海绵城市 :水资源管理策略和方法

更新时间:2023-06-24 16:20

海绵城市,是由中国提出的新一代水资源管理策略和方法,是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。

近一个世纪以来,全球水资源使用量增大。与此同时,由于气候变化,全球水循环不断加剧,旱涝灾害更加频繁。中国经常遭受特大暴雨袭击,城市内涝严重。为解决这一问题,2003年北京大学俞孔坚教授与李迪华教授首次在城市建设领域提出这一概念,以“海绵”比喻自然湿地、河流等对城市旱涝灾害的调蓄能力。2014年,中国开始大力推动建设海绵城市。海绵城市的建设是实现城市化和自然生态系统协调发展的有效途径,有力克服了城市化发展过程中的问题。该方案解决了城市涝灾与城市水环境污染等问题,缓解城市热岛效应,确保社会水循环与自然水循环相互贯通。

定义

俞孔坚是中原地区最早提出海绵城市理论的学者之一。自1997年以来,俞孔坚及其团队以中国面临的严峻的生态环境问题为导向,系统构建了“海绵城市”理论与方法,探索用生态学原理和景观设计学的方法进行城市防洪和雨洪管理,建设水韧性城市、进行生态水净化和生态修复。

2019年月10日,中国住房和城乡建设部发布国家标准 《海绵城市建设评价标准》明确定义了海绵城市,即通过城市规划、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,有效控制城市降雨径流,最大限度地减少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,使城市能够像“海绵”一样,在适应环境变化、抵御自然灾害等方面具有良好的“弹性”,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式,有利于达到修复城市水生态、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

发展历程

2003年,俞孔坚李迪华即在他们合著的《城市景观之路:与市长们交流》一书中指出“河流两侧的自然湿地如同海绵,调节河水之丰俭,缓解旱涝灾害。”这是中国城市建设领域第一次出现这一概念。

2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”理念首次提出。

2013年12月12日,在中央城市化工作会议上,习近平总书记指出:“要建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。”这是中国官方,首次正式提出要建设海绵城市,就此拉开了中国海绵城市建设的序幕。随后,国务院迅速做出反应,将其纳入重点工作日程。

2014年11月,中国住房和城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南》。2015年1月,财政部,住房城乡建设部,水利部三部门联合下发了《关于组织申报2015年海绵城市建设试点城市的通知》,10月,国务院办公厅印发了《关于推进海绵城市建设的指导意见》。这些文件既有政策层面的,也有技术层面的,对海绵城市建设目标、具体操作都做出了明确详实的规定。

2015年3月,开始了国家第一批海绵城市试点城市的申报和评选工作,16个城市入选。首批16个海绵城市建设试点分别是重庆市迁安市、白城、镇江市嘉兴市池州市厦门市萍乡市济南市鹤壁市武汉市常德市南宁市遂宁市贵安新区西咸新区

2015年10月11日,国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设工作。从加强规划引领、统筹有序建设、完善支持政策、抓好组织落实等四个方面,提出了十一项具体措施。

2015年12月28日,住建部部长陈政高在对2016年工作任务作出部署时指出,加快地下综合管廊建设步伐,全面规划启动海绵城市建设。

2016年,14个城市入选国家第二批海绵城市试点。建设试点分别是北京市、天津市大连市上海市宁波市福州市青岛市珠海市深圳市三亚市玉溪市庆阳市西宁市固原市

2021年,根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标》关于建设海绵城市的要求,“十四五”期间,财政部、住房城乡建设部、水利部决定开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作。陆续推出了60个城市进行海绵城市试点。

建设内容

海绵城市的核心是合理地控制降落在城市下垫面的雨水径流,使雨水就地消纳和吸收利用。其实现方法为依据六大要素采用相应技术措施,即渗、滞、蓄、净、用、排。

渗,是指通过土壤或透水道路等设备来渗透雨水。由于传统方式建设的城市下垫面过硬,到处都是水泥,改变了原有自然生态本底和水文特征,切断了自然的水循环。因此,要加强自然的渗透。其好处在于,可以减少地表径流,减少从水泥地面、路面汇集到管网里,同时通过土壤净化水质,改善城市微气候。而渗透雨水的方法多样,主要是改变各种路面、地面铺装材料,改造屋顶绿化,调整绿地竖向,从源头将雨水留下来然后“渗”下去。目前透水景观铺装、透水道路铺装可以实现“渗”的作用。

“滞”,主要作用是延缓短时间内形成的雨水径流量。比如说,通过微地形调节,让雨水慢慢地汇集到一个地方。城市降雨通常以分钟或小时来计,城市内短历时强降雨,对下垫面产生冲击,形成快速径流,积水攒起来就导致内涝。因此,“滞”非常重要,可以延缓形成径流峰值。常用实现“滞”的方式有雨水花园、植草沟、雨水塘、雨水湿地等。

