韧性视角下的城市水生态修复——访美国人类生态研究院院士李百炼

李百炼

2015普利高津金奖获得者，美国人类生态研究院院士，俄罗斯科学院外籍院士，美国科学促进会会士，美国加利福尼亚大学河滨分校生态学终身教授，国际生态与可持续发展研究中心主任，世界生态高峰理事会Eco Summit主席

“只有用生态学的概念、原理和方法才能解决当前所面临的一系列环境问题、人与自然和谐问题。”

——李百炼

入汛以来，全国极端降雨频发，北京、河北、山西、山东、四川等省市遭遇暴雨侵袭。不久前，河南郑州、新乡等地市遭遇强降雨，局地出现特大暴雨，人民的生命及财产遭受重大损失。河南暴雨牵动着全国人民的心。我们在关注抗灾救援的同时，也在思考：城市应如何对抗“未知性”，提升“韧性”？在近日召开的“生态的风景 风景的生态——2021生态保护修复创新实践论坛”上，《城市住宅》杂志采访了美国人类生态研究院院士，国际生态与可持续发展研究中心主任李百炼先生。

城市“水安全”大考

Q 每年汛期，城市防洪与内涝话题都会冲刷大众的耳膜，“城市看海”“市里划船”等照片频繁刷屏朋友圈。为应对城市洪涝灾害，海绵城市建设应运而生。然而，不久前的暴雨让人们对郑州建设的海绵城市提出了大大的问号。对此，您怎样看？

A海绵城市建设可解决城市防洪、防旱、防内涝已成为当下国内的共识，但它应是建立在宏观尺度、流域层面的“低影响开发”。我们必须从区域、流域的尺度上重新考虑“治水”理念，重整山河，回归乡土、回归自然、回归大禹治水的疏和蓄。

“城市看海”是在区域或流域尺度上产生的问题，也只能在区域或流域的尺度上解决问题。这是生态学的基本常识，即一切生态关系是以生态尺度为基础的生态系统关系。显然，“海绵城市”可在城市内小区域尺度上解决地表径流、小区域尺度的雨水资源等问题。但它不可能，也不应用于解决“城市看海”问题。准确地说，“海绵城市”并非海绵的城市，而是城市中的海绵体，或称之为“城市海绵”。城市中大大小小的海绵体可实现其海绵功能，解决区域内雨水下渗、地表径流减少及面源污染等问题。

近年来，城市旱涝现象越来越普遍，频发的自然灾害都在证实气候正变得越来越不稳定。据国家气候中心预测，21世纪，中国极端降雨发生频率和强度将持续增加；根据联合国的预测，到2030年，全球洪灾数量将比今天增加3倍。

面对未来不确定及突发的洪涝灾害，我们必须提升城市“韧性”，提高风险管理意识。

嵌入“韧性”理念

Q 在您看来，建设“韧性城市”是新时代城市发展的新要求吗？何谓“韧性城市”？

A在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中首次提出建设“韧性城市”。“韧性城市”作为新时代城市发展的要求，已引起社会广泛关注。

“韧性城市”是全新的概念，其内涵丰富，涉及范围广，是全时空、多领域、多学科交流延伸发展的复杂体系，并随着城市规模、城市功能的更新不断发展变化。

2002年，国际组织倡导地区可持续发展国际理事会(ICLEI)曾对“韧性城市”进行定义——对于危害能及时抵御、吸收、快速适应并作出有效反应的城市。

20世纪末，“韧性城市”理念被引入我国，首先应用于建筑行业，后延伸至城市建设中。其基本特征主要包括两个方面：一是当灾害发生时，城市通过一定的方式抵御、吸收和化解外界对其产生的影响，即抵御、适应能力；二是城市可从灾害中快速恢复，保持正常运行功能，即恢复能力。简言之，指城市凭借自身能力更好地应对各类灾害风险。

当前，城市风险种类繁多，需在城市规划、城市空间、城市建设、生态治理等各个环节嵌入“韧性”理念，形成多元化的韧性城市建设与治理体系。

Q 当我们进行城市规划建设时，什么才是有“韧性”的视角？从水安全方面讲，如何提高城市“韧性”？

A韧性城市之“韧”，体现在其要具有“弹性”与“韧性”，能从容应对不同类型的城市问题。而一座城市最大的“韧性”来自于城市发展与自然和谐共生。

城市存在于自然与人的共生环境中，城市系统时刻面临各种自然或人为活动的影响。在全球气候变化、自然环境灾害频发背景下，传统城市防灾规划往往强调治理与抵御，主要关注自然灾害本身而忽略其与城市间的互动关系。

