美丽中国的水生态基础设施：理论与实践

[摘 要]本文根据作者在2014年中国水利部科技委全体会议上的主旨报告整理而成。文章针对当前水环境、水生态问题和治水理念及方法的误区，提出通过建立水生态基础设施来综合解决。作者通过多尺度的生态基础设施的规划和工程设计实践案例，对包括水生态基础设施空间边界（水生态红线）的划定方法、水生态基础设施的构建技术等展开讨论和验证，阐明建立水生态基础设施的必要性、可行性和实际的效果。文章指出，通过水生态基础设施的规划和建设，不仅可以为城市及居民提供可持续的、全面的生态系统服务，还可以在很大程度上避免灰色基础设施的高投入和高维护成本以及破坏水生态系统的弊端。建设水生态文明，要求我们在思想上进行革命，在方法上进行创新，在体制上打破边界。

[关键词]美丽中国；水生态基础设施；水利工程；水生态红线；水利部科技委

[中图分类号]TU983；X32-013 [文献标识码]A [文章编号]1674-6848（2015）01-0005-14

[作者简介]俞孔坚（1963—），男，浙江金华人，博士，北京大学景观设计学院研究院教授，博士研究生导师，北京土人景观与建筑规划设计研究院首席设计师，主要从事城市和区域规划、景观设计学研究。（北京 100086）

Abstract： This article was collected from a keynote speech， which was reported by the author on the 2014 Congress of the Science and Technology Committee of The China's Ministry of Water Resources. This report proposed that aquatic environmental problems should be resolved by establishing the aquatic ecological infrastructure， aiming at the aquatic environment， aquatic ecological problems and erroneous zones of the ideas and methods of water control. Multiple examples are presented to illustrate the theory and methodology of building aquatic ecological infrastructure， which demonstrates the necessity， feasibility and the actual effect of building the ecological infrastructure. To give up the conventional single-minded grey infrastructure solutions and to take the ecological solutions are， however， innovation processes that require revolutionary thinking， breakthrough from the current systems of administration and technique codes.

Key words： Wild China； aquatic-ecological infrastructure； hydraulic engineering； baseline of aquatic ecology；Science and Technology Committee of The China's Ministry of Water Resources

一、引言

这里要探讨的问题，是关于如何科学、系统地对待水的问题，是生态治水的问题。多年来，这个问题在水利界已经得到部分前辈学者的注意，他们的声音虽然没能成为水利系统的主旋律，却如春天晨起的鸟鸣，呼唤着充满希望的一天。最值得关注的呼声来自刘树坤、董哲仁、汪恕诚等人①。而这次学术报告，则是从一个规划师的角度，基于多年来在水生态规划设计方面的实践，来谈一些心得。

首先，我们必须认识到，水问题的综合征与解决之道的单一性，是导致中国系统性水危机的根本所在。中国的水资源和水环境问题非常严重②，包括水资源短缺、水质污染、洪水、城市内涝、地下水水位下降、水生栖息地丧失、城市滨水区利用等。在许多地方，这些问题是灾难性的，惨不忍睹。这些水问题的综合征带来的水危机，并不是水利部门或者某一部门管理下发生的问题，而是系统性、综合性的。而非常遗憾的是，对待这些综合性的水问题，我们当前的解决之道却往往是单一而片面的。我们热衷于通过单一目标的工程措施，以及构建“灰色”的基础设施来解决这些复杂、系统的问题，结果却使问题更为严重，从而进入一个恶性循环。例如：我们不惜每年斥巨资，修建更加强悍的钢筋水泥大堤来防洪，而洪水的破坏力却演变得更加可怕，城市内涝也更加严重；我们热衷于在城市中布设更加粗大的管道和更大功率的水泵来排除内涝，一任珍贵的雨水排入大海，而地下水水位却年年在下降；我们把跨流域调水作为自豪的水利工程来建设，而区域性的水危机却演变成了全国性的水危机，且日益严重；我们研发和投资更加精密的污水净化设施，试图来解决污水问题，而对大面积的面源污染、75%的地表水污染和日益严重的地下水污染，却束手无策；我们设立了一个个远离城市的自然保护区，试图来保护日益减少的生物多样性，而我们眼皮底下的、具有重要功能的湿地却在日益减少和被毒化，大量寻常的乡土物种正在迅速消失或成为濒危物种……狭隘的、简单的工程思维，体现在（或起源于）部门分割、地区分割、功能分割的水资源管理方式，即“小决策”，这非常不利于水系统的综合治理和水生态的可持续改善。

