基于海綿城市理念的城市雨洪資源綜合開發治理研究

齊云飛，張平俊，Faith Chan

(1.貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550001;2.貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽 550001;3.諾丁漢大學，英國 諾丁漢 NG1 4BU)

1 NBS理念與國外開發模式

1.1 NBS的理念

Nature-based solutions(NBS)是21世紀初被世界銀行首次提出的基于自然的城市生態治理理念。2009年，世界自然保護聯盟在巴黎會議上，將NBS作為城市維護生態多樣性和增加城市氣候變化適應性的重要成果向其成員作大力推廣。NBS的核心內容包括：價值工程、和諧的公共和私人投資關系、方便的溝通、可復制的解決方案。2015年，歐盟委員會將NBS定義為基于自然的城市發展系統方法[1]。2018年聯合國可持續發展報告將NBS作為年度報告主題，并作為2030年實現可持續發展議程的重要方法手段[2]。

1.2 基于NBS系統方法的國外城市開發模式

雖然，NBS系統方法提出較晚，但是發達國家早在20世紀70年代起就各自開展了相關研究和建設實踐。1970年后，很多國家開始研究并推進基于自然生態系統的發展方式，從而解決長期困擾其發展的城市內澇、水污染問題等問題。例如，美國20世紀70年代提出的“低影響開發城市(Low Impact Development，LID)”和“綠色建筑(Green Infrastructure，GI)”；英國20世紀70年代提出的“可持續排水系統(Sustainable Drainage System，SUDS)”；荷蘭20世紀80年代提出的“水廣場(Water Square)”；日本20世紀80年代提出的“雨水貯留滲透計劃(Rainfall storage and infiltration)”；澳大利亞20世紀90年代提出的“水敏感城市(Water Sensitive Urban Design，WSUD)”；新西蘭20世紀90年代提出的“低影響城市設計和發展計劃”(Low Impact Urban Design and Development，LIUDD)；新加坡21世紀初提出的“活躍、美麗、潔凈水項目(Active Beautiful and Clean Waters Programme，ABC)”[3]。

上述國外先進的城市發展理念均使用了基于自然的系統方法來處理城市內澇、水污染等大城市病問題。經過多年的實踐證明，此類基于自然的方法在處理類似城市水質問題方面，無論在工程效益、社會效益、經濟效益上均收到了明顯的效益，獲得的巨大的成功。

1.3 海綿城市(SCP)在中國的發展及含義

隨著我國城市化進程的加快，以及全球氣候變化帶來的極端天氣增多，我國大城市病問題日益突出。不從根本解決這些問題，將嚴重影響我國城市化建設進程的推進。根據中國住建部2010年的調查，2008年至2010年間，我國超過60%的城市受到內澇困擾。尋找新型城鎮化發展模式是現階段我國進一步推進城鎮化的當務之急。正如本文提到的，發達國家早在50年前就開始了基于自然的城市城市水資源管理研究與應用，在此方面我國已經遠遠落后于發達國家[4]。

表1 基于NBS系統方法的國外城市開發模式

2013年，習近平總書記在中央城鎮化工作會議上首次明確提出將城市水資源管理納入新型城鎮化的發展目標，提出大力推進海綿城市(Sponge City，SCP)的研究和發展。為了加快海綿城市建設，國務院出臺了《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》(國發〔2013〕36號)，國務院辦公廳出臺了《國務院辦公廳關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》(國辦發〔2013〕23號)。2014年住建部印發了《海綿城市建設技術指南-低影響開發雨水系統構建(試行)》，以指導各地海綿城市的建設。2015年，我國分兩批將全國30座城市列入全國海綿城市試點城市，超過130個城市制定了海綿城市建設方案。至此，我國海綿城市建設迎來了前所未有的機遇[5]。

海綿城市的本質內涵綜合定義為：海綿城市是一種城市水問題綜合治理理念，它以城市自然水循環、社會水循環及其伴生過程的客觀規律為科學依據，充分尊重和發揮自然界對城市水循環過程的綜合生態調控作用，并通過一系列工程措施和非工程措施，減少城市內澇和城市水污染、充分利用雨水資源，促進城市水循環過程與人類社會活動的良性互動，實現城市對變化環境和自然災害的彈性適應[6]。雖然我國城市水問題具有緊迫性，社會各界也對海綿城市建設充滿了熱情，但是目前我國海綿城市的建設還存在些問題。

