“海綿城市”理念及其若干建設(shè)問題研究

彭彰林

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074)

“海綿城市”理念及其若干建設(shè)問題研究

彭彰林

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074)

近年來受極端天氣的影響，我國(guó)多個(gè)城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)、水資源污染嚴(yán)重，給我國(guó)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。傳統(tǒng)“灰色”城市雨水處理模式面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其日漸暴露的自身局限性警示著人們要轉(zhuǎn)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(shè)指明了一個(gè)新的方向。文章簡(jiǎn)述了“海綿城市”概念的提出背景及內(nèi)涵，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，基于海綿城市理念，針對(duì)不同地域降雨情況提出了不同的處理方案，對(duì)相關(guān)“海綿體”的修建方法、推進(jìn)海綿城市建設(shè)等難題進(jìn)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(chǔ)設(shè)施； 低影響開發(fā)

自改革開放以來我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，信息化、城市化進(jìn)程不斷加快，產(chǎn)業(yè)得到了調(diào)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(guó)城鎮(zhèn)發(fā)展方面而言，傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式忽略了人與自然的關(guān)系，只是盲目地進(jìn)行城市擴(kuò)張與“地表硬化”，城市就好似一座座堅(jiān)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(kuò)大、城市綠地面積的緊縮再加上土壤巖層被壓實(shí)，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(yán)重受阻。因此在我國(guó)多地出現(xiàn)了“城中看?！钡木?jīng)r，同時(shí)伴隨著嚴(yán)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(guó)造成了巨額的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅到了我國(guó)公民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。

1 “海綿城市”概念的提出及含義

我國(guó)的傳統(tǒng)雨水處理觀念是“快速集中，末端處理”視資源為災(zāi)害，這必然會(huì)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(zhǎng)遠(yuǎn)，不再以征服者的態(tài)度對(duì)待自然，而是尊重自然，向大自然學(xué)習(xí)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(diào)用。從2014年至今，我國(guó)政府連續(xù)出臺(tái)了多部指示文件，為各地的海綿城市試點(diǎn)建設(shè)區(qū)提供了理論指導(dǎo)，極大地促進(jìn)了我國(guó)城市的“海綿化”進(jìn)程，這也是我國(guó)繼園林城市、低碳城市、生態(tài)城市等一系列政策引導(dǎo)的城市建設(shè)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(yán)重的自身局限性，阻礙了我國(guó)的城市化進(jìn)程，引發(fā)了社會(huì)各界對(duì)城市水危機(jī)新一輪的關(guān)注和對(duì)傳統(tǒng)城市給排水系統(tǒng)建設(shè)的反思。近年來我國(guó)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(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，建設(shè)生態(tài)城市”的理念指導(dǎo)以及學(xué)術(shù)領(lǐng)域和相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員的努力推動(dòng)下，我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式提出了“海綿城市”的建設(shè)理念[3]。

2 國(guó)外成功設(shè)計(jì)案例

國(guó)外海綿城市建設(shè)起步較早，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案不勝枚舉。比較著名的有:(1)德國(guó)弗萊堡市的扎哈倫廣場(chǎng)，該廣場(chǎng)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(shè)計(jì)為：表面采用全透水性鋪裝，其下為新型內(nèi)置過濾基質(zhì)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(bǔ)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(shè)計(jì)者將其看作為一個(gè)大型的天然人工濕地，因而將附近城區(qū)的雨水滲透導(dǎo)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(jìn)行雨水循環(huán)和進(jìn)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(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于，因?yàn)榭拷雍Ｋ詫⒁徊糠值叵聦?dǎo)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(gòu)成一定規(guī)模的微型水系，避免了翻挖道路。在渠道、小溪內(nèi)種植挺水植物蘆葦?shù)?，達(dá)到雨水凈化的目的，同時(shí)美化了環(huán)境。

