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中国的海绵城市建设:整体思路与政策建议

    2017年01月19日12:49    谢映霞收藏  打印  字号  

近期,国家出台了一系列政策,积极推进海绵城市的建设,在国家政策的支持下,2015年和2016年,财政部、住房城乡建设部、水利部组织开展了海绵城市建设试点工作。根据竞争性评审,迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区等城市入选第一批试点城市,福州、珠海、宁波、大连、玉溪、深圳、上海、庆阳、西宁、固原、三亚、青岛、天津、北京等城市入选第二批试点城市。目前,30个试点城市正有序地开展海绵城市建设,那么什么是海绵城市?建设海绵城市的意义又如何呢?

海绵城市是一种形象的比喻,简而言之,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。我们现在所说的海绵城市特指雨水的综合管理,其本质是要科学地考虑城市生态需求并改善城市的水循环过程,就是要让水在城市的迁移、转化和转换等活动中更加“自然”,下雨时下垫面能够有效地吸水、蓄水、渗水、净水,需要时又可经适当的迁移和转化作用,将蓄存的水“释放”并加以利用。充分发挥原始地形地貌对垫面和生态本底对雨水的渗透作用,植被、土壤、湿地等对水质的自然净化作用,通过自然和人工相结合的手段,使城市对雨水具有吸收和释放的功能。海绵城市提出的背景是改革开放以来,我国经济高速发展,城镇化率也由1978年的17.92%提高到2015年的56.1%。城镇化在带来经济繁荣的同时,也带来了一系列的生态环境问题。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化等问题,《国家新型城镇化规划(2014—2020)》明确提出,我国的城镇化必须进入以提升质量为主的转型发展新阶段,要大力推进绿色城镇化。

城镇过度开发造成了水资源短缺、水污染严重、内涝灾害频发、生态环境恶化等问题。这些年,城市建设中拦水造坝、毁林占田、开山断水、填湖造地、河道加盖版、明渠变阴沟等破坏生态的现象比比皆是。随着城镇化的日益发展,城市人口的不断增加,高耸林立的大楼使城市变成了水泥森林,增加了热岛效应、雨岛效应。建筑、道路、广场等高强度建设导致下垫面过度硬化,改变了城市原有的自然生态本底和水文特征,改变了雨水径流,水资源自然滞蓄能力锐减,使城市“大雨必涝、雨后即旱”。调查显示,城市地区70%以上的降雨形成径流被排放。雨水资源流失、径流污染增加、城市内涝灾害频发,严重影响了人们生活和城市有序运行。面对这一系列问题,海绵城市的理念和建设模式应运而生,合理控制城市开发强度、转变传统的粗狂的开发建设模式,走生态文明和绿色发展的道路成为解决这些问题的一剂良药。

建设海绵城市的意义

海绵城市是一种城市发展的新理念、新方式和新模式。建设海绵城市就是要转变城市传统的开发模式,从粗放的建设模式向生态绿色文明的发展方式转变。正如《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发[2015]75号)指出的“海绵城市是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式”。传统城市建设模式主要依靠管渠、泵站等“灰色基础设施”来组织排放径流雨水,以“快速排除”和“末端集中”控制为主要设计原则,而海绵城市则强调优先利用植被草沟、雨水花园、生物滞留池、下沉式绿地等“绿色基础设施”来组织排放径流雨水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要设计理念,强调采用低影响开发理念,合理利用城市雨洪资源,通过加强城市规划建设管理,实现雨水径流的有效控制,从而建立新的城市发展模式,实现资源与环境的协调发展。

海绵城市以建筑与小区、道路与广场、公园与绿地、湖泊水系等建设为载体,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化技术,实现对雨水的自然积存、自然渗透、自然净化功能。充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,融合绿色基础设施和灰色基础设施,实现雨水的有序排放。

