雨洪管理的国际理念:由“供水”、“排水”向“设计水”演变
早期的城市水管理以安全充足的水供应为主(图1)。1890 年代,出于对公众健康的保护,开始设置独立的排(污) 水系统。美国于1970 年代率先提出最佳管理实践(Best Management Practices, BMPs),通过多项管理措施的组合来重点控制和管理非点源污染,使受纳水体的水质达标(MJ Braune,A. Wood,1999)。1990 年代,马里兰州环境资源署提出低影响开发(Low Impact Development,LID) 理念,旨在采用小规模、分散式的生态化水文设计,对下渗、过滤、蒸发等雨洪径流进行源头控制,使城市开发区的水文状态接近开发之前的自然状态。1990年代,英国可持续城市排水系统(Sustainable Urban Drainage System, SuDS) 在管控地表径流的径流量和水污染的同时,对地表水的休闲娱乐价值也有所考虑。21 世纪初,澳大利亚的水敏性城市设计(water sensitive urban design, WSUD)将城市规划设计与城市水循环的管理、保护相结合,确保城市水管理符合自然水文环境的可持续性,在水管理与城市设计目标之间寻求最佳解决方式,使“水——环境——社会”走向更和谐之路。新西兰的低影响城市设计和开发(low impact urban design and develop?ment, LIUDD) 更像是低影响开发和城市设计的结合,旨在从流域或更大尺度上使城市发展和建设活动减少环境损害。整体来看,现代雨洪管理理念旨在恢复水循环,通过“灰+绿”基础设施的综合建设,构建完整的雨洪资源管理和利用系统,同时结合城市的生态保护和景观塑造, 创造舒适美观的城市环境。

图1 城市水管理的发展演变
Fig.1 Development and evolution of urban water management
资料来源:转译自Transitioning to water sensitive cities.
古代中国人在生活实践中积累了丰富的雨洪管理经验,发展出了杭州西湖、南京玄武湖、北京颐和园等有特色的人工自然系统,通过“城壕环绕、河渠穿城、湖池散步”等水系规划布局,形成了城市防洪、蓄水、灌溉、供水等诸多功能(周晨,等,2017)。我国雨洪管理理念在近代遭遇“断层”,直到1996 年在兰州召开第一届全国雨水利用学术研讨会,标志着现代雨洪管理研究的开始。近年来,针对水质水量控制和雨洪综合利用实践案例的分析研究日渐增多,如《国内外城市雨水水及污染控制》和《北京城区屋面雨水污染及利用研究》中对国内外城市雨水径流水质、污染状况和控制策略框架进行了初步比较(车伍,等,2001,2003);《深圳市创建低冲击开发雨水综合利用示范区的探索》分析了深圳新区雨洪利用的目标、控制参数选取、建设项目雨洪利用技术手段及相应的政策保障措施等内容(胡爱兵,等,2010)。部分学者对海绵城市理念展开理论探讨,如《海绵城市的内涵、途径和展望》(仇保兴,2015)、《海绵城市概念与思想》(杨阳,等,2015) 等。随着研究的深化,应进一步思考如何将雨洪管理理念融入城市设计导则中去,在街区和地块层面更好地落实各项生态管控和技术措施。
一般而言,当前的城市设计导则和雨洪管理之间存在三类错位:①价值认知问题,大多数设计导则主要把雨洪视为威胁而不是资源,主要是通过一系列有关水量、水质、排水防涝的控制指标,力求实现雨洪防控;②程序协同问题,雨洪管理是一个复杂的系统,涉及到城市规划、风景园林、水文水利、市政道路等多部门、多学科、多专业之间的互相协作(仝贺,等,2015),而目前的导则多由规划设计人员封闭完成,各部门和各专业协同不足,难以保证最终的导控效果;③空间协调问题,城市设计导则对各类城市空间要素(建筑、道路、水系、绿地、广场等) 的工程性改造考虑较为完善,但缺少各建设要素与雨洪管理设施之间的协调。将雨洪管理理念纳入城市设计导则,可以从三个维度上进行优化:①目标维度上, 借鉴可持续城市排水系统(SUDS),重视建立包括雨水水质控制、水量控制和对地表径流娱乐休闲价值等在内的综合目标,特别是将社会、景观和生态因素纳入排水系统规划和建设之中;②设计策略上,借鉴水敏感城市设计(WSUD) 的顶层设计和整体性方法,从区域、街区、场地三个层面提出设计引导,利用城市设计导则推进城市水生态系统建设;③实施维度上,借鉴低影响开发(LID) 理念,以场地适用技术模拟开发之前的水文条件,对雨洪管理系统的功能构成和设施组合做出具体引导。
以目前国内各地编制的海绵城市设计导则为例,多以“雨洪控制”为核心目标、以雨洪安全为重点,着力于洪涝灾害的防治,通过层级分解指标的方式,提出径流量、径流污染、排水防涝和雨水利用四类控制指标,最终实现雨洪管控(表1)。但从各地的项目实践来看,已经出现社会、生态等多目标诉求的错位。
表1 国内雨洪管理的核心目标
Tab.1 Core objectives of storm water management in China