3 “海綿城市”建設(shè)模式的應(yīng)用

實(shí)踐表明，在正常的氣候條件下，標(biāo)準(zhǔn)的海綿城市可以截留住80 %左右的雨水，這對(duì)于降雨分布不均、人均水資源缺乏的中國(guó)而言，將是解決我國(guó)水環(huán)境問題的關(guān)鍵突破口，應(yīng)該引起社會(huì)各界的足夠重視。所謂欲速則不達(dá)“海綿體”(如人工濕地、透水鋪裝、景區(qū)公園等)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的轉(zhuǎn)型過程，我們要做的是：根據(jù)各地降雨量、地形、地質(zhì)特征的不同，采取不同的海綿城市建設(shè)模式。我國(guó)南部位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多為丘陵地帶，集中降雨量大，水勢(shì)匯集較快，受極端天氣的影響近年來洪澇災(zāi)害頻發(fā)，尤其是沿海地區(qū)及長(zhǎng)江中下游地區(qū)，其建設(shè)模式就應(yīng)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(guó)南端，屬于沿海城市，年降雨量大，由于地表硬化嚴(yán)重，雨季常常引發(fā)洪澇災(zāi)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(jì)見圖1。首先我們要做的是激活和修復(fù)原有的城市海綿體，這也是這類城市進(jìn)行海綿城市轉(zhuǎn)型的第一步，具體的做法是：(1)通過法制等強(qiáng)制性手段劃定限建區(qū)、禁建區(qū)把原有的海綿體保護(hù)起來，因?yàn)橹暗某鞘袛U(kuò)張已使其飽受摧殘，其原有的“吐納”能力幾乎喪失。(2)進(jìn)行環(huán)境的生態(tài)恢復(fù)，包括綠地生態(tài)系統(tǒng)和水環(huán)境，如公園、廣場(chǎng)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(zhì)處理設(shè)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(zhì)[4]。(3)在城區(qū)內(nèi)適合修建海綿體的地方分析其地形、土質(zhì)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(shí)，設(shè)置雨水的立體截留體系；在工業(yè)區(qū)，地表硬化嚴(yán)重，且為化工污染源，應(yīng)該更側(cè)重于雨水的保護(hù)與凈化，非運(yùn)輸要道、人行道、承重較小車道均改造為透水性道路。同時(shí)，要按地勢(shì)、分區(qū)域的修建地下蓄水設(shè)施，地上匯水線路采取以“滯”為主的設(shè)計(jì)，如匯水道內(nèi)放置一些人工過濾材料、化學(xué)凈化材料；在辦公區(qū)、CBD，因人流車流量大，只能對(duì)路邊街道進(jìn)行透水性改造，又因地下建筑密集(如地下停車場(chǎng)、地鐵站、地下商場(chǎng)等)只能在必要的地方設(shè)置小體積的地下蓄水模塊(如地勢(shì)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(shí)我們要有意識(shí)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(shè)的重點(diǎn)工程之一。隨著我國(guó)“智能城市”的建設(shè)與推進(jìn)，我們可以乘勢(shì)建立地下的智能監(jiān)控系統(tǒng)，時(shí)刻掌握地下蓄水體系的蓄水情況，根據(jù)實(shí)際的降雨量，對(duì)雨水進(jìn)行合理的存儲(chǔ)與排放。

圖1 近5年來特大城市平均降雨量統(tǒng)計(jì)

不過在多雨的特大城市，剛性的排水設(shè)施仍然是相當(dāng)必要的。需要各地根據(jù)自身的發(fā)展進(jìn)程、相應(yīng)區(qū)域的土質(zhì)參數(shù)、地形條件等，對(duì)地下管道進(jìn)行合理的提標(biāo)升級(jí)(如對(duì)于地勢(shì)低洼地帶、地下停車場(chǎng)等，就應(yīng)當(dāng)適度加強(qiáng)地下管網(wǎng)的排水能力)。杜絕盲目的全面翻挖，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算峰值徑流總量并加強(qiáng)數(shù)字模擬，同時(shí)對(duì)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)和現(xiàn)有的排水能力進(jìn)行綜合評(píng)估，基于數(shù)據(jù)進(jìn)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(guān)的施工技術(shù)措施

綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)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(duì)徑流污染進(jìn)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(shí)改善了城市的環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了水生態(tài)對(duì)城市的調(diào)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(shí)現(xiàn)海綿城市的彈性以及其對(duì)雨水的“吸、保、排”功能就要具體落實(shí)到“滲、滯、蓄、凈、用、排”各分項(xiàng)工程的建設(shè)當(dāng)中去，并對(duì)各分項(xiàng)工程進(jìn)行合理的組裝和空間規(guī)劃以達(dá)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(guān)法規(guī)欠缺

我國(guó)海綿城市建設(shè)起步較晚，低影響開發(fā)在國(guó)內(nèi)還處于推廣階段，各設(shè)計(jì)部門對(duì)六大雨水處理工程不熟悉，相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范基本上也是一片空白，系統(tǒng)的評(píng)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(yīng)的海綿城市標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范。另外，國(guó)家近期發(fā)行的文件不具備強(qiáng)制性，想要進(jìn)一步落實(shí)海綿城市的建設(shè)工作，必須出臺(tái)具有強(qiáng)制效力的法規(guī)，建立具有針對(duì)性的運(yùn)行機(jī)制，采取強(qiáng)硬手段使低影響開發(fā)規(guī)范化[6]。還可引進(jìn)一定的獎(jiǎng)勵(lì)政策和投融資模式，要建設(shè)海綿城市就必將伴隨著巨額的資金投入，如政府為減輕財(cái)政負(fù)擔(dān)引進(jìn)了(PPP)合作模式，拓寬了投資渠道，但這并非代表政府可以轉(zhuǎn)移權(quán)責(zé)，反而更應(yīng)該發(fā)揮其主導(dǎo)作用，肩負(fù)起更重的責(zé)任去引領(lǐng)整個(gè)社會(huì)的海綿化建設(shè)，做好成本核算、投資規(guī)劃、工程監(jiān)管、評(píng)估驗(yàn)收等各項(xiàng)工作。

