孫 波，謝水波，劉 慧

(1.南華大學(xué)建筑學(xué)院，湖南 衡陽 421001；2.南華大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001)

海綿城市是對城市像海綿一樣對雨水進(jìn)行“吸、蓄、凈、排”等功能的形象描述，其起源是美國的低影響開發(fā)和最佳管理措施[1]，但又不同于英國的可持續(xù)排水系統(tǒng)(注重通過可持續(xù)排水系統(tǒng)來解決暴雨洪水問題)，以及澳洲的水敏感性城市(通過可持續(xù)水資源管理系統(tǒng)來充分增加其額外價值以及減少建設(shè)成本)[2]，其集成了我國自古以來的多種技術(shù)[3]，通過以人為主，以景觀為載體，與城市生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，順應(yīng)自然，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧生存和發(fā)展[4- 6]。

國家推出的兩批30個海綿城市試點(diǎn)城市，大多分布于社會經(jīng)濟(jì)條件較好地區(qū)，或多為易于管控的新區(qū)。但我國地域遼闊，各地區(qū)、城市之間地理、水文、人文等條件存在較大差異，因此各區(qū)域存在的問題及海綿城市建設(shè)的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。嘉興、常德等地形平坦、河網(wǎng)密集的城市以排水防澇為主[7- 8]；而重慶、濟(jì)南等多山城市則多重于山體截蓄、保持水土、恢復(fù)植被[9- 10]；對于西寧、固原這類西北干旱地區(qū)且深受黃土下滲問題嚴(yán)重困擾的城市而言，則注重于雨水下滲及回收利用[11]；而深圳、珠海、三亞這類沿海、深受臺風(fēng)等季風(fēng)因素影響的沿海城市又面臨著不同的問題。

在海綿城市建設(shè)過程中，一方面要避免對海綿城市建設(shè)理論及技術(shù)的“一刀切”[12]，另一方面，要認(rèn)識到南方沿海其獨(dú)特的地理人文環(huán)境以及海綿城市建設(shè)基礎(chǔ)差異。本文以深圳市為例，通過分析其在城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題以及海綿城市建設(shè)中面臨的困境，探討以深圳為代表的南方城市，尤其是南方沿海城市的海綿城市建設(shè)系統(tǒng)策略。以期為之后該類型地區(qū)城市的海綿城市建設(shè)提供有效的參考和借鑒。

1 研究區(qū)域概況

深圳市陸域總面積1952.84km2，總體地勢東南高、西北低，大部分為低山、平緩臺地和階地丘陵，深圳市屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。多年平均22.4℃，深圳市日照強(qiáng)，全年日照時數(shù)1933.8h，日照百分率44%。深圳市雨量豐沛，干、濕季分明，多年平均降雨量1837mm，最大日雨量為344.0mm，年降雨日為144天。

從地帶性成土條件看，深圳的土壤主要為赤紅壤，其沿海地區(qū)還分布有濱海鹽漬土，平原地帶多為潮沙泥土、水稻土等。

2 當(dāng)前面臨的問題

2.1 城市水體污染雖有好轉(zhuǎn)，但未根本改善

隨著深圳市污水管網(wǎng)及污水廠、污泥處置設(shè)施的快速建設(shè)，至2017年底，深圳市污水處理率達(dá)到96.81%，除此之外，還建成人工濕地和快滲系統(tǒng)等生態(tài)化的污水處理設(shè)施，對改善城市水環(huán)境起到良好的作用。城市的點(diǎn)源污染得到了有效的控制。

快速的城市化在短時間內(nèi)帶來了大量的公共基礎(chǔ)設(shè)施和市政設(shè)施建設(shè)，但城市建成區(qū)排水體制并不完善，部分未集中開發(fā)建設(shè)區(qū)域缺少污水管網(wǎng)覆蓋，合流制與分流制并行，且部分合流制排水管渠下游并未設(shè)置截污系統(tǒng)，現(xiàn)狀污水的排入導(dǎo)致水環(huán)境污染的現(xiàn)象；同時舊的管網(wǎng)系統(tǒng)混亂，存在大量斷頭管和錯接亂排管現(xiàn)象，合流、錯接的管網(wǎng)導(dǎo)致排口雨水污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響接納水體水質(zhì)。通過截污、雨污處理系統(tǒng)建設(shè)，提高了城市雨污控制水平，使得此前主要城市點(diǎn)源污染得到有效控制，面源污染成為解決城市水環(huán)境惡化所面臨的主要問題。

