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耦合自然智慧的中国古代防洪思想演进与启示

2024-07-01 09:36 来源:中国城市规划网

导读

当今城市面临日益严峻的环境恶化、灾害频发现状,尚不完善适配的应灾机制与适灾模式无法使城市安全承灾,人居环境的韧性与稳定性亟待提升。纵观中国古代千年文明,时代存续的积累赋予整个民族多姿多彩的实践经验与韧性防灾智慧,更在灾害面前展现出愈战愈勇、精进不休的精神。因此,深入探析中国古代传统的经验更迭与智慧精华,可为我们的城市建设与防灾减灾提供新的思路。本文通过梳理中国古代的史册典籍、实践经验的朝代演化,从“承洪—防洪—应洪”三个维度总结古人的自然防灾智慧与工事技术迭代经验启示,耦合古今智慧与当代城市实际问题,最终提出“因循自然”、“因势利导”与“多维和谐”三个层次的适灾策略,为后续可持续与韧性发展提供研究参考。

作者|

马凯月,天津城建大学

田健,天津大学

曾穗平,天津城建大学

关键词

安全承灾;古代防洪;自然防灾;技术迭代;经验启示

引    言

2023年是深入贯彻落实党的二十大精神的开局之年,“防范灾害风险,护航高质量发展”主题深刻突出。人类对灾害感知的意识从混沌到适应的过程,防洪思想不断发展,到21世纪提出“人与自然和谐发展的理念”,洪涝灾害的治理与自然环境的维护互相绑定,奠定了防灾框架的秩序基础。我国传统防洪智慧演化主要体现在实践反馈、史册撰录、韧性适应三方面。其相互影响,互为补充,构成了影响因子综合复杂、防灾效果由表及里的演化框架。

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图1 中国传统防洪思路认知框架(图片来源:作者自绘)

中国古代各时期的治水防洪策略都与其政治经济以及地理背景息息相关[1]。古言“趋水利、避水害”,正如郑州市因洪涝灾害而失踪死亡人数近400,引发重大社会影响。

国务院调查组显示,应灾部署不落实、应急响应滞后、应对措施不精准等,均暴露了城市建设过程中风险防范失全、危险感知失灵、应急救援失效等问题,反映了城市走向韧性建设的路上桎梏重重。纵观过去朝代更替、易君换主的过程中,融合多重影响因子与政治经济的固有需求,从选址建设、空间布局等多方面体现了古代人民的建设技术与适灾智慧,对当今城市防灾减灾具有重大的借鉴意义[2]。

1 承洪:从“避—障—疏”到工程化承洪进程

远古人类通过采集和捕鱼果腹,生产成果完全依仗自然,其依赖性极强。面对雨洪灾害,只能依靠“避洪”的方式来躲避洪水的威胁。新石器时代开始农业种植与畜牧养殖,洪水泛滥时,人们围护耕地以“障洪”。劳动工具不断改进的过程中,人们对洪涝的控制欲望与能力逐渐提升,至大禹治水时期,已可以采用“疏导”的方式对抗洪水。尽管此前的防洪技术十分落后,先人依旧依据经验不断改良承洪思路与技术。

表1 秦汉以前朝代更迭防洪工程技术发展

(资料来源:根据参考文献[3]绘制)

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1.1多维载述,承洪初兴——先秦文献渗透出的承洪思路初步兴起

先秦文献已开始记述防洪工程技术的相关内容,如《管子·度地》提到“五害之属,水为最大”,指出水带来的灾害被视为为避灾之首、祛灾之重;又提到筑堤方法“大其下,小其上,随水而行”,记录了当时防洪已有周密组织秩序;“岁高其堤,所以不没也”指出要常年加高堤坝,以便不被淹没。《管子·度地》从思路重点到筑堤秩序再到具体维护举措,详细介绍了当时人们对洪涝灾害的应对策略,说明先秦时代的承洪意识已然兴起。

中国古代防洪工程在秦汉时期迎来第一次浪潮。秦代的工事策略继承了各诸侯国的分段基础,高度统一控制,形成黄河下游连贯的堤防。其采取的系统堤防整治法也使黄河下游冲积平原成为当时富庶的农业经济区[3]。秦代以后,西汉开始以维护修复为主,应对洪灾反复设立了“岁修制度”。西汉末年,第一次展现出改造自然的同时谋求与自然和谐共生的思想,兼以通过发展水利来消除水害,积极意义深远。

