多专业视角下的“海绵城市”规划设计策略探索—基于迁安市海绵城市规划设计课的思考

刘利刚 吴凡

1 “海绵城市”的相关研究

1.1 海绵城市的缘起

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[1]。海绵城市的目的是缓解并解决城市目前出现的一系列与雨水和水资源利用相关的城市问题，即水资源缺乏、城市内涝、水生态破坏与水质恶化、地下水超采与地面下降。海绵城市的核心是城市雨水如何被资源化利用，如何趋利避害。它的背后是对传统城市雨水处理方式的反思。从雨水排除与供水2个方面来看：1）雨水排除过分依赖市政排水管道，忽略了城市绿地系统的雨水消纳和雨水净化能力，也没有安排足够的雨水消纳与净化的空间；2）传统市政供水的以需定供的线性供给方式，没有充分考虑到水资源的有限性与雨水循环利用的需要[2]。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 海绵城市基础理论的启示

海绵城市的基础理论来自西方发达国家，不同的自然、经济、社会条件导致不同的海绵城市践行策略。美国在1987年提出了雨洪最佳管理措施（Storm water BMPs），用于非点源污染管理。后来产生的低影响开发理论（LID）则强调在源头结合生态化措施，管理雨水径流。澳大利亚水敏感性城市设计（WSUD）是基于 LID 提出的综合可持续城市水生态管理框架，其目的是实现城市建成形态与城市水循环协同发展，保护水生态资源[3]。目前被广泛采用的还有绿色基础设施（GI）的概念。与 LID、GI相比，还包括一些更大规模的设施或方法（如景观水体、绿色廊道、大型湿地等），并应用在多尺度的场地与区域规划设计中，替代更多传统排水或灰色调蓄设施的使用，进而有效地实现暴雨控制，实现对自然水文条件、生态系统进行保护或修复的综合目标[4]。上述国家的雨洪管理与其土地产权制度密切相关，这些国家土地私有，城市规划多为小规模、自下而上、指导性的弹性规划。而中国的土地产权公有，城市规划多为大规模、自上而下、控制性的刚性规划。因此国外的理论与方法难以直接指导中国的相关实践。

1.2.2 海绵城市的规划设计

海绵城市的相关规划设计实践，已经从早期的风景园林规划设计领域延伸到了城市生态规划、城市规划和水利与给排水领域。俞孔坚及其规划设计团队在生态规划和景观设计中应用了海绵城市的设计理念和技术方法，具体包含台州、威海等城市的生态规划，遂宁市、西咸新区规划及河道整治、北京中关村生命科学园、天津桥园湿地系统和哈尔滨群力国家湿地公园等项目[5]。戈晓宇等以迁安市集雨型绿色基础设施构建为研究对象，以汇水区划分、空间布局策略、径流控制级别、径流控制功能作为主要研究内容， 探索了符合京津冀地区城市实际情况的集雨型绿色基础设施体系构建策略[6]。王思元等提出公共空间景观结合雨水资源利用的设计原则，并选取建筑物、场地、道路与城市河道4种类型的城市公共空间，从可持续发展的角度探讨雨水资源利用的不同景观途径[7]。张伟等在南宁市海绵城市总体规划中构建了城市自然生态空间格局，保障区域海绵本底安全，同时结合城市发展特征，制定了海绵城市总体建设策略，将海绵城市总体目标进行分解，为海绵城市建设与管理及控制性详细规划总体目标的落实提供了技术支撑[8]。车伍等对海绵城市建设指南的基本概念与综合目标、海绵城市实践中遇到的雨洪管理的土地问题、城市雨洪调蓄系统的合理构建问题进行了深入研究[9]。

上述研究多是风景园林、城市规划、给排水专业各自从城市绿地、功能分区（径流控制区的、污染控制区等）、城市雨洪调蓄系统角度出发，对海绵城市指标体系和微观技术措施的研究，而针对海绵城市的规划方法与策略还处于积极的探索中。目前，涉及雨洪处理的各行业与部门间责任条块分割严重，相互协作较少[10]。海绵城市规划设计实质上超越了城市规划、风景园林、水利与给排水、建筑设计各自原有的专业范围，亟需跨专业整合。

