豫东黄泛古城防洪减灾与郑州海绵城市建设研究

苏金乐 李 锋 骆映心 酒江涛

豫东黄泛古城防洪减灾与郑州海绵城市建设研究

苏金乐 李 锋 骆映心 酒江涛

通过对豫东淮阳、睢县和商丘归德城三个古城防洪减灾模式研究，分析古城减灾模式的利弊，得出古城防洪对当今海绵城市建设的启示。结合郑州市目前防洪减灾状况，提出了加强城市水系连通性、优化城市调蓄系统、加强社区雨水管理三条对策，为郑州市海绵城市建设提供新思路。

黄泛平原；古城防洪；郑州；海绵城市;低影响开发

1 豫东黄泛古城防洪减灾特点

黄泛区范围包括鲁西南、豫东、皖北与苏北，面积达25万km2。豫东黄泛区以平原为主，包括开封、商丘、周口等地。南宋至清后期近700年内，黄河改道豫东地区，前期抢夺豫东地区河道，多次决口改道，后期在商丘北部形成固定河道，经徐州由淮河入海。黄河泛滥侵害城市安全，为解决生存问题，豫东人民建立了高效的防洪减灾古城（图1）。

图1 豫东地区黄河变迁图

今归德古城始建于明弘治十六年，[1]保存最为完整，有完整的城墙、城湖，城堤残存；今睢县古城由南北两部分组成，新旧两城相连。北部为旧城始建于宋崇宁年间，几经损坏，明洪武二十二年又进行修缮，[2]后被洪水覆盖形成旧城湖保留至今，南部为新城建于明嘉靖三十八年，[3]其城墙已毁，城址扩建为今睢县城，河堤残存；[4]今淮阳古城建于乾隆二十年，[5]城湖保留完整是三古城里体量最大的，城墙、城堤已毁，城址保留（图2）。

图2 豫东三古城平面图

1.1 层次多样的防御系统

豫东黄泛古城为防御洪水侵袭建立多重防护措施，以城墙—护城湖—护城堤三者结合为防护模式。商丘明清归德城墙采用砖石包裹夯土的样式；睢县古城的新城在营建时便采用砖石结构，为提高城墙抗洪能力，明末期用砖石加固旧城。归德城门外原有四座瓮城，瓮城有军事功能和防洪功能，其城门“四门八开”形成“扭头门”，使洪水不得由城门正面灌入，睢县古城在城门外增加月城，月城上有高台，可作避险用。归德城与淮阳古城的东门与西门不在一条轴线上，[6]防止洪水沿街道灌满全城。

护城湖是豫东古城特有景观，体量巨大，具有强大的调蓄功能，对积水起到储存、消纳和渗透等作用。

护城堤处在防护体系的最外围，为抵御洪水，豫东地区建造环状护城堤。环状堤加大了堤与洪水接触的面积减缓洪水力度。在护城堤内修筑重堤，或在易决堤处修建月堤来保护城堤，在城堤上种植柳树以固堤，[7]多层次障水系统旨在降低洪水灌城概率。

1.2 行之有效的排水系统

豫东黄泛区古城的选址充分体现了古人择高而居的思想。不仅城市择高而建，而且城内的主要建筑地基加高，如此规划从地形上为重力排水提供条件。豫东古城具有完备的排水设施，城内的明沟暗渠排水网和坑塘系统形成高密度水网，为迅速排水创造条件。

表1 豫东两古城高差一览表

淮阳古城中间高，四周低，城内积水通过地形排入护城湖中。归德古城最高处为处在城市中部的大隅首，由中间向四周逐步降低，南城墙处最低]。豫东黄泛区古城城门上开设涵洞、水门，排水时水门涵洞开启，洪水时闭合以防止大水灌城；同时在城门外开挖引河，使城市排水系统连接自然河流。

城内积水通过重力由排水网流出水门、涵洞继而排到城外的护城湖中，沪城湖又由引河排向堤河（如果具备堤河）继而排向自然河流。排水系统使得积水在城内湖渠、护城湖、堤河以及各级引水河“排队”进入下游的自然河流，高密度的水网延长了水流路线，缓解了排水压力（图3）。

1.3 功能显著的调蓄系统

洪水退后，泥沙淤积在城市周围，形成城市小盆地，伴随旧城废弃、城内居民取土垫城等原因，在城墙内外形成坑塘。坑塘大到护城湖，小到池塘，形成城市湿地系统，发挥调蓄系统的作用、消纳储蓄雨水，面积广阔的护城湖可储存大量积水，对内解决内涝，对外抵御洪水。

