城市建成區海綿城市建設的幾點思考

(中國電建集團 西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710018)

1 研究背景

近幾十年來，隨著我國工業化與城市化進程的加快、土地利用方式的轉變以及社會經濟的快速發展，城市生態系統的格局、規模和質量都發生了深刻的變化，城市洪澇災害頻發、水污染嚴重已成為我國許多大城市最嚴重的水問題，許多城市都出現了水資源匱乏、濕地萎縮、河道干枯、水系污染、干旱與洪澇災害不斷發生等現象[1-3]。因此，為了促進我國城市生態環境保護與規劃、國民經濟健康穩健增長、社會發展持續向好，更好地綜合解決城市水問題，補齊、緩解城市生態文明建設與城市基礎設施建設的短板，踐行生態文明理念，我國正在發展、推動將“海綿城市”作為一種新型的城市建設與維護模式[4]。

“海綿城市”的概念類似于美國的低影響開發(LID)技術[5]和可持續的城市排水系統(SuDs)[6]，與英國的藍綠色城市(BGCs)[7]以及澳大利亞在20世紀90年代提出的水敏城市設計(WSUD)[8]相似，或者是結合了美國和澳大利亞方法的新西蘭的低影響開發城市設計(LIDUD)[9-10]。“海綿城市”是對傳統的雨水收集、排水系統和中水回用等的綜合集成與革新，以城市內澇積水的有效緩解、雨洪風險的可靠治理以及雨水資源的優化利用為出發點與落腳點，從恢復、加強自然環境的滯滲、調蓄、凈化等功能出發，加強綠色環保的水環境設施(擬自然改造)，使混凝土路面、不透水鋪裝等代表的灰色/黑色水設施占比大幅下降；采用加強前期規劃、設計和后期設施建設維護，聯合自然土壤和生態系統來解決、緩解城市地表水及洪水與相關的城市水管理問題，并實現地表水下滲、儲存、緩釋與地下水的相互轉化，構建人工-自然耦合的雨水生態系統[11]。

為了鼓勵、推動各級政府、企業及社會團體貫徹實施海綿城市建設，住建部在2015年頒布了包括廈門、武漢在內的首批16個試點城市，2016年又頒布了包括北京、深圳在內的第二批14個試點城市；各省也相繼發布了《關于推進海綿城市建設的指導意見》[12]。隨后各城市也制定了海綿城市計劃，海綿城市建設理念、措施在各地建設項目上被不斷應用。但是，在實施過程中，出現了一系列問題，諸如片面強調海綿城市建設的優點，實行一刀切，所有項目、所有區域都進行海綿城市建設。

為了更好地總結經驗，尤其是城市建成區的海綿城市建設經驗，為下一階段工作提供借鑒指導，本文根據工程實踐及相關文獻，對我國城市建成區海綿城市建設現狀及其存在的問題進行了總結分析，在此基礎上，提出了相應的建設思路和解決對策。

2 問題分析

2.1 沒有系統考慮問題，而是單一地解決水安全或水污染問題

海綿城市系統是一個統一的有機整體，包括起基礎配置作用的源頭徑流控制系統、承擔雨水收集轉運的雨水管渠系統、保障系統安全運行的超標雨水徑流排放系統(棄流)及調蓄回用系統，同時在適宜的部分區域打造的水景觀。但是實際建設過程中，往往僅解決地面積水、雨水徑流漫水或者初雨污染，沒有考慮到雨水徑流排入其他水體所增加的污染負荷；或者僅僅設計了初期雨水處理，對其水資源利用優化則很少考慮[13]；個別工程項目只是把水資源利用當做一個考核指標來完成，簡單地將其作為綠化用水，沒有將初期雨水處理后的雨水與污水處理廠的出水真正當作資源。尤其是在我國北方地區，年降水量較少且時空分布不均勻，城市河流徑流較少，需水量又大，許多河流在枯水期甚至出現斷流。

2.2 只注重工程設計，輕視景觀改造提升，缺乏對地方文化特色融入

目前對城市建成區的海綿改造，一般是結合現場地形，以海綿措施(下沉綠地、透水混凝土、透水鋪裝、雨水花園、濕地塘、蓄水模塊等)就地遲滯、消納降雨形成的地表徑流量。但是，針對我國城市建成區的海綿改造，在設計調蓄設施時，卻都缺乏景觀性、科學性考慮，對居民活動娛樂空間的考慮也較少。其原因主要有以下幾個方面。

