“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)

“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、水資源污染嚴重，給我國帶來了巨大的經濟損失和人員傷亡。傳統“灰色”城市雨水處理模式面臨著嚴峻的挑戰，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”理念的出現為城市發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； 生態城市； 綠色雨水基礎設施； 低影響開發

自改革開放以來我國經濟得到了飛速發展，信息化、城市化進程不斷加快，產業得到了調整優化，極大地提高了人們的生活水平。但也因此產生了一些環境、資源問題。就我國城鎮發展方面而言，傳統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，自然界的水循環過程在城鎮地區嚴重受阻。因此在我國多地出現了“城中看海”的窘況，同時伴隨著嚴重的徑流污染、江河湖海等水環境惡化以及水資源短缺等問題，給我國造成了巨額的經濟損失，嚴重威脅到了我國公民的生命財產安全[1]。

1 “海綿城市”概念的提出及含義

我國的傳統雨水處理觀念是“快速集中，末端處理”視資源為災害，這必然會引發“遇水必澇，逢旱必干”等一系列環境問題。海綿城市理念立足長遠，不再以征服者的態度對待自然，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”在原地涵養水源，“蓄”在原地方便調用。從2014年至今，我國政府連續出臺了多部指示文件，為各地的海綿城市試點建設區提供了理論指導，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、生態城市等一系列政策引導的城市建設理念后出現的全新概念[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，從而優化城市排水系統。無論如何“灰色”剛性的給排水系統已經暴露出了其嚴重的自身局限性，阻礙了我國的城市化進程，引發了社會各界對城市水危機新一輪的關注和對傳統城市給排水系統建設的反思。近年來我國政府高度重視城市雨洪及水環境的整治問題，在政府“建設資源節約型、環境友好型社會，建設生態城市”的理念指導以及學術領域和相關行業從業人員的努力推動下，我國住房和城鄉建設部正式提出了“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，設計經驗豐富，優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。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，因而將附近城區的雨水滲透導流至該科技園中，利用其天然的生態洼地來凈化雨水，并通過其中的生態群落進行雨水循環和進一步的凈化處理，很好地維持了該地區原有的水文循環。(3)布里斯托爾Harbourside公共區，其設計的創新點在于，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通起來，最后注入河海，構成一定規模的微型水系，避免了翻挖道路。在渠道、小溪內種植挺水植物蘆葦等，達到雨水凈化的目的，同時美化了環境。

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，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，尤其是沿海地區及長江中下游地區，其建設模式就應該是“滲排”+“滯蓄”(即“滲排為主、滯蓄為輔”)。

現以廣州市為例，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、禁建區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)進行環境的生態恢復，包括綠地生態系統和水環境，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，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；在工業區，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、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、河流聯系在一起，形成更具規模的生態海綿體，也使得各生態環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控系統，時刻掌握地下蓄水體系的蓄水情況，根據實際的降雨量，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。需要各地根據自身的發展進程、相應區域的土質參數、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字模擬，同時對內澇風險和現有的排水能力進行綜合評估，基于數據進行管網改造，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、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境質量，實現了水生態對城市的調節以及水資源的循環利用，體現了綠色、環保、低碳的生態理念[5]。要實現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劃以達到最優的雨水截取效果(表1)。

5 現存的主要問題

5.1 相關法規欠缺

我國海綿城市建設起步較晚，低影響開發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，相關的設計規范基本上也是一片空白，系統的評估體系還沒有建立起來，法規方面也亟待完善，尤其是要制定有地域特征的與地方發展相適應的海綿城市標準、技術規范。另外，國家近期發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，建立具有針對性的運行機制，采取強硬手段使低影響開發規范化[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、投資規劃、工程監管、評估驗收等各項工作。

5.2 設計規劃困難

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、各專業之間應當協調運作，加強討論，共同出謀劃策。既然海綿城市是作為一個系統性的概念出現，那么其設計規劃也必然是系統性的，設計中的每一個步驟都是環環相扣、步步緊逼的，并且該理念支配下的新型城鎮規劃對從業人員的能力要求也遠遠高于傳統城市規劃，主要體現在從業人員需要具備多個部門的專業知識，需要多規合一，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劃建設部門，這樣既能提高規劃精度也大大增強了整個規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許多問題。如作業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區域內必將零星的分布著數量巨大的海綿工程，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、協調、融合的過程，可進一步提高海綿城市規劃決策的科學性，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展，如今已到了理論發展的攻堅階段，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的建設模式。綜合考慮當地氣候、土質特征、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，加強各海綿體的規劃布局，尤其是在豎向規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合規劃；(3)各地方政府、規劃處、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“運動式”建造、“批量生產”的情況；(4)加強立法與監督，將城市已有的海綿體保護起來，將施工監管措施落實到位，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