城市排水系统与海绵城市建设实践

□文/倪嘉雯 胡亚杰 江思倩 丁大钧 杨 静

（南京审计大学 江苏·南京）

［提要］ 受城市化影响，湿地、森林等天然“海绵体”面积有所下降，加之各地排水系统老化，多地出现水环境不平衡现象，内涝灾害频发，生态环境恶化。针对城市内涝，因地制宜地推进海绵城市建设，构建科学化、全局化的建设思路，有利于缓解城市内涝，改善城市生态环境。结合信息时代的背景，充分利用“互联网+”技术，对城市进行智能管理，可提高海绵城市运行效率。但是在海绵工程整体应用以及技术创新研发方面，仍然存在较大进步空间，未来应着重研究海绵城市整体协调性和特色化，从而改善城市排水现状，提高海绵城市建设效益。

一、研究背景

据调查，当前城市排水系统大多存在设施老化、损坏的现象，且部分城市仍采用雨污合流的方式，管道铺设存在不合理之处，易造成城市内涝、污水沉积，使得地表生活垃圾泛滥、环境污染。

城市排水系统问题的产生往往是多方面、多维度的。郝天文等（2019）的研究表示，当前雨水量预算方法使用不当，导致城市排水系统内管网设计标准和其排水能力存在矛盾，难以契合城市蓄水、排水现状，对当前城市排水系统的运行效率效果产生了不利影响。

海绵城市建设在于高效利用海绵设施，科学化实现“渗、滞、蓄、净、用、排”的有机统一，雨天渗水、滞水、排水，平时蓄水、净水，旱时用水，改善城市水循环。结合“互联网+”技术，可以将数据实时监控等现代化技术融入海绵城市建设过程中，较为精准地统筹海绵城市工程设计、建设和运行的过程，科学缓解城市“逢雨必涝，雨后即旱”的状况。可以通过微信公众平台将试点成功地区海绵城市经验共享，有利于探索适合各地区环境和经济发展状况的海绵城市建设道路。

二、城市排水问题产生的主要原因分析

（一）城市化迅速推进对天然“海绵体”产生影响。随着建筑面积扩大，大量森林、湿地等自然资源被占用，天然“海绵体”面积显著下降。城市逐渐削弱了对水源的截留和下渗作用，涵养水源、保持水土的“弹性”不足。一旦暴雨来袭，城市极易产生排水障碍、污水滞留现象。以南京为例，2018年南京城市化建设加速推动，城镇化率已超过82%。新城区建成后，区域排水蓄水弹性大大减弱，内涝频发。由于城市开发，城区原有的湖泊、林地等改建为马路或其他建筑物，地面透水性降低，使得雨水下渗状况恶化，排水阻力加强，城市易产生地面积水。

城市化不仅减少了自然湿地面积，还削弱了现存湿地的蓄洪和排水能力。水资源浪费和污染现象仍然严重，工业污水、有害垃圾流入湖水，使得生态系统退化，严重威胁到水资源的可持续利用，一定程度上削弱了湖泊生态的净水效果。此外，受城市化影响，湿地调节水平衡功能降低，改善水环境能力降低。在排洪蓄水方面，湿地有着举足轻重的作用，而在城市发展延伸过程中，天然湿地面积的缩小和其调节水平衡功能的减弱进一步加重了地区洪涝现象。

（二）不合理的道路建设制约着城市排水能力。道路建设的合理与否往往决定城市的自然环境、发展驱动力，很大程度上影响城市可持续发展。为满足现代化智慧城市建设需求，建设之初应充分考虑城市的地理水文条件、功能空间布局和景观效果，强调生态环境，利用地域、产业优势，发挥区域协调性，满足人与自然和谐发展。合理选择城市建设路径，有利于科学合理地建设生态文明、绿色协调、全面发展智慧城市。

良好的生态环境对地区持续性发展至关重要，经济发展的需求和生态环境的条件难以协调，往往成为制约经济发展的一大因素。目前，我国海绵城市建设的规划方面，仅停留在概念层面，没有完成从顶部到底层，从宏观到微观的拓展。不合理的工程计划和道路建设，极大程度上成为阻碍城市发展的重要因素。城市建设容易忽略城市功能区和地势条件的协调，市区逐渐向地势低洼处发展辐射，使排水计划十分被动。

基于上述发现，城市建设过程中，应考虑到长远发展，注意到地区内涝的可能性，强调生态环境建设。例如，建邺区是南京主城八区之一，其处于长江流域内，河流纵横交错，易引发城市内涝，在建设之初应着重采用渗水性强的吸水砖等地面设施，增加绿植面积，保护生态天然“海绵体”，维持生态红线。城市建设应当充分重视到地区生态的协调性，单一地拓展城镇面积将对地区生态造成难以挽回的损失，不合理的城市建设将会抑制城市的多元协调发展。