隨著城市的快速發(fā)展，城市的硬質(zhì)下墊面不斷增加，導(dǎo)致雨水所含的污染物濃度增加，初期雨水得不到充分處理，水體污染加重，導(dǎo)致面源污染加重。

2.2 排水防澇壓力大，水安全仍存隱患

深圳市共有內(nèi)澇點(diǎn)約446處，主要集中在高風(fēng)險及中風(fēng)險區(qū)，主要分布在道路交叉口、舊村、立交橋底等區(qū)域。由于這些地區(qū)地勢低洼、排水不暢、河道水位頂托以及管道堵塞，同時由于區(qū)域填海造地行為導(dǎo)致海岸線外移，原有的排水通道設(shè)施作用減弱，從而加劇了內(nèi)澇風(fēng)險。

區(qū)域內(nèi)由于雨水管渠建設(shè)年代不同，新舊雨水管渠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相差較大，存在新建大管接往年建設(shè)的小管的情況，造成瓶頸現(xiàn)象，整個系統(tǒng)排水能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，部分排水設(shè)施老化和管道淤堵，逐漸喪失排水功能。城市化行為的過度頻繁也降低了排水系統(tǒng)的過流能力。排水系統(tǒng)的規(guī)劃起點(diǎn)不高、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高和管理不到位，易澇點(diǎn)治理投入不足、進(jìn)度偏慢，管理職責(zé)不清，治理速度趕不上新增速度等原因也加重了深圳排水防澇壓力。

由于極端氣候的頻繁發(fā)生、防洪邊界條件的改變、管理機(jī)制尚待完善和信息化管理還有待加強(qiáng)等原因，防洪安全事故仍然偶有發(fā)生。

2.3 城市更新較快，市政設(shè)施建設(shè)壓力大

快速的城市化進(jìn)程使得城市在發(fā)展過程中面臨土地資源短缺等問題，2010年以來，隨著城市更新項(xiàng)目的開展，許多大體量的城市更新項(xiàng)目正在建設(shè)之中，現(xiàn)有場站的設(shè)計(jì)并沒有充分考慮城市更新帶來的增量，所能提供的余量越來越小。建筑總量的劇增必定帶來市政場站和管網(wǎng)系統(tǒng)的巨大壓力。包括區(qū)域污水處理廠以及再生水廠基本處于滿負(fù)荷，隨著區(qū)內(nèi)污水量的逐步增加，現(xiàn)有的市政設(shè)施不堪重負(fù)。圖1為政府部門申報城市更新計(jì)劃情況。

圖1 政府部門申報城市更新計(jì)劃情況(數(shù)據(jù)來源：深圳市城市更新局)

2.4 區(qū)域高強(qiáng)度開發(fā)，生態(tài)保育不足

城市用地從1990年139km2，增長到1996年342km2，年均增長達(dá)34km2，到2006年，城市建設(shè)用地增長到700km2，在這期間，城市建設(shè)用地保持著高強(qiáng)度、快速增長，在高強(qiáng)度開發(fā)下的雨水缺乏“滲、滯、蓄”空間，高密度建設(shè)帶來的大面積硬化地面或造成嚴(yán)重的面源污染和雨水峰值提前，對水環(huán)境和管網(wǎng)造成巨大的壓力。

在城市快速開發(fā)建設(shè)過程中，出現(xiàn)大量生態(tài)要素被蠶食的想象，從而致使原有的生態(tài)格局遭到破壞。不透水面的增加，路面以及鋪裝滲透能力的下降，使得地下水的補(bǔ)充路徑被阻斷，甚至形成路面積水等現(xiàn)象和內(nèi)澇災(zāi)害；土壤含蓄水能力降低，地表漫流格局被打破，新的生態(tài)格局尚未形成體系，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)脆弱、生態(tài)功能無法發(fā)揮作用。過去幾十年間城市建設(shè)中盛行的“快收快排”式雨水收集系統(tǒng)，使城市地表濕度降低，城市揚(yáng)塵污染難以得到有效控制。

3 海綿城市建設(shè)系統(tǒng)策略

3.1 構(gòu)建完整的海綿體系[13]

