基于英国蓝绿解决方案的海绵城市建设策略
——以浙江省金华市为例

2021-05-25 15:45
温州职业技术学院学报 2021年1期
关键词:蓝绿金华海绵

王 瑾

(金华职业技术学院,浙江 金华 321000)

随着城镇化的快速发展,城市的水文特征和生态系统常常遭到破坏,一系列的城市病和水环境问题也随之产生:城市内涝、城市热岛效应、空气污染、水质污染、水资源短缺、河流生态退化,等等。在全球变暖的背景之下,气候显著变化,洪涝灾害频发,使得城市水生态问题愈加凸显,对民众的安全以及城市的经济发展都产生了威胁。为了综合解决这些问题,海绵城市建设已经成为了城市规划建设的新方向[1]30。

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。国外对海绵城市相关领域(即雨洪管理)的研究始于1960年代,已逐步形成了较为成熟的理论体系,包括美国的低影响开发(LID)、德国的自然开放式排水系统(NDS)、英国的可持续排水系统(SUDS)、澳大利亚的水敏感城市设计(WSUD)等[2-4]。近年来,英国帝国理工大学Cedo Maksimovic教授则在可持续排水系统和水敏感城市设计的基础上提出了创新性、综合性的蓝绿解决方案[5](Blue Green Solutions),且已应用于欧洲多个城市,效果显著。相比而言,国内学者对海绵城市的研究较迟,仍处于起步阶段,集中在对理论内涵的探究或是实践经验的总结。2014年,住房和城乡建设部颁布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(建城函〔2014〕275号)为我国海绵城市建设提供了指导依据。此后,仇保兴对海绵城市的基本内涵和建设途径进行了进一步总结[6];俞孔坚等人结合案例探讨海绵城市不同尺度的构建方法[1];还有众多学者探讨了国外成熟的海绵城市相关理论体系对我国的启示,希望通过合理借鉴国外成熟的理论和实践经验来有效助推我国的海绵城市建设[2-4]。但是,甚少有学者对英国近年来提出的蓝绿解决方案展开研究。基于此,本文将以浙江省金华市为例,借鉴英国蓝绿解决方案的可取之处,探究适合金华的海绵城市建设策略,以期为我国海绵城市建设提供新的思路。

一、金华海绵城市建设现状分析

1.地域特点

金华总面积约1.09万km2,包括2个市辖区(婺城区、金东区),4个县级市(义乌市、东阳市、兰溪市、永康市)以及3个县(武义县、磐安县、浦江县)。其地形地貌可概括为“三面环山夹一川,盆地错落涵三江”。具体来说,金华地处浙中丘陵盆地,地势南北高、中部低。中部以金衢盆地东段为主体,四周是武义盆地、永康盆地等小盆地,整体大致呈东北——西南走向。市域内江河分属钱塘江、瓯江、椒江3大水系,市区位于东阳江、武义江和金华江三江交汇处。金华属于亚热带季风气候,四季分明,降水总体充沛,但时空分布不均衡。气候的不确定性导致洪涝灾害频繁,夏季多为内涝多发期,受持续降雨影响,易出现积水内涝、小流域山洪、山体塌方等险情,威胁民众的生命财产安全[7]。

2.政策举措

自2013年以来,金华市积极响应浙江省委、省政府政策,以“绿水青山就是金山银山”为引领,全面开展“五水共治”,推进防洪水、排涝水、治污水、保供水、抓节水工作,取得了明显的成效,极大地改善了水生态环境。“五水共治”的理念与海绵城市的概念异曲同工,为金华海绵城市的建设夯实了基础[8]。

随着国务院、住建部、浙江省人民政府相继出台了相关的政策文件,金华抓住机遇,大力推进海绵城市建设。2017年,金华市住房和城乡建设局发布了《金华市海绵城市专项规划》,设定了多湖中央商务区、二七新村改造区块、湖海塘运动休闲区、尖峰山高尚休闲区、江北城东老城区等五大海绵示范区,试点项目共计40个,预计在2025年前完成,标志着金华将由点到面逐步推广海绵城市建设。

