城市是人口聚集度高、社會經(jīng)濟高度發(fā)達的地方，也是資源環(huán)境承載力矛盾最為突出的地方。改革開放后，我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，目前全國城鎮(zhèn)建設(shè)用地不足國土面積的1%，卻承載了54%的人口，產(chǎn)出了84%的GDP。
快速城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，由于城市開發(fā)強度過高，大量的硬質(zhì)鋪裝，改變了原有的自然生態(tài)本底和水文特征。以我國北方為例，城市開發(fā)建設(shè)前，在自然地勢地貌的下墊面條件下，70%~80%的降雨可以通過自然滯滲進入地下，涵養(yǎng)了本地的水源和生態(tài)，只有20%~30%的雨水形成徑流外排(見圖1a);而城市開發(fā)建設(shè)后，由于屋面、道路、地面等設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的下墊面硬化，70%~80%的降雨形成徑流，僅有20%~30%的雨水能夠入滲地下(見圖1b)，破壞了自然生態(tài)本底，呈現(xiàn)了相反的水文特征，破壞了自然“海綿體”，導(dǎo)致“逢雨必澇、雨后即旱”，也帶來了水生態(tài)惡化、水資源緊缺、水環(huán)境污染、水安全缺乏保障等一系列問題。
一是水資源短缺。我國水資源匱乏(見圖2)，人均水資源量不足世界平均水平的1/4。城市快速發(fā)展對水資源需求大，城市開發(fā)建設(shè)過度硬化造成降雨形成徑流外排，導(dǎo)致地下水補給不足，同時地下水過度開采，使城市形成大范圍的地下水漏斗，加劇了水資源的緊缺。
二是水環(huán)境污染。地表徑流帶來了城市面源污染。據(jù)對北京、上海調(diào)查研究表明，雨水徑流的化學(xué)需氧量(COD)排放量占排入城市地表水環(huán)境COD總量的30%以上。擠占水面空間以及攔河筑壩、“三面光”鋪裝等河道整治的過度工程化，使城市水系由“活水”變成“死水”，生態(tài)功能和環(huán)境質(zhì)量大大下降。北方城市幾乎“有河皆枯”，南方城市幾乎“有水皆污”。
三是水安全問題。大量降雨在短時間內(nèi)形成地表徑流，加大了城市排水系統(tǒng)的壓力。2010年我部對全國351個城市的抽樣調(diào)查顯示，僅2008~2010年就有62%的城市發(fā)生過不同程度的暴雨內(nèi)澇。
針對當(dāng)前這種狀況，習(xí)近平總書記在2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議、2014年考察京津冀協(xié)同發(fā)展座談會、中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第5次會議等場合，多次強調(diào)在城市規(guī)劃建設(shè)中要體現(xiàn)“山水林田湖”生命共同體的系統(tǒng)理念，建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。
海綿城市建設(shè)，就是針對城市地下水涵養(yǎng)、雨洪資源利用、雨水徑流污染控制、排水能力提升與內(nèi)澇風(fēng)險防控等問題，從“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”著手，通過城市規(guī)劃、建設(shè)的管控，綜合采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程技術(shù)措施，控制城市雨水徑流，實現(xiàn)低影響城市開發(fā)建設(shè)(LID)，最大限度地減少由于城市開發(fā)建設(shè)行為對原有自然水文特征和水生態(tài)環(huán)境造成的破壞，將城市建設(shè)成“自然積存、自然滲透、自然凈化”的“海綿體”，使城市能夠像海綿一樣，適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，豐水期吸水、蓄水、滲水、凈水，枯水期將蓄存的水“緩釋”并加以利用，從而實現(xiàn)“修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)城市水資源、改善城市水環(huán)境、提高城市水安全、復(fù)興城市水文化”的多重目標(biāo)。
海綿城市建設(shè)原理
