朱 勍，田敏敏，胡 德，陸希剛，章永鵬，陳 睿

(1.同濟大學(xué)，上海 200092；2.北京中外建建筑設(shè)計有限公司，上海 200030；3.華東師范大學(xué)，上海 200062)

1 研究背景

氣候、降雨和地貌是天然水系和雨洪形成的根本原因。城市化顯著影響流域的暴雨響應(yīng)，并增加潛在的洪澇威脅[1]。1960年代，Ian Lennox McHarg、Phil Lewis等發(fā)起的環(huán)境規(guī)劃運動提出通過水系的線性空間來加強河湖連通性和城市空間的生態(tài)連接性，開啟了城鎮(zhèn)化進程中河網(wǎng)水系的生態(tài)安全和結(jié)構(gòu)完整性研究[2]。1970年代，歐美發(fā)達國家開始重視對城市水網(wǎng)結(jié)構(gòu)的梳理和水環(huán)境功能的恢復(fù)，澳大利亞、英國、法國在城市河流保護與恢復(fù)方面做了積極的嘗試[3-5]。

我國的城鎮(zhèn)化進程對城市固有的河湖水系也產(chǎn)生了很大的影響。王軒等[6]探討了1644年以來許昌地區(qū)洪水特大災(zāi)害的原因，認為除氣候因素外，人地關(guān)系不和諧增加了洪水成災(zāi)的可能性。吳左賓[7]對明清時期西安、劉衛(wèi)[8]對廣州古城、朱紅偉等[9]對九江、黃健等[10]對南京、王晗[11]對西安等城市歷史水系的恢復(fù)及其對城市洪澇治理的作用做了實踐分析。城市歷史水系的消亡與城市內(nèi)澇、水體黑臭等城市問題密切相關(guān)[12]。

同時，基于歷史水系保護的城市格局優(yōu)化和水文化建設(shè)正逐步成為景觀生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域的研究熱點。歷史水系的變化對城市的興衰[13]、城址的選擇[14]、空間布局形態(tài)[15]、人居環(huán)境的營造[7]、景觀體系構(gòu)建[16]、古城風(fēng)貌格局確定[17]影響重大。金衛(wèi)斌等[18]、韓昌來等[19]、邵玉龍[20]從增加城市化地區(qū)的水安全彈性、改善人居環(huán)境、增加生物多樣性等城市生態(tài)綜合效應(yīng)的角度提出保護和恢復(fù)歷史水系。呂金波[21]、彭曉梅[22]、岳升陽等[23]就永定河古水系開展研究，對古漯河、古渾河、古無定河、古長河和唐代薊城城南歷史水系等進行了復(fù)原。面對嚴峻的城市防洪問題，城市歷史水系的修復(fù)亦是城市遺產(chǎn)防洪管理的一種重要手段[24]。

中部地區(qū)是近年來我國城鎮(zhèn)化速度和規(guī)模最顯著的區(qū)域。在中部六省中，河南是人口大省，本地城鎮(zhèn)化特征明顯，且增長速度最快(表1)。2021年7月17日至24日，累積降雨量超過300 mm的雨量帶覆蓋河南省中部和北部的大部分地區(qū)，包括：焦作、許昌、鄭州、漯河、新鄉(xiāng)、鶴壁等地區(qū)[25]。在鄭州蒙受重大災(zāi)害和損失的同時，一向受缺水困擾的中部地區(qū)城市的內(nèi)澇問題引發(fā)了各界的關(guān)注。

表1 全國和中部六省城鎮(zhèn)化率表 (單位：%)

2 中部地區(qū)天然水系和城市洪澇特征

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖1 案例城市所在的流域分布

本文的研究范圍涉及三個流域：黃河流域、海河流域和淮河流域(圖1)。該地區(qū)西側(cè)為燕山—太行山—伏牛山—桐柏山—大別山天然屏障，太平洋暖濕氣流，尤其是夏季副熱帶高壓氣流帶來大量水汽至此集結(jié)，輻合抬升，山前區(qū)域夏季易形成暴雨，加之地形匯勢，天然河道多發(fā)源于此。河道出山口，瞬時水量大，流速快，向東、南進入平原地區(qū)，后流速減慢，在山前沖積平原易形成洪泛。沖積平原地形平坦，土壤肥沃，豐富的水源和均勻密布的水網(wǎng)，滋養(yǎng)了中原農(nóng)業(yè)的發(fā)育和繁榮。

