1 、海綿城市和LID的本義

　　從這些年來眾多國家級和世界級的項目中可以看出，保護自然及城市區(qū)域的水平衡，幾乎成了所有國家的共識。然而，盡管維持城市水循環(huán)平衡的手段存在已久，但這一原則在許多城市并沒有得到充分貫徹。主要原因在于：我們總是將經(jīng)濟發(fā)展視為城市的首要目標，而并沒有對雨洪管理和廢水處理進行有效管控。

　　中國大部分城市的規(guī)劃條例中都要求盡可能地截流雨水徑流，希望對這些雨水直接利用，或者補給地下水，以作為一種水資源供給，因為人們認為土壤具有極強的儲水能力。如果雨水并沒有全部截流，那么池塘將對徑流進行進一步滯留，以使蒸發(fā)最大化并增加雨水下滲，從而降低徑流峰值和峰值流量（圖1）。然而，雨水收集在不同氣候條件下、不同的城市開發(fā)類型中、不同的地形和土壤環(huán)境中、不同的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀下發(fā)揮不同的作用。

　　雖然4 000多年前在古代城市中就已經(jīng)使用上述原則中提及的技術，但在過去數(shù)十年對于同樣的原則卻出現(xiàn)了多種不同的表述。一些表述一直沿用至今，例如雨水收集（RWH）。20世紀80年代以來，德語中一直使用“Naturnahe Regenwasserbewirtschaftung”這一術語，意即基于自然原則的城市雨水管理。美國自20世紀70年代開始的最佳管理實踐（BMPs）包括非面源污染控制以及水質(zhì)水量控制和生態(tài)系統(tǒng)保護的所有手段。涉及下滲與生態(tài)滯留設施、雨水干濕池等結構性最佳管理實踐，與包括諸如土地利用控制等管理措施在內(nèi)的非結構性最佳管理實踐截然不同。自20世紀90年代起，LID、綠色（雨洪）基礎設施（GI或GSI）、水敏感城市設計（WSUD）和可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）這些表述已得到廣泛使用，其中一些在澳大利亞的使用尤為突出。

　　與合流式或獨立系統(tǒng)的雨水排放方式不同，LID強調(diào)雨水是一種資源，而非“廢物”，其主要利用小型、廣泛、低成本的景觀化措施控制徑流和污染。與常規(guī)的灰色基礎設施相比，LID不僅建設和維護成本更低，而且能夠為城市環(huán)境提供更高效的保護。因此，從城市/場地規(guī)劃和設計階段伊始，就必須對LID的概念和措施進行系統(tǒng)考慮。L ID能夠帶來眾多環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益（表1）。盡管LID和海綿城市這些理念迅速進入了政治家的視野，然而，其技術和原則仍不過是沿用已往的那些罷了。

　　2、 歷史上的海綿城市和LID

　　在早期城市文明中，尤其是半干旱地區(qū)的幼發(fā)拉底河、底格里斯河和印度河流域的城市，曾使用多種治水思路。這些思路在今天看來，完全符合L I D設計和可持續(xù)性的標準。如圖2所示，邁克爾·詹森證明，印度河流域的摩亨佐達羅地區(qū)（在約公元前2500年時）采用過一種非常高明的治水思路：當時的家庭使用收集來的雨水和井中的地下水，將使用過的水通過泥管排至埋藏在街道下方的排水渠，在此過程中固體物可以在管道中得以沉降。街道水渠將混合的灰水和雨水導入兩口相互連通的過濾豎井，借此補充地下水。

　　家通常從他們的屋頂收集雨水，并將其引入中央儲水池。除了透水鋪裝外，街道也采用滯留降雨徑流的方式進行雨水存儲。當街道遭遇暴雨侵襲時，人們通過墊高的石塊穿行街道。印度次大陸的諸多古城都擁有設計優(yōu)良并部分相連的廟宇水存儲系統(tǒng)，這些水池可以起到充當洪水調(diào)蓄池、下滲盆地，以及供水水庫的作用。由于宗教原因，這些水池中存儲的水通常鮮有污染。500年前金奈古城擁有約400個這樣的水池，如今只有5處存留下來。

