林英姿 楊丞南 王漢卿 楊 紅

（1吉林建筑大學(xué)松遼流域水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 吉林長(zhǎng)春 130118 2吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130118 3中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司 吉林長(zhǎng)春 130118）

引言

近年來，城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)，地下水位得不到補(bǔ)給，水資源短缺和污染問題日益加重，2011年，內(nèi)澇在全國(guó)范圍內(nèi)帶來的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)四千億元[1]；2012年，全國(guó)遭遇內(nèi)澇災(zāi)害的縣級(jí)以上城市有184個(gè)[2]；2016年夏季，全國(guó)29個(gè)省受到洪澇災(zāi)害影響，受災(zāi)災(zāi)民高達(dá)8000萬(wàn)人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失大約為1440億元[3]，由此可見，我國(guó)目前所面臨的水環(huán)境問題相當(dāng)嚴(yán)重，海綿城市的提出正是針對(duì)以上一系列情況，旨在綜合而系統(tǒng)性的解決我國(guó)所面臨的水環(huán)境問題[4]。

我國(guó)國(guó)土廣闊，地域差異和南北方氣候特征差異較大，海綿城市建設(shè)也會(huì)面臨不同問題，北方地區(qū)寒冷干旱，降雨主要集中在夏季，大規(guī)模降雨量的集中使北方城市夏季洪澇災(zāi)害頻發(fā)，由于地表硬化和降雨的高度集中，大部分雨水流入市政管網(wǎng)最終排入河道，地下水位得不到補(bǔ)給，所以內(nèi)澇和干旱是北方同時(shí)存在的兩個(gè)問題。北方城市獨(dú)有的寒冷氣候特征也會(huì)給海綿城市的建設(shè)提出新的難題。

海綿城市在我國(guó)發(fā)展時(shí)間較短，屬于新興時(shí)期[5]，新問題的發(fā)現(xiàn)與討論意義重大，針對(duì)性問題的提出和討論會(huì)為今后的實(shí)踐與建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。

1 北方地區(qū)建設(shè)海綿城市的必要性

部分相關(guān)人士認(rèn)為，南方雨季較長(zhǎng)，易發(fā)洪澇災(zāi)害，海綿城市建設(shè)發(fā)展空間大，而北方地區(qū)天氣寒冷干燥，海綿城市建設(shè)意義不大，其實(shí)不然，海綿城市要解決的問題可以總結(jié)為以下幾個(gè)：小雨時(shí)不積水、大雨時(shí)不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島效應(yīng)有緩解[6]。其中水體黑臭與城市熱島問題是北方城市普遍存在的，至于積水和內(nèi)澇問題，在極端氣候越來越頻繁以及城市地表硬化雙重不利因素的影響下，北方城市也不能幸免于難，2012年北京發(fā)生7.21特大暴雨[7]，全市的平均降雨量170mm，城區(qū)的平均降雨量215mm，降雨時(shí)間為16h，共造成房屋倒塌10660間，受災(zāi)人口190萬(wàn)，其中死亡人數(shù)79人，25條10千伏架空線路發(fā)生永久性故障，暴雨使城市儼然成了"地面海，給全市帶來了116.4億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。

由此可見，內(nèi)澇問題在北方地區(qū)已相當(dāng)嚴(yán)重，水體治理也是北方城市急待解決的問題，北方地區(qū)建設(shè)海綿城市勢(shì)在必行。海綿城市是城市雨洪管理概念中新興的一代[8]，這意味著城市應(yīng)該具有"彈性"，能夠適應(yīng)環(huán)境變化，應(yīng)對(duì)雨水造成的自然災(zāi)害。下雨時(shí)，它應(yīng)該吸水，儲(chǔ)水，滲水，凈水，在需要時(shí)“釋放”并使用儲(chǔ)存的水。[9]又稱“水彈性城市”。國(guó)際術(shù)語(yǔ)是“低影響發(fā)展雨水系統(tǒng)的建設(shè)”[10]。生態(tài)優(yōu)先應(yīng)該是海綿城市建設(shè)的原則[11]，結(jié)合人工措施和自然手段[12]，在確保城市安全排水和防澇的前提下，最大限度地提高城市雨水的積累和滲透、并凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)[13]。

