海綿城市建設與發展研究

李鏡 任伯幟 謝文超 江峰

摘要：闡述了“海綿城市”的起源、“海綿城市”概念的提出背景及其發展，海綿城市的基本內涵、建設海綿城市的途徑、海綿城市建設現況，分析了海綿城市建設中存在的問題，從思想上、方法上和體制上提出了建議，并對海綿城市建設作了總結與展望。以供參考。

關鍵詞：海綿城市;水生態文明;建設途徑;現況

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0169-03

1 引言

近年來，遭受氣候變化和環境污染等災難的團隊的抵制造成了更嚴重的影響。自2010年以來，中國面臨的水問題包括水資源短缺，水污染，洪水，城市水澇，用水時間表減少以及魚類棲息地的喪失。年均斷層造成的全國15個省市的經濟損失超過1000億元，覆蓋31個省市自治區，每年平均城鄉受災人口約為1億人[1]。雨水泛濫是一個發人深省的問題。海綿城市是將城市與海綿進行類比，可以吸收、保存并滲透到附近地下，合理地用于恢復城市水資源的自然遷移特性。

2 “海綿城市”的概念及其發展

2.1 “海綿城市”的起源

“海綿城市”的概念起源于工業界和學術界，過去曾用“海綿”來描述城市的吸收功能，例如，澳大利亞研究人員Budge使用海綿將城市和人口的吸收現象進行了比較。近年來，許多學者使用海綿來描述城市或陸地的降雨和降雨能力，“海綿”是對生態城市的一個比喻，這些城市具有柔性，具有自然積累、自然滲透和凈化作用。這是針對工業時代和單方面理解的機械設計概念。有著深刻的哲學思想[2]。

“海綿城市”一詞并不是該國的學者首先提出的，它出現在10年前甚至更早的外國文學中，中國的一些學者在本章中也討論了類似的概念。從2011～2012年，Van Rooyen等曾在2005年從用水和廢水的使用以及印度的水平衡的角度提到過海綿城市一詞[3]。國內學者如董淑秋、莫琳、劉波等也于近年論述過關于海綿城市的相關理念。

2.2 基本內涵

《海綿城市建設指南》指出：海綿城市意味著城市將像一塊海綿，具有良好的“柔韌性”，可以適應環境變化，并在下雨，吸水，儲水，滲水時應對自然災害。儲存的水被“釋放”，然后使用。主要目標是通過整個施工過程，規劃和控制機制，設計和實施，施工管理和管理等全過程實現污染控制，防災，雨水資源和城市生態恢復等綜合目標。協調和控制行動水系統等空間將集中利用綠色基礎設施和灰色雨水基礎設施的科學結合來創建靈活的雨水基礎設施，以實現“緩慢的存儲，使用和排水”恢復溫和的水文循環，以保護或修復城市的生態。

海綿城市是從雨水管理的角度描述的一種可持續的城市建設模式，其定義：現代城市應具有吸收純凈水和利用雨水如海綿的功能。以及應對氣候變化預防和減輕災害并維持生態職責的能力盡管世界上沒有國際參考海綿城市但是總是有重要的領域，旨在使用國際流行的“雨水管理”概念，例如低影響開發（LID），綠色雨水基礎設施（GSI）和水敏感城市（WSUD）。可持續水資源利用，有害水循環利用，內部氣體保護，水污染預防和控制以及環境友好。

水環境問題和水生態問題是規模系統和區域的問題，也是相關和全面的。許多水問題的實質是水生態系統整體功能的失衡，因此，水的解決方案不是河流的通道，也不是水的本身。但是水體以外的環境控制水生生態系統的結構和功能并提高整體生態服務能力的方法，包括采購服務，調解服務，生命服務和文化精神服務[4]。

城市海綿建設模式應涵蓋多個方面：①多功能機構與建筑機構之間的協調機制和工作聯系;②實施綠色雨水基礎設施的優先事項通過多層次的規劃和多學科的協調，實現全面的徑流控制，排水防洪，徑流污染控制，雨水資源和生態景觀等綜合目標;④與控制目標的融合;⑤設計多個專業雨水系統，并以給排水工程為主體;⑥監督和管理評估和生命周期;⑦實行科學管理和維護。

