俞孔堅：“海綿城市”理論與實踐（一）
“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的水問題。有別于傳統的工程依賴性治水思路和“灰色”基礎設施，它作為一種生態途徑，旨在不同尺度上綜合解決中國城鄉突出的水問題……
當今中國正面臨著各種各樣的水問題：水資源短缺，水質污染，洪澇災害，水生物棲息地喪失等。這些水問題綜合癥并不是單純依靠水利部門或者某一部門可以解決的，而是一系列系統性、綜合性的問題，我們亟需一個更為綜合全面的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的水問題。有別于傳統的工程依賴性治水思路和“灰色”基礎設施，它作為一種生態途徑，旨在不同尺度上綜合解決中國城鄉突出的水問題及相關生態和環境問題；它是從生態系統服務出發，通過跨尺度構建水生態基礎設施，并結合多類具體技術建設水生態基礎設施。文章基于生態系統服務、景觀安全格局等理論，結合北京市、六盤水市以及哈爾濱群力國家濕地公園等多個案例，詳細闡述了“海綿城市”概念的源起、發展、內涵和構建方法體系，并對未來“海綿城市”的研究方向提出了展望。
為了貫徹落實習近平總書記講話及中央城鎮化工作會議精神，《住房和城鄉建設部城市建設司2014年工作要點》中明確提出：“督促各地加快雨污分流改造，提高城市排水防澇水平，大力推行低影響開發建設模式，加快研究建設海綿型城市的政策措施”，并于2014年11月發布《海綿城市建設技術指南》，一時間，“海綿城市”這一概念再一次進入人們的視野。很多學者將海綿用以比喻城市或土地的雨澇調蓄能力。“海綿城市”、“城市海綿”、“綠色海綿”、“海綿體”等這些非學術性概念之所以得到學界的廣泛應用，恰恰在于其代表的生態雨洪管理思想，盡管表述有所不同，核心思想是一致的，“海綿城市”直觀地表述了具有“海綿特征”的城市，而其它概念的“海綿”重在指具有海綿城市功能的載體。早在2003年，我曾用“海綿”概念來比喻自然系統的洪澇調節能力，指出“河流兩側的自然濕地如同海綿，調節河水之豐儉，緩解旱澇災害”。針對中國城市突出的水問題，提出了綜合解決城鄉水問題的生態基礎設施途徑，長期以來持續應用于包括臺州、威海、菏澤、東營、北京等全國多個城市的生態規劃中；多個具有國際影響力的城市海綿體或“海綿城市”示范工程在國際上陸續發表并獲獎。較早的實踐案例包括2000年的北京中關村生命科學園，其設計采用了人工濕地收集雨水和凈化中水的綠地系統，被稱為大地生命的細胞；2007年的天津橋園濕地系統，通過簡單的填挖方，形成泡狀生態海綿體，收集雨水，在解決城市內澇的同時，進行城市棕地的生態修復，發揮綜合的生態系統服務；類似的綠色海綿工程也在秦皇島濱海生態修復、哈爾濱群力國家濕地公園等項目中得到成功應用。隨著近年來城市洪澇災害的頻發，“海綿城市”及其相應的規劃理念和方法得到社會各界越來越多的認同，在很多重要會議和媒體采訪中，我均在呼吁“使整個國土成為一個’綠色海綿系統’，使雨水就地蓄留、就地資源化。使它與城市中的公園系統、濕地系統，形成統一的水生態基礎設施自然保護系統”，并為廈門、重慶等多個城市的規劃建設建言獻策，并給包括中央和國務院領導及北京市最高決策者建言。與此同時，業界也更多地將“海綿城市”理論和方法應用到多項規劃設計實踐中，例如董淑秋在《首鋼工業區改造規劃》中提出“生態排水+管網排水”的“生態海綿城市”規劃概念，主要針對規劃區的雨水利用問題；臺灣水利署也基于LID技術在新近的《流域綜合治理計劃》中提出構建“海綿城市”。
圖1a,b 北京中關村生命科學園的綠色海綿系統：生命細胞概念，綠地吸收和凈化雨水和中水（2000）
圖2a,b 天津橋園：城市海綿系統，收集雨水并用于棕地的生態修復（2008）
圖3a,b 生態海綿系統：秦皇島濱海生態修復（2010）
俞孔堅：“海綿城市”理論與實踐（二）