总结来看,先秦至秦汉时期在作为中华民族最早开发的地区之一的黄河流域,首先兴起抵御大规模洪涝灾害的传统防洪工程,并于秦汉掀起第一次高潮。

表2 秦-隋唐朝代更迭防洪工程技术发展

(资料来源:根据参考文献[3]绘制)

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1.2再度承洪,如日方升——自然承洪盘踞后的承洪工事步入高潮

魏晋南北朝的战乱使得自然状态盘踞中原良久,经济中心避战南移,带动黄河以外多流域扩展承洪防治。期间矛盾集中在低洼水网地区的垦田与泄洪排涝相悖现象。唐代开始承洪堤防开始规模性修复,利用或改造天然河流,与城市排水系统共同构筑城市防洪布局,典型代表为成都市二江环城和排水系统相结合的城市防洪格局[13]。

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图2 (a)古代成都二江环城示意图;图2 (b)现成都六环交通示意图

图片来源:根据参考文献[13]等绘制

司马迁《史记·河渠书》云:于蜀,蜀守冰凿离堆,辟沫水之害,穿二江成都之中。此渠皆可行舟,有余则用溉浸;百姓享其利。李冰利用成都平原地利、河势,选择了绝好的引水位置,使成都平原的河流和渠道获得了稳定而丰沛的水源,而成都“二江”构成了平原腹地宣泄区间暴雨洪水的骨干通道[4]。

中国古代防洪工程的第二次浪潮在北宋形成。北宋时期黄河决溢频繁,洪涝灾害严重,承洪治河工程连年不断,河工技术逐渐成熟,堵口技术达到了古代传统堵口技术高峰。

总结来看,宋元时期的防洪工程技术发展迅猛,达到古代传统防洪技术巅峰 。

表3 两宋-明清朝代更迭防洪工程技术发展

(资料来源:根据参考文献[3]绘制)

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1.3运掉自如,承洪巅峰——大一统多流域下的承洪修补迈入总结

中国古代的承洪工程技术在明清时期伴随着各大流域的防洪建设逐渐成熟。明代堤工技术形成体系,,至清朝各项技术更为系统规范,建立系统的堤防的修守制度,强化了对防洪工程建设的控制。纵观明清时期,防洪的重中之重是黄、淮等河的综合规划治理,随着其他流域洪涝灾害问题的突出,跨区域的防洪规划治理也相应展开。

总结来看,明清时期各流域的防洪建设不断加强,系统堤防与工程技术达历史最高水平。

2 防洪:天人合一视角下改造自然防洪实践

2.1 营城秩序,避灾选址——敬畏自然,以“避”为宗

中国古代传统营城与居所选址受对自然的认知与对灾害的敬畏限制,面对地理劣势或洪涝水患的应对策略是避而远之,“躲”为上策。

2.1.1王城落址

《管子·度地》记载:“故圣人处国者,必于不倾之地,而择地形之肥饶者,向山,左右经水若泽,内为落渠之泻,因大川而注焉。……此所谓因天之固,归地之利。内为之城,城外为之廓,廓外为之土阆。地高则沟之,下则堤之,命之曰金城。”即国都城址的选择,要在较平坦而肥沃的土地上。背有大山,左右有河流湖泊,城内可挖沟修渠,使积水可以排入河流。此类城址占有地利险势,高可挖渠,低可筑防,兼顾自然资源,利于农产品生产,使生活温饱、六畜兴旺[11]。此方法即使准则,也是实践所得,符合科学道理又成系统。

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图3 中国古代传统营城定居选址

(图片来源:根据参考文献[14]等绘制)

2.1.2居所利居

相比于营城选址,居所遵循古代传统思想——“天人合一”。徽州古村落位于皖南南区丘陵地带,其选址尊“无山无水不成居”的说法,遵循“阳宅须教择地形,背山面水称人心,山有来龙昂秀发,水须围抱作环形”原则。其冬天阻挡寒流,夏日临水取凉,枕山臂江,是谓尊“风水”,以自然养人,以人适应自然。

黄土高原的党家村,北依高原,南临泌水,向阳背风,处在天然的“圪崂”之中。村落地势北高南低,利于排水。暴雨时节,涝池可蓄水,承担牲畜、灌溉、游乐等用水功能;枯水季节,铲出污泥晒干,可作农家肥料;久旱季节,村民又可在此祈雨[18]。从选址到用“址”,通过对自然的规律掌握与秩序总结,形成避灾思路同时丰富日常生活。