5.2 設(shè)計(jì)規(guī)劃困難

海綿城市的建設(shè)是一個(gè)復(fù)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(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)運(yùn)作，加強(qiáng)討論，共同出謀劃策。既然海綿城市是作為一個(gè)系統(tǒng)性的概念出現(xiàn)，那么其設(shè)計(jì)規(guī)劃也必然是系統(tǒng)性的，設(shè)計(jì)中的每一個(gè)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(duì)從業(yè)人員的能力要求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)部門的專業(yè)知識(shí)，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(dòng)配合的局面。筆者認(rèn)為，若是條件允許，各地方政府甚至可以專門成立一個(gè)海綿城市規(guī)劃建設(shè)部門，這樣既能提高規(guī)劃精度也大大增強(qiáng)了整個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程的機(jī)動(dòng)性。

5.3 施工管理難度大

施工是海綿城市建設(shè)最后也是從理論到實(shí)踐最重要的一步，這個(gè)過程往往會(huì)出現(xiàn)許多問題。如作業(yè)人員文化水平不高體會(huì)不到施工圖的內(nèi)在含義，加之海綿體的修建難度不大，在施工時(shí)容易掉以輕心，所以施工質(zhì)量相當(dāng)馬虎，也就必然導(dǎo)致最后的建設(shè)成果與設(shè)計(jì)者的初衷有所出入。一些不負(fù)責(zé)任的包工頭，為降低成本牟取個(gè)人私利，甚至偷換重要的海綿材料構(gòu)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(shè)理念是：分散控制、源頭治理，那么在一個(gè)低沖擊開發(fā)區(qū)域內(nèi)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(yīng)有的功能與作用。

表1 海綿城市建設(shè)的“六大工程”

5.4 “海綿城市”概念普及面狹窄

我們要加強(qiáng)宣傳，強(qiáng)調(diào)社會(huì)的參與，強(qiáng)化公眾的意識(shí)。因?yàn)樾〉焦?jié)約用水大到城市的洪澇災(zāi)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(duì)城市居民的教育以及相關(guān)從業(yè)人員的培訓(xùn)，是解決城市雨洪問題的輔助方法，同時(shí)，也可以借此進(jìn)一步普及海綿城市的建設(shè)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(tuán)體沖撞、協(xié)調(diào)、融合的過程，可進(jìn)一步提高海綿城市規(guī)劃決策的科學(xué)性，使其獲得公眾的認(rèn)可，群眾的支持[7]。

6 結(jié)論與建議

隨著我國(guó)海綿城市建設(shè)理論的沉淀與發(fā)展，如今已到了理論發(fā)展的攻堅(jiān)階段，我們要做的是如何準(zhǔn)確、高效地將理論付諸實(shí)踐，并從實(shí)踐中吸取經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步升華完善理論，這也是海綿城市建設(shè)推進(jìn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其中：(1)宏觀上，要因地制宜的制定適用于本地區(qū)的建設(shè)模式。綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂颉⑼临|(zhì)特征、地形條件等，選擇合適的城市海綿化建設(shè)模式，靈活組合海綿城市建設(shè)的“六大工程”；(2)微觀上，加強(qiáng)各海綿體的規(guī)劃布局，尤其是在豎向規(guī)劃方面應(yīng)該引起足夠的重視，政府也應(yīng)群策群力，積極組織各部門進(jìn)行聯(lián)合規(guī)劃；(3)各地方政府、規(guī)劃處、設(shè)計(jì)院應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)調(diào)查，建立起一套有地域特征的參照、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)式”建造、“批量生產(chǎn)”的情況；(4)加強(qiáng)立法與監(jiān)督，將城市已有的海綿體保護(hù)起來，將施工監(jiān)管措施落實(shí)到位，要貫徹整個(gè)施工過程不得馬虎，別到最后落得個(gè)“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(jié)合，進(jìn)而優(yōu)化市容市貌。

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

[2] 楊陽(yáng),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(shè)的特大城市總體規(guī)劃編制內(nèi)容響應(yīng)[J].南方建筑,2015(3):48-53.

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

[6] 謝雯,閻瑾.海綿城市理論及其建設(shè)評(píng)析[J].價(jià)值工程,2015,34(28):11-13.

[7] 鞠茂森.關(guān)于海綿城市建設(shè)理念、技術(shù)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。

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[定稿日期]2016-09-07