住建部積極貫徹落實習(xí)近平總書記的要求，在國家重大科技專項“水專項”課題研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)國內(nèi)外實踐，于2014年10月編制印發(fā)了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》(以下簡稱《指南》)，指導(dǎo)各地開展海綿城市建設(shè)工作，即建設(shè)“海綿體”。
海綿城市建設(shè)本質(zhì)是通過降低雨水的產(chǎn)匯流，恢復(fù)城市原始的水文生態(tài)特征，使其地表徑流盡可能達到開發(fā)前自然狀態(tài)(見圖1a),即建設(shè)“海綿體”。
徑流系數(shù)是表征水文特征的重要參數(shù)，是自然狀態(tài)下地表徑流量與總降雨量的比值，與自然地理氣候狀況有直接關(guān)系。依據(jù)多年水文氣象資料，我國降雨-徑流分布規(guī)律可劃分為5個區(qū)(如表1和圖3所示)，大致反映了各個區(qū)域的自然水文生態(tài)特征。
海綿城市建設(shè)的目的是要恢復(fù)自然水文生態(tài)特征，其實質(zhì)是恢復(fù)原始徑流狀況。在自然狀態(tài)下，一般而言，大到暴雨時(小概率降雨事件)易形成地表徑流;而在中小降雨時(大概率降雨事件)較少形成大量的地表徑流，主要入滲地下。因此，海綿城市建設(shè)就是要控制中小降雨的徑流，將雨水留在原位，以期達到生態(tài)修復(fù)的目的。
鑒于徑流系數(shù)指標(biāo)過于理論化，在實際應(yīng)用過程中不易操作。因此，通過將徑流系數(shù)的概念轉(zhuǎn)化為年徑流總量控制率，并通過年徑流總量控制率求得所對應(yīng)的設(shè)計雨強(mm/d)，作為海綿城市建設(shè)的管控指標(biāo)，以便于實際操作。
年徑流總量控制率是根據(jù)本地區(qū)自然狀況的徑流系數(shù)推算而得(年徑流總量控制率≈1-徑流系數(shù))。與之相對應(yīng)的設(shè)計雨強，是經(jīng)過統(tǒng)計分析當(dāng)?shù)氐亩嗄?一般不少于30年)降雨資料，將日降雨量由小到大進行排序(扣除小于等于2mm的降雨事件)，推導(dǎo)出年徑流總量控制率所對應(yīng)的設(shè)計雨強(mm/d)，并以此作為海綿城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的控制性指標(biāo)。以北京建筑大學(xué)對北京市的年徑流總量控制率與設(shè)計雨強的關(guān)系推導(dǎo)為例，北京市位于半濕潤地帶，原始徑流系數(shù)約0.15，年徑流總量控制率為85%，對應(yīng)的設(shè)計雨強為33.6mm/d，大約由小至大降雨排序的92%頻次的降雨控制不外排，即可達到海綿城市的建設(shè)目標(biāo)要求(如表2和圖4、圖5所示)。
表2降雨頻次、年徑流總量控制率與降雨強度關(guān)系
我國地域遼闊，各地地理氣候特征、城鎮(zhèn)化水平、經(jīng)濟條件差異較大，《指南》基于對我國近200個城市1983~2012年降雨資料，在統(tǒng)計分析年徑流總量控制情況及其對應(yīng)的設(shè)計降雨量值關(guān)系基礎(chǔ)上進行計算模擬，得到了不同地區(qū)的年徑流總量控制率區(qū)間(如圖6所示)。供各地參考使用。
以設(shè)計雨強作為海綿城市建設(shè)的指標(biāo)，一是可與氣象資料緊密結(jié)合，既便于部門間的信息交換，又便于決策層面做出直觀判斷;二是可直接作為具體工程設(shè)計計算的參數(shù);三是可量化、可測定、可考核，為海綿城市建設(shè)的績效考核提供依據(jù)。
海綿城市建設(shè)途徑
1、轉(zhuǎn)變建設(shè)理念和方式
一是從資源承載力角度，由“以需定供”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;以供定需”，合理確定城市建設(shè)規(guī)模和社會經(jīng)濟發(fā)展結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)原位水資源的可持續(xù)供給，支撐城市可持續(xù)發(fā)展。
二是從城市規(guī)劃建設(shè)管控角度，由過去僅注重空間開發(fā)強度控制轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)強度控制與生態(tài)環(huán)境約束并舉。