“海綿城市”的概念被官方文件明確提出，代表著生態雨洪管理思想和技術將從學界走向管理層面，并在實踐中得到更有力的推廣。但是，不難發現相關研究多圍繞以LID技術、水敏感性城市規劃與設計等為代表的西方國家先進的生態雨洪管理技術而展開，也越來越聚焦于城市內部排水系統和雨水利用、管理體系，并且在具體技術層面依舊未能擺脫對現有治水“工程性措施”的依賴。在我看來，“海綿城市”的建設理念遠不止如此，它為在不同尺度上綜合解決中國城市突出的水問題及相關生態和環境問題開啟了希望旅程，包括雨洪管理，生態防洪、水質凈化、地下水補充、棕地修復、生物棲息地的營造、公園綠地營造，以及城市微氣候調節等。因此，在“海綿城市”概念和理論尚在發展階段之時，我將結合我國水情和生態問題并輔以具體案例，詳細闡述“海綿城市”的理論內涵以及構建方法體系。
一、“海綿城市”理論提出的背景
當今中國正面臨著各種各樣的水危機：水資源短缺，水質污染，洪水、城市內澇，地下水位下降，水生物棲息地喪失等，問題非常嚴重。這些水問題的綜合癥帶來的水危機并不是水利部門或者某一部門管理下發生的問題，而是一個系統性、綜合性的問題，我們亟需一個更為綜合、全面的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的水情特征和水問題基礎上。
1、我國地理位置與季風氣候決定了我國多水患，暴雨、洪澇、干旱等災害同時并存
我國降水受東南季風和西南季風控制，年際變化大，年內季節分布不均，主要集中在6-9月，占全年降水量的60%-80%，北方甚至占到90%以上，同時，我國氣候變化的不確定性帶來了暴雨洪水頻發、洪峰洪量加大等風險，導致每年夏季成為內澇多發時期。同時，由于汛期洪水峰高量大，絕大部分未得到利用和下滲，導致河流斷流與洪水泛濫交替出現，且風險愈來愈極端。資料表明，最大洪峰流量與年最大洪峰流量平均值之比，在北方達到5～10倍，南方達到2～5倍，年內和年際以及地區間的高度不均衡，導致出現洪澇災害風險過大。除了區域性的洪澇災害以外，城市內澇問題也日趨嚴重，2010年，在對全國32個省（自治區、直轄市）的351個城市（多為大中型城市）的調研發現，我國城市內澇呈加劇趨勢。2008～2010年期間，被調研城市中有213個發生過不同程度的積水內澇，其中137個城市發生了超過3次以上的內澇。積水深度超過50cm的城市占到了74.6%、積水深度超過15cm的占90%以上，積水時間超過30min的占79%。2012年北京市7.21特大暴雨，79人遇難，經濟損失近百億元，是我國城市內澇問題的典型表現。
2、快速城鎮化過程伴隨著水資源的過度開發和水質嚴重污染
我國對水資源的開發空前過度，特別是北方地區，黃河、塔里木河、黑河等河流下游出現斷流局面，濕地和湖泊大面積消失。地下水嚴重超采的問題也日益加劇，全國地下水超采區面積已達到19萬km2，北方許多地區已面臨地下水資源枯竭的嚴重危機。同時，我國的地表水水質污染狀況不容樂觀。2012年，根據水利系統全國水資源質量監測站網的監測資料，采用《中國地表水環境質量標準》（GB3838-2002），對全國20.1萬km的河流水質狀況進行評價。全年Ⅰ類水河長占評價河長的5.5%，Ⅱ類水河長占39.7%，Ⅲ類水河長占21.8%，Ⅳ類水河長占11.8%，Ⅴ類水河長占5.5%，劣Ⅴ類水河長占15.7%。全國103個主要湖泊的2.7萬km2水面中，全年總體水質為Ⅰ～Ⅲ類的湖泊有32個，占評價湖泊總數的28.6%、評價水面面積的44.2%；Ⅳ～Ⅴ類湖泊55個，占評價湖泊總數的49.1%、評價水面面積的31.5%；劣Ⅴ類水質的湖泊25個，占評價湖泊總數的22.3%、評價水面面積的24.3%。沿海海域也呈現出嚴重的富養化現象，如2003年全海域共發現赤潮119次，累計面積約14550平方公里。此外，全國約有50%城市市區的地下水污染比較嚴重。2011年，北京、遼寧、吉林、黑龍江、上海、江蘇、海南、寧夏、廣東9個省（自治區、直轄市）采用《地下水質量標準》（GB/T14848-93），進行抽樣分析，結果顯示：水質適用于各種用途的Ⅰ～Ⅱ類監測井占評價監測井總數的2.0%；適合集中式生活飲用水水源及工農業用水的Ⅲ類監測井占21.2%；適合除飲用外其它用途的Ⅳ～Ⅴ類監測井占76.8%。
3、不科學的工程性措施導致整個水系統功能退化
