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章林伟 | 中国海绵城市建设与实践

来源:亚洲环保网 作者: 人气: 发布时间:2018-09-14 15:58:07

章林伟 

中国海绵城市建设体系的顶层设计者之一

一、海绵城市建设背景

城市人口高度聚集、社会经济高度发达,资源环境承载力矛盾突出,城市开发建设带来的城市下垫面过度硬化,切断了水的自然循环过程,改变了原有的自然生态本底和水文特征。

改革开放后,中国进入了城镇化快速发展阶段,从 1979年 19.99%,到 2017 年的 58.22%,年均增幅接近 1%。

城市开发建设前,在自然地形地貌的下垫面条件下,70%~80%的降雨可以通过自然滞渗进入地下,涵养了本地的水资源和生态,只有20%~30%的雨水形成径流外排。而城市开发建设后,由于屋面、道路、地面等设施建设导致的下垫面硬化,70%~80%的降雨形成快速径流,仅有 20%~30%的雨水能够入渗地下,呈现了相反的水文特征,破坏了自然生态本底,也使自然的“海绵体”功能消失了,导致“逢雨必涝、雨后即旱”。同时,也带来了水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、洪涝灾害频繁等一系列问题。

1水生态恶化

城市建设破坏了原有的生态格局,建设用地挤占了河湖水系空间,以及拦河筑坝、“三面光”铺装等河道整治的过度工程化,切断生态联系,滨水绿带难以发挥应有的自然净化作用,使城市水系由“活水”变成“死水”。

2水资源紧缺

城市开发建设的大量硬化以及管网的快速收排,造成降雨形成快速的径流,切断了地下水补给通道,加剧了城市水资源的短缺。

3水环境污染

雨水地表径流带来了城市面源污染。据对北京、上海调查研究表明,雨水径流的化学需氧量(COD)排放量占排入城市地表水环境 COD 总量的 30%以上,城市黑臭水体现象普遍。

4水灾害频发

大量降雨在短时间内快速形成地表径流,加大了对城市排水系统的压力。据住建部 2010 年对全国 351 个城市的抽样调查显示,仅 2008~2010 年就有 62%的城市发生过不同程度的暴雨内涝。

我国正处在城镇化高速发展时期,发展不平衡、不充分的矛盾十分突出。城市污水处理设施严重不足,排水管网标准偏低,逢雨必涝;雨污混接、污水管网渗漏严重、以至污水厂进水稀汤寡水;初雨污染失控、CSO 溢流污染严重,城市黑臭水体比比皆是。

针对当前我国城市“水问题”的严峻形势,习近平总书记多次强调要建设“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。2015 年,国务院印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,明确提出了要转变城市建设发展方式建设海绵城市,将 70%左右的降雨就地消纳和利用。城市新区以保护好生态格局,修复水生态、保护水环境、涵养水资源、保障水安全、复兴水文化为目标导向;城市老区治涝、治黑问题为导向,实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。并要求到 2020 年,城市建成区 20%以上的面积达到目标要求;到2030 年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

二、海绵城市建设理念

早在秦代(公元前200年)中华先贤就发明了梯田,雨水的地表径流通过人工修建的坎坝或鱼鳞池塘,历经“渗、滞、蓄、用、排” 径流过程,即灌溉了农作物、调蓄了水资源、防止水土流失,又没有破坏水的循环和水文规律,很好地解决了人、地、水的关系,是世界上经典的雨水管理方法,列入了联合国教科文组织世界文化遗产名录。中国古人也将此人与自然和谐相处的发展方式引入到了当时城邑和乡村建设中。

1发达国家对“城市水生态”理念的认识

随着全球气候变化以及工业化带来的对环境生态的影响,发达国家针对城市水生态环境所面临问题的复杂性和目标的多元化进行了重新认识,在总结和实践的基础上,不断调整和完善城市规划、建设和管理的理念,如美国的低影响开发(LID)、澳大利亚的水敏性城市设计(WSUD)、英国的可持续排水系统(SUDS)、德国的分散式雨水管理系统(DRSM)、新加坡的 ABC 水计划等。尽管各国在提法上不同,但做法上殊途同归,其初衷都是通过控制雨水径流,综合施策来解决上述问题。

