海綿城市建設(shè)思考

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摘要:海綿城市建設(shè)落實過程中，規(guī)劃設(shè)計單位、政府、職能部門既面臨著諸多障礙和矛盾又肩負(fù)著巨大責(zé)任，這與管理體制不完善、技術(shù)支撐不足、城市所處的客觀發(fā)展階段等因素有關(guān)。新的工程實踐和思維需要以可控的動態(tài)協(xié)調(diào)管理體系、技術(shù)規(guī)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(biāo)平衡水資源環(huán)境與城市建設(shè)的需求、矛盾，借鑒已有成功經(jīng)驗對城市水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整。城市被重新設(shè)計是借助改造推進(jìn)可持續(xù)發(fā)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(shè)中控制指標(biāo)機械應(yīng)用、目標(biāo)不明確等根本性問題，實現(xiàn)更加規(guī)范化建設(shè)，以朝陽市為例深入探究了海綿城市建設(shè)的控制要點。

關(guān)鍵詞:排水防澇;海綿城市;控制目標(biāo);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(yè)城市群，西接京津翼經(jīng)濟圈，南臨渤海之濱，北依內(nèi)蒙腹地，境內(nèi)河網(wǎng)水系密布，氣候宜人，風(fēng)景優(yōu)美，地理位置優(yōu)越。青山綠地以及獨特的山溪河流，為實現(xiàn)雨水的自然凈化、滲透、積存提供了有利條件。境內(nèi)大凌河、老哈河、小凌河、青龍河等淡水資源，這為城市快速發(fā)展提供了充足的水源;全市面積為19736km2，總集水面積達(dá)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(wǎng)覆蓋率高，這為有效整治水體污染奠定了堅實基礎(chǔ)。因此，朝陽市海綿城市建設(shè)是大勢所趨、眾望所歸。然而，受復(fù)雜的水環(huán)境問題和歷史條件限制，多部門的協(xié)調(diào)、多專業(yè)技術(shù)集成屬海綿城市建設(shè)的必然要求，這是逐步轉(zhuǎn)型升級工程管理和實踐的過程，如何實現(xiàn)需要冷靜的思考和巨大決心。

1海綿城市內(nèi)涵的認(rèn)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(tài)系統(tǒng)、保障城市安全、有效應(yīng)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(shè)和形態(tài)的一種模式［1］。城市的建設(shè)方向取決于對海綿城市內(nèi)涵的理解，對海綿城市建設(shè)各管理和技術(shù)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(nèi)涵，貫徹多專業(yè)技術(shù)集成在城市開發(fā)建設(shè)的全過程應(yīng)始終貫穿海綿城市的理念，尤其是頂層規(guī)劃城市發(fā)展時必須充分考慮建設(shè)過程和水文循環(huán)，最大程度的降低水文環(huán)境受城市發(fā)展的影響，而非簡單的規(guī)劃、市政專業(yè)定好條件和配套設(shè)施。因此，給排水、景觀、園林、道路、建筑、規(guī)劃等專業(yè)要相互協(xié)調(diào)，通過運行管理、設(shè)計落實、規(guī)劃調(diào)控、機制建設(shè)等實現(xiàn)多層次、全過程的科學(xué)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(rèn)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(tài)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(shè)以優(yōu)化工程設(shè)計和充分評估為基礎(chǔ)，堅持保護(hù)優(yōu)先的原則，從根本上防止出現(xiàn)以工程解決工程問題的思維模式。新城建設(shè)普遍存在填湖、淹水、開山、毀林占田現(xiàn)象，開發(fā)模式過于“粗暴”，城市原有水文特征發(fā)生極大的改變，由于蓄水困難經(jīng)常出現(xiàn)“雨停即旱、逢雨必澇”的情況。海綿城市應(yīng)強調(diào)原有生態(tài)體系以及湖泊、溪流等水系保護(hù)，最大程度的保持原有自然水文特征;通過修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)、增大水域面積、留足生態(tài)用地以及落實海綿城市建設(shè)指標(biāo)等保持一定的城市生態(tài)空間，進(jìn)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(shè)要實現(xiàn)熱島效應(yīng)有緩解、水體不黑臭、大雨不內(nèi)澇、小雨不積水的目標(biāo)，以流域為基礎(chǔ)的排水防澇是控制指標(biāo)、相互銜接、工程體系確定，以及掌握雨水現(xiàn)狀、水文特征、等必要手段，這并非海綿城市的最終目標(biāo)而僅僅是一個方面。實際上，海綿城市還要重視生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、良性的水循環(huán)、污染控制和徑流排放控制等其他目標(biāo)［3］。