1.2.3 河北省迁安市海绵城市规划设计课程

研究结合北京林业大学2013级风景园林研究生设计课程①—河北省迁安市海绵城市规划设计②。该规划设计基于迁安市城乡总体规划，对迁安建成区以及未来规划用地，进行海绵城市总体规划层面的设计策略研究。探索海绵城市具体规划设计与建设路径；探索海绵城市的规划中各专业面临的问题、负担的任务和相互之间的协调与配合问题。

2 海绵城市规划设计中各专业面临的问题与相应对策

2.1 各专业面临的问题

“海绵城市”理念提出的是一种更加自然化的水资源补偿办法与规划策略，有助于辅助解决如下城市问题（表1）。雨洪问题不是简单的市政问题，而是城市规划、水利、风景园林和建筑设计需要共同参与解决的问题。

1）城市规划。

目前的城市规划常常以建设用地规划为重点，对地表水体和湿地的保护往往并不充分，用于开发的土地最大化，而原有地表水体面积缩小，河道被截弯取直，季节性的湿地空间被占用。以苏州工业园区中新科技城规划为例，可见原场地内星罗棋布的河道与地表水体，在土地利用规划中，被替换为一个面积较大的人工湖和几道笔直的人工沟渠（图1、2）。由于行洪需要，地表水体和沟渠很深，人工驳岸陡峭，造成人水关系疏离。

2）水利与给排水。

城市中的河流湖泊归水利部门管理，它们作为城市地表水体的输出末端，其健康程度及环境质量与城市建设息息相关。目前给排水专业在城市层面上缺乏雨水资源化措施，只是将雨水迅速排入河道、流到下游，导致城市本身蓄留不住雨水。城市河流趋于采取工程化的措施，如防渗处理和河道硬化，导致河道的生态回补地下水的能力被极大削弱，河道的生态功能也被严重削弱。城市水系、绿地与建设用地之间缺乏较好的衔接，导致雨水在排入河道之前，缺乏适当的净化处理，造成水体污染。

3）风景园林。

目前，由于城市绿地与公园面积有限，主要满足游憩需求，绿地系统结构不良，难以充分蓄积和利用雨水，因此其本身基本不参与消纳周边地块的雨水，甚至暴雨时自身也向市政管网排水。各级城市绿地与河道泾渭分明，较少参与净化排入地表水体的雨水。绿地规模与土地开发强度不匹配，又缺乏促进雨水蓄积与下渗的措施。

4）建筑设计。

雨量时空上的不均衡，雨水污染物质与中水来源水的不同，致使雨水处理系统往往难以与中水处理系统结合，导致建筑的雨水收集设施利用率低、难以大量应用。场地建筑密度过大，绿化率过低，不透水铺装比率过大，排水过分依赖排水管网，缺乏雨水的滞留场地，也缺乏雨水的利用措施。建筑场地的排水经常未经充分净化就进入地表水体。

1苏州工业园中新科技城原状图The original state of China Singapore Technology City in Suzhou Industrial Park

2苏州工业园区中新科技城控规土地利用规划图The land use planning of China Singapore Technology City in Suzhou Industrial Park

表1 海绵城市规划中各专业面临的主要问题Tab.1 Major problems faced by each discipline in the perspective of the sponge city planning

2.2 海绵城市建设中各专业的解决路径

城市规划、水利、风景园林和建筑设计专业均会涉及如何处理人水关系。而海绵城市理念的提出在一定程度上反映了人水关系的变化，即从“水无条件地适应人”转向“人水互适”。在“水无条件地适应人”的价值观下，导致地表水体变成驯服的对象。城市中雨水季节性的弹性空间消失，形成陡峭的人工驳岸，人水关系日渐疏离。水资源被粗放地利用、疏于管护，导致严重的水资源缺乏与水质问题。单纯的“人适应水”[6]，在当前城市中高强度开发的背景下也不现实。因此“人水互适”的价值观更值得提倡，彼此要相互妥协和适应。

在“人水互适”的价值观下，各专业均需一定的调整。总体上应通过水资源循环与分质利用，节约水资源；通过降低建设用地对地表水体的过度占用，水生态系统的充分保护与修复解决水质问题。通过绿色和灰色基础设施的有机整合解决城市内涝问题。通过雨水充分回补地下水，缓解地下水位下降与地面下沉问题（表2）。

