福州市“三坊七巷”雨洪管理系统分析其对海绵城市建设的启发

张嘉诚 ，何东进 ,2*，严思晓 ，张丽平 ，游巍斌 ，巫丽芸 ，周梦遥

（1.福建农林大学林学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学 金山学院）

我国城市经常出现内涝现象，据住建部2010年对中国32个省351个城市的内涝情况调研显示，有213个城市出现不同程度的积水内涝，内涝灾害积水深度超过50mm的城市占74.6%[1]，因此，雨洪管理问题已经成为城市建设中急需解决的难题，而海绵城市是以此为背景下提出的新型城市建设模式，结合了自然生态功能与人工干预功能，并有效的控制雨水径流速度，实现雨水自然渗透、净化、积存[2]。我国城市雨洪管理研究起步于20世纪80年代，初期主要集中在雨水利用，近年来雨洪管理研究重心逐渐转向雨洪调控及污染控制[3]。

福州市因单一、工程化、管网式的雨洪管理方法而出现每逢暴雨必淹的现象，许多学者对福州市内涝现状进行探究，并提出研究对策，如林琳[4]等提出了福州城区雨水利用的总体构想，利用模式和实现途径；杨冬冬[5]等从暴雨产流、传输和汇集三个阶段有针对提出雨洪管理措施。这些研究从传统排走雨水转变为雨水渗透与调蓄利用。徐媛[6]首次对福州市“三坊七巷”古代雨水管理开展智慧分析，但尚未对海绵体排水进行系统比较。因此，笔者试图以福州市“三坊七巷”的雨洪管理系统作为研究对象，通过分析对比传统排水系统与海绵体排水系统的特征及其成效，根据地理位置、环境气候等自然因素的现状，探索适应福州市海绵城市建设的雨洪管理模式，以解决当前城市建设亟待解决的水生态问题。

1 “三坊七巷”概况

“三坊七巷”位于福州市鼓楼区，占地约40hm2（图1）。“西三坊，中一街，东七巷，内一河”是“三坊七巷”的总体布局。“三坊七巷”以南后街为界分东、西两片，东片由南往北依次为：吉庇巷、宫巷、安民巷、黄巷、塔巷、郎官巷、杨桥巷共7巷；西片由南往北依次为：光禄坊、文儒坊、衣锦坊共3坊，其次巷与巷之间分布大小不一的弄，以南后街为轴线，内河安泰河环绕街区。其中分布众多风格独特的宅第园林，以山水为核心，结合植物、建筑，营造自然的人居环境，比如南后街的董执谊故居、衣锦坊的水榭戏台、光禄坊的光禄吟台、文儒坊的陈承裘故居、郎官巷的二梅书屋、宫巷的林聪彝故居、塔巷的王麟故居、黄巷小黄楼、林则徐故居等宅第园林[7]。

图1 “三坊七巷”位置图Fig.1 The location of “Three Lanes and Seven Alleys”

该地区属亚热带海洋性季风气候,夏季炎热多雨,冬季温暖少雨。据查阅1981-2010年福州市气象数据可知（图2），福州市年平均气温20.2℃ ,年平均降雨量1468.5mm,但时空分布很不均匀。年降雨量大体由西北向东南呈逐渐递减趋势,东南沿海1300mm～1400mm,西北山区最高可达1700mm以上。雨季主要集中在4～9月，其中4～6月梅雨型降雨量充沛,降雨时间长，易形成内涝。7～9月台风型降雨势猛,雨期短，频频发生暴雨，容易形成洪灾，究其原因主要有以下4点：（1）福州市江北城区三面环山，地势较低，由城区内的数十条内河构成的水系网格以及基础设施的排水管道组成的雨水管理系统共同承担城区的排水功能，北面山区形成的洪水径流到城内的内河，超过排涝设计标准；（2）福州市内的排涝标准设计是5年一遇，设计标准低；（3）闽江的洪潮水位顶托，无法从排涝闸排水；（4）不透水铺装在福州市建设中仍然占据主导地位[8]。这些现状容易造成福州市雨洪管理系统达不到排洪、排涝的要求，然而“三坊七巷”排水设施却还能在多次洪涝中巍然不动，几乎没有出现严重的内涝情况，雨洪总能自然渗透到地表下或者排到外江去，“三坊七巷”的雨洪管理系统值得深究，由小尺度到大尺度延伸到对福州市雨洪管理的途径。