三、海绵城市建设实践探索

（一）海绵城市建设的投融资实践。将PPP模式引入海绵城市工程中，有利于解决重大融资困难问题，为海绵城市提供了坚实、长效的资本基础。PPP模式可以为海绵城市提供资金源动力，使得海绵城市建设方案更加精准化专业化，也有助于提高社会资源的利用效率。此外，政府与民间资本合作，也能一定程度上增强公众认可度，起到对海绵城市项目的宣传效果。

目前来看，海绵城市的投融资实践尚未发展成熟，实际建设过程中还有许多问题有待解决。海绵城市PPP项目仍存在一些风险，并且海绵建设工程贷款担保、绩效、责权分配等方面，也面临一些挑战。要使PPP模式得到成功运用，需要政府和企业共同发力，解决市场局限性，平衡经济效益和生态建设效益，着重把握项目目标的全局性，实现经济与生态效益双丰收。另外，由于海绵城市PPP模式涉及资金较大、施工时间长、工程项目比较复杂，需要加强项目的审计监督工作。对审计人员进行相关业务培训，提高审计人员专业素养，从而提高项目合法性、效益型。

（二）海绵城市建设的网络共享实践。网络共享化稳步发展。“互联网+”可贯穿海绵城市建设的全过程，可着重建设以径流数据为中心的水利信息资源共享体系，提升水文检测效果，加强海绵工程建设准确性。项目建设时期，可以将智能监测等数据融入海绵城市建设，通过海绵城市智慧管控系统，提高海绵城市的建设效率，成为特色化海绵城市的技术支撑，为科学化海绵工程提供有效支持。项目建成后，充分利用“互联网+”技术，将示范地区海绵城市建设的全过程以及发展变化在网络平台上共享，着重分析径流等动态数据，构建各地区海绵建设框架和数据分享体系，形成地区模式可推广示范模板。此外，通过实施数据存储备份与更新系统、保障信息安全系统等技术，以及在微信平台上实现经验分享，有助于为全国海绵城市信息系统提供安全的、可借鉴的数据资源和应用平台。

（三）萍乡与南京的建设案例。首批海绵城市已颇有成效，以萍乡市为例，萍乡市排水系统较为老旧，常出现排水滞留，近年来由于经济发展和过度开采，环境受到严重破坏，优化生态刻不容缓。萍乡市的海绵城市建设效益在全国综合绩效评价中位列第一，就其试点成效来看，万龙湾、鹅湖公园等内涝较为严重的地区地面积水情况得到明显改善，生态环境逐步恢复。萍乡市为全国范围内海绵城市的建设提供了重要经验，主要表现在：第一，做到保护环境和治理内涝“两统筹”。萍乡市运用道路建筑科学对城市景观以及生态文明绿色建设进行统筹管理，充分意识到绿色“海绵体”在缓解城市内涝中所发挥的不可替代性作用，达到综合建筑效益最大化，从而在根本上解决城市内涝。第二，设计个性化海绵城市建设路径。萍乡市面对城市地理位置和气候水文条件，设计特色化城市建设方案，其提出“上截中蓄下排”的理念，实现暴雨泄洪和紧急排洪“双保险”，初步缓解“城市看海”现象。此外，萍乡市还对生态环境恶化的地区实行区域化专门管理，并且从多维度探究形成城市内涝的综合因素，从而更有针对性地解决城市内涝问题。

除萍乡市外，江苏省南京市江心洲海绵城市建设也效果显著。调研发现，江心洲致力于构建多样化海绵设施，从源头出发，通过改进渗水“海绵体”，从而增强渗水、排水和蓄水效果，改善水文循环的过程。第一，采用阶梯式蓄水“海绵体”和下渗式地面设计。通过斜面植被，污水自上而下经过沉淀、过滤，得到植物净化。通过绿植和土壤双重吸收雨水，提高下渗效果，可以有效减少地表积水，阻断水量的流失，增强蓄水排水能力。第二，墙体、屋顶花园采用墙身“海绵体”设计。绿植面积的明显扩大，展现了生态“海绵体”的多样化，有利于实现水资源的多层次蓄存、循环利用，改善景观效果，着力于打造会呼吸的智慧城市。