城市化和各項灰色基礎設施建設導致植被破壞、水土流失、不透水面增加，河湖水體破碎化，地表水與地下水連通中斷，極大改變了徑流匯流等水文條件，總體呈匯流加速、洪峰值增高的趨勢。近50年許多河流的徑流量變化劇烈，而堤壩建設則導致大部分河徑流量大幅下降，我國河流下降比率超過了30%。自上世紀90年代以來，長江、松花江、遼河、珠江、淮河、太湖流域等多地出現特大洪水和不利洪水組合，設計洪水量被迫大幅增加；縮河造地，盲目圍墾湖泊、濕地和河漫灘等行為，導致全國湖泊面積減少了15%，陸域濕地面積減少了28%，其中圍墾面積占據80%以上，使河道行洪、蓄洪能力下降。長江的下荊江河段裁彎取直案例表明：裁彎后原河道長度縮短了1/3，比降加大，導致河道沖刷加大等不良影響。提高局部地區堤防標準卻加大了相鄰地區的洪水風險，水庫會帶來下游地區的垮壩風險，這些工程幾乎徹底改變了河流的生態環境。截至2011年，全國已建堤防29萬公里，是新中國成立之初的7倍；水庫從新中國成立前的1200多座增加到8.72萬座，總庫容從約200億立方米增加到7064億立方米。三峽水庫竣工運行后，直接導致生物多樣性銳減，污染加劇，水庫回水區水體富營養化、魚類減少，魚類生存環境下降。
直至今日，對待這些綜合性問題，我們依然熱衷于通過單一目標的工程措施，構建“灰色”的基礎設施來解決這些復雜、系統的問題，結果卻使問題日益嚴重，進入惡性循環。狹隘的、簡單的工程思維，也體現在（或起源于）政府的小范圍決策和部門分割、地區分割、功能分割的水資源管理方式。水本是地球上最不應該被分割的系統，可是我們目前的工程與管理體制中，卻把水系統分解得支離破碎：水和土分離；水和生物分離；水和城市分離；排水和給水分離；防洪和抗旱分離。這些都是簡單的工程思維和管理上的“小決策”帶來的弊端。誠如Odum所說：“小決策是一切問題的根源”。所以，解決諸多水問題的出路在于回歸水生態系統。
二、海綿城市理論內涵
水環境與水生態問題是跨尺度、跨地域的系統性問題，也是互為關聯的綜合性問題。諸多水問題產生的本質是水生態系統整體功能的失調，因此解決水問題的出路不在于河道與水體本身，而在于水體之外的環境。如：大量的雨并不是落在河道里，所以防洪沒有必要僅僅死守河道；主要污染源非水體本身，所以，水凈化的解決之道也不在于水體本身。解決城鄉水問題，必須把研究對象從水體本身擴展到水生態系統，通過生態途徑，對水生態系統結構和功能進行調理，增強生態系統的整體服務功能：供給服務、調節服務、生命承載服務和文化精神服務，這四類生態系統服務構成水系統的一個完整的功能體系。因此，從生態系統服務出發，通過跨尺度構建水生態基礎設施，并結合多類具體技術建設水生態基礎設施，是“海綿城市”的核心。
1、價值觀：“水適應人”轉向“人適應水”
“海綿城市”是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為特征，字里行間反應出與傳統的工程思維下的“水適應人”的治水思路截然不同。城市應該是一種“人適應水”的景觀，即“水適應性景觀”。“適應性”借用了生物學的術語，包含兩方面含義，一是生物的結構都適合于一定的功能，二是生物的結構和功能適合于該生物在一定環境條件下的生存和延續。因此，所謂“適應性景觀”強調了其是在外界的環境及其影響以及人類自身的改變共同作用下最終形成的產物。許多傳統城市在長期的緩慢發展演變中，形成綜合的發達的水適應性景觀系統。Tobin & Montz總結出一種洪泛平原地區居民的生活模型，他們認為洪水災害是一種長久以來的自然現象，因而他們的生活處于一種“災害-破壞-修復-災害的循環（disaster-damage-repair-disaster cycle）”中，并逐漸形成適應洪水的生活方式。我在對明清時期黃泛區城市防洪經驗研究的基礎上，提出了洪澇適應性景觀的概念（flood adaptive landscape），并進行擴展和深化。在“第一屆城市水景觀建設和水環境治理國際研討會”上首次提出水適應性景觀（Water Adaptive Landscape）的概念，隨后在2007年澳大利亞景觀設計年會上進一步闡述水適應景觀作為氣候變化的適應性對策。我認為，在長期的水資源管理及與水旱災害斗爭的過程中，許多古代文明不斷適應和改造城市與區域的水系統，在很大程度上減緩了水災害的影響，積累了大量具體經驗和智慧，增強了人類適應水環境的能力，形成城鄉的水適應性景觀49。在“人定勝天”的年代，傳統而有效的人水關系被逐步忽略，各項水利工程措施企圖迫使水系統適應人類的活動，結果，事與愿違。更加嚴重的水危機使得人們重新審視人與水的關系，在“人與自然和諧”的生態價值觀下，應該重新樹立人類活動，城市建設適應水系統的新的價值觀。