水是世界上最不应该被分离的元素，水系统本是地球上一个连续的系统，可是我们目前的工程与管理体制，却把水系统分解得支离破碎：水和土分离，防洪堤、坝的建设标准是“三面光”的；水和生物分离，建设了防洪设施，没有了河漫滩，导致生物栖息地减少，生物大量消失，防洪规范里甚至不允许河道中有树木和植被；水和城市分离，江河两岸的城市，比如武汉、南京等长江沿岸城市，本来应该是滨水城市，但是站在城市里我们发现，城和江是被分割的，因为防洪堤坝已经高出长江3米至5米了；甚至城市里的排水和给水两个过程都是分离的，分别由不同的部门管理，排水有排水公司，给水有给水公司，他们考虑的都是各自的效益；防洪和抗旱分离，各大城市一到下雨天，所采取的措施是在尽可能短的时间内把所有的水都排出城市，而干旱的季节又都要从外面调水来抗旱，抽地下水来灌溉绿地。这些都是由简单的工程思维和管理上的“小决策”带来的弊端。诚如Odum所说：“小决策是一切问题的根源。”①所以，解决诸多水问题的出路，在于回归水生态系统的完整性，以此来综合地解决问题。

二、通过建立水生态基础设施来综合解决水问题

水环境与水生态问题是个跨尺度、跨地域的系统性问题，也是互为关联的综合性问题。诸多水问题产生的本质是水生态系统整体功能的失调，因此，解决水问题的出路不在于河道与水体本身，而在于水体之外的环境。如：大量的雨并不是落到河道里面的，所以防洪没有必要与河道过不去；污染也主要不是由水本身带来的，所以，水净化的解决之道也不在水体本身。解决城乡水问题，必须把研究对象从水体本身扩展到水生态系统，通过生态途径，对水生态系统结构和功能进行调理，增强生态系统的整体服务功能。供给服务、调节服务、生命承载服务和文化精神服务②，这四类生态系统服务构成水系统的一个完整的功能体系。以保障水系统综合生态系统服务为目标的基础性空间结构（景观格局），就是水生态基础设施。它有别于传统的工程性的灰色基础设施，是一个生命的系统；它不是为单一功能目标而设计的，而是用来综合地、系统地、可持续地解决水问题。③

水生态基础设施包括自然水生态系统，也包括生态化的水工基础设施。国际上对生态基础设施（Ecological Infrastructure）已有明确的理解和定义。④因为地球上已经没有完全不受人类干预的水系统了，所以，从理论上讲，不存在所谓人工的和自然的水系统的区别。经过规划设计、管理并用于保障人类所需的生态服务的水系统，都是水生态基础设施的构成部分。只有这样，我们才能对水生态系统有一个完整的认识，才能对水红线及水系统进行管理。水生态基础设施就像人的血脉一样，有动脉、支脉，还有毛细血管。建立水生态基础设施的关键是科学的规划，其技术要点在于水生态红线的科学划定，明确水系统“大脚”的边界到底在哪。它绝对不是河道和水域的边界，而是由对水过程具有关键意义的点、线、面和空间联系所构成的空间格局（见图1）。这就需要用跨尺度的系统思维来思考，应该在全国尺度、区域尺度和城市尺度上，从宏观、中观、微观不同层面，来建立一个连续的系统。规划的基本原理是：在研究水文过程的基础上，结合生物过程、地质状况、文化遗产保护和生态游憩系统，进行系统的空间整合。景观安全格局（特别是生态安全格局，Ecological Security Pattern）的理论与方法⑤，为水生态基础设施的空间界定提供了科学的理论和方法。将水安全格局、地质安全格局、生物保护安全格局、文化遗产安全格局和生态游憩安全格局等整合在一起，构成一个以水为核心的综合安全格局，在此基础上规划一个生态基础设施。它保障关键的生态系统服务，特别是雨洪调蓄、生物保护、游憩体验等，并且用这个生态基础设施决定未来城镇化的空间格局，这样的规划过程和规划成果被称为“反规划”（Negative planning）。②

