海绵城市可以限制城市洪水和干旱

2012年7月21日，北京降下了11英寸的暴雨，淹没了道路和地下通道。景观设计师俞孔坚勉强从单位回到了家。“我很幸运，”他说。“我看到很多人弃车逃生。” 随着暴雨持续，城市陷入混乱。北京60多年来最大的一场暴雨造成79人死亡；他们中的大多数人溺死在车里，或者被吸入地下排水道。损失接近20亿美元。

对于国际知名的景观设计公司土人设计的联合创始人俞孔坚来说，这场灾难是可以避免的，是盲目开发的后果。早在几年前，他就警告过市政府，当时他领导一个研究团队绘制了该市的“生态安全格局”，确定了洪水风险高的土地，这些土地应该保持未开发状态，并用于管理雨水。“2012年的洪水给我们上了生动的一课，生态安全格局是生死攸关的问题，”他说。

类似的事件在中国各地不断上演。仅在2011年至2014年间，就有62%的中国城市遭受洪水侵袭，造成1000亿美元的经济损失，中国住房和城乡建设部的数据显示。洪水部分是气候变化引发的更强风暴造成的。但损害主要是人为造成的：过去30年的过度城市化吞噬了湿地，砍伐了森林，铺平了农田和草地，并将河流纳入混凝土的束缚，导致原本渗入地下的雨水无处可去，只能泛滥成灾。

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城市扩张也在加剧中国的缺水问题。建筑物、街道和停车场阻碍雨水补充地下蓄水层。相反，排水沟和管道将雨水排走——在俞孔坚看来，这在一个缺水的地方简直是疯了。像中国北方其他城市一样，北京在夏季季风季节之外非常干燥。几十年来，它一直在抽取地下水来供应不断增长的人口和消费。该市的地下水位每年下降约一米，导致地面也随之下沉。

由于开发和试图用“灰色”基础设施（混凝土水坝、堤坝、雨水箱、管道和河道围墙，它们的洪泛区被建筑物覆盖）来控制水，世界各地的城市都面临着类似的问题。专家们认识到，市政当局通过打破自然水循环，正在提高洪水的可能性和严重性，从而在从休斯顿到印度钦奈等地造成灾难。

俞孔坚正处于全球城市规划师、水务管理者、生态学家和工程师运动的前沿，他们正试图恢复自然水循环。这项工作是一种反工程：为水提供扩张和收缩的空间，以减轻洪水，并减缓水流速度，使其能够渗入地下，防止日后出现短缺。从业者保护或恢复洪泛区和湿地，挖掘被掩埋的小溪，并创建生物滞留池、蓄水池、下沉式公园和透水停车场。与硬质景观不同，绿色基础设施还可以净化水质，重建野生动物栖息地。它还为城市居民提供了亲近自然的机会，这种便利设施越来越被认为是心理健康的重要支柱。

当地景观设计项目在各地涌现。但俞孔坚和其他主要从业者正在寻求在更大的规模上管理水资源：整个城市，整个流域。这些方法在欧洲被称为绿色基础设施，在美国被称为低影响开发，在中国被称为海绵城市，它们尽可能地模仿自然，澳大利亚墨尔本水敏感城市合作研究中心的工程师兼首席执行官托尼·王说。其目标是创建“像活的有机体一样运作”的水基础设施，他说。

海绵城市运动正在获得动力。2018年3月，联合国发布了一份名为《基于自然的治水方案》的报告，支持这种方法。美国陆军工程兵团，以其对河流和湿地的强大工程而臭名昭著，现在也启动了“与自然和谐工程”倡议。在经历了几个世纪的堤坝围堵河流和低洼土地之后，荷兰人也加入了进来。1995年，莱茵河、马斯河和瓦尔河水位上涨，迫使25万人撤离，几乎酿成灾难，促使政府制定了一项名为“河流空间”的全国性计划。荷兰官员没有仅仅建造更大的水坝和堤坝，而是通过要求农民同意搬迁或允许他们的土地在必要时被淹没，来增加河流三角洲的蓄洪能力。

中国以其快速增长和中央集权政府，正在以大多数国家甚至难以考虑的规模推行海绵城市。其雄心令人印象深刻。然而，俞孔坚发现，他仍然必须克服规划者中普遍存在的“一刀切”的方法，这可能是灾难性的，因为每个地方都有独特的水文系统和需求。他还面临着他的国家对更坚固的水坝、更大的管道和更大的蓄水池的偏爱，这些在现代中国象征着力量和进步。

