肖 龍
方露萍
李雷婷
據(jù)中國(guó)網(wǎng)報(bào)道,2016年以來(lái)全國(guó)14個(gè)?。▍^(qū)、市)遭遇暴雨,共573個(gè)縣遭受洪澇災(zāi)害,受災(zāi)人口近900萬(wàn)人,農(nóng)作物受災(zāi)面積超800多萬(wàn)畝,直接經(jīng)濟(jì)損失超138億元[1]。此外,隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速推進(jìn),一系列環(huán)境與生態(tài)問(wèn)題不斷衍生,例如雨水下滲困難、地下水資源過(guò)度開(kāi)采、水體污染與水質(zhì)惡化、水系統(tǒng)徑流功能退化等,這些問(wèn)題進(jìn)一步影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。2013年12月,習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上明確指出了建立海綿城市的重要性。2014年,住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試用)的通知》(后文簡(jiǎn)稱“指南”)。根據(jù)指南,“海綿城市”就是比喻城市像海綿一樣,遇到降雨時(shí)能夠就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水,補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)水循環(huán);在干旱缺水時(shí)有條件將蓄存的水釋放出來(lái),并加以利用,從而讓水在城市中的活動(dòng)符合自然規(guī)律的城市形態(tài)。2015年,住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳印發(fā)《海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)與考核辦法(試行)的通知》。在上述一系列政府文件的推動(dòng)下,近年我國(guó)在海綿城市建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)行了諸多探索,并取得了大量成績(jī)。
為方便我國(guó)學(xué)界在海綿城市建設(shè)領(lǐng)域開(kāi)展深入研究,本文從專項(xiàng)設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用等方面梳理并述評(píng)我國(guó)在海綿城市建設(shè)領(lǐng)域中的已有實(shí)踐成果與研究文獻(xiàn),通過(guò)探討這些成果與文獻(xiàn)的先進(jìn)與不足之處,對(duì)未來(lái)該領(lǐng)域的研究方向進(jìn)行展望,并為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用研究與實(shí)踐工作提供參考。
海綿城市在建設(shè)之初,應(yīng)基于生態(tài)理念統(tǒng)籌開(kāi)展水系工程、道路交通、綠地景觀、市政工程等領(lǐng)域的工作,事先提出有針對(duì)性的專項(xiàng)系統(tǒng)規(guī)劃,并將其同城市總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)與結(jié)合,以確保海綿城市建設(shè)的科學(xué)性、系統(tǒng)性與可實(shí)施性。
城市水系是城市小區(qū)域生態(tài)與自然環(huán)境的重要構(gòu)成部分,同時(shí)也是城市徑流雨水自然排放,甚至城市用水排放的重要受納體、通道和調(diào)蓄空間。在未來(lái)海綿城市建設(shè)與城市水系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中,除現(xiàn)有溢洪道、排水渠等泄洪主體外,亦應(yīng)考慮自然水系連通段的景觀廊道與泄洪排水渠道的雙重功能。在人工水道方面,應(yīng)充分利用原有自然地形和地貌,工程設(shè)計(jì)宜與建設(shè)地點(diǎn)地勢(shì)相一致,廠區(qū)雨水宜就近排入處理單元。水系的布局與規(guī)劃可以由單一或多種類型構(gòu)成,現(xiàn)實(shí)當(dāng)中既有的構(gòu)成形式包括串聯(lián)式、并聯(lián)式與組合式三種。具體來(lái)看,既可以根據(jù)出水用途獨(dú)立規(guī)劃設(shè)計(jì)雨水通道和濕地,也可按照預(yù)處理、調(diào)蓄與處理單元的先后順序選擇使用串聯(lián)和并聯(lián)形式。若要循環(huán)處理雨水和用水,可以采用串聯(lián)式實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)使用;若雨水和用水可以直接進(jìn)行排放,可采用并聯(lián)式設(shè)計(jì)水系統(tǒng)以方便出水向附近自然水系排放;組合式的運(yùn)用則應(yīng)該綜合考慮現(xiàn)實(shí)情況與城市需求。
