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澳水敏城市设计与中国海绵城市建设在未来城市中的融合 (2021-02)

以下文章来源于科技与金融杂志,作者编辑部

邹珊,新加坡南洋理工大学博士,E2Designlab(澳大利亚亿途环境规划设计咨询有限公司)中国区总监。
费一鸣,东南大学在读博士,昆山城市建设投资发展集团有限公司副总经理,兼任规划设计部经理。

水敏城市与海绵城市在未来城市中的相遇

水敏城市概念的由来

“水敏城市设计”作为澳大利亚在近二十年水务管理研究和实践中所发展出的创新型多领域综合学科,正在国际范围内获得越来越多的认可。

在广泛的城镇水行业随人类发展而演化的不断研究总结中,澳大利亚提出了城市的水务变迁历程及未来展望的各阶段路线图,并提出了水敏城市的最终愿景和畅想。

城镇发展伊始,为维持规模化的人类基本生产生活,需配备饮用水处理及输送的给水系统而形成了“供水城市”。随着居民数量增加带来大量生活废水,为保证居民生活卫生安全而不断完善污水处理及排放系统继而形成“污水城市”。

当城镇规模继续扩大,不透水面大幅增加,雨水下渗量减少形成更多的雨期径流,城市为保障汛期居民安全而设计修建管道或水渠等排水系统,进入“排水城市”阶段。

进一步的城镇发展造成更大规模的地表硬化,雨期形成更高规模的洪水,过高的洪水流速及流量携带大量污染物造成河道水质恶化、水土流失、生态退化、影响居民生活环境及生态健康,因此需进行如工农点源处理,及雨洪面源源头控制、处理、滞留、河道修复等一系列的生态改善工程,城市进入了重视整体环境及生活宜居性的“河道城市”阶段。

随着城市高度发展消耗造成资源匮乏,水作为资源被重新认识,城市水务采用水适其用式的新用水模式,使水在城市内实现资源循环,迈入“水循环城市”段落。

未来蓝图中,城市可利用最新的水敏城市概念,以更大的循环系统、更广阔时空范围内来考察、认识、把握城市水资源和城市设计方法。以城市作为水源汇集区——集水区,将公共开放空间转化为绿色基础设施,最终的目标是,饮用水、污水和雨水实现集成型综合水循环,城市内的水资源是可持续的,人工自然城市景观等绿色基础设施及城市整体设计具备多重生态功能,从根本上解决极端气候变化及人口进一步增长所带来的城市内涝灾害,缓解城市热岛效应,改善城市生物多样性。

概括地说,当城市对各因素造成的环境压力所带来的自然水文、生态变化是敏感的且可适应的,则城市演变为水敏城市。

海绵城市的缘起

中国的城镇建设从上世纪末起步后即开始了长时间的迅猛发展。但高速的城镇发展带来了一系列的环境“城市病”已有较多分析,此处不再赘述。其中,城市内涝灾害带来的不仅是直接的经济损失,还有心理上的集体创伤。2012年北京特大暴雨事件中生命消逝的惨痛,长久的停留在人们的记忆中。

2012年,海绵城市的概念在中国《低碳城市与区域发展科技论坛》中被首次提出。

2014年底中国住建部发布《海绵城市建设技术指南》,其中再次对海绵城市做出了描述: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。

支持海绵城市的建设,意味着环境因素将极大的影响现有城市改造工程和新城镇发展的进程及方向。

海绵城市的发端,是应对城市内涝问题,因此目前海绵城市的概念解读和技术指南,较多关注“海绵”吸水性的字面含义,更侧重排水、防涝和下渗,而对水质、生态提升性策略处于鼓励性实施阶段。

如果大量建设是应对单一问题,未能利用科学技术与工程建设的最新成果,实现多重功能同时解决多个问题,是否回到了过去的城市水务进程,用过去的逻辑走发达国家已经走过的道路,这或许是目前国内海绵城市建设的局限。

绝大多数发达国家城市,都悉数经历了从“给水城市”到“水循环城市”的多个阶段。但中国城市未来的发展,未必仍需按旧历亦步亦趋由“排水城市”重新出发,历经“河道城市”、“水循环城市”才最终抵达未来“海绵城市”。