2 我國(guó)北方寒地海綿城市建設(shè)存在的問題

目前海綿城市雖已得到國(guó)家水利部、住建部的積極推進(jìn)[14]，但由于研究時(shí)間較短、涉及研究學(xué)科跨度較大等原因，再加上我國(guó)北方獨(dú)特的地域氣候特征，海綿城市在推動(dòng)中仍存在一定問題[15]，海綿城市的研究與建設(shè)也將面臨巨大挑戰(zhàn)。

2.1 北方城市雨水處理現(xiàn)狀

近年來，北方城市發(fā)展迅速，地面硬度也有所增加，污水量增加，雨水滲漏難度加大。徑流系數(shù)從原來的0.5增加到0.6～0.7，地表雨水也迅速增加。傳統(tǒng)的雨水排水系統(tǒng)直接將收集的地表徑流排入河道，合流制區(qū)域內(nèi)的雨水大部分通過市政管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠，以傳統(tǒng)的方式與污水一起進(jìn)行處理，最后排入河中，這種常用的雨水處理方式導(dǎo)致大部分雨水通過排水管網(wǎng)排入河道，成為無法補(bǔ)充地下水的河流徑流，地下水短缺不斷加重。雨水系統(tǒng)的不夠完善，導(dǎo)致雨水資源被浪費(fèi)。

此外市民普遍對(duì)雨水利用認(rèn)識(shí)不足。目前雖然人們的節(jié)水觀念逐漸提升，但是仍然沒有樹立起城市雨水利用的超前理念，市民對(duì)雨水利用的意義認(rèn)識(shí)不清晰，節(jié)約資源、保護(hù)水環(huán)境的意識(shí)比較差，公眾參與意識(shí)淡薄。[16]

2.2 北方寒冷地區(qū)對(duì)海綿城市建設(shè)的局限性

首先北方降雪量大，為保證機(jī)動(dòng)車及行人正常通行，常使用融雪劑，其主要成分為氯鹽和醋酸鉀，隨著雪水滲入地面會(huì)對(duì)地面以及淺層地下水造成污染。如果這些雪水滲入海綿城市蓄水模塊，并使用這些水進(jìn)行澆灌，會(huì)使植物根部水分中的鹽濃度增加，打破其原有的滲透平衡，植物為了維持滲透平衡，細(xì)胞內(nèi)的水分和養(yǎng)分就會(huì)“反常”地向外滲透，當(dāng)“體內(nèi)被掏空”后，便植物形成不可逆的傷害，最后導(dǎo)致死亡。除此之外，額外增加的鹽分，使土壤肥力原本就不強(qiáng)的城市綠地土壤更加貧瘠，導(dǎo)致土壤板結(jié)，阻斷了根系與空氣、水分的“連接通道”。過多的鹽分還會(huì)對(duì)植物的毛細(xì)根有很大程度的損害，影響根部的生命活力，降低植物對(duì)可溶性鹽的正常分解能力及忍耐能力，逐漸形成了一種惡性循環(huán)[17]。這一系列的影響使北方地區(qū)海綿設(shè)施部分功能和綠化難以完成。

其次，北方地區(qū)冬季漫長(zhǎng)，天氣寒冷，東北地區(qū)冬季氣溫可達(dá)到零下三十幾度，黑龍江省漠河縣最低溫度可低至零下四十幾度，如此嚴(yán)寒氣候使得許多海綿設(shè)施無法使用，例如綠色屋頂，普通的透水鋪裝等，海綿設(shè)施應(yīng)用于北方地區(qū)時(shí)需先進(jìn)行凍融實(shí)驗(yàn)，這就使得北方地區(qū)在海綿設(shè)施應(yīng)用方面具有一定的局限性。

2.3 現(xiàn)行法規(guī)針對(duì)性應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化

我國(guó)北方寒冷干旱，與南方城市之間的降雨量、土壤特性、氣候特點(diǎn)存在明顯差異，不同地區(qū)所存在的關(guān)鍵性問題也并不相同，部分城市水污染嚴(yán)重，部分城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)，針對(duì)各種不同地區(qū)不同情況，可以發(fā)現(xiàn)在國(guó)家政策層面上，一方面不斷提供海綿城市建設(shè)財(cái)政支撐，另一方面也不斷更新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以指導(dǎo)海綿城市的建設(shè)。但目前在海綿城市法規(guī)中要求的部分設(shè)施構(gòu)造及相關(guān)參數(shù)等方面并沒有考慮各地區(qū)不同水文地質(zhì)條件、氣候狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等情況，多數(shù)現(xiàn)行法規(guī)中僅提及要考慮具體因素確定方案，針對(duì)不同城市的設(shè)計(jì)參數(shù)，針對(duì)北方地區(qū)建設(shè)海綿城市的的指導(dǎo)性法規(guī)，需要相關(guān)部門進(jìn)一步強(qiáng)化。

