绿色基础设施视角下的城市雨洪管理策略研究★

张莺砾 袁 媛

(吉首大学，湖南 张家界 427000)

0 引言

面对严峻的城市水问题，绿色基础设施的概念应运而生，这是一个关于城市空间规划导向和处理城市洪涝灾害的新理念。绿色基础设施是一个与城市生态和绿色空间有关的术语，致力于通过构建绿色基础设施框架来打破传统雨洪管理和生态保护的局限性，最终完成生态、社会、经济三者的协调可持续发展[1]。目前在国内，绿色基础设施的实践方面尚且有所欠缺，然而中国城市的洪涝灾害问题已经愈演愈烈，急需运用更加绿色生态的手段来缓解城市所面临的巨大压力。文中将用层次分析法探究绿色基础设施在城市雨洪管理中的效益。

1 绿色基础设施概况

1999年，美国保护基金会和农业部森林管理局组织的“GI工作组”率先提出了绿色基础设施的概念，该小组将绿色基础设施定义为“自然生命支撑系统”，即一个由水道、绿道、湿地、公园、森林、农场和其他保护区域等组成的维护生态环境与提高人民生活质量的相互连接的网络[2,3]。”国外在将绿色基础设施用于城市雨洪管理上取得了长足的发展。例如美国德克萨斯州休斯顿市在居住区的闲置土地上进行绿色基础设施建设以消除雨水对社区居民的困扰。费城将绿色基础设施与灰色基础设施相结合来达到城市水资源可持续发展的目标。加拿大魁北克市与温哥华市也将绿色基础设施的投入作为解决城市雨洪问题的手段之一[4]。

2009年年初，绿色基础设施的概念由同济大学吴伟教授和付喜娥博士首次引入我国，随后学术界对绿色基础设施的概念、内涵和意义进行了深入的讨论[5]。2017年住建部将《绿色基础设施设计与施工》编制列入工作计划，这项工作将为绿色基础设施由理论转为实践和海绵城市的建设提供了技术上的支持[6]。俞孔坚教授在2018年提出发展建设城市雨水管理系统，涵养水源，通过完善绿色基础设施体系，来提高城市韧性，建设生态城市[7,8]。

2 广东省横琴岛雨洪管理体系探究

2.1 横琴岛概况及数据来源

横琴岛位于中国广东省珠海市香洲区横琴镇，南北长8.6 km，东西宽7 km，海岛岸线76 km，岛上可供开发土地面积约60 km2。横琴岛四面环水，气候温和，原始植被保存完好[10]。

绿色基础设施作为一种多功能，多尺度，多特征的自然景观设施，在横琴岛项目中，其应用形式有许多种，依据《横琴总体发展规划》选取其中最具有代表性的五种方式即：绿色屋顶、雨水花园、渗透塘、人工湿地、绿色街道。通过运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)对他们在横琴岛雨洪管理中具体发挥的功能进行比较剖析。

2.2 建立层次结构模型

海绵城市应具有以下特点：合理利用雨洪资源，减轻城市防洪压力、改善城市水环境、调节区域气候、实现水资源优化、改善城市风貌等[11]。依据上述条件选取了八项影响因子作为此次层次分析的准则层(见图1)，分别为：增加地下水补给、雨水渗透量、增加水循环利用、雨水储存量、净化率、提供生物栖息地、改善空气质量、提高绿化率及绿色空间。在因子分值计算中，依据《横琴总体发展规划》和城市雨洪管理所需，将因子按重要程度分为1分～9分进行赋值(见表1)，再利用层次分析法计算权重[12,13]。

2.3 一致性检验

在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果，通常不会被人轻易接受，因此运用建立一致矩阵的方法，即：

比较第i个元素与第j个元素相对上一层某个因素的重要性时，使用数量化的相对权重aij来描述。设共有n个元素参与比较，则A=(aij)n×n称为成对比较矩阵[11]。

检验成对比较矩阵A一致性的步骤如下：

2)计算RI:对于固定的n,随机构造成对比较矩阵A,其中aij是从1,2,…,9,1/2,1/3,…,1/9中随机抽取的，这样的A是不一致的,取充分大的子样得到A的最大特征值的平均值(见表2)。

