城市雨洪管理理念演進對海綿城市規劃建設的作用及影響

馬翔

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司，山東　濟南 250101）

城市雨洪管理理念演進對海綿城市規劃建設的作用及影響

馬翔

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司，山東濟南 250101）

針對城市擴張帶來的城市內澇、雨水資源流失及城市面源污染加重等全球性問題，結合城市雨洪管理理念發展趨勢和“海綿城市”內涵、目標及實踐，提出現階段海綿城市的重點實施路徑，并從持續發展角度提出，城市系統多專業的深度參與及互動、科學而統一的土地開發和雨洪管理平臺工具的建立，以及面向全民的理念共享，是海綿城市的持續發展之道。

海綿城市；城市雨洪管理；低影響開發（LID）；可持續發展

0　引言

城市化進程的加快和城市規模的擴大，引發了一系列的環境問題，主要包括城市面源污染加重、城市內澇、雨水資源流失等。密集的城市發展令災害對財產、民生及城市基礎設施造成的破壞更為嚴重。

自20世紀70年代以來，基于嚴重的城市內澇，各國的城市雨洪管理實踐和演進，突出體現在城市開發中保護自然系統，保護水質，從源頭上控制徑流、削峰、錯峰。多功能及分散化的理念措施，雨水處理與景觀相結合，使開發地區盡量接近于自然的生態循環。

海綿城市理念基于這一宏觀背景，強調在適應環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面，使城市達到良好的“韌性”，突出表現在雨洪管理實踐上的創新城市發展方式。通過加強城市規劃建設管理，充分發揮建筑、道路、綠地和水系等生態系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，實現自然積存、自然滲透和自然凈化［1］，從而讓水在城市中的遷移活動更加“自然”，不完全依賴下水道等“灰色設施”，在根本上解決人造城市阻絕水與生態的問題。

1　城市雨洪管理理念演進及海綿城市理念內涵

1.1國際城市雨洪管理理念的演進

國外發達國家自20世紀六七十年代以來，針對城市內澇問題，各國陸續推出城市雨洪管理理念及建設措施。從美國的城市雨洪管理最佳實踐管理（BM Ps）、低影響開發理念（LID），澳大利亞的水敏感城市設計（W SUD），到21世紀基于以上理念進一步發展而來的美國的綠色雨水基礎設施（Green St orm wat er Inf rast ruct ure，GSI）系統和英國的可持續排水系統（Sust ai nabl e Drai nage Syst em s，SuDS）［2，3］。理念強調雨洪管理融入可持續的城市開發中，在開發中保護自然系統，強調雨水在源頭上進行收集、控制，促進雨水下滲；通過控制流速來允許沉積物沉淀，過濾污染物，也同時減少了水資源的浪費。

城市的雨洪管理理念的演進在世界范圍內基本的規律是類似的，從持續的加強工程建設標準和投入來抵抗洪水，到漸進的結合自然，以人工措施和自然方式的協調處理利用雨洪資源，確保排水防澇安全的前提下，最大限度促進雨水資源就地消納和生態環境保護，體現從“灰色——管道、水池工程措施”到“綠色——自然的、生態的低影響技術和措施”的總體趨勢。

理念的發展和城市可持續發展的結合也突出體現了“整合了城市水循環管理、保護和保存的綜合城市規劃、保證城市水資源管理尊重自然水文和生態過程”［4］、“保護自然資源、平衡增長與環境保護的需要，實現多重目標、并創建有吸引力的自然和多功能的公共空間”［5］等作用。

多功能目標及分散、源頭控制的雨洪管理原則提供了多種因地制宜的LID技術措施，使城市雨洪資源管理利用與城市空間開發、城市景觀緊密結合在一起。

1.2海綿城市理念的提出

2012年4月，在“2012低碳城市與區域發展科技論壇”中，“海綿城市”概念首次被提出。2013年12月12日，習近平總書記在《中央城鎮化工作會議》的講話中強調：“提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。2014年11月2日，住房和城鄉建設部對外印發《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》［1］，該文件同時與仇保興發表的《海綿城市（LID）的內涵、途徑與展望》明確了現階段的主要做法和定義，為各地的海綿建設提供指導［6］。

海綿城市理念既注重源頭控制，也重視末端處理。指引城市能夠像海綿一樣，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術，以及源頭削減、中途轉輸、末端調蓄等多種手段，提升對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力。

2015年4月至2016年4月，全國兩批共30個海綿城市建設試點城市陸續確定。

1.3海綿城市內涵

海綿城市理念在本質上關注城鎮化與環境資源的協調發展，從城市大生態系統出發，通過跨尺度構建水生態基礎設施（hydro-ecol ogi cali nf rast ruct ure），并結合多類具體技術建設水生態基礎設施，構建成“海綿城市”的核心［7］。

