暴雨后的反思:“海绵”还能提升城市韧性吗?

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根据2011年修订的《室外排水规范》，城市内涝的定义为：强降雨或连续性降雨超过城镇排水能力，导致城市地面产生积水灾害的现象。城市内涝的形成和气候、城市规划以及城市建设与管理有着密不可分的联系：

（1）有学者认为城市热岛所产生的局部热气流上升和城市大气层中微例子的增大，有利于降雨的形成，暴雨最大强度的落点会位于市区及其下风方向，形成城市雨岛 (秦川, 2013)。

（2）其次，传统的城市规划主要依靠灰色的市政基础设施实现雨水的快排，原本应截留雨水的土壤被不透水路面取代，导致雨水下渗量显著减少，缩短了地表径流汇流时间，径流系数增大，使得洪峰提前。

（3）同时由于快速的城市建设，河湖湿地等自然水体被侵占，城市应对暴雨的缓冲能力降低，水文平衡受到了破坏，从而增加了城市内涝风险 (Zheng et al., 2016)。

但是对于这次郑州的严重内涝，中规院（北京）规划设计公司生态市政院院长王家卓指出，以上这些造成城市内涝的一般普通情况并不能解释这次洪涝灾害，此次灾害主要是极端天气因素导致。小时降雨量大的这种强降雨，城市排水管网短时间无法排走 (王家卓, 2021)。我国《室外排水设计规范》(中华人民共和国建设部, 2011) 要求一般地区设计重现期为1-3年，重要地区为3-5年，特别重要地区采用10年或以上，重现期或“多少年一遇”指的是水文随机变量大于或等于某一数值这一随机事件发生的平均周期，但是这次郑州特大暴雨的降雨量已经远超百年一遇。面对这样强度的暴雨，只靠改善我们的管网设计加快雨水排出显然是不够的，加强生态建设恢复城市原有水文调节能力，增强城市对于气候变化的适应性是需要不断努力的方向。

城市雨洪管控可持续性建设是气候变化与中国快速城镇化大背景下的热点议题。美国的雨洪管理理念在20世纪末经历了从利用管网实现雨水快排到模拟自然调蓄雨洪的重要转变。下面将简单回顾美国在此转变中所提出的理论实践，并对比我国提出的“海绵城市“政策：

（1）BMP/LID – 模拟自然的城市雨水处理方案

在20世纪，城市降水在美国通常被视为废水而并非一种可利用的资源，雨洪管理主要以建设传统雨水管网促进雨水快排为主。但是灰色基础设施无法从根本上解决城市化进程中的内涝、河湖水生态服务功能退化以及自然水体的污染等雨洪管理问题，于是美国在1987年推出了最佳管理措施（Best Management Practices）。BMP包括生物滞留池、人工湿地、调蓄系统等工程措施，也包括政府政策法规，制定流域的管理与规划方案等非工程措施 (U.S. Environmental Protection Agency (EPA), 1999)。在此基础上，1990年美国马里兰州乔治王子县提出了低影响开发概念（Low Impact Development）。低影响开发是一种以模拟自然排水方式为核心的雨洪管理技术。它结合了场地设计的水文特征以及污染防治措施来补偿因土地开发而带来的对当地水文条件及径流水质的影响。通过分散性的、均匀分布的、小规模的基础设施对雨水径流进行源头控制。

（2）绿色基础设施 – 建立具有生态功能的雨洪体系

在雨洪管理的角色之上，1994年首次在美国佛罗里达州被提出的绿色基础设施概念（Green Infrastructure）将绿色空间规划、城市生物多样性保护以及社区建设等各种功能纳入其中。美国环境保护署EPA对于GI 的定义是 “利用植被或者土壤、透水铺装或其他可透水表面及基层、雨水收集及再利用、景观设计来减少进入污水系统和地表水的径流，从而创造更健康的城市环境的一系列措施 (United States  Environmental Protection Agency, n.d.) ”。绿色基础设施将基础设施的概念延伸到绿色空间体系，将生态系统作为雨洪管理的一部分，是由涵盖水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域，绿道、公园和其他保护区域，农场、牧场、森林和荒野的开敞空间所组成的相互连接的通道 (蔡云楠，温钊鹏，雷明洋,  2016)。

（3）海绵城市 – 中国特色雨洪管理理论与实践

相对应美国的绿色基础设施，英国的可持续排水系统（Sustainable Urban Drainage Systems, SUDs），以及澳大利亚的水敏感型城市设计（Water Sensitive Urban Design, WSUDs）, 我国于2014年正式提出建设“海绵城市”以解决城市水生态、城市内涝以及雨洪管理方面的挑战。“海绵”的概念来源于澳大利亚学者就城市对周边农村人口的吸附现象的比喻，随后被学者引入到城市雨洪利用研究中，用来比喻城市或土地的雨涝调蓄能力 (Budge, 2006)。“海绵城市”建设初期主要集中在雨水利用，现在主要目标转向雨洪调控及污染控制。《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》（试行）明确了“海绵城市” “渗、滞、蓄、净、用、排”的六部分功能，指出 “海绵城市”的年径流总量控制率最佳为80%-85%，主要通过控制发生频率较高的中小降雨事件来实现(中华人民共和国住房和城乡建设部, 2014)。