蓄,是指通过保护,恢复和改造城市建设区内河湖水域、湿地并加以利用,因地制宜建设雨水收集调蓄设施等,主要目的是降低径流峰流量,为雨水利用创造条件。

净,为保证海绵内的水体水质,采用净化技术。通过土壤的渗透、植被、绿地系统、水体等,都能对水质产生净化作用。雨水净化系统根据区域环境不同从而设置不同的净化体系,根据城市现状可大体分为两类:回用净化和生态补水净化,可设置不同的雨水净化环节,包括调蓄净化、土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理等。

用,是指经过净化之后的雨水合理的被利用,合理的利用不仅使水资源安全有序释放,还能缓解水资源短缺,节水减排。如将停车场上面的雨水收集净化后可用于洗车,或用于绿化浇灌、道路冲洗、冷却用水和景观用水等。

排,是指改造排水设施,增强排水能力。排放主要指为保证雨洪安全,海绵城市设施设计容积被雨水占满后通过溢流管、渠等方式,将超出年径流总量控制率的那部分雨水排人市政管道。

基本原则

海绵城市建设构建的基本原则是规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设。

以上资料来源。

控制指标

为科学、全面评价海绵城市建设成效,中国住房城乡建设部制定了海绵城市建设绩效评价与考核办法。从水生态、水环境、水资源、水安全这四项控制指标来检测海绵城市对水资源的管理情况。

 以上资料来源。

建设意义

海绵城市建设有利于缓解城市内涝。有降雨时能够就地或就近“吸收、存蓄、渗透、净化”径流雨水,补充地下水,调节水循环;在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。

海绵城市能将雨水“变废为宝”进行收集利用。海绵城市强调雨水下渗和雨水回用,保证安全的地下水位,减少地面沉降的风险。而且海绵城市的建设减少对市政管网的依赖,减少管道铺装的投入。

海绵城市建设一定程度上解决了城市水资源短缺的问题。随着中国城镇化速度越来越快,城市人口不断增多,城镇化水平不断提高,许多城市水资源匮乏的问题日益突出。海绵城市建设为解决城市水资源供需矛盾提供了新的思路。通过海绵城市建设,可以实现自然生态雨水的有效利用,在一定程度上缓解城市水资源短缺的压力。

建设海绵城市促进城市的经济发展。建设海绵城市要多产业融合发展,打造建设和管理维护一系列产业链,采用先进的科学技术,引入节能环保设备。海绵城市的建设需要引入一批专业人才,加大绿色产业链的开发与建设,对于建筑企业来说,建设海绵城市,在建设环节需要加大绿色施工技术和环保材料的使用力度,从而会激发建筑企业的创新活力,不断提高企业的创造力和竞争力。对于物业管理企业来说,海绵城市的建设,在小区的管理和维护上需要采用的新的技术和手段,有利于城市的物业管理企业向绿色物业管理企业转型升级,推出海绵城市相对应的管理措施。

国外的雨洪管理

德国:高效集水,平衡生态

德国具有发达的地下管网系统、先进的雨水综合利用技术和规划合理的城市绿地建设的优点。德国城市地下管网的发达程度与排污能力处于世界领先地位。德国城市都拥有现代化的排水设施,不仅能够高效排水排污,还能起到平衡城市生态系统的功能。

英国:雨水工程,民众参与

女王陛下政府积极鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统。家庭用雨水收集系统多在家中设置储水罐,雨水直接从屋顶收集,并通过导水管简单过滤或者更为复杂的自净过滤系统后导入地下储水罐储存。居民在使用时,靠小水泵将沉淀过滤后的雨水打上来,用以冲洗厕所、擦洗地板、浇花等。英国政府还采取立法手段,通过《住房建筑管理规定》等法律规定,间接促进家庭雨水回收系统的普及。

法国:形态不一 ,提升循环

法国将城市的排水管道潜埋在城市地表以下的各处,以便及时吸收地表渗水。当降水量过大时,将雨水沿管道排出城镇,而不是直接倾泻于内河。目前,法国正逐步将这个工程推动到整个巴黎。同时在这项计划中,巴黎还会进一步完善维护既有的城市水循环系统,将在巴黎市的多个地点增添蓄水、净水处理中心,提高整个城市对雨水的收集与再利用。

日本:建设储水池,增强再利用

日本将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置地下雨水储存池和再利用系统。当降雨量过大时,储水池可以把周边一带的雨水集中储存,解决附近瞬间排水能力的不足,同时与地下排水系统相连,在大雨高峰过后再陆续把雨水排放。更重要的是该储水池能起到调节池的作用,平时池中储存一定量的雨水,雨季过后在地面缺水时随时可以抽出来供地面浇花、除尘、消防等使用,甚至可以净化后供市民生活使用。