2中国“海绵城市”建设的发展思路

在传承中华先贤“师法自然”和借鉴发达国家经验的基础上,结合国情,中国提出了海绵城市建设的发展思路:通过城市规划、建设的管控,从“源头减排、过程控制、系统治理”着手,综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术措施,统筹协调水量与水质、生态与安全、分布与集中、绿色与灰色、景观与功能、岸上与岸下、地上与地下等关系,控制城市雨水径流,最大限度地减少由于城市开发建设行为对原有自然水文特征和水生态环境造成的破坏,将城市建设成“自然积存、自然渗透、自然净化”的“海绵体”,使城市能够像海绵一样,适应环境变化和抵御自然灾害等方面具有良好的“弹性”,实现“修复城市水生态、涵养城市水资源、改善城市水环境、保障城市水安全、复兴城市水文化”的多重目标。

(1)源头减排

最大限度的减少或切碎硬化面积,充分利用自然下垫面的渗透作用,减缓地表径流的产生,涵养生态环境、积存水资源。从降雨产汇流形成的源头,改变过去简单收集快排的做法,通过微地形设计、竖向控制、地表径流控制、景观园林等技术措施,发挥“渗、滞、蓄、净、用、排”耦合效应,当场地下垫面对雨水自然径流达到一定的饱和程度或设计要求后,再溢流排放至城市的市政排水系统中;以此维系和恢复自然水循环,实现雨水径流、面源污染源头减控的要求。过程控制通过灰绿设施的耦合作用,在充分发挥绿色设施渗、滞、蓄对雨水产汇流的消峰、错峰的作用,减缓雨水共排效应,使城市不同区域汇集到排水管网中的径流雨水不要同步集中汇流,而是有先有后、参差不齐、细水长流地汇集到排水系统中,从而降低了排水系统的压力,也提高了排水系统的利用率。

(2)过程控制

通过对雨水径流汇集方式的控制和调节,延缓或者降低径流峰值,避免雨水产汇流的“齐步走”,同时,通过大数据、物联网、云计算等智慧管控手段,实时动态优化设计和调控设施系统,实现系统运行效能的最大化。

(3)系统治理

水的外部性很强,几乎无所不及。水又是重要的生态载体,治水绝不能“就水论水”。首先,要从生态系统的完整性上来考虑,避免生态系统的碎片化,牢固树立“山水林田湖草”生命共同体的思想,充分发挥山水林田湖草等自然地理下垫面对降雨径流的积存、渗透、净化作用。第二,要建立完整的水系统,水环境问题的表象在水上,但问题的根源主要在岸上,故应充分考虑水体的岸上岸下、上下游、左右岸联动效应。第三要以水环境目标为导向建立完整的设施系统,从产汇流源头及污染物排口到网、厂(站)、受纳水体的系统完整性。目前我国大部分城市的市政排水系统的建设和管理,由于受到管理体制和财政事权限制都是碎片化的分割运作,管理机制上缺乏系统概念和建设、运维的系统化。第四构建完整的治理体系:控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、长制久清。需要强调的是“长制久清”而不是“长治久清”一天到晚的治理,天天扰民、劳民伤财。俗话说“三分建、七分管”,要建立一套科学的、完善的运维管理制度,如管网清疏、河道清淤、水草打理和漂浮垃圾处置、智慧管控等等。

3统筹协调好各种关系

(1)水质与水量

有量无质,水不能用;有质无量,水不够用。要统筹考虑量质关系,尤其是丰枯季节变化的量与质,只有量质统一才能支撑用水需求。 生态与安全。针对大概率小降雨,要从生态的角度考虑留住雨水涵养生态,针对小概率强降雨,应以安全为重,防灾减灾。