2、“海綿”即是以景觀為載體的水生態基礎設施
完整的土地生命系統自身具備復雜而豐富的生態系統服務，這是“生態系統服務”理論的核心思想，聚焦到“水問題”上，這一理論表明城市的每一寸土地都具備一定的雨洪調蓄、水源涵養、雨污凈化等功能，這也是“海綿城市”構建的基礎。但是，各種關鍵性生態過程中土地的分布是不均衡的，“景觀安全格局”理論認為景觀中存在某些潛在的空間格局，它們由某些關鍵性的局部、位置和空間所構成，它們對物種保持和擴散的保護過程有異常重要的意義，以求解如何在有限的國土面積上，以盡可能少的用地、最佳的格局、最有效地維護景觀中各種生態過程的健康和安全。對于關鍵性水過程而言，也存在著相應的景觀安全格局，這一安全格局通過土地和城市規劃和設計，最終落實成為水生態基礎設施。有別于傳統的工程性的、缺乏彈性的灰色基礎設施，它是一個生命的系統，它不是因為單一功能目標而設計，而是用綜合的、系統地、可持續地解決水問題。它提供給人類最基本的生態系統服務，是城市發展的剛性骨架。從水安全格局到水生態基礎設施，它不僅僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態過程，而且它是可以在空間上被科學辨識并落地操作的。所以，“海綿”不是一個虛的概念，它對應著的是實實在在的景觀格局；構建“海綿城市”即是建立相應的水生態基礎設施，這也是最為高效和集約的途徑。
3、 “海綿城市”建設是以跨尺度的生態規劃理論和方法體系為基礎
很多學者對“海綿城市”的理解傾向于聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術的應用，關注末端處理和場地措施。誠然，上述確實是“海綿城市”建設的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區域水循環過程，這就注定了真正的解決方案必定是跨尺度的，即“海綿城市”的構建需要不同尺度的承接、配合。
宏觀：“海綿城市”的構建在這一尺度上重點是研究水系統在區域或流域中的空間格局，即進行水生態安全格局分析，并將水生態安全格局落實在土地利用總體規劃和城市總體規劃中，成為區域的生態基礎設施。在方法上，可借助景觀安全格局方法，判別對于水源保護、洪澇調蓄、生物多樣性保護、水質管理等功能至關重要的景觀要素及其空間位置，圍繞生態系統服務構建綜合水安全格局。其意義在于：1）明確現有的水系統中的重要元素、空間位置和相互關系，通過保護水系統的關鍵空間格局來維護水過程的完整性；2）將水生態安全格局作為區域的生態用地和城市建設中的限建區，限制建設開發并逐步進行生態恢復，可避免未來的城市建設和土地開發進一步破壞水系統的結構和功能；3）水系統可以發揮提供雨洪管理、水質凈化、水生態和文化休憩功能，即作為區域的生態基礎設施，為下一步實體“海綿系統”的建設奠定空間基礎。
中觀：主要指區縣、鄉鎮尺度，或者城市新區。重點研究如何有效利用規劃區域內的河道、坑塘，并結合集水區、匯水節點分布，合理規劃并形成實體的“城鎮海綿系統”，并最終落實到土地利用控制性規劃甚至是城市設計，綜合性解決規劃區域內濱水棲息地恢復、水量平衡、雨污凈化、文化游憩空間打造等方面的問題。
微觀：“海綿城市”最后必須要落實到具體的“海綿體”，包括公園、小區等區域集水單元的建設，在這一尺度對應的則是一系列的水生態基礎設施建設技術的集成，包括：保護自然的最小干預技術、與洪水為友的生態防洪技術、加強型人工濕地凈化技術、城市雨洪管理綠色海綿技術、生態系統服務仿生修復技術等，這些技術重點研究如何通過具體的景觀設計方法讓水系統的生態功能發揮出來。