研究區(qū)域內(nèi)降雨特征明顯，山前城市年降雨量大，在700至800 mm之間，部分山前城市能達到900 mm以上，年降雨量隨地形遞降，到平原城市下降至600至700 mm之間，沿黃城市多年平均降雨量在600 mm左右。年降雨量空間分布特征是由暴雨特征產(chǎn)生的，山前地區(qū)容易產(chǎn)生暴雨中心，暴雨量大[26]。

本次主要選取了三種類型的城市：山前城市，如焦作、漯河、鶴壁；平原城市，如許昌、周口、商丘；沿黃城市，如濮陽、開封等。以案例的形式展開分析。

2.1 山前城市受山區(qū)坡度大、坡向明顯等地形和水文匯流特征決定，河流體系大多為樹狀水系，即存在明顯的匯聚格局，支流水量迅速匯集至干流[27]。這種類型的積澇特征是以區(qū)域骨干排澇河道為中心，兩側(cè)積澇明顯。如焦作中心城區(qū)老城區(qū)位于北部山前，地勢平均坡度大于2.2%；河流呈南北走向，山洪快急，不易洪澇。南部新城區(qū)為沖積平原，河流呈東西走向，容易積澇。北面的6條河道由北向南匯入大沙河，使其成為最主要的洪水走廊，沿岸容易積澇(圖2)。焦作中心城區(qū)在沒有任何工程干預(yù)，遭遇百年一遇設(shè)計降雨的情況下，大沙河迎賓路以東河段兩岸積水深度達1.0 m以上的面積超過約7.5 km2，其中局部水深可達2.5 m(圖3)。骨干河道的排澇能力成為整個城區(qū)除澇能力的關(guān)鍵。

注：作者自繪，資料來自《焦作市生態(tài)水系規(guī)劃》，2017圖2 焦作市中心城區(qū)地勢圖

注：作者自繪，資料來自《焦作市生態(tài)水系規(guī)劃》，2017圖3 焦作市分布式水文模型模擬結(jié)果

2.2 平原城市由于地形處在山區(qū)平原過渡地帶，水系匯至平原地區(qū)后，坡度變緩，水系的聚集特征弱化，河流走向大多呈平行水系特征。積澇區(qū)域相對分散，片狀分布于平行水系中間地帶。例如：周口市位于豫東黃淮沖積平原，緊鄰河南省暴雨中心(圖4)。地勢自西北向東南傾斜，平均地面坡降約為1/6000，河道流速慢，是歷史上最容易發(fā)生洪澇災(zāi)害的地區(qū)(圖5)。骨干河道沙潁河承擔(dān)流域性防洪職能，汛期水位上升，城市澇水無法排入。內(nèi)澇主要原因是地下水位下降，內(nèi)水系水源不足，導(dǎo)致河網(wǎng)退化，水體的連通性能下降。城市內(nèi)澇程度取決于城市水系本身的連通性和調(diào)蓄能力。

注：作者自繪，資料來自《周口市生態(tài)水系規(guī)劃》，2016圖4 周口市境內(nèi)河流的流域范圍

注：作者自繪，資料來自《周口市生態(tài)水系規(guī)劃》，2016圖5 周口中心城區(qū)分布式水文模型模擬結(jié)果

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖6 濮陽市兩流域三分區(qū)分布圖

2.3 沿黃城市由黃河沖積平原的地形特征決定，水系呈網(wǎng)格狀或樹狀，水系交錯，方向不一。有江南河網(wǎng)的特征，但因為缺少水源，河流長期干涸，導(dǎo)致水系退化。積澇點狀分散分布，沒有明顯的積澇帶，或者積澇片。積澇區(qū)域相對分散。格網(wǎng)水系的輸水效率不高，但是調(diào)蓄儲水作用明顯。例如濮陽，北部為黃河故道沖積平原，中部為黃河蓄滯洪區(qū)，南部為現(xiàn)代黃河河床及河漫灘區(qū)(圖6)。水泊連綿，岡洼相間，溝渠密度高且均勻，農(nóng)村水網(wǎng)密度可與蘇州市鄉(xiāng)村相比(3.4 km/km2)[28]。但城市水網(wǎng)退化嚴重，且季節(jié)性明顯，淤沙導(dǎo)致渠系水動力不足。蒸發(fā)量大，全市多年(1956—2000年)平均降水量為526.8 mm，水面蒸發(fā)量多年平均值為930.3 mm，遠高于降水量(表2)，在沿黃故道影響區(qū)域更甚，導(dǎo)致水面存蓄困難。積澇點散布于河網(wǎng)中間區(qū)域，形成小范圍的內(nèi)澇災(zāi)害。

