主持人： 邹涛，博士，北京清华同衡规划设计研究院。zoutao@vip.sina.com

周正楠，博士，清华大学建筑学院副教授。zznan@tsinghua.edu.cn

荷兰的城市水系统管理经验具有较高参考价值，可供可持续滨水城市开发项目借鉴。初步研究表明，荷兰典型围海城市阿尔梅勒的城市水系统在夏季、冬季和特殊暴雨条件下分别对应于三种运行模式，并具有防御海水入侵、提高应对洪涝灾害的弹性、内部水体自净与维护等功能。阿尔梅勒的成功实践为我国正在进行的滨水城市开发建设项目提供了高价值的参考经验。 ——栏目主持人

基金项目：科技部国家国际科技合作计划资助项目（2010DFA74490）

1  荷兰城市发展与城市水系统功能

1.1  荷兰围海造陆的历史

    “尼德兰”（Netherlands）在荷兰语中即低地的意思。历史上称荷兰为“低洼之国”，全国约有1/4的土地低于海平面。由于人口稠密，增加国土面积一直是该国的重要任务。

    围海造陆在荷兰具有悠久的历史。公元800到1250年之间，海岸后面最大面积的泥炭区域造陆成功。在之后几个世纪，由于堤防塌陷和地面沉降，洪水和土地流失成为了荷兰的主要问题。17、18世纪荷兰的显著特点是不断与水做斗争，在此期间，荷兰将大面积水域转变成为生产性农业区域。19、20世纪完成了更大规模的围海造陆工程。1932年，荷兰完成了须德海大堤建设，并逐步完成了1 660 km2以上的垦区开发，其中还包括农业、城市开发、娱乐休闲和自然保护等相关方面。1956年至1986年又开展了三角洲工程建设。这两项工程大大降低了海洋造成的威胁[1]。目前，荷兰全国围海造陆面积已达5 200 km2。

1.2 荷兰国家水系统概况

    荷兰整个国家可被视为水流的通道。大量过境水流经过这里，和雨水一起，最终必须经过陆上或地下途径排放入海。低于海平面的低洼地区，需要借助人工外力进行排水。荷兰的泵站、水闸、水坝、堤坝和堰堤遍布全国各地，使得河流、运河、湖泊和（筑坝）河口相结合，并与沟渠、城镇运河以及水槽系统交织在一起。

这里需要特别强调圩田，它是用堤坝围护起来免受外部水体干扰的区域，围堤区域内部水位可控。若水量超出利用或存蓄的需求，就要将进入圩田的任何水流（雨水、渗流水）用泵抽出。具体操作时是首先将水泵至于圩田的排水渠中[2]。不同部分之间可以稳定互换：圩田通过沟渠与运河排水入湖，又在夏天通过相同途径纳入湖水。湖泊水位也影响着渗流水，进而影响沟渠与运河的地下水流。这种互连性是管理主要水系统的基础。一般情况下，各部分水体水位处于设定的高程值，并缓缓流向需要的地方。然而，在降雨过量或干旱时期，则要不断控制和调节该系统来满足使用需求并防止出现问题[3]。

2  阿尔梅勒发展历史简介

    阿尔梅勒建设的最初目标是作为首都阿姆斯特丹的卫星城，距离阿姆斯特丹仅20 km，是弗列佛兰省最大的城市。截至2008年7月，该市人口超过18万，已经成为荷兰的第七大城市。现在阿尔梅勒仍在实施扩展计划，预计到2030年市内人口将达到35万。

    阿尔梅勒市规划布局有多个半独立的核心区，每个核心区都有自己的街区、公共设施和定位标识，并通过公共基础设施和全市的中心区连接在一起。

阿尔梅勒是一个典型的圩田城市。在阿尔梅勒的六个城区中，河渠湖泊网络纵横交错，圩田城市的水系统每天都在维护着城市土地的安全，持续确保着这一地区社会经济生活的正常发展。

3  阿尔梅勒城市地表水系统的构成

    阿尔梅勒的城市地表水系统主要包含湖体、河渠、水堰和泵站。

3.1  湖体

    阿尔梅勒三面环水。北侧的马可湖面积达700 km2，水深3~5 m，主要承担淡水水库、旱涝缓冲和生态保育的功能。阿尔梅勒西侧的埃尔湖与马可湖连为一体，南侧则为古伊湖。三个外部湖体的水面标高均十分接近海拔零米。

    阿尔梅勒的整个区域均低于海平面，地面道路标高在-6.2~-3.15 m之间。规划区内地势总体较平坦，地势较高的区域大多位于阿尔梅勒西南部，地势较低的区域位于北部。中部的Weerwater 湖面积1.5 km2，北湖（Noorderplassen）面积2 km2。

3.2  河渠

    阿尔梅勒所在的圩田内河网密布，发挥河渠的作用，主要由高运河、低运河、普通河道和毛细水网构成。高运河宽50 m，将来自地势较高的南部区域的渗流水和雨水收集起来，流向东部的Ketelmeer湖。由于此地区渗流水量较多，高运河的正常流动对于安全、生态、娱乐等都具有重要的意义。低运河宽45 m，将来自圩田中部流速较低区域的多余地表水收集起来用于调节水位。运河水量是受控制的，需通过不断地更新来确保水质。阿尔梅勒大部分地区位处两条运河以西，区内水网交错纵横，发挥着重要的水量平衡和水质调节作用。