萍乡市和江心洲海绵城市建设取得初步成功，对改善生态文明环境做出可示范性的贡献，充分表明“海绵体”这一关键因素在改善水循环方面发挥着重要作用。总体而言，目前我国对海绵城市工程的研究还未发展成熟，实践过程中也遇到一些难题，包括海绵建设材料不完善、宣传力度不广、人民认可度不高等，各省市在参考研究其他区域海绵建设经验的过程中，更要结合区域状况和条件，构建特色化海绵城市。

不可否认我国海绵工程也取得了一定成效。政府报告指出，南京市在2018年整治了150条黑臭河流，水质情况总体上得到改善。综合来看，海绵城市建设应是长期工过程，短期工程往往难以立竿见影。海绵城市建设会缓解城市内涝、治理河湖水污染、恢复部分绿植天然“海绵体”面积，改善生态环境，缓解城市“人水矛盾”，使人与自然更加和谐，推动生态文明绿色建设。除此之外，海绵城市需要许多建设新理念、新材料、新工艺，许多海绵产业应运而生，海绵城市的推进在一定程度上促进新兴产业的茁壮成长。

四、海绵城市建设实践中的问题

（一）呈现片区化、局部化。据调查，海绵城市建设尚未完善，不少问题有待解决，中国仍处于探寻阶段。许多试点城市采取小范围内对现有城市系统进行改造，不断提高海绵覆盖面积的规划方案。而在小区的实际施工过程中，不可避免地对居民日常活动造成不利影响。目前，海绵城市建设仍处于试点地区内“海绵化”改造的局部“海绵化”阶段，其排水蓄水等功能具有局限性。并且海绵城市项目由于开发较晚，与其他治水项目存在协调性不高的问题，难以发挥与雨污分流等政策的协同作用。因此在海绵城市改造过程中，可以采用全局化建设方案，统筹海绵城市建设全局，突破各区域间分离治理、效率不高的局面。

（二）缺乏特色化、系统化。我国南北方地理水文条件存在显著差异，不同地区间蓄水排洪的条件和生态环境状况有所不同，因此针对不同地区，因地制宜地建设海绵城市显得十分必要。海绵城市建设项目能够改善单一地通过排水系统处理积水的情况，其从“渗水、净水、储水、排水”等多层次构造天然蓄水池、净水池，多维度地缓解地面积水和城市内涝问题，从而改善城市水循环。缺水地区需要将海绵城市规划与雨水利用工程相结合，从而提高雨水利用率，着重把握海绵城市蓄水、净水的功能，缓解城市“人水矛盾”。

生态大环境下，南方拥有的生态“海绵体”较多，北方则较为缺乏天然“海绵体”。因此，南方需要注重如何实现快速排水，从而缓解城市内涝，北方地区更需要注重“海绵体”的选取，实现有效下渗，充分利用蓄水功能。此外，对于经济发达地区，污水处理系统比较先进，引入了雨污分流等工程。而对于一些经济落后地区，污水处理滞后，在美丽乡村建设中，构建“海绵村落”具有独特优势。通过“海绵村落”的建设，可以有效利用雨水资源，去除其“废弃污水”的刻板印象，有利于缓解城市“人水矛盾”。

研究表明，我国已有少部分地区开始重视因地制宜地推进特色化海绵城市工程项目，例如青岛市、济南市的建设重点在于老城区的改造，西宁市则是将“治山、润城”融入海绵城市理念中。

（三）缺少渗水“海绵体”，建设材料单一。为了城市发展需要，部分林地、湖泊遭到破坏，为城市建筑让路，天然“海绵体”的数量减少，而现存的湿地等天然“海绵体”也由于生态环境破坏，使得渗水吸水效果大不如前。再加上目前我国的城市道路建设材料，多为钢筋、混凝土等不渗水材料，并且存在材料研发能力不足的现状，难以研制出能够长期使用的大面积建设用料。短期内，生态“海绵体”退化与新材料开发困难双重压力，使得海绵城市建设遇到很大阻力。进而，加大新型建设材料研究力度与保护天然“海绵体”相结合，能有效推动海绵城市建设。

五、结论

综合来看，海绵城市是惠及民生、收效长远的工程。其通过升级基础设施、改善积水点和提高“海绵体”覆盖面积，从渗水、净水、储水、排水多角度综合减少地表水量，从而有效缓解城市内涝。目前，海绵城市建设处于新发展阶段，随着政策的推行，包括“河长制”、“雨污分流”的推进，生态水环境得到明显改善，海绵城市建设不断地根据地区其他相关政策相协调、相辅相成地规划城建方案。面对当前海绵城市建设出现的分局化、单一化问题，更需要从长远出发，充分考虑城市发展现状、发展远景，优化“互联网+”海绵城市建设方案与技术，构建数字化模型，科学合理准确地构建全局化建设路径，实现经济与生态效益最大化。