎn)生活中。海綿城市是低影響開發(fā)理念在水敏性城市建設(shè)實(shí)踐中的具體表現(xiàn),是對低影響開發(fā)的衍生與發(fā)展[2]。
我國大部分地區(qū)位于季風(fēng)區(qū),夏季濕潤的東南風(fēng)帶來大量的降水,而冬季來自西伯利亞高氣壓地區(qū)的西北風(fēng)形成寒冷干燥氣候,全年降雨分布不均。對此,我國自21 世紀(jì)初開始引入國外水敏性城市等規(guī)劃設(shè)計(jì)理念,與本地的自然氣候及社會(huì)環(huán)境相結(jié)合,在一系列城市景觀提升改造工程中,落實(shí)海綿城市設(shè)計(jì)概念,并取得一定的理論研究與實(shí)踐成果。
海綿城市理念主要是針對當(dāng)下城市中水資源時(shí)空分布不均衡問題,是一種跨越時(shí)間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均衡管控的統(tǒng)籌措施[3]。中國古代水利系統(tǒng)的建設(shè),正是遵循這一思想的實(shí)踐產(chǎn)物。先秦時(shí)期我國水利建設(shè)已提出以包容、疏導(dǎo)為主要思路的治水方法,了解水循環(huán)系統(tǒng)的自身規(guī)律,并將生產(chǎn)生活實(shí)踐與之結(jié)合。封建社會(huì)時(shí)期的城市水系建設(shè)往往是將城市郊區(qū)水源點(diǎn)風(fēng)景區(qū)建設(shè)與護(hù)城河等水系疏導(dǎo)貫通,如宋蘇軾疏浚西湖、郭守敬規(guī)劃元大都護(hù)城河水系等。封建社會(huì)中晚期,隨著人口的日益增長以及農(nóng)耕文明的不斷發(fā)展,耕地成為當(dāng)時(shí)居民生存的重要依賴。隨著人們不斷開荒拓土,水域面積受到了一定程度的影響,如洞庭湖等湖域面積自漢唐以來逐漸萎縮,很重要的一個(gè)原因是人們?yōu)榱嗽黾虞^為優(yōu)質(zhì)的耕地?cái)?shù)量。
近代工業(yè)革命以來,城市飛速發(fā)展,城市地表大范圍硬化,使得原有的水循環(huán)體系受到破壞。一方面,城市水體自我調(diào)節(jié)能力逐漸受到限制,另一方面城市原有的基本結(jié)構(gòu)功能逐漸弱化。國內(nèi)外針對該類問題,麥克哈格等自20 世紀(jì)60 年代開始逐漸意識(shí)到城市景觀建設(shè)中生態(tài)自然屬性的重要意義。美國于20 世紀(jì)中葉提出城市水系統(tǒng)控制指標(biāo)體系并進(jìn)行效益評價(jià),該項(xiàng)舉措被視為城市徑流與水文研究的起點(diǎn)。20 世紀(jì)80 年代起,隨著景觀生態(tài)學(xué)的逐漸興起,日本、德國、英國等西方發(fā)達(dá)國家開始陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策,自上而下地采取雨洪管理相應(yīng)措施。例如,美國頒布的“最佳管理雨洪方案”;英國于20 世紀(jì)末在“低影響開發(fā)”理念基礎(chǔ)上,形成“持續(xù)性水文系統(tǒng)”(SUDS)。與此同時(shí),新加坡曾提出水敏城市設(shè)計(jì),日本實(shí)施“雨水貯滲計(jì)劃”,德國提出“滲透管網(wǎng)系統(tǒng)”等。
21 世紀(jì)以來,隨著環(huán)保意識(shí)的平民化以及生態(tài)理念在全球范圍內(nèi)的推廣,以城市水循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化的水資源時(shí)空分布不均解決措施受到多元化的發(fā)展。21 世紀(jì)初,隨著國內(nèi)城市內(nèi)澇現(xiàn)象的普遍出現(xiàn),海綿城市理念逐漸受到業(yè)內(nèi)專家學(xué)者及城市居民的重視。海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則,將自然途徑與人工措施相結(jié)合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化,促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。在海綿城市建設(shè)過程中,應(yīng)統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性,協(xié)調(diào)給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié),并考慮其復(fù)雜性和長期性。
圖1 雨水花園結(jié)構(gòu)圖