城市開發建設推崇遵循生態開發理念，重視城市開發中的低影響開發，讓城市具備適應環境變化和自然災害的“演進韌性”的發展目標，將暴雨防范、水質控制、水資源利用、開發環境、城市安全等目標結合起來，采取結合自然的手段實現城市系統適應能力，達到安全無憂的整體格局的完整性［8］。

“海綿城市”以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為特征，與傳統工程思維下的“水適應人”的治水思路截然不同。理念首先是轉變排水防澇的思路，將價值觀由“水適應人”轉向“人適應水”。通過海綿城市理念徹底從“快速排除”和“末端集中”轉變到“慢排緩釋”和“源頭分散”，逐步實現從“短期止痛”和“授人以魚”到“長期治痛”和“授人以漁”的過渡。海綿城市是具有國際語境的城市雨洪管理理念的中國化的表達。

2　城市雨洪管理理念對城市系統的調控作用

美國的城市雨洪管理從城市空間環境的角度把城市范圍分為城市環境區域、郊區環境區域、鄉村及流域保護區域三個維度，從4個方面落實目標控制：單體建筑及建筑群策略、優化場地設計策略、基礎設施策略、區域開發策略。落實措施的精細化設計，大多數是通過倡導低影響開發（LID）的原則來實現［9］。綠色與灰色結合、源頭減排與末端調蓄結合，彈性應對不同重現期降雨。開發過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發前的水文特征。

美國的城市雨洪管理在城市空間范疇及開發建設尺度兩個維度上分別對應地提出理念控制要求及相關策略措施。相比較而言，美國的策略在更大程度上與開發密度、土地混合利用程度及城市功能選址直接相關，更注重精明增長理念，更好地利用已有基礎設施，保護關鍵的環境區域。美國模式中排水、規劃、景觀等多專業的結合更緊密，包括相關開發的詳細要求也較成熟。

我國海綿城市建設依照“源頭減排—小排水—大排水”綜合系統構建，統籌了低影響開發雨水系統、雨水管渠系統、超標雨水系統等三個系統。雨水管渠系統為小排水系統，大排水系統主要為超標雨水系統，事實上，小排水系統本身就是內澇控制系統的主要組成部分。大小排水系統應對降雨量一般僅占城市全年降雨總量的10%左右。對應的城市系統為城市范疇市政基礎設施及流域設施［9］。

在理想狀態下，徑流總量控制目標應以開發建設后徑流排放量接近開發建設前自然地貌時的徑流排放量為標準。一般而言，開發區域年徑流總量控制率不低于85%，其他區域不低于70%。各地在城市規劃、建設過程中，可將年徑流總量控制率目標分解為單位面積控制容積，以其作為綜合控制指標來落實徑流總量控制目標［1］。

低影響開發（LID）雨水系統等源頭控制系統針對的是占全年降雨總量80%～90%左右的中小降雨事件，通過分散的、小規模的源頭控制機制和設計技術，來達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制，對應的城市系統為地塊場地開發、建筑與小區等源頭系統。

3　低影響開發系統（LI D）構建的關鍵策略及措施

3.1LID作用

低影響開發 （Low Im pact Devel opm ent，LID）理念強調開發減少對環境的沖擊，通過使用微尺度的源頭控制在基地內分布式控制雨水徑流［10］。與傳統雨洪管理方式相比，具有可持續、分散化、多功能目標等特點。

LID分散的、小規模的源頭控制機制和設計技術，實現徑流和污染的控制，使開發區域盡量接近于開發前的自然水文循環狀態。合理利用景觀空間和采取相應措施對暴雨徑流進行控制，減少城鎮面源污染。實現城市良性水文循環，維持或恢復城市的“海綿”功能［2］。

美國的城市雨洪管理最佳實踐將入滲系統的改進列為第一優先級類型，接下來的優先級分別為雨水采集與利用、高效生物過濾/生物滯留系統及上述系統的組合［9］。美國在城市區域中通常利用綠色屋面和透水鋪裝來降低不透水表面，透水鋪裝的雨水可以下滲促進污染物處理和補給，大大減少徑流雨量。在德國廣泛使用超過40年的結果顯示，綠色屋面在溫帶氣候可以在年徑流量上減少50%。另一個策略是雨落管斷接（Downspout Di sconnect i on） 和城市生物滯留設施（Urban Bi oret ent i on）。這種做法可以重定向屋頂徑流雨水排入生物滯留系統等功能性景觀設施，顯著減少地表徑流，減少城市地區CSO的事件的數量［10］。