一个完整的生态基础设施的建立，需要在规划和工程设计两个层面上进行。下面通过具体的规划设计实践，来阐明水生态基础设施构建的方法论和技术。

三、多尺度水生态基础设施规划实践

一些不同尺度上的水生态基础设施规划研究和实践，为全国范围内的水生态基础设计的建立，提供了可资参考的经验。

（一）国土尺度上水生态安全格局与水生态基础设施研究

在国土尺度上，水生态安全格局和水生态基础设施是国家长远的生态安全和城镇化空间格局的基础。北京大学做了这样的研究：基于百万分之一数字高程和国土资源数据，运用GIS分析和水过程的模拟，以江河湖泊为源，进行没有防洪设施条件下的洪水淹没模拟，并用历史上实际洪水淹没区进行校正。结果显示，模拟的淹没区与历史洪水淹没区在空间上非常吻合，中国最大的洪水淹没范围只占到国土总面积的6.2%。也就是说，如果我们放开所有的堤坝，没有任何防洪设施，中国最大能淹掉的国土面积，最多也只有6.2%；而在一年一遇的洪水情况下，只淹掉0.8%的国土面积；在中等水平情况下（20年一遇），也只淹到全国国土面积2.2%。根据这个数据，我们建立了洪水调蓄的高、中、低三个安全格局（见图2）。①

基于这个初步研究，我们有必要对中国历年来的防洪抗洪工程作一个反思：我们每年用数以千亿元的投入来进行防洪工程的建设，实际上我们保护的对象仅仅是国土面积的很小一部分。这给我们一个启发，如果国家能留出相应的面积来滞蓄洪水，那么我们就可以一劳永逸地解决水患的问题。当然，这是一个理论数值。我们进一步分析就会发现，中国近70%的人口和近70%的年GDP产出，恰恰在这6.2%的洪泛区内（见图3）。这不是水利部门的问题，而是城市建设和国土开发的历史错误。我们建城伊始，特别是在过去三十年快速的建城过程中，从没有充分考虑到水安全和水生态的问题。我们在建城的时候，不断在农业时代留下的旧有城市格局上，不明智地进行惯性扩张。如果说国家能够给水系统6.2%的土地，结合林业部门的水源涵养地，我们就可以建立国土尺度上的水生态基础设施。未来中国至少还有400个拥有10万至20万人口的城市和集镇要建设，非常遗憾的是，国家的国土开发和城市建设决策部门仍然没有意识到这个问题的严重性，中国现在的和规划中的城市或城市群恰恰大都分布在洪泛平原和盆地的中央地带，更确切地说是潜在的滞洪区，它们惯性地不断蔓延，结果使城市发展格局、水生态安全格局、农田发展格局之间产生了日益严峻的不可调和的矛盾。这意味着未来的城市仍然要跟洪水作无休止的斗争，这是一场不可能胜利的战争，未来中国的城市和居民还将持续不断地付出巨大的代价。

反过来，如果基于水生态安全格局和水生态基础设施来考虑国土开发和城市化空间格局，中国未来的城市化可以有更理想的格局：应该沿浅山区，包括华北平原的浅山区、成都平原的浅山区、关中平原的浅山区等分布。党的十八大提出了三个格局协调的重要性，可谓非常及时而又异常紧迫。亡羊补牢犹未为晚，中国城市化才进行了一半，未来至少还有4亿至5亿人口要涌入城市，我们应该尽快根据生态安全格局，特别是水生态安全格局和水生态基础设施，来主动调整中国城镇化空间布局，明智地解决中国未来千秋万代的可持续发展问题（见图4）。①

（二）区域水生态安全格局与水生态基础设施：北京案例

在区域尺度上，水生态基础设施和城市发展空间格局的协调，是城市和区域可持续发展的基础。以北京为例，每年城区地下水水位下降1米至2米，在山区下降2米以上，情况非常严重。但是北京市域每年大量雨水在雨季被排掉，其中城区就流失2.3亿吨。②（2012年北京降水达708毫米，比较丰沛，降雨补给地下水使平原区地下水位平均回升0.6米。③）这么珍贵的雨水，为什么要白白排掉呢？所以如何把北京的水留在地表并补充地下水，如何与游憩系统、公园、绿地、自行车廊道结合在一起，如何让留在地表的水与生物保护结合在一起，与文化遗产保护系统结合在一起，以及与城市居民日常的绿色出行结合在一起，这就要通过系统的方法来整合一个具有综合生态功能的生态基础设施，而水是其中的核心和关键。我们必须认识到，水生态系统不是河流与湖泊水体，而是与土地、生物、文化遗产及人的生活紧密关联的一个生态系统。