俞孔堅：“海綿城市”理論與實踐（三）
二、海綿城市理論內涵
水環境與水生態問題是跨尺度、跨地域的系統性問題，也是互為關聯的綜合性問題。諸多水問題產生的本質是水生態系統整體功能的失調，因此解決水問題的出路不在于河道與水體本身，而在于水體之外的環境。如：大量的雨并不是落在河道里，所以防洪沒有必要僅僅死守河道；主要污染源非水體本身，所以，水凈化的解決之道也不在于水體本身。解決城鄉水問題，必須把研究對象從水體本身擴展到水生態系統，通過生態途徑，對水生態系統結構和功能進行調理，增強生態系統的整體服務功能：供給服務、調節服務、生命承載服務和文化精神服務，這四類生態系統服務構成水系統的一個完整的功能體系。因此，從生態系統服務出發，通過跨尺度構建水生態基礎設施，并結合多類具體技術建設水生態基礎設施，是“海綿城市”的核心。
1、價值觀：“水適應人”轉向“人適應水”
“海綿城市”是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為特征，字里行間反應出與傳統的工程思維下的“水適應人”的治水思路截然不同。城市應該是一種“人適應水”的景觀，即“水適應性景觀”。“適應性”借用了生物學的術語，包含兩方面含義，一是生物的結構都適合于一定的功能，二是生物的結構和功能適合于該生物在一定環境條件下的生存和延續。因此，所謂“適應性景觀”強調了其是在外界的環境及其影響以及人類自身的改變共同作用下最終形成的產物。許多傳統城市在長期的緩慢發展演變中，形成綜合的發達的水適應性景觀系統。Tobin & Montz總結出一種洪泛平原地區居民的生活模型，他們認為洪水災害是一種長久以來的自然現象，因而他們的生活處于一種“災害-破壞-修復-災害的循環（disaster-damage-repair-disaster cycle）”中，并逐漸形成適應洪水的生活方式。我在對明清時期黃泛區城市防洪經驗研究的基礎上，提出了洪澇適應性景觀的概念（flood adaptive landscape），并進行擴展和深化。在“第一屆城市水景觀建設和水環境治理國際研討會”上首次提出水適應性景觀（Water Adaptive Landscape）的概念，隨后在2007年澳大利亞景觀設計年會上進一步闡述水適應景觀作為氣候變化的適應性對策。我認為，在長期的水資源管理及與水旱災害斗爭的過程中，許多古代文明不斷適應和改造城市與區域的水系統，在很大程度上減緩了水災害的影響，積累了大量具體經驗和智慧，增強了人類適應水環境的能力，形成城鄉的水適應性景觀49。在“人定勝天”的年代，傳統而有效的人水關系被逐步忽略，各項水利工程措施企圖迫使水系統適應人類的活動，結果，事與愿違。更加嚴重的水危機使得人們重新審視人與水的關系，在“人與自然和諧”的生態價值觀下，應該重新樹立人類活動，城市建設適應水系統的新的價值觀。
2、“海綿”即是以景觀為載體的水生態基礎設施
完整的土地生命系統自身具備復雜而豐富的生態系統服務，這是“生態系統服務”理論的核心思想，聚焦到“水問題”上，這一理論表明城市的每一寸土地都具備一定的雨洪調蓄、水源涵養、雨污凈化等功能，這也是“海綿城市”構建的基礎。但是，各種關鍵性生態過程中土地的分布是不均衡的，“景觀安全格局”理論認為景觀中存在某些潛在的空間格局，它們由某些關鍵性的局部、位置和空間所構成，它們對物種保持和擴散的保護過程有異常重要的意義，以求解如何在有限的國土面積上，以盡可能少的用地、最佳的格局、最有效地維護景觀中各種生態過程的健康和安全。對于關鍵性水過程而言，也存在著相應的景觀安全格局，這一安全格局通過土地和城市規劃和設計，最終落實成為水生態基礎設施。有別于傳統的工程性的、缺乏彈性的灰色基礎設施，它是一個生命的系統，它不是因為單一功能目標而設計，而是用綜合的、系統地、可持續地解決水問題。它提供給人類最基本的生態系統服務，是城市發展的剛性骨架。從水安全格局到水生態基礎設施，它不僅僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態過程，而且它是可以在空間上被科學辨識并落地操作的。所以，“海綿”不是一個虛的概念，它對應著的是實實在在的景觀格局；構建“海綿城市”即是建立相應的水生態基礎設施，這也是最為高效和集約的途徑。