“海绵城市” 水循环收集与释放示意图（大河网）

由于“海绵城市”的设计主要针对中小降雨事件，因此海绵城市对于城市内涝情况会有一定程度的改善，为洪涝与干旱等极端气候现象提供更有弹性的处理方式，但是并不能彻底解决内涝问题，更无法应对类似于这次特大暴雨的极端情况。因此除了践行 “海绵城市”建设，提高我们对于极端天气与自然灾害的预警和响应能力，发展全方位的“韧性城市”也同等重要。

“韧性”这个术语最早出现于系统生态学领域，1973年加拿大生态学家Holling将其定义为：决定一个系统内部关系持久性，衡量这些系统吸收状态变化和参数变化的能力。这一概念在各个领域都有它的影子，目前学术界对“韧性”并无统一的能够推广到所有学科领域的解释，但对“韧性”的基本共识是：它代表能够吸收外界冲击和扰动的能力、恢复原状态或达到新平衡状态的能力(Qiliang et al., 2017)。

城市韧性度的类型划分(张明斗 & 冯晓青, 2018)

100RC韧性框架(Heinzlef et al., 2020)

2012年，飓风桑迪袭击纽约市，造成44个市民死亡，将近7万个居民建筑遭到破坏，经济损失高达190亿美元 (New York City Community Development Block Grant Disaster  Recovery, n.d.)。“THE BIG U” 项目为桑迪飓风后美国住房和城市发展部与桑迪飓风重建任务组联合发起的设计竞赛“Rebuild by Design”的获奖作品，第一阶段项目被授予3.35亿美元的奖金。

该设计方案旨在改善桑迪飓风影响区域在结构和环境上的脆弱性，并提供一个弹性解决方案来保护纽约市下曼哈顿地区免受洪水、暴雨以及其他气候变化带来的影响。“THE BIG U” 保护系统环绕曼哈顿下城而建，西起57街，东至42街，南至炮台公园。该设计构想了一个连续10英里（16公里）长的滨水保护带，形成一个巨大的“U”形。保护带在空间上分为三个区域：东河公园，布鲁克林大桥与曼哈顿大桥之间的空间和中国城，以及布鲁克林大桥至炮台公园之间的区域。每个区域都能提供一个洪水缓冲区，使得城市自身有应对飓风灾害的能力，同时每片区域内的防护措施、功能与休闲设施都根据相应街区的需求与地形特色而制定，为社区整体规划提供机会，增加了社会效益 (Siegel et al., 2017)。

“THE BIG U” 鸟瞰效果图(Quirk, 2014)

在方案中，防浪护堤为纽约市下东区提供竖向保护，使其免于或减少风暴潮和海平面上升带来的影响。桥式堤岸提供了一个开放式的进入公园的路线，也提供休息、社交和观景场所。护堤种植有多种耐盐的树木、灌木和多年生植物，提供了一个有弹性的城市栖息地 (Quirk, 2014)。沿河一侧的防洪墙与罗斯福大道底部相连接，在洪水来临的时候可以翻转下来作为保护屏障。除了防洪，这些挡板经过艺术家的创作形成一条公共艺术廊道，在不使用时为公众活动提供场所，板面投射出来的灯光也能够提高街区的安全性。炮台公园延绵的高地在保护金融区和重要的交通基础设施的同时也加强了公共领域的建设，在炮台公园内形成了一条架于高处的步行道。“THE BIG U” 方案在现有的海岸警卫队大楼的地方设想了一个海洋博物馆或者环境教育中心，在建筑内部放置一个“反转水族馆”，使其作为防洪屏障的同时又能够让游客体验潮汐变化以及海平面上升的动态过程。该项目提出的城市的弹性不仅是应对气候变化带来的洪水的灾害防御能力，同时也是通过建立城市生态栖息地，恢复城市的生态功能，构建一个社会基础设施，最大化雨洪管理措施带来的环境与经济效益，综合提升城市的韧性。

“THE BIG U” 设计方案概览 (ASLA New York, n.d.)

提供城市栖息地的桥式护堤(“THE BIG U” - Rebuild By Design, n.d.)

“THE BIG U” 护堤设计(ASLA New York, n.d.)

防洪墙抵御飓风示意图(Siegel et al., 2017)

环境教育中心示意图 (“THE BIG U” - Rebuild By Design, n.d.)

此次河南暴雨形成的灾难令人痛心。城市内涝是气候变化大背景下的重要议题之一，本文简略讨论了城市内涝形成的主要因素，回顾了发达国家在雨洪管理实践中采取的措施以及我国的“海绵城市”政策。此次暴雨提醒了我们不能将“海绵城市” 视为应对极端天气的唯一方案，但是作为韧性城市建设重要的一环，以“海绵城市”为主的新型城市雨洪管理模式能够以基于自然的管理方案保护和修复城市水生态系统，促进城市中人与自然的和谐共处。

生活在一个变化的气候与多种不确定因素交互影响的时代，也许我们可以从城市雨洪韧性出发，在以“海绵”为基质的雨洪管理框架中，减少城市快速发展过程中的碳排放，结合智慧城市建设、排水管网升级与应急救援体系构建，逐步提高城市在各类不确定因素下的抵抗力、恢复力和适应力，降低自然灾害对经济社会的冲击。唯有此，城市所居的每一个个体在逐渐 “常态化” 的极端天气事件中才能看到我们所称“家园”的韧性与力量。

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编辑：方昭仪