可以说，自然环境要素是城市生态系统的核心组成部分，是保持城市韧性稳定、促进城市韧性发展的基本要素。

近年来，城市规模逐渐扩大，城市人口不断增长，因城市发展需求引发的城市压力大大超过城市的生态承载力，使城市生态系统的自我调节失衡，由此产生的城市环境问题日趋严重。为提高城市“韧性”，我们提倡师法自然的生态修复理念，即模拟自然,尤其是地形、地貌、水文、生态等,构建人与自然和谐,依靠自然,人工促进的生态修复过程。

从城市水安全角度看，我们应重视六大生态工程措施以恢复城市水环境生态系统，包括：尊重河流的自然规律和自然形态（河漫滩、弯曲河道、坑塘系统、河床结构、驳岸）；跌水堰是沉淀净化与爆氧净化的统一；原生微生物对水体净化的强大功能；植物种群、空间格局至关重要；土壤微生物及土壤动物对水质净化意义非凡；根据湿地空间形态营造不同的湿地生境（见图1）。与此同时，我们还需跳出城市小尺度视角，从城市区域大尺度上考虑不同生态尺度和生态等级的生态关系。

图1 六大生态工程措施

生态优先，以水定城

Q 何谓生态尺度、生态等级？其对解决城市水安全问题有怎样的作用？

A生态学尺度的含义并非空间范围或面积大小的问题，而是生态等级的概念。生态修复和生态保护在什么空间尺度上产生问题，也只能在该特定空间尺度上解决问题。

例如“城市看海”问题，从小区尺度，我们关心海绵体，关注地表径流及就地下渗问题；从城市尺度，我们关心城市内涝问题，关注城市“山水林田湖草城”的空间格局和空间关系问题；从流域尺度，我们关心“城市防洪”问题，关注流域水系、水面积及其对突发超强降雨的应对能力问题。通俗地说，生态学尺度即在不同的生态等级上处理不同的生态关系。

从城市小区尺度，需做好海绵建设，使雨水就地下渗，减少地表径流；而在城市区域尺度上，为避免“城市看海”，应把城市建设在安全高程之上，避免占用水面，应“围城”而不“围水”；从流域尺度，应保护水系的自然水文形态、河流弯曲度及河漫滩和湿地，更重要的是保护水系水岸植被，加大力度恢复城市区域湿地和水面面积。

Q 请您结合具体城市“治水”实例，谈谈我国城市生态修复可借鉴哪些经验？

A人类自古择水而居，城临水而建、因水而兴。中国古代2000多年留存的城市建设经验即“水中有城，城中有水”。以前苏州城很少被淹，是因为城内有“六纵十四横加两环”的河道水系，整个流域的自然水系统十分发达，可让太湖的水平面保持相对恒定，让雨水快速排出。

再以武汉为例，历史上，武汉有“三山六水一分田”说法。现今武汉的六分水（湖、河漫滩、湿地）变为二分水，其余四分水变为城市。暴雨降临，由原本四分水形成的城市出现“看海”很正常。

水资源管理方面颇有经验的荷兰，采用“与水共存”“还地于河”的策略，为河水创造更多的空间，提高水道区域的蓄水量，尽可能恢复河岸空间的生态体系。如位于荷兰奈梅亨的瓦尔河，改造方案是在河的北部平原重新构建河流支道，以增加瓦尔河的总容纳水量，丰富原先河岸生态系统的层次，增强了抵御洪水威胁的能力。

再谈谈美国迈阿密的经验。迈阿密城市临水而建，由海岸湿地发展而来。整座城市水网交错，看不到防洪堤坝，建筑距水面（即海平面）高差仅2m（见图2）。该区域的年降雨量超过2000mm，最大连续降雨量超过300mm，但并不担心城市被淹问题。关键是城市建设保留大于20%的水面。通过简单的数学计算可得出，把100km2汇水面积产生的地表径流汇集到20km2的水面上，300mm的降雨水位最多增加150cm，小于2m的高差，城市可免于洪灾。

图2 美国迈阿密城市景观

在对水面面积与陆地面积之比的研究中，我们发现田纳西州作为美国最早成立流域管理局的区域，其水面面积与陆地面积之比为7%～11%。而中国许多省市水面面积与陆地面积之比皆在1%以下，这是值得关注的问题。

随着中国生态文明建设的提出，越来越多的城市开始注重生态保护与修复工作。如此次论坛召开的所在地重庆，是一座山水环绕、江峡相拥的山水之城，其紧紧围绕“共抓大保护、不搞大开发”方针，尊重自然、顺应自然、保护自然，持续推进“长江风景眼，重庆生态岛”的生态建设，强化城市发展韧性。再如建设中的雄安新区，遵循“生态优先，以水定城”理念，先保护环境，再建城，雄安的蓝绿色区域将占70%（蓝色是水，绿色是植被），建设用地只占30%。

可见，城市“治水”应以水动力为基础，以水质为目标，充分尊重自然，恢复自然，构建科学完善的水陆空间格局和河流自净化系统。总之，给自然以空间，生态优先；与自然合作，而不是对抗它，才是最好的经验。