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国内外海绵城市建设经验及研究成果浅谈

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国内外海绵城市建设经验及研究成果浅谈摘要:介绍了美国、德国、新西兰等国家城市雨洪管理研究进展、雨洪管理相关 法律保障体系及工程建设成效,分析了我国海绵城市建设背景、现状及建议成果 经过对国内外海绵城市建设成效的对比分析,对我国海绵城市建设提出了如下意 见和建议,即海绵城市建设在核心技术方面需结合城市特点汲取西方发达国家的 先进技术和管理体系;应制定相关法律法规、技术规程,建立制度保障体系和技 术体系;加强部门之间的联动作用,落实海绵城市建设的目标责任制以及加强对 城市水科学方面的研究,加强科技创新,以为海绵城市建设提供科技支撑和技术 保障关键词:城市内涝;低影响开发;城市雨洪管理;海绵城市1研究背景随着城市化进程的不断推进、极端天气的频繁发生,近些年来,北京、南京、武 汉等城市内涝现象时有发生,而这与落后的地下基础设施和传统的雨洪管理手段 不无关系;而且加上很多城市尚未实现雨污分流,在强降雨天气情况下,城市雨 水管网无法容纳短时激增的降水与此同时,城市地下水资源补给缓慢、城市热 岛效应等资源与环境问题日益突出,在提高雨水系统综合防洪排涝能力的同时, 急需采取措施增加城市雨水的下渗量、延迟洪峰的形成时间、减少地表径流、提 高区域水资源循环利用率。

海绵城市理念在这一背景下应运而生海绵城市就是以城市的雨洪管理和低影响开发等技术手段为核心,像海绵一样实 现降水的“渗、滞、蓄、净、用、排”,促进城市水资源的循环利用和水环境的净 化,恢复城市水生态环境的自净功能海绵城市旨在实现城市“自然积存、自然 渗透、自然净化”的功能,对缓解城市内涝、改善城市水生态环境以及促进城市 地下水资源的涵养具有重要意义笔者非常赞同左其亭教授的观点[1],即海绵 城市建设的精髓就是实现降水就地消纳,尽可能地还原城市开发前的城市水生态 功能和水文生态特征目前,国内在海绵城市方面的研究和应用技术还不够成熟、 完善,对其成效利弊常存在着有相左的意见,甚至出现过“海绵城市无用论”的观 点本文简要介绍了国外发达国家海绵城市建设的经验和海绵城市的建设现状,总结 了国内海绵城市试点研究方面的进展和取得的建设成效,提出了相关的意见和建 议,可为后期我国海绵城市建设的进一步推广和施行提供参考2国外海绵城市建设经验目前,美国、德国、瑞士等发达国家已经形成了较为完善的海绵城市建设系统[2] 美国、新西兰等西方国家应对内涝的策略包括LID(低影响开发)、可持续城市排 水系统以及水敏感性城市设计等[3.5]。

20世纪60年代,西方发达国家的雨水资 源管理理念发生了改变,并开始致力于雨水资源利用方面的研究2.1美国1987年,美国修订了《联邦清洁水法案》[6]; 20世纪90年代,美国马里兰州的Prince Georges County已经提出了 LID的理念[1],旨在通过合理使用LID设施,以有利于加强城市暴雨管理,改善与保护城市水环境和促进城市的水安全, 可以节约资源及能源通过采用透水路面、雨水花园和植被屋顶等LID措施, 显著降低了雨水管网系统的规模需求,从而大大地降低了雨水排放工程的造价和 管理运行成本[7]在21世纪初,美国的班内迪克在此基础上提出了“绿色基础 设施”的理念[8]Liu Yaoze等人研究发现,低影响开发可以降低城市发展对水文 和水环境的影响,城市池塘不仅可以减少洪水、改善水质,还可以美化景观环境 [9]美国典型的雨洪管理措施包括最佳管理措施、低影响开发和绿色基础设施, 这些措施主张在源头上采用分散式、小尺度技术手段来管理雨水径流[10]美国 加州某社区通过LID设施增加了自然植被面积,减少了不透水人行道,比相邻 社区减少了 30% - 50%的能源开支[11];美国马里兰州某地块的低影响开发技术应用研究显示,引入LID设施,增加了一定面积的建筑用地(替代了 2座池塘面积),但是减少了场地清理修复费用,共节约成本27万美元[12]。

