长沙市建设“海绵城市”的思考与对策

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  【摘 要】我国城市化的短视、阻隔、封闭的水泥城市建设模式和急功近利、注重硬指标的城市发展模式,使得水生态环境遭到严重破坏。为使城市化与生态文明协调发展,提高长沙市城市化质量,解决长沙市水问题,本文在把握海绵城市的概念及实现途径的基础上,针对长沙市的降雨产流、水生态系统特征,借鉴跨尺度的海绵城市建设研究,提出了长沙市建设“海绵城市”的途径以及相应的保障措施。
  【关键词】长沙市;海绵城市;低影响开发;水生态系统;水问题
  一、引言
  随着我国工业化、现代化和城市化的不断发展,水生态环境出现严重的恶化态势。中国正面临着各种各样的水危机:水资源短缺、水质污染、洪水、城市内涝、地下水位下降、水生态栖息地丧失等。近年来,城市内涝现象及其影响的不断扩大,2010年对全国32个省、自治区、直辖市351个城市(多为大中型城市)的调查结果表明,我国城市内涝呈加剧趋势,其中137个城市发生了超过3次以上的内涝;2012年北京市7·12特大暴雨,79人遇难,经济损失近百亿。城市内涝带来的严重后果使得城市水安全问题得到全社会的广泛关注,也使人们不断思考城市内涝问题背后的原因。短视、阻隔封闭的水泥城市建设模式和急功近利、注重硬指标城市发展模式,使得水生态环境遭到破坏严重,河湖水体支离破碎、流通受阻、面积缩小;地表水与地下水连通中断,水污染、水流失严重;水生态系统原有的吸水、排水、渗透、净化等功能退化,最终导致了城市内涝等城市水安全问题。针对目前水资源短缺、水生态损害、水环境污染等综合水问题,2014年4月,习近平总书记在关于保障水安全重要讲话中指出,要根据资源环境承载能力构建科学合理的城镇化布局;尽可能减少对自然的干扰和损害,节约集约利用土地、水、能源资源;解决城市缺水问题必须顺应自然,建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。2014年10月,住房城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,住房城乡建设部将组织设市、区、县开展海绵城市建设试点示范工作,以点带面,扩大推广。
  长沙市是湖南省省会城市,总面积达到11819.5km2,其中城区面积为556km2,受亚热带季风湿润气候和特殊的地理环境影响,雨水充沛,年平均雨量在1370~1550mm,汛期为5月到9月。长沙是中部崛起的领头城市,经济发展迅速,城市化水平不断提高。与很多迅速发展的城市一样,长沙市也面临着日趋严重的水问题,2015年4月到7月之间长沙市多次遭受暴雨袭击成为“泽国”。本文通过研究“海绵城市”相关理论,把握海绵城市的建设要领,结合长沙市实际,提出对于长沙建设“海绵城市”的途径和保障措施。
  二、“海绵城市”理论概述
  1.“海绵城市”的概念
  “海绵”一词最早由北京大学建筑与景观学院院长俞孔坚教授于2003年提出,他将河流两岸的自然湿地比喻成海绵,来形容自然系统的洪涝调节能力。到目前为止,“海绵城市”的概念和理论仍处于发展阶段,没有形成统一的论断。通常认为,“海绵城市”是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。与传统的雨水利用相比,海绵城市更重视雨水的自然积存、自然渗透和自然净化,是一种绿色可持续的雨水排放方式。笔者认为,“海绵城市”功能并不局限于洪涝调蓄,其主张的顺应自然、回归自然的设计理念,决定了其解决城市内涝问题的同时,也能够解决城市径流污染问题、水资源循环问题以及水资源短缺问题,从而改善整个城市的水生态环境,从其所具备功能角度来定义,“海绵城市”应该是致力于解决城市水安全、水环境、水生态和水资源问题的综合性水工程。
  2.“海绵城市”的实现途径