在排水的同时，高密度水网兼备调蓄功能，与坑塘的功能有异曲同工之妙，积水在高密度水网中得以蓄存，水网与坑塘相互辅助形成古城的调蓄排水系统，高效利用基础设施。古城调蓄系统调节水流，收纳积水，缓解自然河流的排水压力，错过洪峰，起到排水安全的作用。

图3 古城防洪蓄涝排涝模型平面示意图

2 豫东黄泛区古城防洪减灾经验启示

豫东黄泛区古城在防洪减灾建设上经验丰富。城市选址科学，依托自然防洪减灾；古城规划重视调蓄空间，合理安排排水系统，应急系统完备，尽量少的干预地形与水文状态。但古人的防洪减灾技术受科学技术局限有不足之处，今人对古代营造技术要继承与发扬，对其技术进行升华，真正做到传承发展。

2.1 古城防洪模式的优势

2.1.1 利用高差重力排水

古代城市选址尤其注重居高的原则，豫东古城不仅在建城时选择高地，在洪水灾害侵扰下还不断的取土垫城。从城市排水的角度出发，择高建城会与城周地形形成高差，为重力排水提供条件；城市内部经过前期营造与后期不断垫高形成中间高四周低的竖向形态，前文提到的淮阳城，城市高差在5米左右，满足重力排水。

2.1.2 城市调蓄功能显著

坑塘系统是古代城市调蓄雨水的主要措施。雨季坑塘系统吸收积水，功能与溢流井类似，超出其容量的积水通过排水管道排往护城湖。护城湖对内消纳城内积水，对外抵御洪水，功能与河流的泄洪湖相同，是城市的调蓄泄洪场所。巨大的护城湖形成城市湿地，城市通过城市湿地过度到自然河流，这与中国古代的治水理念一脉相承。

2.1.3 城市应急系统完备

豫东古城在应急交通处理上经验丰富，城墙可以作紧急避难场所，大水灌城时，城门楼可安置灾民免受洪水侵袭；在建城时规划通往城外高地的合理路径，帮助城内居民逃避洪水。

2.2 古城防洪模式存在的缺陷

2.2.1 未解决污水排放问题

古城在设计排水系统时采用雨污合流的方式，并不设置污水处理设施，生活污水直接排入护城湖污染水质。尤其是枯水期水位下降，污染物浓度变大，导致水质恶化、污染浅层地下水。未与城市水系相连的坑塘，没有客水注入在枯水期变成死坑，[8]滋生蚊虫、微生物，藻类泛滥，造成水体有机污染，且死坑会因为污染被填平，失去调蓄功能。

2.2.2 过度依赖重力排水

当泥沙淤积使城市地形发生变化之后，重力排水难以为继。水利水车、高筒翻车等又难以用于大规模排水。城市低于周围地形造成城市地势低洼，排水困难，环境潮湿，水质污染，弃之不用，不得已另建新城。

3 豫东黄泛古城防洪减灾经验对郑州市海绵城市建设启示

郑州市处于华北平原，黄河南岸，属黄泛区；温带季风气候，雨热同期，郑州市区年降水量623.3mm，降水主要集中在每年6至9月，约占全年降水量的70%。水资源较为丰富，河流多发源于西北部山区，分属黄河流域与淮河流域。穿市区而过的有金水河、贾鲁河、熊耳河、七里河，东风渠自北向南连接黄河与郑州东区水系（图4）。

郑州市区积水点以北部和西部较为密集(图5)。西城是郑州的老城区，排水设施老旧导致雨后积水严重，窨井喷水、道路塌陷时有发生；高架与涵洞加剧城市积水，三环线、京广线、陇海线上的涵洞是高频积水点。郑州内涝有气候变化和城市技术设施设施不完备的原因，单纯依靠传统快排，城市面临内涝、雨水资源浪费等问题。郑州城市内涝是中国北方城市排水不畅的缩影。为解决水环境问题，郑州市积极响应海绵城市建设，在2016年成功入选河南省海绵城市建设试点城市，划定市民公共文化服务区与郑东新区龙湖地区作为试点区，总面积76.7km2，分别位于郑州市区的西侧与东侧。