表2 濮陽市各縣多年(1956—2000年)平均降雨量和平均水面蒸發(fā)量

可以看到，相近氣候、降雨條件下，不同區(qū)位、地貌城市的洪澇問題各不相同。洪澇直接決定著天然河道的形成與布局，同時也沖刷出城市生存發(fā)展的空間和方式，城市文明生于斯，長于斯。

3 中部地區(qū)城市內(nèi)澇成因及其與歷史水系的關(guān)系

3.1 古代城市選址及空間結(jié)構(gòu)對洪澇的避讓和適應(yīng)古代城市非常注意防洪，選址多以地勢稍高、河床穩(wěn)定、避洪建城等為原則。在洪水咽喉的漯河，市區(qū)、舞陽縣、臨潁縣城選擇均為擇崗而建，城區(qū)內(nèi)部標高比周邊高2～3 m，形成了相對安全的防洪臺地。在黃泛區(qū)的濮陽，市域內(nèi)目前還有很多的地名以“丘”“崗”命名。河道的遷徙也往往是城址變遷的主要原因。在空間結(jié)構(gòu)上，古代城市也表現(xiàn)出對天然水系自然的順應(yīng)、避讓和利用。漯河城鄉(xiāng)居民點、洼地、崗地均因地勢東西向走廊式布局以順應(yīng)和避讓泄洪通道(圖7)；在黃泛平原，古城中間高、四周低的“龜背”城市大量存在，利用大量坑塘調(diào)蓄，護城河形成內(nèi)外連通的防洪排澇體系，也形成自然的海綿系統(tǒng)(圖8)。

注：作者自繪，資料來自《漯河市生態(tài)水系規(guī)劃》，2016圖7 漯河市地形地貌圖

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖8 黃泛平原古城城水空間格局

3.2 從城水關(guān)系分析現(xiàn)代城市內(nèi)澇的成因

3.2.1 現(xiàn)代城市建設(shè)導(dǎo)致城市排澇格局結(jié)構(gòu)性失衡 現(xiàn)代城市雨水管網(wǎng)逐路而設(shè)，改變了原始地貌天然均衡的澇水匯流格局。以濮陽為例：根據(jù)濮陽市域的地形，雨水天然匯流通道是馬頰河與潴龍河，這兩條河道與東西兩條引黃干渠一起，順應(yīng)地勢、相對均勻地分擔(dān)著整體區(qū)域的澇水。濮陽中心城區(qū)空間拓展主要有以下4個階段(圖9)：

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖9 濮陽城水關(guān)系變化

(1)開州古城東臨馬頰河，高地選址，城市澇水通過護城河排入馬頰河(圖9(a))；

(2)建國初期濮陽縣城跨馬頰河?xùn)|擴，馬頰河作為唯一的雨污和排澇通道，沿河設(shè)濮陽縣污水處理廠(圖9(b))；

(3)1980年代，中原油田北跨鐵路，在馬頰河以東建設(shè)服務(wù)基地，選擇了逆地形走勢，但距離較近的馬頰河作為雨污和排澇通道，沿河建設(shè)了油田污水處理廠(圖9(c))；

(4)改革開放后，在馬頰河以西建設(shè)新城，仍以馬頰河作為唯一的排澇通道，建設(shè)了第一污水處理廠(圖9(d))。

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖10 濮陽市馬頰河、潴龍河在區(qū)域防洪除澇中的地位

目前，馬頰河承擔(dān)了沿線一市三縣近200萬人、7個污水廠每天近35萬t的尾水排放。馬頰河干流年平均流量為2.47 m3/s，其中污水廠尾水2.49 m3/s，達到100%，成了唯一的洪澇和排污通道。而潴龍河對城市澇水幾乎無任何作用。不僅馬頰河不堪重負，城市排水方向也由原來的自西向東順勢排放，改變?yōu)樗械挠晁晒芏汲R頰河排放的向心式格局，大量的逆地形走勢排管帶來豎向上諸多問題和困難，內(nèi)澇不可避免。(圖10)