  国内大部分学者对“海绵城市”的研究围绕低影响开发(LID)技术、水敏感性城市规划与设计展开,提出建设“海绵城市”要在合理估算可用雨水的前提下,识别城市内涝成因,以城市排水雨水利用为纲加速实现低影响开发(LID)。主要建设途径有:第一,对城市原有生态系统的保护。保护城市现有的自然景观,即现有河网水系、湿地、绿地;第二,生态恢复和修复。修复遭到破坏的水环境,提高其自然承载力,使其水文特征恢复到工程破坏前的自然状态;第三,低影响开发(LID)。LID技术是指在城建发展中采取源头削减、中途转输、末端调蓄等手段,维持城市的海绵“功能”,其核心是不能影响自然状态下的水文特征,包括径流量、峰值总流量、峰现时间。
  北京大学建筑与景观学院院长俞孔坚教授认为,城市水问题的解决前提是保护区域水循环过程,“海绵城市”的建设必须是跨尺度的,构建“海绵城市”即是建立相应的水生态基础设施,并从宏观、中观、微观三个尺度提出建设途径:从宏观尺度来看,了解区域水系统的空间格局,即分析水生态安全格局,对关键格局进行恢复和保护;从中观尺度来看,针对城市不同区块,研究如何利用区块内的河道、坑塘,结合集水区和汇水节点分布,合理规划并形成实体的“海绵系统”,落实到土地利用控制性规划甚至是城市设计;从微观尺度来看,落实到具体“海绵体”,包括公园、停车场等局部集水单元,这一尺度对应一系列技术集成。笔者认为,俞孔坚教授提出的以跨尺度的生态规划理论和方法体系为基础的建设途径,由面到点,层层细化,更加合理,有利于“海绵城市”建设方案落地。
  三、长沙市构建“海绵城市”的途经设想
  1.把握长沙市整体水循环,识别关键水过程
  城市景观是城市水生态系统正常运行的关键,包括自然景观和人工景观,如河流湖泊、湿地、森林等。城市景观分布区域往往是城市关键性生态过程,通过分析城市景观分布一定程度上有利于把握城市水生态系统。长沙市景观资源丰富,湘江水系多达289条,南洞庭水系13条,湿地总面积约占长沙市市区面积的10.78%;湘江长沙段的中心就是世界上最大的内陆洲——橘子洲,其西面就是岳麓山,其所在的岳麓区拥有森林面积4795公顷,森林覆盖率达到48.4%;开福区滨水资源相当丰富,“一江四河”湘江、浏阳河、捞刀河、沙河、白沙河川流环绕,年嘉湖、月湖、青竹湖、楚家湖等“十湖”点缀其中,烈士公园、月湖公园、园林生态园等“十园”遍布全区,秀峰山、鹅羊山、太阳山坐落其中,全区森林面积达6万余亩,林木绿化率达36%,城镇绿化覆盖率达42%;雨花区有流淌都市田园风光的大自然山庄,有被喻为“天然氧吧”、“绿色银行”的湖南省森林植物园。望城区内的主要河流为沩水,较大的湖泊有团山湖、天井湖。市境内还有洋湖垸、苏托垸、解放垸、马桥河、松雅湖、大泽湖等八个湿地公园项目正在规划建设中,其中洋湖垸目前是长沙城区最大的湿地公园。更加准确的把握整个长沙地区水生态系统,避免遗漏,必须需利用相关技术,绘制水系统分布图,划定全区的蓝线与绿线,从而准确识别出关键的水过程,保护重要的水生态敏感地区。   把握城市水循环除了了解现有的城市景观,还应该对城市现有的快排管道系统以及其他水系统工程进行全面了解,一方面有利于识别水安全问题多发区和隐患区,有针对性的整治;另一方面也有利于与水生态系统和低影响开发设施相协调、相联系,共同解决城市水安全问题。
  2.划分管理区块,提高“海绵城市”建设效率
  分块建设海绵城市,能够结合区域水生态系统特点,综合利用区块内的水路、坑塘,并结合区域水系统中的集水区和汇水点,合理规划形成“海绵系统”,提高“海绵城市”建设质量和效率。“海绵城市”建设可以根据城市内主要流域的划分区块,分别管理,也可以直接按照目前的城市行政区划进行分块管理,这样一方面便于组织人员开展工作;另一方面有利于将各个区块“海绵城市”建设的绩效纳入各行政区的工作评价体系,形成良性竞争。分块管理还应注重各个区块的衔接和流通,切不可分割城市水生态系统。考虑到工程范围过大,借鉴其他城市建设海绵城市的经验,长沙市可以先选择某一区域开展“海绵城市”的建设试点,步步为营,积累经验,逐渐扩大试点范围。
  3.“生态理念”与“工程理念”有机结合,打造城市“海绵体”
