1、大脚革命建设海绵国土大脚革命建设海绵国土-美丽中国的水生态基础设施美丽中国的水生态基础设施 1.缘起缘起水问题的综合症与解决之道的单一性，是导致中国系统性水危机的根本所在水问题的综合症与解决之道的单一性，是导致中国系统性水危机的根本所在,干旱与地下水下降洪水与内涝水环境污染水生态破坏干旱与地下水下降洪水与内涝水环境污染水生态破坏 水问题的综合症水问题的综合症水资源短缺、水质污染、洪水、城市内涝、地下水位下降、水生物栖息地丧失 水问题解决之道的却是单一的、片面的构建灰色基础设施水问题解决之道的却是单一的、片面的构建灰色基础设施我们热衷与通过单一目标的工程措施，构建灰色基础设施（Grey Infr2、astructure）来解决复杂、系统的问题，结果却是问题日益严重，进入一个恶性循环:更加强悍的钢筋水泥防洪设施！更加粗大的排涝管道和水泵跨流域的水资源调运更加精密的污水过滤净化设施。我们热衷与通过单一目标的工程措施，构建灰色基础设施（Grey Infrastructure）来解决复杂、系统的问题，结果却是问题日益严重，进入一个恶性循环:更加强悍的钢筋水泥防洪设施！更加粗大的排涝管道和水泵跨流域的水资源调运更加精密的污水过滤净化设施。哭泣的母亲河哭泣的母亲河(2003)南方的河，北方的河，都是我的母亲河南方的河，北方的河，都是我的母亲河,可是她们都在哭泣：我那残酷的儿女们啊，为什么要用钢筋水泥3、捆绑我柔弱的躯体，将我肢解，令我断流？你可知，流动是我的天性，连续是我的生命。从雪山高原，到林莽峡谷，从平原阡陌，到湖沼海滩，我之于生命的地球，正如血脉之于人类。也因为我的流动和连续，才使你有一个美丽的童年、美丽的梦。可是她们都在哭泣：我那残酷的儿女们啊，为什么要用钢筋水泥捆绑我柔弱的躯体，将我肢解，令我断流？你可知，流动是我的天性，连续是我的生命。从雪山高原，到林莽峡谷，从平原阡陌，到湖沼海滩，我之于生命的地球，正如血脉之于人类。也因为我的流动和连续，才使你有一个美丽的童年、美丽的梦。我那无知的儿女们啊，你们残忍地将我裁弯取直，摧残我本来自然而优美的躯体，令我窒息，如同僵尸。我曾经有浅滩深潭4、，如琴弦响着动人的乐曲；春汛到时，我让洪水缓缓流过；秋旱来临，我释放不尽的涌泉；我曾经有鲜嫩的水草在丰腴的肌肤上舞动，幽凹处，青蛙和鲶鱼唱着黎明与日暮的歌；我曾经有磐石兀立，向濯足的路人诉说春天的丰润与秋天的萧瑟。好大的浓荫啊，那是乌桕与河柳的投影，阴凉中有成的群鲫鱼共享自由与欢乐。我那无知的儿女们啊，你们残忍地将我裁弯取直，摧残我本来自然而优美的躯体，令我窒息，如同僵尸。我曾经有浅滩深潭，如琴弦响着动人的乐曲；春汛到时，我让洪水缓缓流过；秋旱来临，我释放不尽的涌泉；我曾经有鲜嫩的水草在丰腴的肌肤上舞动，幽凹处，青蛙和鲶鱼唱着黎明与日暮的歌；我曾经有磐石兀立，向濯足的路人诉说春天的丰润与秋天的5、萧瑟。好大的浓荫啊，那是乌桕与河柳的投影，阴凉中有成的群鲫鱼共享自由与欢乐。我那卑俗的儿女们啊，你们嫌我草灌丛生，包容泥土与生命万物，可那何尝不是我的美德？你们嫌我曲折蜿蜒，自然朴素，可那何尝不是诗的泉流？你们认贼为父，让生硬的水泥和花岗岩奸淫我纯洁的躯体；你们浮华虚伪，让意大利的瓷砖、荷兰的花卉和美利坚的草坪装饰我的玉体，令我面目全非？南方的人呵北方的人，你们曾经向我排泄着污秽和浊流，而今却拿我开刀整治，举着“泻洪”的利刃，开着“清污”的铲车我那卑俗的儿女们啊，你们嫌我草灌丛生，包容泥土与生命万物，可那何尝不是我的美德？你们嫌我曲折蜿蜒，自然朴素，可那何尝不是诗的泉流？你们认贼为父，让生硬的6、水泥和花岗岩奸淫我纯洁的躯体；你们浮华虚伪，让意大利的瓷砖、荷兰的花卉和美利坚的草坪装饰我的玉体，令我面目全非？南方的人呵北方的人，你们曾经向我排泄着污秽和浊流，而今却拿我开刀整治，举着“泻洪”的利刃，开着“清污”的铲车多想问你们多想问你们还记得吗？我是你们的母亲河还记得吗？我是你们的母亲河 反思：治水的小脚主义反思：治水的小脚主义大脚变成了小脚，被肢解、畸形扭曲、丧失功能的体现为小决策与水系统的分割（部门分割、地区分割、功能分割的水管理体制不利于水系统的管理）。大脚变成了小脚，被肢解、畸形扭曲、丧失功能的体现为小决策与水系统的分割（部门分割、地区分割、功能分割的水管理体制不利于水系统的管理）7、。水水-土分离土分离 水水-生物分离生物分离 城城-水分离排水分离排-给水分离防洪给水分离防洪-抗旱分离水是世界上最不应该被分离的元素。“小决策是一切环境问题的根源”（抗旱分离水是世界上最不应该被分离的元素。“小决策是一切环境问题的根源”（Odum）3.