海绵城市是落实生态文明建设的重要举措。海绵城市建设,就是要保护城市原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等生态敏感区,发挥其海绵功能;要结合绿色建筑、低影响开发以及绿色基础设施建设,利用天然植被、土壤、微生物等净化水质,最大限度地减少城市开发建设行为对原有生态环境造成的破坏,并逐步恢复被破坏的城市生态。海绵城市是城镇化绿色发展的重要方式。海绵城市建设强调保护自然、师法自然、涵养水源、净化水质、调解城市小气候、减少热岛效应;尽可能保留城市生态空间,恢复生态多样性,营造优美的景观环境。海绵城市体现了创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展的新思路,是我国“稳增长、调结构、促改革、惠民生”大政方针的重要内容。海绵城市涉及房地产、道路、园林绿化、水体、市政基础设施等城市建设的方方面面,与新区建设、旧城改造以及棚户区改造密切相关,能够改善城市环境,还可带动环保、新材料、信息等相关产业的发展。通过海绵城市建设促进产业发展和技术进步,包括调蓄、促渗技术的发展,水污染治理行业的发展,以及相关产业新技术、新材料、新设备、新工艺的发展。海绵城市建设鼓励各地采用PPP模式、政府购买服务等方式吸引社会资本投入,可发挥财政资金撬动作用,将公益性项目和收益性项目配整合,吸引社会资本共同参与城市建设,有助于拉动投资、助力政府和社会资本合作。总之,海绵城市即是健康城镇化的一种发展模式,也是促进经济和环境协调发展的手段之一。

海绵城市的内涵

建设海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池、塘等水系,又包括植被草沟、绿色屋顶、可渗透路面等。对海绵城市的理解可以分为广义的和狭义的两个层面。广义讲,海绵城市是指山、水、林、田、湖这一生命共同体,这些大海绵具有良好的生态机能,能够实现城市的自然循环、自然平衡和有序发展。这就要求城市开发建设要以保护自然生态环境为前提,尊重自然、顺应自然,保护城市生态格局。海绵城市建设首先要对城市原有的生态系统进行保护,尤其是河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水敏感地区的保护,最大限度地保护“山水林田湖”;其次对已经受到破坏的水体和其他自然环境进行生态恢复和修复,维持城市一定比例的生态空间;再有在对城市进行新的开发建设过程中要遵循低影响开发的原则,合理控制开发强度,在城市中保留足够的生态用地,遵循生态优先的原则,将自然途径与人工措施相结合,控制城市不透水面积比例,最大限度地减少对原有水生态环境的破坏,增加水域面积,促进雨水的积存、渗透和净化。在确保城市排水防涝安全的前提下,充分利用雨水资源,保护生态环境。

狭义讲,海绵城市是指分散的、小规模源头初期雨水控制机制与技术,又叫低影响开发雨水系统。雨水进入市政管网前先要通过植被草沟、雨水花园、透水铺装等雨水调蓄净化设施对雨水进行过滤和流量控制,有效降低雨水径流,达到对雨水径流总量、峰值流量和径流污染进行控制的目的,使城市开发建设后的自然水文状态尽量接近于开发前。研究成果表明,屋顶绿化、雨水蓄渗、下凹式绿地、透水铺装地面、生物滞留池等低影响开发设施对雨水径流的大小有一定的影响,可以减少雨水径流量,减少进入分流制雨水管道和合流制管道的雨水量。大面积透水铺装及下凹式绿地等雨水控制和利用措施对小区综合径流的削减作用十分明显,尤其在低重现期时效果更明显;通过这些“小海绵”可以有效地控制水污染,削减雨水峰值流量,同时涵养水资源,补充城市地下水,促进水循环,保护和恢复自然生态系统。源头控制的措施,在国内外具有广泛的应用,对初期雨水可以起到控制污染、净化水质的作用,还可起到一定的削峰、错峰作用。