图4 郑州城区水系图

图5 郑州市区2014年至2016年高频积水点图

海绵城市建设六大措施：渗、滞、蓄、净、用、排，与中国古城防洪方略有一致之处，海绵城市是通过对水的管理与统筹实现其目标与功能的城市系统。北方城市降水集中，雨水的调蓄与利用显得尤为重要。海绵城市中调蓄系统是灵活多样的，调蓄应是多种形式相结合的，排水系统要与调蓄系统合理的衔接才能以更加合理的方式达到排水防洪与总量控制的目标。[9]城市内涝的原因是缺乏调蓄空间，排水系统不及时维护更新，无处安放下水道来不及排走的雨水，郑州市的海绵城市建设不单要解决城市内涝问题，还应合理配置水资源，优化调蓄空间、加强雨水管理。

3.1 加强城市水系连通性

加强城市水系的连通性是从城市尺度下对雨水径流的控制与调蓄，高密度水网在收纳积水，降低城市下水管网的压力的同时，减缓自然河流的排水压力，延缓洪峰。

3.1.1 沟通公园水系与城市水系

水系是城市排水的主要通道，郑州市许多公园沿河湖而建，多有独立水系。如金水河畔的人民公园、紫荆山公园、郑州之林，七里河畔的世界欢乐园等。公园水系与城市水系相互沟通，公园就连接了街区与城市水系，于街区可排积水，减少内涝；于河流，调节水位，延缓洪峰；于公园涝蓄旱补，发挥海绵功能。两者的结合，使人工水体纳入自然水体中，扩大城市调蓄空间，公园水体从要水、费水转变为蓄水、净水，形成自然循环。

3.1.2 维护整理城市原有坑塘、明沟

城市的坑塘、明沟是城市排水的毛细血管，伴随郑州城市化，城中部分坑塘、明沟被侵占，直接影响了城市排水调蓄能力。城市开发改变城市微地形，破坏开发区域内原有排蓄系统，导致径流量变化，修复原有排蓄设施对排水有积极影响，适用于老城区海绵城市改造。对郑州市坑塘明沟进行疏通、拓宽，恢复其排涝、蓄洪的能力，加强水网之间的联系，降低内涝风险。

3.2 优化城市调蓄系统

郑州市内有多条河流穿城而过，市区东部有龙湖、龙子湖、如意湖，西部有双流湖，湖泊绿化程度高，调蓄功能显著，但分布于城区两侧（图6）；城市发展改变下垫面，郑州市内调蓄空间压缩，与市郊的调蓄空间又缺乏沟通，市内缺乏调蓄空间。海绵城市的调蓄措施从微观出发，加强小尺度的调蓄，针对场地提出规划措施，提高排水设施效率。

图6 城市尺度下的LID措施图

市区内改造增建雨水措施，改造城市下垫面，在雨水汇源头、途中削减径流。在城市中适当改造路边绿化带，植草沟、下凹式绿地能够有效分流雨水；北方城市少有密集的水网，可在城中低洼处建设绿地，充分利用城市绿地系统，旱季时作景观，雨季时滞留、储存雨水，减缓地面汇流速度，引导雨水下渗；市区内不连接河湖的公园，可提高绿地利用率，处理与储存雨水，增加城市调蓄空间。

郑州市拥有大面积的沿河带状绿地，是雨水的天然储存地。加强绿地与周围道路的沟通，通过绿地下沉、植草沟等措施，引导雨水汇集入绿地；打破郑州市内河单一的规则式驳岸，在河道建设不规则驳岸式的复合驳岸，在行水较缓的河道处改造河岸，建设自然式驳岸、石砌驳岸，结合植物护坡，使河岸富有“弹性”，使排入河流的雨水能与周边土地进行水质交换，恢复河流的自然水文过程。[10]

郑州市林业局主持的“一环一渠一路”生态廊道建设，[11]其中一环将为郑州市新增一百余公里环城市生态景观带，生态景观带为城市水土涵养提供场所，越多的绿化面积就有越多的雨水下渗空间。郑州的河流多发源于城市的西南部，上游绿地能有效减少径流量，在雨季就能为下游防洪排水减少压力。

3.3 加强社区雨水管理

郑州市老城区基础设施陈旧、地质情况复杂，灰色基础设施的改造更新成本高，社区水景缺乏维护。通过加强社区的雨水管理，增加雨水措施的建设，缓解灰色基础设施的给排水压力，多角度组织排水，提高城市设施工作效率。社区组成城市，社区合理管理雨水，有针对性的解决城市雨水问题。

