工業(yè)化進(jìn)程中海綿城市建設(shè)方案淺析

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摘要：造紙、能源等關(guān)系環(huán)保的重要行業(yè)，需要與城市發(fā)展緊密結(jié)合。近年來(lái)興起的海綿城市建設(shè)熱潮，有不同的理論和實(shí)踐取向，為了更好的協(xié)調(diào)工業(yè)與城市發(fā)展，有必要對(duì)這些取向進(jìn)行介紹，便于決策和選擇。本文介紹最佳管理實(shí)踐（BMPs）、低影響開發(fā)（LID）、可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）、水敏城市設(shè)計(jì)（WSUD）以及積極、美麗、清潔水域計(jì)劃（ABC）。通過對(duì)比分析這些成功案例可以獲得打造中國(guó)特色水資源管理系統(tǒng)———海綿城市的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水資源管理系統(tǒng)；海綿城市；最佳管理實(shí)踐；低影響開發(fā)；可持續(xù)城市排水系統(tǒng)；水敏城市設(shè)計(jì)

0引言

工業(yè)發(fā)展與城市化的進(jìn)程不斷將自然地表改造成不透水的地表，進(jìn)而影響水平衡。因此在新城市開發(fā)中，水資源管理系統(tǒng)的主要考慮因素應(yīng)該是雨水管理，以防止城市發(fā)生洪水。由于全球變暖，極端天氣例如暴雨的頻率增加，導(dǎo)致洪水的增加。在自然氣候易變性的背景下，氣候變化導(dǎo)致對(duì)水文系統(tǒng)的影響增加。人類和非人類活動(dòng)都會(huì)對(duì)水文循環(huán)產(chǎn)生負(fù)面影響；在人類活動(dòng)中，城市化進(jìn)程對(duì)水文循環(huán)的影響最大，因?yàn)樗心芰η终紟в凶≌蜕虡I(yè)空間的自然土地，不透水表面的增加是城市化帶來(lái)的顯著影響。由于這些地表無(wú)法有效吸收地表水，因此可能會(huì)出現(xiàn)大量徑流水，導(dǎo)致水聚集在較低區(qū)域并進(jìn)一步引發(fā)洪水。通常在新城市開發(fā)中，水資源管理系統(tǒng)的主要考慮因素是雨水管理，以防止城市發(fā)生洪水。許多國(guó)家已經(jīng)開發(fā)了水管理系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)這些問題。本文將回顧有關(guān)水資源管理方法的文獻(xiàn)，包括最佳管理實(shí)踐（BMPs）、低影響開發(fā)（LID）、可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）、水敏城市設(shè)計(jì)（WSUD）以及積極、美麗、清潔水域計(jì)劃（ABC）。本文將對(duì)這些戰(zhàn)略中的每一個(gè)進(jìn)行綜述并概述它們的目標(biāo)，然后對(duì)比這些策略。［1］

1水管理方法

城市面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致水資源短缺、城市內(nèi)澇、洪水、雨水徑流污染、水環(huán)境惡化等水文問題日益嚴(yán)重，這些突出問題嚴(yán)重制約了城市的發(fā)展。針對(duì)這些問題的普遍存在，許多國(guó)家在控制雨水徑流和改善水環(huán)境方面進(jìn)行了理論和實(shí)踐研究。

1．1最佳管理實(shí)踐（BMPs）

最佳管理實(shí)踐（BMPs）作為預(yù)防污染的實(shí)踐或結(jié)構(gòu)化方法，自1972年以來(lái)作為清潔水法案（CWA）的一部分在北美實(shí)施。BMPs是指“用于儲(chǔ)存或處理城市雨水徑流以減少洪水、消除污染和提供其他便利設(shè)施的結(jié)構(gòu)性措施”。BMPs包括工程和非工程措施，其主要區(qū)別在于非工程措施側(cè)重于“預(yù)防”，而工程措施則針對(duì)暴雨的“緩解”。工程措施包括使用滲透池、蓄水池和人工濕地，以解決影響水質(zhì)的城市內(nèi)澇和徑流污染問題。在非工程措施方面，旨在通過合理規(guī)劃管理降雨和徑流，包括發(fā)布環(huán)境政策和法規(guī)；通過獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰計(jì)劃進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，城市布局，加強(qiáng)公眾參與，和提高公眾意識(shí)。