3.1.1開展自然海綿基底及濱海岸線的生態(tài)修復(fù)，增強(qiáng)河流自凈能力

通過修復(fù)林地生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，強(qiáng)化其對城市環(huán)境的支撐作用。保證河流旱季生態(tài)用水和濱岸植被緩沖帶用地，修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)自然特征。

在保障防洪安全的基礎(chǔ)上，對部分河道斷面進(jìn)行生態(tài)化整治，采用建設(shè)人工濕地、跌水曝氣增氧、濱岸緩沖帶建設(shè)等措施，分類推進(jìn)駁岸改造，恢復(fù)河道的凈化功能、調(diào)蓄功能、景觀功能，增強(qiáng)河流自凈能力，最大程度地發(fā)揮自然生態(tài)系統(tǒng)的凈化功能。以入海河流河口地區(qū)為重點(diǎn)推進(jìn)濱海海岸線修復(fù)工作。在河口地區(qū)嚴(yán)格控制影響河海交換的各類開發(fā)建設(shè)活動，逐步恢復(fù)入海河流河口地區(qū)生態(tài)資源。嚴(yán)格保護(hù)濕地，維護(hù)和營造適宜生境。

3.1.2涵養(yǎng)綠地系統(tǒng)，構(gòu)建海綿體系基底

對于受到破壞的綠地、水體等生態(tài)要素，需強(qiáng)化綠地系統(tǒng)及水系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)與管理，以推進(jìn)其修復(fù)重建進(jìn)程。而對于重要的生態(tài)敏感區(qū)，通過構(gòu)建以生態(tài)濕地公園、濱?；盍珗@、濱河帶狀公園、社區(qū)公園、郊野公園為標(biāo)準(zhǔn)的多層級“海綿公園”，涵養(yǎng)多級綠地系統(tǒng)，構(gòu)建海綿體系基底。地塊開發(fā)則通過小型分散的低影響技術(shù)措施，形成散點(diǎn)狀綠地的同時，有效促進(jìn)雨水下滲，恢復(fù)水文循環(huán)，構(gòu)建海綿體系板塊。

3.1.3劃定河道保護(hù)控制線，加強(qiáng)水系保護(hù)

界定各等級河道保護(hù)控制線劃定的對象，參考相關(guān)規(guī)劃，并參照城市藍(lán)線的劃定標(biāo)準(zhǔn)及方法，在保證藍(lán)線的法定以及權(quán)威性的前提下，確定分級劃定標(biāo)準(zhǔn)。同時與城市規(guī)劃進(jìn)行用地協(xié)調(diào)，確定最終的河道保護(hù)控制范圍，并達(dá)到“定性、定量、定位”的要求。行政管理部門需嚴(yán)格執(zhí)行藍(lán)線管理規(guī)定，嚴(yán)格禁止出現(xiàn)對綠地、水體等生態(tài)空間和生態(tài)要素的侵占和破壞行為。以此達(dá)到維護(hù)河流水系的自然性和生態(tài)的完整性、保障供水安全與防洪安全以及實(shí)現(xiàn)河流水系、水源工程保護(hù)在空間上的預(yù)先控制的目的。

結(jié)合水資源保護(hù)措施，繼續(xù)強(qiáng)化水源保護(hù)區(qū)環(huán)境管理，開展飲用水源截污工程，清除違法建筑和菜地、果園，全面恢復(fù)一級水源保護(hù)區(qū)地表生態(tài)系統(tǒng)，增加水源涵養(yǎng)及水土保持能力，保障飲用水源水質(zhì)。

3.2 構(gòu)建徑流全過程管控的排水系統(tǒng)

3.2.1整治河道斷面，提升防洪標(biāo)準(zhǔn)

通過加寬河道斷面、加高加固堤岸、調(diào)整河道縱坡、拆除重建破損堤防、清淤清障、改造阻水構(gòu)筑物等工程性措施，提高河道的行洪泄洪能力。在保障河流防洪安全的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完成河道生態(tài)化整治任務(wù)，以充分發(fā)揮河道原有的生態(tài)凈化及服務(wù)功能[14]。在河道設(shè)置進(jìn)水口，用來承接污水處理廠的尾水，通過濕地公園將污水尾水轉(zhuǎn)化為三類水。另外，濕地還可以收納周邊區(qū)域的初期雨水，削減面源污染；減小河道的曲度并增大河道寬度，將綠地連成片，充分利用河道周邊綠地及濕地中的調(diào)蓄容積，將其作為海綿體對水體進(jìn)行雨洪調(diào)蓄；增加親水節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮河流的景觀功能，使之成為居民的休閑游憩場所；對沿河的生物群落，加強(qiáng)管理和養(yǎng)護(hù)。