3.2.2 城市地表水系退化和改道，導(dǎo)致自然排澇體系結(jié)構(gòu)性損毀 水網(wǎng)退化或改道是工業(yè)化城市發(fā)展過程中共性的問題，平原地區(qū)城市表現(xiàn)尤為明顯。從濮陽市清豐20年前縣城的水系可以清楚地看出，城市建設(shè)截斷了馬頰河?xùn)|側(cè)眾多的支流匯入；而今天的清豐縣城馬頰河以東人口密集區(qū)域內(nèi)水系幾乎完全消亡(圖11)，排澇完全依靠管道。2021年7月強降雨，中心城區(qū)大量積澇點沿路分布，無地表徑流接納，導(dǎo)致長時間澇水不退。

注：資料來自《清豐縣四水同治總體規(guī)劃》，2022圖11 清豐縣城2000年和2020年水系對比

除了河道，還有坑塘。歷史上大小坑塘洼地形成平原城市特有的麻面狀的地貌。1949—1957年，河南省實施“井+坑塘”的農(nóng)田水利灌溉，清豐縣共挖蓄水坑塘2660個，平均6個坑塘/村，灌溉面積達到1.95萬hm2。至2020年清豐縣占地0.2 hm2以上的坑塘數(shù)量約98個，僅有歷史上坑塘數(shù)量的3.7%。周口1980—2020年間中心城區(qū)坑塘的數(shù)量和規(guī)模也大量減少(圖12)。

注：資料來自《周口市城市總體規(guī)劃(2006—2020)》，2006圖12 1980—2020年間周口中心城區(qū)坑塘的數(shù)量和規(guī)模變化情況

水系和坑塘的退化消亡使歷史形成的天然調(diào)蓄體系出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的損毀。無視這一現(xiàn)象的代價是巨大的，不僅使平原城市的自調(diào)蓄能力消亡殆盡，更多的是類似周口市體育中心，其選址建設(shè)在積澇嚴重、本適于調(diào)蓄雨洪的低洼區(qū)域，導(dǎo)致城市中心區(qū)排水困難，內(nèi)澇頻繁。

3.2.3 對城市管網(wǎng)的過度依賴，地表和地下排水結(jié)構(gòu)體系不協(xié)同 目前城市普遍存在的雨污水管網(wǎng)問題非一日之功，亦非短期可解決。但管道只解決輸送的問題，最終還是要排放至天然水體。在筆者負責(zé)的《鶴壁東區(qū)水系規(guī)劃與海綿城市規(guī)劃》的編制過程中，規(guī)劃區(qū)域由西到東平均3 km，在規(guī)劃區(qū)域中部的一條南北向人工河道陽明河是否應(yīng)該接納雨水問題上作了比較：①若陽明河不接納雨水，整個區(qū)域雨水干管均向西排入劉洼河。管網(wǎng)模型顯示，干管到劉洼河排口的頂標高低于地坪標高8 m以上，超負荷管道占比達到38.98%(圖13—14)。②如果陽明河接納雨水，發(fā)現(xiàn)在相同重現(xiàn)期P=2 a情況下，超負荷管線僅有2.1%，而且多為老城區(qū)現(xiàn)狀管線，不但雨水干管的埋深減小，劉洼河的排水壓力也可得以緩解(圖15)。可見，天然受納水體的布局直接影響著城市管網(wǎng)的輸水效能。

城市地表和地下排水系統(tǒng)不協(xié)同還表現(xiàn)在調(diào)蓄水體對于本地澇水的不兼容[29]。鄭州“7·20”大雨，鄭東新區(qū)總庫容2680萬m3的龍湖作為引黃調(diào)蓄工程，未能接納雨洪；濮陽馬頰河上唯一的一個調(diào)蓄湖明月湖，僅接納上游洪水，而未設(shè)雨水排口，導(dǎo)致出現(xiàn)“近湖積澇”的奇怪現(xiàn)象。

注：作者自繪，資料來自《鶴壁東區(qū)海綿城市專項規(guī)劃》，2021圖13 鶴壁東區(qū)方中路設(shè)計雨水干管溢流情況(陽明河不接納雨水情況下)

