陂塘系统对构建城市水生态环境的影响和借鉴

廉学勇，王士杰

(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第五设计研究院，天津 300381)

陂塘系统对构建城市水生态环境的影响和借鉴

廉学勇，王士杰

(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第五设计研究院，天津 300381)

陂塘是一种很有特色的水体，具有水利灌溉、生态保护和景观美学等多方面的功能，在人们的生产、生活中发挥了重要作用。在快速城市化的背景下，城市建设应该借鉴发达国家、我国台湾地区及内地在陂塘系统建设方面有益的实践经验，充分挖掘和发挥其功用，用尊重自然、顺应自然和可持续发展的理念积极应对城市水生态环境面临的诸多问题，为新时期建设海绵城市、实现可持续性生态开发提供有效的思路和措施。

陂塘；水生态；环境；海绵城市

“陂塘”一词最早出自我国第一部国别史《国语·周语下》，“夫天地成而聚于高，归物于下；疏为川谷，以导其气；陂塘污庳，以钟其美”。韦昭注本批注为：“畜水曰陂，塘也。”[1]把周边的水源依地势汇聚到低洼之处形成的集中水体称之为陂塘。陂塘与自然水体有所区别，按照景观学教授俞孔坚等人的研究观点，陂塘更偏重人工属性，将其定义为“经人工截蓄自然径流而形成的小型水体”[1]。近年来，陂塘这种小巧灵活的水体类型对水生态的影响被重新认识和挖掘，成为城市生态与景观建设的重要内容。

一、陂塘建设的历史溯源

为了充分利用自然资源满足农业灌溉的需求，我国古代劳动人民创造和积累了丰富的水利技术。据考证，最迟在西汉时期，人们就已开始在丘陵山区构筑陂塘蓄水工程[2]247。这种蓄水工程不仅满足了田地灌溉之需，而且对于汇集坡面径流、增强土壤渗入、减少土地表面的冲刷流失也大有好处。后来，这种技术被从民间逐渐推广到官方，如宋代修复、养护陂塘是地方监司、守令的一项职责，朝廷把这项职责作为考核及赏罚地方官员的重要依据[3]。宋元以后，各地区的陂塘建设更加普及。

二、陂塘系统的功能

(一)水利灌溉

受地理条件和气候等因素的影响，陂塘在我国南方较为常见，从其发展的历史进程来看，最初发挥的是农田水利的功能。陂塘一般是借助山地、丘陵起伏的地形，在原来自然湖泽的基础上经过人工围筑形成的中小型蓄水工程。其作用主要是蓄水及灌溉，在江、河水盛之时储水以备旱灾。多数陂塘视民众日常生活和农业生产的需要确定修筑位置和规模，大小任意，启闭自由，并兼有防洪除涝及水产养殖之利。《淮南子.说林训》中记有“十顷之陂可以灌四十顷”，来估算用以浇灌农田的陂塘之水量；唐朝韩愈的《唐故江西观察使韦公墓志铭》也写有：“筑堤扞江长十二里，疏为斗门，以走潦水……灌陂塘五百九十八，得田万二千顷。”可见陂塘建设对于保证农业生产所需水源的重要性。春秋战国时期楚国兴建的芍陂，越国在会稽山北麓修筑的吴塘、苦竹塘、秦望塘和唐城塘等均为比较著名的水利工程[4]。

(二)生态保护

古代的陂塘系统保持着较为原始的生态环境，水体循环途径比较完整，人和自然的关系相对和谐，对于保持地方水土和生态平衡起到了显著的调节作用。随着城市环境保护等现代理念的发展，人们对陂塘系统的生态功能进行了科学研究，将其视为水敏感城市中水资源利用设施的基础和重要组成部分。陂塘系统的生态功能主要有以下几方面：