3.2.2系統(tǒng)優(yōu)化，構(gòu)建徑流全過程管控的排水系統(tǒng)，解決內(nèi)澇風(fēng)險

建立全過程管控的雨水徑流管理模式，從現(xiàn)狀出發(fā)，改變當(dāng)前單純依靠城市排水系統(tǒng)設(shè)施來解決雨水外排的現(xiàn)狀，逐步向全過程、多層次雨洪管理轉(zhuǎn)變，立體化解決雨污排放問題。在此基礎(chǔ)上，遵循“源頭控制、中途蓄滯、末端排放”的原則。采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等相結(jié)合的技術(shù)，綜合統(tǒng)籌灰、綠、藍(lán)三類基礎(chǔ)設(shè)施。從而構(gòu)建低影響開發(fā)系統(tǒng)、雨水排水系統(tǒng)、城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)三位一體的城市排水(雨水)防澇綜合體系。通過地塊低影響開發(fā)設(shè)施源頭控制促進(jìn)下滲，市政雨水排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中途收集蓄滯，以及建設(shè)泵站等內(nèi)澇防治系統(tǒng)實(shí)施末端抽排，源頭、中途、末端三大過程、系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合、相互協(xié)作。

3.2.3系統(tǒng)防護(hù)，提升抗風(fēng)險能力，最大限度保護(hù)生態(tài)敏感區(qū)

沿海城市地理位置特殊，海岸線較長，臺風(fēng)頻繁，極易遭受海水倒灌，要進(jìn)一步完善防災(zāi)減災(zāi)體系，全面提升應(yīng)急搶險能力，構(gòu)建完善的防護(hù)系統(tǒng)，包括屏障系統(tǒng)、災(zāi)害消納系統(tǒng)以及應(yīng)急處理系統(tǒng)。

首先應(yīng)修復(fù)海岸天然生態(tài)屏障、構(gòu)建彈性海綿。樹林和沙岸防護(hù)林是抵御臺風(fēng)、海嘯襲擊的天然生態(tài)屏障，最大程度減弱臺風(fēng)襲擊時形成的海浪高度，使得臺風(fēng)來臨時，沿海街區(qū)不會受到嚴(yán)重的海潮淹沒影響。因此，嚴(yán)格保護(hù)樹林、沙岸防護(hù)林等天然屏障，并在重要城區(qū)沿海修復(fù)補(bǔ)植紅樹植物，形成一定規(guī)模面積。

其次，海綿城市建設(shè)需要不斷提高“海綿體”的規(guī)模和質(zhì)量。并通過有效合理規(guī)劃，有效保護(hù)原有的“海綿體”，并全面綜合的運(yùn)用物理、生物以及生態(tài)手段，使受到破壞的綠地、水體、濕地等“海綿體”逐步修復(fù)，使其水文循環(huán)特征和生態(tài)功能得以恢復(fù)，并維持一定比例的生態(tài)空間。

3.3 推動大數(shù)據(jù)智慧水務(wù)建設(shè)

3.3.1完成有效數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)庫

相較于海綿城市建設(shè)對于數(shù)據(jù)的需求和特點(diǎn)而言，更需關(guān)注研究區(qū)域內(nèi)的植被、土壤、水文、水質(zhì)、地質(zhì)、地形、設(shè)施、氣象等數(shù)據(jù)，在對其進(jìn)行統(tǒng)一的收集和管理的基礎(chǔ)上，保證數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性和時效性，建設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫，為智慧水務(wù)提供有效數(shù)據(jù)。

3.3.2構(gòu)建智慧水務(wù)的監(jiān)測和控制體系

建設(shè)區(qū)域全區(qū)域覆蓋的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，從生態(tài)河湖控制、供水、排水管網(wǎng)及設(shè)施、防洪排澇設(shè)施等五方面布置實(shí)時監(jiān)控及調(diào)度，通過實(shí)時信息過濾和處理，建立臨時有效的應(yīng)急預(yù)警預(yù)案和防范機(jī)制，從“非工程措施”出發(fā)，降低災(zāi)害的破壞。智慧水務(wù)總體架構(gòu)邏輯圖如圖2所示。