2.4 海綿城市建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程

在《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》[19]中要求城市70%的降雨量要能夠原地消納與利用，到2030年要求達(dá)到80%以上。這意味著自我國(guó)自2015年第一批海綿城市試點(diǎn)確立后，僅5年時(shí)間海綿城市建設(shè)要初見成效，15年海綿城市建設(shè)基本完成，而海綿城市的建設(shè)是涉及前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、中期建設(shè)施工、后期運(yùn)行與維護(hù)管理等多個(gè)階段，時(shí)間期限短使海綿城市建設(shè)難度更為增加[20]。

2.5 需要科學(xué)性的結(jié)果預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

海綿城市建設(shè)的目標(biāo)之一是使城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前[21]，《海綿城市建設(shè)指南》中也多次提到有條件的情況下可使用水文計(jì)算和模型模擬來研究海綿城市的控制指標(biāo)、設(shè)施規(guī)模和年徑流總控制率目標(biāo)，但有些項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)前沒有進(jìn)行這項(xiàng)工作，這將使海綿城市建設(shè)的最終實(shí)施效果難以預(yù)測(cè)和實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施效果評(píng)估方面，目前根據(jù)“海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)估與評(píng)估方法(試行)”[22]、“海綿城市建設(shè)指南”和與雨洪有關(guān)的規(guī)定，判斷設(shè)計(jì)是否合理。其中所涉及的評(píng)估方法和評(píng)估指標(biāo)很多，規(guī)范要求和指定參數(shù)的分布是分散的。難以整合出完整且具有科學(xué)性的評(píng)價(jià)體系，針對(duì)北方地區(qū)興建的海綿設(shè)施更是需要針對(duì)性的考核與評(píng)價(jià)，來驗(yàn)證其是否能經(jīng)受住嚴(yán)寒天氣而發(fā)揮海綿體應(yīng)有的作用，綜上所述，為了保證海綿城市建設(shè)最終實(shí)施效果得以達(dá)到建設(shè)目標(biāo)，需要建立完整的海綿城市實(shí)施效果預(yù)評(píng)價(jià)體系。

3 北方寒地海綿城市建設(shè)的總結(jié)與展望

無論是工程界、學(xué)術(shù)界還是政府管理者都已經(jīng)清晰認(rèn)識(shí)到原來的單一目標(biāo)、高污染、高碳排放、粗放型的雨水排放模式已經(jīng)難以為繼，海綿城市的發(fā)展勢(shì)在必行，但我國(guó)海綿城市建設(shè)過程中由于推行時(shí)間較短而面臨諸多問題，尤其像北方地區(qū)這種地域特征明顯的地區(qū)，更是需要具體問題具體解決，這些問題需要政府職能部門工作人員、城市規(guī)劃師、市政工程師、景觀設(shè)計(jì)師等各行各業(yè)從業(yè)人員共同解決，同時(shí)海綿城市的建設(shè)也需要積極吸取國(guó)外雨洪體系建設(shè)的成功或失敗經(jīng)驗(yàn)[23]，但不可完全照搬，應(yīng)針對(duì)我國(guó)具體情況因地制宜的適當(dāng)借鑒，以應(yīng)對(duì)我國(guó)海綿城市建設(shè)出現(xiàn)的問題。

結(jié)語(yǔ)

海綿城市的建設(shè)絕非能一蹴而就，是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的系統(tǒng)工程，需要各個(gè)學(xué)科專業(yè)人士積極配合，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，在真正落地實(shí)施前必須經(jīng)過前期科學(xué)的項(xiàng)目背景分析和結(jié)果預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，我們要讓海綿城市建設(shè)真正成為"美麗中國(guó)"和未來"綠色城鎮(zhèn)化"的有力抓手和一種長(zhǎng)效機(jī)制，充分發(fā)揮其對(duì)我國(guó)的城鎮(zhèn)化和城市建設(shè)發(fā)展過程中的歷史作用，為我國(guó)人民共謀福祉，共創(chuàng)安康美好環(huán)境[24]。