海綿城市是當(dāng)下城市建設(shè)的熱門話題。雖然雨洪管理概念在國外提出已有幾十年,但是我國相關(guān)領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者從專業(yè)實(shí)驗(yàn)分析角度,對海綿城市建設(shè)的可行性及具體措施所進(jìn)行的探討仍處于起步階段。隨著多學(xué)科的不斷發(fā)展,遙感技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的突破性技術(shù)進(jìn)展成果越來越多地運(yùn)用于海綿城市建設(shè)實(shí)踐中。江東屹等利用GIS 技術(shù)對常德市海綿城市建設(shè)前后效益進(jìn)行比較分析[4];劉小釗將屋頂綠化、城市熱島效應(yīng)等概念與海綿城市的建設(shè)相結(jié)合,拓展了海綿城市領(lǐng)域理論研究與實(shí)踐的范圍[5];曹華將海綿城市與城市道路設(shè)計(jì)相結(jié)合,探討道路設(shè)計(jì)中海綿城市建設(shè)的可突破點(diǎn)[6]。多學(xué)科交叉融合,相互促進(jìn)發(fā)展,是今后城市更新視角下海綿城市建設(shè)的一大發(fā)展方向。
圖2 深圳市雨水花園實(shí)踐
海綿城市的建設(shè),有賴于其具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路及施工工藝技術(shù)手段的共同發(fā)力。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及科技技術(shù)的日益進(jìn)步,越來越多的技術(shù)措施進(jìn)步將帶動(dòng)海綿城市的繼續(xù)發(fā)展。
許銘宇等結(jié)合深圳前海石公園內(nèi)的雨水花園植物種植層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(見圖1),通過施工前后數(shù)據(jù)對比,量化評價(jià)分析海綿城市建設(shè)的具體可行措施及其效益[7]。孟軍通過試驗(yàn)對比混凝土透水磚、硅砂透水磚、覆膜硅砂透水磚、石子橡膠透水磚4 種不同的透水鋪裝方式的孔隙率和滲透系數(shù),模擬分析相應(yīng)的水文效應(yīng),從而分析了海綿型工業(yè)園區(qū)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)計(jì)方案[8]。陜西省在地下綜合管廊和海綿城市建設(shè)方面已經(jīng)形成一定的工程量,并成為全國16 個(gè)海綿城市試點(diǎn)之一。到2020 年,陜西省建成運(yùn)營100 km 以上具有國內(nèi)先進(jìn)水平的地下綜合管廊。海綿城市是一個(gè)綜合的城市水循環(huán)生態(tài)系統(tǒng),其建設(shè)與運(yùn)營有賴于抗性植物篩選、種植土壤改良等多方面的技術(shù)研究。其中,深圳市雨水花園實(shí)踐如圖2 所示。
海綿城市是當(dāng)下應(yīng)對城市內(nèi)澇等一系列城市發(fā)展問題而提出的具有針對性的解決方案。關(guān)于海綿城市建設(shè)的成效作用,有賴于直觀、形象的數(shù)據(jù)圖表比較分析。龍佳等對北京市的影響開發(fā)設(shè)施植物應(yīng)用效果進(jìn)行調(diào)研,通過實(shí)地調(diào)查法,對LID 設(shè)施內(nèi)植物的應(yīng)用種類與頻度、配置模式、觀賞特性等方面進(jìn)行分析;采用層次分析法從植物生態(tài)習(xí)性、雨水功能性與觀賞性3 個(gè)方面構(gòu)建LID設(shè)施植物景觀評價(jià)體系,以北京市21 個(gè)海綿城市項(xiàng)目中72 個(gè)低影響開發(fā)(LID)設(shè)施的植物景觀作為研究對象展開建成后評估。田宇荃等利用GIS 等軟件將海綿城市建設(shè)前后效益通過圖示直觀表達(dá)出來,為我國海綿城市建設(shè)效益的評價(jià)分析提供了重要參考[9]。
海綿城市自提出至今仍處于試行階段,關(guān)于海綿城市的規(guī)劃與建設(shè)還有待于長時(shí)間的技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐檢驗(yàn)。我國應(yīng)有計(jì)劃、有步驟地推廣、建設(shè)、運(yùn)營海綿城市具體實(shí)踐,通過海綿城市建設(shè),完善城市水循環(huán)系統(tǒng),豐富城市生態(tài)多樣性,美化城市人居環(huán)境,從而形成更充分的人與自然互動(dòng)關(guān)系。