工业化进程中海绵城市建设方案选择

刘碧虚

(北京工业大学 北京 100124)

0 引言

工业发展与城市化的进程不断将自然地表改造成不透水的地表，进而影响水平衡。因此在新城市开发中，水资源管理系统的主要考虑因素应该是雨水管理，以防止城市发生洪水。由于全球变暖，极端天气例如暴雨的频率增加，导致洪水的增加。在自然气候易变性的背景下，气候变化导致对水文系统的影响增加。人类和非人类活动都会对水文循环产生负面影响；在人类活动中，城市化进程对水文循环的影响最大，因为它有能力侵占带有住宅和商业空间的自然土地，不透水表面的增加是城市化带来的显著影响。由于这些地表无法有效吸收地表水，因此可能会出现大量径流水，导致水聚集在较低区域并进一步引发洪水。通常在新城市开发中，水资源管理系统的主要考虑因素是雨水管理，以防止城市发生洪水。许多国家已经开发了水管理系统来应对这些问题。本文将回顾有关水资源管理方法的文献，包括最佳管理实践(BMPs)、低影响开发(LID)、可持续城市排水系统(SUDS)、水敏城市设计(WSUD)以及积极、美丽、清洁水域计划(ABC)。本文将对这些战略中的每一个进行综述并概述它们的目标，然后对比这些策略。[1]

1 水管理方法

城市面积不断扩大，导致水资源短缺、城市内涝、洪水、雨水径流污染、水环境恶化等水文问题日益严重，这些突出问题严重制约了城市的发展。针对这些问题的普遍存在，许多国家在控制雨水径流和改善水环境方面进行了理论和实践研究。

1.1 最佳管理实践(BMPs)

最佳管理实践(BMPs)作为预防污染的实践或结构化方法，自1972年以来作为清洁水法案(CWA)的一部分在北美实施。BMPs是指“用于储存或处理城市雨水径流以减少洪水、消除污染和提供其他便利设施的结构性措施”。BMPs包括工程和非工程措施，其主要区别在于非工程措施侧重于“预防”,而工程措施则针对暴雨的“缓解”。工程措施包括使用渗透池、蓄水池和人工湿地,以解决影响水质的城市内涝和径流污染问题。在非工程措施方面，旨在通过合理规划管理降雨和径流,包括发布环境政策和法规;通过奖励和惩罚计划进行有效的监督和管理,城市布局,加强公众参与,和提高公众意识。

1.2 低影响开发(LID)

低影响开发(LID)作为一种将设计与自然相结合的降低水资源管理成本的方法在北美普遍使用，首次出现在美国佛蒙特州的土地利用规划报告中。自然措施优于非自然措施，因为它们保护自然布局，具有减少投资和促进可持续发展的潜力。LID的主要目标是实现自然水文，这是指开发前径流、入渗和蒸散量的平衡。与BMPs不同，LID强调以保护场地必要水文循环的方式进行开发，这是通过过滤雨水和径流通过植物群落和土壤覆盖以促进渗透来实现的。LID的设计还通过应用模拟未开发场地的水文储存功能的技术，减少不透水硬质表面和路面的面积，提高雨水径流的集水率，并最大限度地减少场地开发的影响。LID被认为是通过采用自然的方法来实现设计目标，LID特征具有体积小、高度灵活、能够与景观设施有机结合的特点。

1.3 可持续城市排水系统(SUDS)

可持续城市排水系统(SUDS)概念由Jim Conlin于1997年10月首次提出。SUDS试图通过将长期的环境和社会因素融入到系统中，来解决由传统排水系统引起的洪水、严重污染和环境破坏等普遍存在的挑战。SUDS旨在模仿地表水的自然处理方式，使水能够渗入地下或留在设施中。在英国，SUDS实现了超越传统解决方案的可持续性目标，因为它们结合了一系列排放雨水或地表水的技术。与LID类似，在某些方面，该概念旨在采取一种自然的方法，这是发展干预的核心。SUDS代表着从以传统排放为核心的排水系统转向高度可持续的水循环排水系统，SUDS可以减少雨水径流、防止水污染、充分补给地下水并调整排水系统与城市环境。与原有的城市排水设施相比，SUDS通过综合考虑雨水、城市污水和再生水的措施，优化整个区域水系统，改善城市整体水循环。