注：作者自繪，資料來自《鶴壁東區(qū)海綿城市專項規(guī)劃》，2021圖14 陽明河不接納雨水情況下管網(wǎng)模型評估

注：作者自繪，資料來自《鶴壁東區(qū)海綿城市專項規(guī)劃》，2021圖15 陽明河接納雨水情況下管網(wǎng)評估

4 基于歷史水系修復(fù)的安全城水空間結(jié)構(gòu)

4.1 中部地區(qū)城市歷史水系修復(fù)的機遇和困難生態(tài)文明建設(shè)以來，隨著我國流域河道治理、四水同治、城市黑臭水體整治等系列行動的推進，流域性洪水對城市的威脅已基本得到控制。今天在雙碳、節(jié)能、生態(tài)城市、韌性城市建設(shè)的背景下，因地制宜，建設(shè)地方特色的除澇減災(zāi)體系，政策面已非常清晰。

在城市建設(shè)上，流域防洪將區(qū)域性骨干河道治理基本完成；花園城市建設(shè)、城市綠地及綠道建設(shè)正在形成分層級、貫通的海綿體系；5～15 min生活圈、開放街區(qū)的建設(shè)，精細化管理，使綠地、濱水環(huán)境有了更多的人、服務(wù)和經(jīng)費。水綠不分家，提高生態(tài)品質(zhì)的同時解決城市內(nèi)澇，在社會意識方面已達成共識。

文化上，中部地區(qū)是中華文明發(fā)源地，歷史最悠久，內(nèi)涵最豐富、區(qū)域最集中。歷史水系的恢復(fù)將對地理、水文、考古、城市等多學(xué)科的研究提供機會。歷史水系的文化價值和社會價值一旦被發(fā)掘和釋放，其建設(shè)和維護的困難迎刃而解。

學(xué)科協(xié)同上任重道遠。城市防洪和城市排水目前分別屬于水利學(xué)科和給排水學(xué)科，二者執(zhí)行的規(guī)劃和設(shè)計規(guī)范差異很大?！妒彝馀潘O(shè)計標準》中規(guī)定的雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期P=2～5 a(現(xiàn)狀絕大部分城市的P只有1 a)；在《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》(GB51222—2017)中，內(nèi)澇防治的設(shè)計重現(xiàn)期為20～30年一遇(中小城市)。在雨水管道的設(shè)計重現(xiàn)期P=1～2 a的情況下，如果按照20年一遇的內(nèi)澇防治標準，其每小時的降雨量往往會超出市政雨水管渠的計算排水能力。

規(guī)劃編制和審批制度上存在盲區(qū)。目前城市國土空間規(guī)劃、專項規(guī)劃、詳細規(guī)劃等各層次的編制均沒有對歷史水系的排查要求，也鮮見對易澇區(qū)的評估和論證要求。建設(shè)項目選址論證時，也不要求做積澇點的排查或內(nèi)澇影響評價。

4.2 城市歷史水系修復(fù)的系統(tǒng)性和綜合性天然水系，是在地形引導(dǎo)下自然形成的匯水體系，經(jīng)過漫長的沖刷后形成平衡狀態(tài)，其水系尺度、方向、調(diào)蓄水量等是符合歷史降雨和洪澇規(guī)律的?，F(xiàn)代城市建設(shè)改變了建成區(qū)下墊面狀態(tài)和排水模式，歷史水系在新的排水體系中的作用已改變，修復(fù)的必要性和可行性面臨挑戰(zhàn)。城市歷史水系修復(fù)涉及到水文地質(zhì)、國土空間、考古、環(huán)保、水利、城建等各個領(lǐng)域和部門，考驗學(xué)科交叉的協(xié)同創(chuàng)新能力和城市綜合的管理能力，近20年歐美國家對其開始實踐。

