海綿城市建設研究現狀及發展趨勢

辛鑫 吳洪詩 宿增

摘? ?要：低影響開發理念已經比較成熟，海綿城市建設建立在其基礎之上，另外，積累了很多關于中國城市水問題技術，然而中國水問題由于其復雜性，加之海綿城市建設涉及很多部門與研究領域，勢必在海綿城市推廣、建設過程中會遇到各種各樣的技術難題需要攻關。本文首先總結了海綿城市研究的國內外現狀，然后提出海綿城市的發展趨勢及未來的主要研究工作。

關鍵詞：海綿城市? 發展趨勢? 需求狀況

海綿城市的定義是指將城市建設成像海綿一樣，即能吸收大量雨水又能釋放雨水，是城市本身具備抵抗自然災害與適應惡劣環境的能力，又被稱之為“水彈性城市”。遇到暴雨天氣時，雨水能夠被海綿城市吸收、儲蓄、滲入、凈化，在需要時儲存的雨水可以被利用。保護生態優先是海綿城市遵循的基本原則，自然方式結合人工措施，首先要保證城市排水防洪安全的條件下，最大限度地利用雨水。

近30年來，中國城市化在促進經濟社會現代化方面發揮了舉足輕重的價值。然而，粗放的發展模式導致城市問題異常突出，大量環境資源難題擺在人類面前。大體可分成以下三類：第一，由于城市的快速發展，嚴重影響了河湖本身的調蓄能力，導致城市內澇問題層出不窮;第二，由于城市快速發展，產生了大量污染物，污染物的排放超越了水資源本身的凈化能力，使水資源污染問題日趨嚴重，導致水資源嚴重不足;第三，城市缺水問題日益突出，缺水的城市全國大約有400座。上述城市水問題融合在一起，導致人類居住環境問題十分突出，進而對中國城市可持續發展影響嚴重。為解決中國城市進程中的水資源問題，2012年“海綿城市”被提出;習主席在《中央城鎮化工作會議》指出：要充分發揮自然的力量，將城市建設成具備自然存儲、自然滲透和自然凈化的能力，使城市生態調節系統得以提升，同時減少城市洪澇災害的發生。國務院辦公廳發布“關于推進海綿城市建設的指導意見”指出到2020年，通過采取滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，將有70%的降雨就地吸收利用。

如何在設計中因地制宜地合理結合低影響開發措施，是影響海綿城市建設的關鍵問題之一。一方面，很多人對海綿城市建設認識不深，缺乏實踐經驗，目前，人們對頂層設計和概念導向的指導方針和指導建議十分重視，導致現行的與海綿城市建設相關的施工規范與標準無法滿足需要;其次，海綿城市建設與城市防洪排澇的關系不明確;第三，有的試點城市河流眾多，水資源相對豐富，但水資源有年際、年內變化大和地域分布不均的特點，勢必會導致海綿城市工程建設過程中遇到不同試點城市有不同的技術難題。建設海綿城市的目的就是要從源頭上減弱徑流量，使城市內澇得以解決或者緩解，使寶貴的水資源得到保護，使生態環境得到改善，使生態文明建設得到促進。

1? 海綿城市工程建設技術在國內的發展水平

相比歐美發達國家來說，在中國海綿城市的建設相對比較晚，全國有很多城市進行了海綿城市建設試點，包括三四線城市，另外，很多城市自主進行了海綿城市建設，有的城市建設比較順利，有的城市建設過程不夠理想。2015年8月12日，水利部從城市水利的角度發布了海綿城市建設的相關指導意見，提出了要因地制宜科學合理地制定海綿城市建設總體目標和子指標;管理好城市河湖水域，連通河湖水系，做好水生態治理與修復。2015年10月16日，國務院從國家海綿城市建設的角度，確定了海綿城市建設目標。各地海綿城市建設要盡量減少城市開發建設對生態環境的影響，大約80%的雨水要滲透或回用。2020年左右，我國建成城市20%達到要求，2030年80%的城市達到要求。

國內科研院所、高校等對低影響開發、海綿城市建設、城市雨水管理體系等內容進行了大量研究：SWWM模型在海綿城市建設中應用;國際現代化雨水管理及低影響開發雨水系統構建;海綿城市建設及城市防內澇存在的問題;地表徑流模型在海綿城市建設中的應用等。當前，很多試點城市在海綿城市建設領域取得了良好效果，比如北京、濟南等，并為中國海綿城市建設提供了很多指導意見。

