海綿城市建設思考

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摘要:海綿城市建設落實過程中，規劃設計單位、政府、職能部門既面臨著諸多障礙和矛盾又肩負著巨大責任，這與管理體制不完善、技術支撐不足、城市所處的客觀發展階段等因素有關。新的工程實踐和思維需要以可控的動態協調管理體系、技術規范為支撐，因地制宜地運用非工程和工程措施，把握遵循自然的本地指標平衡水資源環境與城市建設的需求、矛盾，借鑒已有成功經驗對城市水系統優化調整。城市被重新設計是借助改造推進可持續發展以及澇情中謀求生存的有效手段，為有效解決海綿城市建設中控制指標機械應用、目標不明確等根本性問題，實現更加規范化建設，以朝陽市為例深入探究了海綿城市建設的控制要點。

關鍵詞:排水防澇;海綿城市;控制目標;朝陽市

0引言

朝陽市地處E118°50＇19＇－121°17＇38＇，N40°35＇53＇＇－42°23＇21＇，東連工業城市群，西接京津翼經濟圈，南臨渤海之濱，北依內蒙腹地，境內河網水系密布，氣候宜人，風景優美，地理位置優越。青山綠地以及獨特的山溪河流，為實現雨水的自然凈化、滲透、積存提供了有利條件。境內大凌河、老哈河、小凌河、青龍河等淡水資源，這為城市快速發展提供了充足的水源;全市面積為19736km2，總集水面積達到19777km2，可以為直接、快速、有序的排除雨水提供出路;城市污水處理能力強、污水管網覆蓋率高，這為有效整治水體污染奠定了堅實基礎。因此，朝陽市海綿城市建設是大勢所趨、眾望所歸。然而，受復雜的水環境問題和歷史條件限制，多部門的協調、多專業技術集成屬海綿城市建設的必然要求，這是逐步轉型升級工程管理和實踐的過程，如何實現需要冷靜的思考和巨大決心。

1海綿城市內涵的認識

海綿城市要有類似于海綿的凈化、吸收、利用等功能，以維持城市生態系統、保障城市安全、有效應對特大暴雨和氣候變化的能力，從綜合管理城市雨洪的角度反映城市建設和形態的一種模式［1］。城市的建設方向取決于對海綿城市內涵的理解，對海綿城市建設各管理和技術部門不斷積極探索，但客觀上依然存在許多問題。1.1深化海綿城市內涵，貫徹多專業技術集成在城市開發建設的全過程應始終貫穿海綿城市的理念，尤其是頂層規劃城市發展時必須充分考慮建設過程和水文循環，最大程度的降低水文環境受城市發展的影響，而非簡單的規劃、市政專業定好條件和配套設施。因此，給排水、景觀、園林、道路、建筑、規劃等專業要相互協調，通過運行管理、設計落實、規劃調控、機制建設等實現多層次、全過程的科學管控，在各項工程中合理添加海綿元素［2］。切不可將海綿城市簡單的認為就是建幾塊下凹式綠地、修幾個蓄水池、鋪一些透水磚，要從生態文明的層次深入的理解。

1.2避免口號響，決心大，落實差

海綿城市建設以優化工程設計和充分評估為基礎，堅持保護優先的原則，從根本上防止出現以工程解決工程問題的思維模式。新城建設普遍存在填湖、淹水、開山、毀林占田現象，開發模式過于“粗暴”，城市原有水文特征發生極大的改變，由于蓄水困難經常出現“雨停即旱、逢雨必澇”的情況。海綿城市應強調原有生態體系以及湖泊、溪流等水系保護，最大程度的保持原有自然水文特征;通過修復受損生態系統、增大水域面積、留足生態用地以及落實海綿城市建設指標等保持一定的城市生態空間，進一步增強城市雨水積存凈化功能。