1.雨洪调蓄

包括陂塘系统在内的城市水系是城市生态环境的重要组成部分，也是城市径流雨水排放的重要通道、收纳体及调蓄空间，是市政排水系统与排涝系统进行统筹布局的综合规划中重点考虑的要素。城市水系通常作为雨洪调蓄设施的模块，被纳入城市排水防涝综合规划体系，借助天然生态或人工开挖的疏、储设施来实现控制径流总量、减少径流污染、削减径流峰值等规划目标。

2.水质改善

陂塘系统一般在地势较低的区域设置生物滞留设施，通过物理和生物手段对径流水质进行净化，利用沉砂(泥)池、前置塘等预处理设施去除大颗粒污染物。生态驳岸及塘中的植物、土壤和微生物系统可以通过沉积、渗透、吸附、生物转化和分解降低雨水径流中的污染物，对悬浮污染物有较高的去除率，一般可达到50～80%。

3.生物多样性保护

现代环保理论更加注重生物多样性的恢复和保护。完善的陂塘系统对于实现碳固定及生物多样性的作用非常显著。由于合适的总氮浓度和丰富的水生动植物构成了完整稳定的生态链，陂塘成为理想的生物栖息地，使得众多物种特别是两栖动物得以在自然状态下生存和繁衍。

(三)景观美学

水是生命之源，人类对水有着与生俱来的依赖和向往。自古以来，人类不仅将水作为生存生产的物质基础，还赋予了水独特的美学价值和文化内涵。孔子曰：“知者乐水，仁者乐山。”大江大河常被借以抒发壮美豪迈的胸襟和抱负，野塘池沼也常给人带来静谧闲适的另一种美的感知，从而触发或悠远或恬淡的情愫和心境。《诗经·陈风·泽陂》有“彼泽之陂，有蒲与荷。有美一人，伤如之何？寤寐无为，涕泗滂沱”的描述，是借荷塘景物表现相思之情；南宋陆游《南门晚眺》中的“萧萧浦溆渔歌晚，漠漠陂塘稻穗香”，以及清朝曹寅的《闻蛙》诗“南园旧经行，陂塘盛藻荇”都生动描绘了池塘中的自然美景，并将它作为表达诗人胸臆的艺术载体。

随着现代城市的发展，人们对城市的公共开放空间和环境景观艺术提出了更高的要求，这就非常适宜把类似陂塘这样的以“水”为主题的景观要素引入生活中。由于人们对水有一种天然的亲近感，建筑师和景观设计师们经常利用一定规模的水域来进行空间艺术创作，使之成为创造城市景观环境的重要手段之一。

三、陂塘系统的修复和建设——积极应对城市水生态问题

(一)城市水生态环境面临的问题

1.内涝灾害

近年来，城市内涝现象呈加剧趋势，除了地理位置与季风气候因素外，还有自然降水系统受城市下垫面粗糙度的影响，移动速度减缓，导致降水时间变长；城市热岛效应也使得城市大气层结构变得不稳定，强雷暴、强对流、强降雨天气随之增加；散布在大气中的污染物质对城市及其周围的降水也产生了影响[5]。对许多大城市的研究发现，城市比周边郊区降雨强度高、时间长，容易形成所谓的“雨岛效应”。如上海从20世纪70年代到20世纪末，市区降水平均年增长率为郊区的1.6倍[6]。

特殊的城市气候特点及城市基础设施的不合理规划，使得本来就脆弱的城市生态系统不堪重负，城市内涝已成为很多城市的常态。调查显示，2008～2010年间，全国351个大中型城市中有213个发生过不同程度的积水内涝，其中137个城市发生了3次以上的内涝，积水深度超过50 cm和15 cm的城市分别占到了74.6%和90%以上，有79%的城市积水时间超过30分钟[7]。2012年北京市“7.12”特大暴雨造成了人员和经济的巨大损失，成为反映我国城市内涝问题的典型事件。近年来，尽管各地加大了治理力度，但城市内涝问题未有根本改观。2016年的夏天，全国各大城市仍然陆续被开启“看海”模式。

