海绵国土--美丽中国的水生态基础设施(2016水利部)
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洪水安全格局 地表和地下水源保护区 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
36
不幸得到验证：北京721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
L
Landscape leads the way: Urban growth based on EI 基于生态基础设施的城市发展规划
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
(以生态系统服务为核心，以水为基础的生态基础设施及“反规划”框架)
生态系统服务 Ecosystem services
Abio-Natural process 水及自然过程 生物过程 Biological Process 文化过程 process
金华燕尾洲
2005年美国景观设计师协会综合设计荣誉奖 ASLA Jury 评语是：“巧妙的建筑设计， 精到的自然植被配置，创造出感性的体验空 间，好作品！”
2015 世界建筑节年度景观奖 WAF
（4）水质净化：加强型人工湿地技术模块
问题与挑战：中国75%地表污染, 50% 湿地栖息地消失，面源污染普遍存在 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
• (3)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 • 对策与示范：Geodesign技术与洪水适应设计，将景观作水适应媒介
•
改造前 •
改造后
浙江台州永宁江案例
The ecologically recovered riparian wetland conducive to the natural processes of flooding and native species is also accessible to people，野草之美，大脚之美
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。
Asla :“设计师用非常少的投入，来 恢复湿地，却不乏诗情画意。 它看 起来不像个湿地，你可以从中看到 设计师的妙手。他们实际上在通过 设计净化水体。
2015 The Humanitarian Water & Food Award 全球人道主义水与食物奖
Avoid flood and retain water
M： 基于水生态基础设施的新型城：武汉五里界生态城
M:
： 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
水安全格局
其整合他元素
Existing water
Water based EI based
EI integrated with pedestrian & bicycle paths
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——还记得吗？我是你们的母亲河
反思：治水的小脚主义
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）
Inlet
St.3 St.2 St.1
St.4 St.5 St.6
St.7
St.8
St.9
Outlet
St.10
2009. 6
2010. 6
Inlet
St.3 St.2
St.4 St.5 St.6
St.7
St.8
St.9
Outle t
St.10
St.1
T P
total phosphorus
水-土分离 水-生物分离 城-水分离 排-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”（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 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，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。
•
水生态基础设施由对维护各种生态过程具有特殊重要意义的、关键性的自然 水生态系统和人工设计的水生态系统所构成，是维护生态系统服务能力的综 合性的、基础性的空间结构（景观）。由于生态基础设施（ecological Infrastructure）在很大程度上都是以水过程为核心的，所以， Hydroecological infrastructure 在某种意义上等同于Ecological Infrastructure, y 以它作为城市发展和土地开发的刚性的基础框架被称为“反规划”
2013, early Summer, toward north east
2012
2014
实验表明：10%的城市 海绵，就可以解决雨涝
ASLA，2012杰出奖（唯一项） “耳目一新！他开创了一个新的 专业方向。”（ASLA，2012）
2012 国际建筑奖
2015 全球能源中国 国家奖奖
水环境污染水生态破坏
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 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。。。。。
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，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
XL：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
• 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,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 （Foothill Strategy, Yu，2013, Harvard Interne national Review）
EI based circulation EI based land City deign based on EI
City based on EI
以水生态基础设施为导向的城市建设模式
慢行系统的整合
The city is under construction and well be built in 5-10 years
Scenario-1 Sprawl as usual
Scenario-3
Scenario-4
Scenario-5
应用案例之一：2012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
M:
urban design based on EI
Daxing, Beijing, 10 Square Kilometers
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），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
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
浙江台州永宁公园
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200多个城市，并在 10多个国家中推广应用
2001 中关村生命科学园
2008 天津桥园
2010 秦皇岛滨海
2012 哈尔滨群力
2013 六盘水
海绵国土 ------美丽中国的水生态基础设施
俞孔坚 北京大学建筑与景观设计学院 土人设计(Turenscape)
1. 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
• 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
洪水与内涝
干旱与地下水下降
（1）源头渗蓄：绿色海绵蓄技术模块：
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
Biblioteka Baidu
对策与示范：将景观作为生态雨洪滞蓄和净化设施，用10%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。
哈尔滨群力湿地公园
桑基鱼塘智慧
使用后测定：10%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%
哭泣的母亲河
是她们都在哭泣：
(2003)
南方的河，北方的河，都是我的母亲河,可
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
关键技术：生态红线的划定
生态安全格局方法 （Ecological Security Pattern, Yu，1995,1996）
生态安全格局也称生态安全框架，指景观中存在某种潜在的生态系统空间格局，它由景观中的某些关键的局部，其 所处方位和空间联系共同构成。生态安全格局对维护或控制特定地段的某种生态过程有着重要的意义. 通过过程模拟，建立阻力面，通过阻力面，利用门槛值和安全点，判别相应安全格局 源Source 潜在表面The potential surface 标准The criteria 判别安全格局The identification of security patterns
流-1: 梯田潜流湿地与植物过滤
流-2: 表流湿地与植物过滤
流-3: 种植物带过滤
Flow
流-4: 卵石过滤
汇与收获
Created a life supporting system for biodiversity and low maintenance
使用后检验: POE
•
L： 区域水生态基础设施 和 城市发展空间格局
北京案例
•洪水安全格局(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。
洪水安全格局(历史记录)
北京市地下水补给 模数分布图
综合水安全格局
水标准III 类；每公顷每天净化800吨水. 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。
上海后滩公园： 3Ha 湿地，净化2400方水，可供5000人使用。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
源：跌水曝气
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
(2)过程慢流：消能减速技术