图2 福州市1981-2010年平均每月降雨量与气温的变化Fig.2 The changes of average monthly rainfall and temperature in Fuzhou during 1981-2010

2 “三坊七巷”雨洪管理系统分析

2.1 “三坊七巷”的雨洪管理系统

2.1.1 传统的排水系统

“三坊七巷”内的传统排水系统（图3）主要分为雨水管渠排水系统和自然渗透排水系统[9]。雨水管渠排水系统：雨水地表径流，经过雨水管渠流入安泰河，由安泰河设置的排涝站或水闸把雨水汇入闽江。雨水管渠排放系统包括暗渠、明渠、院沟三种形式。自然渗透系统是以院落为单位，院落内分布前、中、后天井，利用天井渗水、蓄水功能形成的自然渗透系统。

图3 传统的排水系统Fig.3 Traditional drainage system

通过对区域街道内古代保留的暗渠调查统计，得出 （表1）：“三坊七巷”8条街道布置的暗渠总长2725m，其中杨桥巷、光禄坊、吉庇巷3条街道并没有暗渠，据考察由于市政道路建设，这3条街道已变成公路，传统的排水设施早已更换。为了对比排水效果，笔者在2016年9月的暴雨 （日降雨量≥50mm），对这11条道路的排水现状进行实地调查研究（图4），把各街道长度划分位三等分，利用刻度尺对三等分点积水情况测量，求出平均值，结果显示杨桥巷、吉庇巷、光禄坊积水深度高达25cm左右，然而“三坊七巷”内部街道积水相对较浅，积水深度最高12cm。这表明“三坊七巷”内“鱼骨”式的暗渠能加快雨水的径流速度，削减雨洪峰值量。

表1 街道现存排水暗渠统计表Table1 Statistics of the existing street drainage culvert

图4 “三坊七巷”街道水位变化图Fig.4 Waterlevelofstreetin “ThreeLanesandSevenAlleys”

“三坊七巷”建筑群的建筑形式符合江南地区雨水丰富的特点，曲线形的马鞍墙、建筑屋面，能够分散雨水并延长雨水屋面径流的时间。雨水从四面坡屋面汇流到院落天井，这种院落排水方式体现了“四水归堂”的集水理念[10]。天井由青石板砌成，青石板间最大的缝隙宽可达4cm左右，这种铺装工艺符合雨水快速自然渗透的要求。天井底下面是地漏，深度为30cm左右，地漏下层为沙土，利于渗水。天井的构造实际是一个蓄水池，符合古人“肥水不流外人田”的思想。

2.1.2 海绵体排水系统

海绵体排水系统由绿色海绵体、棕色海绵体、蓝色海绵体组成的排水系统，分别代表植物、土壤、水体三大元素[11]。绿色海绵体主要通过植物冠层截留减缓雨水径流速度；棕色海绵体主要通过地表土壤缝隙促进雨水渗透；蓝色海绵体主要通过水池、古井、河流调蓄雨水。“三坊七巷”海绵体排水系统运用这三大元素进行雨洪管理，采用 “源头—中端—末端”的雨洪管理控制[12]，达到具有截留、促渗、过滤、净化和调蓄等功能。

表2 “三坊七巷”3种海绵体的作用效果Table 2 The effect of three kinds of spongy bodies in“Three Lanes and Seven Alleys”

表3 “三坊七巷”海绵排水系统以及雨洪管理措施Table3 Sponge drainage system and rain flood water management measures

