基于海绵城市理念的城市雨洪资源综合开发治理研究

齐云飞，张平俊，Faith Chan

(1.贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550001;2.贵州省水利投资(集团)有限责任公司，贵州 贵阳 550001;3.诺丁汉大学，英国 诺丁汉 NG1 4BU)

1 NBS理念与国外开发模式

1.1 NBS的理念

Nature-based solutions(NBS)是21世纪初被世界银行首次提出的基于自然的城市生态治理理念。2009年，世界自然保护联盟在巴黎会议上，将NBS作为城市维护生态多样性和增加城市气候变化适应性的重要成果向其成员作大力推广。NBS的核心内容包括：价值工程、和谐的公共和私人投资关系、方便的沟通、可复制的解决方案。2015年，欧盟委员会将NBS定义为基于自然的城市发展系统方法[1]。2018年联合国可持续发展报告将NBS作为年度报告主题，并作为2030年实现可持续发展议程的重要方法手段[2]。

1.2 基于NBS系统方法的国外城市开发模式

虽然，NBS系统方法提出较晚，但是发达国家早在20世纪70年代起就各自开展了相关研究和建设实践。1970年后，很多国家开始研究并推进基于自然生态系统的发展方式，从而解决长期困扰其发展的城市内涝、水污染问题等问题。例如，美国20世纪70年代提出的“低影响开发城市(Low Impact Development，LID)”和“绿色建筑(Green Infrastructure，GI)”；英国20世纪70年代提出的“可持续排水系统(Sustainable Drainage System，SUDS)”；荷兰20世纪80年代提出的“水广场(Water Square)”；日本20世纪80年代提出的“雨水贮留渗透计划(Rainfall storage and infiltration)”；澳大利亚20世纪90年代提出的“水敏感城市(Water Sensitive Urban Design，WSUD)”；新西兰20世纪90年代提出的“低影响城市设计和发展计划”(Low Impact Urban Design and Development，LIUDD)；新加坡21世纪初提出的“活跃、美丽、洁净水项目(Active Beautiful and Clean Waters Programme，ABC)”[3]。

上述国外先进的城市发展理念均使用了基于自然的系统方法来处理城市内涝、水污染等大城市病问题。经过多年的实践证明，此类基于自然的方法在处理类似城市水质问题方面，无论在工程效益、社会效益、经济效益上均收到了明显的效益，获得的巨大的成功。

1.3 海绵城市(SCP)在中国的发展及含义

随着我国城市化进程的加快，以及全球气候变化带来的极端天气增多，我国大城市病问题日益突出。不从根本解决这些问题，将严重影响我国城市化建设进程的推进。根据中国住建部2010年的调查，2008年至2010年间，我国超过60%的城市受到内涝困扰。寻找新型城镇化发展模式是现阶段我国进一步推进城镇化的当务之急。正如本文提到的，发达国家早在50年前就开始了基于自然的城市城市水资源管理研究与应用，在此方面我国已经远远落后于发达国家[4]。

表1 基于NBS系统方法的国外城市开发模式

2013年，习近平总书记在中央城镇化工作会议上首次明确提出将城市水资源管理纳入新型城镇化的发展目标，提出大力推进海绵城市(Sponge City，SCP)的研究和发展。为了加快海绵城市建设，国务院出台了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》(国发〔2013〕36号)，国务院办公厅出台了《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发〔2013〕23号)。2014年住建部印发了《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建(试行)》，以指导各地海绵城市的建设。2015年，我国分两批将全国30座城市列入全国海绵城市试点城市，超过130个城市制定了海绵城市建设方案。至此，我国海绵城市建设迎来了前所未有的机遇[5]。

海绵城市的本质内涵综合定义为：海绵城市是一种城市水问题综合治理理念，它以城市自然水循环、社会水循环及其伴生过程的客观规律为科学依据，充分尊重和发挥自然界对城市水循环过程的综合生态调控作用，并通过一系列工程措施和非工程措施，减少城市内涝和城市水污染、充分利用雨水资源，促进城市水循环过程与人类社会活动的良性互动，实现城市对变化环境和自然灾害的弹性适应[6]。虽然我国城市水问题具有紧迫性，社会各界也对海绵城市建设充满了热情，但是目前我国海绵城市的建设还存在些问题。