资料来源:作者归纳我国各地市海绵城市设计导则和实践项目所得.
借鉴国际雨洪管理实践经验,雨洪管理的目标不仅包括雨洪灾害防控,更应体现对城市景观、城市水生态和城市活力等维度的考量(表2),应该把单一的“ 雨洪威胁论” 转为“ 雨洪资源观”。应融入水循环理念,以年径流量、峰流量、污染物控制为基础,综合考虑雨水和废水的再利用;应融入城市水生态理念,综合考虑城市河湖水系的保护、水环境敏感区域的保护和整治;应融入城市空间综合利用的理念,增强雨洪管理和城市公共空间的互动,在美化城市的同时增加社会交往;应融入社会参与理念,围绕雨洪管理设施开展公共教育和休闲游憩活动。
表2 国外雨洪管理的核心目标一览
Tab.2 Overview of the core objectives of storm water management abroad

资料来源:作者归纳BMPs、LID、SUDS、WSUD、LIUDD 等体系所得.
因此,在城市设计导则的目标制定中,必须强调雨洪资源的三个价值:①生态价值,作为一种自然过程,雨洪是城市水生态系统的组成部分之一、是城市水循环链条的重要一环,应积极利用雨洪资源补给地下水、改善城市微气候、修复城市水生态;②景观价值,通过对地表径流的引导,结合地形植被设计,打造有特色和活力的城市景观;③教育和情感价值,结合室外环境和游憩场所展示雨洪管理设施,可以有效推进儿童科普教育、培养市民环境意识并成为市民情感交流的平台,塑造良好的场所感和社会认同。
一般而言,国外雨洪管理的设计程序(图2) 重视四个环节:①前期水文环境分析,如LID在场地评估分析阶段提出对汇水分区、地下水位、土壤透水性以及场地降水信息的分析;②多学科和各利益主体共同协商确定综合的目标体系,如WSUD体系中的水量控制、水质控制、水供应、功能性、舒适性等多目标管理;③系统性规划及支撑性规划,在雨洪管理设施布局和工程设计之前系统性解决区域问题,如LID体系的方案和最终阶段均包括场地敏感区范围划定、场地水循环规划、LID设施布局规划、土壤侵蚀和沉积物控制规划;④模拟测试和优化,如LID体系在细节设计阶段对设计方案的水利表现进行测试, 核实是否满足最初制定的设计标准。

图2 LID 和WSUD 体系的设计程序
Fig.2 Design procedures for LID and WSUD systems
资料来源:作者自绘.
我国城市设计导则的设计程序(图3) 可分为现状调研与前期研究、确立城市设计目标、编制总则与分则和公示反馈等四个阶段。此外,在各海绵建设试点城市的设计程序中,借鉴了低影响开发的设计思路,结合现有的规划管理背景,提出在总体规划、控规、修详和其他专项规划层面上的协调内容。

图3 我国城市设计导则的设计程序
Fig.3 The procedure of making urban design guidelines in China
资料来源:作者自绘.
程序优化的意义在于,将雨洪管理纳入导则编制的动态过程之中,通过过程引导实现对设计结果的控制。本文提出程序优化的五个环节(图4) 并给出协同建议:①前期分析:在城市要素分析的基础上增加城市水文环境分析,如对城市气候、降雨、土壤的调研,并通过水文模型对自然汇水分区、汇水路径等雨洪过程进行分析;②目标制定:建立协作机制,多部门多学科参与目标制定环节,明确实施过程中各部门的权责,缓解多头管理、“九龙治水”的现实困境;③空间导引:将雨洪管理中不同空间层次的内容,如敏感区保护、系统规划、细部节点设计等,分别融入导则中相应的空间层次,即地区、街区和地块;④方案评估:增加水文模拟手段(如SWMM水文模拟软件和情景模拟方法) 对导则方案进行评估比较;⑤公示反馈:不仅通过公共参与建立规划方案的认同感,还有公众宣传和社区教育的作用。

图4 程序优化的五个环节
Fig.4 Five segments of program optimization
资料来源:作者自绘.
雨洪管理以“源头——路经——尽端”构建雨洪管理控制链,既对地表空间有要求,也对地下空间的大小、土壤结构等有要求。以规划视角来看,这些要素的类型不同,分属不同层级的城市空间,呈现点——线——面的空间特征(表3)。
表3 雨洪管理要素的空间特征
Tab.3 Spatial characteristics of storm water management elements

资料来源:作者自绘.
雨洪管理策略最终要落实在城市空间和空间要素之中,在地区、街区和场地尺度上建立“源头——路经——尽端”控制系统,在不同层面对建筑、交通、公共空间等要素进行控制引导(表4):①用地布局。需协调雨洪管理系统、道路网络和公共空间的关系,即结合排水分区和径流路径设计进行道路和用地布局;②导控要素。导则中重要的空间要素需结合雨洪管理的设计策略,如功能组合、平面和截面设计等;③雨洪设施。综合考虑城市用地的空间特征、规模大小及污染情况等,对雨洪设施与用地的适宜性进行评价和选取。
表4 城市设计导则导控要素的空间特征
Tab.4 Spatial characteristics of guiding elements in urban design guidelines