出路：大脚革命 跨尺度建立以保障综合生态系统服务为目标的水生态基础设施，综合解决水问题跨尺度建立以保障综合生态系统服务为目标的水生态基础设施，综合解决水问题水问题是个跨尺度、跨区域的系统问题、水问题产生的本质是自然水生态系统的失调，因此解决水问题的出路不在于水体本身，而在于水体之外的环境。解决城乡水问题，必须把研究对象从水体本身扩展到水生态系统8、，通过生态途径，对生态系统结构和功能进行调理，增强生态系统的整体服务功能：供给服务、调节服务、生命承载和文化服务供给服务、调节服务、生命承载和文化服务。3.1 水生态基础设施的规划(水生态红线划定)：3.1 水生态基础设施的规划(水生态红线划定)：解放大脚，跨尺度建立以保障生态系统服务为核心的水生态基础设施解放大脚，跨尺度建立以保障生态系统服务为核心的水生态基础设施XL：国土水生态安全格局和水生态基础设施：国土水生态安全格局和水生态基础设施历史时期洪水分析历史时期洪水分析 国土尺度洪水调蓄安全格局国土尺度洪水调蓄安全格局低水平洪水调蓄安全格局,占国土总面积的0.8%;中安全水平洪水调蓄安全格局9、,占国土总面积的2.2%高水平洪水调蓄安全格局,占国土总面积的6.2%基于（水）生态基础设施的中国城市分布格局：浅山区战略基于（水）生态基础设施的中国城市分布格局：浅山区战略（Foothill Strategy,Yu，2013,Harvard Interne national Review）L：区域水生态基础设施和城市发展空间格局区域水生态基础设施和城市发展空间格局洪水安全格局洪水安全格局(模拟模拟)基于上述洪水淹没模拟分析和历史洪涝灾害分析，并通过现状和潜在具有洪水调蓄功能的区域分析、径流过程分析，得到洪水安全格局基于上述洪水淹没模拟分析和历史洪涝灾害分析，并通过现状和潜在具有洪水调蓄功能的10、区域分析、径流过程分析，得到洪水安全格局。洪水安全格局洪水安全格局(历史记录历史记录)北京市地下水补给区北京市地下水补给区通过管理控制格局内土地利用，可以达到保护地表和地下水资源，维护并强化区域水系格局的连续性和完整性，以及减少洪水灾害的目的29综合水安全格局综合水安全格局o洪水安全格局o地表和地下水源保护区o地下水补给区不幸得到验证：北京不幸得到验证：北京721死亡个体分布死亡个体分布整合其他过程的生态格局，建立综合生态基础设施整合其他过程的生态格局，建立综合生态基础设施Scenario-3Scenario-4Scenario-5Scenario-1 Sprawl as usualL Lan11、dscape leads the way:Urban growth based on EI基于生态基础设施的城市发展规划基于生态基础设施的城市发展规划应用案例之一：应用案例之一：2012北京万亩生态林北京万亩生态林浅山区战略:与区域尺度生态过程与格局先适应的城市地理北京未来的城市格局Daxing,Beijing,10 Square KilometersM:urban design based on EIAvoid flood and retain waterM：基于水生态基础设施的新型城：武汉五里界生态城基于水生态基础设施的新型城：武汉五里界生态城 陂塘系统：土地上的水文化景观遗产陂塘系统：土12、地上的水文化景观遗产M:：基于水生态基础设施的新型城：基于水生态基础设施的新型城：武汉五里界生态城武汉五里界生态城水安全格局其整合他元素以水生态基础设施为导向的城市建设模式 以水生态基础设施为导向的城市建设模式 Existing water Water based EI based EI integrated with EI based circulation EI based land pedestrian&bicycle paths City deign based on EICity based on EI慢行系统的整合慢行系统的整合The city is under construct13、ion and well be built in 5-10 years3.2 海绵国土和海绵城市关键技术与工程实践3.2 海绵国土和海绵城市关键技术与工程实践在城乡现实环境中实验了一系列可观察、可复制的生态基础设施及“海绵城市”建设的关键技术模块和示范工程。在国内在城乡现实环境中实验了一系列可观察、可复制的生态基础设施及“海绵城市”建设的关键技术模块和示范工程。