2.2 海绵城市建设内涵解析

2.2.1 海绵城市理念的来源

海绵城市建设的核心是雨洪管理。在国外，城市雨洪管理代表性的理念主要包括3个方面：

（1）美国的低影响开发（LID）。20世纪90年代在美国马里兰州普润斯·乔治县提出，用于城市暴雨最优化管理实践。采用源头削减、过程控制、末端处理的方法进行渗透、过滤、蓄存和滞留，防治内涝灾害，融合了基于经济及生态环境可持续发展的设计策略。其目的是维持区域天然状态下的水文机制，通过一系列的分布式措施构建与天然状态下功能相当的水文和土地景观，减轻城市化地区水文过程畸变带来的社会及生态环境负效应。

（2）英国的可持续发展排水系统（SUDS）。侧重“蓄、滞、渗”，提出了4种途径（储水箱、渗水坑、蓄水池、人工湿地）“消化”雨水，减轻城市排水系统的压力。

（3）澳大利亚的水敏感性城市设计（WSUD）。侧重“净、用”，强调城市水循环过程的“拟自然设计”。

在国内，尽管受国外低影响开发等理念影响，且相关研究与实践探索已有一定时间，但2013年之前国内对于海绵城市的研究只有零星论述。海绵城市的明确提出并为社会各界所熟知是始于2013年中央城镇化工作会议提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。2014年10月，住建部发布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》指出：海绵城市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“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。这一定义被不少文献所采用，应当说这些文献在一定程度上指出了海绵城市的主要功能及特征，但未能全面系统地回答什么是海绵城市这一根本性问题。

2.2.2 海绵城市建设应考虑的基本问题

海绵城市的内涵涉及对海绵城市基本功能和发展目标的理解，也会影响海绵城市的发展路径和建设内容。笔者认为，在阐述海绵城市概念时不能受低影响开发等理念的局限，应综合考虑以下几个方面的问题。

2.2.2.1 城市水文及其伴生过程规律

从水文学观点来看，在城市环境下雨水的演进包括冠层截流、土壤入渗、地表洼蓄、陆表和水域蒸散、坡面径流及汇流过程、管网收集与排放、河网汇集与调控等环节，且耦合了水质、生态动力学等过程。

城市水问题是城市水文各环节及其伴生过程变化共同作用的结果。因此，流域水文规律是海绵城市的科学基础。对于海绵城市的内涵，一定要从城市水文过程的角度进行系统认识和描述，不能只突出某一环节，其内涵的阐述要有利于构建更加完整、平衡和协调的城市水循环过程，体现出对地表水文过程的源头、中间和末端规律的重视。

2.2.2.2 中国城镇化进程中面临的主要水问题及其复杂关系

海绵城市建设作为城市水系统的重要治理模式，是城市生态文明建设的重要组成部分。因此，海绵城市建设必须有助于实质性地解决中国城镇化进程中的主要水问题。随着中国城镇化的快速发展，中国城市面临的洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染及水生态退化等三大水问题越来越突出并相互交织在一起，具有很强的复杂性。对于这些城市水问题，不能分而治之，而应当统筹解决。海绵城市应当体现对城市洪涝、水资源、水环境、水生态问题的系统考虑和综合治理，在适应环境变化方面具有良好的弹性和抗压性。作为城市发展战略，海绵城市要引领未来水系统治理乃至城市建设，要有前瞻性和全面性。

2.2.2.3 城市雨洪管理模式和措施之间的协调性

海绵城市强调充分发挥自然的作用，故在构建海绵城市时，应利用土壤、植被、水系的自然渗透、积存和净化能力。海绵城市的构建途径是多样的，绝不仅仅只有低影响开发措施。中国诸多城市人口和产业聚集程度极高，暴雨强度高，污染物排放量大、来源广，仅靠自然调蓄和净化难以实现雨洪高标准管理。海绵城市建设应该是城市及片区等不同尺度上与“绿色基础设施”“灰色基础设施”的有机结合，城市水系统的治理需要对自然水循环和社会水循环统筹考虑，同时，在防洪标准上要考虑小区、城市及区域的协调。

笔者认为，海绵城市的内涵可以基本概括为：海绵城市是一种城市水系统综合治理模式，以城市水文及其伴生过程的物理规律为基础，以城市规划建设和管理为载体，有机结合“绿色、灰色基础设施”，充分发挥植被、土壤、河湖水系等对城市雨水径流的积存、渗透、净化和缓释作用，实现城市防洪治涝、水资源利用、水环境保护与水生态修复的有机结合，使城市能够减缓或降低自然灾害和环境变化的影响，具有良好的弹性和可恢复性。