基本原則：如果沒有足夠的環保基礎設施，就不可能履行海綿城市的職責。或對水敏感的城市使用灰色基礎架構，這也是國際上成功的共識和寶貴經驗。除了高投資外，灰色基礎設施還存在不足，它們是高碳排放的設施。

2.3 “海綿城市”的提出背景及發展

改革開放以來，城市取得了突飛猛進的發展，但由于城市發展模式廣泛，“城市病”問題日益突出，造成了嚴重的資源問題。環境理論“海綿之鄉”取決于中國水的性質和水的問題[5]。如今，中國面臨著許多水危機：水資源短缺，水污染，洪水，城市水澇，地下水位下降，水生境喪失等，還有許多嚴重的問題[6]。

針對2011年的兩次會議期間的洪水，湖南省常德市環境保護中心的全國人大代表劉波提交了關于2012年4月進行“海綿城市建設和城市生態系統恢復能力的提議”。“海綿城市”的概念最早是在2012年低碳城市和區域發展科學技術論壇上提出的。針對2013年12月中國城市化進程中的用水問題，秘書長金平提出了“建設具有自然積累，自然滲透和自然凈化的海綿城市”的構想。迎接海綿城市的建設熱潮2014年2月，“工作機會”明確指出“住房和城鄉建設部城市事務司的關鍵”，并鼓勵所有地區加快雨水和廢水系統的改革，提高城市和城市的排水水平。防洪11月發布了海綿城市的政策措施和《海綿城市建設技術指南》，海綿城市建設試點項目全面啟動，并選擇了首批16個試點城市（2016年4月，交通部住房和農村城市化部財政）水利部三個部門宣布了14個和聯邦補貼，一些試點城市。2015年10月，國務院辦公廳發布住房和城鄉建設部以“關于促進海綿城市建設的意見指南”為試點，并與三亞市結合起來。“海綿城”開展“城市雙重修復”（城市修復與生態）修復工作，在試點工作的最后兩年中，已經積累了豐富的經驗和教訓。2016年9月，水利部辦公廳宣布要求對城市建設，國家水生態文明和經驗教訓進行試點評估[7]。

2.4 建設海綿城市的途徑

目前，國內學術界和工程界在解釋海綿城市與現代暴雨管理的關系的基礎上，對海綿城市的認識有所不同，應分析海綿城市建設的相關領域。幫助達成共識并消除現代海綿城市建設中的混亂和阻力的重要性[8]。

2.4.1區域水生態系統的保護和修復

第一，識別生態斑塊，凡是對地表徑流量產生重大影響的自然斑塊和自然水系，均可納入水資源生態斑塊，對水文影響最大的斑塊需要嚴加識別和保護[9]。第二，開辟生態道路生態通道是連接和區分各種生態斑塊的功能。第三，畫出整個規劃區的藍綠線。保護重要的生理敏感區域，如池塘、濕地和花園，并保持其節水職責。第四，水生態環境的修復工作基于原始水源的凈化，并且將5種類型的水凈化為4種類型的水，它們能夠通過阻塞廢水，疏松泥土，創造區域來進行自我凈化。生態創造或將四個水位提高到三個水位。第五，創建人工濕地濕地是城市的腎臟，可以保護自然濕地并根據當地條件創建人工濕地，這對于維護城市的生態環境至關重要。

2.4.2城市規劃區海綿城市設計與改造

海綿城市的建設必須通過良好的城市規劃以設計形式明確定義。第一級是必須制定城市總體規劃，以強調自然水文條件的保護，還需要制定控制目標，例如根據當地的年度情況對城市的總徑流進行控制，包括需求及相關內容包括城市雨水系統，綠地系統，道路交通和其他特殊基礎設施計劃，將控制第三層，尤其是詳細的計劃，應與城市水系統，道路，廣場，住宅和商業區為低影響開發建設雨水系統和利用系統[10]。