在市政道路的海綿化方面,主要是要在道路雙側(cè)鋪設(shè)具有吸收、滯蓄、過(guò)濾、下滲、凈化雨水與補(bǔ)充地下水的低影響設(shè)施[2]。以廈門市洋塘居住區(qū)的海綿化建設(shè)為例,市政道路雙側(cè)海綿體的建設(shè)應(yīng)具備匯入徑流、凈化徑流、減緩徑流速度、滯留徑流、下滲徑流、排放徑流、防治泥土沖刷流失與攔截污染物的功能。在市政道路海綿體的具體內(nèi)容方面,應(yīng)該依托優(yōu)化豎向設(shè)計(jì),借助自然地勢(shì)地形來(lái)對(duì)市政道路周邊的雨水進(jìn)行收集。馬越等(2016)指出市政道路雙側(cè)的海綿體包括下沉式綠地、植草溝、速滲井等不同類型[3]?,F(xiàn)有的海綿城市建設(shè)研究主要側(cè)重于針對(duì)市政道路海綿體的功能、形式與建設(shè)等方面進(jìn)行探討。
綠地系統(tǒng)的構(gòu)筑是實(shí)現(xiàn)生態(tài)與景觀綠化目標(biāo)的重要舉措。當(dāng)前,海綿城市建設(shè)主要傾向于從園林設(shè)計(jì)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)規(guī)劃、作用功能等角度切入,以探討綠地系統(tǒng)的重要性、必要性與建設(shè)路徑。功能方面,綠地系統(tǒng)除具備海綿城市理念要求的吸水、蓄水、滲水、凈水與排水功能外,還具有生態(tài)環(huán)境保護(hù)與城市美化的作用。鄭鍇(2016)指出風(fēng)景園林專業(yè)的工作原則建立在尊重與善待自然的基礎(chǔ)之上,海綿城市針對(duì)風(fēng)景園林的規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更高的要求[4],也預(yù)示著園林與海綿城市建設(shè)的結(jié)合已成為未來(lái)城市建設(shè)和發(fā)展的大趨勢(shì)。在更微觀的具體建設(shè)技術(shù)方面,張冠等(2015)指出植被的選擇是構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵,也是綠色系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮效用的切入點(diǎn),并提出應(yīng)以滿足受淹時(shí)間的要求為前提來(lái)選擇景觀設(shè)計(jì)所需要的具體植物類型[5]。
在排水防澇方面,應(yīng)綜合考慮城市及大區(qū)域內(nèi)的地形地勢(shì)、水系格局、排水系統(tǒng)與水利工程的現(xiàn)實(shí)情況,以規(guī)劃建設(shè)科學(xué)有效的排水防澇系統(tǒng)。具體來(lái)看,在自然排水防澇通道方面,應(yīng)對(duì)下游水壩大閘進(jìn)行除險(xiǎn)加固,以提升其泄洪擋潮排澇的整體能力;對(duì)于上游通道,應(yīng)人工新開(kāi)渠道、排水防澇水閘與排水出口,以增強(qiáng)上游分流能力。此外,開(kāi)展生態(tài)恢復(fù)治理工程,加強(qiáng)流域水土保持以及增加濕地建設(shè),提升區(qū)域整體滯蓄能力也是排水防澇工程的重要內(nèi)容。王強(qiáng)等(2015)通過(guò)分析北京永定河文化新區(qū)的雨水系統(tǒng),指出在區(qū)內(nèi)最南端雨水調(diào)蓄區(qū)建設(shè)流量約12m3/s,且4小時(shí)能排空的雨水排澇泵站,對(duì)于緩解北京永定河文化新區(qū)的水澇問(wèn)題具有重要作用[6]。通過(guò)梳理已有成果和研究文獻(xiàn),可以知道在排水防澇領(lǐng)域研究,主要傾向于針對(duì)整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)思路、技術(shù)路線等方面進(jìn)行。
指南中,關(guān)于具體技術(shù)的介紹與說(shuō)明也是一個(gè)重要部分。通過(guò)梳理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究文獻(xiàn),本部分主要探討在綠色屋頂、透水鋪裝、生態(tài)駁岸、下沉式綠地、植草溝、生態(tài)駁岸和雨水花園等方面針對(duì)具體應(yīng)用技術(shù)的研究情況。