2018年底,《金华市人民政府办公室关于推进海绵城市建设的实施意见》(金政办发〔2018〕109号)出台。该文件指出,金华应以“五大发展理念”为引领,结合“五水共治”,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,有效改善城市水生态系统,大力推进海绵城市建设,最大程度地实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化。具体目标是“到2020年底,金华市区、兰溪市建成区25%以上面积,永康市、义乌市、东阳市建成区20%以上面积达到建设要求;到2030年底,金华市区和县级市建成区80%以上面积,武义县、浦江县、磐安县建成区50%以上面积达到建设要求”。另外,还明确了六大建设重点:提高河流和湖泊整治、促进住宅区调蓄、优化绿地建设、改进道路排水、推进公共建筑项目建设、拓展海绵型镇村建设。

3.存在的问题

通过近几年的努力,金华市已建成了一批具有示范效应的优质海绵项目,包括燕尾洲公园、湖海塘公园、市体育中心室外广场等。但是,由于建设时间较短,仍然存在一些问题。一是缺少片区综合推进。现已完成的海绵项目类型主要为生态公园,缺少海绵建筑、海绵道路等,不能形成有效的连片效应,无法有效解决城市水环境问题。一旦极端天气出现,容易引发城市内涝、山体滑坡等问题。二是缺少有效的评估体系。根据金华相关政策文件可知,金华市海绵城市建设项目规定完成时间短,海绵项目多且杂,涉及不同的规格。如何量化地开展科学、有序、高效的评估亟待解决。三是缺少长期的运营维护。项目建设后缺少长期、有效的智能化监控体系,因而难以根据监测数据进行及时的维护、优化,也无法为项目建设效果提供数据支撑。

二、英国蓝绿解决方案及其启示

蓝绿解决方案是英国帝国理工学院Cedo Maksimovic教授近年来主持的欧盟城市规划创新项目“蓝绿梦(Blue Green Dream)”的研究成果,是在前期SUDS和WSUD理念技术的基础上发展而来的系统性、可量化的综合方案[5]9。它既可以应用于不同尺度的城市建设(小到一个建筑,大到一个城市),也可以适用于不同的项目类型(包括新建项目和改造项目)[5]13。该方案已广泛应用于欧洲城市的海绵城市建设,颇有成效,其理念和构建途径能为尚处在起步阶段的金华海绵城市建设提供借鉴和启示。

1.方案理念

蓝绿解决方案的设计目标在于提高城市的可持续性、弹性以及经济效益。它不但可以改善水生态环境问题,还可以减缓诸如空气污染、能源紧缺、城市热岛效应之类的城市病。此方案的创新设计理念是把城市各组成部分(如街道、屋顶、树木、建筑物、基础设施等)和城市生态系统有机协同,通过全面量化的规划、评估后提出高效率、高收益、多功能的解决方法,从而将蓝绿设施的生态效益最大化。传统的城市设计往往只考虑了某个蓝绿设施的单一功能,却忽略了它潜在的多重生态效益。以树木为例,设计者大多只考虑了树木的遮阴或美学功能。而在蓝绿解决方案的框架下,设计者可通过全面剖析树木与城市微气候、建筑群、能源消耗、室内外环境之间的交互关系来有效识别、量化评估树木的多重功能,进而选定树木的种类和位置,以较低的成本创造出最大化的生态协同效益。

蓝绿解决方案的另一大亮点在于蓝绿团队的引进。该团队由来自不同学科的、熟知蓝绿解决方案的专家组成,和城市建设的相关人员协同工作,引导、组织、监督规划过程,减少设计团队之间的信息差。此外,该方案还鼓励所有利益相关者(如政策制定者、项目开发人员、规划人员、审批机关、资产所有者、使用者等)参与规划设计的初期阶段,以确保系统层面、项目层面、使用者层面利益的最大化。

2.构建途径

与传统的城市规划方法不同,蓝绿解决方案可以确保城市规划中潜在的问题和相应的解决方法得到充分的考虑,增强资源利用效率和可持续性,减少生命周期成本,进而提高城市应对气候变化和极端天气的“弹性”[5]19。主要包含以下两方面的构建方法:

(1)制定蓝绿设计纲要。设计纲要的制定是规划初期阶段最重要的步骤之一,很大程度上决定了整个项目的质量和可持续性。传统的规划设计中,设计团队通常只考虑解决某个单一的问题,忽略了不同城市部件之间的交互作用,因而无法创造出更多的协同效益。而蓝绿解决方案中,借助于目标驱动的规划矩阵(Goal Driven Planning Matrix)能制定出更全面的蓝绿设计纲要,确立更综合的总体规划目标。目标驱动的规划矩阵旨在系统分析设计目标和可用资源,确保所有利益相关者积极参与,共包含六个步骤:设定目标,明确任务,定义指标,细化项目功能和概念,确定度量指标,优化并选取方案。在蓝绿团队的引领下,所有利益相关者会结合目标驱动的规划矩阵开展全面、系统的分析,进而明确设计目标及度量指标。在对比分析备选方案之后,选出最佳的解决方案,制定出详细的蓝绿设计纲要。此外,相比传统的纲要设计过程,蓝绿方案中利益相关者尤其是使用者、资产管理者和审计机构的参与度大大提升,这样能确保最终方案最大化地满足所有利益相关者的需求。

(2)量化评估生态效益。规划过程的另一个关键环节就是量化评估城市蓝绿设施的生态效益及其对项目质量和生命周期成本的影响。设计过程中使用的工具主要是交互矩阵、成本依赖矩阵和气候弹性矩阵。交互矩阵是用来识别城市各组成部分之间所有相关的交互关系及其产生的协同效益。城市各组成部分包含水、绿植、能源、污染、气候变化、城市规划、建筑方案等七大类。通过系统的识别、建模、量化,设计团队才能有效避免忽略蓝绿设施的多重功能,并依据量化的指标选出最佳方案,以最合理的成本达到最优化的协同效益、最高水平的生活环境质量。成本依赖矩阵能根据交互矩阵中识别出的协同效应来降低生命周期成本,提高资源利用率。它可以提供一个双赢的方案:设计团队可以获得更高的客户满意度和投资收益率,提升城市的可持续性和弹性,而城市利益相关者可以从一个更加绿色、弹性、可持续的城市中获益。气候弹性矩阵则通过将不同的气候变化场景应用于前两个矩阵来评估城市的可持续性及弹性,量化弹性指标,进而提出综合性解决方案,降低潜在的危险,提升应对极端天气的能力。

基于以上分析可知,蓝绿解决方案理念新,构建方法具有系统性、可操作性、可量化性,可以在城市总体规划、评估系统制定等方面为金华海绵城市建设提供参考。

三、金华海绵城市建设的策略

海绵城市建设不是一蹴而就的,而是一场持久战。金华海绵城市建设历时较短,相关的法律法规、制度和标准都有待进一步修订、改进。而英国蓝绿解决方案具有成熟的理念方法和丰富的实践经验,能有效缓解现在和未来的城市压力,能应用于不同社会经济情况、不同尺度的城市建设,可为解决金华海绵城市建设的现存问题提供新的思路和方法。各个城市的自然地理环境、经济发展情况、水资源状况都不尽相同,金华应该根据自身实际情况,因地制宜,合理借鉴蓝绿解决方案的理论和实践经验,探寻、实践具有金华特色的海绵城市建设策略。

1.推进片区综合建设

依据最新《海绵城市建设评价标准》(GB/T 51345-2018)要求,我国海绵城市建设已经从项目建设进入到片区建设新阶段。在推进海绵城市建设的进程中,金华已取得了一定的成效,建成了一些优质海绵项目。但是,金华不能仅仅关注某个海绵项目的建设,而应加强片区综合推进,对建成区范围内的源头减排项目和整体的海绵效应进行综合评估。片区建设需要通过现状和政策调研,明确城市建成区内的主要问题和总体指标,并结合建设计划对指标进行分解,最后合理安排其中的项目建设计划。