2.1.2.1 源头——绿地、透水铺装

绿地内植物类型丰富多样，植物作为构成绿色雨水基础设施的重要元素，发挥着至关重要的作用，主要有以下3个方面：（1）植物茎与叶，包括根系与土壤相互作用，可以滞留和渗透雨水，减少雨水径流量、减缓雨水流速，还可以净化、滞纳雨水中的污染物，这是绿色雨水基础设施的基本调节作用[13]；（2）植物根系吸收渗透到土壤的雨水，并通过茎叶的蒸腾作用向大气中释放，某些植物还能吸收空气中的浮尘和有害离子，改善空气质量。植物的蒸腾作用能够调节微气候，缓解城市热岛效应，并且促进生态系统中水循环；（3）植物是重要的景观元素，具有观赏价值。透水铺装的材料是青石板，青石板是一种材质疏松的铺装材料，透水效果较好。暴雨来临时，雨水能够沿着青石板缝隙迅速地渗透地面。这样从雨水的源头就能控制径流量，在源头上分散雨水径流的方向[14]。

2.1.2.2 中端—管渠、街道

“三坊七巷”内采用雨污分流制排水体制[15]，将污水归入市政污水管网系统,雨水就近排入安泰河中，能够防止雨水受到污染。“三坊七巷”遍布众多管渠，错综复杂的管渠包围着“三坊七巷”，水文生态相当稳定，不易于暴雨的发生，同时街道也属于中端雨洪管理措施，利用街道中间高两边低的高差，把雨水汇入暗渠或者明渠里。这样雨水流经中端过程中，增加径流的长度，使径流方向多元化，有效削减雨洪峰量。

2.1.2.3 末端——内河、池塘、水井

雨水最终流入大的末端是河流、池塘、水井。“三坊七巷”被安泰河所包围，安泰河全长 2520m，平均宽度9m，河道最窄处3.5m，河床标高3.5m。在整改之前，安泰河水质污染严重，大量工业污水对河道造成严重污染，昔日的护城河成了污水沟。河道水质整治工程，以截污截留，清淤清碍，净化补水相辅等措施解决河道水质问题，经过改造后，河流水质清澈见底，排水通畅。“三坊七巷”内雨水管道主要排入安泰河，安泰河对于调节雨水的雨峰期有重要作用，河道宽、长等特点成为“三坊七巷”这么多年没有出现内涝问题很重要的因素。除此之外，院落的水井也是雨水的储存器，中国古代人民的智慧都是来源于对自然规律的认识，水井作为生活用水的重要来源，能够利用自然的雨水，并且增加地下水的储蓄量，水井同时能够调节室内的湿度，使得夏季能够舒适的湿度，冬季补充水资源[16]。“三坊七巷”里面的建筑群，景观池塘数量多，这些水池能够储积大量的雨水，在园林景观上加以利用。

2.2 雨洪管理成效分析

表4 “三坊七巷”雨洪管理成效比较Table4 Comparison of rain flood water management effectiveness

“三坊七巷”雨洪管理系统分为传统排水系统与海绵体排水系统，通过表4对比两种系统排水功效，表明海绵体排水系统比传统排水系统减缓排放、增加下渗、过滤雨水、净化雨水、调蓄雨水都更有优势，雨水管渠排水系统是构成“三坊七巷”雨洪管理系统的骨架，海绵排水系统实际上是传统排水系统的衍化，它们的排水理念都是自然渗透、自然积存、自然净化。所以，传统排水系统的保留也对水生态问题也具有不可忽视的作用，因此，两者融合发挥出最大的效果，使得5年一遇的排涝标准增加到20年一遇的排涝标准。

3 “三坊七巷”雨洪管理系统对海绵城市建设的启示

3.1 古人理水理念的借鉴

“三坊七巷”的传统排水系统体现了古代人民尊重自然，顺应自然，坚持城市沟渠排水的原则：“地高则沟之，下则堤之”，“内为落渠之泻，因大川而注焉”[17]。因此，建设海绵城市一方面要尊重水生态平衡，容纳水而非排走水；另一方面要考虑立地条件，做到因地制宜，低洼处用作蓄水功能，如滞涝地、湿地公园、湖泊等，以调控雨洪。可见，在海绵城市建设中，研究古代排水系统成功的案列，对海绵城市的建设提供经验借鉴。