为实现保障水安全、治理水环境、涵养水资源、改善水生态的目标,我国提出了“渗、滞、蓄、净、用、排”的海绵城市建设六字方针,转变了过去雨水要快排、及时排、就近排、速排干的工程排水思路,使雨水管理迈向综合排水、生态排水的新阶段。随着海绵城市理念的深入和试点城市示范的进展,海绵城市的概念和内涵也发生了变化,向广度和深度延伸。“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”已成为业内和全社会的广泛共识,以保障水安全、治理水环境、涵养水资源、改善水生态为目标的海绵城市建设正在全国轰轰烈烈地展开。海绵城市建设已从雨水的源头减控发展为综合治水的国家战略。城市中水的问题非常复杂,既相互关联,又自成系统,海绵城市将这些子系统整合起来,综合考虑解决城市内涝、水环境污染、水资源利用和水生态保护的最佳方案。因此,海绵城市建设和目前政府大力推进的黑臭河整治、排水防涝、水资源利用和水生态保护结合起来,是一项复杂的系统工程,涉及到排入河道的出口、污水截留干管、市政及小区管网收集系统、污水处理、再生水利用等等。由此可见,海绵城市建设内容涉及城市建设的很多方面,除了在建筑与小区、道路与广场、公园与绿地采取源头控制的措施外,还涉及市政基础设施的建设、改造和优化。无论采取何种“渗透、滞流、蓄存、净化、利用、排放”手段和措施,目的都是缓解城市内涝、控制水体污染、提高雨水资源利用率,实现城市的可持续发展。

海绵城市的国内外经验

我国的海绵城市源于美国的“最佳管理实践”“低影响开发”“绿色基础设施”、英国的“可持续排水系统”、澳大利亚的“水敏性城市设计”等理论和实践,但又不同于国外的概念,它的内涵更宽泛、更深入。可以说中国的海绵城市建设是国外经验的整合和集大成。发达国家在城镇化进程中,也曾出现过水体严重污染、内涝灾害频发、生态环境恶化等类似情况,这些国家通过实施雨水的综合管理,合理控制雨水径流,有效解决或缓解了上述问题。例如美国在上世纪90年代初就提出了低冲击开发的理念,又称低影响开发(简称LID),其基本原理是在人工系统的开发建设活动中,尽可能减少对自然生态系统的冲击和破坏。LID的方法包括储存、下渗、蒸发、滞留,以削减地表径流,促进地下水补充,通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术,达到对暴雨所产生的径流和污染的控制,从而使开发区域尽量接近于开发前的自然水文循环状态。英国提出可持续排水系统(Sustainable Drainage Systems, SUDS)的概念,其基本原理也是模仿自然过程,对雨水进行存蓄然后缓慢释放,促进雨水下渗,运用设计技术过滤污染物,控制流速,创造宜人的环境。澳大利亚提出水敏感城市设计(Water Sensitive Urban Design,WSUD)的思想,也是体现了一种雨水源头控制的理念,其原则是在城市开发中保护自然系统、保护水质,将雨水处理与景观相结合,降低雨水径流量和峰值流量。实质是将雨水在源头上进行收集、控制,减少暴雨径流,同时减少水资源的浪费,也是一种新型的节水技术。德国、新西兰等其他国家也都基于雨水管理提出了相应的措施。中国借鉴了上述国家的经验,结合我国城镇化的特点,在城市建设和治水方面强调绿色、低影响开发和可持续发展等理念;推广低影响开发、可持续排水系统、水敏感设计等技术,采用源头削减、过程控制、末端处理的方法,降低雨水径流量和高峰流量,减少对下游受纳水体的冲击;保护利用自然水系,保证透水地面比例,使土地开发时能最大限度地保持原有的自然水文特征和生态系统,通过工程措施和非工程措施,达到防治内涝灾害、控制面源污染、合理利用雨水资源的目的。海绵城市建设是城市规划建设管理的重要环节,它提出的方向和目标与国际上发达国家几十年来走过的水环境治理的道路是一致的。而且描述更形象,指向更有针对性,更结合我国的实际情况。雨水从源头控制走向综合管理是水行业发展的趋势,海绵城市发展了雨水综合管理的理论,代表了这一发展方向,提升了我国城市市政基础设施建设的整体水平。