社区内建筑根据实情灵活进行绿色屋顶建设。郑州市绿色屋顶多设置于写字楼顶、办公楼顶、住宅楼顶，多是大面积规整空间，绿色屋顶改造不应限于大面积屋顶，社区内车库、凉亭等零碎空间可以利用。[12]植物选择应以耐性强、易维护的品种，生态效益为先；不能进行绿色屋顶建设的建筑，在屋下设置雨水收集箱，屋面雨水在初期径流丢弃后就可以灌溉、冲洗；两者都没有条件实现的，可将雨水直接经过地面引流沟引至雨水花园，做到有针对性地收集建筑雨水。

居民小区、医院、学校等公共空间场地可充分改造，建设雨水收集净化系统：道路等硬质地面可改造为下渗铺装；绿地建造雨水花园，雨季时过滤、净化雨水，旱季时作为旱溪景观，丰富绿地景观；道路两侧修建下凹式绿地与植草沟，将雨水引入绿地，形成小型调蓄空间；场地形成以绿色屋顶-雨水收集箱-雨水花园-下凹绿地-引水沟为主的雨水链，[13]截留、净化、储存雨水，使雨水取之社区用之社区。

科学配置植物，一是考虑植物根系对土壤蓄水能力的影响，二是考虑土壤对植物的影响。结合这两点考虑，植物配置以乡土树种为主，不干预植物自然生长，少维护，尽量不施肥，减少对土壤的污染，达到生物净化的目的，降低雨水净化的成本。

图7 河南农业大学内旱溪

图8 郑州东站绿色屋顶

图9 郑州玫瑰花园小区景观水系

4 结语

中国城市普遍缺水，北方城市面临更多的是资源型缺水，面对城市内的旱涝不均，海绵城市是维护城市水安全有效系统，其理念与中国古代城市规划思想有一致性，海绵城市建设在中国大力推行是对古人规划思想重新思考，是对当下城市问题的反思。海绵城市建设不仅要重视新技术，还应当因地制宜，分析评估城市具体状况，有针对性的实施建设措施；同时，与多部门合作扩大建设的广度，与多学科合作加深理论的深度，建立系统化的管理机制，从而达到恢复城市水文、修复城市生态、改善城市气候的目标。

[1]河南省商丘县志编纂委员会.康熙商丘县志[M].郑州：中州古籍出版社,1989.

[2]王枚.续修睢州志[M].郑州：河南建华印刷所,1949.

[3]陈隆文.黄河水患与历代睢县城址的变迁[J].三门峡职业技术学院学报，2012(03)：78-84.

[4]睢县志编纂委员会.睢县志[M].郑州：中州古籍出版社,1989.[5]严续钧.淮阳县志[M].刻本，1916 .

[6]陈曦.河南商丘地区古城洪涝适应性景观研究[D].北京，北京大学，2008.

[7]许继清,曹坤梓.黄泛平原“水域古城”类型与特色研究 [C].中国城市规划学会,南京市政府：转型与重构——2011中国城市规划年会论文集,2011：9.

[8]张蕾.传统的绿色基础设施之华北黄泛平原古城坑塘景观启示[J].给水排水 ,2013(S1)：247-251.

[9]车伍,武彦杰,杨正.海绵城市建设指南解读之城市雨洪调蓄系统的合理构建[J].中国给水排水 ,2015(08)：13-17,23.

[10]王思元,王向荣.城市公共空间雨水资源利用的景观途径研究[J].中国园林,2014( 09)：5-9.

[11]谢源茹.“一环一渠一路”郑州已经建立生态廊道3558公里.[N].郑州晚报，2016-08-26.

[12]奈杰尔·邓妮特，安迪·克莱登.雨水园—园林景观设计中雨水资源的可持续利用与管理[M].周湛曦,孔晓强,译.北京：中国建筑工业出版社,2011.

[13]赵江.海绵城市建设背景下的城市内涝防治探索——以镇江市为例[J].园林,2015(07)：26-31.

责任编辑：于向凤

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1674-4144（2017）-05-31（6）豫东地区历史上屡遭黄河侵袭，在近七百年与洪水泥沙斗争的过程中，人们积累经验，运用智慧，最终营造了抗洪避沙的城市。通过现代的视角来审视古代经验对当今城市的内涝防治、雨水利用具有深刻的指导作用，同时也对海绵城市的建设有重要意义。选取商丘归德古城、淮阳古城与睢县古城，通过研究其防御、调蓄、排水系统来学习古代城市防洪理念。

苏金乐，河南农业大学林学院教授，博士生导师。

李锋，河南农业大学林学院硕士研究生。

骆映心，河南农业大学林学院硕士研究生。

酒江涛，河南农业大学林学院硕士研究生。