彭彰林

(重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074)

“海綿城市”理念及其若干建設問題研究

彭彰林

(重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074)

近年來受極端天氣的影響，我國多個城市洪澇災害頻發(fā)、水資源污染嚴重，給我國帶來了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。傳統(tǒng)“灰色”城市雨水處理模式面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，其日漸暴露的自身局限性警示著人們要轉變觀念、另謀出路，“海綿城市”理念的出現(xiàn)為城市發(fā)展建設指明了一個新的方向。文章簡述了“海綿城市”概念的提出背景及內涵，結合國內外相關建設經(jīng)驗，基于海綿城市理念，針對不同地域降雨情況提出了不同的處理方案，對相關“海綿體”的修建方法、推進海綿城市建設等難題進行了分析和探討，并提出了一些有益的建議。

海綿城市； 生態(tài)城市； 綠色雨水基礎設施； 低影響開發(fā)

自改革開放以來我國經(jīng)濟得到了飛速發(fā)展，信息化、城市化進程不斷加快，產(chǎn)業(yè)得到了調整優(yōu)化，極大地提高了人們的生活水平。但也因此產(chǎn)生了一些環(huán)境、資源問題。就我國城鎮(zhèn)發(fā)展方面而言，傳統(tǒng)的城市建設模式忽略了人與自然的關系，只是盲目地進行城市擴張與“地表硬化”，城市就好似一座座堅固而緊密的“水泥森林”，到處充斥著混凝土建筑、水泥地面、柏油路面等不透水建筑物。隨著不透水鋪裝面積的擴大、城市綠地面積的緊縮再加上土壤巖層被壓實，致使城市地面的滲透水功能幾近喪失，自然界的水循環(huán)過程在城鎮(zhèn)地區(qū)嚴重受阻。因此在我國多地出現(xiàn)了“城中看海”的窘?jīng)r，同時伴隨著嚴重的徑流污染、江河湖海等水環(huán)境惡化以及水資源短缺等問題，給我國造成了巨額的經(jīng)濟損失，嚴重威脅到了我國公民的生命財產(chǎn)安全[1]。

1 “海綿城市”概念的提出及含義

我國的傳統(tǒng)雨水處理觀念是“快速集中，末端處理”視資源為災害，這必然會引發(fā)“遇水必澇，逢旱必干”等一系列環(huán)境問題。海綿城市理念立足長遠，不再以征服者的態(tài)度對待自然，而是尊重自然，向大自然學習采用“源頭處理，分散集中”的方法，將雨水“滲”在原地涵養(yǎng)水源，“蓄”在原地方便調用。從2014年至今，我國政府連續(xù)出臺了多部指示文件，為各地的海綿城市試點建設區(qū)提供了理論指導，極大地促進了我國城市的“海綿化”進程，這也是我國繼園林城市、低碳城市、生態(tài)城市等一系列政策引導的城市建設理念后出現(xiàn)的全新概念[2]。我們要將雨水資源化，而不是迫不及待地將其排走，要考慮把有限的水資源截留下來，利用自然的力量去凈化雨水，從而優(yōu)化城市排水系統(tǒng)。無論如何“灰色”剛性的給排水系統(tǒng)已經(jīng)暴露出了其嚴重的自身局限性，阻礙了我國的城市化進程，引發(fā)了社會各界對城市水危機新一輪的關注和對傳統(tǒng)城市給排水系統(tǒng)建設的反思。近年來我國政府高度重視城市雨洪及水環(huán)境的整治問題，在政府“建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，建設生態(tài)城市”的理念指導以及學術領域和相關行業(yè)從業(yè)人員的努力推動下，我國住房和城鄉(xiāng)建設部正式提出了“海綿城市”的建設理念[3]。