目前北京市各种生态环境问题之所以日益严重，在某种程度上就因为它的城市格局有问题。它是蔓延式的、摊大饼式的，没有为城市里面的水系统和生物栖息地预留科学合理的空间，没有形成一个弹性的网络。比如，雨水淹没了街道，但旁边的河道和湖泊里却没有水；绿地不但没有发挥调节的作用，反而增加了市政排水系统的压力和水资源困境；公园和绿地没有与水系很好地结合，下雨时，公园的雨水往城市雨水管道排，而干旱时，绿地又需要浇灌，与城市用水竞争；大量的河道都是危险的禁地，不但没有成为日常通勤和游憩通道，反而成为市民活动的障碍。意识到这些问题的存在， 北京市国土资源局委托北京大学做了一个以水为核心的生态基础设施的规划。这个基础设施在三个安全水平上划出了三条基线：底线生态安全格局（也就是必须要保护的生态安全格局）、中等安全水平上的生态基线和理想的生态基础设施。这三种水平上的生态基础设施分别要求北京市域内留出47%、70%和85%的土地，来进行以水为核心的生态基础设施的构建，并由此通过“反规划”来实现城市的合理布局（见图5、图6、图7）①

如果按照最优化的理想基础设施来布局北京的城市建设，那么北京市区就可以躲避洪涝灾害的困扰。同时，如果把北京市的洪水淹没区与北京市的地质可渗水区域耦合在一起，我们就会发现北京市雨洪完全能够在这些区域渗透下去，补充地下水。如果根据这个生态基础设施进行北京市城市空间格局的优化设计，那么北京容纳5000万人是可能的。而现在北京市的政策恰恰还是继续与洪水作斗争、无节制地修建工程排涝系统，包括修更粗的排水管道、修更大的地下储水池、安装更大的排水泵和修更大的防洪闸，这些做法只能加剧水系统问题的综合征，是小决策导向的治水工程，无助于水问题的长远解决，更不能建立良好的水生态系统。北京大学于7年前完成的北京水生态安全格局，不幸在2012年的“7·12”洪涝悲剧中得到了验证（见图5）。北京“7·12”特大暴雨造成了77人死亡的代价，而死亡事故的发生地点，正好与7年前做的洪水安全格局吻合。如果当时能避开那些潜在淹没区，也就是在水生态安全格局区域进行城市开发建设，也就不会有这样的悲剧发生。

北京市的城市扩张是沿高速路网和灰色基础设施来进行的，二环、三环、四环、五环……依此蔓延，如果以水生态基础设施为限定框架来进行城市的建设，就可以用穿插式的、组团式的方式进行（见图6）。水生态基础设施可以给北京市未来的空间扩展提供一个刚性的框架，为城市适应各种自然灾害提供一个弹性的空间。根据这样的一个生态规划，北京未来的城市规划不应该再在平原上发展，而应该往浅山区发展。北京市浅山区有近4000平方公里的面积，有足够的土地来建至少300个人口在10万至20万左右的小城镇，这样的城市就可以避免城市面临的洪涝问题，在节约了良田的同时，也拥有非常美丽和舒适的居住环境（见图7）。

另外，以水为核心的生态基础设施，也为如何进行大规模的植树造林提供了依据。2012年北京市开展了100万亩的生态造林工程，这些林子应该种在什么地方呢？通常情况下，人们会沿环路、沿高速干道去造林，类似于第一条绿化隔离带、第二条绿化隔离带。这样的林子没能发挥应有的功效，无助于洪涝的滞蓄，也不能有效地供人使用，连动物也不敢在高速路两侧活动，因为高速路是生物最危险的杀手。所以科学的造林应该沿着以水为核心的生态基础设施去布局，特别是沿着河流廊道和水域及洪泛区，把足够宽的河漫滩留下来，在河漫滩上种树，形成滨河绿道，这就减缓了洪水的威力，同时还能把洪水滞蓄并渗到地下。通过沿河绿道，把绿地与公园系统联系起来，把自行车和步行系统建立起来，为城市提供多种生态系统的服务。遗憾的是，我们的河道防洪设计仍然在沿用一些早已过时、已被证明是不科学的、落后的规范。如规定在行洪的河漫滩上不能种树，甚至不能有灌丛和植被，三面光被认为是最好的。这种片面以行洪为目标的水利工程，毁掉了多少原本生态而美丽的母亲河。