綠色屋頂即通過(guò)合理設(shè)計(jì),在建筑物頂上種植植物,以實(shí)現(xiàn)雨水收集,并達(dá)到美化環(huán)境、改善水質(zhì)等目的的重要海綿城市建設(shè)技術(shù)。對(duì)于綠色屋頂,現(xiàn)有的研究主要側(cè)重于其功能與建設(shè)方法的探討。首先,綠色屋頂是最為便捷的雨水資源收集方式,適用于工廠、辦公樓、居住區(qū)、學(xué)校等各類建筑。綠色屋頂借助集雨桶或蓄水池可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的收集儲(chǔ)存,收集的雨水可以替代非飲用水,用于洗車、澆灑道路、沖洗廁所等。其次,綠色屋頂技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)地表徑流的減少和緩解徑流流速,從而減少地表徑流帶來(lái)的水土流失。再次,綠色屋頂對(duì)于美化環(huán)境、提升水質(zhì),以及為鄉(xiāng)土植物提供豐富的生長(zhǎng)環(huán)境亦具有重要作用[7]。
透水鋪裝對(duì)于城市景觀滲水性的提升具有重要意義,可以促進(jìn)其表面部分雨水的下滲效率[8],對(duì)于地表積水的減少和地下水的補(bǔ)充具有重要推動(dòng)作用。透水鋪裝運(yùn)用范圍較廣,適用于廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、車流量和荷載較小的道路(市政道路的非機(jī)動(dòng)車道)、人行道等。針對(duì)不同的建設(shè)對(duì)象需要選擇不同的透水鋪裝方式。小區(qū)內(nèi)荷載較小的硬化地面可采用純透水鋪裝地面,而機(jī)動(dòng)車與消防車路面則宜選用透水磚和透水混凝土等較堅(jiān)固的材料進(jìn)行鋪裝建設(shè);公園內(nèi)道路采用透水混凝土路面鋪筑,支路以透水磚/透水礫石路面為主,全部材料的選用以引導(dǎo)雨水通過(guò)面層補(bǔ)給地下水為目標(biāo);廣場(chǎng)則選用具有仿石材規(guī)格和質(zhì)感的預(yù)制透水混凝土,以保證機(jī)構(gòu)層承重的同時(shí),又兼具透水功能[9]。此外,非常用地面可考慮選擇松散的礫石與卵石作為鋪裝材料,并通過(guò)在鋪裝表面撒播草籽,形成一層堅(jiān)固的綠色表皮,從而充分發(fā)揮透水鋪裝的效用。
下沉式綠地又稱下凹式綠地,是一種低于周邊地表,且能借助凹槽的作用實(shí)現(xiàn)周邊雨水匯流的綠地空間。下沉式綠地具有狹義與廣義之分,狹義上是指低于周邊路面或硬化地面約20cm以下的綠地。廣義的下沉式綠地除包含狹義內(nèi)涵之外,還涉及生物滯留設(shè)施、雨水濕地和滲透塘等[10]。對(duì)于下沉式綠地的下凹深度,李俊奇等(2004)明確劃定為0.05~0.25m的下凹深度范圍以內(nèi)[11]。對(duì)于下沉式綠地的建設(shè),土質(zhì)與綠化率等情況也是需要考慮的。例如西北黃土地區(qū),因土壤滲透性較高,其下沉式綠地可直接利用原有土壤種植植物,而對(duì)于南方粘性較強(qiáng)的紅土區(qū)域則需考慮加入一些滲透性更好的沙質(zhì)土壤以方便下沉式綠地作用的發(fā)揮。此外,實(shí)踐中需要合理計(jì)算下沉式綠地的蓄水量與植物淹水時(shí)間,以規(guī)劃出足夠的建設(shè)比率。同時(shí),可實(shí)現(xiàn)下沉式綠地同其他雨水設(shè)施的有效結(jié)合,增強(qiáng)海綿城市的局部與整體觀賞性。而在下沉式綠地植物的選擇方面,則宜種植多種耐水植物,形成耐水植物體系。
植草溝又稱植被淺溝,指擁有植被覆蓋的地表溝渠,是一種徑流引導(dǎo)設(shè)施。植草溝可以結(jié)合海綿城市的其他設(shè)施,用于收集、輸送、調(diào)蓄和排放雨水徑流,且具有凈化雨水的功能[12]?,F(xiàn)實(shí)中,植草溝的適用對(duì)象、類型、功能與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)踐者與研究者們探討的主要方面。一般的,植草溝適用的對(duì)象涉及工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)與住宅區(qū)等多種區(qū)域,且具體可用于建筑、小區(qū)內(nèi)道路、廣場(chǎng)與停車場(chǎng)等不透水面的周邊區(qū)域。植草溝的建設(shè)一般屬于整體綠化帶的一部分,常與生態(tài)水塘結(jié)合而建設(shè)。例如在小區(qū)、公園、廣場(chǎng)、校園等主要道路兩側(cè)修建植草溝,主要起到收集路面雨水和凈化、減少雨水污染的作用[13]。此外,植草溝還具有形成綠色生態(tài)廊道的功能。
生態(tài)駁岸是指借助植物或植物同土木工程、非生命植物材料的結(jié)合,以緩解坡面與坡腳的易侵蝕性和不穩(wěn)定性為目的,同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)多種生物共生與繁殖的設(shè)施[14]。生態(tài)駁岸的運(yùn)作機(jī)制在于其可借助不同的植物帶截留雨水與地表徑流中的大型固體顆狀物,起到緩解徑流和凈化雨水的作用。在海綿城市的建設(shè)中,生態(tài)駁岸可因使用建材的不同而具有不同的形式,比如置石駁岸、松樁駁岸、草坡入水式駁岸、親水平臺(tái)與卵石灘等,各城市在生態(tài)駁岸的建設(shè)中,可根據(jù)自身需求選擇具體建設(shè)類型。在生態(tài)駁岸的具體設(shè)計(jì)與建設(shè)方面,生態(tài)駁岸的寬度宜維持在50m以上,其邊坡則應(yīng)保持在1∶9~1∶6的范圍內(nèi),生態(tài)駁岸自陸地至河流依次可種植陸生植物、挺水植物、沉水植物、藻類與浮生植物[15]。