海绵城市的作用

海绵城市对初期雨水的污染控制效果是显而易见的。除此之外,还大大加快了我国合流制溢流污染改造的治理进程。城市排水系统包括合流制排水系统和分流制排水系统。合流制排水系统是将生活污水、工业废水及雨水通过同一管渠进行收集、输送、处理和利用。目前国内外合流制排水系统的使用仍然非常广泛。德国、日本、英国和美国等国家的城市都有很多地区采用合流制排水系统。在我国,尤其是城市老城区依然沿用着合流制排水系统,例如北京、天津、上海、杭州、武汉、厦门等历史悠久的发达地区,基本都保留了很大比例的合流制排水系统。而合流制溢流污染是造成水体严重污染的重要原因之一,也是一个普遍性的世界性的难题。随着海绵城市的深入开展,很多城市结合老城区改造,排查排污口、修建截流管、雨水溢流污染调蓄池,进行合流制溢流污染的防治,从根本上改善水环境。雨污管道的错接、混接也是造成污染的重要原因。在我国的排水系统中,由于污水污染负荷高、危害性强,因此污水会通过污水管道送到污水处理厂处理,达标后排放到受纳水体,而雨水管道则是不经处理直接排放的。当雨污管道错接时,大量的污水会不经处理直接排放,造成严重的城市水环境污染。此外,降雨时大量雨水随污水进入污水处理厂,增加了构筑物的处理负荷,破坏了处理系统中微生物的生物活性,导致污水处理厂无法正常运行,进而难以达标排放,造成城市水环境的严重污染。海绵城市建设落实国务院《水污染防治行动计划》,和黑臭河整治相结合,在管网收集系统的改造、优化上下功夫,推进了水污染防治这一关乎群众切身利益的重大工作。

众所周知,我国排水设施建设标准低,年久失修,排水防涝能力严重不足,汛期城市“看海”已成为常态。因此内涝灾害防治是海绵城市建设的重要任务之一。要借助海绵城市建设,提高排水系统的建设标准,构建城市内涝防治工程体系,包括工程措施和非工程措施。留足调蓄空间和排涝通道,蓄排结合,疏通排放脉络、建设调蓄池、调蓄隧道、排水管渠等骨干工程,使城市能够有效应对暴雨、大暴雨、超大暴雨。我国市政基础设施底子薄、欠账多,通过海绵城市建设可以有针对性地解决不同城市的各类问题,补短板、上台阶。当前,海绵城市试点工作正有序推动。30个试点城市,每个试点城市确定了不小于15平方公里的试点区域,试点区域总面积达920平方公里。各试点城市坚持问题导向,初步取得了成效。除了开展建筑与小区、道路与广场、公园与绿地的海绵体建设外,还开展了大量的涉水系统的综合整治建设工作。萍乡、遂宁等城市有计划地进行积水点改造,今年汛期试点区内均无明显内涝;厦门、南宁等城市开展了水污染防治和水系整治工作;池州在进行合流制溢流污染的改造;镇江、嘉兴、常德、鹤壁等城市在旧城改造中结合海绵要素建设,既改变了老旧小区的面貌,又给老旧小区注入了消纳雨水、净化雨水的功能;西咸新区在新区建设中融入了海绵城市的理念,与建筑、道路、广场、公园整体设计、整体施工,减少了城市硬化面积,景观效果明显,其他试点城市也各具特色,在此不一一列举。