圖2 智慧水務(wù)總體架構(gòu)邏輯圖

同時，從汛情監(jiān)測、水資源監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測和水生態(tài)監(jiān)測這4個方面，構(gòu)建智慧水務(wù)監(jiān)測體系。同時建設(shè)以洪水控制、水源控制、供水控制、排水控制以及生態(tài)河湖控制為主要內(nèi)容的智慧水務(wù)控制體系。并利用遙感、衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在水務(wù)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一整合及處理，從而構(gòu)建智能感知體系， 確保信息互通和資源共享， 形成多層次、一體化的水務(wù)立體感和監(jiān)測體系。

通過對數(shù)據(jù)的收集、處理，以此為基礎(chǔ)，為水務(wù)信息發(fā)布、水務(wù)便民發(fā)布、水行政監(jiān)察執(zhí)法、行政許可業(yè)務(wù)提供更多的便利及服務(wù)；與此同時，也為實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)目標(biāo)提供更多的策略指導(dǎo)。

3.4 分區(qū)策略規(guī)劃

對于城市不同的分區(qū)而言，場地特征不同，面臨的問題、需求不同，因此解決問題的方法策略也存在差異。所以需要根據(jù)城市不同區(qū)域的問題、需求，來制定相對應(yīng)的方案。海綿城市分區(qū)建設(shè)體系如圖3所示。

對于老舊城區(qū)而言，快速的城鎮(zhèn)化使得城市硬質(zhì)化過高、綠地率較低，以及排水系統(tǒng)老舊、排水效率低，導(dǎo)致城區(qū)內(nèi)澇頻發(fā)。因此，對于老舊城市的規(guī)劃策略在改善居住環(huán)境的基礎(chǔ)上，注重對于老舊雨污系統(tǒng)的改造，同時調(diào)整匯水分區(qū)，縮短排水距離、減小排水壓力，實(shí)現(xiàn)快排目的。對于新區(qū)而言，整體綠化率更高，雨污排水系統(tǒng)更為完善，則只需通過對區(qū)域內(nèi)局部的豎向設(shè)計(jì)與改造，布置LID設(shè)施進(jìn)行收集處理，盡可能減少進(jìn)入排水系統(tǒng)的流量，將雨水留住，凈化，并回用，與此同時應(yīng)重視低影響開發(fā)設(shè)施與景觀布置的協(xié)調(diào)性。對于更新區(qū)域，則應(yīng)充分考慮其存在問題以及需求，綜合新舊城區(qū)海綿城市建設(shè)的策略，使其煥發(fā)新的活力。

4 對策建議

海綿城市理念的發(fā)展及應(yīng)用已然成為未來城市發(fā)展的重大趨勢之一[15]，本文通過對以深圳為代表的南方沿海城市的海綿城市建設(shè)系統(tǒng)的問題分析以及策略探討，結(jié)合國內(nèi)外海綿城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)前推動國土空間規(guī)劃體系建設(shè)的背景下，為實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處，減少城市內(nèi)澇以及水環(huán)境污染，提出以下建議：

(1)在當(dāng)前生態(tài)文明體制改革的背景下，未來的海綿城市建設(shè)的著重點(diǎn)也將立足于空間治理以及區(qū)域空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面，立足宏觀層面，把握城市整體發(fā)展方向，從源頭上解決城市雨水問題。

(2)對于深圳市而言，在當(dāng)前城市更新為主的存量開發(fā)背景下，統(tǒng)籌海綿城市體系建設(shè)與各開發(fā)單元片區(qū)之間的關(guān)系，共同保障公共空間和海綿城市建設(shè)的共同推進(jìn)。

(3)完善相關(guān)的法律法規(guī)，制定和完善地方性的規(guī)章制度，對于未來城市雨水可能出現(xiàn)的問題未雨綢繆，對雨水利用管理以及水體污染加以控制和規(guī)劃。

(4)加大對于海綿城市建設(shè)的宣傳力度，增加宣傳方式，與此同時加強(qiáng)對相關(guān)規(guī)劃編制以及執(zhí)法人員的教育，擴(kuò)大公眾參與海綿城市建設(shè)的內(nèi)容和范圍，促進(jìn)海綿城市建設(shè)策略的有效推進(jìn)。

圖3 海綿城市分區(qū)建設(shè)體系