（三）城区水生态基础设施：武汉五里界生态城市案例

在城区尺度上，水生态基础设施可以作为生态城市建设的基本骨架。北京大学在武汉做了这样一个案例：用水生态基础设施来定义城市格局和形态。湖北被誉为千湖之省，武汉被誉为百湖之市，大小坑塘无以计数。千百年来，农民开垦土地，靠天吃饭，在大地上修建了无数个陂塘，形成了一个与旱涝变化相适应的陂塘系统，这是很珍贵的水文化遗产。但是在城镇化过程中，它们都被“三通一平”地填掉了，取而代之的是排洪管道和泵站。一套没有自我调节能力、需要靠耗能和大量人工维系的“灰色”基础设施，取代了千百年来农民们积累的智慧结晶。中国当代城市普遍蒙受的雨涝困扰，基本源于对这样的水生态景观的破坏和灰色工程的泛滥。原因很简单，中国大部地区属于大陆性季风气候，一天的强降雨可以达到年降雨量的20%—30%。在这样的强降雨情况下，需要多粗的管道才能避免城市的瞬间涝灾呢？靠管道来解决城市排涝，既不经济，也不可持续。如果将这些原有的陂塘系统进行保护和完善，并结合城市水系统和绿地系统进行规划，用潜在的淹没范围确定公园以及绿地系统的边界（生态水线），又将其与城市的步行道和自行车道相结合，发挥水的综合生态服务功能，便可构成城市的生态基础设施，以此来决定城市的空间格局。用这个以水为核心的生态基础设施，代替常规的雨洪排涝灰色基础设施，建设一个没有集中排水管道的城市，不但可以节省数以亿计的管网投资，而且可以充分利用雨水，营造一个低维护的宜居城市。在最终形成的城市规划格局中，城市建筑本身是高密度的，但是有足够的空间可以让雨水和生物栖息地留下来，而雨水经沉淀、过滤和生物净化后，完全可以作为水资源再利用，滋润这个土地；地表水也可以有生产功能，种植荷花、菱角、慈姑、荸荠等水生植物，甚至还可以养鱼；在沿水系绿地，则可以形成绿色通勤和休闲廊道。①

四、水生态基础设施的工程设计

以上是不同尺度上水生态基础设施的构建方法，下面通过几个案例来探讨水生态基础设施构建的关键工程技术类群，探讨如何进行以生态系统服务为导向的设计，实现水生态系统的供给服务、调节服务、命承载服务以及文化与精神的服务。

（一）与洪水为友的生态防洪技术

该类技术强调洪水不是不可避免的，也不是必须要对抗的敌人。用富有弹性的生态防洪，代替钢筋水泥的灰色防洪设施，这是建立可持续的水生态基础的关键技术之一。首先要给洪水留足空间，这需要对水过程有科学的认识，通过分析和模拟，确定水安全红线；其次，让茂密的乡土植被与地形结合，形成富有弹性的防洪堤。这样的生态防洪会随着时间的推移，而变得更加有效和可持续性，而不是用高高的水泥防洪大堤挤压洪水空间，那将与自然力形成没有任何弹性的死守战，结果功亏一篑。

浙江台州的永宁公园是10年前尝试完成的一个示范工程。永宁江是台州黄岩的母亲河，蜿蜒曲折，原来非常漂亮，老百姓可以在江边洗涮，牛也可以下去喝水。后来投资了2亿人民币，做了一个固化河道、三面光的水利工程。工程做到一半时，市长连夜打来电话说，老百姓告状了，水牛没地方喝水了，鱼没地方产卵了，连泥鳅都没地方呆了，蝌蚪爬不上岸了，连人掉下去也很难爬上来，一条美丽的母亲河就这样没有了。针对这一普遍存在的过度的水利工程，首先要砸掉水泥硬化河渠，恢复生物栖息地，用生态的理念来解决洪水的问题。经过系统的分析，确定不同重现期洪水的淹没范围，可把它们建成公园和湿地。把原来的水泥防洪堤砸掉，改用大量的乡土植被来护坡，包括芦苇、菖蒲、芒草等等，两年之后永宁江就恢复得非常漂亮。公园里有一套栈道系统，有的会在一年一遇或五年一遇的洪水中被淹没，但洪水退后，人们仍然可以继续在河漫滩上行走，做到与洪水为友。①

