“海绵城市”理念及其若干建设问题研究

彭彰林

(重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

“海绵城市”理念及其若干建设问题研究

彭彰林

(重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

近年来受极端天气的影响，我国多个城市洪涝灾害频发、水资源污染严重，给我国带来了巨大的经济损失和人员伤亡。传统“灰色”城市雨水处理模式面临着严峻的挑战，其日渐暴露的自身局限性警示着人们要转变观念、另谋出路，“海绵城市”理念的出现为城市发展建设指明了一个新的方向。文章简述了“海绵城市”概念的提出背景及内涵，结合国内外相关建设经验，基于海绵城市理念，针对不同地域降雨情况提出了不同的处理方案，对相关“海绵体”的修建方法、推进海绵城市建设等难题进行了分析和探讨，并提出了一些有益的建议。

海绵城市； 生态城市； 绿色雨水基础设施； 低影响开发

自改革开放以来我国经济得到了飞速发展，信息化、城市化进程不断加快，产业得到了调整优化，极大地提高了人们的生活水平。但也因此产生了一些环境、资源问题。就我国城镇发展方面而言，传统的城市建设模式忽略了人与自然的关系，只是盲目地进行城市扩张与“地表硬化”，城市就好似一座座坚固而紧密的“水泥森林”，到处充斥着混凝土建筑、水泥地面、柏油路面等不透水建筑物。随着不透水铺装面积的扩大、城市绿地面积的紧缩再加上土壤岩层被压实，致使城市地面的渗透水功能几近丧失，自然界的水循环过程在城镇地区严重受阻。因此在我国多地出现了“城中看海”的窘况，同时伴随着严重的径流污染、江河湖海等水环境恶化以及水资源短缺等问题，给我国造成了巨额的经济损失，严重威胁到了我国公民的生命财产安全[1]。

1 “海绵城市”概念的提出及含义

我国的传统雨水处理观念是“快速集中，末端处理”视资源为灾害，这必然会引发“遇水必涝，逢旱必干”等一系列环境问题。海绵城市理念立足长远，不再以征服者的态度对待自然，而是尊重自然，向大自然学习采用“源头处理，分散集中”的方法，将雨水“渗”在原地涵养水源，“蓄”在原地方便调用。从2014年至今，我国政府连续出台了多部指示文件，为各地的海绵城市试点建设区提供了理论指导，极大地促进了我国城市的“海绵化”进程，这也是我国继园林城市、低碳城市、生态城市等一系列政策引导的城市建设理念后出现的全新概念[2]。我们要将雨水资源化，而不是迫不及待地将其排走，要考虑把有限的水资源截留下来，利用自然的力量去净化雨水，从而优化城市排水系统。无论如何“灰色”刚性的给排水系统已经暴露出了其严重的自身局限性，阻碍了我国的城市化进程，引发了社会各界对城市水危机新一轮的关注和对传统城市给排水系统建设的反思。近年来我国政府高度重视城市雨洪及水环境的整治问题，在政府“建设资源节约型、环境友好型社会，建设生态城市”的理念指导以及学术领域和相关行业从业人员的努力推动下，我国住房和城乡建设部正式提出了“海绵城市”的建设理念[3]。

2 国外成功设计案例

国外海绵城市建设起步较早，设计经验丰富，优秀的设计方案不胜枚举。比较著名的有:(1)德国弗莱堡市的扎哈伦广场，该广场拥有完整的渗透净化功能，收集到的雨水完全摆脱了人工污水处理系统。其竖向设计为：表面采用全透水性铺装，其下为新型内置过滤基质的砂石，再下面是原土壤渗透层，雨水可被收集至地下蓄水模块，也可直接渗入地下补给地下水。(2)新加坡JTC清洁科技园，因其占地面积大自然地形被保留，设计者将其看作为一个大型的天然人工湿地，因而将附近城区的雨水渗透导流至该科技园中，利用其天然的生态洼地来净化雨水，并通过其中的生态群落进行雨水循环和进一步的净化处理，很好地维持了该地区原有的水文循环。(3)布里斯托尔Harbourside公共区，其设计的创新点在于，因为靠近河海所以将一部分地下导流管渠放置于地表，同人工开挖的地表水沟联通起来，最后注入河海，构成一定规模的微型水系，避免了翻挖道路。在渠道、小溪内种植挺水植物芦苇等，达到雨水净化的目的，同时美化了环境。

