從武漢內(nèi)澇看城市水生態(tài)管理及新型人地關(guān)系構(gòu)建

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢　430079

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從武漢內(nèi)澇看城市水生態(tài)管理及新型人地關(guān)系構(gòu)建

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠

武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢430079

陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠.從武漢內(nèi)澇看城市水生態(tài)管理及新型人地關(guān)系構(gòu)建.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(16):4952- 4954.

2016年7月,持續(xù)1周累計(jì)560.5mm的降雨將“年年看海”的武漢市再次推上風(fēng)口浪尖：大面積城市內(nèi)澇,中心城區(qū)200多處漬水,機(jī)場(chǎng)高速塌方,雨過(guò)天晴依然有社區(qū)浸水長(zhǎng)達(dá)1周。城市曾經(jīng)是繁榮富足的象征,但在近年來(lái)的暴雨中我國(guó)有62%的城市沉淪水中[1-2]。面對(duì)頻繁發(fā)生的城市內(nèi)澇,需要對(duì)潛藏在城市內(nèi)澇災(zāi)害背后的城市水生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行思考,探索城市水生態(tài)科學(xué)管理的新思路。

■ 探究城市水患禍?zhǔn)?建設(shè)城市水生態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)——為科學(xué)決策保駕護(hù)航

古有贛江古城千年不澇,今有香港幾無(wú)水浸黑點(diǎn),對(duì)比內(nèi)陸城市如武漢、北京、南京的“年年治澇年年澇”,水患是人地關(guān)系失調(diào)的一種綜合結(jié)果,可以歸結(jié)為“天之過(guò)、地之過(guò)、人之過(guò)”。天之過(guò),因城市內(nèi)澇與極端降水密不可分,與全球氣候變化下的厄爾尼諾現(xiàn)象緊密相連,而由城市熱島及其引發(fā)的城市雨島現(xiàn)象,更導(dǎo)致了在城市地區(qū)暴雨頻發(fā)[3-4]。近20年來(lái),武漢市就分別在1998、2011和2016出現(xiàn)過(guò)3次1周累積降水量超過(guò)500mm的特大持續(xù)性降水天氣。城市“雨島”與城市大氣狀況密切相關(guān),大氣霧霾中的氣溶膠,可以形成降雨凝結(jié)核,是導(dǎo)致城市暴雨頻發(fā)的重要原因。

地之過(guò),自古以來(lái)城市的選址與規(guī)劃均考慮地貌的影響。贛州、蘇州等老城區(qū)遇暴雨不易成災(zāi),即使是近年內(nèi)澇頻發(fā)的武漢,其古城武昌在史書記載中也是“唐宋以前無(wú)水患”,這與古人依勢(shì)而為順應(yīng)自然的思想有著極大的關(guān)聯(lián)[5]。在現(xiàn)代城市規(guī)劃中,高地容量逐漸減少,人們向河湖索取空間,臨水而居造就了積水洼地,也成為湖泊消亡的悲歌,城市擴(kuò)展割裂了水系,孤立了湖泊,使城市蓄泄功能被極大削弱。武漢消失的湖泊和不連通的江河成為向城市管理者問(wèn)責(zé)的主題,然而,江漢平原“向水謀地”由來(lái)已久,從清初的“無(wú)土不辟”到晚清“陂澤為隴畝”,濕地湖澤被開(kāi)墾為田地實(shí)為人口紅利下的沉重負(fù)擔(dān)[5]。

人之過(guò),體現(xiàn)在城市開(kāi)發(fā)過(guò)程重地上輕地下。不透水層與綠地在爭(zhēng)奪城市空間資源中占據(jù)了我國(guó)城市市區(qū)面積的70%—80%[6],雨水的自然調(diào)蓄分流功能被極大消減。即使在城市規(guī)劃中考慮了綠化系統(tǒng)的配比,大部分綠地的景觀功能和休閑功能大于存蓄功能,根據(jù)2000—2015年武漢各高程段城市景觀變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),城市新增綠地主要來(lái)自“向水取地”,將湖泊變?yōu)槿斯竦?實(shí)際縮減了雨水蓄存能力,而建筑區(qū)的綠地一般略高于道路和居民區(qū),使建筑區(qū)成為雨水徑流的洼地,容易引發(fā)內(nèi)澇[1]。