通过海绵城市建设,将进一步完 善管网收集系统,控制初期雨水污染和合流制溢流污染,助力黑臭河整治,加强管网系统升级改造,提升排水防涝能力,促进水资源涵养和雨水资源综合利用,推进老旧小区改造,改善人居环境,使城市更美好。海绵城市建设需要相关部门之间专业配合。水的问题非常复杂,既要考虑汛期防洪排涝问题,又要考虑水资源合理利用问题;既要考虑水污染防治,又要考虑景观用水需求;既要考虑绿色基础设施,又要考虑灰色基础设施。这就要建立以多目标为导向的雨水综合管理体系,从而实现雨水的源头减排、过程控制、系统治理。建立雨水综合管理体系将涉及气象、水文、水利、市政、环境等多个学科和城建、水利、环保等多个城市管理部门,因此专业间的理解和部门间的支持十分重要。市政、环保、水利、景观、道路各部门的专业的支持和配合是建设海绵城市的基础。因地制宜,提高实效。我国幅员辽阔,南北方气候条件不同,降雨量及时空分布差异很大,地下水位、土壤渗透、植被类别也有很大差异。河流水体特征不同,污染源不同,治水治污的方法也不同。因此因地制宜,有针对性地解决问题是建设海绵城市的根本。两批海绵城市试点选取了全国不同降雨分区、不同自然条件的不同类型的城市,就是希望根据各自城市的特点,探索出适合不同地区的建设经验和途径,制定有针对性的措施,提高实效。正确认识海绵城市建设。建设海绵城市可以缓解城市内涝,但不能把建设海绵城市和“看海”划等号。不能认为一发生城市内涝,就是海绵城市试点失败了。可以肯定地说,即便建成了海绵城市,一遇极端天气,城市仍有发生内涝的风险。人类的历史就是适应自然、和自然共存的历史,自然界有其自身的规律,气候周期的变化、旱涝的更迭是客观规律,不以人的意志为转移,即使人类做好了准备,仍然会有极端气候的发生。我们倡导的是建设韧性城市,使城市能够有效应对各类自然灾害,减少灾害损失,一旦发生灾害城市能尽快恢复各项功能。

任何工程措施都是在一定标准下的措施,而这个标准是技术经济的平衡点,是根据经济水平和社会可接受程度决定的,而不是一个无限高的标准。再高的标准,也会有超标的情况发生。超过设计标准,需要靠应急管理来应对。内涝防治要采取工程措施和非工程措施相结合的方式,做好应急预案和准备,例如在可能出现风险的地方设置标识标志,加强抢险培训,提高快速抢修和修复的能力;暴雨来袭前及时准确地进行预警预报,采取预防措施,例如减少出行、甚至停工停课,使暴雨不成灾。加强管理。海绵城市需要精细化设计、精细化施工和精细化管理。这对城市建设管理提出了更高的要求。从业人员要积极学习相关知识,提高专业技能,同时,海绵城市的建设离不开全社会的广泛关注和支持,需要大家共同维护。我们国家城市建设长期存在着重建设、轻管理的问题,试想一下,我们有多少工程,建设时轰轰烈烈,后来却不了了之?所以说海绵城市要真正见效,必须抓好管理这一环节,不仅要建好,更要管好,这才是管理城市的最高境界。

海绵城市建设任重道远。当前有些人对海绵城市建设的长期性、艰巨性认识不足,以为短期内就可以见效了。殊不知海绵城市建设是一项长期的艰巨的任务,绝不是一蹴而就的,特别是当前海绵城市建设不仅仅是雨水源头减排的内容,而是要系统地考虑水问题,要和水污染治理、黑臭河整治、排水防涝相结合,这些更增加了海绵城市建设的复杂性。这里每一项工作都是一个复杂的系统。欧洲国家治水用了整整半个世纪,足以说明治水工作的艰巨性和长期性。若没有解决问题的系统性方案,没有循序渐进、谨慎反思和充分总结,没有从小至大的摸索和再逐步推广的过程,没有几十年各方能力建设和规划建设管理水平的提高,海绵城市是很难见效的。对这一点一定要有清醒的认识,要有长期作战的思想准备和技术储备。海绵城市涉及工程和技术,也涉及管理和政策。海绵城市建设是一个科学问题,还有很多未知,有待于我们进一步研究探讨和实践。

[作者系中国城市规划设计研究院教授级高级工程师。本文转自《学术前沿》(2016年11月上)。经授权重刊。]

 

【文章来源】:东方早报

(责编:陶俊、蔡峻)
 

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