参照塞尔维亚中心城市——沙巴茨(Šabac)城市再生(urban regeneration)的案例[5]38-39,金华可借鉴该城市的目标驱动的规划矩阵(如图1[5]38所示)设计出具有金华特色的规划矩阵,开展全面、系统的分析,进而推进片区综合建设,以最低的成本实现最优的综合性城市规划设计。首先,金华应建立一支蓝绿团队,组织研讨会,向市政府相关人员详细介绍蓝绿解决方案,以缩小设计团队内的信息差。然后,市政府负责团队制定总体目标,蓝绿团队将其进行细化分解,明确具体的功能和指标。接着,举办公开研讨会收集所有利益相关者的意见和需求,综合分析确定最终版本的解决方案。这一过程能从整体层面综合评估城市的生态效益,还有利于发现城市中潜在的新资源(如河漫滩的多功能改造等),能以较低的成本极大提高城市的多重生态效益。

图1 目标驱动的规划矩阵示意

2.建立多维度的评估体系

根据《金华市区海绵城市专项规划(2016—2030)》,金华海绵城市建设的总体目的在于打造海绵城市自然生态空间格局,改善水生态、水环境、水资源、水安全等相关问题。在评估体系中,总体控制指标是对这四个方面的细化,并落实到了分区和专项规划尺度,设定了近期目标值(2016—2020年)和远期目标值(2020—2030年);总体目标则主要涉及年径流总量控制率、排水防涝标准以及城市防洪标准。

参考伦敦迪克依溪地区(Decoy Brook)关键基础设施效益成本比分析的案例[5]32-33(见表1[5]33),金华可创建多维度的评估机制,全面评估海绵项目创造的综合生态效益和经济价值。传统的评估过程往往只考虑了雨洪管理方面的生态效益,而忽略了诸如便利设施、空气质量、生物多样性、雨水收集、地下水补给等之类的综合生态效益,也因而极大地低估了蓝绿设施产生的价值。此外,在投资成本上,金华也可借鉴迪克依溪地区,鼓励社会资本参与,并根据不同利益相关者的需求以及对其提供的服务进行成本分摊。比如,在该地区,住宅区获得了最多的综合效益(65%),那相较于其他利益相关者(如商业部分、基础设施等),就应该投入更多成本[5]33。

3.建立长期的运营维护机制

《海绵城市建设评价标准》(GB/T 51345-2018)指出,应对典型海绵项目开展不少于一年的监测,并根据现场调查、资料查阅和模型模拟开展综合评价。海绵项目的成功离不开后期的运营维护。项目的建成并不是终点,还应持续地对海绵设施进行监控、维护。为了验证金华海绵城市建设的效益并完善相关制度、标准,构建一个长期的、系统的运营维护体系是必不可少的。蓝绿团队的建设有利于运营维护机制的建立。设计团队可在规划过程中明确运营维护的要求,社区利益相关者落实运营维护的具体任务,而政府相关部门人员则负责对海绵项目进行监督管理。

表1 迪克依溪地区蓝绿解决方案的效益成本比

借鉴伦敦帝国理工学院屋顶花园改造的案例[5]40-41(如图2[9]27所示),金华可通过多维度实地监测对已建成的海绵项目进行运营维护。具体来说,通过增设天气状况、降雨量、水质、径流量、土壤水分、土壤温度等方面的智能化监控系统,可以收集相关的数据证据,用来准确评估海绵项目创造的生态效益[9]28。同时,这些数据还可用作海绵设施建设后期的维护、优化,进一步减少生命周期成本(如根据土壤含水率改进灌溉周期),也能促进金华海绵城市建设相关法律法规和评估标准的完善。

图2 伦敦帝国理工学院屋顶花园

综上,为了科学应对气候变化和极端天气、有效解决城市病和水相关问题,海绵城市建设已经成为了当前生态文明理念下城市发展转型的必然趋势。自2015年以来,我国海绵城市建设正式拉开帷幕,越来越多的城市加入到海绵城市建设的队伍中。科学借鉴国外先进、创新的建设理念和方法可以加快我国海绵城市建设的进度,但是建设之路任重而道远,仍需要不断地在实践中总结经验,探索出具有中国特色、当地特色的海绵城市建设模式。结合金华实际问题,借鉴英国蓝绿解决方案提出了城市总体规划、评估机制维度、后期运营维护等方面的创新性策略,建议鼓励所有利益相关者参与规划设计,同时系统分析城市各部件之间的交互作用,从而提升蓝绿项目的综合生态效益。未来,必定会有更多城市成为更加绿色、智慧、宜居、可持续的海绵城市,成为人与自然和谐共处的生态经济城市。

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