2 中國城市面臨的水問題及海綿城市(SCP)在中國的內涵

2.1 中國城市面臨的水問題

城市水資源問題可總結為如下幾方面：①城市缺水；②城市水質污染；③城市內澇；根據NBS的概念還可以擴展以下幾方面：①城市熱島效應；②城市生態多樣化問題；③和諧的社會關系[7]。

城市生態系統是由自然環境生態系統和人類社會生態系統組成的復核生態系統。水資源在自然環境生態系統的循環與在人類社會生態系統的循環會產生疊加效應。特別在全球氣候變化大背景下，極短天氣增多，短歷時暴雨強度加大，水資源在兩個系統內的循環過程會進一步疊加、互相影響。中國城市具體面臨的水問題如下：

發生大暴雨時，大量硬化的城市地面導致匯流系數大增，從而導致了城市洪峰加大，洪量增多等問題；大量雨洪資源被排洪設施直接排走，沒有得到有效利用，又導致城市缺水問題；沒有被排走的雨洪，聚集在硬質洼地內，導致了城市內澇問題；雨水缺少天然土壤和植被的過濾，又導致了水質污染問題；城市擴張加快導致水資源需求增加，從而進一步削減了流域水資源納污能力；流域納污能力降低又帶來的水質問題。以上問題在城市自然環境生態系統和人類社會生態系統中相互影響，相互加劇了對方系統的持續惡化[8]。

2.2 海綿城市(SCP)建設在中國面臨的問題

結合現實工作推薦情況來看，目前我國海綿城市的建設主要存在以下幾個問題：①目前參建各方缺乏對海綿城市理念的統一認識；②海綿城市相關建設規劃依據不足；③海綿城市建設途徑不明確[9]。

2.3 利用海綿城市(SCP)理念的城市綜合開發治理方法

提出針對大城市病問題的解決辦法，應從海綿城市(SCP)的內涵方面進行探索。因此，本文提出利用海綿城市(SCP)理念的關于城市綜合開發與治理的具體方法如下：

(1)城市洪水削峰

在“小海綿城市”范圍內，采用透水人行道、透水瀝青、透水混凝土、下沉式綠化帶、下沉式街道花園綠地等市政措施加大雨水下滲量，降低城市匯流系數，削減洪峰，延緩洪水過程，降低洪水對城市人民群眾生命財產的損害。

(2)城市水體減污

在“中海綿城市”范圍內，采取建設城市濕地公園、湖泊公園、河畔公園、生態走廊等形式，增加天然水體納污能力和自凈能力。在大力建設綠色基礎設施的同時，加大污水管網和生態污水處理廠等必要的基礎設施建設，避免污水直排的發生。

(3)城市降水資源化

在“大海綿城市”范圍，即城市流域范圍內，工程性缺水多年來一直是困擾我國城市發展的瓶頸因素，隨著近年來水利工程的投資逐漸發揮工程效益，絕大多數城市的工程性缺水問題基本得到解決。未來海綿城市(SCP)將改變過去“高壩大庫”、“快速排干”建設理念，將城市降水作為水資源，盡可能將其留在流域內供當地使用，既補充生態水，又滿足社會經濟用水需求。

2.4 規劃先行的海綿城市(SCP)典型案例——貴州省貴陽市觀山湖區

貴陽市坐落于云貴高原東部，是全國唯一個沒有平原地區的省份。由于貴陽市特殊的地形地貌條件，以及多年城鎮化進程的快速推進，貴陽市區的匯流系數較大，城市短歷時暴雨造成的洪峰較大，低洼地區時常受到內澇困擾，給人民群眾的生產生活造成了嚴重影響。

