在现有住房中实施“海绵城市”理念——更像是一个梦想，还是一种现实？

《Frontiers in Environmental Science》：Sponge city in existing housing stock – more of a dream or reality?

海绵城市概念在德国莱比锡新旧社区中应用潜力分析，通过GIS数据和模型计算（SCS、Horton模型）评估绿化、透水铺装等措施对径流和雨水渗透的影响。结果显示预制社区（Paunsdorf）因平坦屋顶多、绿地密度高，海绵元素实施潜力达76.5%，可减少90%地表径流；而老城区（Southern Suburb）因建筑密集、绿化不足，改造潜力仅23.7%。研究证实透水铺装和绿色屋顶对缓解城市热岛效应、减少内涝最有效，建议优先在预制社区推广立体绿化与渗透设施。

　　海绵城市的概念是城市规划和设计领域的一个重要趋势，旨在通过模仿自然水循环过程，提高城市对气候变化的适应能力。随着全球城市化进程的加速，城市面临着越来越严峻的水资源挑战，包括极端降水引发的洪水和干旱导致的水资源短缺。为了应对这些问题，海绵城市强调通过引入自然元素和绿色基础设施，使城市具备良好的雨水管理能力，同时改善城市微气候，减少热岛效应，并促进地下水补给。本研究以德国莱比锡市的两个住宅区——Paunsdorf（预制住宅区）和Southern Suburb（传统老城区）为例，探讨了在现有城市区域中实施海绵城市元素的可行性、潜力及其对城市微气候和水资源管理的影响。

Paunsdorf作为预制住宅区，其建筑形式与Southern Suburb存在显著差异。Paunsdorf拥有更多且更大的平屋顶系统、绿地、城市树木以及原地砾石排水床，而Southern Suburb则以坡屋顶建筑、铺设路面和较小的绿地为主。这些不同的城市结构特征决定了两个区域在海绵城市元素实施上的不同潜力。例如，Paunsdorf的平屋顶为绿色屋顶的安装提供了更多可能性，而Southern Suburb由于建筑形式的限制，实施绿色屋顶的难度相对较高。此外，Paunsdorf的绿地面积更大，这为雨水的自然渗透提供了更好的条件，而Southern Suburb的绿地面积较小，导致其在雨水管理方面相对薄弱。

在海绵城市元素的实施方面，研究发现绿色屋顶、透水铺装、原地渗水床等措施对减少地表径流和提高雨水渗透能力具有重要作用。例如，在Paunsdorf，通过安装密集型绿色屋顶，可将地表径流量减少90%。这表明，绿色屋顶在现有住宅区中具有巨大的应用潜力，尤其适用于平屋顶比例较高的区域。而在Southern Suburb，虽然绿色屋顶的实施受到建筑结构的限制，但通过改变停车区域的铺装方式，如使用草格铺装，同样可以有效减少径流，提高雨水渗透能力，并对城市热岛效应和暴雨管理产生积极影响。这些措施不仅能够缓解城市排水系统的压力，还能改善城市微气候，提高居民的生活质量。

从研究数据来看，Paunsdorf在现有条件下，已经具备较高的海绵城市潜力。其较大的绿地面积、丰富的平屋顶资源以及较为开放的建筑布局，使得海绵城市措施更容易实施。而Southern Suburb由于其密集的建筑结构和有限的绿地空间，实施海绵城市元素的难度较大。然而，即便如此，通过改造现有绿地、增加透水铺装以及利用现有空间建设小型渗水床，仍然能够显著改善该区域的水资源管理能力。此外，研究还指出，随着城市人口的增长，对水资源管理的需求也日益增加，因此，对现有城市区域进行海绵城市改造具有重要的现实意义。

海绵城市的核心理念在于通过多层次的绿色基础设施和水敏感设计，使城市能够像海绵一样吸收、储存并逐渐释放雨水。这一理念不仅有助于减少城市洪水风险，还能在干旱时期提供可利用的水资源，同时改善城市微气候。例如，绿地和植被能够通过蒸发和蒸腾作用调节局部温度，降低城市热岛效应。透水铺装和渗水床则能够增加雨水渗透，减少地表径流，缓解城市排水系统的压力。此外，城市绿化还能提高空气质量，为居民提供更好的生活环境。

在实施海绵城市措施时，需要综合考虑城市的空间布局、建筑类型以及现有基础设施的特点。对于现有城市区域，如Paunsdorf和Southern Suburb，研究发现，通过改造停车区域、增加绿地和利用现有建筑结构进行绿色屋顶建设，可以有效提高海绵城市功能。例如，在Paunsdorf，将现有的沥青或复合铺装材料更换为草格铺装，可以显著增加雨水渗透率，减少径流。而在Southern Suburb，尽管绿地面积较小，但通过改造现有区域，如在建筑之间的空隙建设小型渗水床，仍然能够改善区域的雨水管理能力。

研究还指出，海绵城市措施的实施需要结合城市规划的整体目标，如提高城市生态价值、减少能源消耗和改善交通状况。例如，Paunsdorf的规划强调了绿色空间和步行道的建设，这不仅有助于雨水管理，还能提升居民的生活质量。而Southern Suburb则需要在有限的空间内，寻找更具针对性的海绵城市元素，如利用现有道路两侧的空地建设绿带或渗水沟渠，以改善区域的雨水管理能力。此外，研究还强调了城市绿地的重要性，指出绿地不仅能提高雨水渗透率，还能通过蒸发作用调节局部气候，降低城市温度。

尽管研究中采用了一些简化的方法，如使用通用的渗水系数和基于假设的模型参数，但这些方法在现有城市区域的海绵城市改造中仍然具有参考价值。例如，通过使用霍顿模型和SCS-CN模型，可以估算不同城市元素在雨水管理方面的潜力。然而，这些模型在实际应用中可能存在一定的局限性，特别是在考虑城市地形、植被类型和降雨强度等复杂因素时。因此，未来的研究需要更加精确的数据支持，如利用遥感技术获取更详细的植被分布信息，或结合具体的城市区域进行更深入的模型校准和验证。

总体而言，本研究为现有城市区域的海绵城市改造提供了重要的实证数据和方法论支持。通过对比Paunsdorf和Southern Suburb的不同特征，研究揭示了不同城市结构在海绵城市元素实施上的潜力差异。同时，研究也指出了在现有城市区域中实施海绵城市措施的可行性和必要性，尤其是在应对气候变化带来的极端降水和水资源短缺问题方面。此外，研究还强调了海绵城市措施对城市微气候的积极影响，如降低城市温度、减少热岛效应以及改善空气质量。这些发现为未来城市规划提供了有价值的参考，同时也提醒我们在实施海绵城市措施时，需要充分考虑城市的具体条件和需求，以确保措施的有效性和可持续性。