城市歷史水系修復(fù)在規(guī)劃層面，主要涉及以下幾個方面：(1)水文地質(zhì)史料查詢、歷史遺跡分布、社會調(diào)查、歷史重大水患災(zāi)害調(diào)查等，初步判別可能修復(fù)的歷史水系的區(qū)位和走向；(2)歷史水系與現(xiàn)狀水系的供排關(guān)系；(3)歷史水系修復(fù)后的新增調(diào)蓄庫容及其與骨干河道錯峰排澇的效能比較；(4)通過水動力模擬，比較不同水系結(jié)構(gòu)對城市整體的排澇順暢度、積澇點消除的貢獻度；(5)與城市空間規(guī)劃銜接，比較不同的水系結(jié)構(gòu)對城市空間的帶動力；(6)歷史水系沿線涉及到的人口和產(chǎn)業(yè)、地上地下基礎(chǔ)設(shè)施、文物及其他敏感區(qū)域和設(shè)施等的布局情況，判斷修復(fù)的經(jīng)濟和技術(shù)可行性；(7)分層級選擇確定可修復(fù)的歷史水系；并結(jié)合地勘、物探、地下水等情況初步判斷工程實施的可行性。

4.3 城水空間結(jié)構(gòu)識別與歷史水系修復(fù)互動的實踐歷史水系修復(fù)不同于重修溝渠，其歷史文化價值和對城市的貢獻度往往是評判是否值得修復(fù)、如何修復(fù)的關(guān)鍵。把歷史水系放在城市發(fā)展的空間框架里，在城水關(guān)系上做研究，往往能找到有效的路徑。下面以案例的形式予以闡述。

4.3.1 重審歷史骨干河道在城水結(jié)構(gòu)中的地位 骨干河道在城市排澇中起著最基礎(chǔ)的作用，在國土空間規(guī)劃和各專項規(guī)劃中，骨干河道的排澇標準都是強制性標準。但在同樣滿足計算排澇能力的基礎(chǔ)上，城區(qū)段的骨干河道也經(jīng)常會被城市建設(shè)擠壓空間。在2016年對焦作中心城區(qū)內(nèi)澇的調(diào)研中，大沙河主河槽斷面80 m，50年一遇行洪淹沒漫灘地總寬(洪水位寬度)約400 m；近年兩側(cè)建設(shè)侵占，當(dāng)時水利部門的方案是在80 m藍線范圍內(nèi)，高堤設(shè)防、深窄斷面，但汛期洪水位上漲，支流排不進，需要泵站強排。為減輕平原區(qū)積澇，在2011年版的《焦作市城市總體規(guī)劃》中在新河和大沙河之間規(guī)劃新開挖多條南北向河道，平面形態(tài)呈“田”字型水網(wǎng)。

這樣水利單一部門的技術(shù)“硬”方案是可行的，做法也很普遍。但從焦作整體的城市格局中來看，大沙河對城市的作用就遠不止于行洪除澇，而是整個中心城區(qū)南部乃至區(qū)域性的生態(tài)廊道(圖16)。通過對生物保護廊道的適宜寬度的比較(表3)，并使用焦作本地物種中生態(tài)敏感性較強的櫟類植物生長、以及白鷺驚飛距離來設(shè)置廊道寬度，基本確定生態(tài)廊道的基礎(chǔ)寬度為200 m，并且每隔一段距離需要設(shè)置一個節(jié)點性生境斑塊。城市空間引導(dǎo)上，焦作未來重心南移，通過大沙河建立新舊城互通的公共空間，引導(dǎo)城市沿河跨河發(fā)展，這些都成為大沙河規(guī)劃的基本要求(圖17)。地質(zhì)調(diào)查中，大沙河兩側(cè)1000 m范圍內(nèi)以第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)壤土，重粉質(zhì)壤土中夾有粉質(zhì)黏土層為主，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，部分河段土層的垂直滲透系數(shù)較大，做建設(shè)用地，工程處理成本高，開發(fā)商明顯回避。而這一尺度作為城市濱水空間恰為焦作山水城市所需的新型公共服務(wù)提供了空間。

注：作者自繪，資料來自《焦作市綠地系統(tǒng)規(guī)劃》，2019圖16 焦作市中心城區(qū)綠地系統(tǒng)

注：作者自繪，資料來自《焦作大沙河生態(tài)治理規(guī)劃》，2017圖17 大沙河在城市空間發(fā)展需求中的作用和功能

表3 不同學(xué)者提出的生物保護廊道的適宜寬度值[30]