三是從生態(tài)修復(fù)和環(huán)境治理的角度，由“末端治理”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理、統(tǒng)籌建設(shè)”。源頭減排是從產(chǎn)匯流的源頭減少雨水徑流形成，加大入滲;過程控制是延緩徑流峰值出現(xiàn)時間，降低排水強度;系統(tǒng)治理是指將“山水林田湖”作為生命共同體和完整的生態(tài)系統(tǒng)，保護和修復(fù)城市“海綿體”;統(tǒng)籌建設(shè)是指城市開發(fā)建設(shè)應(yīng)統(tǒng)籌各類宗地開發(fā)以及道路、園林、水等設(shè)施建設(shè)，落實海綿城市建設(shè)要求，實現(xiàn)海綿城市建設(shè)的目標(biāo)。
四是從排水安全和資源利用的角度，將傳統(tǒng)“快排”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;滲、滯、蓄、凈、用、排”的耦合。
2、明確建設(shè)原則
一是規(guī)劃引領(lǐng)。海綿城市建設(shè)雖然是針對城市水的問題，但絕不能“就水論水”，因為要實現(xiàn)有效的“徑流控制”必然要從形成雨水產(chǎn)匯流的源頭著手，它涉及城市開發(fā)建設(shè)的方方面面，必須要通過城市總體規(guī)劃協(xié)調(diào)、明確控制目標(biāo)，并落實到控規(guī)、修規(guī)和各相關(guān)專項規(guī)劃中。一要協(xié)調(diào)各層級的規(guī)劃以及各專業(yè)規(guī)劃對于海綿城市建設(shè)的關(guān)系，二要在控修規(guī)層面，把海綿城市建設(shè)的目標(biāo)及指標(biāo)分解，落實到各專項規(guī)劃和場地開發(fā)建設(shè)中。
二是生態(tài)優(yōu)先。以修復(fù)水生態(tài)為前提，科學(xué)劃定藍線、綠線，保護水生態(tài)敏感區(qū);優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，自然積存、自然滲透、自然凈化。通過規(guī)劃、建設(shè)、管理等政府管制手段和科學(xué)的工程技術(shù)措施保護生態(tài)，提高水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)能力。
三是安全為重。要在保障城市運行安全的前提下，處理好海綿城市建設(shè)與城市排水、內(nèi)澇風(fēng)險控制的關(guān)系。海綿城市建設(shè)對緩解城市排水防澇的壓力是有效的，但不能代替城市排水防澇系統(tǒng)。海綿城市建設(shè)是控制與利用大概率的中小規(guī)模降雨，對于小概率的短歷時強降雨，還必須依靠排水系統(tǒng)排放超標(biāo)徑流，以保障城市安全。
四是因地制宜。我國幅員遼闊，各地自然地理條件、水文特征、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護與內(nèi)澇防治要求等不同，應(yīng)當(dāng)合理確定海綿城市建設(shè)控制目標(biāo)與指標(biāo)，因地制宜的選擇低影響開發(fā)措施及其系統(tǒng)組合。
五是統(tǒng)籌建設(shè)。應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市總體規(guī)劃和建設(shè)，在各類建設(shè)項目中嚴(yán)格落實各層級相關(guān)規(guī)劃中確定的海綿城市建設(shè)的控制目標(biāo)、指標(biāo)和技術(shù)要求，統(tǒng)籌場地、道路、園林、水系統(tǒng)建設(shè)，將低影響開發(fā)設(shè)施建設(shè)與主體工程同時規(guī)劃設(shè)計、同時施工、同時投入使用。
3、健全組織機構(gòu)
海綿城市建設(shè)涉及規(guī)劃、建設(shè)、市政、園林、水務(wù)、交通、財政、發(fā)改、國土、環(huán)保等多個部門。然而，目前城市管理體制碎片化問題非常突出，各司其政、政出多門，導(dǎo)致不協(xié)調(diào)。如果海綿城市建設(shè)做不到“規(guī)劃一張圖、建設(shè)一盤棋、管理一張網(wǎng)”，勢必事倍功半，難以取得預(yù)期的效果。
海綿城市建設(shè)必須要建立與之相適應(yīng)的管理體制(見圖7)。首先，海綿城市建設(shè)責(zé)任主體是城市人民政府，在現(xiàn)有的體制機制下要形成有為的組織協(xié)調(diào)和領(lǐng)導(dǎo)機制，明晰工作思路，制定工作方案和實施計劃，統(tǒng)籌部署，健全機制。其次，完善部門協(xié)調(diào)與聯(lián)動機制，統(tǒng)籌城市規(guī)劃與建設(shè)管理，建立規(guī)劃、建設(shè)、市政、道路、園林、水務(wù)、水利等部門協(xié)調(diào)聯(lián)動、密切配合的機制。此外，還要健全城市排水防澇和防洪管理體系、應(yīng)急機制，提升應(yīng)急防災(zāi)能力。