3、 “海綿城市”建設是以跨尺度的生態規劃理論和方法體系為基礎
很多學者對“海綿城市”的理解傾向于聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術的應用，關注末端處理和場地措施。誠然，上述確實是“海綿城市”建設的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區域水循環過程，這就注定了真正的解決方案必定是跨尺度的，即“海綿城市”的構建需要不同尺度的承接、配合。
宏觀：“海綿城市”的構建在這一尺度上重點是研究水系統在區域或流域中的空間格局，即進行水生態安全格局分析，并將水生態安全格局落實在土地利用總體規劃和城市總體規劃中，成為區域的生態基礎設施。在方法上，可借助景觀安全格局方法，判別對于水源保護、洪澇調蓄、生物多樣性保護、水質管理等功能至關重要的景觀要素及其空間位置，圍繞生態系統服務構建綜合水安全格局。其意義在于：1）明確現有的水系統中的重要元素、空間位置和相互關系，通過保護水系統的關鍵空間格局來維護水過程的完整性；2）將水生態安全格局作為區域的生態用地和城市建設中的限建區，限制建設開發并逐步進行生態恢復，可避免未來的城市建設和土地開發進一步破壞水系統的結構和功能；3）水系統可以發揮提供雨洪管理、水質凈化、水生態和文化休憩功能，即作為區域的生態基礎設施，為下一步實體“海綿系統”的建設奠定空間基礎。
中觀：主要指區縣、鄉鎮尺度，或者城市新區。重點研究如何有效利用規劃區域內的河道、坑塘，并結合集水區、匯水節點分布，合理規劃并形成實體的“城鎮海綿系統”，并最終落實到土地利用控制性規劃甚至是城市設計，綜合性解決規劃區域內濱水棲息地恢復、水量平衡、雨污凈化、文化游憩空間打造等方面的問題。
微觀：“海綿城市”最后必須要落實到具體的“海綿體”，包括公園、小區等區域集水單元的建設，在這一尺度對應的則是一系列的水生態基礎設施建設技術的集成，包括：保護自然的最小干預技術、與洪水為友的生態防洪技術、加強型人工濕地凈化技術、城市雨洪管理綠色海綿技術、生態系統服務仿生修復技術等，這些技術重點研究如何通過具體的景觀設計方法讓水系統的生態功能發揮出來。
俞孔堅：“海綿城市”理論與實踐（四）
4、 “海綿城市”旨在綜合解決城市生態問題
水生態系統區別于其他生態系統的主要特點之一在于水這一特殊的環境因子。由于水是流動和循環的特點，因此水生態系統的影響因素并不在于水體本身，它與流域內其他土地利用等景觀要素相聯系，自然過程和人類活動對水生態系統的影響是廣泛的，它可以通過其他土地利用方式間接影響。由于系統不能認識系統本身以及生態系統的開放性,就水而論水容易形成認知障礙,應從更高一個層次研究水體,將視野從水體擴大到匯水區域（對靜水水體而言）或流域（對流水水體而言）以及景觀尺度。即充分認識到水域、水體本身不僅僅是為水生態系統服務，而是為整個生態系統提供了多種重要且無可替代的服務。例如，水域本身不僅為水生生物提供了生境系統，也為其他需水生物提供了不可替代的棲息環境，佛蒙特州的森林資源調查表明，90%的鳥類的棲息地在距河岸150～170m的范圍內；人類也喜好棲水而居，因此而形成了龐大的以水為核心的文化遺產。所以，從水問題出發，以構建跨尺度水生態基礎設施為核心的“海綿城市”，最終能綜合解決城市生態問題，包括區域性的城市防洪體系構建、生物多樣性保護和棲息地恢復、文化遺產網絡和游憩網絡構建等，也包括局域性的雨洪管理、水質凈化、地下水補充、棕地修復、生物棲息地的營造、公園綠地營造，以及城市微氣候調節等等。
5、 “海綿城市”是古今中外多種技術的集成