(1) 城市建成區的很多居住區，在鋪裝材料的應用上多為簡單的更換路面鋪裝材料；至于將老城區的特色文化融入鋪裝中以展現每個區域的特色，則很少設計或者考慮的較少。

(2) 海綿城市改造選擇的植物單一。現狀老舊小區的綠化均為高大的喬木和雜亂無章的灌木、草坪，缺乏管理，小區綠化景觀效果較差。改造時，為了達到海綿建設效果，一般是選擇耐澇耐旱的植物種類，種類較少，植被景觀性較差。

(3) 缺少對老城區的文物保護，也缺少對所在區域的歷史沿革、神話傳說、民間故事、古跡遺址、風俗習慣等人文要素進行全盤匯攏、分析和調研，沒有進行合理規劃與開發利用。

同時，限于資金和產權方的要求，對改造區域與現狀景觀的聯合規劃缺乏考慮。

2.3 片面追求維持城市天然水文特征

目前，提及海綿城市建設要求或者標準時，均會提及“自然積存、自然滲透、自然凈化”，許多設計人員和施工單位技術員，甚至不少涉水專業學者均認為海綿城市建設的基本要求就是恢復、保持城市開發前的自然水文特征[14]。但是海綿城市建設是以恢復、構建原始地貌下墊面松散沉積物為目標，利用孔隙、裂隙形成的地下空間對雨水徑流的自然調節、延緩遲滯功能，使水通過植被耕作層、土壤層和濕地的微生物作用與生物生長得到自然凈化[15]。而將城市下墊面完全恢復到自然、原始狀態，既沒有必要也無法實現。

(1) 城市建設過程中，人類活動必然改變部分區域下墊面的形式，海綿城市建設理念只是希望將人類活動對城市水文生態系統的影響尤其是不利方面減少或者減緩其最大影響的疊加效應，一般只是通過透水路面、雨水花園、濕地塘等海綿措施對天然土壤、綠地雨水滲滯凈功能的“擬自然性”重構及局部強化，而非完全恢復其自然性。

(2) 現代城市建設極大地改變了城市下墊面形態、組成與地下空間的空間展布，城市人口和產業聚集效應不斷加大，這些區域遭遇暴雨時疊加強度大，初雨污染物排放水量大、濃度高，僅靠自然調蓄和凈化不可能滿足城市雨洪的高標準要求。

(3) 自然狀態未必就是最合理的，而且自然狀態也是一個不斷發展、進化的過程。

2.4 設計單純依據規范，缺乏結合實踐狀況的細化改進

海綿城市建設目前主要依據中央及各級地方政府發布的規范、指南、實施辦法等，在實際設計、施工過程中，只是片面單純地依據規范、滿足規范要求，較少與工程區域的地質、水文地質條件相結合進行細化修改、完善。例如，只是依照規范要求進行分層填筑，但對于分層填筑材料的種類、分層厚度、填筑材料的替換性等沒有進行試驗、論證。對于如何既能使改造效果最佳，又能最大化節約材料，優化利用當地原材料、減少能耗和促進當地建材市場發展，更是鮮少涉及。下沉綠地和雨水花園種植層在改造范圍內均為一個厚度，既沒有考慮不同種類植被對種植層的不同需求，也沒有考慮雨水下滲地下徑流匯聚的要求。

2.5 施工工期、施工與設計配合不夠緊密，結合場地限制考慮較少

城市建成區海綿城市建設的地質勘察、工程測量、管網探測、施工圍擋會對城市交通、市民生活造成一定的影響，如何合理、有效地安排施工工期，結合地方政府的環保限令(比如，北方部分城市供暖期會發布“禁土令”)，合理安排施工分區建設時序與設計圖紙供應及保障，做好各工區、各工序、各施工單元的組織協調成為這類市政工程按計劃工期實施的關鍵。

同時，工程建設場地受限，在有限、狹小的圍擋區內開展施工是這類海綿設施建設的常態，如何布置管材堆放區、材料加工區、蓄水模塊調試區，使這些工作能夠搭接、平行施工，往往決定了工程進度能否得到保證。

3 對策措施

3.1 海綿城市是一個系統工程，必須用系統思想統領工程建設

海綿城市建設按照其建設時序，應當包括前期的規劃策劃、決策設計、施工準備、施工建設、設施運營維護、施工監理、投資控制與進度計劃等環節，每個環節又包含多個相互關聯的部分。例如，在前期決策設計或者施工建設階段，涉及到城市水系統、住宅小區、市政道路、公共綠地與廣場、能力建設以及單項海綿措施技術；在監理環節，與海綿建設相關的規劃、城市管理、住房和建設、水利、市政水務、生態環保和園林綠化等部門均需參與。因此，政府部門要建立系統的海綿城市建設工作與管理體系，杜絕各部門分割管理，提高整體性和系統性，加強相關管理和政策支持[12]。