3.2 绿色生态理念的引入

“三坊七巷”海绵体采用生态观念，利用自然的规律来管理雨水，在最大程度上减少人工的技术措施。绿色海绵体（绿色植物）的净化和吸污功能对径流进行净化，同时植物能同化径流中的一些化学元素，水质与养分循环结合起来，引进净化能力较强的树种进行种植。棕色海绵体（土壤、铺装的缝隙）对降雨的拦蓄功能尤其重要，这一功能主要与土壤的渗透能、孔隙度及土壤层持水量、持水能力等指标有关。蓝色海绵体（水池、水井、河流）是雨水最终的落脚点，利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水调蓄、净化和利用,改善城市水生态环境。

3.3 雨洪管理理念的转变

传统的雨洪管理方法已经不能满足现代社会建设的需要，必须在传统排水系统的基础上增加海绵体排水系统的方法，使排水系统的各个部位能够发挥出最大的功能效益。“三坊七巷”不仅采用了古代传统排水方法，如管渠的铺设、屋顶坡面的设计都是利用传统的方法，而且综合了海绵体排水方法，如从源头—中端—末端途径实现雨洪管理，从而达到雨洪蓄排一体化的目的。

4 结语

海绵城市建设在降低雨洪峰值，保持水土等方面具有重要作用，人们对此已经有一定的认识。随着雨水洪涝的日益严重，人们对雨洪管理越来越重视，如何建设海绵城市成为现在的研究热点。“三坊七巷”的绿色海绵体、棕色海绵体、蓝色海绵体构成了一套相对完整的排水系统，丰富了传统排水系统。这些海绵体有效的促进雨水排放、渗透、净化、储蓄。

“三坊七巷”的雨洪管理就是从源头的控制到中端的分散，最后到末端的汇集，其包括三个内容，从源头要降低对环境的浪费，中端过程减少生态系统的污染负荷，末端修复受损的生态系统，这一管理的机制为福州市建设海绵城市提供了参考。每个城市都有其特点，要做到因地制宜，不能盲目建设海绵城市。海绵城市不能完全解决城市的洪涝问题，却能降低人类改造自然的影响，使居民居住在更加安全、生态的社区。

参考文献：

［1］谢映霞.从城市内涝灾害频发看排水规划的发展趋势[J].城市规划,2013,77(02):45-50.XIE Yingxia.Development of Drainage Planning in View of Frequent Urban[J].City Planning Review,2013,77(02):45-50.

［2］杨阳,林广思.海绵城市概念与思想 [J].南方建筑,2015,22(03):59-64.YANG Yang,LIN Guangsi.A Review on Sponge City[J].South Architecture,2015,22(03):59-64.

［3］车生泉,谢长坤,陈丹,于冰沁.海绵城市理论与技术发展沿革及构建途径[J].中国园林,2015,31(06):11-15.CHE Shengquan,XIE Changkun,CHEN Dan,YU Bingqin.Development and Constructive Approaches for Theories and Technologies of Sponge City System[J].Chinese Landscape Architecture,2015,31(06):11-15.

［4］林琳.福州城市雨水利用前景分析与研究[J].水利科技,2008,31(01):65-67+70.LIN Lin.Analysis and Research of Urban Rainwater Utilization in Fuzhou[J].Hydraulic Science and Technology,2008,31(01):65-67+70.(自行翻译).

［5］杨冬冬,刘海龙.福州城市防洪体系空间规划对策研究[J].城市规划,2014,38(08):85-90.YANG Dongdong,LIU Hailong.Research on Spatial Planning Strategy for Flood Control System in Fuzhou[J].City Planning Review,2014,38(08):85-90.

［6］许媛.福州三坊七巷古代雨水管理智慧对海绵城市的启示 [A].中国风景园林学会.中国风景园林学会2016年会论文集[C].中国风景园林学会:,2016:6.XU Yuan.The Enlightment of Sponge City Construction from Ancient Stormwater Management Wisdom in Three Lanes and Seven Alleys of Fuzhou [A].Chinese Society of Landscape Architecture.Proceedings of the Chinese Society of Landscape architecture in 2016[C].Chinese Society of Landscape Architecture:,2016:6.