1．2低影響開發(fā)（LID）

低影響開發(fā)（LID）作為一種將設(shè)計(jì)與自然相結(jié)合的降低水資源管理成本的方法在北美普遍使用，首次出現(xiàn)在美國(guó)佛蒙特州的土地利用規(guī)劃報(bào)告中。自然措施優(yōu)于非自然措施，因?yàn)樗鼈儽Ｗo(hù)自然布局，具有減少投資和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的潛力。LID的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自然水文，這是指開發(fā)前徑流、入滲和蒸散量的平衡。與BMPs不同，LID強(qiáng)調(diào)以保護(hù)場(chǎng)地必要水文循環(huán)的方式進(jìn)行開發(fā)，這是通過過濾雨水和徑流通過植物群落和土壤覆蓋以促進(jìn)滲透來(lái)實(shí)現(xiàn)的。LID的設(shè)計(jì)還通過應(yīng)用模擬未開發(fā)場(chǎng)地的水文儲(chǔ)存功能的技術(shù)，減少不透水硬質(zhì)表面和路面的面積，提高雨水徑流的集水率，并最大限度地減少場(chǎng)地開發(fā)的影響。LID被認(rèn)為是通過采用自然的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，LID特征具有體積小、高度靈活、能夠與景觀設(shè)施有機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)。

1．3可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）

可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）概念由JimConlin于1997年10月首次提出。SUDS試圖通過將長(zhǎng)期的環(huán)境和社會(huì)因素融入到系統(tǒng)中，來(lái)解決由傳統(tǒng)排水系統(tǒng)引起的洪水、嚴(yán)重污染和環(huán)境破壞等普遍存在的挑戰(zhàn)。SUDS旨在模仿地表水的自然處理方式，使水能夠滲入地下或留在設(shè)施中。在英國(guó)，SUDS實(shí)現(xiàn)了超越傳統(tǒng)解決方案的可持續(xù)性目標(biāo)，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了一系列排放雨水或地表水的技術(shù)。與LID類似，在某些方面，該概念旨在采取一種自然的方法，這是發(fā)展干預(yù)的核心。SUDS代表著從以傳統(tǒng)排放為核心的排水系統(tǒng)轉(zhuǎn)向高度可持續(xù)的水循環(huán)排水系統(tǒng)，SUDS可以減少雨水徑流、防止水污染、充分補(bǔ)給地下水并調(diào)整排水系統(tǒng)與城市環(huán)境。與原有的城市排水設(shè)施相比，SUDS通過綜合考慮雨水、城市污水和再生水的措施，優(yōu)化整個(gè)區(qū)域水系統(tǒng)，改善城市整體水循環(huán)。

1．4水敏感城市設(shè)計(jì)（WSUD）

澳大利亞開發(fā)了另一種水管理系統(tǒng)，即水敏感城市設(shè)計(jì)（WSUD），該系統(tǒng)于1990年代首次采用。隨著對(duì)WSUD概念的修訂和改進(jìn)，它成為一種城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法，以最大限度地減少城市發(fā)展對(duì)水文的影響。WSUD以保護(hù)現(xiàn)有自然生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，使用雨水收集和處理裝置來(lái)減少總雨水徑流、高峰洪水流量并控制徑流污染。雨水被用作該戰(zhàn)略中的一種資源，該戰(zhàn)略將雨水基礎(chǔ)設(shè)施與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，以提高社會(huì)、文化和生態(tài)價(jià)值。WSUD系統(tǒng)植根于水循環(huán)的各個(gè)階段，雨水、供水和水管理緊密相連，每個(gè)要素相互影響，綜合考慮，打破傳統(tǒng)單一模式，保持對(duì)景觀和生態(tài)的關(guān)注。

1．5活躍、美麗、清潔的水域計(jì)劃（ABC）

2006年在新加坡實(shí)施的積極、美麗、清潔水域計(jì)劃（ABC）作為其水資源管理系統(tǒng)的一部分，代表了新加坡21世紀(jì)可持續(xù)城市水資源管理的方法。“主動(dòng)”是指在水體周圍創(chuàng)造新的空間；“美”是指將水道、水庫(kù)融合、開發(fā)成景觀；“清潔”是指改善水質(zhì)和對(duì)公眾進(jìn)行教育，以減少水污染。該方法將創(chuàng)造新的、充滿活力的城市公共空間與自然和人相協(xié)調(diào)，重點(diǎn)是提高宜居性和美感。雖然新加坡以前專注于通過建立密集的排水渠和運(yùn)河網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理雨水，但新加坡通過規(guī)劃、管理和創(chuàng)新的融合發(fā)展成為一個(gè)水資源豐富的花園城市，因此它現(xiàn)在已成為新加坡城市的環(huán)境資產(chǎn)。ABC對(duì)LID實(shí)踐和BMPs的使用，象征著思維轉(zhuǎn)變?yōu)楦沙掷m(xù)的雨水管理方法。將水道合成為城市景觀的一部分是ABC的最終目標(biāo)，它支持其提供既宜居又可持續(xù)的城市環(huán)境的目標(biāo)。［2］［3］