追本溯源,頻繁發(fā)生的內(nèi)澇,是城市高強(qiáng)度人類活動(dòng)下水生態(tài)系統(tǒng)失衡的體現(xiàn)。對(duì)潛藏在城市內(nèi)澇災(zāi)害背后的城市生態(tài)問(wèn)題,需要系統(tǒng)地科學(xué)觀測(cè)與分析,用以作為科學(xué)城市管理的依據(jù)。面對(duì)天之過(guò),如何監(jiān)測(cè)大氣組分,制定減排方案？面對(duì)地之過(guò),如何實(shí)現(xiàn)對(duì)城市天然調(diào)蓄能力的精確估算？面對(duì)人之過(guò),如何評(píng)估城市不透水面、人工綠化系統(tǒng)等對(duì)雨洪的蓄泄影響和作用？實(shí)際上,空間信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮出其對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力和科學(xué)分析能力。武漢內(nèi)澇發(fā)生之后,利用遙感技術(shù)對(duì)2000—2015年武漢市重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)漬水多日不退的南湖西部居民區(qū)的地面高程低于南湖水位近1m,低洼的地勢(shì)是導(dǎo)致此處成為內(nèi)澇重災(zāi)區(qū)的原因。在漢陽(yáng)墨水湖地區(qū)(圖1左)和洪山湯遜湖地區(qū)(圖1右),沿湖大量建筑物替代自然植被成為主要景觀,這些建筑物聚集在海拔20—22m高程處,遠(yuǎn)低于武漢市設(shè)防水位25m,但由于城市水生態(tài)管理成效的差異,在今年暴雨中,湯遜湖地區(qū)的雨澇程度遠(yuǎn)重于墨水湖地區(qū)。另外,利用遙感技術(shù)對(duì)武漢市166個(gè)重點(diǎn)湖泊進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),2000—2015年間相當(dāng)于總面積14.2%的湖泊水域已經(jīng)消失,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁的中心城區(qū)超過(guò)50%的湖泊面積被填埋。

圖1　武漢市漢陽(yáng)區(qū)墨水湖(左)與洪山區(qū)湯遜湖(右)2000年至2015年城市景觀在不同高程區(qū)間的變化

除了遙感監(jiān)測(cè),大氣、水體、陸地生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),城市基礎(chǔ)設(shè)施、能源供給、交通監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),在智慧城市框架下,這些城市智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)能匯集城市各種時(shí)空信息,更好的為城市管理、建設(shè)規(guī)劃和公眾服務(wù)提供支撐。

■智慧水務(wù)與海綿城市,形成城市水生態(tài)科學(xué)管理能力——成就可持續(xù)發(fā)展的新型城市人地關(guān)系

頻繁發(fā)生的內(nèi)澇是我國(guó)城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡的直觀體現(xiàn),而日益加劇的城市地表水污染,則是我國(guó)城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡的長(zhǎng)期體現(xiàn)。在大規(guī)模降水和內(nèi)澇時(shí),會(huì)加劇污染物向河湖匯聚,采用雨污分流等單純的排水管路變化的方案不能完全解決問(wèn)題。東京龐大的“地下宮殿”和香港積水黑點(diǎn)消滅計(jì)劃為飽受內(nèi)澇與水污染之苦,又不得不繼續(xù)擴(kuò)張的特大城市提供了治水之道。然而,對(duì)于武漢這類依托水路、地勢(shì)低洼、外有洪汛、排水條件差的內(nèi)陸城市,在現(xiàn)有城市格局下,城市排水蓄水工程該在哪里建？地下管網(wǎng)排向何處？建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)如何評(píng)估？這些都是城市水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)中需要考慮的根本問(wèn)題。