2.2.3 海绵城市建设目标与指标

为科学、全面表征海绵城市的理念和内涵，突出海绵城市的核心内容和主要构建途径，引导海绵城市建设实践，须明确海绵城市建设的关键性指标，合理制定相应目标值。2015年7月住建部发布了《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》，该办法以《海绵城市建设技术指南》为主要基础，共提出了六大类、18项指标，包括水生态、水环境、水资源、水安全等方面，其中的主要指标包括：年径流总量控制率、污水再生利用率、城市暴雨内涝灾害防治率、雨水资源利用率、生态岸线恢复、地下水位等。2015年8月《水利部关于推进海绵城市建设水利工作的指导意见》提出了海绵城市建设水利工作的主要指标，包括防洪标准、降雨滞蓄率、水域面积率、地表水体水质达标率、雨水资源利用率、再生水利用率、防洪堤达标率、排涝达标率、河湖水系生态防护比例等。

不同行业由于专业背景和工作思路不同，设立的相关指标有较大不同。我们认为，由于指标关系到海绵城市建设内容导向性和建设规模，因此，一定要对其物理意义、计算方法严格论证。在制订指标及其目标值时，应注意以下几个方面的问题。

（1）指标的物理意义以及在气候、水文、地理方面的科学性。如反映雨水源头减排、集蓄利用能力的指标，在《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中是用“年径流总量控制率”作为控制指标，我们认为该指标有失严谨。

一方面，这个指标(又解释为一定排频的降雨量控制率)定义不准确，指南中虽冠以“径流控制率”的名称，但实际上公式与径流并没有任何联系，实际上径流控制率需要与城镇化后的降雨径流关系建立联系；另外，将降雨量控制率等同于径流控制率更是混淆了雨洪同频概念。另一方面，中国多数城市降雨在年内集中于汛期，甚至以几场暴雨的形式集中出现，径流控制效果与场次暴雨总量和时程分布有直接关系，不同地域的降雨特性不同，南北方差异很大，控制要求完全不同。

因此，根据地域降雨特征来设置径流控制指标显然更加合理；同时对于控制指标的阈值，也需要进行科学的论证。

（2）指标在监测、计算、评价方面的可操作性。海绵城市的相关指标不仅要有明确的物理意义，而且在监测、评价方面更应具有可操作性。由于城市暴雨导致的内涝及灾情在空间上具有分散性、多样性特征，它们并不是一个单因素指标，如何系统监测，进而定量计算和评价指标都需要严谨考虑。

（3）指标的尺度与具体时空范围的对应性。近年来，一些学者提出了诸如“一片天对一片地”的规划设计思路，这对于指导海绵城市建设十分重要。城市雨水径流具有分散性，城市雨洪管理措施也具有尺度性特征（如区域尺度、城市尺度、小区尺度等），同时不同空间范围之间还会相互影响。因此，在提出海绵城市的指标及其目标值时一定要明确时间和空间尺度或范围。

（4）指标的地区差异性，要因城制宜，体现“一城一策”。对于海绵城市，在暴雨内涝防治、雨水资源利用、水污染治理、水生态修复方面设立一些共性的关键指标是必要的，但应该注意到中国各城市自然地理和社会经济情况的多样性，水问题现状及成因也不同。中国南北方城市面临的问题不同，海绵城市的建设任务也不一样。因此，不同城市建设目标和指标也应不同，一定要能够体现对于解决本地水问题的导向性，避免目标与指标和措施单一趋同，缺少根据建设区自身的自然地理和水文条件的目标及其阈值。

2.2.4 建设功能与发展方向

海绵城市建设不仅要实现雨洪综合管理和利用，还要统筹考虑交通、市政、生态、景观等多种功能，与周边城市环境有机融合、和谐共存。因此，海绵城市是一项系统工程，是城市水系统的综合管理，在一定意义上也可上升到城市人居环境的重构。功能综合是海绵城市建设的前提。国外发达国家在这方面有着成功的经验，代表了城市水系统治理的发展方向。

笔者曾实地查勘英国伦敦东南部Eltham地区Sutcliffe湿地公园(图2.1)。

该公园的规划和建设是海绵城市建设成功案例，结合Sutcliffe公园的特点，笔者认为中国海绵城市建设在功能规划发展方向上应注意以下问题:

（1）尊重城市水循环及其伴生过程的自然规律，以河湖水系为骨架，合理规划布局，形成综合功能。城市河湖水系是城市水循环的骨架，是城市雨洪调节、净化、利用和水生态修复的主要空间。海绵城市构建要有流域概念，以城市河湖为核心，科学安排“渗、滞、蓄、净、用、排”和生态修复格局，合理布局各类措施和元素，实现多种功能的综合和协调。

（2）海绵城市基础设施及其功能与城市周边环境和谐融合。海绵城市的相关基础设施，不能与周边环境割裂，而是在功能及景观上要相互和谐与协调，要融入城市人居环境的整体构建。