2 國外成功設計案例

國外海綿城市建設起步較早，設計經(jīng)驗豐富，優(yōu)秀的設計方案不勝枚舉。比較著名的有:(1)德國弗萊堡市的扎哈倫廣場，該廣場擁有完整的滲透凈化功能，收集到的雨水完全擺脫了人工污水處理系統(tǒng)。其豎向設計為：表面采用全透水性鋪裝，其下為新型內置過濾基質的砂石，再下面是原土壤滲透層，雨水可被收集至地下蓄水模塊，也可直接滲入地下補給地下水。(2)新加坡JTC清潔科技園，因其占地面積大自然地形被保留，設計者將其看作為一個大型的天然人工濕地，因而將附近城區(qū)的雨水滲透導流至該科技園中，利用其天然的生態(tài)洼地來凈化雨水，并通過其中的生態(tài)群落進行雨水循環(huán)和進一步的凈化處理，很好地維持了該地區(qū)原有的水文循環(huán)。(3)布里斯托爾Harbourside公共區(qū)，其設計的創(chuàng)新點在于，因為靠近河海所以將一部分地下導流管渠放置于地表，同人工開挖的地表水溝聯(lián)通起來，最后注入河海，構成一定規(guī)模的微型水系，避免了翻挖道路。在渠道、小溪內種植挺水植物蘆葦?shù)?，達到雨水凈化的目的，同時美化了環(huán)境。

3 “海綿城市”建設模式的應用

實踐表明，在正常的氣候條件下，標準的海綿城市可以截留住80 %左右的雨水，這對于降雨分布不均、人均水資源缺乏的中國而言，將是解決我國水環(huán)境問題的關鍵突破口，應該引起社會各界的足夠重視。所謂欲速則不達“海綿體”(如人工濕地、透水鋪裝、景區(qū)公園等)的建設應當是一個循序漸進的轉型過程，我們要做的是：根據(jù)各地降雨量、地形、地質特征的不同，采取不同的海綿城市建設模式。我國南部位于亞熱帶季風氣候區(qū)，多為丘陵地帶，集中降雨量大，水勢匯集較快，受極端天氣的影響近年來洪澇災害頻發(fā)，尤其是沿海地區(qū)及長江中下游地區(qū)，其建設模式就應該是“滲排”+“滯蓄”(即“滲排為主、滯蓄為輔”)。

現(xiàn)以廣州市為例，其地處我國南端，屬于沿海城市，年降雨量大，由于地表硬化嚴重，雨季常常引發(fā)洪澇災害，這也是所有特大城市的通病。近5年來特大城市平均降雨量統(tǒng)計見圖1。首先我們要做的是激活和修復原有的城市海綿體，這也是這類城市進行海綿城市轉型的第一步，具體的做法是：(1)通過法制等強制性手段劃定限建區(qū)、禁建區(qū)把原有的海綿體保護起來，因為之前的城市擴張已使其飽受摧殘，其原有的“吐納”能力幾乎喪失。(2)進行環(huán)境的生態(tài)恢復，包括綠地生態(tài)系統(tǒng)和水環(huán)境，如公園、廣場全部改裝為透水性路面，便于雨水下滲，因其占地空間大，可在地下修建大型蓄水池并輔以水質處理設施，將上部雨水以及方圓城區(qū)下滲收集到的雨水通過地下引水管渠引至此處，待集中處理過后可直接用于市政用水。湖泊、人工濕地可以通過底泥疏浚、截污、培育水生植物來改善水質[4]。(3)在城區(qū)內適合修建海綿體的地方分析其地形、土質條件，選擇具體的海綿化方案。如：在居住區(qū)，綠化面積大，把路面鋪裝改為透水性鋪裝，雨水的下滲不成問題，同時，設置雨水的立體截留體系；在工業(yè)區(qū)，地表硬化嚴重，且為化工污染源，應該更側重于雨水的保護與凈化，非運輸要道、人行道、承重較小車道均改造為透水性道路。同時，要按地勢、分區(qū)域的修建地下蓄水設施，地上匯水線路采取以“滯”為主的設計，如匯水道內放置一些人工過濾材料、化學凈化材料；在辦公區(qū)、CBD，因人流車流量大，只能對路邊街道進行透水性改造，又因地下建筑密集(如地下停車場、地鐵站、地下商場等)只能在必要的地方設置小體積的地下蓄水模塊(如地勢較低處)。但可以把廣闊的樓頂空間利用，將其改造成屋頂花園，且路邊綠化帶、街邊綠化小品也可改造成生物滯留帶。同時我們要有意識的將城市綠地、水渠、公園、河流聯(lián)系在一起，形成更具規(guī)模的生態(tài)海綿體，也使得各生態(tài)環(huán)境之間形成必要的通路與連接，建立起完整的空間體系。(4)雨水“排”的工程，這也是南方多雨城市海綿化建設的重點工程之一。隨著我國“智能城市”的建設與推進，我們可以乘勢建立地下的智能監(jiān)控系統(tǒng)，時刻掌握地下蓄水體系的蓄水情況，根據(jù)實際的降雨量，對雨水進行合理的存儲與排放。

