章林伟：海绵城市建设实践及若干问题探讨
中国海绵城市建设实践及若干问题探讨
海绵城市建设是当前国家在城市智慧方面非常重要的工作，国务院也发了相关文件，主要探讨4个问题，第一是何为海绵效应；第二是用什么样的指标来衡量海绵效应；第三是用什么方法来建设海绵城市；第四如何评价海绵城市的建设实效。
1何为海绵效应
众所周知，某个地方植被好，雨后它的水土流失会非常小，这是什么原因呢？应该就是海绵效应，尤其在我国，西南地区大多属于喀斯特地貌，吸水性能非常好，这就是它的海绵效应，城市建设产生了大量的硬化地面，整个水文过程发生了改变（如图1），虽然这是国外的研究，跟我国有一定区别，但是大致是相当的，图1左上角是原始状态，是有海绵效应的，在海绵效应下真正形成的地表径流非常少，只有10%；图1右下角是我们目前城市普遍的现象，硬化度超过70%、80%，所以现在地表径流很多。我国这方面问题非常突出，地表径流要用管道排走，既有量又有质的问题，如果不排会形成灾害，如果要排，排完了以后补给缺失，这时就失去了海绵效应（如图2），由此带来生态问题、资源问题、环境问题、安全问题。所以说海绵效应是大自然的下垫面对降雨的弹性作用，下垫面有吞吐功能，有吸纳、入渗、滞蓄、净化存储等作用，这是一年四季河道不干涸的原因，但现在河道因为水资源过渡开发而干涸，一部分原因就是海绵效应丧失，导致补给中断，缓释功能失去。
2用什么样的指标来衡量海绵效应
如果没管控好雨水，海绵效应就会丧失，怎样恢复海绵效应，修复生态，改善环境，涵养水资源和提高对灾害的能力。首先是蒸发，在海上大气升腾使水变成云，水汽输送变成了降雨，然后变成地表径流，这是水系运动的过程，这个水文过程是全球尺度，城市尺度相比全球的尺度很微小，在小尺度上有微小的循环，所以忽略它的蒸发，最严重的问题是地表径流和入渗径流，径流变化使水文循环的过程出现问题，因此海绵绩效的评价以径流为因素，尤其小尺度。小水面蒸发在工程设计中可以忽略，虽然规划司探讨海绵城市设立了多个指标，真正控制中不能全用这些指标，还是以径流作为控制和评价海绵的一项指标，表1是我国径流的规律。
表1是20世纪80年代公布的数据，数据对于研究本底的关系很重要，把径流控制这个指标作为海绵效应的反映是有依据的，同时也有数据的来源。指标中年降雨量大部分在200~1600mm。真正径流基本上30%左右，可以看出雨水应该入渗，快速的地表径流应控制在30%以下，在这个基础上制定了径流控制，国务院数据也明确了70%的降雨可就地消纳和利用，如果某地径流水文变化10%，将影响水的生态和资源情况，超过30%，就会对这个地方的生态环境产生巨大的影响，从表1可看出，70%左右基本符合我国国情，如何把这个数值设计成一个指标？北京建筑大学做了很好的研究。根据北建大的工作做出了这张图（如图3），这个图的数据比较有限，只有200多个城市，和前面水文图基本吻合，这是用径流总量控制率作为海绵城市的标准，90%的降雨场次要控制。美国更加简化，变成地区，几毫米的降雨必须控制，美国的中部25mm。我国也会慢慢简化，这个跟量和质有关。
3用什么方法建设海绵城市
过去径流之所以出现问题，主要采取了快排的方式，当时我们对城市的认识较浅，更多考虑的是安全的角度，先把水输出去。现在理念在提升，从环境、生态的角度，需要考虑多种因素。梯田是很好的处理人、地、水之间关系的案例，它是一个缓排的过程，这个过程中基本上实现径流控制的要求，也解决了水快排的问题。海绵城市除了借鉴这个理念，更多的是启发，我们把中国梯田的做法归纳为“渗、滞、蓄、净、用、排”。同时提出了技术路线的调整，从关注末端处理，转化为源头减排、过程控制、系统治理。
我们说“目标导向”，过去基本是安全和环保,现在转变为多目标、多元化，多目标导致边界条件复杂化，必须用系统思维去考虑问题。我们说“问题导向”，总结归纳了几点：小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。海绵效应恢复后，这些问题都可以解决。