　　在古代中國城市的排水設計中，首要考慮的是如何適應當?shù)貧夂颉Ｔ跉夂驖駶櫟牡貛?，城市雨洪系統(tǒng)通常由無數(shù)河道、池塘和濕地構成，揚州就是很好的例子，再大的降雨也能夠被相互連通的系統(tǒng)如同海綿一般吸收。揚州當?shù)氐乃蹬c主要的河流和湖泊都相互連通。另一處古代海綿城市設計的范例是菏澤。菏澤最初擁有72處池塘，占城市面積的30%。這些池塘在抵御洪水、調(diào)控氣候和蓄水層補給方面起到了重要的作用。由于近年來城市化發(fā)展，截至2000年，菏澤市的水體已經(jīng)減少了近一半，僅占城區(qū)面積的16.2%。水面面積的下降造成了嚴重的內(nèi)澇和更高的洪水風險。同時，由于雨水不能得到蓄存，地下水補給的潛力隨之喪失?，F(xiàn)如今，菏澤大片的原始棲息地、休閑資源和區(qū)域特征已漸漸消失。

　　在中國的干旱和半干旱氣候區(qū)，降雨通常較為集中，雨季過后往往是較長時間的干旱。針對這種氣候特點，解決下滲和蓄水層補給問題就成為了許多古代城市的首要目標。一個出色地解決了這一問題的典型范例就是北京北海公園的團城（建于金朝，公元1115-1234年）。這一透水設施—在當代被認為是一種L ID設計的關鍵特質(zhì)—在12世紀就已出現(xiàn)。首先，地面鋪設的倒梯形青磚具有非常強的透水性，這些磚的底部可形成更多空間使雨水能夠輕易地流向下層。此外，在一些地方還設置了雨水收集口，以便將多余的水從地面排走。這些收集口與地下暗渠相連，具有雙重功用：當?shù)叵滤惠^低時，雨水下滲，對地下水進行補給；當?shù)叵滤簧邥r，系統(tǒng)可以起到排水作用，形成綜合的（LID）排水系統(tǒng)。據(jù)估算，暗渠的平均深度為1.46m，最大土壤含水量為4 037m3，高于年均降水量（3 427m3）。編著于戰(zhàn)國時期的《周禮》一書中記載了一段關于排水系統(tǒng)總體布設的文字。書中提到，城市建設應當從規(guī)劃伊始就進行排水設計，而這一建議在當今往往不被遵循。這不僅關系到城市需要多少條開放溝渠以及這些溝渠的布局形式，還關系到這些溝渠之間相互連接以及與自然河流的連接方式。以自身地理條件為基礎規(guī)劃而成的臨淄城正是這樣的一個代表。圖7展現(xiàn)了其排水理念，城區(qū)中多數(shù)的水庫都與河道和溝渠相連，并最終匯入西河與淄河。

　　19世紀英國工程師威廉姆·林德利等在歐洲、美洲以及澳大利亞的許多城市設計并引入了合流式和獨立性的排水系統(tǒng)，但他們僅僅短暫地緩解了19世紀末期災難性的霍亂和傷寒疫病所帶來的城市問題。我們花費了整整100年的時間才回歸到古老卻智慧的LID和海綿城市設計原則中去。