2.2 度灾意识,承灾空间——初触自然,以“度”为图

为避免多样的灾害侵袭,建屋立舍的千载沉淀智慧里,蕴藏着巨大的安全意识。劳动人民对自然有了初步认识,掌握了基本的灾害规律,以“度”灾为主要目的,从空间角度入手强化空间承灾能力。如中国传统连体建筑群中采用敞开式天井,以明沟、暗沟相结合的形式,将房内生活废水、屋顶雨水排入池塘;单栋民居建筑,则采用内部敞开式天井排水系统,具有排水采光、节约空间的功能;居所外部设石制水槽于门两旁,水流自屋顶顺势而下,流向地面或排水沟,解决了房屋内部因天井造成的潮湿问题[5]。

这一实践过程使劳动人民初尝改造自然、安全度灾的胜利果实。

表4 中国古代历朝避灾迁城记录

(资料来源:根据参考文献[3]等绘制)

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2.3 因循改造,适灾水利——协调自然,以“和”为旨

稳定的水源是中国古代以农立国的直接需求之一,因此大量水利工程层出不穷。《元史·河渠志》记载有“元有天下,内立都水监,外设各处河渠司,以兴举水利、修理河堤为务”,译为兴建水利解决水运、灌溉等问题,助力水患防治,其涉及水源稳定性问题的同时,通过人为工程补足自然水源的短板问题,使水源得以延续使用。

《水经注》河水篇记载明帝咨询因地制宜的治水方法。王景陈述利弊参与工事,考量地形地势,凿山开涧,在交通要道修筑堤防土堰,疏浚畅通淤塞,隔十里设一水门,使河水交互回流,以此来调节水量,不再有河患渗漏风险[10]。其核心为“因地制宜”——说明当时君王已经考虑到应对水害应充分考虑实际现状,因循改造,改造河道水利兼顾自然本义以达到人与自然和谐的目的。水利工程除了保障粮食安全,因此,对古代传统水利工程的研究和优点借鉴不仅是防洪需要,更是民生需求。

3 应洪:多技术分流下应对洪水的应洪智慧

3.1水文报汛,防患未然

《吕氏春秋·爱类》中就出现了对洪水的定义,说:“大溢逆流,无有丘陵、沃衍平原、高阜尽皆灭之,名曰鸿水。”[6]《孟子·离娄下》进一步描述了洪水发生的季节和洪峰陡涨陡落的特点,说:“七八月之间雨集,沟浍皆盈:其涸也,可立而待也。”[7]

中国境内以季风性气候为主,水文水受季节主导风向影响巨大。因此,中国古代劳动人民为高效应洪,用报汛的方法提升应洪警觉意识。

《宋史·河渠志》记载了根据信水涨幅,预测黄河伏秋大汛涨幅的方法:“河边人候水,初至凡一寸,则夏秋当至一尺,颇为信验,故谓之'信水’。”[8]到明朝时期,报汛沿用军情传递系统,水文报汛渐成体系且愈发重视。

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图4 中国古代传统水文报汛机制(图片来源:作者自绘)

3.2水力综析,里程驱动

水力学特性的研究利用是中国古代防洪工程技术里程碑式突破。相比于当今城市建设过程中驱动因素多维度数据模拟分析,水力学的认知应用可作为始祖级分析要素。《管子·度地》载:“树以荆棘,以固其地;杂之以柏杨,以备决水[9]。”由于学科与发展受限,相关理论认识尚未见精细论述,只在明代末年王征翻译的《远西奇器图说》中,提到静水压力的大小与水深有关,并举例说明水中闸门面板受力等于由水面斜向下的直角三角形的水体重[3]。

3.3河流动力,引导应洪

古代对河流泥沙的认识起源于春秋战国时期。《考工记·匠人》记载:“凡沟,必因水势;防,必因地势。善沟者,水漱之;善防者,水淫之。”[10]指修建灌溉沟渠时,应注意水势流向,利用水流冲刷渠道淤泥;修筑堤防时要注意地势,利用淤泥堆积来加厚堤防。此外,河流动力学的实际应洪应用也有著名案例——江堰飞沙堰利用弯道环流侧向排沙、对多沙河床中巨石运动规律首次利用弯道环流,成功地实现了侧向排沙[3]。