与洪水为友还可以通过各种滨水空间的生态设计来体现，如可以通过栈桥式滨水堤岸来实现，也可以通过阶梯式的滨水堤岸设计来实现。

（二）加强型城市人工湿地净化系统

湿地净化技术在国内外都有非常多的研究和实践，水利界也已有丰富的实践。②如何将这种技术与日常生活、城市游憩环境相结合，使科学与艺术完满结合，非常富有挑战性。加强型城市人工湿地净化系统将景观作为生命系统，在城市中建立具有高效、复合功能的湿地净化系统，将严重污染的水体或中水净化为可以安全使用的干净的水体。中国75%的水体受到污染，面源污染治理一直是水体净化的难点，湿地被认为是解决面源污染问题的有效途径，但需要占用面积较大的土地。与传统的污水处理系统，以及目前国内外常用的“多塘-湿地耦合系统（包括表流系统和潜流系统）和“沉淀池-促渗草坪系统”相比，该技术模块整合了物理沉淀、土壤过滤净化和生物吸附净化等技术，项目本身是城市绿地的一部分，具有如下明显的创新和技术优势：（1）以乡土生物链和乡土生物栖息地为主体的“非工程性”措施，系统具有高度的稳定性；（2）梯田湿地和曝气跌水、景观墙复合净化设施；（3）与科普教育和城市公园建设相结合，占地少，适合于人口稠密的城市区域的复合型面源污染治理。

作为“加强型城市人工湿地净化技术模块”的示范工程，上海世博园后滩公园利用二十年一遇的河漫滩，建立了一个人工湿地净化系统，占地10hm2（含3hm2湿地），将劣V类的黄浦江水净化为III类水，日净化能力2400T，可供5000个人的用水需求，相当于一年维护费用达500万元的污水处理厂。河水污染，主要是富营养，大量的N、P、K正好是植物生长所需要的肥料。该设计从农民开垦梯田的景观中获得灵感，把水处理系统做成梯田，而梯田则是最好的水土保持技术，同时也是灌溉和施肥过程的体现，而施肥的过程实际上就是水污染净化的过程。我们把水提高到3米高的跌瀑墙上后再落下，就变成一个曝气增氧的过程，再通过潜流湿地，利用植物根系吸收水里面的营养。不同植被吸收不同的养分，有的植物甚至可以吸收重金属，如芦苇就是一种最好的有净化功能的植物。这条狭长的过滤带在净化水的同时，也变成了一个生物多样性很高的生物栖息地，有20多种鸟到这里安家，这个项目已成为水生态治理的国际范例。③

（三）城市雨洪管理的绿色海绵技术

该类技术将景观作为生态雨洪滞蓄和净化设施，缓解城市雨涝问题，并具有补充地下水、恢复湿地等多种生态系统服务。我国660多个城市中有400多个缺水；受季风气候影响，大多数城市70%—80%的年降水都集中在夏季，按照暴雨标准修建城市排洪设施造价昂贵且维护困难，同时造成地表水资源流失，生物栖息地消失。绿色海绵设计将中国传统的陂塘蓄水系统、桑基鱼塘技术提升与当代雨水生态边沟和潜流湿地净化等技术相结合，配合短距离市政管网，构成雨洪滞蓄、净化和地下水回补的成套系统。该技术模块具有如下明显的创新与优势：（1）应用生态安全格局方法，划定集水城区-汇水湿地综合体，将集水城区与汇水湿地（海绵）整体规划，以满足蓄滞水量平衡要求；（2）构建具有乡土生物保护、游憩与科普教育功能的“雨洪管理绿色海绵”，在汇水湿地范围，采用填-挖技术，就地平衡土方，低成本创造过滤区、雨洪水蓄滞区“海绵地形”，同时营造多样化的生物栖息地与游憩环境；（3）构建水质净化-蓄滞水-地下水回补湿地系统，整合潜流和表流湿地技术，进行土壤和生物净化，将经过生物净化后的雨水汇入低洼湿地，补充地下水。