在国内200多个城市，并在多个城市，并在10多个国家中推广应用多个国家中推广应用 2001 中关村生命科学园中关村生命科学园2008 天津桥园天津桥园2010 秦皇岛滨海秦皇岛滨海2012 哈尔滨群力哈尔滨群力2013 六盘水六盘水（114、）源头渗蓄：绿色海绵蓄技术模块：）源头渗蓄：绿色海绵蓄技术模块：问题与挑战：问题与挑战：中国城市普遍雨涝，管道排水完全解决问题，也不可持续中国城市普遍雨涝，管道排水完全解决问题，也不可持续对策与示范：对策与示范：将景观作为生态雨洪滞蓄和净化设施，将景观作为生态雨洪滞蓄和净化设施，用用10%的城市用地，来消纳城市雨涝的城市用地，来消纳城市雨涝，实现城市对水的弹性管理，并形成地下水补充、湿地恢复与保护等多种生态系统服务。，实现城市对水的弹性管理，并形成地下水补充、湿地恢复与保护等多种生态系统服务。哈尔滨群力湿地公园哈尔滨群力湿地公园桑基鱼塘智慧使用后测定：使用后测定：10%的海绵绿地解决城市雨涝，15、雨水得到净化并有效补充地下水，建造和维护费用节约的海绵绿地解决城市雨涝，雨水得到净化并有效补充地下水，建造和维护费用节约70%2013,early Summer,toward north east20122014实验表明：实验表明：10%的城市海绵，就可以解决雨涝的城市海绵，就可以解决雨涝(2)过程慢流：消能减速技术过程慢流：消能减速技术六盘海绵系统与水环境综合治理六盘海绵系统与水环境综合治理以水城河为核心的雨洪湿地网络系统 梯级湿地结合分散式污水处理设施，多层级净化河流水质 雨水：通过梯级雨洪湿地多层次净化后进入河道道；污水：采用分散式污水处理设施，严格控制排放水标准，出水经湿地净化后进入河16、。陂塘与梯田技术陂塘与梯田技术城市生态系统得到全面改善，被净化的水体，成为市民休憩的酷爱。城市生态系统得到全面改善，被净化的水体，成为市民休憩的酷爱。(3)末端弹性适应：与洪水为友的生态防洪技术末端弹性适应：与洪水为友的生态防洪技术问题与挑战：单一目标的工程防洪，造成生态与环境问题，已成普遍困惑问题与挑战：单一目标的工程防洪，造成生态与环境问题，已成普遍困惑对策与示范：对策与示范：Geodesign技术与洪水适应设计，将景观作水适应媒介技术与洪水适应设计，将景观作水适应媒介浙江台州永宁江案例浙江台州永宁江案例改造前改造前 改造后改造后 The ecologically recovered ri17、parian wetland conducive to the natural processes of flooding and native species is also accessible to people，野草之美，大脚之美，野草之美，大脚之美浙江金华，与洪水为友：燕尾洲公园浙江金华，与洪水为友：燕尾洲公园浙江金华，与洪水为友：燕尾洲公园建成景观鸟瞰（雨季），浙江金华，与洪水为友：燕尾洲公园建成景观鸟瞰（雨季），20年一遇的洪水淹没的实景。即便如此，步行桥仍然维护两岸的有效通行年一遇的洪水淹没的实景。即便如此，步行桥仍然维护两岸的有效通行建成景观鸟瞰（旱季），梯田防洪堤因为有雨季18、洪水带来的泥沙沉积，使适应于旱涝的禾本科植被得以茂盛地生长。游人在其中欢快游憩建成景观鸟瞰（旱季），梯田防洪堤因为有雨季洪水带来的泥沙沉积，使适应于旱涝的禾本科植被得以茂盛地生长。游人在其中欢快游憩(4)最小干预：绿荫里的红飘带最小干预：绿荫里的红飘带The site:1.At the periphery of the city,development is underway,want to be urbanized and“modernized”2.excellent vegetation,good ecological condition3.dirty,garbage dump,and s19、ecurity problem4.inaccessibleThe red ribbonGoogle earthA Beautiful MessConde Nast Traveler names 7 modern architectural wondersQINHUANGDAO,CHINARed RibbonTanghe River ParkOn the outskirts of the fast-growing Chinese city of Qinhuangdao,about 180 miles east of Beijing,development threatened to turn t20、he riverbanks into a paved-over urban space.The Beijing-based architectural firm