河流泥沙认知利用经过北宋发展,明清达到高峰,但就此停滞不前,直至二十世纪初随着国门大开,多方知识汇聚与多学科结合引导得以进一步发展。

3.4土力稳析,筑堤固基

堤防修筑在西周时期成为较为普遍的应洪手段,其对土料的物理特性以及力学规律应用较广。淤泥与沙土作为筑坝基础,其根本目的是保证地基稳定减少基础流失。自春秋战国起,人们不断总结影响土力应洪作用的因素——包括其土质含水量、工程高宽比、施工技巧等,至明清对土的物理性质了解更为细致。

反观今日,土地利用的相关因素分析以及降雨量的数据统计均为土力学的延续发展,体现了以中国古代传统应洪工事的考虑细致与施工经验丰富。

4 适洪:天人合一与技术融汇的适洪思路

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图5 中国古代传统天人合一耦合技术分流防洪策略借鉴梳理

(图片来源:作者自绘)

上文可知,中国古代传统防洪思想内核渗透着对自然认知反馈,辅以逐渐成熟的工事技术。而我国古代城市建设的历史呈现生产力、粮食与城市安全等多因子驱动的正向发展趋势,但现代城市系统受多类复杂自然与非自然因子干扰,如自然灾害、经济危机等,具有较强的不稳定性。本文以洪涝灾害为主要“干扰因子”讨论语境。面对难以避免的洪涝灾害,其作用条件耦合自然与非自然因素,因此,人与自然和谐相处和水利工事技术蓬勃并举方为良策。下文将从自然、技术复合上层管控提出基于中国传统防洪智慧的普适化适洪策略。

4.1因循自然,行稳致

4.1.1评析自然弹性,共生共荣

曹孟勤认为,“人类自身改造自然的实践过程是人与自然交互作用的过程。在这个过程中实现了自然界的人化,即被自然本真所规定[12]。《道德经》提出“人法地、地法天、天法道、道法自然”,揭示了万事万物的根本属性与遵循“自然而然”的规律。古代生态实践智慧是先民与自然相处中凝结的智慧结晶,因循自然是古代先民对自然的敬畏与尊重;适度改造表明古代先民运用生态伦理思维去处理与自然之间的关系问题[13]。因此,居于天地之间,索于自然万物,应秉持“人与自然和谐共处”,探析自然弹性,尊重生态本义,理清城市资源,遵循城市与自然的复合资源共享与承载能力互补,以求自然与城市共生共荣。

4.1.2改造知足知止,延续发展

自然与城市建设固有相悖特性,贪婪欲望皮囊下的极端功利主义与过度消费主义导致人类对自然的改造欲望逐渐膨胀,随着城市扩张,出现大量城市建挤占河道,导致洪水位升高,排水困难进而增加内涝风险。广州市曾因排洪不畅出现严重内涝,除江河变窄的原因外,市内近年兴建高架桥墩置于涌中,导致严重影响排洪,损失严重[14]。

因此,城市建设过程中,对自然的改造力度应知足知止。著名的都江堰水利工程的兴建便是古代先民充分考量自然条件的成果——该工程利用地势及河流特性,考虑生产生活需要的同时,又没有肆意改动河道水势。正视自然的承载极限与人类行为的伤害严重性,改造适度,才可以延续发展。

4.2因势利导,万壑归流

4.2.1强化空间韧性,枕戈待旦

除了城市建设选址与形制外,城市功能要素布局也体现了传统韧性城市建设手法与思想,如车轨宽度、道路尺度、城市防御设施等[15]。反观现代城市建设,受开发时序参差与经济技术短板掣肘,大量的破碎空间缺乏自生能力,恢复力被破坏,空间的适灾韧性亟需增强。

适灾防洪设施也是传统防洪的智慧产物,这些措施都增强了城市系统灾害来临时的生存适应与恢复能力。例如注重城市内绿地、广场、公园、等公共空间的组合布置,统筹城市应急避难场所,将单一的生态效益进一步转换成综合的防灾减灾效益,也能很大程度上提升城市适应灾害的能力[16]。

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图6 中国古代历朝代关于防洪的著述(图片来源:作者自绘)