美国新罕布什 尔大学校园停车场的改造项目采取了生物滞留改造,该项改造工程投资比新建生 态滞留系统单价节约了 2/3左右[13]美国很多经济发达城市还制定了相关的激 励机制,以促进LID技术的应用及推广,诸如潜在更高的房产价值、降低许可 证费用、税收抵免及容积率激励等措施[11 , 14]弓IALID技术的社区开发成本 得以降低,销售速度大幅加快,房产价值得以提升研究成果表明,LID技术成 本或相对传统工艺要高,但是其运行维护成本却节约了不少,从而也就带来了更 高的经济效益2.2德国德国具有完善的城市雨洪管理技术、法律法规、政策体系保障,尤其是德国的排 水系统远近闻名迄今为止,德国的下水道总长已经达地球周长的13倍,年处 理能力为94亿m320世纪初,德国人在我国青岛修建的下水道迄今已使用了 100多年,目前仍处于运行状态为了促进城市雨洪管理成效及其落实力度,德 国制定了《联邦自然保护法》《废水收费法》等法律法规以促进水资源的可持续 利用[15];同时,实行了“雨水排放费*制度,直接向雨水管网排放雨水的用户均 需要按不透水面积来缴纳相关的费用[16];通过发放雨水利用补贴,鼓励用户对雨 水自行采取处理措施[17];制定了屋面雨水利用设施标准[18]。

德国还加强对给 排水工程的宣传,部分城市将尚处于运行状态的下水道已经打造成了景点,可供 游客参观2.3新西兰新西兰有关水资源管理方面的政策中规定,在城市发展进程中,应尽量降低其对 城市水环境造成的影响和雨水径流带来的污染[19]新西兰制定了《资源管理法》 并将其作为自然资源综合管理的框架性法律,规定了争取在保护自然资源方面的 责任与义务[20]该法律设计了综合协调的管理框架:①自然资源的分配;② 水、气土壤污染物的排放;③开发建设活动造成的环境、资源负效应管理 [21-22]O新西兰政府主要通过“国家政策公报”、“国家环境标准政策公报”两个途 径来进行监督管理除了做好常规性的雨水管网的维护管理,还对水质水量进行 了监督管理澳大利亚以城市水循环为核心,建立了水敏感性城市设计体系(WSUD)[23],提 出了将城市发展对水文的负面环境影响降低到最小,将雨水处理与景观相结合, 减少地表径流和洪峰流量的观点[24]3国内海绵城市理论研究与建设成效“2012低碳城市与区域发展科技论坛中首次提出了海绵城市理念2013年12月 12日,习总书记在中央城镇化工作会议上发表讲话时谈到:“要建设自然积存、 自然渗透、自然净化的海绵城市” ;2014年10月,住房城乡建设部组织编制并 正式发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》[25], 明确了我国海绵城市的概念、基本原则等,提出了海绵城市建设的核心。

2015 年1月,我国16个城市成为首批海绵城市创建的试点;2015年4月,14个城市 被列为2016年海绵城市建设的试点此外,一些地区通过地方财政支持开展了 海绵城市建设中共中央办公厅、国务院办公厅于2016年12月12日印发了《生 态文明建设目标评价考核办法》,将海绵城市建设目标纳入政府绩效考核体系 目前,我国福建、海南、四川、广州等省市已发布了与海绵城市建设相关的政策, 南京等城市已编制了相关的规划,青岛等城市已制定出了研究计划,哈尔滨等城 市也已开始了相关工程的建设[26]仇保兴对海绵城市的本质、目标以及建设途径进行了阐述,并提出了五项展望 [27]许杰玉等人的研究表明:通过透水铺装、雨水花园、下沉式绿地等低影响 开发设施,实现雨水资源下渗量约800万m3、雨水资源综合利用率大于9%[28]赵华的研究认为,采用LID措施的雨水收集系统收集到的雨水水质要优于普通 屋面的,天然雨水经LID系统处置后可以基本上达到景观用水的水质标准[29] 董淑秋等人对北京首钢工业改造区进行的雨水利用规划研究中提出了构建“生态 海绵地区”的建议[30],研究结果表明:绿地改造比例可提高零排放降雨量和降 低经济成本,采用最佳的实施方案后,可减少COD的外排量101万t。