雨水花園是一種通過(guò)較大范圍的園林形式來(lái)收集雨水的重要海綿城市建設(shè)技術(shù),是城市雨水利用基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)成部分,一般設(shè)在地勢(shì)較低的低洼之處。雨水花園的功能主要在于借助植物來(lái)實(shí)現(xiàn)初期雨水的凈化、滯留和消納等目的。此外,雨水花園還具有豐富景觀、改善局部氣候環(huán)境等多種功效。張毅川等(2015)指出雨水花園結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造靈活、成本低廉,是值得推廣的綠地雨水利用設(shè)施[16]。雨水花園可廣泛運(yùn)用于居住、商業(yè)等不同類型區(qū)域,主要由種植土層、礫石層、蓄水層、覆蓋層與人工填料層等多個(gè)部分構(gòu)成。而在設(shè)計(jì)時(shí),既可選取具有較高觀賞價(jià)值或特殊的鄉(xiāng)土植物,也可選擇長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、耐寒,又擁有短暫耐水濕能力與抗逆性良好的植物。
除了以上6個(gè)突出的海綿城市常用建設(shè)技術(shù)外,按照滲、滯、蓄、凈、用、排6個(gè)海綿城市建設(shè)目標(biāo),海綿城市建設(shè)技術(shù)研究領(lǐng)域還包括滲透管溝、滲透塘(滲);植被緩沖帶、旱溪(滯);人工湖面、景觀水體、蓄水池等人工水體與天然湖泊、池塘、河流等自然水系(蓄);人工濕地、穩(wěn)定塘、濕塘、雨水濕地(凈);雨水罐、雨水儲(chǔ)存池(用);滲渠、初期雨水棄流設(shè)施(排)等。
我國(guó)海綿城市建設(shè)的資金來(lái)源主要是政府與社會(huì)兩個(gè)方面,其中使用最多的融資方式是PPP模式,即政府與社會(huì)資本合作的方式,該方式有利于先進(jìn)技術(shù)、管理運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的引入,對(duì)于海綿城市投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的體制與機(jī)制問(wèn)題的解決效果顯著[17]。政府資金投入方面,國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行、農(nóng)業(yè)發(fā)展銀行等政策性金融機(jī)構(gòu)也是我國(guó)海綿城市建設(shè)的重要金融力量。
在海綿城市的建設(shè)過(guò)程中,評(píng)估評(píng)價(jià)主要可劃分為建設(shè)前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與建成后的驗(yàn)收考核兩個(gè)方面。建設(shè)前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)涉及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、健康風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等,而其中評(píng)價(jià)的較多的為健康風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)兩個(gè)方面。健康風(fēng)險(xiǎn)方面主要考慮收集來(lái)的雨水所帶來(lái)的疾病傳播和感染的潛在可能性[18];而環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面則主要表現(xiàn)為海綿城市建設(shè)中材料、建造、運(yùn)輸、操作與維護(hù)對(duì)于環(huán)境的影響[19]。在建成后的驗(yàn)收考核方面?zhèn)戎赜趶慕ㄔO(shè)質(zhì)量以及同城市的匹配度等方面進(jìn)行。
現(xiàn)有研究表明我國(guó)在保障海綿城市實(shí)施的政策、法律法規(guī)領(lǐng)域的建設(shè)力度是不夠的,目前僅有的是一些試行指南、辦法、倡議書、意見(jiàn)等,而缺乏專門針對(duì)海綿城市或其中內(nèi)容的權(quán)威性政策法律法規(guī),因此法律法規(guī)體系不健全[20]。