2? 海綿城市工程建設技術在國外的發展水平

海綿城市在國外建設可追溯到19世紀，巴黎于1852年將排水系統納入建設規劃，倫敦于1859年開始建設地下排水系統工程，于1865年完工。自20世紀70年代，海綿城市開始大規模建設集團，美國由于合流制的污染和城市內澇等原因，在沒有內澇防治體系的前提下，于1972年以后開始規劃建設大排水系統;澳大利亞因為1974年大洪水，于1975年開始規劃建設城市內澇體系;日本東京歷時15年的“地下神廟”成為世界上最先進的地下排水系統。1987年，美國在《清潔水法》修正案提出了最佳管理措施，用于非點源污染管理，依靠雨水池和濕地控制徑流污染。目前，美國、英國、法國、韓國、日本、瑞士、新加坡及德國等國家的海綿城市建設處于領先水平，針對城市內澇、水環境惡化、水資源流失等制定了一系列措施。美國的大多數城市目前實行的還是傳統的水利設施設計理念，不過一些干旱地區正在重新規劃，建設海綿城市;法國通過建立城市水循環系統，增添蓄水中心、儲水池、凈水處理中心等，使城市免受洪澇之災，同時提升了水循環利用率;日本通過建設儲水池提升了雨水再利用率，同時路面使用大粒石子、透水磚等材料提高地面的透水性能，并形成了一整套的綠地保護體制;瑞士城市擁有完善的、遍布全城的城市給排水管道和生活污水處理廠，通過在建筑物外面裝設專用雨水流通管道，內部建蓄水池，將雨水處理后再使用;新加坡通過規劃城市排水系統、建立大型蓄水池、嚴格規范地面建筑排水標準，形成了一整套設計科學、分布合理的雨水收集和城市排水系統。目前，我國海綿城市建設正處于快速發展階段，現有發達國家海綿城市建設經驗具有重要的借鑒意義。

3? 海綿城建設市場需求狀況

快速的城市化導致了城市規模的擴大，城市化的深入帶來了一系列的生態環境問題，尤其是水生態危機。目前，我國年均缺水量超過500億m3，2/3的城市缺水。我國每年因缺水造成的直接經濟損失高達3500億元。但是，傳統的城市建設模式應對內澇、洪澇和水安全問題的能力明顯不足，不能有效緩解和改善城市水生態問題，而且正在惡化。這主要是由于傳統城市工程管道灰色排水基礎設施、防洪規劃和排水工程規劃落后，雨水資源合理利用意識淡薄所致。因此，在中國新型城鎮化建設和水生態環境惡化的背景下，海綿城市作為人類與自然和諧相處的有效途徑，充分發揮城市水生態服務功能，引導城市可持續發展，得到了專業領域學者的提出和推動，成為國家和地方政府解決城市雨洪綜合治理的指導思想和戰略目標。

當前，在我國海綿城市的探究與開發還處于起步階段，還無法認識到海綿城市建設過程中遇到的難題。對海綿城市的內涵、低影響開發雨水系統雨水管理等認識模糊，存在工程指導技術而非技術引導工程這種弊端。

4? 海綿城市建設發展趨勢與展望

城市是水循環“二元”演化程度最深的地區，雨水系統，天然湖泊水系、濕地，坡面漫流、河口都是屬于自然水循環的;自來水系統、排水系統、污水再生水利用系統，屬于社會水循環。盡量減少社會水循環對自然水循環的影響是海綿型城市建設的根本目標。一方面，不要從水量上剝奪太多的自然水循環;另一方面，在水質方面，不要排放太多污水。使節水、治污、循環利用得以實現。保持水循環二元平衡，使水的生態和經濟功能發揮到極致。地表自然格局和城市上空的降水規律由于城市的快速發展遭受到改變，扭曲了水循環過程。傳統的城市建設重視社會經濟功能，而不是生態保護功能。在內澇防治方面，片面強調“排水”，導致內澇干旱交替出現—“逢雨即澇，無雨則澇”。開展海綿城市研究，關鍵是要貫徹“一片天一片地”的思想，做到“化水為寶，化害為利”，實現城市水文單元的自然積累、自然滲透和自然凈化。從長遠來看，我國城市雨水系統建設模式必然會向海綿城市低影響發展的雨水系統建設模式轉變。無論是在工程界、學術界還是政府管理者都清楚地認識到，原來單一的目標、高碳排放、高污染、粗放式的雨水排放模式已經不可持續。但是，從一些雨水管理大國的經驗來看，這種轉變和新制度的建立絕非一蹴而就，是一項長期而艱巨的系統工程，必須在管理理念、政策機制等方面有重大突破和關鍵支撐，必須建立系統的基礎理論、工程技術體系、專業人才隊伍和培育新興產業等。

5? 未來主要研究工作

圍繞降雨分布與預測、雨水滲流與洪流形成機理等方面開展科學研究;在城市海綿體規劃技術、“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施的規劃調度應用技術、城市排水系統規劃技術、提高城市排水規劃標準等方面開展工程技術研究和推廣，協同集成設計技術、城市洪水預警調度系統、海綿城市建設目標可達性分析等。具體包括：海綿城市建設規劃設計、技術研究、咨詢業務、方案評審;通過“互聯網”等現代科學技術創新與集成應用，開展海綿城市建設的規劃、設計與效果評估;承擔海綿城市相關技術政策研究，建立專家庫，發揮專家在海綿城市建設領域中的作用，提升海綿城市建設管理水平;編制與海綿城市建設相關的行業規范、標準與圖集;推廣海綿城市建設的新技術、新工藝等;搭建海綿城市建設試驗區監控和數字政府管控平臺，實現海綿城市建設和運營管理業務全過程的智能化信息管理系統。通過技術推廣及工程項目的實施，提出創新性的工程建設方案，并組織實施，將大大促進海綿城市的快速發展。在服務區域經濟發展的同時開展科學探索，形成專利技術與相關工法，取得科研成果并培養科研及工程技術人才。

參考文獻

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