1.3排水防澇并非全部

海綿城市建設要實現熱島效應有緩解、水體不黑臭、大雨不內澇、小雨不積水的目標，以流域為基礎的排水防澇是控制指標、相互銜接、工程體系確定，以及掌握雨水現狀、水文特征、等必要手段，這并非海綿城市的最終目標而僅僅是一個方面。實際上，海綿城市還要重視生態系統修復、良性的水循環、污染控制和徑流排放控制等其他目標［3］。

1.4平衡“城市”與“海綿”

從根本上，城市的宜居性、發展程度、長期生產力是由其應對能力(彈性)以及承載能力(可持續性)所決定的，而這座城市的舒適度提供能力(宜居性)決定了在此環境中的生活質量［4］。對自我強化、相互關聯的每個城市屬性，都不應忽略整個城市更廣泛的發展而過分追求單一屬性的發展。從雨水系統的角度上，應對和承載能力就是應對極端天氣或中小降雨的排水能力，其中應對能力為現階段海綿城市建設的直接目的;從整個城市的角度上，污水、供水乃至整個水系統的完整健康關乎社會和諧穩定，這是海綿城市建設的根本目的。

2城市水問題的理解

2.1水資源

依據2019年水資源公報，朝陽市水資源總量119257.0萬m3，人均水資源量為500m3，不足全國平均水平1520m3的1/4，屬于嚴重缺水區。隨著居民生活水平的提升、經濟社會的增長和城市規模的擴大，水資源供給將面臨更加嚴峻的形勢。因此，必須充分利用雨水資源，從而解決不斷增長的工農業生產用水需求問題，充分發揮雨水資源效益。由于本地水源的缺乏而過于依賴外來水，導致抵抗風險的能力整體較差。城市供水水源以閻王鼻子水庫和遼西北供水工程為主，以污水回用工程、地下水源工程為輔，然而污染物排放量和用水量隨水源上游經濟的發展逐年增加，水華爆發、污染事件突發概率激增，境內原水渠道沿途甚至依然存在農業面源污染、工業點源污染的風險，朝陽供水安全因過度依賴客水而難以保障。目前，朝陽市污水再生回用率和非常規水源開發利用程度較低，必須采取綜合利用措施合理利用雨水資源。雨水資源化不僅包括生活雜用、道路澆灑、綠化灌溉等雨水的直接回收利用，還有多種促進雨水入滲的其他措施。通過有效結合間接和直接雨水利用，有利于緩解地下水位持續下降、水資源短缺的問題，實現水系統的良性循環。通過有效處理、調蓄雨水實現雨水資源化利用，既能將雨水作為非常規水資源又能減少城市洪澇風險，加上污水再生處理能夠廣泛應用于非飲用水，在很大程度上緩解朝陽水資源供需矛盾。