2.4.3建筑雨水利用與中水回收

在海綿城市的建設中，設計和建筑改進的主要方法是促進綠色屋頂，可吸收停車場，雨水的收集和利用以及建筑物用水的普及[11]。

3 海綿城市建設現況

3.1 目前所取得的成就

官方文件使用了城市海綿的概念，這意味著管理生態系統中雨水的概念和技術已從學術水平轉變為管理水平，并在實踐中得到積極推廣。在政府的各級重視下，海綿城市近年來已具有象征意義，海綿城市的建設不再是概念層次上，已經建立了完整的工程系統。并明確系統組成指標和界限，更好的系統規劃和設計方法以及一致的機構機制[12]。

海綿城市建設包含許多專業內容。在國家政策，資金和支持（包括第一和第二次城市海綿建設試點）的推動下，海綿城市的建設取得了巨大成果：自全國30個試點城市以來，S市就啟動了該項目。試點截至2016年第三季度，已完成城市海綿建設的要求為117.95個，試點城市已完成的項目為480個，還有1052個在建項目，累計投資。但是同時，也存在問題和沖突，例如不同的看法，誤解，甚至對建設海綿城市的懷疑。有些人對海綿城市的內涵與體系之間的復雜關系缺乏清晰的了解，對海綿城市建設的評估難以長期進行，有些則是由于職業之間的沖突。不同或其他原因[13]。

3.2 建設發展過程中存在的問題

對于建設海綿城市的困難和誤解，北京大學建筑大學的吳武教授認為，這是由于缺乏科學認識，對城市建設的內涵與體系之間的復雜關系缺乏清晰的認識。海綿具體的困難和誤解如下。

（1）僅了解海綿城市的相關知識還不夠。一些試點城市對建設海綿城市的難度還沒有足夠了解，通常來說，成功的城市試點地區通常包括該地區的建設和改善通常涉及數百個改善和新項目的規劃、設計、建設和績效評估，而不僅僅是大型和短周期項目。而且還要選擇和正確組合各種灰色和綠色基礎設施，包括綜合河流管理，湖泊和流域，總體運營規劃開發全面而有序的科學設計和科學項目的建設是一項極其困難和緊迫的任務。此外，各個地區也面臨建設風險[14]。

（2）海綿城市的關系尚不清楚。從一些試點城市的運行計劃和最新工作進展來看，存在一些基本概念和關系，例如海綿城市的含義，低影響雨水系統的開發以及防洪和排水。整個徑流和污染控制是模糊的，另一方面，低影響發展措施不容忍的應用功能和范圍已被忽略或夸大。排水，防洪和城市海綿之間的關系需要澄清[15]。

（3）單面理解和嚴格操作便捷功能，控制目標和指標，海綿城市關注目標和新的突破性控制指標，“滲透，停滯，存儲，互聯網使用和排水”是海綿城市建設的多目標，多渠道定制[16]。但從一些城市的實施方案看，存在理解僵化、認識不清的問題，進而影響實施方案的合理性[17]。

（4）PPP模式如何適應城市海綿建設，使用和維護的特點和規范，PPP模式不是一個簡單的財務渠道，也不應該成為地方政府承擔責任和承擔財務負擔的一種方式。海綿城市建設的PPP模式必須取決于各種海綿城市項目的性質以及熱鍵的不同條件和優勢。救援組織正在探索建設/運營的各個階段造勢，通過持續的市場驅動[18]。

4 結語

充分利用海綿城市的理念來創建現代化城市，對控制地表徑流和填充地下水具有巨大的作用。而且只會創造更好的環境。

近年來，政府監管機構，教育機構和工程行業已經認識到單一的碳排放模式，高污染源和大量的雨水排放是不可持續的。建設欠發達的雨水系統這已經成為必需。但是，城市海綿仍在發展中，相關的技術準則的制定，例如一套用于城市海綿建設的技術手冊，是一個良好的開始。但是仍然遠遠不夠，還需深入地研究。

參考文獻：

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收稿日期：2019-09-25

基金項目：國家自然科學基金項目（編號;41472328）

作者簡介：李鏡（1993-），男，碩士研究生，研究方向為水環境治理。

通訊作者：任伯幟（1967-），男，教授，博士，研究方向為給水排水工程系統優化、污水與雨水資源化技術與理論。