3.3  泵站

    泵站（de Blocq van Kuffeler ）位于阿尔梅勒东北侧、高低运河交汇处坝体上，是世界上最大的泵站之一。这座1967年投入使用的巨大构筑物是个柴油动力的抽水站，与弗列佛兰省境内的另外三座泵站一同维持着圩田的水体标高。

泵站的处理能力在700 m3/min~850 m3/min之间。在干旱季节，泵组工作的小时数是600~900小时，若是在多雨的季节则可达到1 200小时。

3.4  水堰

    为了确保土地能发挥正常的空间承载作用，所有的城市开发区域的地表水水位必须得到严格管理。由于阿尔梅勒全部地面高程都低于周边湖水水位数米，受水位压力差作用，透过坝体及地层的渗流成为一种常态。这种渗流现象在圩田西南端最为突出，因而需要将圩田内部划分为多个水位控制区，通过堰坝实现水位高程的逐层管理，从而形成高度组织化的河渠网络以顺利将渗流水和多余降水安全排除出境。

水堰的主要作用是调整水位高程。为了更好地控制调控水面高度，这里使用了可活动的水堰。这种水堰拥有可活动的翻板阀，在大雨时，过量的雨水能通过水堰，使水面标高重新回到预定值上。大多数的水堰是自动或半自动的。

4  城市水系统的运行模式及其功能分析

作为一个典型的圩田城市，阿尔梅勒及其所在区域的水系统必须实现的最基本目标，是保持圩田内部地表水位持久稳定，从而确保这座未来人口可达35万的城市的安全，同时还要保障其作为城市水体的生态、娱乐和交通功能能够正常发挥。而为了充分实现上述功能，还必须确保其水体质量总体良好。

    从气候角度而言，该地区的重要特征之一是降雨量全年分布较为均匀，而蒸发量冬夏差异显著，因而会出现“冬涝夏旱”的规律性现象。这就使其城市水系统呈现两种主要运行模式：“冬季模式”和“夏季模式”。在一年中的寒冷季节，主要是圩田向外部水体排出多余的地表水，以确保圩田内部城市建设和农业利用的土地不会发生洪涝问题；在温暖季节，则主要是从外部水体向圩田内部调入一定水量，以确保地区水文系统的稳定性，保证农业用水需求和防止堤坝失水损伤。在不同的水位管理分区内，冬夏季的内部水位控制标高多数是相同的，也有一些地区略有差异。从全年时间看，由于全年总降雨量（755 mm）超出总蒸发量（563 mm）达192 mm，使得“冬季模式”的总体时段略长一些。另外，暴雨来临时会使整个圩田内的水系统处于特殊的“排洪模式”，将对整个水管理系统的运转效率提出考验。

不论是哪种运行模式，阿尔梅勒及其所在圩田的水系统都在实现着以下三种重要功能，这对于滨水地区未来的城市发展而言具有重要参考意义。

4.1  稳固的堤坝体系：防御海水入侵

    阿尔梅勒实际是在三道拦海大坝的防护之下形成的，从早期的须德海工程形成艾瑟尔湖，到后来的马可工程形成马可湖，再到南弗列佛兰圩田工程，多道拦海大坝彻底杜绝了海水入侵。荷兰水利工程的设计和施工标准极高，长32 km的须德海堵海大堤于1932年建设完成，其设计标准是万年一遇，堤高比已知最高海潮还高出3.5 m，海平面处堤宽90 m，防渗防浪措施非常严格，即便经历了多次北海大暴潮，坝体仍安然无恙[4]。

    与此同时，尽管马可工程并未全面实现，但长28 km的Houtribdijk大坝成为了该地区的第二道防线，马可湖的形成也成为了该地区重要的缓冲防护要素。2003年荷兰大旱，危及数个堤坝，人们紧急从马可湖调水入周边圩田，确保该地区土壤保持湿润，从而保证了坝体安全。

科学严格管理的多层次堤坝系统，足以应对未来可能增加的风暴潮风险，以及应对地面沉降和海平面上升带来的各种海岸问题。

4.2  扩大分布的开放水体：应对洪涝灾害的弹性

    荷兰的标准排水能力可折算为每日排出14 mm的降雨，而弗列佛兰圩田当初的设计排水能力为每日11~18 mm[5]。这已经是相当高的排水标准，但仍难以抵抗一些偶发的大暴雨。如1998年9月，荷兰部分地区24小时降雨达130 mm，远超过排水能力并导致大范围的农业和城市地区水浸。近十几年中，类似情况已导致荷兰遭受数十亿欧元的损失[6]。