1.4平衡“城市”與“海綿”

從根本上，城市的宜居性、發(fā)展程度、長期生產(chǎn)力是由其應(yīng)對能力(彈性)以及承載能力(可持續(xù)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(huán)境中的生活質(zhì)量［4］。對自我強化、相互關(guān)聯(lián)的每個城市屬性，都不應(yīng)忽略整個城市更廣泛的發(fā)展而過分追求單一屬性的發(fā)展。從雨水系統(tǒng)的角度上，應(yīng)對和承載能力就是應(yīng)對極端天氣或中小降雨的排水能力，其中應(yīng)對能力為現(xiàn)階段海綿城市建設(shè)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(tǒng)的完整健康關(guān)乎社會和諧穩(wěn)定，這是海綿城市建設(shè)的根本目的。

2城市水問題的理解

2.1水資源

依據(jù)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(yán)重缺水區(qū)。隨著居民生活水平的提升、經(jīng)濟社會的增長和城市規(guī)模的擴大，水資源供給將面臨更加嚴(yán)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求問題，充分發(fā)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(dǎo)致抵抗風(fēng)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(jīng)濟的發(fā)展逐年增加，水華爆發(fā)、污染事件突發(fā)概率激增，境內(nèi)原水渠道沿途甚至依然存在農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)點源污染的風(fēng)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(guī)水源開發(fā)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(jìn)雨水入滲的其他措施。通過有效結(jié)合間接和直接雨水利用，有利于緩解地下水位持續(xù)下降、水資源短缺的問題，實現(xiàn)水系統(tǒng)的良性循環(huán)。通過有效處理、調(diào)蓄雨水實現(xiàn)雨水資源化利用，既能將雨水作為非常規(guī)水資源又能減少城市洪澇風(fēng)險，加上污水再生處理能夠廣泛應(yīng)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(qū)，年降水量450－580mm，其年內(nèi)分布不均勻且年際變化較大，主要集中于5－8月。境內(nèi)河流大多具有流程短、面積小、比降陡等山區(qū)河流特征，城區(qū)河流上、中、下游體現(xiàn)為山區(qū)型、平原河網(wǎng)型和潮汐型河道特征，大多數(shù)為西南流向。近年來，受氣候變化影響各種極端天氣頻發(fā)，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(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況和相關(guān)資料，歸納總結(jié)現(xiàn)階段普遍認(rèn)可的水安全原因有:①城市防澇設(shè)施不完善、雨水管網(wǎng)達(dá)標(biāo)改造難度大、規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低;②下墊面條件的改變大大降低雨水下滲能力，極易產(chǎn)生地表徑流;③城市建設(shè)侵占雨水蓄滯、行洪的空間，原有排水系統(tǒng)受到明顯破壞。隨著海綿城市建設(shè)的快速推進(jìn)，有學(xué)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?shù)却胧┙鉀Q內(nèi)澇問題，其以源頭治理為主，屬于低影響開發(fā)(LID);②對于低重現(xiàn)期降雨海綿城市能夠發(fā)揮顯著作用，遇強降雨或暴雨則作用甚微;③海綿城市應(yīng)廢除傳統(tǒng)雨水管渠重視生態(tài)排水設(shè)施，即廢除“灰色”強調(diào)“綠色”;④海綿城市難以改變既有建筑，對地下應(yīng)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(xiàn)上述觀點的根本原因?qū)τ谂潘罎彻δ?，可以在一定程度上將海綿城市理解成“大－?。ⅰ迸潘到y(tǒng)。LID等源頭控制系統(tǒng)主要解決生態(tài)環(huán)境、水循環(huán)、水質(zhì)、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(tǒng)用于解決超標(biāo)調(diào)蓄、排放問題，一般適于重大降雨事件;而小排水系統(tǒng)一般用于1－10a重現(xiàn)期暴雨的安全排放，主要有排水泵站、調(diào)節(jié)池、雨水管渠等傳統(tǒng)設(shè)施。大排水系統(tǒng)的主要組成部分有地表通道、調(diào)蓄設(shè)施、地面安全防洪區(qū)和地下排水設(shè)施等，這是一套能夠有效應(yīng)對極端天氣特大暴雨或超小排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)超標(biāo)暴雨的蓄排系統(tǒng)，一般包括“蓄”、“排”子系統(tǒng)。其中，“蓄”是指地面多功能調(diào)蓄、大型調(diào)蓄池、天然水體以及深層調(diào)蓄隧道等設(shè)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(shè)施。海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵是有機結(jié)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－?。ⅰ迸潘到y(tǒng)，協(xié)調(diào)處理好“蓄、滯、滲、排、凈、用”系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)雨洪的高效科學(xué)管理，最大程度的發(fā)揮其整體效益。