中国大多数城市目前处于“河道城市”的初级阶段中,城市发展仍然较为活跃,大量地区整改及开发项目仍在规划之中。

海绵城市在发展中与水敏城市相遇

海绵城市要发展,意味着海绵城市的未来与现在不同。只有现在开始描绘海绵城市的未来面貌,并为此制定相应的建设策略,才能冲破目前海绵城市发展的瓶颈。

未来海绵城市建设需首先对海绵城市这一概念作本土化的解读,根据科学分析和规划绘制承建地未来海绵城市。这需要从根源出发,重新审视海绵城市概念的提出。

一个城市的长期生产力、繁荣度和宜居性,从根本上,由城市的可持续性(不耗尽自然资源,不降低水陆环境的健康和舒适)和弹性(帮助城市适应极端性气候变迁)决定,而在此环境中的生活质量则定义了它的宜居性。

建设海绵城市的初衷,虽与解决城市内涝相关,但归根结底应回归到如何提升城市建设的可持续性和城市宜居性这两大前提中,这也与水敏城市的内涵不谋而合。

与水敏城市一样,海绵城市这一概念指向的实际上是可持续发展且具有高宜居性的“未来智慧城市”。

除了建设城市给水排水等基础功能,我们尤其不能忽视水质及生态环境的重要性。能否根据城市自身独特的地理、气候、生态环境及城市开发现状和规划,分析自身面临的环境问题并重新理解构建符合自身特征的海绵城市/水敏城市内核,从而有所侧重的对环境问题进行梳理整治,才是本土化建设个体海绵城市/水敏城市的成功关键,当然也需要更高的未来城市视野及更完善的技术工程支持。

水敏城市与海绵城市在昆山的融合

中国昆山市自2011年开始与澳大利亚水敏城市设计行业合作以来,共完成逾二十个项目的设计工作,落地建成项目逾十个,发挥了巨大功效,其当代水务综合管理理念及技术均在昆山获得了广泛认同。

为加强双方合作,2014年,昆山市正式成为“澳大利亚水敏型设计城市合作研究中心”(CRCWSC)的国际科技孵化城市之一,并承诺利用其未来的项目作为科技孵化平台,开展一系列城市尺度的新规划与设计、新技术与政策的实践性探索,展示CRCWSC的新设计规划理念和新技术。

CRCWSC在昆山尝试将澳大利亚水敏设计的最新研究成果第一时间实施于昆山,将国际化实践中的成果与问题反馈给研究者们,增加理论研究的实际可操作性,在城市的尺度上示范研究理念和功效,并在国内各高校内推动新概念中国本土化的系统性研究,形成产、学、研的良性循环。

在多年尝试和学习水敏城市设计之后,昆山很自然的发现水敏城市与海绵城市在对未来城市面貌规划的相通之处。作为国际先进概念,水敏城市完全可以进行中国城市本土化的解读,并融入未来海绵城市的面貌中。

昆山海绵城市的落地化解读

昆山市属太湖河网地区,水资源丰富,境内大小河道2800多条,千亩以上湖泊19个,是典型的江南水乡。市域内一般湖区水位高于长江水位,湖水经各河道流入长江。

但由于缺乏对水资源的保护,以及受流域水污染的影响,大量地表水水质恶化,造成水质性缺水,对城市的安全用水及生活环境造成威胁。在中澳绿色行业合作之下,昆山探索超越海绵城市现有框架,以未来海绵城市为愿景,做出了针对自身环境问题的落地化解读及策略制定。

昆山本土的水与环境问题具有典型的长江三角洲水乡城市特征:

第一,供水安全性低——昆山市唯一饮用水水源傀儡湖水量充足,但近年上游地区工农业生产迅猛发展,排放污染物增多,严重威胁傀儡湖水质,局部供管网供水能力不足;

第二,水环境恶化——昆山河网密布,水流动力小,雨水面源污染进入河道后,很难通过流动迁移形成自然降解,污染极易积聚并逐步恶化;

第三,汛期排涝防洪压力大——昆山地势低平,地面高程普遍低于汛期外河水位,自流排水条件差,通过整修堤防联圩采用圩区强排的方式,由泵排至圩外河道。在气候变迁所造成的暴雨强度增大、历时延长及城市发展不透水面增多等不利因素影响下,原有的圩区内的地面传统引流系统、地下排洪系统逐渐无法承载城市发展后的洪水期排水需求。