资料来源:作者自绘.
冶金片区(甪里街) 约92hm2,位于嘉兴市中心南湖附近,现为已停产的冶金机械厂、搬迁中的造纸厂及其职工宿舍区。该地块面临两方面的雨洪安全问题:①基地内水系破碎,未与城市水系连通,无法充分发挥防洪排涝效用,同时存在不同程度的场地土壤污染,雨水下渗会蔓延和加重土壤污染,亟待生态修复;②基地东侧地势偏低,现有排水条件不佳,易引起地基下沉和结构破坏,不利于既有工业建筑的改造利用。
结合本项目工业遗产建筑特色和综合住区功能,充分体现对雨洪资源价值的认知,增加水生态、水景观、水娱乐等相关设计目标,并对河流、地形、土壤、植被、广场、绿地和廊道等提出设计原则,以导控条款的形式呈现(表5)
表5 城市设计导则——总则——雨洪安全
Tab.5 Guidelines for urban design——general principles——storm water safety
资料来源:作者自绘.
地区通则包括敏感区保护和规划分区,是程序优化的五个环节之一。敏感区保护划定雨洪淹没区、保护自然径流区,并提出相应的保护性要求。规划分区以水文特征为依据划定各区,明确各自的建设和控制目标。
地区通则包括系统规划和设施布局(图5),也是空间导引的重要组成部分。系统规划确保雨洪收集、调蓄、输送和排放的功能完整性,完成包括排水区划分、输送路径设计、调蓄场地布局和排放口布局等内容;设施布局兼顾设施与用地的适宜性,选取各类雨洪设施。

图5 雨洪管理系统规划和设施布局
Fig.5 Planning and facilty layout of rainfall management system
资料来源:作者自绘.
结合冶金片区的用地特征,分为九种地块类型进行引导(图6),分别是:①低密度住区,利用住宅四周的前后院、私人车库等空间进行雨水收集和调蓄;②中密度住区,充分利用组团绿地和地面停车场进行雨水收集和调蓄,并结合布置社区活动设施;③综合功能区,利用大型停车场地、游憩场所进行雨水收集和调蓄;④大型户外活动场地,兼作临时调蓄设施用地;⑤小型户外活动场地,在有限空间内设置滞留池等;⑥绿廊,在多种植栽的基础上发挥其收集、净化、转运雨水的功能;⑦住区街道,通过将生物滞留区和生态停车、街道家具等结合,可形成社区综合服务带;⑧城市街道,综合考虑街道景观、商业外摆区设计、交通功能,合理融入雨洪管理设施;⑨垂直绿化或屋顶绿化,充分利用随处可见的屋顶空间。

图6 地块通则——九大类型地块导引
Fig.6 General principles of blocks——guidance of nine types of blocks
资料来源:作者自绘.
本文的主要结论如下:①雨洪管理的关键在于对雨洪价值的认识,防洪排涝不是唯一目标,更应增强“雨洪资源观”的认知,才能真正实现对雨洪管理的全面提升;②雨洪管理的策略可以通过总则、地区通则、街区通则和地块通则等层面落实在城市设计导则中。总则增加雨洪相关的目标和导控条款,地区通则增加水敏感区保护和规划分区,街区通则增加雨洪管理系统规划和设施布局,地块通则增加对多种类型用地和建筑的引导。同时,应大力发掘雨洪管理设施用地的社会价值,进行广泛的社会教育、技术推广,并借此在社区增进归属感和认同。冶金片区公共绿地中不仅包含了可供展示的雨洪设施,还复建了历史上的东塔,结合原有街巷名称、保留改造的工业厂房建筑和产业设备,获得了较好的公众认同。存量规划和旧城更新已经逐渐成为各地城市建设的主要战场之一。应该看到,在多数情况下,雨洪管理与存在污染风险的土壤治理工作分不开。而目前我国在这方面的技术实践仍显不足,二者也常常是脱离的,不能起到有效的水土治理效果,且对未来的土地使用有一定潜在的风险。前些年在某些城市出现的中毒事件已给我们多次敲响警钟,值得引起充分重视。雨洪管理理念的落实,离不开定量分析、过程监控和实施评估。目前,包括SWMM水文模拟软件和情景模拟方法在内的定量技术手段还主要在环境科学领域内采用,较少应用于城市规划学科,规划的实施过程中也缺少必要的监控。除海绵建设试点城市以外,城市设计导则等规划的编制对此也缺少专项要求。本项目规划编制期间,适逢城乡规划管理职责划归自然资源部。借由资源管理和用地规划的行政归口机缘,应在雨洪管理问题上及早启动多学科的合作研究,将雨洪管理理念充分纳入到各层面的规划编制中去,使城市人工环境更好地利用水资源,使城市生态环境更可持续。
王骏 上海同济城市规划设计研究院有限公司城市开发规研究院副院长 同济大学建筑与城市规划学院副教授
陈帅奇 同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生
徐杰 东筑(上海) 建筑规划设计事务所有限公司