　　3、 一些更具體的設計方法和原則

　　人們可能會認為，古老的LID和海綿城市理念不適用于當今高密度的、遍布鋼筋水泥的城市區(qū)域。這就大錯特錯了！訣竅就是把LI D和海綿城市與當今的各種技術用一種智慧的方式，像拼圖一樣結合起來。誠然，在過去的幾十年中，城市規(guī)劃未能用一種智慧的方式與現(xiàn)有的LID技術整合起來。不幸的是，并不存在什么普適性的原則指導我們?nèi)绾稳プ?。這就取決于城市規(guī)劃師如何憑借他們自身的專業(yè)能力，來因地制宜地制定出最佳解決方案。我們所需的所有技術在1980年代中期就已存在，并不斷得以發(fā)展。數(shù)不清的出版著作、指導手冊和書籍唾手可得，單單本文作者的早期著作就有很多。如果中國的城市規(guī)劃者們在20世紀90年代城市快速發(fā)展之初就遵從很多當時就已存在的建議，那么今天中國將沒有任何一個城市會出現(xiàn)排水或者供水的問題！

　　將圖1所示的原則轉變成一種暴雨管理系統(tǒng)的話，會取得非常顯著的效果。暴雨徑流峰值和徑流總量將大幅減少到一般情況下現(xiàn)有水渠和河流可以應對的水平。盡管沒有什么普適性的原則可以用來指導當?shù)叵到y(tǒng)優(yōu)化，表2仍列舉了一些有效地體現(xiàn)了LID/海綿城市概念的過濾和儲存設施。近年來中國的文獻報道了很多結合LID技術就地進行城市開發(fā)的案例，首批大型的LID設計研究之一于2000至2005年間在北京進行。北京天秀花園是該項研究選取的6個試驗場地之一，其由散布于綠色景觀之中的4~6層的住宅公寓和一個小型休閑湖區(qū)組成。因為開發(fā)商決定在湖體下方建造地下停車場，所以不得不將湖體水深限制在約0.5m之內(nèi)。主要建筑的屋頂面積總和是2.39hm2，街道、人行道、停車場和道路面積總和是3.63hm2，以及開放水面本身的規(guī)劃面積是0.5hm2，綠地總面積達5.16hm2。該項目的排水設計著重于收集和儲存屋頂匯集的雨水徑流，用于補給人工湖的蒸發(fā)，并使多余的徑流下滲到地下。為此，設計師設計了一個補給井，因為地下的粘土層阻斷了近地表的下滲。該系統(tǒng)會將溢流導入現(xiàn)有的雨水管道，因此雨水管道同時也收集來自街道的徑流。該系統(tǒng)雖僅為五年一遇的降雨標準而設計，但是也能輕松地應對2012年7月21日的特大暴雨。

　　如果所有的建設項目，包括在大城市的建設項目，都遵循這些原則，那么城市作為一個整體將在降雨時成為一個“海綿”，但仍然需要與主要的水系統(tǒng)相連接。

　　4、 LID與海綿城市設計的成效及其局限性

　　海綿城市與LID設計具有巨大的潛力。但在降雨量遠遠超出設定的暴雨最大值等極端情況下，必須保證城市雨水系統(tǒng)與主要的自然河流、湖泊相互連通。另外，城市往往尚在使用傳統(tǒng)的雨洪排水系統(tǒng)，且L ID設計通常僅應用于新興城市建設或城市改造過程中。因此，海綿城市與LID的成效只有在城市發(fā)展多年之后才能顯現(xiàn)出來。在當?shù)貤l件限制下，實現(xiàn)LID是極其困難的，以下將通過幾個案例對這一點予以說明。

　　紹爾豪瑟公園位于德國斯圖加特市附近，是在一片原軍事基地上開發(fā)建成的住宅區(qū)。該住宅區(qū)以其15年的成功經(jīng)驗證明了洪水削減設計的必要性。該住宅區(qū)的雨洪設施占地面積達140hm2，場地自身的局限在于其地下幾乎無法滲透，而科拉漢河吸收水流的速度僅為183L/s。該住宅區(qū)實踐了LID理念，通過綠色花園與滯留溝渠將特色休閑景觀臺地附近的房屋全部連接起來，雨水匯入中央景觀臺地的洼地進行過濾（容量為21 000m3），而過濾設施直接與容量高達16 000m3的地下管道相互連通。另外，住宅區(qū)內(nèi)所有的地下車庫都實現(xiàn)了綠色屋頂設計。住宅區(qū)東部被一條街道分隔開來，通過滯留溝渠直接與科拉漢河相連。該雨洪系統(tǒng)依五年一遇的暴雨標準而設計，設計降雨強度為125L/s。2002年7月，當?shù)匕l(fā)生特大暴雨，中央景觀臺地作為泄洪通道將雨水導入下游農(nóng)田。紹爾豪瑟公園雨洪設計由德國戴水道設計公司負責完成，并獲得了2006年德國城市設計獎。