2.3水環(huán)境

近年來，朝陽市雨污分流工程、污水收集管網(wǎng)和污水處理廠等建設(shè)卓有成效，污水處理能力和出水水質(zhì)明顯提高，然而依然嚴(yán)重的河流污染致使水環(huán)境質(zhì)量堪憂，部分河流水質(zhì)未達(dá)到Ⅳ水標(biāo)準(zhǔn)，許多地區(qū)存在明顯的河水黑臭現(xiàn)象。實踐表明，解決城市水環(huán)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(guī)模難以解決現(xiàn)存的問題。結(jié)合朝陽污水系統(tǒng)特點，該地區(qū)建有許多河流制系統(tǒng)，改造城中村、舊城區(qū)排水系統(tǒng)需投入的成本高，徹底改造難以短期內(nèi)實現(xiàn)，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(huán)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(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善在很大程度上取決于水環(huán)境治理，應(yīng)結(jié)合黑臭水體整治技術(shù)以及水污染防治計劃，通過采取適用、經(jīng)濟的控制措施實現(xiàn)雨水的合理利用，降低雨水徑流受城市開發(fā)建設(shè)的影響，為維護(hù)水環(huán)境安全與健康提供保障。

2.4水生態(tài)

朝陽境內(nèi)大多數(shù)河流的環(huán)境容量低、基流小，本地水源開發(fā)以蓄水工程為主，上游用水的增加會導(dǎo)致下游生態(tài)河流缺水，枯季干涸或斷流的現(xiàn)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(guī)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(qū)正逐步修復(fù)受損河流，力圖恢復(fù)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(tài)服務(wù)功能日趨衰退。沿河漫灘、自然濕地逐漸減少，而城市內(nèi)部正加快人工濕地的構(gòu)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(nèi)澇等問題，既要依靠小面積的雨水花園更要加快工程建設(shè)改善整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。

3海綿城市綜合控制目標(biāo)