海綿城市建設(shè)理論研究的現(xiàn)有成果涉及古今中外,其中以我國(guó)古代經(jīng)驗(yàn)與國(guó)外經(jīng)驗(yàn)介紹為代表。國(guó)外海綿城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)我國(guó)的啟示是實(shí)施者與研究們探討的重要領(lǐng)域,在國(guó)外經(jīng)驗(yàn)研究方面,主要傾向于先進(jìn)理念與技術(shù)應(yīng)用介紹。例如,對(duì)日本、德國(guó)、新西蘭、美國(guó)等國(guó)家的具體工程與法律體系建設(shè)的推崇[21]。古代經(jīng)驗(yàn)介紹方面,以古人的防水思想和雨水利用為主,例如通過(guò)分析我國(guó)古代傳統(tǒng)民居、古典園林與城市排水中的雨水利用思想,總結(jié)出現(xiàn)代海綿城市建設(shè)可以借鑒的思路和方法,為城市的可持續(xù)發(fā)展提供有益啟示[22]。
以《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》的內(nèi)容劃分為基礎(chǔ),結(jié)合海綿城市學(xué)術(shù)研究的基本模塊和方向,本文針對(duì)我國(guó)的海綿城市建設(shè)研究成果進(jìn)行了文獻(xiàn)梳理,發(fā)現(xiàn)我國(guó)在專項(xiàng)設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用等海綿城市建設(shè)的宏微觀領(lǐng)域取得了很多先進(jìn)的成果,這為我國(guó)海綿城市進(jìn)一步的建設(shè)提供了有益指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)。雖然我國(guó)在海綿城市建設(shè)研究中取得了不少的研究成果,但是因受很多因素的限制,仍然存在一些研究不足。
第一,加強(qiáng)理論研究,為具體應(yīng)用提供指導(dǎo)。因?yàn)楹>d城市建設(shè)的起步較晚,我國(guó)用于海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)理論與思想多從國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家引入,因而出現(xiàn)了一昧追求建設(shè)與應(yīng)用,而忽視扎根本土的指導(dǎo)理論與思想體系建設(shè)。因此,基于我國(guó)特殊情況開(kāi)展土生土長(zhǎng)的關(guān)于海綿城市的基礎(chǔ)理論研究是未來(lái)我國(guó)海綿城市建設(shè)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方面。
第二,繼續(xù)發(fā)展技術(shù),提升海綿城市功能。譚術(shù)魁等以我國(guó)首批16個(gè)海綿城市的建設(shè)為例,考察了我國(guó)海綿城市的建設(shè)進(jìn)展情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這16座城市中有近一半的城市的海綿化情況同城市需求不匹配,不能很好地解決城市排水排澇問(wèn)題,這在一定程度上可以反映出我國(guó)海綿城市建設(shè)的技術(shù)存在缺陷,有待于實(shí)施者與研究者們的進(jìn)一步完善或開(kāi)發(fā)更有效的應(yīng)用技術(shù)。另外,我國(guó)很多試點(diǎn)城市在建設(shè)過(guò)程中仍存在迷茫情況,不知該從何入手。因此,繼續(xù)完善技術(shù),為建設(shè)者們提供指導(dǎo),以推動(dòng)海綿城市建設(shè)力度,仍是未來(lái)需要探討的內(nèi)容。
第三,開(kāi)展綜合研究,全方位打造海綿城市。海綿城市建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,規(guī)劃制定與工程實(shí)施橫跨多個(gè)部門、多個(gè)學(xué)科與領(lǐng)域。而目前的研究多從規(guī)劃、建筑、土木與水利等理工科視角進(jìn)行,而在一定程度上忽視了文化、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)等部門和學(xué)科的作用。從人文社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域來(lái)審視海綿城市的建設(shè)對(duì)于我國(guó)建成適應(yīng)人類生活與動(dòng)植物生存的健康的、科學(xué)的海綿城市具有重要意義。因此,未來(lái)具體的海綿城市建設(shè)過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)融合多部門、多學(xué)科、多專業(yè)理念的過(guò)程,綜合從多個(gè)視角探討海綿城市的建設(shè)實(shí)踐與研究是未來(lái)實(shí)踐與學(xué)術(shù)活動(dòng)的一個(gè)方向。