2.2水安全

受北部蒙古高原干燥冷空氣侵入和東南部海洋暖濕氣影響，形成半濕潤半干燥易干燥地區，年降水量450－580mm，其年內分布不均勻且年際變化較大，主要集中于5－8月。境內河流大多具有流程短、面積小、比降陡等山區河流特征，城區河流上、中、下游體現為山區型、平原河網型和潮汐型河道特征，大多數為西南流向。近年來，受氣候變化影響各種極端天氣頻發，短歷時強降雨給廣大群眾日常生活、城市運行和社會管理帶來極大影響。結合區域實際情況和相關資料，歸納總結現階段普遍認可的水安全原因有:①城市防澇設施不完善、雨水管網達標改造難度大、規劃建設標準偏低;②下墊面條件的改變大大降低雨水下滲能力，極易產生地表徑流;③城市建設侵占雨水蓄滯、行洪的空間，原有排水系統受到明顯破壞。隨著海綿城市建設的快速推進，有學者提出以下觀點:①海綿城市通過采取雨水花園、透水鋪裝、綠色屋頂等措施解決內澇問題，其以源頭治理為主，屬于低影響開發(LID);②對于低重現期降雨海綿城市能夠發揮顯著作用，遇強降雨或暴雨則作用甚微;③海綿城市應廢除傳統雨水管渠重視生態排水設施，即廢除“灰色”強調“綠色”;④海綿城市難以改變既有建筑，對地下應該多做文章。從根本上講，錯誤理解海綿城市排水防澇的作用就是出現上述觀點的根本原因對于排水防澇功能，可以在一定程度上將海綿城市理解成“大－小－微”排水系統。LID等源頭控制系統主要解決生態環境、水循環、水質、總量控制、雨水資源利用的問題，一般適于中小降雨事件;大排水系統用于解決超標調蓄、排放問題，一般適于重大降雨事件;而小排水系統一般用于1－10a重現期暴雨的安全排放，主要有排水泵站、調節池、雨水管渠等傳統設施。大排水系統的主要組成部分有地表通道、調蓄設施、地面安全防洪區和地下排水設施等，這是一套能夠有效應對極端天氣特大暴雨或超小排水設計標準超標暴雨的蓄排系統，一般包括“蓄”、“排”子系統。其中，“蓄”是指地面多功能調蓄、大型調蓄池、天然水體以及深層調蓄隧道等設施，“排”則主要指地表徑流通道、開放溝渠或道路等具備排水功能的設施。海綿城市建設的關鍵是有機結合排與蓄、末端與源頭、地下與地上、綠色與灰色，必須考慮朝陽市降水特點搭建適合的“大－小－微”排水系統，協調處理好“蓄、滯、滲、排、凈、用”系統之間的耦合關系，能夠實現雨洪的高效科學管理，最大程度的發揮其整體效益。

2.3水環境

近年來，朝陽市雨污分流工程、污水收集管網和污水處理廠等建設卓有成效，污水處理能力和出水水質明顯提高，然而依然嚴重的河流污染致使水環境質量堪憂，部分河流水質未達到Ⅳ水標準，許多地區存在明顯的河水黑臭現象。實踐表明，解決城市水環境問題的核心是雨水徑流污染、混合制溢流污染CSOs和面源污染問題，單純的增大污水處理規模難以解決現存的問題。結合朝陽污水系統特點，該地區建有許多河流制系統，改造城中村、舊城區排水系統需投入的成本高，徹底改造難以短期內實現，并且改造完成并不代表能夠有效控制污染。近期，朝陽市投入大量資金用于沿岸截污整治工程，但整治效果卻并不理想，污水截流工程改善水環境的成效甚微，究其原因就是未有效的控制雨水徑流污染和CSOs。朝陽市可持續發展和生態環境的改善在很大程度上取決于水環境治理，應結合黑臭水體整治技術以及水污染防治計劃，通過采取適用、經濟的控制措施實現雨水的合理利用，降低雨水徑流受城市開發建設的影響，為維護水環境安全與健康提供保障。

2.4水生態

朝陽境內大多數河流的環境容量低、基流小，本地水源開發以蓄水工程為主，上游用水的增加會導致下游生態河流缺水，枯季干涸或斷流的現象普遍。特殊的自然條件使得水動力不足，加之水體流動性差致使污染物不易擴散，長期以往積累于河底，大大降低了河道自凈功能。另外，人為干擾對主要流域的影響較大，隨著城市規模的快速擴張河道被渠化、硬化甚至“三面光”的問題日趨突出。盡管部分地區正逐步修復受損河流，力圖恢復河流原有的自然面貌，但許多河流看起來更像一個混凝土浴缸，而非天然河流，沿河警示牌隨處可見，河流生態服務功能日趨衰退。沿河漫灘、自然濕地逐漸減少，而城市內部正加快人工濕地的構造，在一定程度上可以說是本末倒置。因此，對于水資源、水污染、城市內澇等問題，既要依靠小面積的雨水花園更要加快工程建設改善整個區域的生態環境。