2.水体数量减少

快速城市化时期，自然水体的原有基质呈逐步被蚕食的趋势，农田、林地、坑池大量转化为建设用地，地表被平整、硬化，现代城市更依赖由下水道、排水沟及提升泵站等构成的灰色基础设施进行排水。陂塘系统的空间范围持续缩小、连通性降低、破碎度升高，陂塘、坑池等传统的绿色基础设施因失去原有的独特效能而大量退化直至消失。

当前的水体数量锐减是世界性的。有资料显示，英国柴郡陂塘的密度由1870年的11.9个/km2下降到了1985年的4.5个/km2；美国布兰迪万流域陂塘数量以平均年损失率3.2%的速度削减；我国台湾省素有“千塘之乡”美名的桃园县陂塘数量在最近的50年间消失了一半[1]；“百湖之市”的武汉在20世纪50年代有城中湖127个，湖泊面积达1 581 km2，到20世纪80年代已经缩减为874 km2，近30年来，又减少了228.9 km2，城中湖也缩减为30多个，城市雨水的自然吸收和调蓄能力不断减弱甚至丧失[8]。

3.水体污染

现代人的生产、生活方式制造了各类污染：工业废水、污水非法排放；化肥、农药中的氮、磷、钾等元素因水土流失混入各类水体，形成不同程度的富营养化污染；藻类及其他生物过度繁殖，导致水体透明度和溶解氧指标下降；城市生活中各种洗涤剂、污水、垃圾、粪便等未得到有效管控被冲入水体河道，从而致使水质恶化，形成死水、臭塘。

(二)陂塘系统的修复和建设是积极应对城市水生态问题的有效途径

1.国外陂塘建设概况

西方发达国家经历了工业、农业现代化的飞速发展及过度城镇化所带来的环境危机之后，生态意识被唤醒，多年来对于城市雨洪管理体系的相关研究和实践逐渐发展并成熟。如美国的“最佳管理措施”“低影响开发”，英国的“可持续城市排水系统”，澳大利亚的“水敏感性城市设计”，新西兰的“低影响城市设计和开发”等先进的规划和管理理念[9]。受这些雨水管理理念的影响，我国的陂塘系统在城市水生态规划体系中的作用重新被认识和重视，陂塘的数量开始回升，空间范围不断扩大。国际上，与陂塘对应的概念为“pond”或“farmpond”[1]。这些形式除了实现利用天然洼地形成的集中水体来收纳调蓄雨水、降低城市雨水径流量、净化地表水质等基本功能外，在城市建设过程中逐渐演变为居住景观、公共绿地中的一部分，成为兼具生态环保、自然审美和休闲游憩等综合功能的特色场所，同时实现了排水基础设施建设的费用最小化。

从20世纪80年代起，美国对所有新开发区强制实行“就地滞洪蓄水”，雨洪调蓄的焦点从大流域转向小流域，新建的大量陂塘成为截留地表径流的雨洪滞留池，其借助场地中的景观要素，通过渗透、过滤、蓄存、挥发和滞留等天然的水文控制措施，将径流控制在源头，保证了开发后的地表径流量不超过开发之前的地表径流量，以实现“径流零增长”的目的[10]。英国大不列颠地区在10年间(1998～2007年)新增陂塘数量超过7万个[1]，水生态系统得到了显著改善。位于瑞典南部城市马尔摩的奥古斯特堡小区和B001住宅区中采用局部就地削减的暴雨管理方法，通过简单的沟渠、水道和池塘，将雨水处理过程与微地形、地面沟渠、池塘和水道的水景设计有机结合，实现了环境友好型的暴雨收集与利用模式；比起常用的管道收集，沟渠、池塘和水道的综合建造成本降低了20%左右[11]。

2.台湾地区陂塘建设概况

陂塘是台湾地区特有的地理景观。《淡水厅志》记曰：“凡曰陂，在高处凿漥，潴蓄雨水，宽狭无定，留以备旱。”因《噶玛兰厅志》中写有：“台地凡水所都处，不论圆池、方沼，概名曰埤。埤即陂之音讹也。”故台湾地区又多称“陂塘”为“埤塘”[12]。