3 海绵城市规划设计策略及与城市规划的结合

3.1 海绵城市总体规划设计策略

3.1.1 主要问题判断

中国南北方城市降水与水资源状况差异巨大。水资源短缺、水生态恶化、城市内涝和地下水位剧降问题在各个城市中的存在状况和严重程度有巨大的差异。南方大多数城市水资源并不缺乏，严重的是水生态和水质恶化问题，部分城市有内涝问题；北方大多数城市面临的是严重的水资源缺乏问题，部分城市由于水资源缺乏，导致地下水被大量开采，造成地下水位急剧下降，部分城市有内涝问题。因此各城市的海绵城市规划不应面面俱到，而应当重点解决主要问题。海绵城市规划首先判断各城市海绵城市规划面临的主要问题，进行重要性排序。基于不同问题，设置相应的判断指标（图3）。

3.1.2 总体规划设计策略

在海绵城市视角下，城市的产业规模与类型、城市空间规划格局、城市绿地系统规划、土地开发和建筑设计应与城市的降水和水资源状况相适应。海绵城市规划首先应判断问题，进而从以上4个角度采取有针对性的规划和设计（表3）。

表2 海绵城市建设中各专业的解决路径Tab.2 Professional solutions of each discipline in the Sponge City construction

3 海绵城市建设面临的规划主要问题与相关规划设计图The main problems in Sponge City construction and related planning and design

在“人水互适”的价值观下，各专业不应再视雨水为洪水猛兽，因其既提供了宝贵的水资源，又促成了健康的城市环境。因此各专业均需做出必要的调整。一是土地开发强度问题，应改变城市规划以需定供的供水模式，而应当以供定需，使土地开发强度与水资源状况相匹配。二是空间问题，应在城市中给予雨水合适的弹性空间，将雨水尽量蓄存城市，例如季节性的地表水体和下凹式绿地。总体上应通过水资源的循环与分质利用，节约水资源；通过降低建设用地对地表水体的过度占用，水生态系统的充分保护与修复解决水质问题。通过绿色和灰色基础设施的有机整合解决城市内涝问题。通过雨水充分回补地下水，缓解地下水位下降与地面下沉问题。

3.2 海绵城市空间层面的规划设计策略

3.2.1 城市总体空间布局层面—城乡一体提供解决雨水的净化与消纳空间问题

对于城市内的雨水去向问题，单靠城市解决自身的雨洪问题具有较大难度，应在城市及其周边范围内找寻雨水蓄积的空间，例如公园绿地、湿地、林地、自然保护区、农田等。在城乡一体化协同发展的背景下，仅在城市范围内的雨洪利用是远远不够的。将城市的雨水资源与城郊的绿地、农田灌溉体系相结合，既解决了雨水在城市中调蓄空间不足的问题，也可以使雨水资源得到有效利用，替代了用于灌溉的宝贵地表与地下水资源。城市与乡村应是良性互动，而不是彼此隔离。

城乡在雨洪收集处理方面应成为连续的有机整体（图4），形成城市用地、城市周边的绿地缓冲带和农田相互包围的结构。农田与自然边界（河流、湖泊、林地等）作为城市的最外层空间；再向内是绿地缓冲带，这一圈层作为缓冲层，可以在一定程度上抵消城市对自然环境与农田的不利影响，同时提供城市发展需要的弹性空间；内圈是城市主要的功能用地。这3部分用地通过地表水体互相连通，在绿地缓冲带靠近农用地的河流处设置具有净化功能的湿地来净化雨水，使其达到农业灌溉所需的水质要求。

表3 针对城市主要问题的海绵城市总体规划设计策略Tab.3 The General Sponge City planning and design strategies for main urban problems

4 雨洪处理的城乡一体化策略模式图The model map of rainwater treatment in way of urban and rural integration strategy

5 目前常见的街区开发模式图The common land use development model at present

3.2.2 地块空间布局层面—构建有利净化并消纳雨水的土地利用空间结构

在目前城市土地开发的现状中（图5），雨洪问题常常被视作单一的市政问题，因此城市各地块的水体、绿化往往互不连通。地块各组团绿地中的排水直接进入市政管网，而不能及时排入地表水体。一旦暴雨来袭，由于市政管网过载，地块及周边道路马上面临内涝问题。由于用地的结构性原因，海绵城市改造的难度较大，也难以达到良好的效果。