3海綿城市綜合控制目標

3.1傳統雨水系統分析

借鑒典型工程實踐經驗，并充分考慮其他新老城市發展歷程，城市雨水系統設計水環境生態系統、城市園林景觀、道路與建筑建設、雨水資源高效利用、洪澇控制、徑流污染控制、排水系統等基礎設施，這是一項關系重大、耗資巨大的系統工程，在雨水系統處理和對待上許多城市都走過彎路，并付出一定的代價。以深圳、上海、北京等城市為例，至今仍然受到雨水資源任意排放而缺水問題嚴峻、城區水澇嚴重且影響大、難以有效控制徑流污染、排水系統混亂、水系治理效果差等雨水系統和雨水問題協調性的困擾。以上問題的徹底解決任務艱巨，具體改造的難度更大，為了解決上述城市雨水問題許多地區花費了天文數字的資金和將近20年的時間。雨水本身污染嚴重、污水排水和分流制雨系統亂接或混接現象嚴重為朝陽市面臨的突出問題，其花費巨額資金建成的排水系統未考慮雨水資源合理利用和徑流消減控制。從功能上基本被分割成兩套污水系統，現階段依然面臨著嚴重的水污染問題，缺水與水澇問題并存不得不再投入巨大資金重新考慮對策，重新規劃難度大［5］。所以，對雨水系統綜合利用非工程和工程措施調整、優化，實現不同的小、中、大降雨事件的有效應對，既能減少洪災損失或不發生洪災，又可以變害為利緩解水資源供需矛盾。

3.2海綿城市關鍵性技術

海綿城市建設目標涉及密切相關而又相當復雜的洪澇、生態、環境、水資源等專業內涵和綜合工程實踐，技術指南明確規定規劃控制目標包括徑流的總量、峰值、污染控制和雨水資源利用等，應結合水環境、水文條件等科學確定規劃控制目標為其中一項或多項。上述控制指標中年徑流總量控制率較為常見，不同目標和控制指標的投資、效果不同，采取的工程手段也存在較大的差異。朝陽市要結合具體情況，對本地情況進行科學、合理、經濟的評估，從而確定適合當地的控制指標體系和建設目標。不應一味地追求雨污分流改造、盲目的重建所有雨水管道系統、過分增大低影響開發源頭設施規模、用簡單的控制指標，只有這樣才能結合本地水文地理條件和經濟社會狀況，系統把控雨水匯水流域布局，科學合理的按區域分解控制指標和目標，地塊開發過程中要因地制宜的融合城市建設需求，采取下凹式綠地、透水鋪裝、屋頂綠化等符合控制指標的LID設施［6－7］。找準關鍵問題屬于海綿城市建設的關鍵，必須合理編制規劃以及科學設定目標，做到施工精心維護、配套落實到位和設計細致入微。

4結論

海綿城市是保持城市宜居性、彈性、可持續性的必然選擇，也是解決城市雨水問題的根本途徑以及生態文明視角下城市雨水管理的具體體現。朝陽市海綿城市建設要先構建“大海綿”“山、林、湖、水、田”，再從大局入手建設“小海綿”透水鋪裝、下凹式綠地和綠色屋頂等。目前，海綿城市的大規模快速建設還要思考一些關鍵問題。以朝陽市為例，要對近遠期海綿城市建設目標進行充分的評估、分析，從宏觀到局部科學構建適于朝陽的控制指標體系，制定保障工程建設的管理機制和融合水生態、水資源利用、徑流污染控制、排水防澇的工程體系。從全流域到局部，不斷改變雨水產匯流規律和地形地貌特征，只有在城市建設、規劃、設計過程中遵循自然規律的科學體系，才能實現城市建設和改造的可持續發展。落后的技術手段和片面的問題理解，都難以有效應對復雜多變的形勢和LID的精細化設計要求。

參考文獻:

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作者:滕立軍 單位:朝陽市建平縣水資源辦公室