圖1 近5年來特大城市平均降雨量統(tǒng)計

不過在多雨的特大城市，剛性的排水設施仍然是相當必要的。需要各地根據(jù)自身的發(fā)展進程、相應區(qū)域的土質參數(shù)、地形條件等，對地下管道進行合理的提標升級(如對于地勢低洼地帶、地下停車場等，就應當適度加強地下管網(wǎng)的排水能力)。杜絕盲目的全面翻挖，應結合實際情況計算峰值徑流總量并加強數(shù)字模擬，同時對內澇風險和現(xiàn)有的排水能力進行綜合評估，基于數(shù)據(jù)進行管網(wǎng)改造，用好有限的資金，形成最大的排澇能力。

4 海綿體相關的施工技術措施

綠色雨水基礎設施(GSI)，即城市低影響開發(fā)、海綿體修建的主要施工措施，其通過自身的透水性，從源頭開始就對徑流污染進行消減，控制徑流的產(chǎn)生和徑流量，不但保障了城市的使用功能，同時改善了城市的環(huán)境質量，實現(xiàn)了水生態(tài)對城市的調節(jié)以及水資源的循環(huán)利用，體現(xiàn)了綠色、環(huán)保、低碳的生態(tài)理念[5]。要實現(xiàn)海綿城市的彈性以及其對雨水的“吸、保、排”功能就要具體落實到“滲、滯、蓄、凈、用、排”各分項工程的建設當中去，并對各分項工程進行合理的組裝和空間規(guī)劃以達到最優(yōu)的雨水截取效果(表1)。

5 現(xiàn)存的主要問題

5.1 相關法規(guī)欠缺

我國海綿城市建設起步較晚，低影響開發(fā)在國內還處于推廣階段，各設計部門對六大雨水處理工程不熟悉，相關的設計規(guī)范基本上也是一片空白，系統(tǒng)的評估體系還沒有建立起來，法規(guī)方面也亟待完善，尤其是要制定有地域特征的與地方發(fā)展相適應的海綿城市標準、技術規(guī)范。另外，國家近期發(fā)行的文件不具備強制性，想要進一步落實海綿城市的建設工作，必須出臺具有強制效力的法規(guī)，建立具有針對性的運行機制，采取強硬手段使低影響開發(fā)規(guī)范化[6]。還可引進一定的獎勵政策和投融資模式，要建設海綿城市就必將伴隨著巨額的資金投入，如政府為減輕財政負擔引進了(PPP)合作模式，拓寬了投資渠道，但這并非代表政府可以轉移權責，反而更應該發(fā)揮其主導作用，肩負起更重的責任去引領整個社會的海綿化建設，做好成本核算、投資規(guī)劃、工程監(jiān)管、評估驗收等各項工作。

5.2 設計規(guī)劃困難

海綿城市的建設是一個復雜的過程，牽涉部門多，有市政、水利、園林等，影響范圍廣，所以各部門、各專業(yè)之間應當協(xié)調運作，加強討論，共同出謀劃策。既然海綿城市是作為一個系統(tǒng)性的概念出現(xiàn)，那么其設計規(guī)劃也必然是系統(tǒng)性的，設計中的每一個步驟都是環(huán)環(huán)相扣、步步緊逼的，并且該理念支配下的新型城鎮(zhèn)規(guī)劃對從業(yè)人員的能力要求也遠遠高于傳統(tǒng)城市規(guī)劃，主要體現(xiàn)在從業(yè)人員需要具備多個部門的專業(yè)知識，需要多規(guī)合一，這也迫切的要求我們打破各部門之間有限交集、被動配合的局面。筆者認為，若是條件允許，各地方政府甚至可以專門成立一個海綿城市規(guī)劃建設部門，這樣既能提高規(guī)劃精度也大大增強了整個規(guī)劃設計過程的機動性。