低影響開發系統是實現海綿城市總體目標上作用最大的系統，其主要建設載體即是城市建筑、小區、道路、綠地與廣場等。

3.2LID系統措施

與傳統的開發模式相比，低影響開發的特點在于通過精細化的設計，將城市雨洪管理與開發模式相互結合，從而將人工建設對城市雨洪的干涉降到最低，重點在于源頭系統分散化的控制及利用。

針對源頭控制的LID策略和設施，根據目標的不同，在徑流控制、污染控制、削峰作用及適用性上也各有側重。表1為LID措施有效性。

深圳光明新區的研究及模擬結果顯示：下凹式綠地、透水鋪裝、綠色屋面無論在何種降雨條件下，三種LID單元組合的效果都最為明顯，同時LID單元作用不僅體現在提高抗洪能力方面，還可降低維修管道的頻率，并認為在城市化改造過程中應根據實際情況優化配置LID組合設施［11］。

3.3海綿城市建設策略及LID設施規模確定

一般而言，現行國內海綿建設首先應實現徑流總量控制率、綠地控制率、年徑流污染控制率等宏觀目標，再根據各類用地特點，可進一步設置地塊海綿城市引導性指標，如下凹式綠地占比、滲透設施滲透量、綠色屋頂率、調蓄容積、雨水資源利用率等［12］。

表1　LID措施有效性［5］

以試點城市濟南某場地的海綿城市建設為例，基本策略及思路為：

確定建設范圍—總體摸排（用地性質、地勢、坡度、外部道路排水設施等）—范圍內詳細現狀（屋面、綠地、硬化鋪裝、落水管等詳細規模—建設目標確定—綜合徑流系數及控制率計算—LID設施組合、布局、規模確定—分區調整落實—區域平衡—投入實施。

據山東省《海綿城市設計規程》，設計控制徑流總量應按下式計算復核［12］：式中：W為設計控制徑流總量，m3；W1為滲透設施承擔的雨水入滲量，m3；W2為收集利用設施承擔的雨水利用量，m3；ψzc為雨量綜合徑流系數；hy為設計降雨量厚度，m m；F為匯水面積，hm2。

海綿城市的引導性指標，《濟南市建設項目雨水控制與利用技術要點（暫行）》作出了常規性的要求，實際的操作中結合宏觀目標的達成，LID設施組合、規模等具體策略的確定可以稍作調整。

（1）下凹綠地率

凡涉及綠地率指標要求的建設工程，綠地中至少應有50%為用于滯留雨水的下凹式綠地（普通式或階梯式）；下凹式綠地應低于周邊鋪砌地面或道路，下凹深度宜為50～100 m m，且不大于200 m m。廣義的下沉式綠地泛指具有一定調蓄容積的可用于調蓄徑流雨水的綠地，下沉深度小于 100 m m的下沉式綠地面積不參與計算。

（2）透水鋪裝

建設項目中的硬化鋪裝應加大透水鋪裝比例，公共停車場、人行道、步行街、自行車道和休閑廣場、室外庭院的透水鋪裝率一般要求不小于70%。

（3）小區雨水利用率

小區的雨水利用率一般國內按照5%～10%控制。可以根據實際情況和總體目標的分解來具體情況具體分析，如綠地范圍執行10%，已有改造區域5%即可。

（4）雨水調蓄設施

新建工程硬化面積達到2 000 m2及以上項目，每千平米硬化面積配建容積不少于30 m3的雨水調蓄設施。居住區項目中硬化面積指非綠色屋頂的硬化面積。非居住項目硬化面積=建設用地-綠化面積-透水鋪裝用地面積。埋地的雨水調蓄設施應距離建筑物大于3 m距離，且人工調蓄池的排空時間不應超過12 h。

（5）雨水花園

雨水花園是指在低洼區域種有灌木、花草乃至樹木等植物的工程設施。它主要通過土壤和植物的過濾作用凈化雨水，同時通過將雨水暫時滯留而后慢慢滲入土壤來減少徑流量，也被稱作生物滯留區域。雨水花園的設計參數包括：匯流面積比，蓄水層深度、雨水花園土壤的入滲率。雨力、表層容積、入滲率越大，蓄滲雨水徑流的效率越高。

通常雨水花園的匯流面積比一般取1∶20～1∶25，雨水花園宜分散布置，且單個面積不宜過大。

（6）綠色屋面

綠色屋面的規定，可以結合綠色建筑的建設標準，分別對待公共建筑和居住建筑。公共建筑政策上推行建設或改造為綠色屋面。居住建筑不作強制性要求，通過引導性策略鼓勵。改造項目鼓勵簡單式綠色屋面，同時大力推行落水管斷接技術，引流到高位花壇或下凹綠地中［5］。