然而2016年的多场连续强降雨致使近半数的海绵城市试点发生了内涝这将“海 绵城市建设对于防治城市内涝是否确有功效”推上了舆论的风口浪尖北京大学 景观设计学研究院副院长李迪华指出:“海绵城市建设可以延迟洪峰发生的时间、 增加降水下渗量、减少地表径流和地面积水,但并非城市内涝不会发生”[31]笔者认为:海绵城市建设本身确实有益于城市的防洪排涝,而且我国海绵城市建 设的试点工作起步较晚,相关措施还在不断完善和探索中,海绵城市建设管理体 系、技术体系、城市水科学理论研究尚不完备、成熟,跨行业、跨领域的专业融 合需要时间,具体工程措施的落实更需要时间,不能因为一次内涝即得出“海绵 城市无用论”的结论近年来,很多城市通过海绵城市建设提及的相关措施已经 达到了雨洪控制目标,并提高了水资源循环利用的水平2012年,天津文化中心通过雨洪管理措施,在24 h平均降雨量达160 mm的情 况下,排水情况依然良好,雨水径流量得以控制和调蓄,中心湖体水位缓慢上升 至最高设计水位以后,通过自动开启溢流阀实现了雨水错峰排入市政管网[32] 基于海绵城市理论,湖南省宁乡县在其总体规划中,对硬质地面采用海绵化综合 处理的方式,增强了城区地表水的循环过程[33],增大了降雨下渗的能力,削弱 了降雨径流的峰量,降低了城市雨水排水系统的压力。

低势绿地、渗透铺装、重庆市在重光湖滨公园海绵城市建设过程中发现,通过采 绿色生态水渠、生态护岸以及制备缓冲带等措施,使公园的水库水生态环境得到 了逐渐改善,而且不易引发洪涝、水域大面积缩减及水库功能的退化[34]王思 思等人在对北京某居住区和嘉兴绿道分别采取植被浅沟、雨水花园、人工湿地、 多功能调蓄、低势绿地和渗透铺装等措施以后,使雨洪的控制利用与景观建设融 为一体,有效地修复了城市的水文循环以及控制住了面源污染,节省了对雨水管 网建设方面的投资,削减了雨水径流量[35]对宿迁桥头公园项目采用透水铺装、雨水花园、雨水收集回用系统进行改造以后, 使其场地的年综合径流系数达到了 0.48 ;通过设计较大容积的雨水收集池收集的降水,基本上能满足公的日常灌溉和清洁用水,减轻了市政管网的压力,同时也实现了降水资源的有效利用[36]4建议及意见我国在海绵城市建设方面的起步较晚,在技术层面和管理方面也都欠缺经验,而 且暂时还没有完备的制度体系作保障因此,在开展海绵城市建设之前,应充分 调研城市的下垫面、气候、降雨规律、本土植被、地质构造等方面的基本情况 城市的区域特点决定了不同城市不可采用完全相同的海绵城市建设技术,地下水 位过高的地区易造成土壤盐碱化,在此情况下,若再增加土壤裸露面积,势必会 加重土壤的盐碱化程度;对于土壤已受污染的区域也不适合,因为促进降水的渗 透能力势必会造成地下水污染,而与地表水的污染治理相比,地下水污染治理的 难度相对较大。

所以,海绵城市建设在核心技术方面必需结合城市的特点,汲取 西方发达国家的先进技术和管理体系与经验⑴ 完善制度体系,加强技术保障结合城市特点,因地制宜,制定出相关的法 律法规、技术规程和建立奖惩机制,做到海绵城市建设有法可依、有例可循,以 制度来促进海绵城市建设的标准化2) 海绵城市是一项系统性的工程在建立市政、水利、环保、气象、林业和住 建等相关职能部门联动机制的前提下,还应促进设计部门、建设部门和管理等部 门的通力合作以及统筹协调,落实海绵城市建设的目标责任制,严格按照《生态 文明建设目标评价考核办法》来落实责任主体3) 加强城市水科学研究我国海绵城市建设方式不能完全沿袭西方国家的成功 模式,还需要开展极端天气情况下城市下垫面的产汇流规律、水生态环境演变规 律以及地下水资源循环机制等水科学方面的研究工作,加强科技创新,。

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