3 “海绵城市”建设模式的应用

实践表明，在正常的气候条件下，标准的海绵城市可以截留住80 %左右的雨水，这对于降雨分布不均、人均水资源缺乏的中国而言，将是解决我国水环境问题的关键突破口，应该引起社会各界的足够重视。所谓欲速则不达“海绵体”(如人工湿地、透水铺装、景区公园等)的建设应当是一个循序渐进的转型过程，我们要做的是：根据各地降雨量、地形、地质特征的不同，采取不同的海绵城市建设模式。我国南部位于亚热带季风气候区，多为丘陵地带，集中降雨量大，水势汇集较快，受极端天气的影响近年来洪涝灾害频发，尤其是沿海地区及长江中下游地区，其建设模式就应该是“渗排”+“滞蓄”(即“渗排为主、滞蓄为辅”)。

现以广州市为例，其地处我国南端，属于沿海城市，年降雨量大，由于地表硬化严重，雨季常常引发洪涝灾害，这也是所有特大城市的通病。近5年来特大城市平均降雨量统计见图1。首先我们要做的是激活和修复原有的城市海绵体，这也是这类城市进行海绵城市转型的第一步，具体的做法是：(1)通过法制等强制性手段划定限建区、禁建区把原有的海绵体保护起来，因为之前的城市扩张已使其饱受摧残，其原有的“吐纳”能力几乎丧失。(2)进行环境的生态恢复，包括绿地生态系统和水环境，如公园、广场全部改装为透水性路面，便于雨水下渗，因其占地空间大，可在地下修建大型蓄水池并辅以水质处理设施，将上部雨水以及方圆城区下渗收集到的雨水通过地下引水管渠引至此处，待集中处理过后可直接用于市政用水。湖泊、人工湿地可以通过底泥疏浚、截污、培育水生植物来改善水质[4]。(3)在城区内适合修建海绵体的地方分析其地形、土质条件，选择具体的海绵化方案。如：在居住区，绿化面积大，把路面铺装改为透水性铺装，雨水的下渗不成问题，同时，设置雨水的立体截留体系；在工业区，地表硬化严重，且为化工污染源，应该更侧重于雨水的保护与净化，非运输要道、人行道、承重较小车道均改造为透水性道路。同时，要按地势、分区域的修建地下蓄水设施，地上汇水线路采取以“滞”为主的设计，如汇水道内放置一些人工过滤材料、化学净化材料；在办公区、CBD，因人流车流量大，只能对路边街道进行透水性改造，又因地下建筑密集(如地下停车场、地铁站、地下商场等)只能在必要的地方设置小体积的地下蓄水模块(如地势较低处)。但可以把广阔的楼顶空间利用，将其改造成屋顶花园，且路边绿化带、街边绿化小品也可改造成生物滞留带。同时我们要有意识的将城市绿地、水渠、公园、河流联系在一起，形成更具规模的生态海绵体，也使得各生态环境之间形成必要的通路与连接，建立起完整的空间体系。(4)雨水“排”的工程，这也是南方多雨城市海绵化建设的重点工程之一。随着我国“智能城市”的建设与推进，我们可以乘势建立地下的智能监控系统，时刻掌握地下蓄水体系的蓄水情况，根据实际的降雨量，对雨水进行合理的存储与排放。

图1 近5年来特大城市平均降雨量统计

不过在多雨的特大城市，刚性的排水设施仍然是相当必要的。需要各地根据自身的发展进程、相应区域的土质参数、地形条件等，对地下管道进行合理的提标升级(如对于地势低洼地带、地下停车场等，就应当适度加强地下管网的排水能力)。杜绝盲目的全面翻挖，应结合实际情况计算峰值径流总量并加强数字模拟，同时对内涝风险和现有的排水能力进行综合评估，基于数据进行管网改造，用好有限的资金，形成最大的排涝能力。

4 海绵体相关的施工技术措施

绿色雨水基础设施(GSI)，即城市低影响开发、海绵体修建的主要施工措施，其通过自身的透水性，从源头开始就对径流污染进行消减，控制径流的产生和径流量，不但保障了城市的使用功能，同时改善了城市的环境质量，实现了水生态对城市的调节以及水资源的循环利用，体现了绿色、环保、低碳的生态理念[5]。要实现海绵城市的弹性以及其对雨水的“吸、保、排”功能就要具体落实到“渗、滞、蓄、净、用、排”各分项工程的建设当中去，并对各分项工程进行合理的组装和空间规划以达到最优的雨水截取效果(表1)。

5 现存的主要问题

5.1 相关法规欠缺

我国海绵城市建设起步较晚，低影响开发在国内还处于推广阶段，各设计部门对六大雨水处理工程不熟悉，相关的设计规范基本上也是一片空白，系统的评估体系还没有建立起来，法规方面也亟待完善，尤其是要制定有地域特征的与地方发展相适应的海绵城市标准、技术规范。另外，国家近期发行的文件不具备强制性，想要进一步落实海绵城市的建设工作，必须出台具有强制效力的法规，建立具有针对性的运行机制，采取强硬手段使低影响开发规范化[6]。还可引进一定的奖励政策和投融资模式，要建设海绵城市就必将伴随着巨额的资金投入，如政府为减轻财政负担引进了(PPP)合作模式，拓宽了投资渠道，但这并非代表政府可以转移权责，反而更应该发挥其主导作用，肩负起更重的责任去引领整个社会的海绵化建设，做好成本核算、投资规划、工程监管、评估验收等各项工作。

