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海绵城市建设三大关键策略探析

2018-05-24 10:10:52 广州市硕景建筑材料有限公司 阅读

  “海绵城市”的概念被官方文件采用,代表着生态雨洪管理思想和技术已经从学界走向管理层面,并在实践中得到有力的推广。但是,不难发现相关操作指南主要围绕以LID技术、水敏感性城市规划与设计等雨洪管理技术而展开,也越来越聚焦于城市内部排水系统和雨水利用、管理,并且在具体技术层面的诠释依旧未能摆脱对现有治水途径中“工程性措施”的依赖。实际上,“海绵城市”的理念远非如此,它实际上是建立在反思工业化城市建设模式的新概念,反对片面强调用单一目标的工程技术来解决诸如雨涝、干旱、地下水下降、水体污染、生物栖息地消失、城市绿地缺乏等问题,而是强调用人水共生的理念,用系统的方法和整合的生态技术,来解决城市中突出的各种与水相关的问题;同时“海绵城市”也为城市的建筑与基础设施建设如何适应洪涝提出了新的策略,即与自然过程相适应的策略。另外,“海绵”的概念不但应在城市范围内体现,也应该在区域和国土范围内体现,所以,我们的目标应该是海绵国土。

  因此,对“海绵城市”概念需要有更深刻的理解,否则“海绵城市”建设将很快就沦为地方政府新的GDP增长点,职能部门又有一个权力寻租机会,各类工程公司又有了谋取暴利的一个借口,甚至是新一轮的诸如河道整治、挖湖堆山之类的“破坏性建设”。“海绵城市”的哲学恰恰是对简单工程思维的反思。海绵城市相对于常规的水利和雨洪管理、城市基础设施及建筑工程,在哲学层面上有以下几个特点:第一、完全的生态系统价值观,而非功利主义的片面的价值观;第二、就地解决水问题,而不是将其转嫁给异地;第三、分散式的民间工程,而非集中式的集权工程;第四、慢下来而非快起来,滞蓄相对于排泄;第五、弹性应对,而非刚性对抗。

  在具体规划设计和工程上,“海绵”的哲学集中体现在以下三个策略:消纳、减速与适应。本文将举三个实践案例,探讨海绵城市建设的这三大关键策略。

  消纳的策略

  哈尔滨群力国家湿地公园案例

  把灾害转嫁给异地,是一切现代水利工程的起点和终点:诸如防洪大堤和异地调水,都是把洪水排到下游或对岸,或把干旱和水短缺的祸害转嫁给无辜的弱势地区和群体。海绵的哲学是就地调节水旱,而不转嫁异地。它启示我们用适应的智慧,就地化解矛盾。中国古代的生存智慧是将水作为财,就地蓄留、就地消化旱涝问题,遍中国广大土地上的陂塘系统,三角洲的桑基鱼塘系统都是典型的大地海绵系统。这种“海绵”景观既是古代先民适应旱涝的智慧,更是地缘社会和邻里关系和谐共生关系的体现,是几千年以生命为代价换来的经验和智慧在大地上的烙印。

  哈尔滨群力雨洪公园(现在已列为国家湿地公园)吸取了中国农业文明中的基塘技术,用简单的填挖土方工程,营造了一处城市中心的绿色海绵体,用10%的城市用地,来解决城市的雨涝问题。

  哈尔滨群力雨洪公园占地34公顷,位于哈尔滨群力新区,新区占地27平方公里,公园处于低洼平原地带,而当地的年降雨量是近600毫米,集中在夏季,所以雨涝是一大问题。设计的核心策略是借鉴三角洲地带悠久的传统农业中的基塘技术:即通过简单的挖方和填方,来解决低洼地的积水问题,形成了洼地与高岗地相结合的“海绵”系统。高地种植旱生果木,而洼地养鱼和种植湿生植被,从而形成丰产的三角洲农业景观。这一技术在群力雨洪公园中经过提炼,得到了应用。设计者沿场地四周,通过挖填方的平衡技术,创造出一系列深浅不一的水坑和高低不一的土丘,成为一条蓝-绿相间的“海绵”带,收集城市雨水,使其经过滤、沉淀和净化后进入核心区的低洼湿地。水泡中为乡土水生和湿生植物群落,山丘上密植具有东北特色的白桦林,再通过高架栈桥连接山丘。在此整体格局基础上,建立步道网络,穿越于丘陵和泡状湿地之间。水泡中设临水平台,丘陵上有观光亭塔之类,创造了丰富多样的体验空间。