海绵城市先生

在北京一个空气污染等级为“非常高”的春日，我拜访了俞孔坚在城市海淀区的土人设计总部。俞孔坚是一位身材苗条、精力充沛的50多岁男子，眼神锐利，鬓角略微泛白，他的热情可以追溯到他在上海西南部的浙江省的农业公社长大的经历。在那里，他观察到了中国“农民的智慧”，即管理水的做法，这种做法已经实践了数千年。农民维护小池塘和土埂，以帮助雨水渗入地下，将其储存起来以备不时之需。他村庄旁边的小溪在某些季节会膨胀，但没有人认为这是一种威胁。“如果你有明智的方法来应对洪水，水可以是友好的，”他说。

自从1998年与妻子和一位朋友共同创立土人设计以来，俞孔坚已将这家屡获殊荣的公司打造成了一个景观设计帝国，拥有600名员工。该公司在中国250个城市和其他10个国家拥有640多个已建成或正在进行的项目，包括俄罗斯喀山卡班湖系统的重新设计。俞孔坚是北京大学景观设计学院院长，并曾在哈佛大学定期任教。

多年来，当俞孔坚建立他的公司作品集时，许多中国人嘲笑他基于农业的想法是落后的。他说，有些人甚至称他为美国间谍——这是指他在哈佛大学设计研究生院获得的博士学位以及他对那些大型水坝的反对。但近年来，人们的看法开始转变。中国的各个团体正在建设绿色基础设施项目，通常与美国人、澳大利亚人和欧洲人合作。俞孔坚的影响力也在同步增长。他定期在住房和城乡建设部讲课，他2003年出版的关于他的实践的书籍《城市景观之路：与市长的对话》在中国多次印刷。墨西哥驻华大使等政要，希望他能解决墨西哥城的水问题，也向他寻求建议。

2012年北京洪水是一个转折点。不久之后，土人设计在哈尔滨的一个雨水项目获得了一项美国顶级设计奖。中国中央电视台对俞孔坚进行了一次长时间、高调的采访。一位政府部长后来告诉他，即将成为国家主席的习近平看到了这次采访。大约一年后，国家主席站在中国中央城镇化工作会议上，宣布了他的海绵城市倡议，将这一想法从一个步履蹒跚的概念提升为国家目标。

2015年，政府启动了16个示范项目，每个项目至少覆盖10平方公里。今天已经有30个。目标包括减少城市洪水，留存水资源以备将来使用，清理受污染的水体，以及改善自然生态系统。到2020年，每个项目都应该保留该场地年平均降雨量的70%至90%。国务院总理李克强在他的2017年政府工作报告中表示，海绵城市建设将继续扩大。

一条重建的河流

在与俞孔坚会面一周后，我参观了土人设计最新的项目之一，永兴河公园，它位于北京郊区的一个叫大兴的地方。“之前”的卫星图片显示，三年前，河流周围是开阔的土地，河流已经被拉直，并被陡峭的混凝土墙所限制。“现在”的图片上到处都是建筑物。向我介绍公园的是俞孔坚的两名员工，耿然（与说英语的人交谈时叫凯蒂）和张萌月（又名索菲）。

张萌月说，政府认识到开发会减少雨水渗透，因此邀请土人设计设计一个公园，扩大河床以容纳更多的水。当我于2018年4月初看到这个项目时，它已接近完工。公园沿着河流延伸，长约四公里，宽约两个街区。我们站在一个将河床分成两条河道的大堤上。河流在我们右边流淌；在我们左边的河道里有大小不一的土坑。在旱季，这些坑将被部分净化的污水处理厂的污水填满。耿然说，池塘中的湿地植物将进一步净化水质，并将部分水过滤到蓄水层中。在季风季节，河道将用于蓄洪，污水将进行工业处理。

“我们说你无法阻止河流的重量，”耿然说，“所以这就是我们为什么要加强这条河流。” 土人设计的计划包括拆除沿河的混凝土，挖掘土壤以拓宽河床。然后，这些泥土被塑造成大堤。数千株密密麻麻种植的细小莎草现在点缀着这些河岸，将土壤固定在原地。它们让我想起了乔治·修拉的点彩画法。俞孔坚说，土人设计的项目使用本地植物，因为它们“适应当地环境”，“不需要补充水分”。