以伦敦Sutcliffe公园为例(图2.1)，该公园围绕流经公园的Quaggy河这一核心廊道，顺应地势对河流及沿岸形态进行自然恢复，沿河构建了水域、湿地、水生植被、滨河绿地、透水沟道等雨洪调蓄、净化和景观生态元素，实现了多种雨洪管理措施的综合运用。作为一个功能综合体，Sutcliffe公园不但自身具有雨洪调蓄和消纳的空间，而且公园雨洪调蓄还与周边住宅区结合在一起，公园湿地通过地下涵管与作为蓄水空间的公寓房地下停车场(雨季可作为蓄水场所)联系在一起，湿地内超标准雨洪还可排入相邻流域联合调蓄，从而在整体上提升了片区的防洪治涝能力。同时，结合Quaggy河整治，实施了水生态修复、生物栖息地保护，该公园被纳入英国地方自然保护计划，已成为重要的昆虫和鸟类自然保护区节点。同时，公园还充分考虑了社区居民生活需要，构建了绿色景观、开放式的亲水空间，建有健身休闲步道、田径场等生活设施，展现了人水和谐、人与自然和谐的风貌。

2.2.5 地下排蓄系统

中国城市人口和建筑密集，城市水系受用地条件约束，修建地面排蓄水场所、恢复地表河道实际上非常困难。因此，中国许多城市吸收国内外经验，强化地下排蓄系统建设，以强化雨洪排蓄能力。如广州开展了深隧排水工程试验段的建设，北京规划建设东西两条地下蓄排水廊道，深圳市也规划建设沿海深层排水隧道。地下排蓄系统的构建应因地制宜、科学规划推进。借鉴法国巴黎、马赛等城市雨洪地下排蓄设施建设的经验，主要建议如下。

（1）新建地下排蓄设施应与原有排水系统合理衔接，构建层次分明、功能明确的雨洪排蓄体系。基于对区域雨洪径流特性和现有排水系统的评估，科学规划布局地下雨水调蓄设施。新建地下雨水调蓄设施要与原有排水系统有机衔接、完善配套，雨洪地下排蓄设施地下主体和地表环境应协调匹配，城市雨洪地下调蓄设施不仅是重要的水处理工程，也是重要的市政工程。

法国马赛市中心Jules Guesde建设的地下蓄水设施不仅规模宏大(图2.2)，更重要的是与马赛地下主排水管道合理衔接，成为城市地表排水系统的一个组成部分。同时，Jules Guesde地下雨洪调蓄池结构设计和空间布局有序，分为上下两层。上层是管理人员工作空间，可以对设施运行情况进行监控和维护，下层是雨洪调蓄空间，径流排放装置、水质处理装置、水位监测设施和各类管线等，布局井然有序。

（2）雨洪地下排蓄通道应兼具雨洪调控和水质净化功能，实现水量水质双控制。地下雨洪调蓄设施不仅是重要的径流调蓄设施，而且具有水环境改善功能；可以把城市地上污水处理设施置于地下，与雨洪调蓄设施匹配，不仅可以完善运用功能，还可以置换土地，筹集建设资金。马赛Jules Guesde调蓄池内部空间巨大，可用容积达1.2万m3，可以很好地弥补地下管网排水能力的不足，调蓄周边雨洪；同时，该蓄水池还具有水质净化功能，其内部有专门的径流污染物沉积处理装置，可以削减雨洪污染物负荷。

2.2.6 建设管理体制

海绵城市不仅要构建良性循环的城市水系统，还要综合考虑城市交通、市政、环境、生态、景观等功能并与城市总体规划、产业发展和空间布局有机融合。

因此，海绵城市必须整体规划、系统布局、协同推进，才能取得建设效果。另一方面，海绵城市不仅要重视基础设施建设，也要重视管理维护，还要应用现代高新技术，建立信息化、智慧化的信息监测平台和预测调度管理系统。

（1）充分发挥多部门的协同、联动作用。海绵城市建设涉及城市规划、城市建设、建筑物布局、防洪治涝、水资源保护、水生态修复等多个方面，需要系统认识城市水问题，统筹规划、综合安排。需要通过多部门的协同规划、同步联动，保障既定目标的实现。

（2）科学规划海绵城市的顶层设计、系统布局。应当紧密结合城市自然地理、社会经济背景，在系统分析建设区域水问题及其成因的基础上，制定顶层设计方案，明确海绵城市建设目标、总体布局。

在顶层设计中，应从流域、区域、城市相结合的角度来系统分析城市水问题，理清脉络、举纲张目，科学安排雨洪管理格局和调控、修复措施，在不同尺度设计建设方案。建立跨行业的技术机构，通过不同行业、学科的优势互补和交融，从整体思考和规划，推动城市发展与水资源、水环境承载力相协调。

（3）深度融合水科学与互联网+技术，建设智慧型海绵城市。海绵城市建设应以智能化为重要发展方向，通过深度融合城市科学、水科学与互联网+技术，使海绵城市建设成为科技创新、产业发展的重要载体，带动城市发展升级。尤其要注重互联网+技术在雨洪监测中的深度应用，通过智能传感技术，立体监测城市雨洪信息，实时掌握雨洪运动状态；耦合气象、水文模型，强化暴雨洪涝预警预报；采用大数据分析和云计算技术，实现城市水系统智能调控和精细化管理，使城市快捷、智慧、弹性地应对水问题。