4、強化規(guī)劃管控與落實
一是要明確城市總體規(guī)劃的管控要求。總體規(guī)劃是頂層設(shè)計，在確定“三區(qū)四線”的總體布局的同時，明確提出海綿城市建設(shè)的規(guī)劃控制目標(biāo)和相關(guān)指標(biāo)，制定海綿城市建設(shè)的實施策略、原則和重點實施區(qū)域，將有關(guān)要求和內(nèi)容落實、協(xié)調(diào)到各相關(guān)專項規(guī)劃中，并在下一層的控制性詳細規(guī)劃中作為用地和工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計前置條件。
二是要通過相關(guān)專項規(guī)劃予以落實。海綿城市建設(shè)實質(zhì)是控制徑流，降低產(chǎn)匯流是海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵，建設(shè)用地量大的地方也是雨水產(chǎn)匯流最集中的地方(見表3)。因此，場地建設(shè)、道路是降雨產(chǎn)匯流的主要源頭，需強化源頭減排的約束要求。綠地系統(tǒng)是城市最大的海綿體，其調(diào)蓄功能不但要高于其他用地的要求，還可擔(dān)負周邊建設(shè)用地海綿城市建設(shè)的荷載要求。如，北京市已明確要求公園綠地至少要做到2年一遇以上的降雨全部收集不外排，高于其他建設(shè)用地要求。水系統(tǒng)作為水的自然循環(huán)和社會循環(huán)的完整體系，應(yīng)統(tǒng)籌考慮實現(xiàn)水生態(tài)、水資源、水安全、水環(huán)境、水文化等多重目標(biāo)。
(1)場地開發(fā)建設(shè)規(guī)劃。場地(地塊)開發(fā)規(guī)劃要將年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計雨強作為規(guī)劃管控條件，統(tǒng)籌落實和銜接各類低影響開發(fā)措施，包括雨水入滲、收集、存蓄與利用設(shè)施，綠化澆灌、雨水景觀、道路清潔等。
(2)道路交通規(guī)劃。要在滿足道路交通安全等基本功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合行道綠化和道路排水的要求，沿線布局滲、滯、蓄、凈、用、排的雨洪控制與利用設(shè)施。
(3)綠地系統(tǒng)規(guī)劃。要提出不同類型綠地的低影響開發(fā)控制目標(biāo)和指標(biāo)，合理確定城市綠地系統(tǒng)低影響開發(fā)設(shè)施的規(guī)模和布局;要注重綠地系統(tǒng)建設(shè)、管理與周邊雨水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)銜接，發(fā)揮園林綠地建設(shè)與雨水消納和生態(tài)凈化功能。需要強調(diào)的是，水系統(tǒng)規(guī)劃和綠地系統(tǒng)規(guī)劃是密切聯(lián)系的，藍線劃定與綠線往往是交錯的，應(yīng)當(dāng)充分利用這個交錯，發(fā)揮綠地的凈水功能。
(4)城市水系統(tǒng)規(guī)劃。所謂城市水系統(tǒng)，是指城市供水、節(jié)水、污水與再生利用、排水防澇、防洪、河湖水系等城市規(guī)劃范圍的涉水系統(tǒng)總稱。建設(shè)海綿城市，一定要將完整的水系統(tǒng)規(guī)劃進行統(tǒng)籌，通盤考慮，不能肢解，也不能各做各的，供水不管污水、污水不管排水、排水不管洪水、污染治理不管資源利用、資源利用不管綜合防災(zāi)。
三是依托現(xiàn)有基本建設(shè)程序和各項管控制度，確保海綿城市建設(shè)要求的落地。第一，要把海綿城市建設(shè)的要求落實到項目立項、土地出讓和用地許可、規(guī)劃審查、設(shè)計施工圖審查、施工建設(shè)許可、竣工驗收等城市規(guī)劃建設(shè)各個管控環(huán)節(jié)，并建立相應(yīng)的長效管理制度。第二，落實“三同時”要求。將海綿城市建設(shè)相關(guān)項目及要求作為建設(shè)項目用地規(guī)劃許可前置條件，確保低影響開發(fā)設(shè)施應(yīng)與主體建設(shè)項目同時規(guī)劃設(shè)計、同時施工、同時投入使用。
5、耦合海綿城市建設(shè)工程措施
《指南》中提出的滲、滯、蓄、凈、用、排“六字箴言”，含括了海綿城市建設(shè)的主要工程技術(shù)措施。
“滲”，減少路面、屋面、地面硬質(zhì)鋪裝、充分利用滲透和綠地技術(shù)，從源頭減少徑流(見圖8)。