表1 准则层因子赋值表

表2 RI的计算指标

2.4 计算结果与分析

利用平均几何法对表1赋值进行计算后，得出结论(见表3，表4)：构建人工湿地是横琴岛一系列雨洪管理措施中更加有效的方式。如今应用最广泛的是按水流方式所进行分类的人工湿地：表面流湿地和潜流湿地(见图2)。表面流湿地与自然界生态湿地最为接近，其水位较浅，植物依靠湿地底部土壤与介质附着生根。表面流湿地优点为技术简单，资金消耗低，缺点为冬季易结冰，夏季易滋生蚊虫。潜流湿地使废水在填料表面下渗流，废水在与基质充分接触的同时被充分净化随后用于植物的生长，相比表面流湿地，潜流湿地如今在城乡中应用的更加广泛。

表3 各级指标因子计算

表4 方案层指标权重结果

人工湿地不同于多数只分布在自然界中的生态湿地，其作为绿色基础设施的一种应用形式，近年来愈发频繁的被应用到我国城市和乡村的建设中来，很大一部分原因是因为人工湿地技术难度较小、资金投入少、见效快，能有效缓解水力和污水对城市的冲击。人工湿地在实现城市雨洪管理效益的同时，也有助于涵养水源，弥补城市中心缺少生态湿地环境的缺陷，为广大民众提供游憩娱乐场所，为动物提供良好的栖息地。

根据《横琴新区城市总体规划(2014—2020)》和横琴新区海绵城市试点建设的总体要求，结合上述利用层次分析法研究得到的最终结论，横琴岛项目新区公园(如棕榈舷桥公园、生态泽园)内可合理增加构建人工湿地的数量，根据实际地质情况选择建造表面流湿地或潜流湿地，并合理利用透水铺装、生物滞留设施、下沉式绿地等海绵城市基础设施，同时在山谷处建造雨水花园，发挥绿色基础设施在雨水调蓄、生态治理与景观游憩等方面的综合效益[12]。

3 建议与展望

3.1 加强对雨洪管理技术的研究和推广

中国城市雨洪管理初期的着重点在雨水的收集利用方面，而后才关注雨水的污染防控。业内学者先后从生态的角度提出了“海绵体”“绿色海绵”等概念，直至2012年“低碳城市与区域发展科技论坛”上，“海绵城市”一词才被正式提出[12]。而国外已形成一系列成熟的雨洪管理体系，例如英国可持续城市排水系统、澳大利亚水敏系统、美国最佳管理措施(BPMs)和低影响开发(LID)[12]，这些都可以为我国城市雨洪管理提供很好的参考与例证，借鉴时结合我国复杂的实际情况，将洪水转化为可利用的淡水资源，解决城市内涝问题的同时也能有效缓解生物多样性的丧失和沙尘暴问题，并根据当前社会发展的阶段，有针对性且因地制宜的开展绿色基础设施的建设[13]。

3.2 完善法律体系并加大资金扶持

中国幅员辽阔，地域广袤，气候复杂，各省市政府应该根据所在地区的地形地貌条件，山川水文特点，将城市的雨洪管理体系合理地纳入城市整体系统规划之中，并制定完善的，动态的，长期有效的法律法规[14]。同时，政府也应该专门设立针对城市雨洪管理资金的预算，并且加大对环保部门和园林绿化部门的扶持力度。

3.3 提高公众的雨洪管理意识

应该在全社会树立正确的雨洪防治观念，激发公民的主人翁意识，雨洪管理不仅仅是一个行业的从业者或有关政府部门的责任，雨洪管理意识和当发生灾害时的自救知识应该普及到每一位公民，人人都有义务为城市雨洪管理做出贡献[15]。例如自发收集屋顶雨水再次利用(浇花、冲厕)，减少污水排放到灰色基础设施中等。

4 结语

城市雨洪管理是一个长期的、动态的、复杂的过程，它涉及到城市管理的多方面内容和多个利益主体，其中包括政府、市场和社会民众等。城市雨洪管理首先需从整体层面考虑，再逐步向城市、区县层面下渗，最终落实到地块层面[16]。同时，在实践的过程中也应该注重开发绿色基础设施的多样性，考虑多种形式同时应用，因地制宜地实现雨水资源管理和城市公共空间利用的结合。横琴岛作为国家级新区，可以在建设的初始阶段将绿色基础设施的理念与技术运用到城市绿地建设中去，与城市景观融合到一起，为我国雨洪管理提供价值性借鉴[17,18]。