在海绵城市的街区开发模式下（图6），水网绿化相互连通，一旦暴雨到来，绿地收集雨水，传导到河流，收集各级城市绿地净化与传输来的雨水，传送到末端临时储存或辅助雨水下渗，充分弥补市政设施排水能力的不足。图5与图6建设用地、绿地与道路面积相同，但是图6的土地利用结构更好，绿地与水系相互结合，形成结构良好的网络。

3.3 海绵城市规划与城市规划的结合

3.3.1 海绵城市规划不同规划阶段对应策略

海绵城市规划针对不同城市的问题，应根据规划的规模是城市还是城区，具体的规划设计阶段是总规、控规还是详规阶段，规划区域的性质是建成区还是规划区，分别采取不同的规划方法与策略。

在城市总规阶段，水资源缺乏的城市，应当通过绿地、农田和林地将雨水留在城市中，实现城乡一体。水质恶化型城市，应当构建良好的城乡绿地系统结构，使雨水进入地表水体前得到充分净化。在总规中，城市内涝区应增加城市绿地规模，形成良好的绿地系统结构以利排水。地下水位剧降的城市应完善城市绿地系统结构，将雨水留在城市并增加雨水下渗量（表4）。

3.3.2 海绵城市规划应逐渐从“事后”改造向“事前”规划转变

海绵城市“事前”的规划比“事后”的改造难度更小，资金更节省，效果更好。当前城市的建成区内普遍缺乏低影响开发措施，因此中国现在的海绵城市建设中大量的内容是对建成后的场地进行改造。但是“事后”的改造通常要花费更多的资金，也难以达到“事前”规划的良好效果。建成区需要依托新区规划解决雨水的消纳空间问题，因为建成区空间格局变化的余地较小，改造的成本较高。

3.4 海绵城市规划各专业的协调与配合

成功的海绵城市规划建设需要各专业变革传统的规划设计模式，增加相互之间的协调配合，并且容忍可能出现的失误，并持续探索改进方法。以道路与绿地的关系为例，传统城市道路低于道路绿化带。绿化带上漫出的雨水流入城市道路，通过雨水箅子排入雨水管网。而海绵城市道路则高于道路绿化带，一旦暴雨来临，雨水从道路上排入两旁的下凹式绿化带，当绿化带充满雨水时，雨水依然需要依靠雨水管线排走。这就需要道路的给排水设计与风景园林设计，仔细协调确定下凹绿地的蓄水量、地面标高与排水口标高。下凹绿地种植植物需要耐水淹，又要耐旱、好维护，对植物品种与栽植技术要求很高。下凹绿地如果蓄水过深，易导致儿童溺水，存在安全隐患。尽管存在诸多风险，但是下凹绿地如果规划建设好，既能蓄水下渗、削减径流，又能打破道路绿地单一乏味的景观面貌，促进水生态环境的持续改善。在当前水资源愈发稀缺的现实面前，城乡一体的雨水资源利用，需要风景园林、城市规划与水利部门充分的协调与配合。

6 海绵城市的街区开发模式图The recommended land use development model in Sponge City

4 迁安市海绵城市总体空间规划策略

4.1 迁安市海绵城市规划面临主要问题与相关规划策略

本次风景园林硕士课程设计聚焦海绵城市规划，由风景园林、城市规划和建筑设计老师指导，主要针对迁安市海绵城市建设面临的主要问题，在城市总体规划层面，针对城市原有的土地利用规划，在空间层面提出海绵城市的规划策略，并进行概念规划。

河北省迁安市夏季闷热多雨，冬季寒冷少雪。受上游拦蓄和调水工程的影响，人均水资源占有量350m3,仅相当于全国人均水平的1/7[11]，是典型的降雨量小于蒸发量的缺水型城市。降水量不均，水资源供需严重失衡，地表水、地下水开采失控，灌溉用水浪费严重是迁安市水环境的突出特点[12]。迁安内涝产生的区域多集中于城市的主要道路和南部区域[13]③（图7）。从统计数据上看，迁安农业用水量大于工业与生活的用水量，乡村用水有缺口[14]。