其次，海綿城市建設的施工組織設計也是一個系統工程，應該有序制定分期開發計劃，根據城市發展進程的不同和低影響開發的周期規律，分期分批次合理開發建設，分區域、分等級形成一個城市多片區多節點網格狀式立體布局，以解決城市洪澇災害、水污染嚴重及水資源短缺，支撐城市的水生態文明建設與可持續發展。例如，土方平衡中加入景觀設計微地形的利用，一般可以利用GIS等專業軟件快速統計大面積土方挖填方量，通過聯通水系、堆筑島嶼和構建坑塘，土方就地產生就地消納，可以完美解決土方堆積、外運和缺少土方客土問題，在項目區內實現優化。同時也改善了水陸格局，可以恢復動植物多樣性生境。

3.2 解決方案必須擴展到城區外

建成區建筑密集，硬化率高，致使海綿改造難。這就需要在實施戰略上將海綿城市建設不僅僅局限在城市建成區范圍，減少海綿城市建設工程的小、散、碎片化現象，而是要結合城區外的山水林田湖生態系統的生態文明建設，構建覆蓋整個區域、流域尺度的“大海綿系統”，真正發揮出海綿設施的功效，以解決城市建成區的水問題。

在城區外加大生態修復力度，保護、修復天然湖泊、濕地、河流河道等原有海綿體，結合水庫、護城河、引排水渠道等各類人工水體，使各項海綿措施、海綿體串聯起來，形成水系連通，發揮最大的水質凈化、生態系統服務價值與雨洪調蓄功能。例如，濟南實施了玉繡河、歷陽河、興濟河等20個水環境治理工程，建設了一批雨水調蓄池、雨水泵站、渠道涵閘、生態植被緩坡、沿河濕地塘等雨洪調蓄設施，提高了河流、兩岸水位變動帶和山間小溪的吸納、蓄滲、緩釋、凈化能力；提高了地表水與地下水的相互轉化、補給，提高了水資源的利用效率[16]。陜西省西安市通過實施灃河、渭河沿岸濕地恢復，將城區無法吸納的雨水通過溝渠管道等輸引水工程引入城區內外河湖水系。這樣既增加了水系的補水，又降低了內澇積水、污染物排放的風險。

同時，海綿城市建設是在城鎮、區域、流域等大尺度空間上對水安全、水資源、水環境、水生態的全方位的定義[17]。為了解決“城市看海”問題，僅靠低影響開發的雨水花園、下沉式綠地、透水鋪裝的建設，一旦在應對超標暴雨、特大暴雨時，只能是杯水車薪。為此，必須將原來的湖泊、濕地恢復起來，并與河流水系連通起來，才能真正使城市具備“海綿”屬性，同時在很大程度上也增強了地下水-地表水的互補作用，恢復城市水系自我修復、自我維系能力；如果把城市建設在原來的湖區里，內澇則不可避免。

3.3 綜合考慮水質、水量問題，資源化利用雨水，提升城市品質

海綿城市建設的關鍵與核心在“水”，水是城市的命脈。因此，研究海綿城市的水科學問題必須統籌解決水質達標、水量可控、雨水資源合理利用。

海綿城市建設通過在城市建成區改造建設一系列低影響開發(LID)設施，應用控源減排、綜合截污、生態修復的理論，起到滯水、蓄水的作用，延緩、改變區域地表徑流，通過土壤滲透、雨水滯留、儲存、凈化、徑流補給地下水，消納城市雨洪，改善城市河流水質[18-19]。比如，許昌市通過全長82 km的曹魏古城環城河、貫穿南北的清泥河、清潩河、學院河以及芙蓉湖、鹿鳴湖城市湖泊將河流水系連通起來，構建了“五湖四海畔三川、兩環一水潤蓮城”的水系格局，形成了許昌市的海綿體系框架，這些還可以改善城市生態系統的多樣性，為更多種類的生物(比如鳥類、蝴蝶和蜻蜓等)提供新的棲息地；也可以通過創造更大的休閑娛樂空間(比如城市中央公園)，提高一個地區的城市價值，為公眾帶來多重好處[20]。圖1為城市河流水質改善策略框架。