“海綿城市”的提出有其深厚的理論基礎，又是一系列具體雨洪管理技術的集成和提煉，是大量實踐經驗的總結和歸納。我認為，可以納入到“海綿城市”體系下的技術應該包括以下三類：第一，讓自然做工的生態設計技術。自然生態系統生生不息，不知疲倦，為維持人類生存和滿足其需要提供各種條件和過程，生態設計就是要讓自然做工，強調人與自然過程的共生和合作關系，從更深層的意義上說，生態設計是一種最大限度的借助于自然力的最少設計55。任何技術的使用要尊重自然，而不是依賴工程措施不惜代價的以“改變場地原本穩定生態環境”為代價來實施“生態建設”。第二， 中國古代水適應技遺產。先民在長期的水資源管理及與旱澇災害斗爭的過程中，積累了大量具有樸素生態價值的經驗和智慧，增強了人類適應水環境的能力。在城市和區域尺度，古代城鄉聚落適應水環境方面的已有研究散見于聚落地理方面的研究。在城市規劃界，吳慶洲等人作了大量卓有成效的研究。水利方面的相關遺產也非常豐富。俞孔堅等研究了黃泛平原古代城市的主要防洪治澇的適應性景觀遺產，并總結出了“城包水”“水包城”和“陰陽城”等水適應性城市形態，飽含著古人應對洪澇災害的生存經驗，對今天的城市水系治理、防洪治澇規劃以及土地利用規劃等仍大有裨益。同時，古代人民還創造了豐富的水利技術，例如我國有著2500年的陂塘系統，它同時提供水文調節、生態凈化、水土保持、生物多樣性保護、生產等多種生態系統服務。目前學術界對這些傳統技術的整理歸納和應用還非常不夠。第三，當代西方雨洪管理的先進技術，包括LID技術、水敏感城市設計等，相關研究成為近年來城市水問題研究的熱點，在此不再贅述。
三、海綿城市多尺度構建方法及實踐
1、宏觀——綜合水安全格局，案例：北京
在過去30年中，伴隨人口的增長北京城區面積已經拓展了700%。蔓延式、攤大餅式的城市擴展使得城市沒有為生物和水預留科學合理的空間，彈性的生態網絡缺失。也因此導致一系列的生態環境問題，如雨澇頻繁與河流湖泊干涸并存；公園綠地與區域水系統割裂，導致雨澇時，公園的雨水排往城市雨水管道，浪費了雨水資源，也增加了市政排水系統的壓力，而干旱時，綠地又需要澆灌，與城市用水競爭；非生態化的河道建設方式不但沒有使其成為日常通勤和游憩通道，反而成為市民活動的障礙。因此，如何留住雨水并回補地下水，如何將這些留在地表的水與生物保護相結合，如何與文化遺產相結合，如何與游憩系統、慢行系統相結合，均是急需通過水生態基礎設施的構建系統地解決的城市生態問題。
本案例從北京市水系的空間格局與水生態系統服務的關系入手，通過水文過程分析和模擬，判別和保護具有較高生態系統服務的用地，提出水源保護區、地下水補給區等地區的生態管控導則，并恢復城市水系自然形態、建立河流生物廊道系統，從而構建起北京市綜合水安全格局，包括：1）雨洪安全格局，通過徑流過程模擬、雨洪淹沒分析（20年、50年、200年一遇下的雨洪可能淹沒范圍）和歷史洪澇情況分析，確定區域的雨洪安全格局。這個安全格局可以有效維護降雨徑流的自然過程，通過恢復水系的調洪蓄澇能力，使城市免受雨洪災害的威脅。2）水源保護安全格局，對于北京市這樣一個缺水城市而言，地表及地下水源保護是區域水安全格局的另一個重要功能。根據相關地表水源保護規劃以及地下水資源補給能力分析，確定水源保護安全格局。最終兩者疊加形成綜合水安全格局，它將生態系統的各種服務功能，包括旱澇調節、水源保護、生物多樣性保護、休憩與審美啟智，以及遺產保護等整合在一個完整的景觀格局中，并最終通過與相應尺度的城市總體規劃（或土地利用總體規劃）相結合落實在土地上，構成禁止建設區和限制建設區的核心網絡，成為引導城市空間有序擴展的剛性骨架。
圖4 北京市綜合水生態安全格局
北京市水生態安全格局分為三個安全水平：底線安全格局、滿意安全格局和理想安全格局。如果按照最理想化的安全格局來構建水生態基礎設施，那么北京市洪澇災害頻率將大大降低，同時城市人口容量也將大大提高，人與水的用地之爭可以輕松化解，因為水生態基礎設施能完全消納區域雨洪水，并有效回補地下水資源。2007年完成的北京水生態基礎設施規劃研究，不幸在2012年得到了驗證。北京721特大暴雨造成了79人死亡，而死亡事故的發生地點，正好與七年前做的雨洪安全格局吻合（圖3.2-3）。
摘要：圖5 北京市7.21暴雨人員遇難地點與北京水生態基礎設施關系 3.2中觀城鎮海綿系統，案例：六盤水
圖5 北京市7.21暴雨人員遇難地點與北京水生態基礎設施關系
俞孔堅：“海綿城市”理論與實踐（五）
2、中觀——城鎮海綿系統，案例：六盤水