  城市“海绵体”是指城市中具备“吸、蓄、渗、净化”功能的具体结构单位,可以是公园、小区等,这些结构单位共同构成了城市的水生态系统。“海绵城市”构建最终要落实到具体“海绵体”的建设。这里所说的“生态理念”是指通过对现有的城市景观的治理、修复和设计,充分发挥其自然积存、自然渗透自然净化的生态功能;“工程理念”是指在城市建设过程中采用各种技术手段,减少城建对水生态系统造成的破坏。只有“生态理念”和“工程理念”有机结合,才能实现在不影响水生态系统的情况下的城市化发展。低影响开发(LID)技术在城市建设和水生态系统中的应用构想符合这种理念。结合LID技术,具体“海绵体”的构建从以下几个方面阐述:
  (1)建筑与小区。建筑、小区是人们居住生活的主要场所,包括居民楼、小区道路、停车场、小区景观等,人口和建筑物均非常密集,因此其建造可以广泛应用LID技术来减轻或减少暴雨极端天气对人们生活的影响。居民楼、建筑物可以进行屋顶绿化,在滞留雨水、净化雨水的同时起到节能减排、缓解热岛效应的功效;停车场可进行透水铺装,例如2012年长沙市投入两百万改善贺龙体育场附近停车难的问题,将贺龙南广场草坪改造成了“生态”停车场,为了实现低影响开发,停车位用草皮砖做地板,用透水砖做行车道,以保持开发前的水文环境。我国目前正在推行绿色建筑物标准,长沙市也从2014年起对保障房建设全部执行绿色建筑标准,建筑过程中的室外环境要求、节水与水资源利用要求均可依靠LID技术实现。
  (2)绿地与广场。城市中的广场是人们观赏游览、休憩、舒展身心的主要场所,但是其功能价值不仅仅体现在此,将传统硬质水泥广场改造成绿地广场,深度挖掘其雨洪调蓄、水质净化以及栖息地保护功能,离不开LID技术的使用。目前为突显城市景观,长沙市内的很多绿地均高出临近区域,下雨时无法缓解城市排洪压力,因此新、改、扩建绿地广场的宜采用下沉式绿地设计,下沉式绿地其典型结构为绿地高程低于周围硬化地面高程5-25cm左右,雨水溢流口设在绿地中或绿地和硬化地面交界处,雨水口高程高于绿地高程且低于硬化地面高程。下沉式绿地可汇集周围硬化地表产生的降雨径流,利用植被、土壤、微生物的作用,截留和净化小流量雨水径流,超过绿地蓄渗量的雨水经雨水口排入雨水管网。下沉式绿地通常结合城市绿地进行综合设计,在不增加用地面积、少量建设成本的条件下,能够实现绿地多功能化、就地消纳雨水径流、减少外排雨水量、雨水资源化利用、改善生态环境等多种目标;绿地广场内的走廊、小径可采用透水铺装;绿地广场还可以通过建造人工雨水湿地、湿塘、植被缓冲带净化、储存雨水;广场内的植物选择应该视长沙市自然条件与年降雨量同期而定。
  (3)城市道路。长沙市区大面积的不透水硬质铺装使得水分无法通过地表达到土壤,导致城市地下水资源严重衰竭,市民生活用水改为自来水,加重了城市的运作费用。同时,地面无法透水透气的特性使得地表水分与热量无法被地下死守,而滞留在地表,形成湿热的水汽,造成城市空气升温,温度自我调节能力下降,形成了热岛效应。城市道路应该在满足基本功能的前提下,进行LID设计。人行道采用透水铺装,非机动车道采用透水沥青路面或透水混凝土路面,道路两旁设置植草沟,并在植草沟的交叉点设置下凹式绿地;车行道应优化横向坡向、路面与道路绿化带及周边绿地竖向关系,便于雨水流入LID设施。以长沙市沙湾路为例,沙湾路是长沙第一条在道路绿化上进行“海绵城市”理念试点的道路,在沙湾路劳动路至曲塘路段两侧绿化带建设中,做了雨水收集与利用的浅草沟设计,即将植被下的土壤进行了分层,最底下是砾石层,颗粒大,空隙足,能涵养一定水源;往上是砂层,接着是种植土壤层,然后才是植被的覆盖层。在覆盖层中,还铺设了有孔的软式透水溢流管。当土壤中的水分达到饱和有余时,水会渗透进溢流管中,溢流管与市政排水管网相连,多余的水便能流进地下排水管中。
  (4)城市水系。城市水系是指城市规划区内各种水体构成脉络相同系统的总称,但不包括仅用于企业生产运行过程的水体。长沙的城市水系包括湘江水系、洞庭湖水系,及以河流为依托的众多湖泊和湿地等,是最为天然的“海绵体”。然而,湘江长沙段目前面领着严重的环境问题,水体污染严重,并且近年来湘江枯水期也在越来越长,使得长沙市水资源供给已捉襟见肘,水资源走向短缺。因此,想要建设“海绵城市”,我们必须以保护城市水生态系统、恢复其生态功能为首要任务,再结合一定的LID技术如生物滞留设施、植被缓冲带、雨水湿地等,提高其雨洪管理能力。