台湾西北部的桃园县的陂塘建设特色尤其突出。当地先民利用地形、土壤、气候、水文等条件大量兴筑陂塘，最多时曾多达八千余口，现存陂塘也接近三千口，占全县土地总面积的2.1%，为当地灌溉农田、涵养水土和调蓄雨洪发挥了巨大作用[13]，详见表1。

日治之前，桃园县曾经历陂塘—大圳的演变过程，水利设施本身从自给自足的小型蓄水池，变为引大科崁溪之水、串连所有陂塘的水利系统。日治时期及其后的数十年，当地一直非常重视陂塘、水圳的经济价值并纳入了政府管制，以限制灌区陂塘土地所有权人的土地利用[12]。近年来，当地的生态格局随着经济的发展发生了变化：一方面，随着产业的变迁，农业灌溉需求减少，对陂塘必须赋予新的利用价值，陂塘的利用必须与民众生活、生产环境相结合，否则将逐渐被填埋；另一方面，都市蔓延使得陂塘面临土地开发压力，加之大量的工程水泥化，极大影响了景观生态结构，造成了各种生态灾难，陂塘系统必须具备提升都市生活环境质量的功能，才能与都市共生共存。当地政府于2001年开始展开了陂塘水圳资源系统的相关研究，并推出陂塘活化再生计划，将陂塘建设作为生态城市规划的重要元素。2007—2009年先后完成中坜青塘园、八德生态陂塘和新屋埤圳巷弄陂塘公园的建设；随后又推出“三年十口”陂塘活化的规划，将生态复原、聚落营造、环境文化教育、水上救生演练等作为陂塘设施的建设主题[13]。政府力图将陂塘重新引入桃园人的生活之中，唤起大家对陂塘的重视：通过打造湿地生态地景公园，为居民提供休闲空间及紧急避难场所，并使之成为桃园近郊旅游、休闲农业的观光营销亮点；给社区、学校提供利用陂塘作为环境教育的机会，累积保存活化陂塘的社会资本；通过社区参与设计、施工及认养活动，凝聚地方对于陂塘新生活化之共识，促进陂塘的永续经营管理。从已经完成的工程效果来看，基本实现了以上预期。如八德生态陂塘已经成为著名的旅游景点，成为桃园县乃至全台湾地区的典范。

表1 台湾桃园县陂塘活化再生计划实施内容及进程

注：此表根据《桃园县重要建设计划简报》[13]整理

3.内地陂塘建设概况

我国古代在城市规划中就已注重“排蓄一体化”的设计思想，除河道沟渠外，十分擅长利用镶嵌在城市街区内大大小小的坑塘水体来起到“化整为零、分区承蓄”的排水防涝功能，形成“城壕环绕、河渠穿城、湖池散布”的规划格局[14]。

现阶段内地城市运用先进的生态理念进行陂塘建设的实践不多，但已有专家学者重新认识到了其重要性，由俞孔坚教授领衔的设计团队在近年做了一些具有代表性的项目。其中六盘水明湖湿地公园就是一个比较典型的陂塘系统。它借天然地势，利用山谷构筑低堰，形成了一系列层层叠叠的梯田型的陂塘，对六盘水上游来水发挥了减缓流速、调控旱涝和净化水质的作用，与当地的乡土湿地植被共同构成了野趣盎然的自然景观[15]。哈尔滨群力雨洪公园是我国首个以解决城市内涝为目标的国家级城市湿地公园。它吸取了中国农业文明中的基塘技术，用简单的填挖土方的平衡方法，创造出一系列深浅、高低不一的水坑、土丘，使雨水经过收集、过滤、沉淀和净化后排入核心区的低洼湿地[17]，构建出“水质净化—蓄滞水—地下水回补”的多级多功能湿地系统，该项目从2011年建成以来，有效地发挥了防治城市雨涝的功能[15]。