早期的装置已经证明了它们的功效。金华燕尾洲公园，靠近俞孔坚长大的地方，吸收了一场百年一遇的洪水，保护了这座城市。上海14公顷（34.6英亩）的后滩公园每天净化多达2400立方米（634000加仑）的受污染河水，仅使用生物过程就将水质从V级（不适合人体接触）提高到II级（适合景观灌溉）。

当这些项目与整个流域的其他绿色基础设施连接起来时，它们是最有效的，使水能够以接近自然路径的方式流动。在中国各地，从零开始建设的全新城市展示了什么是可能的。土人设计已经完成了湖北省雄心勃勃的武里界生态城的一部分。武里界的设计保留了天然湿地，用于就地滞留和净化雨水。这种方法降低了地下排水管道的建设成本，并保护了野生动物和植被的栖息地。建筑物有屋顶花园和生态墙，人行道和自行车道穿梭于绿地之间，所有这些都应该提高居民的生活质量。

超越城市

然而，在一个已经建成环境的地方为水腾出空间并不容易。建筑师们不得不将微小的项目硬塞到现有的基础设施中。例如，在休斯顿，开发商通常将自己限制在新建公寓大楼中建造生物滞留池。在旧金山，工人们一直在用风镐敲击人行道和道路中央隔离带，为绿化腾出空间。

因此，废弃的工业场地对于引人注目的改造具有吸引力。土人设计主持了喀山这座拥有1000年历史的城市的第一阶段项目，该城市环绕着伏尔加河上的三个牛轭湖。在苏联时期，污染几乎杀死了湖泊中的所有生物。此外，由于水坝的建设方式，这座城市容易发生洪水。当水位上升时，该市的七个抽水站无法跟上。

土人设计的方案（部分已完成）要求沿河及其支流开垦11平方公里的土地用于蓄洪。在那里，该市正在建设线性公园、步行道和生物滞留池，这些设施可以减缓、吸收和净化城市径流，然后再将其排入湖泊。步行和自行车道使人们可以进入河岸带，并支持整个城市的人力交通。

如此广泛的重新设计鼓励俞孔坚将梦想超越海绵城市，扩展到他所谓的“海绵国土”。他的灵感是照料国家景观。“水是一个系统，”他说，比城市更大。

部分受到美国景观设计师沃伦·曼宁的启发，后者在一个世纪前为美国创建了“国家计划”，俞孔坚正在为整个中国制定景观总体规划。“这是一个令人难以置信的愿景，”哈佛大学设计研究生院景观建筑与技术教授尼尔·柯克伍德说，他认识俞孔坚多年。“没有人以如此规模和如此政治手腕来思考问题。”

俞孔坚的办公室墙上展示着中国地图，记录了海拔、流域和洪水路径，以及生物多样性、荒漠化、生态安全、水土流失和文化遗产。对于他的宏大计划，俞孔坚可以利用这些地图以及地理信息系统（GIS）和卫星图像来跟踪中国景观随着城市化的蔓延、河口和三角洲的淤积、以及水开始在景观和城市景观中以不同方式流动的变化。他可以 выделять 优先区域，在这些区域开展项目将产生最大的影响。柯克伍德说，这就像对人体进行针灸。俞孔坚“理解在一个区域开展一项工作将对另一个区域产生影响，”他说。与大多数景观设计师相比，柯克伍德说，俞孔坚“思考得更加全面”。

需要定制的解决方案

俞孔坚的房子是一栋并排公寓的复式楼，他和他的妹妹住在那里，是他个人理念的证明。在两套公寓之间，有一堵俞孔坚用多孔石灰石建造的生态墙。从屋顶收集的水滴沿着墙面滴落，从墙面上长出了铁线蕨和喜林芋。他说，这面绿墙足以冷却这两栋房屋，使它们不需要空调，尽管他承认夏天会有点热。

卧室外的阳台用屋顶收集的雨水浇灌，这些雨水储存在花坛下的水箱中。俞孔坚的阳台闻起来很香，散发出迷迭香、柠檬草和中国菊花的香味。它甚至还有一条小溪，里面养着金鱼。在墙的另一边，他妹妹的阳台上有梯田式的花坛，种满了生菜和甜菜。“我们每年收集52立方米的雨水，我种植32公斤蔬菜，”俞孔坚自豪地说。