圖1 城市河流水質改善策略框架Fig.1 Strategies for water quality improving of urban rivers

3.4 設計結合景觀，融入當地歷史文化元素

“發展中國特色社會主義文化”，這是黨的十九大報告為我國的文化建設提供的基本思路與根本遵循。而城市作為人類聚集區，更應該發揮其在文化展示方面的核心作用。所以，在這種大趨勢的前提下，景觀設計需要不斷地融合相關專業，將景觀融入到市政的每一個項目當中，讓城市建成區的海綿改造通過景觀改造展示區域特色。為此，在設計過程中，需要考慮到以下因素。

(1) 文化傳承。在海綿改造景觀設計中融入當地文化歷史，使這些文化再現，進而實現文化傳承的目的。華夏文明是世界文化的發源與傳承，許多地方有著渾厚的民族文化、家族文化、家風文化，都是可以利用的文化基礎。

(2) 優化設計。對于城市建成區的海綿改造，必須要考慮居民對休閑娛樂與生活場所的需求，景觀設計要賦予更多的功能屬性，改造區域與現狀景觀規劃聯合，進行相關景區功能補充和內容上的再創造，形成相互映襯的整體景點，以滿足不同人群的需求。同時，把健康休閑生活文化融入景觀設計，推廣休閑生活文化理念，并結合當地風俗文化背景，讓人們能夠時時感受文化熏陶。

(3) 生態環保。在原有自然資源得到保護的基礎之上，進行景觀設計與改造，加強對綠地鋪裝等景觀元素的打造。將綠色文化和海綿文化融入其中，打造一個生態環保的海綿城市景觀。

(4) 文化元素。在建筑物設計細節上融入地域文化元素，對城市建成區的建筑風格進行深入研究，同時挖掘地方特色。在滿足使用的前提下，打造具有特色的城區景點，可以采用情景再現型、園林型、遺址型、文化創意型和主題建筑型等。比如情景再現型，就是利用古代名人留下的著名詩句等。

4 結 論

(1) 海綿城市建設是我國城市基礎設施建設在生態方面的更高層面的表述，更是我國水生態文明建設和可持續發展的戰略安排和具體措施。但是，關于海綿城市及其構建的理論、方法、技術，需要設計單位深入研讀各種規范、文件精神，廣泛征求相關領域專家、學者的建議，強化諸如水利、城市規劃、環境地質、生態學及風景園林等多學科的交叉與融合。規劃部門應做好我國海綿城市建設的長遠規劃與頂層設計，并將其貫徹下去，使綜合解決城市水問題與新型城市發展在全國逐漸展開。同時，海綿城市建設本身是一個開放、包容的系統，并不是解決城市水問題的唯一理念和模式。

(2) 他山之石可以攻玉，我國各地海綿城市建設試點城市的建設已經開展有幾年的時間了。總結這些海綿城市建設試點的經驗教訓，經濟合理地將各種海綿城市措施實現有機組合及規模的優化配置，是海綿城市建設的重要載體，也是海綿城市成敗的關鍵。同時，高端引智支撐，充分發揮現有的購買技術服務，以科學咨詢支撐科學決策，實現與生態園林城市、森林城市、國家人居環境城市、智慧城市等城市建設與可持續模式的有機結合。

(3) 做好頂層設計與強化規劃管控。應當按照《海綿城市建設指南》，融入海綿城市建設理念，依序推進城市排水專項規劃、海綿城市建設專項規劃。有序開展建設工程，切忌一哄而上，各地應量力而行。

同時，應當根據氣候特征、河流徑流變化、水系連通狀況以及土地開發規劃等，科學確定不同區域年徑流總量控制率、年SS總量去除率、雨水資源利用率、下沉式綠地率及透水鋪裝率等低影響開發的控制指標。

(4) 目前，我國正在開展“生態修復、城市修補”的城市“雙修”工作、海綿城市和綜合管廊建設的試點工作，可以充分融合多項試點工作，形成合力；同時可以結合當下開展的水源地水質保護建設與面源污染治理等活動，共同解決海綿城市建設的資金及開展工作。但是，海綿城市建設工作的開展也不能單一地依靠政策扶持，應當創新開拓思路，將其與水環境治理、水生態修復工作統一起來，發揮大企業、大集團在科研人才、技術施工、設備制造、資金統籌、建設管理等方面的優勢，明確責任，保障各項工作完成。同時，在營收方面應建立長效機制，比如市政排水管網建設費用節約、水資源出售使用費等，讓海綿城市建設產生一定的經濟效益，具備自我造血能力，滾動支持。