3.1傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)分析

借鑒典型工程實踐經(jīng)驗，并充分考慮其他新老城市發(fā)展歷程，城市雨水系統(tǒng)設(shè)計水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、城市園林景觀、道路與建筑建設(shè)、雨水資源高效利用、洪澇控制、徑流污染控制、排水系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，這是一項關(guān)系重大、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在雨水系統(tǒng)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(yán)峻、城區(qū)水澇嚴(yán)重且影響大、難以有效控制徑流污染、排水系統(tǒng)混亂、水系治理效果差等雨水系統(tǒng)和雨水問題協(xié)調(diào)性的困擾。以上問題的徹底解決任務(wù)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(qū)花費了天文數(shù)字的資金和將近20年的時間。雨水本身污染嚴(yán)重、污水排水和分流制雨系統(tǒng)亂接或混接現(xiàn)象嚴(yán)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(tǒng)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(tǒng)，現(xiàn)階段依然面臨著嚴(yán)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(guī)劃難度大［5］。所以，對雨水系統(tǒng)綜合利用非工程和工程措施調(diào)整、優(yōu)化，實現(xiàn)不同的小、中、大降雨事件的有效應(yīng)對，既能減少洪災(zāi)損失或不發(fā)生洪災(zāi)，又可以變害為利緩解水資源供需矛盾。

3.2海綿城市關(guān)鍵性技術(shù)

海綿城市建設(shè)目標(biāo)涉及密切相關(guān)而又相當(dāng)復(fù)雜的洪澇、生態(tài)、環(huán)境、水資源等專業(yè)內(nèi)涵和綜合工程實踐，技術(shù)指南明確規(guī)定規(guī)劃控制目標(biāo)包括徑流的總量、峰值、污染控制和雨水資源利用等，應(yīng)結(jié)合水環(huán)境、水文條件等科學(xué)確定規(guī)劃控制目標(biāo)為其中一項或多項。上述控制指標(biāo)中年徑流總量控制率較為常見，不同目標(biāo)和控制指標(biāo)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(jié)合具體情況，對本地情況進(jìn)行科學(xué)、合理、經(jīng)濟的評估，從而確定適合當(dāng)?shù)氐目刂浦笜?biāo)體系和建設(shè)目標(biāo)。不應(yīng)一味地追求雨污分流改造、盲目的重建所有雨水管道系統(tǒng)、過分增大低影響開發(fā)源頭設(shè)施規(guī)模、用簡單的控制指標(biāo)，只有這樣才能結(jié)合本地水文地理條件和經(jīng)濟社會狀況，系統(tǒng)把控雨水匯水流域布局，科學(xué)合理的按區(qū)域分解控制指標(biāo)和目標(biāo)，地塊開發(fā)過程中要因地制宜的融合城市建設(shè)需求，采取下凹式綠地、透水鋪裝、屋頂綠化等符合控制指標(biāo)的LID設(shè)施［6－7］。找準(zhǔn)關(guān)鍵問題屬于海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵，必須合理編制規(guī)劃以及科學(xué)設(shè)定目標(biāo)，做到施工精心維護(hù)、配套落實到位和設(shè)計細(xì)致入微。

4結(jié)論

海綿城市是保持城市宜居性、彈性、可持續(xù)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(tài)文明視角下城市雨水管理的具體體現(xiàn)。朝陽市海綿城市建設(shè)要先構(gòu)建“大海綿”“山、林、湖、水、田”，再從大局入手建設(shè)“小海綿”透水鋪裝、下凹式綠地和綠色屋頂?shù)?。目前，海綿城市的大規(guī)?？焖俳ㄔO(shè)還要思考一些關(guān)鍵問題。以朝陽市為例，要對近遠(yuǎn)期海綿城市建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行充分的評估、分析，從宏觀到局部科學(xué)構(gòu)建適于朝陽的控制指標(biāo)體系，制定保障工程建設(shè)的管理機制和融合水生態(tài)、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(chǎn)匯流規(guī)律和地形地貌特征，只有在城市建設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計過程中遵循自然規(guī)律的科學(xué)體系，才能實現(xiàn)城市建設(shè)和改造的可持續(xù)發(fā)展。落后的技術(shù)手段和片面的問題理解，都難以有效應(yīng)對復(fù)雜多變的形勢和LID的精細(xì)化設(shè)計要求。

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作者:滕立軍 單位:朝陽市建平縣水資源辦公室