  建成后的雨洪公园,不但为防止城市涝灾做出了贡献,同时为新区居民提供优美的游憩场所和多种生态体验。能够吸收雨洪的城市绿色海绵目前已被列为国家城市湿地,成为一个国际海绵城市的典范。

  减速的策略

  六盘水明湖湿地公园案例

  将洪水、雨水快速排掉,是当代排洪排涝工程的基本哲学。在这一认识中,三面光的河道被认为是最高效的、裁弯取直被认为是最科学的;河床上的树木和灌草必须清除以减少水流阻力,被认为是天经地义的。这种以“快”为标准的水利工程罔顾水过程的系统性和水作为生态系统的主导因子的价值。结果却使洪水被聚集和加速,其破坏力被强化、上游的灾害被转嫁给了下游;硬化工程导致水与生物分离、将水与土地分离、地表水与地下水分离、水与人和城市分离;使地下水得不到补充、土地得不到滋润、生物的栖息地消失。海绵的哲学是将水流慢下来,让它变得心平气和而不再狂野可怖,让它有机会下渗和滋育生命万物,让它有时间净化自身,更让它有机会服务人类。

  六盘水市是中国的一个“三线”城市,有近60万的人口,集中分布在石灰岩谷地,水城河穿城而过,但已在上世纪八十年代被渠化和硬化,完全失去自我调节能力;季节性的雨洪和干旱问题并存;水体污染严重,上游的栖息地消失并被毒化;与此同时,城市缺乏公共空间,步行和自行车系统缺乏。作为改善环境的重要举措之一,市政府委托景观设计师制定一个整体方案,建立一个完整的水生态基础设施,以应对城市所面临的多项挑战,包括污染水体的净化、洪水和雨涝的管理、母亲河的修复、公共空间的创建以及周边土地的开发。关键策略是减缓来自山坡的水流,通过雨洪资源,构建一个以水过程为核心的生态基础设施,使水与土地、生物和城市及有充分的接触机会,以重建生态健康的土地生命系统,为城市和居民提供综合的生态系统服务,包括改善雨水水质,恢复原生栖息地,提供游憩机会,最后促进整个城市的发展。

  这个生态基础设施的首期示范工程是位于水城河上游的明湖湿地,其占地90公顷,原址为大量废弃的鱼池、被垃圾淤塞的湿地及管理不善的山坡地。项目设计的第一步、也是核心策略是让水流慢下来,工程的具体策略包括:

  (1)拆除混凝土河堤:恢复滨河及河道内的植被,沿河建造曝气低堰,让河水慢下来,并增加水体含氧量,为各种挺水、浮水和沉水植物提供生境,促进富营养化的水体被生物所吸收。

  (2)建立梯田式湿地:向山区农民学习,通过简单的填挖方建立梯田,减缓山坡下来的地表径流、削减洪峰,调节季节性雨水。它们的方位、形式、深度都依据地质、地形因素和水流分析而设定。根据不同的水质和土壤环境种植了乡土植被(主要采用播种的方式)。这些梯田状栖息地减缓了水流,使水中的面源污染物和营养物质被微生物和植物所吸收。

  (3)陂塘系统:与梯田相似,利用山谷,构筑低堰,形成一系列陂塘。陂塘之间通过潜流湿地相勾连,起到减速和过滤作用。再沿陂塘四周播种乡土湿地植被。

  缓流策略使六盘水上游的雨洪得以滞蓄和利用,旱涝得以调节,水体得以净化,植被和动物得以繁衍,并形成了人们流连忘返的公共空间。

  洪涝适应策略

  金华燕尾洲公园案例

  当代工程治水理念崇尚“严防死守”的对抗哲学,遍中国大地已没有一条河流不被刚性的防洪堤坝所捆绑,原本蜿蜒柔和的水流形态,而今都变成刚硬直泄的排水渠。千百年来的防洪抗洪经验告诉我们,当人类用坚固防线将洪水逼到墙角之时,洪水的破堤反击便指日可待,此时的洪水便成为能摧毁一切的猛兽势不可挡了。海绵应对外部冲力的哲学是弹性,化对抗为和谐共生,所谓退一步海阔天空。如果我们崇尚“智者乐水”的哲学,那么,水的最高智慧便是以柔克刚。