4.2.2补足技术短板,行远自迩

传统的韧性防洪技术广涉层面,如围城设瓮、渠灌改道,又如夯土立柱、修筑堤防,城市洪涝灾害的不确定性逐渐引起人们对致灾因子、孕灾环境的深入研究。城市水系的调蓄能力的大小是城内防止雨涝之灾的重要因素[14]。唐朝开始的中国古都,城市水灾水患伴随着防洪工事技术提高与管理体系完整逐渐减少。这是很值得重视的一个结论。

面对日渐复杂的灾害,强化城市空间韧性格局的同时,还需做到以下几点:第一,保护自然湖泊洼地以调蓄暴雨洪涝,减少内涝灾害,从致灾源头之一扼制水患;第二,构建冗余的应急避灾设施,并根据人群密度需求将点状设施通过生命线系统有机联通,提升疏散效率;第三,增强应灾避难设施的韧性恢复能力,灾害的复杂多样性质必将带来严重城市破坏,因此,灾后重建的难度可通过设施的弹性适应力适当减小,减小救灾人物力[16]。

4.3多维和谐,系统管控

4.3.1上下多维协同,戮力合作

系统管控的核心在于能否做到真正的“上传下达”,即信息可达与实践效率的复合成效。防洪适灾在内的城市规划系统均在致力于上下协同的多维协作机制。如决策—实施—监管的三级协同保证发条政策的顺利实行,在此类语境下,适灾的关键在于灾害前,各部门是否可依据决策提前布施设防;突发灾害时,相关部门是否可以应急协作,高度救援;整体灾情监督部门以及群众是否可以体察漏洞,予以查补,不断增强多维协同合作的框架稳固性与效益。

4.3.2分级管理调控,相辅相成

中国古代城市建设管理中,宋东京城初期与元大都城的排水系统管理较好,明清北京城以清代管理较好,制度健全,赏罚分明,其每年开春淘浚沟渠,明代形成制度,清代沿用,使城内排水系统畅通,有效地发挥排水排洪作用,在管理上是最好的[17]。总结来看,一个城市的安全维护离不开系统的管理调控。现代城市的技术水平远远高于中国古代的防灾支撑,灾情检测、信息传递、部门协作以及灾后恢复工程都具有更丰富的方式和更高效的速率。

因此,当今城市建设过程中的防灾适洪管理应充分利用现有科技与法规支撑,建立分级部门各司其职,协同联动应急统筹,完善多区域资源联合补给,加强沟通与信息传导;城市、陷于、村镇多层面加强部门管理,提升居民的参与度与监管力度,落实科学管理调控体制,增强城市生命线工程建设,提升多维度的空间设施韧性冗余度;做到上下层级分明,部门分管明确,协同综合调控,高效弹性适灾[19]。

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图7 多维协同系统防灾机制(图片来源:作者自绘)

5 结    语

中国古代传统的城市规划思想中渗透着丰富的劳动人民实践经验与智慧积累,层出不穷的思想碰撞与更迭不休的制度技术,共同构成华夏千年文明的精神内核。

反观今日,科技进步经济繁荣,数字科技与智能互联发展一派繁荣,资源开采与数字交易市场上人们前赴后继,遭受荼毒的环境与膨胀的需求致使地球寿命加倍蜕减,城市发展裹挟着纷繁复杂的不确定性因素与原生、次生灾害蹒跚前行[20]。因此,提升城市的适灾能力与韧性恢复力势在必行。本文梳理了中国传统的韧性防洪思路,综合其自然智慧与技术更迭,从延续自然、韧性空间技术提升与系统多维管控三方面提出针对现代城市建设过程中灾害频发现象的相关策略,分别以“因循自然”、“因势利导”与“多维和谐”提出分点适洪建议,助力构建安全稳定的韧性城市[18]。历史文化和经验智慧才是一个国家、民族的立身之本与登高之梯。面对环境与城市的当下矛盾问题,我们应正视传统的民族智慧,适度取舍、因地制宜,更全面的研究分析文献理论与实践经验,更专业科学地平和韧性适灾,行而不辍,履践致远,共建安全、宜居的美好家园。

参考文献

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[19]吴庆洲.古代经验对城市防涝的启示[J].灾害学,2012,27(03):111-115+121.

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* 国家自然科学基金项目(52078330);国家“十三五”重点研发计划“闽三角城市群生态安全格局网络设计与安全保障技术集成与示范”(2016YFC0502903)

*本文为2023中国城市规划年会论文。

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