5.2 设计规划困难

海绵城市的建设是一个复杂的过程，牵涉部门多，有市政、水利、园林等，影响范围广，所以各部门、各专业之间应当协调运作，加强讨论，共同出谋划策。既然海绵城市是作为一个系统性的概念出现，那么其设计规划也必然是系统性的，设计中的每一个步骤都是环环相扣、步步紧逼的，并且该理念支配下的新型城镇规划对从业人员的能力要求也远远高于传统城市规划，主要体现在从业人员需要具备多个部门的专业知识，需要多规合一，这也迫切的要求我们打破各部门之间有限交集、被动配合的局面。笔者认为，若是条件允许，各地方政府甚至可以专门成立一个海绵城市规划建设部门，这样既能提高规划精度也大大增强了整个规划设计过程的机动性。

5.3 施工管理难度大

施工是海绵城市建设最后也是从理论到实践最重要的一步，这个过程往往会出现许多问题。如作业人员文化水平不高体会不到施工图的内在含义，加之海绵体的修建难度不大，在施工时容易掉以轻心，所以施工质量相当马虎，也就必然导致最后的建设成果与设计者的初衷有所出入。一些不负责任的包工头，为降低成本牟取个人私利，甚至偷换重要的海绵材料构件，如此一来，这些所谓的海绵体工程也就徒有其表了[6]。海绵城市的建设理念是：分散控制、源头治理，那么在一个低冲击开发区域内必将零星的分布着数量巨大的海绵工程，其管理难度大，如果缺乏有效的管理，那么将难以发挥各海绵体应有的功能与作用。

表1 海绵城市建设的“六大工程”

5.4 “海绵城市”概念普及面狭窄

我们要加强宣传，强调社会的参与，强化公众的意识。因为小到节约用水大到城市的洪涝灾害，都涉及到千家万户的平民百姓，公众的参与是必不可少的，对城市居民的教育以及相关从业人员的培训，是解决城市雨洪问题的辅助方法，同时，也可以借此进一步普及海绵城市的建设理念，使其能够深入人心，形成一种惯性思维、一种文化。此外，公众的参与过程也是各利益团体冲撞、协调、融合的过程，可进一步提高海绵城市规划决策的科学性，使其获得公众的认可，群众的支持[7]。

6 结论与建议

随着我国海绵城市建设理论的沉淀与发展，如今已到了理论发展的攻坚阶段，我们要做的是如何准确、高效地将理论付诸实践，并从实践中吸取经验进一步升华完善理论，这也是海绵城市建设推进的重点和难点，其中：(1)宏观上，要因地制宜的制定适用于本地区的建设模式。综合考虑当地气候、土质特征、地形条件等，选择合适的城市海绵化建设模式，灵活组合海绵城市建设的“六大工程”；(2)微观上，加强各海绵体的规划布局，尤其是在竖向规划方面应该引起足够的重视，政府也应群策群力，积极组织各部门进行联合规划；(3)各地方政府、规划处、设计院应当加强调查，建立起一套有地域特征的参照、评估标准，避免出现“运动式”建造、“批量生产”的情况；(4)加强立法与监督，将城市已有的海绵体保护起来，将施工监管措施落实到位，要贯彻整个施工过程不得马虎，别到最后落得个“一招不慎，满盘皆输”的地步。此外，我们还可以把已建成的海绵体景观化，并且与城市的景观要素相结合，进而优化市容市貌。

[1] 刘亚丽.山地城市重庆构建“海绵城市”的启示和建议[J].城镇供水,2014(s1):251-254.

[2] 杨阳,林广思.海绵城市概念与思想[J].南方建筑,2015(3):59-64.

[3] 车伍,赵杨,李俊奇.海绵城市热潮下的冷思考[J].南方建筑,2015(4):104-107.

[4] 彭翀,张晨,顾朝林.面向“海绵城市”建设的特大城市总体规划编制内容响应[J].南方建筑,2015(3):48-53.

[5] 仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].建设科技,2015(1):11-18.

[6] 谢雯,阎瑾.海绵城市理论及其建设评析[J].价值工程,2015,34(28):11-13.

[7] 鞠茂森.关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J].水利发展研究,2015,15(3):7-10.

彭彰林(1993～)，男，在读硕士生，研究方向：隧道与地下工程。

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[定稿日期]2016-09-07