對大沙河的生態(tài)和城市價值重新評估后，很快達成了共識：作者2017年主持的《焦作市大沙河生態(tài)治理規(guī)劃》實施后，系統(tǒng)修復(fù)了大沙河歷史河道，斷面從原來的80 m提升到平均350 m，過流能力由原來的650 m3/s提高到960 m3/s，洪水位下降，保證了主城區(qū)澇水的自然排放；大沙河生態(tài)帶總綠地面積約3470 hm2，比原規(guī)劃面積增加了3.5倍；規(guī)劃大幅度增加上游靈泉湖和下游吳澤湖的調(diào)蓄庫容；原總規(guī)里平原區(qū)增加南北向連接河道對排澇并無價值，大部分取消；上游恢復(fù)了田澗溝、塔掌溝、山陽故城中的李河故道等中小型歷史河道，消滅了澇水收集盲區(qū)；下游恢復(fù)了大獅澇河、青年河以及山門河末端匯入沙河段的歷史水系，保留原有走向。

這種城水一體的空間結(jié)構(gòu)使城市排澇自然而順暢。大沙河歷史自然的狀態(tài)和洪澇能力的恢復(fù)提高了整體中心城區(qū)除澇效能，而且上下游銜接無礙。在2021年“7·20”鄭州強降雨中，焦作與鄭州同處暴雨中心，中心城區(qū)的水網(wǎng)結(jié)構(gòu)和大沙河滿斷面的承付讓洪澇平穩(wěn)渡過，保護了平原易澇區(qū)20萬人口的生命財產(chǎn)安全；這種基于內(nèi)澇安全的水-綠-城一體的空間骨架，也正在成為城市高品質(zhì)空間和新型服務(wù)業(yè)發(fā)育的載體和引擎，周邊開發(fā)踴躍。

4.3.2 發(fā)揮中小水系網(wǎng)絡(luò)化的集水效能 地表水系退化是中部地區(qū)城市普遍存在的問題，尤其是平原城市。2016年作者在《周口市中心城區(qū)黑臭水體綜合整治暨水系連通規(guī)劃》的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，區(qū)域性骨干河道潁河穿城而過，汛期澇水排不進；高堤把城市原有的南北向中部匯流的排澇格局一分為二，潁南潁北兩城區(qū)澇水無處可去。城中1500 m2以下的小型坑塘已基本消亡；歷史河道及支流仍是坑塘之間最主要聯(lián)系通道，在豎向上表現(xiàn)出明顯的連貫性。

注：作者自繪，資料來自《周口市生態(tài)水系規(guī)劃》，2016圖18 周口市中心城區(qū)水系規(guī)劃圖

分片區(qū)、網(wǎng)絡(luò)狀的中小歷史水系修復(fù)是值得嘗試的。將運糧河與洼沖溝作為潁南、潁北的骨干排澇河道，恢復(fù)并連通坑塘，形成南北兩個獨立的自動力內(nèi)水體系。下游，恢復(fù)防護林帶中的一條季節(jié)性河道新運河，分別與運糧河與洼沖溝連通，利用34.3 km2的低洼廣闊的林水空間自然調(diào)蓄；結(jié)合城市綠道恢復(fù)中小水系，收集局部澇水，消滅散布積澇點(圖18)。

中小水系恢復(fù)形成的網(wǎng)絡(luò)效能很快發(fā)揮出來。規(guī)劃后的中心城區(qū)水系，水面率4.89%，骨干河道間距平均800 m。積澇模型模擬，在百年一遇的降水條件下，24 h內(nèi)退水，基本不形成地表徑流。這一體系作為主要的城市綠道得以保護，在護障城市雨洪安全的同時，也以潤物細無聲的方式哺育著城市。

4.3.3 平衡城市排澇格局，注重林水保育和文化追溯的作用 中部地區(qū)河道季節(jié)性強，蒸發(fā)量大，缺水仍是中心城區(qū)水系退化、排澇格局失衡的最根本原因。要想除澇，先要保水，城市排澇需要可識別、順暢的地表水系依托。2018年在作者主持的《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》中，從城水結(jié)構(gòu)入手，根據(jù)人口和產(chǎn)業(yè)分布與積澇區(qū)排查，調(diào)整管網(wǎng)排水分區(qū)，將馬頰河上游污水處理廠的尾水通過濕地凈化引入潴龍河，作為其上游水源，汛期與馬頰河分區(qū)排澇；選擇性修復(fù)東西向的水系，接納馬頰河退水和沿線城區(qū)澇水。