4　“海綿城市”規劃建設推進門檻

海綿城市理念在我國的推行剛剛起步，通過試點建設的運行，也明顯反映了目前面臨的推進門檻：

（1）基礎薄弱。相關的技術儲備不足，基礎性研究欠缺，各種措施和投入的效果具有不確定性，相關產品的實際應用效果還待驗證。

（2）法規、標準滯后。國家及地方陸續出臺相關標準導則，但專業參與度的先天不足，存在海綿建設指南與現有建設標準的對接尚待提高。現有的推進模式也應積極反饋到城市開發建設法定程序中去，形成長效的約束機制。

（3）責任主體分散。試點城市及試點項目均以政府專項工程推動模式推進，各地的推進主體各不相同，實施難度和協調難度均較大。同時，海綿城市概念涉及城市開發，開發引導政策到位率也較低。

（4）缺乏激勵與創新。海綿城市建設中的直接或間接的財政激勵和開發的引導性激勵均不成熟。相關職能部門，開發建設、設計部門也缺乏基于理念的深入實際的變革驅動力。

（5）理念尚待深入人心。現在專業內部的非理性多元化解讀和社會上“海綿就是挖坑”的簡單化認識，都會在一定時間內影響或延緩海綿城市的實際推動。

5　海綿城市理念的影響及展望

海綿城市作為一種創新的城市發展理念，對于城市發展影響深遠。應盡快通過試點城市及試點項目的推廣，重視理念在規劃建設實施過程中的反饋，將精細化的設計滲透到規劃建設中的方方面面，并在以下方面可以重點突破。

（1）加強海綿理念共享。海綿城市理念應結合綠色城市、綠色交通、綠色建筑、生態城市、步行城市等諸多理念，共同打造安全、宜居城市系統。對于基地的生態安全性及場地建設適宜性應擴大研究，對未來可能發生的災害（地質、水文、自然災害等）及建設的限制性條件（生物多樣性影響、地下空間開發影響、流域控制范圍影響、場地豎向限制影響等）應先于總體規劃梳理總結，統籌決策，選擇適當的土地開發模式、開發密度，土地混合開發，并結合開發模式提出雨洪控制性指標，落實到規劃建設中。

（2）實現可廣泛使用的土地開發管理工具。理念指標分解落實到項目建設規劃的各個環節，從土地開發、規劃條件、規劃審批、建設項目審批、建設項目施工圖審查，到竣工驗收，緊密結合現有建設規劃條件，構成創新的建設規劃程序體系。

（3）加快專業融合，協同發力。加快多專業基于理念的交融互動，避免“兩層皮”，現有設計包層“海綿措施”的簡單化誤區。例如，道路斷面的細分，透水路面、下凹綠地、生態樹池等措施，不是斷面確定之后，簡單地加上海綿措施，更應該結合分散化，就近化原則，加強紅線內下滲、綠地的配置比例研究，通過斷面空間結構的重組，優化道路橫斷的規劃設計。

（4）提高輔助手段科學性。應積極推廣計算機模擬，通過GIS、SW M M、Inf oW orks等專業軟件的實踐運用，建立水文效應模型，評價開發建設用地的流域徑流參數，并結合到城市設計中去。

（5）鼓勵基礎性研究及導向性政策制定。LID措施的基礎研究要結合試點城市的審查工作，指引廣泛展開基礎研究。同時，加強經濟政策導引，直接或間接的財政性補貼可以參考綠色建筑認證的策略試行，同時建議海綿實施策略應盡快在諸如容積率補償、開發強度引導上展開試點。

6　結語

城市社會生態系統相互關聯的特性，導致災害危害影響的范圍和沖擊力更大。城市的各基礎設施及系統網絡之間相互關聯，各種風險要素因基礎設施的相互依賴，形成相互交織的災害鏈。城市不能依賴單一概念性的規劃理念作為全面及長遠規劃發展的基礎。

今天，許多國家都面臨著城市擴張的問題，發展的形式，綠地占用，汽車的依賴，城市邊緣的擴大，都給城市的環境敏感區帶來極大的壓力。海綿城市發展戰略旨在使城市向更生態高效和面向社區的風格重新發展。海綿城市理念，不僅是促進中國城市雨洪管理的進步，更是“起步于海綿城市生態理念，落實LID措施建設規劃，反饋城市空間系統，形成可持續發展并推動持續變革”的時代強音，這才是海綿城市理念的核心作用和深遠影響。

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TU992

B

1009-7716（2016）09-0032-05

2016-08-16

馬翔（1974-），男，山東濟南人，高級工程師，注冊規劃師，從事城市規劃、設計工作。