2 中国城市面临的水问题及海绵城市(SCP)在中国的内涵

2.1 中国城市面临的水问题

城市水资源问题可总结为如下几方面：①城市缺水；②城市水质污染；③城市内涝；根据NBS的概念还可以扩展以下几方面：①城市热岛效应；②城市生态多样化问题；③和谐的社会关系[7]。

城市生态系统是由自然环境生态系统和人类社会生态系统组成的复核生态系统。水资源在自然环境生态系统的循环与在人类社会生态系统的循环会产生叠加效应。特别在全球气候变化大背景下，极短天气增多，短历时暴雨强度加大，水资源在两个系统内的循环过程会进一步叠加、互相影响。中国城市具体面临的水问题如下：

发生大暴雨时，大量硬化的城市地面导致汇流系数大增，从而导致了城市洪峰加大，洪量增多等问题；大量雨洪资源被排洪设施直接排走，没有得到有效利用，又导致城市缺水问题；没有被排走的雨洪，聚集在硬质洼地内，导致了城市内涝问题；雨水缺少天然土壤和植被的过滤，又导致了水质污染问题；城市扩张加快导致水资源需求增加，从而进一步削减了流域水资源纳污能力；流域纳污能力降低又带来的水质问题。以上问题在城市自然环境生态系统和人类社会生态系统中相互影响，相互加剧了对方系统的持续恶化[8]。

2.2 海绵城市(SCP)建设在中国面临的问题

结合现实工作推荐情况来看，目前我国海绵城市的建设主要存在以下几个问题：①目前参建各方缺乏对海绵城市理念的统一认识；②海绵城市相关建设规划依据不足；③海绵城市建设途径不明确[9]。

2.3 利用海绵城市(SCP)理念的城市综合开发治理方法

提出针对大城市病问题的解决办法，应从海绵城市(SCP)的内涵方面进行探索。因此，本文提出利用海绵城市(SCP)理念的关于城市综合开发与治理的具体方法如下：

(1)城市洪水削峰

在“小海绵城市”范围内，采用透水人行道、透水沥青、透水混凝土、下沉式绿化带、下沉式街道花园绿地等市政措施加大雨水下渗量，降低城市汇流系数，削减洪峰，延缓洪水过程，降低洪水对城市人民群众生命财产的损害。

(2)城市水体减污

在“中海绵城市”范围内，采取建设城市湿地公园、湖泊公园、河畔公园、生态走廊等形式，增加天然水体纳污能力和自净能力。在大力建设绿色基础设施的同时，加大污水管网和生态污水处理厂等必要的基础设施建设，避免污水直排的发生。

(3)城市降水资源化

在“大海绵城市”范围，即城市流域范围内，工程性缺水多年来一直是困扰我国城市发展的瓶颈因素，随着近年来水利工程的投资逐渐发挥工程效益，绝大多数城市的工程性缺水问题基本得到解决。未来海绵城市(SCP)将改变过去“高坝大库”、“快速排干”建设理念，将城市降水作为水资源，尽可能将其留在流域内供当地使用，既补充生态水，又满足社会经济用水需求。

2.4 规划先行的海绵城市(SCP)典型案例——贵州省贵阳市观山湖区

贵阳市坐落于云贵高原东部，是全国唯一个没有平原地区的省份。由于贵阳市特殊的地形地貌条件，以及多年城镇化进程的快速推进，贵阳市区的汇流系数较大，城市短历时暴雨造成的洪峰较大，低洼地区时常受到内涝困扰，给人民群众的生产生活造成了严重影响。