这些问题使人们意识到，气候适应性的雨水管理方式是要在圩田内建立可持续和高弹性的雨水管理系统。应该能够实现对清洁雨水季的节性储存，并在极端降水条件下实现雨洪调蓄。尽管保留开放水体可能会限制城市开发和建筑使用方式，但由于圩田内的地下水位很高、出水高度小且以不透水性土壤为主，造成雨水入渗及地下蓄存几乎没有可能。因而，扩大应用开放水体来滞留和储存雨水得到广泛认同。基于在荷兰未来水资源管理的指导方针，地方水务管理机构的普遍观点是，在新的城市发展组团，开放水体需占总体陆地面积的10%[7]。在整个弗列佛兰圩田，其早期的开发水体仅占1%，而目前已扩大至4%。而在阿尔梅勒的集中建设区域，北部、中部和南部近4 km2的圩田内部湖体和全城广泛分布的河渠，成为应对暴雨灾害的重要缓冲水体。

4.3  动态独立的水管理系统：内部水体自净

    荷兰圩田的水管理系统是基于将每个圩田作为独立的水系统对待的，这主要是为了控制地下水和地表水高程的稳定性。由于气候原因，圩田内的水位并不能自维持。冬季时由于蒸发量较小，多余的雨水会被泵送到位于高地势的运河排走，最终排放到外部湖体。在夏季，过程相反，需要从外部湖体引入湖水，补充水量以防止水位下降。这样的控制过程保证了水量的稳定性，维持了航运条件、岸线景观美化和生态服务需求，而且还可使圩田内水体与外部水体中的污染物隔离开来。

    尽管如此，人们仍在对水管理系统的可持续性进行着研究。由于系统内部弹性仍有欠缺，大量外排的雨水较为清洁，而在相反情况下引入的外部湖水又较为污浊。因而如何避免圩田内部较清洁的水量外排，防止运河和河流带入外部污染又成了一个新的课题。为了实现这一点，扩大开放水体能尽可能多地收集较清洁的雨水。但是为了在独立系统中保持跨季节性的良好水质，除了充分利用污水处理厂并努力提高其排水标准外，还需要通过河渠湖体周边的湿生植物来帮助净化水体。与此同时，阿尔梅勒按照水位控制高程建立了分片区的“环流模式”[8]。这个方法不仅有利于水质的低成本维护，同时还提高了城市风貌的质量。

5  对我国的启示

    尽管荷兰与我国沿海城市存在气候条件和管理体制方面的一些差异，但水资源与水环境系统的根本应对逻辑和科学原理是完全一致的，其整合的系统观点和诸多技术方法也是值得充分借鉴的。

在当前快速城市化格局条件下，我国滨水地区城市建设更应特别注重在规划早期阶段引入先进的水资源管理指导方针，从规划的意识层面、方法层面和管理层面全方位提升水平。首先，应着重强调将提高海堤抵御海侵灾害能力作为应对气候变化潜在影响的重要战略之一，从规划意识上强调确保人民生命财产得到永久安全保障是滨水地区城市可持续发展的重要基石。第二，在规划方法层面应尤其注重在建设用地比例上作出技术性限定，强调适度扩大开放水体或洼地面积、提高水网和植草沟渠密度，将其与绿地景观实现系统整合，从而有效提升城市应对洪涝灾害的系统弹性——这一点对包括滨水和内陆地区的城市而言都具有重要意义，各地均可根据自身气候条件制定适宜的开放空间规划设计指标。第三，应进一步提高经济技术投入，在提高水体水质保障的硬件措施水平的基础上，提升系统的整合化、结构化、连贯化、精细化监控管理水平；特别是在沿海经济发达地区，更应充分借鉴先进案例，运用更为完善的信息技术管理手段，提升全系统性的水量和水质管理能力，从而更好地保障地市内部水系统的水体生态和景观功能的有效和持续发挥。

注：未注明资料来源的图片为作者绘制。

参考文献

[1]   G P van de Ven. Man-made Lowlands: History of Water Management and Land Reclamation in the Netherlands [M]. Utrecht: Stichting Matrijs, 2004.

[2]   Rijkswaterstaat. Water Management in the Nether lands [R] . The Ministry of Infrastructure and Environment, 2011: 22-26.

[3]   Schuetze T. Climate Adaptive Urban Design with Water in Dutch Polders[J]. Water Science and Technology, 2011, 64(3): 722-30.

[4]   周长江. 荷兰水利管理概述[J]. 广东水电科技,1987(01): 49-52.

[5]   Peter Minnema. Giving and Taking: Urban Expans ion in Almere Based on Water Management Criteria[D] . Delft : Delft University of Technology, 2008.

[6]   Van Dam, Petra J E M. Sinking Peat Bogs: Environmental Change in Holland[J]. Environmental History, 2001: 1350-1550.

[7]   Tjalingii S. The Water Issues in the Existing City[M] // Hooimeyer F, Toorn Vrijthoof W.v.d.,

ed. More Urban Water: Design and Management of Dutch Water Cities. Balkema, Leiden, The

Netherland: Taylor & Francis, 2008.

[8]   Tjallingii S. Ecological Conditions. Strategies and Structures in Environmental Planning. Wageningen: DLO Institute to Forestry and Nature Research (IBNDLO), 1996.

[9]   F L Hooimeijer er al. Atlas of Dutch Water Cities. Amsterdam: Sun Architecture, 2009.