5.3 施工管理難度大

施工是海綿城市建設最后也是從理論到實踐最重要的一步，這個過程往往會出現(xiàn)許多問題。如作業(yè)人員文化水平不高體會不到施工圖的內在含義，加之海綿體的修建難度不大，在施工時容易掉以輕心，所以施工質量相當馬虎，也就必然導致最后的建設成果與設計者的初衷有所出入。一些不負責任的包工頭，為降低成本牟取個人私利，甚至偷換重要的海綿材料構件，如此一來，這些所謂的海綿體工程也就徒有其表了[6]。海綿城市的建設理念是：分散控制、源頭治理，那么在一個低沖擊開發(fā)區(qū)域內必將零星的分布著數(shù)量巨大的海綿工程，其管理難度大，如果缺乏有效的管理，那么將難以發(fā)揮各海綿體應有的功能與作用。

表1 海綿城市建設的“六大工程”

5.4 “海綿城市”概念普及面狹窄

我們要加強宣傳，強調社會的參與，強化公眾的意識。因為小到節(jié)約用水大到城市的洪澇災害，都涉及到千家萬戶的平民百姓，公眾的參與是必不可少的，對城市居民的教育以及相關從業(yè)人員的培訓，是解決城市雨洪問題的輔助方法，同時，也可以借此進一步普及海綿城市的建設理念，使其能夠深入人心，形成一種慣性思維、一種文化。此外，公眾的參與過程也是各利益團體沖撞、協(xié)調、融合的過程，可進一步提高海綿城市規(guī)劃決策的科學性，使其獲得公眾的認可，群眾的支持[7]。

6 結論與建議

隨著我國海綿城市建設理論的沉淀與發(fā)展，如今已到了理論發(fā)展的攻堅階段，我們要做的是如何準確、高效地將理論付諸實踐，并從實踐中吸取經(jīng)驗進一步升華完善理論，這也是海綿城市建設推進的重點和難點，其中：(1)宏觀上，要因地制宜的制定適用于本地區(qū)的建設模式。綜合考慮當?shù)貧夂颉⑼临|特征、地形條件等，選擇合適的城市海綿化建設模式，靈活組合海綿城市建設的“六大工程”；(2)微觀上，加強各海綿體的規(guī)劃布局，尤其是在豎向規(guī)劃方面應該引起足夠的重視，政府也應群策群力，積極組織各部門進行聯(lián)合規(guī)劃；(3)各地方政府、規(guī)劃處、設計院應當加強調查，建立起一套有地域特征的參照、評估標準，避免出現(xiàn)“運動式”建造、“批量生產(chǎn)”的情況；(4)加強立法與監(jiān)督，將城市已有的海綿體保護起來，將施工監(jiān)管措施落實到位，要貫徹整個施工過程不得馬虎，別到最后落得個“一招不慎，滿盤皆輸”的地步。此外，我們還可以把已建成的海綿體景觀化，并且與城市的景觀要素相結合，進而優(yōu)化市容市貌。

[1] 劉亞麗.山地城市重慶構建“海綿城市”的啟示和建議[J].城鎮(zhèn)供水,2014(s1):251-254.

[2] 楊陽,林廣思.海綿城市概念與思想[J].南方建筑,2015(3):59-64.

[3] 車伍,趙楊,李俊奇.海綿城市熱潮下的冷思考[J].南方建筑,2015(4):104-107.

[4] 彭翀,張晨,顧朝林.面向“海綿城市”建設的特大城市總體規(guī)劃編制內容響應[J].南方建筑,2015(3):48-53.

[5] 仇保興.海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望[J].建設科技,2015(1):11-18.

[6] 謝雯,閻瑾.海綿城市理論及其建設評析[J].價值工程,2015,34(28):11-13.

[7] 鞠茂森.關于海綿城市建設理念、技術和政策問題的思考[J].水利發(fā)展研究,2015,15(3):7-10.

彭彰林(1993～)，男，在讀碩士生，研究方向：隧道與地下工程。

X321

A

[定稿日期]2016-09-07