［7］郑玮锋.福州三坊七巷私家园林的影响因素研究[J].广东园林,2015,35(02):37-43+48.ZHENG Weifeng.Influencing Factors of Private Gardens of“San Fang Qi Xiang”in Fuzhou[J].Guangdong Landscape Architecture,2015,35(02):37-43+48.

［8］刘超.福州市排水排涝整治思路研究[J].中国给水排水,2014,30(03):106-108.LIU chao.Study on Improvement Ideas about Drainage in Fuzhou City[J].China Water&Wastewater,2014,30(03):106-108.

［9］朱洁.三坊七巷历史文化街区给排水规划探讨[J].福建建设科技,2007,14(05):57-59.ZHU Jie.The Analysis of the Current State of Water Supply and Drainage System in Historic Cultural Block of“Three Lanes and Seven Alleys”[J].Fujian Construction Science&Technology,2007,14(05):57-59.(自行翻译).

［10］周广宇,祁祖尧,王宝明,莫罹,杨涛.历史街区传统排水系统的保护与传承——以抚州文昌里历史文化街区为例 [J].建筑与文化,2016,13(01):163-165.ZHOU Guangyu,QI Zuyao,WANG Baoming,MO Li,YANG Tao.Inheriting and Maintenance of the Traditional Drainage System:a Case Study of We nchangli Historic Conservation Area in Fuzhou[J].Architecture&Culture,2016,13(01):163-165.

［11］池方爱,管斌君.海绵体视野下斯宅村千柱屋雨水蓄排系统[J].中国园林,2016,32(10):110-115.CHI Fangai,GUAN Binjun.The Drainage System of Thousand Pillars Dwelling Based on the Sponge[J].Chinese Landscape Architecture,2016,32(10):110-115.

［12］车伍,闫攀,赵杨,Frank Tian.国际现代雨洪管理体系的发展及剖析[J].中国给水排水,2014,30(18):45-51.CHE Wu,YAN Pan,ZHAO Yang，Frank Tian.Development and Analysis of International Updated Stormwater Management Systems[J].China Water&Wastewater,2014,30(18):45-51.

［13］李玲璐,张德顺.基于低影响开发的绿色基础设施的植物选择 [J].山东林业科技,2014,44(06):84-91.LI LingLu,ZHANG Deshun.Plants Selection in Green Infrastructure on the Basis of Low Impact Development[J].Journal of Shandong Forestry Science and Technology,2014,44(06):84-91.

［14］俞孔坚,李迪华,袁弘,傅微,乔青,王思思.“海绵城市”理论与实践 [J].城市规划,2015,79(06):26-36.YU Kongjian;LIDihua;YUAN Hong;FU Wei;QIAO Qing;WANG Sisi.“Sponge City”:Theory and Practice[J].City Planning Review,2015,79(06):26-36.

［15］尹小斌.雨污分流排水体制中雨水系统的污染控制对策探讨 [J].中国给水排水,2014,30(02):24-26.YI Xiaobin.Discussion on Pollution and Control Measures of Rainwater System in Rainwater and Sewage Separation Drainage System[J].China Water&Wastewater,2014,30(02):24-26.

［16］周媛.沉埋于地下的智慧——中国古建筑排水系统之魅 [J].中华民居,2011,4(04):42-51.ZHOU Yuan.Wisdom Buried in the Underground——the Charm of Drainage System of Ancient Chinese Architecture[J].China Homes,2011,4(04):42-51.(自行翻译).

［17］谢鹏.福寿沟的建造与赣州城近“千年不涝”的关系探析 [J].新西部 (理论版),2016,11(15):105-106.XIE Peng.Analysis of the relationship between the Construction of Fushou Ditch and “near the Thousand Years of No Flooding”in Ganzhou City.[J].New West,2016,11(15):105-106.(自行翻译).