四、陂塘建设对于构建海绵城市的借鉴意义和作用

“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”，下雨时能够吸水、蓄水、渗水、净水，待需要时能够将蓄存的水“释放”并加以利用[16]3。俞孔坚曾提出关于海绵城市建设的三大关键策略：消纳、减速与适应，形成了“源头消纳滞蓄、过程减速消能、末端弹性适应”的基本模式[17]，即所谓“低影响开发”。他指出海绵城市建设并不需要“高技术”，且可以通过“低技术”来实现，也不需要巨大的工程，可以通过分散式的小型工程构成生态防洪和雨洪管理系统[17]。千百年来成功用于农田水利、蕴含着悠久历史和劳动人民智慧的陂塘系统的理念和技术，成为海绵城市建设实施和应用的首选方案。

陂塘对应住建部发布的《海绵城市建设技术指南》，与“湿塘”和“雨水湿地”相似，亦可涵盖“渗透塘”“调节塘”的概念，水体可有效地削减较大区域的径流总量、径流污染和峰值流量，是一种绿色、经济、高效的径流收集和污染控制设施。

基于海绵城市设计技术要求，陂塘构造一般由进水口、前置塘、沼泽区、主塘(出水池)、溢流出水口、护坡及驳岸、维护通道等构成[16]44-45。可将水体的溢水位或排涝水位设在常水位之上的某一标高内，根据汛期或具有统计意义的极端天气的雨水蓄存总量估算储存雨水的空间。由此，可以改变常见的城市集中绿地或公园的传统模式，不只进行平面化的、普通的铺装和绿化，而要注重竖向和空间设计，将城市绿化系统和防洪排涝系统综合规划，结合绿地、开放空间等场地条件设计为低于周边排水系统的、跌级式的多功能调蓄水体，使这些类似的陂塘系统成为城市雨洪排水系统的汇水区，并通过市政管渠形成网络；这些规划区域内的中小型水体网络，平时可发挥正常的生态恢复、雨污净化、文化游憩和微气候调节等作用，极端天气时可以短时间淹泡，构成城市防治内涝的重要节点，可大大缓解城市下水道的排放负担和降低大管径市政排水管线的建设费用。对于原有的湿地、基塘等水生态敏感区，应留有足够的涵养水源，维持其原生自然水文特征，还可根据需要适当拓展开挖水域面积，强化雨水管理能效。

五、结语

借鉴古今中外陂塘建设积累的雨水管理经验，提出尊重自然、顺应环境、因地制宜地构建城市水生态环境的原则；提出对环境低影响开发、促进环境可持续发展的理念；提出合理地利用微地形、河道、池塘、湖面等建立不同层级的大中小型雨水收集和调蓄区域的措施；提出将区域间的疏水系统结合生态景观统筹规划和营造，共同构建和谐、安全的城市水生态环境。

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(责任编辑：王兰锋)

Beitang (Pond) System′s Influence on and Reference to the Construction of Urban Water Ecological Environment

LIAN Xueyong, WANG Shijie

(The Fifth Design and Research Institute, North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co., Ltd, Tianjin 300381, China)

Beitang is a unique type of water body and has many functions, such as irrigation, ecological protection and landscape aesthetics. It plays an important role in people′s production and life. In the context of rapid urbanization, we should learn beneficial experiences from the developed countries, China′s Taiwan region and the Beitang system in the mainland to deal with the problems of urban water ecological environment with the idea of respect for nature, compliance with nature and sustainable development, and to provide effective measures and ideas for the construction of sponge city and low impact development in the new period.

Beitang; water ecology; environment; sponge city

2017-04-13

廉学勇(1973—)，男，天津人，中国市政工程华北设计研究总院有限公司第五设计研究院高级建筑师，工学硕士，研究方向为建筑设计及城市规划。

K928.4

A

1008—4444(2017)04—0004—05