注：作者自繪，資料來自《濮陽市四水同治總體規(guī)劃》，2020圖19 濮陽市中心城區(qū)水系規(guī)劃圖

應(yīng)對高蒸發(fā)量，古代“林囿城湖”的做法很有啟發(fā)：林水不分家，河道兩側(cè)建設(shè)防護林帶；利用城市原有的寬闊綠廊作為污水處理廠的引離通道，設(shè)置尾水濕地，兼顧調(diào)蓄，保證城區(qū)水系常年清流。綠廊城湖也成為濮陽作為黃泛平原城市的特色(圖19)。

在歷史水系修復(fù)的空間確定上，利用文化和社會印記去追溯歷史水系變遷的逆向過程研究是有效的。從不同時期濮陽文化聚落、城址變遷、文化遺存以及空間組織中的社會環(huán)境印記，追溯和印證城市演進過程中的水系變化情況，用計算機模擬還原相應(yīng)的水系，并判別其關(guān)聯(lián)性。這種方法用于獲取中小尺度水系形態(tài)變遷定量化特征是可行的。

4.4 重視歷史水系結(jié)構(gòu)性修復(fù)的溢出價值，培育高品質(zhì)的城水空間體系歷史水系修復(fù)是城市經(jīng)濟水平、技術(shù)能力、文化需求、民眾意識發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，其價值不僅在于除澇，更在于其對城市生態(tài)、產(chǎn)業(yè)和空間的支撐及預(yù)期。焦作大沙河一期中心城區(qū)段約15 km的濱河生態(tài)帶2018年竣工，至2020年，動植物種群、棲息地已基本穩(wěn)定成型，生物鏈初具規(guī)模，大沙河監(jiān)測到鳥類67種，水禽27種；焦作市市野生動植物保護救護站在大沙河沿岸觀測到國家二級保護動物紅隼、白琵鷺、東方角鸮、雕鸮等近20種，國家級、省級重點保護鳥類以及“三有”保護動物超過50種；大沙河兩岸服務(wù)業(yè)聚集，土地價格由2016年的不到900萬元/hm2提升到2019年的6000萬元/hm2，直接帶動了舊城更新和沙南工業(yè)區(qū)轉(zhuǎn)型。上游靈泉湖、靈泉寺得以保護和恢復(fù)；2019年焦作大沙河及城市水系改造作為河南省“百城提質(zhì)”優(yōu)秀項目，國家多部委現(xiàn)場觀摩，也成為河南省“四水同治”經(jīng)驗全國推廣的樣板案例。2019年“十一”黃金周大沙河接待游客10萬余人次。2016年至2019年，焦作接待游客人數(shù)、旅游綜合收入年均增長10%以上，尤其入境游增長更為明顯，年均增長20%以上，居全省前列。2019年，焦作市人均地區(qū)生產(chǎn)總值在全省位列第2名，全市GDP和固定資產(chǎn)投資增速均居全省第一，一般公共預(yù)算收入增速居全省第二。

歷史水系修復(fù)對城水結(jié)構(gòu)的完善將帶來城市環(huán)境和公共服務(wù)品質(zhì)提高、生態(tài)和生物多樣性的恢復(fù)、以及地理、考古、歷史學(xué)和文化等無窮盡的溢出價值。也正是這些溢出價值，使得歷史水系的結(jié)構(gòu)性修復(fù)能夠達成社會共識，獲得經(jīng)濟支持。

5 結(jié)論與展望

水是自然氣候地理最清晰的識別和表征，城水結(jié)構(gòu)是城市最基本的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)，也是保證城市內(nèi)澇安全的支撐性結(jié)構(gòu)。從內(nèi)澇安全的視角觀察城水結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)從古至今有著明顯的傳承關(guān)系。中部地區(qū)歷史悠久，文明繁盛，隨著城市轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的要求，對城市歷史水系的修復(fù)已經(jīng)顯現(xiàn)出明顯的需求。汲取中華古老智慧，探究歷史水系原貌和變遷過程，從多學(xué)科的角度識別和優(yōu)化、結(jié)構(gòu)性修復(fù)城市歷史水系，適時地提出基于歷史水系修復(fù)的安全城水空間結(jié)構(gòu)，逐步建立科學(xué)、高效、一體化的城水安全空間體系，這是城市安全和發(fā)展的基礎(chǔ)保障，也是最大的因地制宜、因城而異的城市空間特色，對于城市內(nèi)澇安全和可持續(xù)發(fā)展都有著深遠的意義。