作为国家首个森林城市，根据低影响开发城市(LID)和海绵城市(SCP)理念的启发，贵阳市在城市规划中大量加入了生态文明建设的内容，严格控制建设用地指标，将城市绿地率作为红线指标控制城市的规划建设。根据贵阳市城市总体规划(2011—2020)(2017年修订)，贵阳未来发展将遵循以下核心生态指标：①到2020年城镇化率达到76%，总人口控制在640万人，其中城镇人口490万人；②到2020年城市空气优良率达到93.2%；③到2020年城市森林覆盖率达到60%；④到2020年集中饮用水水质达标率达到100%；⑤到2020年城市污水处理率达到98%；⑥到2020年城市污水回用率达到30%，以上各项指标在全国均处于领先水平。同时将各项指标的完成度纳入各级政府考核，督促各级政府严格按照低影响开发城市(LID)和海绵城市(SCP)理念进行城市开发[10]。

观山湖新区从开始建设起就以低影响开发城市(LID)和海绵城市(SCP)理念作为指导思想，严格控制房地产建设，在核心地块优先发展生态文明建设，自建设起从未受到过内涝、水质污染等问题的困扰。与此同时，观山湖新区也正因为先进的发展理念，吸引了很多大数据企业、金融企业、总部经济等业态的入住，吸引了很多高素质人才落户新区，使得周边土地溢价明显，生态经济综合效益显著。

3 海绵城市(SCP)在中国的建设途径

要实现海绵城市(SCP)建设，必须加强城市防洪排涝建设，加强城市面源污染控制，加强城市雨洪资源化利用建设。通过三方面的措施来进行模拟自然的NBS城市水循环过程，从而达到海绵城市的建设目的[11]。

(1)强城市防洪排涝建设

城市防洪排涝是海绵城市的核心内容。传统的“快排”防洪标准低，仅有3—5年重现期短历时降水设计管道。随着全球气候变化，“快排”理念以及不适宜中国高速推进的城镇化进程。城市的迅速扩张导致管网建设、管理、维护成本越来越大。而且短历时强降水汇流过程会夹带产生大量固体进入管网系统，一处被“掐脖子”往往会引起整个区域排洪系统瘫痪。

海绵城市采用就地下渗消纳的理念，降低城市汇流系数，既可以降低城市排洪管网的投资，又可以增加城市水循环，增加城市生态景观，减小城市扩张对水循环的影响。

(2)加强城市面源污染控制

城市面源污染是城市化不可回避的环境问题，生活垃圾、工业废水、汽车尾气都会进入城市径流，并汇入排水管网。大量研究表明，特别是初期雨水冲刷引起的面源污染极为严重。因此，控制城市地表径流成为最有效的治理面源污染的途径之一。

海绵城市设计的工程措施中，首先要因地制宜确定径流污染控制指标(如SS、COD等)和主要技术手段等，其中LID措施中下沉式绿地、绿色屋顶、植被缓冲带、初期雨水弃流设施与处理等均对城市面源污染的消解和截留起着重要的作用。

(3)加强城市雨洪资源化利用建设

水资源短缺是限制我国新型城镇化进程的瓶颈问题，除了有针对性的进行水利工程投资建设外，合理利用雨洪资源也是缓解城市水资源压力的有效途径之一。雨洪资源化利用包括收集、存储、处理和利用等环节。海绵城市的设计需要正确处理防洪排涝与雨洪资源化利用之间的关系，明确雨水资源化利用的目标和方式。相关工程措施有下沉式绿地、绿色屋顶、调蓄池、雨水罐等。

4 结论与建议

LID、SUDS等理念均与NBS生态治理理念相符。吸取国外先进建设经验，针对特殊我国国情，推进我国海绵城市(SCP)发展。SCP具体方法：

(1)在“小海绵城市”范围内，采用透水人行道地等市政措施加大雨水下渗量，削减洪峰，延缓洪水过程。

(2)在“中海绵城市”范围内，采取建设城市湿地公园等形式，增加天然水体纳污能力。继续加大污水管网和生态污水处理厂等必要的基础设施建设。

(3)在“大海绵城市”范围，即城市流域范围内，改变过去“高坝大库”、“快速排干”建设理念，将城市降水作为水资源，既补充生态水，又满足社会经济用水需求。