(2)分散与集中

传统建设思路是上游建自来水厂、下游建污水厂,基本上是“个人只扫门前雪,不管他人瓦上霜”,且为了追求规模效益、降低建设单价,污水厂建设规模较大,不利于污水再生利用。目前中国的城市普遍缺乏生态用水,许多北方城市的污水量远大于自然生态所需的基流。因此,再生污水已成为许多城市生态用水的主要来源。要处理好污水处理厂布局与再生利用的技术经济关系。分散与集中需要因地制宜,相互协调衔接。

(3)绿色与灰色

灰绿结合,避免过度工程化带来的对环境生态系统的干扰和破坏,适宜降低灰色设施的建设规模,提高投资效率。“绿色”基础设施注重自然生态系统的利用,实现“自然积存、自然渗透、自然净化”,主要应对大概率中小降雨;“灰色”基础设施依靠工程措施,主要应对小概率强降雨。“绿色”与“灰色”要相互融合、互补,不能顾此失彼。

(4)景观与功能

有景观无功能,“花架子”有功能无景观,“傻把式”。统筹好两者的关系,把景观留给老百姓,将功能留给工程师,将自然生态功能融合到景观中,做到功能和景观兼具。

(5)岸上与岸下

现象在水里、根源在岸上。要处理好水体环境容量与岸上污染物处理与排放的控制。

(6)地上与地下

“地上”是城市靓丽风貌,“地下”是城市的良心所在。只有筑牢“里子”,才能撑起“面子”。改变“重地上、轻地下”的现象,统筹地上建设开发与地下配套市政基础设施的同步建设,统筹考虑地表径流与地下水入渗、补给。

三、试点引领,探索模式、稳妥推进

推进海绵城市建设,一方面要加快城市建设理念的转型,使中国未来城镇化走向绿色、低碳、生态、环保的和谐宜居、环境友好、可持续发展的道路;另一方面要加快补齐城市基础设施建设短板,使城市既有“面子”、又有“里子”。

在中央财政大力支持下,根据中国地理气候的特点,针对不同的降雨分布和城市社会经济发展规模,分两批选择了30个城市进行试点,由国家财政部、住建部、水利部共同组织和指导,城市人民政府具体负责实施,试点面积不得小于20平方公里,试点期限为期3年,试点任务主要是因地制宜地探索适合本地区海绵城市建设的发展模式,形成一套可复制、可推广的做法、经验和政策制度等。

1以规划为龙头,将理念贯彻到顶层设计中

海绵城市专项规划应以“维系水生态、保护水环境、涵养水资源、保障水安全、复兴水文化”为目标导向;以治涝、治黑,“实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”为问题导向,一是明确山水林田湖草等生态格局,科学划定蓝绿线管控范围、排水分区和竖向控制要求等;二是依照当地自然水文特征、水环境等生态本底条件,根据“生态功能保障基线、环境安全质量底线、自然资源利用上线”的要求,确定城市径流控制、水环境质量、城市排水防涝等规划管控指标;三是在统筹协调水量与水质、生态与安全、分布与集中、绿色与灰色、景观与功能、岸上与岸下、地上与地下等关系的基础上,提出因地制宜、并符合当地技术经济条件的海绵城市建设方案和措施。

2以标准为抓手,倒逼技术更新

出台《海绵城市建设技术指南》,及时修0订城市规划、给排水、园林、建筑、道路等领域的十多项国家标准,消除推进海绵城市建设的障碍。推动地方因地制宜建立标准图集、技术导则;编制《绩效评价标准》,建立刚性约束要求。


3及时总结推广

要求各个试点城市都要及时对海绵城市建设的技术措施和设施进行参数测定和绩效评价,总结成功案例,形成适宜推广的标准图集。各省也在国家试点示范的带动下,开展了本省的试点推广,据不完全统计,目前已有 13 个省在 90 个城市开展了地方试点,28 个省出台了实施海绵城市建设的要求,全国2/3 的城市编制了海绵城市建设专项规划。

(编辑:Wendy)

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