  浙江金华的燕尾洲是一个与洪水为友的实验性工程,重点探索了如何通过建立适应性防洪堤、适应性植被、适应性步行交通、适应性构筑物及适应性的土地使用,来实现与洪水相适应的弹性设计。

  在隔江相望的城市包围下,燕尾洲已经成为金华这一具有100万人口的繁华都市中唯一的、尚有自然的蒹葭和枫杨的芳洲。义乌江和武义江在此交汇而成婺江(金华江)。洲的大部分土地已经被开发成为金华市的文化中心,现建有婺剧院,为曲线异形建筑。洲的两侧对岸分别是密集的城市居民区和滨江公园,但由于开阔的江面阻隔,市民难以到达和使用洲上的文化设施。留下的洲头共26公顷的河漫滩,其中部分因采砂留下坑凹和石堆,地形破碎。洲头另一部分土地尚存茂密植被和湿地,受季风性气候影响,每年受水淹没,形成了以杨树、枫杨为优势种的群落,是金华市中心唯一留存的河漫滩生境,为多种鸟类和生物提供庇护, 包括当地具有标志意义的白鹭。

  因此,设计所面临的主要挑战是如何在提供市民使用的同时,保护这城市中心仅有的河漫滩生境。这需要与洪水为友,建立一个与洪水相适应的水弹性景观。

  本设计不但将尚没有被防洪高堤围合的洲头设计为可淹没区,同时将公园范围内的防洪硬岸砸掉,将河岸改造为多级可淹没的梯田种植带,这样不但增加了河道的行洪断面,减缓了水流的速度,缓解了对岸城市一侧的防洪压力,提高了公园邻水界面的亲水性。

  梯田上广植适应于季节性洪涝的乡土植被,梯田挡墙为可进入的步行道网络,使滨江水岸成为生机勃勃、兼具休憩和防洪功能的美丽景观。每年的洪水为梯田上的多年生植被带来充足的沙土、水分和养分,使其能茂盛地繁衍和生长,不需要任何施肥和灌溉。梯田河岸同时将来自陆地的雨洪滞蓄和过滤,避免对河道造成污染。

  建立在适应性地形、植被和适应性生态防洪堤上的步行网络也是一个与洪水相适应的系统。跨越两江四岸的“八咏桥”蜿蜒于200年一遇的洪水位之上,其底下的栈桥和公园步道系统则分别可在50年一遇、20年一遇、10年一遇及1年一遇的洪水水位相适应,具有充分的使用弹性。构筑物的设计也是充分考虑不同强度的洪水风险,设计在20年和200年一遇的水位之上,且作了可淹没的设计,保证在淹没之后能保存完好并迅速恢复使用。

  本项目尽管只有一段微不足道的生态防洪区域,但可作为城市适应洪水设计的样板,供借鉴和推广。

  结语

  关于海绵城市建设的三大关键策略:消纳、减速与适应,尽管本文在举例说明时分别进行了讨论,但它们你中有我,我中有你。更多情况下它们需要被组合运用,形成“源头消纳滞蓄,过程减速消能,末端弹性适应”的基本模式;这个模式与常规的水利工程和雨洪管理策略的集中快排、严防死守等工程策略完全相反。消纳、减速与适应构成的生态防洪和雨洪管理工程模式,将当代生态防洪理念与中国本土智慧相结合,系统解决洪涝问题。这些传统智慧包括千百年来被成功应用于农田水利中的基塘系统和陂塘技术。所以,海绵城市并不需要“高技术”,它们可以通过“低技术”来实现,它们也不需要巨大的工程,而是分散式的小型工程途径。海绵城市本质上讲是对工业化城市建设方法及灰色基础设施建设技术的反思和修正,是一种人与土地、人与水的生态关系的回归,当然是一种螺旋式上升的回归。


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