2016年7月14日,湖北省對(duì)梁子湖分支的牛山湖實(shí)行了永久性退垸還湖[7],這一舉措啟發(fā)人們,為解決人水爭(zhēng)地問(wèn)題,在城市規(guī)劃中是否可以保留一些彈性地塊？彈性的海綿城市可為水的源頭消減、自凈調(diào)蓄提供解決方案,然而,海綿如何構(gòu)建？地塊功能如何規(guī)劃？城市規(guī)劃與管理中各部門與居民的需求如何協(xié)調(diào)？如何在發(fā)展中達(dá)到低自然破壞和人類發(fā)展的平衡？基于空間信息技術(shù)建立智慧水務(wù)管理機(jī)制,可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)匯聚城市中每一塊海綿單元的特征與需求,從城市頂層設(shè)計(jì)出發(fā),對(duì)城市內(nèi)地塊的功能進(jìn)行復(fù)合型規(guī)劃,為城市彈性空間的設(shè)計(jì)提供智能解決方案,為水資源調(diào)度配置、險(xiǎn)災(zāi)情評(píng)估、應(yīng)急指揮提供實(shí)時(shí)的、智能的科學(xué)技術(shù)支撐。海綿城市與智慧水務(wù)二者相結(jié)合,由源頭到過(guò)程提升城市水生態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、控制能力,構(gòu)建新型城市人地關(guān)系,才能根本上解決城市水患問(wèn)題。

在內(nèi)澇不斷與水質(zhì)問(wèn)題并存的當(dāng)下,生態(tài)城市建設(shè)的大規(guī)模興起,雖看似城市無(wú)序發(fā)展后的無(wú)奈之舉,也是城市發(fā)展新的契機(jī)。從人與自然的和諧關(guān)系出發(fā),在發(fā)展與保護(hù)之間,尋求一個(gè)新的平衡,以順應(yīng)自然開(kāi)發(fā)理念為基石,構(gòu)建生態(tài)平衡的智慧城市,成為城市水生態(tài)管理刻不容緩的命題。

[1]王通. 城市規(guī)劃視角下的中國(guó)城市雨水內(nèi)澇問(wèn)題研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2013.

[2]王碩,鄧琦,曾金秋,.武漢暴雨206處被淹 專家解讀武漢頻遇內(nèi)澇原因.新華網(wǎng) [2016-7-7]. http://news.xinhuanet.com/local/2016-07/07/c_129123063.html

[3]李鋒,王如松,趙丹.基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施:現(xiàn)狀、問(wèn)題與展望.生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(1) :190-200.

[4]Baker L A, Brazel A J, Selover N, Martin C, Mclntyre N, Steiner F R, Nelson A, Musacchio L. Urbanization and warming of Phoenix (Arizona, USA): Impacts, feedbacks and mitigation. Urban ecosystems, 2002, 6(3): 183-203.

[5]周宏偉. 洞庭湖變遷的歷史過(guò)程再探討,中國(guó)歷史地理論叢,2005,20(2):12-22.

[6]李德仁, 羅暉, 邵振峰. 遙感技術(shù)在不透水層提取中的應(yīng)用與展望. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào) :信息科學(xué)版, 2016, 5: 569-577

[7]孫濱,龍稱. 梁子湖的牛山湖成功破垸分洪:永久性退垸還湖. 湖北日?qǐng)?bào) [2016-7-14]. http://hbrb.cnhubei.com/html/hbrb/20160714/hbrb2936381.html

2016-08-02

10.5846/stxb201608021585

陳曉玲，博士，武漢大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。從事遙感定量反演方法、遙感與水動(dòng)力過(guò)程耦合、環(huán)境災(zāi)害遙感應(yīng)用、湖泊-濕地-流域復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail: xiaoling_chen@whu.edu.cn

導(dǎo)讀： 城市化進(jìn)程中人與自然相爭(zhēng),導(dǎo)致城市水生態(tài)系統(tǒng)失衡,由此引發(fā)了我國(guó)城市普遍頻繁內(nèi)澇。面對(duì)頻繁發(fā)生的城市內(nèi)澇,建設(shè)立體的海綿城市,重構(gòu)城市水生態(tài)系統(tǒng),形成可持續(xù)發(fā)展的新型城市人地關(guān)系,應(yīng)當(dāng)成為城市水生態(tài)管理的重要建設(shè)方向。以空間信息技術(shù)為支撐,建立智慧水務(wù)管理機(jī)制,形成城市水生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力,可為保障城市永續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的決策支持。