通过调整技术路线，改变过去的方法，排除顶层设计方面的弊端，要有总规划。总体规划需要解决两个问题：空间布局、关系协调，这都需要体现在专业规划中。目前，在规划的前端如果没有做深入的研究，后续控规和详规的时候就会相当的被动。有的地区，水务部门做供水，市政部门做排水，水利部门做河道；有的做防洪把水系统割裂，无法共同实现；住房和城乡建设部为此专门发文，要求各地在总规编制的过程中，去做专规，即使没有条件，也应该在修编的过程当中去涉及，不能一片空白。
我们专规重点解决什么？第一个山水格局的保护，不能因为土地买卖，简单粗暴地把水脉破坏，引起洪涝，甚至破坏山水格局。第二是各种关系的协调，很多地方做水的项目水质跟水量不匹配，水是一年四季循环的，重要节点一个是枯水位，一个是洪水位，这个过程中有常水位，然后得出水位、水量、水质3个要素的关系，最基本的关系搞清楚，才能去做方案。生态和安全的关系需要界定，不能一讨论生态就是绿色化，如考虑绿色化过多，它对我们的安全会构成威胁。
由于总规是小比例尺，一般为1：50000，至少1：10000，做详规就需要大比例尺1：500，在这种情况下，做控规的时候，需要确定控制性指标，比如原来很多基础设施埋地后，地表的开发建设和等高汇水区的变化，使设施达不到原设计要求，海绵城市规划，是统领水的综合性规划，要为控规等制造条件。
合理的管控分区，过去污水处理厂、网、河道等一般管理是碎片化的，只是一个地域或者行政地块去管理，不是一个区域体，尤其是再利用为主的水系统，现在城市中划分汇水区、排水区和项目区，汇水区更注重的是自然地形，从城市到汇水区、排水区到项目区，反过来是从项目区到排水区、汇水区到城市，就是一个总分总的过程。
源头和过程，源头是径流总量控制的地方，希望小区以后用少量的管网，基本按照梯田的方法来完成径流控制。过程控制主要是消峰，现在我们缺乏消峰问题的研究，去美国后发现他们也没有研究透，灰绿结合就是解决消峰错峰的问题。希望我国在这方面能加强研究。
4如何评价海绵城市的建设实效
最后一个问题以结果为导向，如何进行海绵评价，第一个是海绵效应，第二个是实效。海绵效应的评价，前面讲是源头的控制，目前国内普遍的做法是利用景观和地形，通过溢流排到市政，既完成了径流的控制，又解决了雨污混接问题，实际上在小区里面，利用微地形设计、竖向控制、景观设计、园林绿化、蓄水模块、下凹雨水塘等组合技术实现滞、蓄、渗、净、用、排的功能要求，从而达到雨水径流控制的目标。
举个美国的例子，美国海绵城市建设已经产品化，我们可以借鉴。他们没有设置管道，渗透有一个溢流井。产品化后对考核会起到良好作用，以后如考核溢流，溢流井控制有两个指标：水量和水质，可以体现出前端径流控制的效果是不是达到了，可以通过计算，用径流总量控制率计算它的面积，从而算出体积，如没有达到该地雨强而产生了溢流，说明没有达到海绵效应，逐步可以知道溢流对水质的影响，也把以前埋地不容易发现的问题显象化，对管理也有好处，可以知道规划、设计和运行是不是到位，也解决PPP绩效考核按时付费的问题。
提到涝，“顺藤摸瓜”从分区进入到河道的水质，还有黑臭治理，这些都跟海绵有极大的关系。前端控制径流，后端解决溢流污染，如何发挥岸线的海绵效应，有很多城市做到了，效果已经体现了，对于初雨污染的控制就是利用海绵的原理。过去把一切都压到污水处理厂，污水厂压力太大，水体也并没有得到改善，所以我们要发挥整个系统的作用，让系统合理地分担荷载。下一步的考核主要围绕“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭”，都从结果往前推，过程不管，过程交给主体、设计单位、运营单位，但是几个节点是考核到不到位非常关键的问题。
目前全国有30个试点城市，作为“海绵城市”的示范引领，涵盖了不同地区、不同气候类型以及不同的城市规模。下一步这些试点城市需要把海绵城市的理念、创新与技术标准、产品进行嫁接，形成一套因地制宜的做法，形成标准、规范和制度，进而形成一套可复制、可推广的制度、经验和做法。
本文整理自“2018海绵城市建设国际研讨会”“第八届中国水业院士论坛”章林伟先生的主旨报告，来源于会议速记稿，未经本人审阅。
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