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。
陂塘与梯田技术
• 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
36
不幸得到验证：北京721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
L
Landscape leads the way: Urban growth based on EI 基于生态基础设施的城市发展规划
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
(以生态系统服务为核心，以水为基础的生态基础设施及“反规划”框架)
生态系统服务 Ecosystem services
Abio-Natural process 水及自然过程 生物过程 Biological Process 文化过程 process
金华燕尾洲
2005年美国景观设计师协会综合设计荣誉奖 ASLA Jury 评语是：“巧妙的建筑设计， 精到的自然植被配置，创造出感性的体验空 间，好作品！”
2015 世界建筑节年度景观奖 WAF
（4）水质净化：加强型人工湿地技术模块
问题与挑战：中国75%地表污染, 50% 湿地栖息地消失，面源污染普遍存在 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
• (3)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 • 对策与示范：Geodesign技术与洪水适应设计，将景观作水适应媒介
•
改造前 •
改造后
浙江台州永宁江案例
The ecologically recovered riparian wetland conducive to the natural processes of flooding and native species is also accessible to people，野草之美，大脚之美
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。
Asla :“设计师用非常少的投入，来 恢复湿地，却不乏诗情画意。 它看 起来不像个湿地，你可以从中看到 设计师的妙手。他们实际上在通过 设计净化水体。
2015 The Humanitarian Water & Food Award 全球人道主义水与食物奖
Avoid flood and retain water
M： 基于水生态基础设施的新型城：武汉五里界生态城
M:
： 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
水安全格局
其整合他元素
Existing water
Water based EI based
EI integrated with pedestrian & bicycle paths
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——还记得吗？我是你们的母亲河
反思：治水的小脚主义
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）
Inlet
St.3 St.2 St.1
St.4 St.5 St.6
St.7
St.8
St.9
Outlet
St.10
2009. 6
2010. 6
Inlet
St.3 St.2
St.4 St.5 St.6
St.7
St.8
St.9
Outle t
St.10
St.1
T P
total phosphorus
水-土分离 水-生物分离 城-水分离 排-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”（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 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，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。
•
水生态基础设施由对维护各种生态过程具有特殊重要意义的、关键性的自然 水生态系统和人工设计的水生态系统所构成，是维护生态系统服务能力的综 合性的、基础性的空间结构（景观）。由于生态基础设施（ecological Infrastructure）在很大程度上都是以水过程为核心的，所以， Hydroecological infrastructure 在某种意义上等同于Ecological Infrastructure, y 以它作为城市发展和土地开发的刚性的基础框架被称为“反规划”
2013, early Summer, toward north east
2012
2014
实验表明：10%的城市 海绵，就可以解决雨涝
ASLA，2012杰出奖（唯一项） “耳目一新！他开创了一个新的 专业方向。”（ASLA，2012）
2012 国际建筑奖
2015 全球能源中国 国家奖奖
水环境污染水生态破坏
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 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。。。。。
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，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
XL：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
• 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,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 （Foothill Strategy, Yu，2013, Harvard Interne national Review）
EI based circulation EI based land City deign based on EI
City based on EI
以水生态基础设施为导向的城市建设模式
慢行系统的整合
The city is under construction and well be built in 5-10 years
Scenario-1 Sprawl as usual
Scenario-3
Scenario-4
Scenario-5
应用案例之一：2012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
M:
urban design based on EI
Daxing, Beijing, 10 Square Kilometers
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），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
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
浙江台州永宁公园
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200多个城市，并在 10多个国家中推广应用
2001 中关村生命科学园
2008 天津桥园
2010 秦皇岛滨海
2012 哈尔滨群力
2013 六盘水
海绵国土 ------美丽中国的水生态基础设施
俞孔坚 北京大学建筑与景观设计学院 土人设计(Turenscape)
1. 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
• 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
洪水与内涝
干旱与地下水下降
（1）源头渗蓄：绿色海绵蓄技术模块：
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
Biblioteka Baidu
对策与示范：将景观作为生态雨洪滞蓄和净化设施，用10%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。
哈尔滨群力湿地公园
桑基鱼塘智慧
使用后测定：10%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%
哭泣的母亲河
是她们都在哭泣：
(2003)
南方的河，北方的河，都是我的母亲河,可
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
关键技术：生态红线的划定
生态安全格局方法 （Ecological Security Pattern, Yu，1995,1996）
生态安全格局也称生态安全框架，指景观中存在某种潜在的生态系统空间格局，它由景观中的某些关键的局部，其 所处方位和空间联系共同构成。生态安全格局对维护或控制特定地段的某种生态过程有着重要的意义. 通过过程模拟，建立阻力面，通过阻力面，利用门槛值和安全点，判别相应安全格局 源Source 潜在表面The potential surface 标准The criteria 判别安全格局The identification of security patterns
流-1: 梯田潜流湿地与植物过滤
流-2: 表流湿地与植物过滤
流-3: 种植物带过滤
Flow
流-4: 卵石过滤
汇与收获
Created a life supporting system for biodiversity and low maintenance
使用后检验: POE
•
L： 区域水生态基础设施 和 城市发展空间格局
北京案例
•洪水安全格局(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。
洪水安全格局(历史记录)
北京市地下水补给 模数分布图
综合水安全格局
水标准III 类；每公顷每天净化800吨水. 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。
上海后滩公园： 3Ha 湿地，净化2400方水，可供5000人使用。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
源：跌水曝气
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
(2)过程慢流：消能减速技术
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。
陂塘与梯田技术