1.4 水敏感城市设计(WSUD)

澳大利亚开发了另一种水管理系统，即水敏感城市设计(WSUD)，该系统于1990年代首次采用。随着对WSUD概念的修订和改进，它成为一种城市规划和设计方法，以最大限度地减少城市发展对水文的影响。WSUD以保护现有自然生态系统为基础，使用雨水收集和处理装置来减少总雨水径流、高峰洪水流量并控制径流污染。雨水被用作该战略中的一种资源，该战略将雨水基础设施与景观设计相结合，以提高社会、文化和生态价值。WSUD系统植根于水循环的各个阶段，雨水、供水和水管理紧密相连，每个要素相互影响，综合考虑，打破传统单一模式，保持对景观和生态的关注。

1.5 活跃、美丽、清洁的水域计划(ABC)

2006年在新加坡实施的积极、美丽、清洁水域计划(ABC)作为其水资源管理系统的一部分，代表了新加坡21世纪可持续城市水资源管理的方法。“主动”是指在水体周围创造新的空间；“美”是指将水道、水库融合、开发成景观；“清洁”是指改善水质和对公众进行教育，以减少水污染。该方法将创造新的、充满活力的城市公共空间与自然和人相协调，重点是提高宜居性和美感。虽然新加坡以前专注于通过建立密集的排水渠和运河网络来管理雨水，但新加坡通过规划、管理和创新的融合发展成为一个水资源丰富的花园城市，因此它现在已成为新加坡城市的环境资产。ABC对LID实践和BMPs的使用，象征着思维转变为更可持续的雨水管理方法。将水道合成为城市景观的一部分是ABC的最终目标，它支持其提供既宜居又可持续的城市环境的目标。[2][3]

2 比较水管理方法

在开发上述水管理系统之前，水是通过传统的雨水管理单独管理的。现代水管理系统被认为是从传统的灰色基础设施向可持续的雨水管理方法的转变。现代系统关注的是紧迫问题的自然解决方案，而不是对自然过程进行修改。为了对生态系统产生积极影响，采用绿色基础设施来控制径流和净化雨水，这代表着适应，对于建设可持续和有弹性的城市具有重要意义。

尽管有不同的策略，但这些不同水管理方法的目标是相似的，核心解决方案都基于LID框架。因此，SUDS、WSUD、ABC和海绵城市本身并不是新理论，而是将特定国情和现代技术概念与LID框架的基础相结合。这一过程表明，在技术创新的支持下，该理论正在不断迭代。SUDS将LID与可持续发展相结合，WSUD将水管理与城市设计相结合，而ABC则建立在WSUD概念的基础上，通过促进设计美学与水系统的整合。

制定水管理概念的目的是建立一个水生态系统，减少雨水径流并控制径流污染。强调城市规划和建设管理在雨水管理中的主导作用，以及提供更全面有效的解决方案的意图。水管理系统在不断发展，每个以解决城市水问题为目标的国家都应该有自己独特的体系，在继承过去的优势的基础上发展自己的特色。

3 结语

综上所述，新的迭代往往基于现有理论，但结合同时代的技术发展和具体国情。关于上述战略，主要是转向提高可持续性和环境友好的发展方向。值得注意的是，虽然这些水管理系统已经取得了许多成功的结果，但直接复制并不总是奏效。因此，中国发展自己的水资源管理系统至关重要。中国海绵城市的构想应考虑现有战略及其实际实施，结合中国国情和创新技术。作为一个新概念，海绵城市与其他水管理系统之间的差异需要进一步讨论，验证其有效性也是如此。

海绵城市不仅是改造现有城市的一种方法，而旨在将水管理纳入城市化进程中从而更好地保障城市发展。作为一种可持续发展的环境友好型水资源管理策略，海绵城市将为造纸、能源等关系环保的重要行业提供优良发展土壤；相辅相成形成更加成熟的环境保护与城市发展闭环。