Turenscape instead conceived Tanghe River Park,a garden cum ecological oasis.Through it,for a third of a mile,runs the Red Ribbon,a steel bench snaking its way amid the undergrowth.The design orients the visitor,gives a21、 frame of reference for the garden,provides seating,and,after dark,sheds light from the fixtures embedded in the structure.Thanks to its illumination,there are no lampposts in the park;the only other structures are small boxlike pavilions found along the ribbons length.（5）水质净化：加强型人工湿地技术模块）水质净化：加强型人工22、湿地技术模块问题与挑战问题与挑战：中国：中国75%地表污染地表污染,50%湿地栖息地消失，面源污染普遍存在湿地栖息地消失，面源污染普遍存在对策与示范：对策与示范：建立高效、复合功能的湿地净化系统，将严重污染水体或中水水质提升为地表水标准建立高效、复合功能的湿地净化系统，将严重污染水体或中水水质提升为地表水标准III 类；每公顷每天净化类；每公顷每天净化800吨水吨水.为处理中国为处理中国75%地表污染水体，提供一个可复制、大面积推广的范例。地表污染水体，提供一个可复制、大面积推广的范例。上海后滩公园：上海后滩公园：3Ha 湿地，净化湿地，净化2400方水，可供方水，可供5000人使用人使用。将23、水净化过程变成生产和恢复栖息地、以及为市民提供休憩和审美教育的过程。将水净化过程变成生产和恢复栖息地、以及为市民提供休憩和审美教育的过程。农业造地、施肥与灌溉的智慧的启迪农业造地、施肥与灌溉的智慧的启迪源：跌水曝气源：跌水曝气 汇与收获汇与收获 Created a life supporting system for biodiversity and low maintenanceInletOutletSt.1St.2St.3St.4St.5St.10St.7St.8St.9St.6TNTPtotal phosphorus（6）巧用资源：生态系统仿生修复技术模块）巧用资源：生态系统仿生修复技术24、模块挑战：挑战：全国城市有大量的棕地，生态修复已成为重要难题，土地污染和盐碱地绿化成本巨大全国城市有大量的棕地，生态修复已成为重要难题，土地污染和盐碱地绿化成本巨大对策及示范对策及示范：通过模拟生态系统自我再生过程，实现高度人工化环境中的土地生态修复，使生态修复和重建的过程成为多种态系统服务的提供过程天津桥园：通过模拟生态系统自我再生过程，实现高度人工化环境中的土地生态修复，使生态修复和重建的过程成为多种态系统服务的提供过程天津桥园,600亩亩AcidAlkaline利用雨水进行土壤利用雨水进行土壤PH 值的调节值的调节Management of PH values生态修复后的景观，城市废弃地25、变成了生机勃勃的公园生态修复后的景观，城市废弃地变成了生机勃勃的公园146持续改善城市环境，建造和维护费用不足常规公园持续改善城市环境，建造和维护费用不足常规公园1/3.（7）回归生产：雨水不是负担）回归生产：雨水不是负担沈阳建筑大学校园沈阳建筑大学校园Water are harvested,crops(rice and buckwheat)are used for the landscape,frogs and fishes are raised to keep the ecological balance and double the productivity.On this backgr26、ound,the paths across the fields connect different functional buildings,study platforms are distributed for off class uses 收集雨水，浇灌稻田收集雨水，浇灌稻田The paths across the fields are connections between different