34公顷的哈尔滨群力湿地公园，是“城市雨洪管理绿色海绵技术”的示范工程。该公园位于面积33平方公里的城市中心，可以直接消纳123公顷范围内的雨水，同时，通过与局部市政排水管道相接，有效地消纳方圆300公顷范围内的雨水。该设计用了最简单的填挖方技术，在地块四周做了一圈水泡和丘地，丘地上架起高空廊桥，连接多个观光塔和亭子，湿地里设计一系列步道和平台，供人游憩使用。让雨水经过层层的过滤和净化，进入中央自然湿地，补充地下水。经过一年时间，就建成了一个城市雨洪公园，成本非常低，现在已经被列为国家级湿地公园。这里夏天郁郁葱葱，即使在冬天，仍然是一片自然之色。水泡和丘地间，形成一系列表流湿地、潜流湿地，使雨水在流动过程中被过滤和净化。现在鸟类也进来了，湿地周边的房子也建起来了，通过这个水生态系统的建设，带动了城市的发展，城市土地的价值也因此而提高。①

（四）生态系统服务仿生修复技术模块

该类技术利用雨水，通过模拟生态系统自我再生过程，实现高度人工化环境中的土地生态修复，使生态修复和重建过程本身成为同多种生态系统提供服务的过程。目前我国面临严重的土壤污染、土壤盐碱化、土地生态退化问题，城市建设中通常采用客土、覆盖等造价昂贵、难以持续的工程措施。本技术模块把待修复的土地视为生态系统服务的提供者，修复的过程同时又是提供生态系统服务的过程，探索出一套创新性解决方案：（1）构建多样化微地形空间组合，利用场地本身具有的地形变化，结合填挖方，营造具有梯级变化的多样化地形系统；（2）构建与微地形相适应的乡土生境重建与演化系统，利用微地形形成的土壤、水热条件差异组合，通过乡土植物混播开启与微环境相适应的乡土自然群落演替过程；（3）构建市民游憩活动空间系统，将土地修复的全过程，通过空间体验和解说，动态地展示给市民，持续提供科普教育。

作为“生态系统服务仿生修复技术模块”的示范，天津桥园所在地原为打靶场，场地低洼，地面建筑物已被拆除，场地垃圾遍地，污水横流，盐碱非常严重。对于这样一个城市废弃地，为了开启自然过程，让自然系统做功，形成有一个无需更多能源与资源投入、可以自我进化、且满足使用者审美与游憩需求的地域性景观。本修复工程有以下几个步骤和内容：首先，营造地形收集雨水，形成多样化的生境条件。场地挖了21个深度不同的集雨坑，每个洼坑有不同的标高，有深有浅，它们形成了具有不同水分和盐碱条件的生境，适宜不同植物群落的生长。第二步，开启群落演化，群落的形成从种子开始，在每个低洼地和水泡四周播撒混合的植物种子，应用适者生存的原理，形成与不同生境相适应的植物群落。这些群落是动态的，由于初始生境不能满足某些植物的生长，所以被播种的植物在生长过程中逐渐被淘汰，一些没有人工播种的乡土植物，通过各种传媒不断进入多样化的生境，成为群落的有机组成部分。第三步，在修复的自然生态本底上，引入步道系统和休息场所。多个洼地和水泡内都有一个平台，伸入群落内部，使人有贴近群落体验的机会。洼地和水泡间的游步道联接成网。与步道网络相结合，建立环境解说系统，使游客在体验乡土景观之美的同时，获得关于地域自然系统的知识。经过三年的生态修复，土壤和水质条件都明显改善，乡土生物多样性大大提高，植物从2008年的36种自然增加到2012的126种，成为广大市民喜爱的游憩公园。①

（五）家庭水生态基础设施技术

水生态基础设施，不光指的是大江大河，它还可以一直延伸到我们的社区，到房子里面去，到我们的屋顶，到我们的阳台。全国有约500亿平方米的建筑，如果所有屋顶的雨水都能得到收集利用，所有社区的雨水都得到收集利用，那么，每个城市建成区内的雨涝问题就不会像现在这么严重了。

这是作者自己家的一个实验，用20多平米的阳台收集屋顶的雨水，然后灌溉阳台上的蔬菜，一年可以生产32公斤的蔬菜。在让雨水进入室内，把雨水再利用，与多孔石材结合，做成一个生态墙，三年之后上面已近生长了20多种生物，有多种蕨类和苔藓。北京冬天很干，我们把雨水储存起来，冬天这道生态墙解决了室内干燥的问题，家里就可以不用加湿器；夏天可以降温，就可以不用空调。这样，每年可以节省2000度电。现在这套家庭水生态系统已经变成了一个供老师学生和环保人士参观学习的基地。如果每家每户都能够解决雨水、解决空调的问题，那么中国就可以省下10个三峡水库所发的电，我们全国大量的大坝发电设施都可以取消，还中国大地一个完整的水生态系统，这就是真正的美丽中国所需要的水生态基础设施。②