迁安市的主要问题按重要性排序，依次是水资源严重缺乏、城市内涝和地下水超采问题。针对这种情况，在产业方面，农业首先应当限制规模，增大节水灌溉比例，大力减少地下水开采量。城市空间规划格局方面，应构建城市绿地、林地、农田一体化的网络，将雨水尽量留在城市。城乡一体地解决雨水去向问题，促进雨水的快速下渗。限制过大的建设地用地规模，适当增加城市绿地规模。城市绿地系统应提倡节水型绿地，绿地系统浇灌采用净化后的雨水或中水。提升绿地系统的连通性，适当增大绿地率，积极蓄积、消纳雨水。土地开发强度应与水资源缺乏的状况相适应，并适度降低，积极收集利用雨水资源。适当降低场地的建筑密度和不透水铺装比率。容积率较大的地块，绿地率也应适当提高。

7 迁安市内涝风险区划图Waterlogging risk map in Qian’an City

8 迁安市雨水组织策略图Rainwater organization strategy map in Qian’an City

4.2 迁安市海绵城市规划总体规划层面的空间策略

迁安市的海绵城市规划不应将视野仅仅放在城区，而应当在空间上将雨水充分地留在城市和周边乡村的范围内，并且在城乡之间充分地流动和利用。农业规模和用水量需要逐步降低，这样才能逐渐降低地下水的需求量，甚至适当回补地下水。依托城乡一体的水资源利用措施，城市内涝问题也就更加容易解决。将道路等城市内涝区的雨水导向周边的城市绿化带，适当净化后进一步导向周边的农田与林地。因此结合低洼区的各道路设置了相互联通的下凹绿地系统和附属的过量雨水排除系统，共同将雨水向东侧和南侧的河流传导；并在与河流交接的地方，结合城市绿地设置规模较大的下凹绿地，充分地净化雨水，并在此处附近设置连接农田的水系，直接将雨水排入，减少直接排入河道的雨水量（图8）。

城市东南部的易涝区中存在高密度的建成区，以低层和多层建筑为主。地势低洼，缺乏必要的排水设施，绿地率极低。因此结合旧城改造和城市环境的提升，挪出城市绿地，通过设在其中的下凹绿地网络，在雨季传导雨水，并与周边的大片城市绿地与林地结合，共同消纳雨水，并将剩余雨水导入河流（图9）。

5 结语

海绵城市规划需要把握不同城市的主要问题，采取有针对性的产业政策、城市空间规划格局、城市绿地系统、土地开发模式和建筑设计策略。海绵城市的核心问题，一是在城市中给予雨水足够的弹性空间，城乡一体地供给雨水足够的净化与消纳空间，将雨水留在城乡之间，而不是将其迅速排向河道，流出城市。二是构建良好的土地利用空间结构，使开发地块中的绿地与城市绿地系统、地表水系构成良好的网络，共同净化、传导与消纳雨水。海绵城市规划应充分融入城市规划框架，与城市总规、控规和详规等各阶段实现良好的结合。由于跨学科研究难度和精力所限，文中的海绵城市规划案例仅进展到城市总规阶段的空间规划层面。多专业参与的海绵城市规划在城市控规和详规阶段中的策略，有待在未来的研究中进行不断地深入与修正。

9 迁安市南部易涝区雨水组织策略图Rainwater organization strategy map of waterlogged area in southern Qian’an City

注释：

① 本文来源于北京林业大学2013 级风景园林硕士研究生风景园林设计课程教学成果，感谢李雄、朱建宁、刘祎绯、王应临、戈晓宇等老师在课堂教学过程中的指点与帮助，感谢王沛永、郑曦老师在课题研究上和文章成文过程中给予的宝贵支持与帮助。

② 河北省迁安市位列国家首批16个海绵城市建设试点城市名单中。

③ 见《迁安市城市城市排水（雨水）防涝规划（ 2013—2030年） 》。

④ 图1～2 引用自苏州工业园区中新科技城控规；图3～9由吴凡绘制，其中图7由吴凡改绘自《迁安市城市排水（雨水）防涝综合规划（2013-2030年）》中的内涝风险区划图。

⑤ 表1～4由刘利刚绘制。表1中的水资源问题指水资源缺乏与雨水大量排走，水生态问题指水质恶化与水生态系统破坏，水环境问题指城市内涝与雨洪管网过载，水安全问题指地下水位剧降与地面下沉。

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