　　將L ID和地下水補給作為防洪措施—這一理念在一項由中德兩國合作設計的“城市地區(qū)可持續(xù)性水資源管理—防洪與地下水補給”①項目中得到了提升。通過28個雨量站所提供的1959~2000年的雨量數(shù)據(jù)，我們能夠估算出北京市可能通過降雨獲得的地下水補給量。假設降雨可以通過對道路、廣場、屋頂?shù)鹊匿佈b方式進行改造而得以收集和滲透，那么通過應用LID設計能夠?qū)崿F(xiàn)50％的滲透率。這意味著僅在北京市五環(huán)地區(qū)以內(nèi)，每年就有63 000 000m3的雨水能夠滲入地下。而2009年北京市的地下平均水位為地下24.07m，1980年時這一數(shù)據(jù)則為16.83m。

　　其他節(jié)水及中水循環(huán)利用等措施可以阻止北京的地下水進一步枯竭，并在無需其他水源輸入的情況下實現(xiàn)水資源再生。然而，這些措施顯然需要北京市民轉變自身的環(huán)保意識。北京市隨后修訂了相關水資源的規(guī)定，并建立起了相應的雨水收集標準。但是，近年來LID理念的后續(xù)應用整體上并不成功。我們對北京市很多開發(fā)用地進行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這些項目顯然沒有遵照規(guī)定進行設計。實踐證明：技術可行性本身并不能保證技術最終成功應用。我們需要建立監(jiān)管委員會，以確保LID技術在個體開發(fā)項目中得以應用，并使其融入海綿城市整體戰(zhàn)略之中。

　　5 、結論與建議

　　相較于傳統(tǒng)的排水設計，高效的LID和海綿城市設計需要更加廣博的知識，并與經(jīng)驗更豐富的規(guī)劃相配合。這一點不但沒有得到重視和推廣，反而往往被忽視。人們常常認為通過網(wǎng)絡搜索、借助設計手冊，或采用通用的計算工具就可以做出LID和海綿城市設計。錯！專家已經(jīng)證明，目前超過70％已付諸實踐的LID理念都是錯誤的，還有25％的實踐并非最優(yōu)設計。

　　規(guī)劃的主要障礙包括法規(guī)不健全、管控不嚴格；不同法律和法規(guī)之間存在矛盾，監(jiān)管程序和手段與現(xiàn)行法規(guī)脫節(jié)，無法保障每一個項目的LID設計都能融入海綿城市整體理念之中。

　　雖然LID設計能夠帶來諸多益處，但目前還沒有對其種種優(yōu)勢進行計算的通用方法。盡管在LID設計過程中可持續(xù)性經(jīng)常被提及，但目前還沒有可靠的方法能夠驗證一項設計的可持續(xù)性水平。而對于規(guī)劃師而言，則需要同時具備景觀規(guī)劃與水文知識，特別需要綜合考慮當?shù)靥赜械耐寥琅c氣候條件，并在其設計中考慮到氣候變化的影響。規(guī)劃師應有能力對模型進行校準并運用，這樣有助于他們測試設計的有效性。任何明智的項目設計方案都應具有彈性。而且在早期規(guī)劃階段，一定要對材料的選擇、與城市環(huán)境相融合的可能性、施工資質(zhì)、后期維護的需求與成本等方面予以全面考慮。