（六）水生态基础设施工程综合技术集成

上述各类生态基础设施技术可以在不同规模上进行整合集成，构成系统解决城市水问题的跨尺度的生态基础设施。下面以六盘水市水生态综合治理案例来说明。

六盘水是一个在20世纪60年代中期建立起来的工业城市，以其凉爽的高原气候而著称，城市被石灰岩的山丘环抱，水城河穿城而过。城市人口密集，在60km2的土地上，居住了约60万的人口。作为改善环境的重要举措之一，市政府委托设计师制定了一个整体方案，以解决多重与水有关的严重挑战，其中包括雨洪管理、水污染、修复母亲河、创建滨水公共空间等。六盘水市的水生态综合治理旨在减缓来自山坡的水流，建造一个以水为基础的生态基础设施来保存和改善雨水，使水成为重建健康生态系统的活化剂，提供自然和文化服务，使这个工业城市变为宜居城市。

为了构建完整的生态基础设施，设计师同时关注水城河流域和城市两方面。首先，河流串联起现存的溪流、湿地和低洼地，形成一系列蓄水池和具有不同净化能力的湿地，构建了雨洪管理和生态净化系统。这一方法不仅最大限度地减少了城市雨涝灾害，而且在旱季也能有持续不断的水源。第二，拆除渠化河流的混凝土河堤，重建自然河岸的湿地系统，发挥河流的自净能力。第三，建立连续开放空间及人行道和自行车道系统，增加通往滨水的通道。最后，项目将滨水区开发和河道整治结合在一起。以水为核心的生态基础设施，促进了六盘水的城市改造，提高了城市土地的价值，增进了城市活力。

作为六盘水生态基础设施的主要项目之一，明湖湿地公园的项目规模为90公顷。这个公园的场址原本为被破坏的湿地、废弃的鱼塘及管理不善的山坡地，垃圾遍地，污水横流。作为生态基础设施的示范项目，设计的第一步是尽可能重建生态健康，从而恢复生物多样性和乡土栖息地，改善地表水质，建立高品质的开放空间体系，最后促进整个城市的发展。具体措施包括：

（1）拆除混凝土河堤，重建水生生境。沿河建造曝气堤堰，以增加水体含氧量，促进富营养化的水体进行生物修复。

（2）建造梯田湿地和陂塘系统，以减少洪峰流量并调节季节性雨水。梯田和陂塘的灵感来源于当地农业技术，通过拦截和保留水分，使陡峭的山坡成为丰产的农田。它们的位置、形式、深度都基于不同的地质信息和水流分析而设定。根据不同的水和土壤环境，种植乡土植被（主要采用播种方式）。这些梯田状栖息地减缓了水流，水中的营养物质成为微生物和植物快速生长的养分来源，从而加快了水体净化。

（3）沿着水路设计人行道和自行车，在湿地梯田之间形成回路。在自然的基地上，设有大量座椅、凉亭和观光塔，便于所有人进入，并设计了一个环境解说系统以帮助游客理解自然和文化含义，融教育于审美体验之中。场地中最具标志性的建筑物是暖色的彩虹桥，它与当地凉爽湿润天气形成对比。这座长堤连接中心湿地（湖）的三面，创造出令人难忘的散步及聚会场所，迅速成为备受当地民众和远近游客喜爱的社交和休闲环境。

通过这些景观技术，衰退的水系统和城市周边的废弃地被成功转变为高效能、低维护的城市客厅。它巧妙地调蓄雨水、净化面源污染造成的地表污水、修复原生栖息地，以实现生物多样性，并吸引了广大的居民和游客，于2013年被认定为“中国国家级湿地公园”。

五、结语

总而言之，面对水系统的综合征，我们需要一场革命，一场“大脚革命”。我们必须有完整的、系统的解决途径，实际上就是真正的水生态文明途径。这个生态文明依赖于这样一个水生态基础设施，它与原来的灰色水利工程、灰色基础设施是相对立的。要实现这样一套生态基础设施，我们需要在思想上进行革命，在体制上打破边界，在方法上进行创新，在技术上有所突破。目前，上文所提及的这些理念和设计已在全国乃至世界范围内的200多个城市进行了实践，①希望能为美丽中国的生态文明建设提供参考与借鉴。

责任编辑：胡颖峰