functional buildings(between student dormitories to classrooms and laboratories).Sheep are raised27、 to consume the left over of the native crops 校园放羊校园放羊 Rice fields are made penetrable using concrete narrow paths,that allow students and faculty to touch and feel the rice.A professor on his way to classThe Rice Harvesting Day:The last Saturday of October each year was designated as the Rice Harve28、sting Day,when all the students and faculty members participate in harvesting the their own rice.This way the long lost tradition of rice culture in China becomes a campus culture.收割节收割节Golden Rice becomes an icon:the rice produced on the campus is harvested and distributed as“Golden Rice,”serving b29、oth as a keepsake for visitors of the school,and also as a source of identity for the newly established,suburban campus.（8）技术模块的整合应用）技术模块的整合应用包括国家海绵城市行动及国外工程包括国家海绵城市行动及国外工程全国全国200多个城市，累计多个城市，累计1300多个工程多个工程 美国美国Boston（建成）（建成）,Seattle（在建），（在建），Minneapolis,Austin,Pomona法国：法国：Chteau Chaumont（建成）印度尼西亚：（建30、成）印度尼西亚：Bali (在建在建)俄罗斯：俄罗斯：Kasan 的的Kaban 湖区印度尼西亚：巴厘岛湖区印度尼西亚：巴厘岛5平方公里在建平方公里在建集成案例之一：迁安三里河，集成案例之一：迁安三里河，11公里城市河流综合治理公里城市河流综合治理修复后的城市生态廊道修复后的城市生态廊道世界样板工程，美国教科书封面世界样板工程，美国教科书封面集成案例之二：“海绵城市”从家开始集成案例之二：“海绵城市”从家开始2010 2013 2014 Community education:Small solution to big problem小改变解决大问题如果所有屋顶雨水得到收集，城市无涝如果所有建31、筑无需空调，则可免建10个三峡电站Small solution to big problemCollect 52 Tons of rain waterSave 2000 KW of electricityProduce 18 kg of vegetable2000 kilowatts of electricity.If every apartments in China like that,we can save 3 three Gorges DamsSo right now,we are turning this living wall a replicable product and wi32、ll be available at a minimum cost干旱洪涝干旱洪涝水环境污染水生态破坏水环境污染水生态破坏结语：结语：面对面对 水系统的综合症，我们必须有综合的、系统的解决途径：水生态基础设施水系统的综合症，我们必须有综合的、系统的解决途径：水生态基础设施思想上需要革命，思想上需要革命，方法上需要创新，方法上需要创新，体制上需要打破边界，体制上需要打破边界，专业上需要整合。专业上需要整合。我们需要一场革命，大脚的革命！我们需要一场革命，大脚的革命！新美学、新城市、新生活、新文化新美学、新城市、新生活、新文化-大脚革命，通过建立水生态基础设施，建立国土海绵系统，走向水生态文明大脚革命，通过建立水生态基础设施，建立国土海绵系统，走向水生态文明