  四、长沙市构建“海绵城市”的保障措施
  1.加强前期研究
  “海绵城市”是一项综合的系统工程,其建设目标不应局限于解决城市内涝,而是以解决城市水资源、水环境、水安全等水问题为目标。因此,我们必须成立“海绵城市”建设专业考察小组,对长沙市水循环过程进行全面细致的了解,找到水问题产生的原因;分析项目的可行性,预估建设效果,为提出全面系统的“海绵城市”建设方案做好准备工作。   2.强化规划管理
  首先,城市总体规划和水系、绿地、排水防涝、道路交通等专项规划编制中落实“海绵城市”建设具体要求,同时提出长沙市建设“海绵城市”的具体目标,并制定相应专项规划,如雨水综合利用专项规划等。2013年修订的《长沙市城市总体规划(2003-2020)》提出了落实生态保护与治理要求,实现环境友好目标,其中有增加湿地公园规划、生态控制线规划、绿地规划、公共绿地及生产防护绿地规划的要求,这些规划的落实都能够支持“海绵城市”的建设。但是,目前还没有针对推进“海绵城市”建设提出的专项规划。其次,控制性详细规划中应明确低影响开发设施用地,并将低影响开发相关控制指标纳入土地出让条件。
  3.拓展融资渠道
  从保障项目实施角度来看,“海绵城市”是一项跨越整个城市尺度的大型城市公共基础设施建设项目,需要大量的资金。长沙获批“两型社会”建设,被国家环保部确定为全国生态建设试点城市,这为长沙市加强生态建设,其中包括“海绵城市”建设提供了绝佳的政策机遇和资金支持;除此之外,长沙市应该积极申请国家海绵城市建设试点,通过获得中央财政给予的首期5亿补贴和其他奖励政策来取得一定程度上的资金支持。但是,目前中央财政补贴有限、地方土地财政难以维持、地方债务受到严格控制、政府投融资平台受限的背景下,地方政府融资难度加大,单纯依靠政府无法满足项目资金需求,因此需要积极拓展融资渠道,其中就包括了社会资本与政府资本相结合的公私合营融资模式(PPP)。目前其他城市的“海绵城市”建设主要采取的也是PPP模式,除了地方财政直接投资和地方债投资外,通过银行信用和商业信用建立起来的金融债、商业债以及通过公司合作形成的PPP资金,能够共同支撑海绵城市建设的资金需求。
  4.关注“海绵城市”各项绩效指标,确保建设全面展开
  2015年7月10日,住房和城市建设部办公厅依据《海绵城市建设技术指南》制定了海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行),该办法提出了六个方面共18项指标。这些指标提供了一个全面的建设维度,包括水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况和显示度6个维度,为长沙建设“海绵城市”指明了方向。
  5.统筹工程建设
  海绵城市建设涉及城市规划、国土、水文、排水、道路、交通、园林等众多职能部门, 因此城市人民政府就要做好决策和指挥工作,统筹协调各职能部门工作,充分发挥城市总体规划的引领作用,因地制宜确定海绵城市开发控制目标,在控制性详细规划、建设性详细规划中分解和明确各地块低影响开发只要控制指标,并通过相关专业活专项规划编制及实施具体落实建设任务。另外,政府及各部门应该加强海绵城市的宣传教育工作,使得海绵城市深入人心,扩大其社会影响力,使得社会大众能够支持和参与海绵城市建设。
  五、结论和展望
  综上所述,长沙市具有自然环境方面的先天优势,同时也面临着城市化所带来的水生态系统失衡,因此,构建“海绵城市”对长沙市可持续发展有着重大意义。本文分析了海绵城市的概念、实现途径;结合长沙实际,提出了跨宏观、中观、微观三个尺度的海绵城市建设途径,最后提出相应的保障措施。长沙市海绵城市的建设还刚刚起步,需要各部门齐心协力,保证在城市开发建设的各个环节落实“海绵城市”建设的工作要求。争取在海绵城市的建设过程中,达到领先示范效果,实现以人为本的城市发展红线。
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