俞孔坚的房子中设计的理念广泛适用于建筑物，但每个海绵城市的设计都必须是独一无二的，要考虑到当地的气候、土壤和水文地质条件。“每个病人需要不同的解决方案，”正如俞孔坚所说。危险的是，中国规划者可能会在仓促行事中忽视这一事实。荷兰IHE代尔夫特水教育学院的城市洪水风险管理专家、南京和成都的客座教授克里斯·泽芬伯根说，如果他们这样做，海绵城市的宏伟目标可能会动摇。过去20年匆忙追求千篇一律的解决方案来建设城市，没有给建设者时间来了解设计中的缺陷并进行调整。这就是为什么这么多城市持续存在洪水问题的原因，他说。照搬照抄海绵城市的实施可能会导致类似的问题。泽芬伯根说，习近平的计划有严格的截止日期，这可能没有提供足够的时间来监测绩效并在必要时进行调整。

中国政府研究机构在2017年撰写的一篇论文中也表达了类似的担忧。为了提供指导，政府成立了一个委员会，该委员会由土木工程师、经济学家和包括俞孔坚在内的景观设计师组成。

海绵城市愿景面临着其他挑战。充分实施国家计划需要私人投资。但俞孔坚担心，与海绵城市拥抱自然系统相比，公司可能会觉得管道或堤坝——他们可以收费的东西——更具吸引力。

宏伟愿景的利害关系不仅仅在于缓和洪水和干旱。习近平还希望海绵城市能够解决中国面临的另一个重大水问题：污染。加州大学戴维斯分校的土壤和水化学专家兰迪·达尔格伦说，营养物质、重金属、杀虫剂和微塑料污染了中国的地表水，他曾在浙江省工作过。“如果他们能够让这些水渗入地下，那么大量的潜在污染物将被滞留在湿地系统、缓冲带、滞留池和生物滞留池中，”他说。

然而，湿地不能仅仅建造后就被遗忘。磷、重金属和一些氮会在植物中积累，并在这些植物死亡时返回土壤。“你真的需要收割这些植物，”达尔格伦说。它们可以被制成生物质燃料并焚烧，尽管一些污染物（如金属）会聚集在灰烬中，必须进行处理。“要使湿地成为许多污染物的有效汇，确实需要对湿地进行积极管理，”他说。规划者还应谨慎对待“将地表水污染问题转化为地下水污染问题”，因为杂质可能会持续数十年到数百年。

不过，如果规划者做得对，回报可能是巨大的。海绵城市技术已经在费城等城市减少污染。像许多美国城市一样，费城的雨水通过污水处理厂，在暴雨中会溢流，将未经处理的污水排入河流。通过其“绿色城市，清洁水域”倡议，该市正在开垦当地小溪和河流沿岸的土地，以吸收过多的雨水，并建设可以在必要时淹没的公园。费城还为创建雨水花园、绿色屋顶、城市农场和透水路面的土地所有者提供激励。这些技术使雨水渗入地下，减少进入污水系统的水量。五年后，该市已“绿化”了339公顷土地，足以每年减少污水溢流造成的污染超过570万立方米。

变化的状态

自然水管理系统不像灰色基础设施那样静态或可预测：大自然是混乱的。水涨水落。植物发芽、生长和死亡。泥土裸露。尽管这些空间可能很美丽——也许比水坝更美丽——但居民可能并不总是喜欢他们所看到的。为了让海绵城市推广开来，人们将不得不接受一种动态的环境。

俞孔坚将这种转变称为“大脚美学”，这与中国人认为贵族妇女缠足的小脚很美形成对比，因为小脚没有用处，这表明这些妇女太富有而无需工作。“现在我们需要发现大脚有吸引力，”他说。“我们需要改变我们的审美观，发现有用的绿色基础设施很美。”

教育工作者也需要改变观念。俞孔坚说，尽管国家大力推广海绵城市，但中国的学校仍在用20世纪的原则培训工程师。“我们正在努力争取人们以生态的方式思考。” 随着越来越多的此类项目失败，无法缓冲人口快速增长、城市扩张和气候变化带来的连锁影响，人们相信可以用混凝土控制水的傲慢将日益暴露出来。尽管海绵城市可能无法保护所有人免受这些挑战，但其倡导者认为，它们的韧性可以比混凝土替代方案更好地缓和极端情况。此外，它们带来的多重好处可以使人类和其他物种的生活更健康、更幸福。