六盤水是一個在20世紀60年代中期建立起來的工業城市，城市被石灰巖的山丘環抱，水城河穿城而過。城市人口密集，在60km2的土地上，居住了約60萬的人口。六盤水市的水生態綜合治理旨在減緩來自山坡的水流，建造一個以水過程為核心的生態基礎設施來存蓄和凈化雨水，使水成為重建健康生態系統的活化劑，提供自然和文化服務使這個工業城市變為宜居城市。
為了構建完整的城鎮海綿系統，工程關注水城河流域和城市兩個層面。首先，河流串聯起現存的溪流、濕地和低洼地，形成一系列蓄水池和具有不同凈化能力的濕地，構建了雨洪管理和生態凈化系統。這一方法不僅最大限度的減少了城市雨澇災害，而且在旱季也能有持續不斷的水源。第二，拆除渠化河流的混凝土河堤，重建自然河岸的濕地系統，發揮河流的自凈能力。第三，建立連續開放空間，建立人行道和自行車道系統，增加通往濱水的通道。最后，項目將濱水區開發和河道整治結合在一起。以水為核心的生態基礎設施促進了六盤水的城市改造，提高了城市土地的價值，增進了城市活力。
圖6 六盤水城市海綿系統
圖7 六盤水城市海綿：明湖濕地建成實景
3、微觀：城市雨洪管理綠色海綿技術，案例：哈爾濱群力雨洪公園
如上所述，“海綿城市”真正在微觀尺度的建設依靠的是一系列的水生態基礎設施建設技術，限于篇幅在此選擇較為有代表的“城市雨洪管理綠色海綿技術”來進行說明。
哈爾濱群力雨洪公園（群力國家濕地公園，34公頃）是我國首個以解決城市內澇為目標的國家級城市濕地公園。該公園通過整體景觀設計途徑進行生態化的雨洪管理，解決常規市政工程所沒能解決的問題，使我們的城市成為與水問題相適應的城市。從2011年建成以來，有效發揮了其解決城市雨澇的功能。設計中關鍵性技術要點包括：1）以雨洪安全格局為基礎，劃定由“集水城區-匯水濕地”組成的、具有鑲套式結構的“綠色海綿綜合體”；2）填-挖技術形成“海綿地形”。一方面是創造多級濕地系統的地形基礎，同時為下一步營造多樣化的生物棲息地與游憩空間提供環境基礎；而且，造價低廉；3）構建“水質凈化-蓄滯水-地下水回補”多級多功能濕地系統。該多級濕地系統主要是整合潛流和表流濕地技術，進行土壤和生物凈化，將凈化后的雨水匯入中央低洼濕地，補充地下水。按照“水質凈化人工濕地-蓄滯人工濕地-地下水回補與生物多樣性恢復濕地”這一順序，依次構造三類濕地系統，產生多種生態系統服務。4）充分利用地形及水量分布特征實施特色生境修復，并與鄉土生物保護、游憩與科普教育功能相融合。
圖8 城市海綿體：哈爾濱群力雨洪公園總平面圖
圖9 城市海綿體：哈爾濱群力雨洪公園建成實景
四、結語
本文要探討了關于如何科學、系統地對待水的問題，提出建立水生態基礎設施是生態治水的核心，也是實現“海綿城市”的關鍵。國家高層對“海綿城市”的重視是改變城市規劃建設理念的重大契機。圍繞這一概念，社會各界通過廣泛的討論來關注城市洪澇問題和一系列相關的生態和環境問題，重新審視工業時代治水思路的利弊，深刻認識生態雨洪管理和城市生態建設的重要性及方法和技術，對實現生態文明和美麗中國具有重要意義，學術界應該給與充分的重視。
我結合多年來經驗，提出“海綿城市”建設浪潮應該推動以下幾方面學術研究：1）中國古代水適應性城鄉發展的思想、工程與技術遺產的整理和研究，目前這方面的研究還非常有限，不論從城市規劃、水利建設角度還是從遺產保護角度出發，都應該加快對該類水適應性景觀和技術遺產的整理和研究；2）綠色基礎設施與灰色基礎設施相銜接的研究，中國城市建設已經形成了對灰色基礎設施的依賴，如何逐步擺脫這種依賴，有效的促進綠色基礎設施優先的城市雨洪調蓄系統、如何在實際管理和操作層面實現這種銜接依舊是難題。3）水生態基礎設施規劃落實的法治化途徑，推進各尺度水生態基礎設施的實施納入法定規劃體系，將規劃成果廣泛征求各部門和利益相關者的意見，通過多方博弈最終確定其空間邊界，比如“水生態紅線”； 4）一系列相關技術指南的制定，不同尺度水生態基礎設施構建指南，以及各類技術集成的使用指南等，《海綿城市建設技術指南》是一個良好的開端，但還遠遠不夠。
來源：water8848
來源：暢言網
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