作為國家首個森林城市，根據低影響開發城市(LID)和海綿城市(SCP)理念的啟發，貴陽市在城市規劃中大量加入了生態文明建設的內容，嚴格控制建設用地指標，將城市綠地率作為紅線指標控制城市的規劃建設。根據貴陽市城市總體規劃(2011—2020)(2017年修訂)，貴陽未來發展將遵循以下核心生態指標：①到2020年城鎮化率達到76%，總人口控制在640萬人，其中城鎮人口490萬人；②到2020年城市空氣優良率達到93.2%；③到2020年城市森林覆蓋率達到60%；④到2020年集中飲用水水質達標率達到100%；⑤到2020年城市污水處理率達到98%；⑥到2020年城市污水回用率達到30%，以上各項指標在全國均處于領先水平。同時將各項指標的完成度納入各級政府考核，督促各級政府嚴格按照低影響開發城市(LID)和海綿城市(SCP)理念進行城市開發[10]。

觀山湖新區從開始建設起就以低影響開發城市(LID)和海綿城市(SCP)理念作為指導思想，嚴格控制房地產建設，在核心地塊優先發展生態文明建設，自建設起從未受到過內澇、水質污染等問題的困擾。與此同時，觀山湖新區也正因為先進的發展理念，吸引了很多大數據企業、金融企業、總部經濟等業態的入住，吸引了很多高素質人才落戶新區，使得周邊土地溢價明顯，生態經濟綜合效益顯著。

3 海綿城市(SCP)在中國的建設途徑

要實現海綿城市(SCP)建設，必須加強城市防洪排澇建設，加強城市面源污染控制，加強城市雨洪資源化利用建設。通過三方面的措施來進行模擬自然的NBS城市水循環過程，從而達到海綿城市的建設目的[11]。

(1)強城市防洪排澇建設

城市防洪排澇是海綿城市的核心內容。傳統的“快排”防洪標準低，僅有3—5年重現期短歷時降水設計管道。隨著全球氣候變化，“快排”理念以及不適宜中國高速推進的城鎮化進程。城市的迅速擴張導致管網建設、管理、維護成本越來越大。而且短歷時強降水匯流過程會夾帶產生大量固體進入管網系統，一處被“掐脖子”往往會引起整個區域排洪系統癱瘓。

海綿城市采用就地下滲消納的理念，降低城市匯流系數，既可以降低城市排洪管網的投資，又可以增加城市水循環，增加城市生態景觀，減小城市擴張對水循環的影響。

(2)加強城市面源污染控制

城市面源污染是城市化不可回避的環境問題，生活垃圾、工業廢水、汽車尾氣都會進入城市徑流，并匯入排水管網。大量研究表明，特別是初期雨水沖刷引起的面源污染極為嚴重。因此，控制城市地表徑流成為最有效的治理面源污染的途徑之一。

海綿城市設計的工程措施中，首先要因地制宜確定徑流污染控制指標(如SS、COD等)和主要技術手段等，其中LID措施中下沉式綠地、綠色屋頂、植被緩沖帶、初期雨水棄流設施與處理等均對城市面源污染的消解和截留起著重要的作用。

(3)加強城市雨洪資源化利用建設

水資源短缺是限制我國新型城鎮化進程的瓶頸問題，除了有針對性的進行水利工程投資建設外，合理利用雨洪資源也是緩解城市水資源壓力的有效途徑之一。雨洪資源化利用包括收集、存儲、處理和利用等環節。海綿城市的設計需要正確處理防洪排澇與雨洪資源化利用之間的關系，明確雨水資源化利用的目標和方式。相關工程措施有下沉式綠地、綠色屋頂、調蓄池、雨水罐等。

4 結論與建議

LID、SUDS等理念均與NBS生態治理理念相符。吸取國外先進建設經驗，針對特殊我國國情，推進我國海綿城市(SCP)發展。SCP具體方法：

(1)在“小海綿城市”范圍內，采用透水人行道地等市政措施加大雨水下滲量，削減洪峰，延緩洪水過程。

(2)在“中海綿城市”范圍內，采取建設城市濕地公園等形式，增加天然水體納污能力。繼續加大污水管網和生態污水處理廠等必要的基礎設施建設。

(3)在“大海綿城市”范圍，即城市流域范圍內，改變過去“高壩大庫”、“快速排干”建設理念，將城市降水作為水資源，既補充生態水，又滿足社會經濟用水需求。