2比較水管理方法

在開發(fā)上述水管理系統(tǒng)之前，水是通過傳統(tǒng)的雨水管理單獨(dú)管理的?，F(xiàn)代水管理系統(tǒng)被認(rèn)為是從傳統(tǒng)的灰色基礎(chǔ)設(shè)施向可持續(xù)的雨水管理方法的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代系統(tǒng)關(guān)注的是緊迫問題的自然解決方案，而不是對(duì)自然過程進(jìn)行修改。為了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響，采用綠色基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)控制徑流和凈化雨水，這代表著適應(yīng)，對(duì)于建設(shè)可持續(xù)和有彈性的城市具有重要意義。盡管有不同的策略，但這些不同水管理方法的目標(biāo)是相似的，核心解決方案都基于LID框架。因此，SUDS、WSUD、ABC和海綿城市本身并不是新理論，而是將特定國(guó)情和現(xiàn)代技術(shù)概念與LID框架的基礎(chǔ)相結(jié)合。這一過程表明，在技術(shù)創(chuàng)新的支持下，該理論正在不斷迭代。SUDS將LID與可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合，WSUD將水管理與城市設(shè)計(jì)相結(jié)合，而ABC則建立在WSUD概念的基礎(chǔ)上，通過促進(jìn)設(shè)計(jì)美學(xué)與水系統(tǒng)的整合。制定水管理概念的目的是建立一個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)，減少雨水徑流并控制徑流污染。強(qiáng)調(diào)城市規(guī)劃和建設(shè)管理在雨水管理中的主導(dǎo)作用，以及提供更全面有效的解決方案的意圖。水管理系統(tǒng)在不斷發(fā)展，每個(gè)以解決城市水問題為目標(biāo)的國(guó)家都應(yīng)該有自己獨(dú)特的體系，在繼承過去的優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上發(fā)展自己的特色。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新的迭代往往基于現(xiàn)有理論，但結(jié)合同時(shí)代的技術(shù)發(fā)展和具體國(guó)情。關(guān)于上述戰(zhàn)略，主要是轉(zhuǎn)向提高可持續(xù)性和環(huán)境友好的發(fā)展方向。值得注意的是，雖然這些水管理系統(tǒng)已經(jīng)取得了許多成功的結(jié)果，但直接復(fù)制并不總是奏效。因此，中國(guó)發(fā)展自己的水資源管理系統(tǒng)至關(guān)重要。中國(guó)海綿城市的構(gòu)想應(yīng)考慮現(xiàn)有戰(zhàn)略及其實(shí)際實(shí)施，結(jié)合中國(guó)國(guó)情和創(chuàng)新技術(shù)。作為一個(gè)新概念，海綿城市與其他水管理系統(tǒng)之間的差異需要進(jìn)一步討論，驗(yàn)證其有效性也是如此。海綿城市不僅是改造現(xiàn)有城市的一種方法，而旨在將水管理納入城市化進(jìn)程中從而更好地保障城市發(fā)展。作為一種可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型水資源管理策略，海綿城市將為造紙、能源等關(guān)系環(huán)保的重要行業(yè)提供優(yōu)良發(fā)展土壤；相輔相成形成更加成熟的環(huán)境保護(hù)與城市發(fā)展閉環(huán)。

參考文獻(xiàn)

［1］王永衡，李春林，王昊，等．綠色基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2022（06）：1－13．

［2］車伍，呂放放，李俊奇，等．發(fā)達(dá)國(guó)家典型雨洪管理體系及啟示［J］．中國(guó)給水排水，2009，25（20）：12－17．

［3］沙永杰，紀(jì)雁．新加坡ABC水計(jì)劃———可持續(xù)的城市水資源管理策略［J］．國(guó)際城市規(guī)劃，2019：1－9．

作者:劉碧虛 單位:北京工業(yè)大學(xué)