中国建设情况

2023年5月5日,中国财政部官网公布中央财政海绵城市建设示范补助资金2022年绩效评价结果,全国仅13个城市被评为A档海绵城市。

以上资料来源。

福建省3市:累计生成约580个海绵建设项目

福建龙岩市南平市漳州市三个示范城市全部被评为“A”。福建成为全国唯一一个示范城市均取得A档成绩的省份、获得A档示范城市最多的省份。

龙岩、南平、漳州三个示范城市积极践行海绵城市理念,聚焦城市内涝、雨水资源利用、水体黑臭等问题,累计生成约580个海绵建设项目,总投资超100亿元。三个城市探索南方山地河谷城市、环国家公园城市和东南沿海城市海绵建设模式,形成了适合南方地域特点、可复制可推广的海绵城市建设经验。

江苏省2市:累计建成海绵项目超600个

江苏昆山自2009年以来,已累计建成海绵项目超600个,14个项目入选江苏省海绵优秀工程案例,《昆山市海绵城市专项规划》成为全国范本之一;出版《系统推进海绵城市建设的昆山实践》,汇编22个典型案例;制定政策文件、管理办法及技术标准60余项,实现海绵项目全覆盖、全过程闭环化管理;成立海绵城市实验室,创建省级工程技术研究中心,获得海绵城市专利25项。

江苏无锡将“+海绵”模式融入到多个重大功能区项目规划,结合所在区域环境特点,从源头用好‘海绵’,达到排涝、污染治理和生态低碳等建设目标。无锡全市累计海绵城市建成区达标面积约113平方公里,占建成区面积比例31.7%。

山西省2市:推动实施200+海绵城市建设项目

长治市自2021年6月入选首批全国系统化全域推进海绵城市建设示范城市以来,已连续两年取得绩效评价等级A档。该市分批次推进7类104个海绵城市建设项目,涵盖小区、道路、公园、河道、管网等。长治市对建成区内的雨污合流管网进行了全面改造,目前建成区实现雨污分流道路总长达177公里,占建成区道路总长76%。

晋城市在全省率先出台《晋城市海绵城市建设管理暂行办法》等4部地方法规,编制了一系列海绵城市专项规划和实施方案,启动海绵城市建设设计导则等标准规范编制;实施了100余项海绵理念的工程项目,海绵城市达标面积32%,黑臭水体治理示范全面完成。

发展难点

“绿色海绵体”相对稀缺

海绵体指城市中的各种河流、湖泊、池塘等水系以及城市花园、湿地、绿地和可渗透路面等自然绿色设施。只有具有这些海绵体,才能促进城市雨水下渗、滞蓄、净化、回用,并通过城市排水管网、泵站外排。在城市化进程中,部分地区急功近利,填湖造地、侵占生态湿地,破环了原生态水系的现象屡见不鲜,导致绿色海绵体锐减。从而降低了城市生态系统稳定性并导致城市海绵体资源严重稀缺,进而也难以开展海绵城市建设。

突袭式建设存在弊端和风险

建设海绵城市虽能促进大部分城市生活环境和自然环境得到显著改善,但是,因现阶段在海绵城市建设过程中主要是采用突袭式建设方式,这种建设方式在技术选择方面和实际建设过程中均存在较多的弊端和风险。如利用海绵体代替绿化带对路面进行改造,会给部分城市建设带来难以预测的风险。另外,采用这种建设方式,也会增加城市雨水的后期净化和回用成本,且还需耗费较多的人力、财力和物力对海绵城市整体结构进行重新设计和建设,从而会导致海绵城市建设的整体成本大大增加。

资金需求量大

《关于推进海绵城市建设的指导意见》提出,坚持政府引导、社会参与。发挥市场配置资源的决定性作用和政府的调控引导作用,加大政策支持力度,营造良好发展环境。积极推广政府和社会资本合作(PPP)、特许经营等模式,吸引社会资本广泛参与海绵城市建设。

2021年4月份出台的《关于开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作的通知》明确,财政部、住房城乡建设部、水利部通过竞争性选拔确定部分示范城市,中央财政按区域对示范城市给予定额补助。然而,这对海绵城市动辄数百亿的投入来说杯水车薪。近几年来,关于海绵城市融资之困的报道多次见诸于各大报端和研究报告。

未来建设方向

海绵城市建设应注重因地制宜,分类实施,完善地方政策与法律法规。城市雨水径流的管控模式由“快排”为主转变为“渗、滞、蓄、净、用、排”的系统管控,对应的技术措施也应根据场地条件、规划目标和指标、经济技术合理性等因素,灵活选取多种设施组合。

海绵城市建设要牢固树立“全域”和“系统化”的思想,着眼于流域谋划。应立足于构建良好的山水城关系,杜绝城市建设中挤占天然滞蓄雨水区域的“填洼造地、封堵河道、围湖造房”等不合理开发建设。建立符合现代城市发展的城市建设技术体系,坚定不移将海绵城市理念落实到城市发展各领域和全过程,采用“+海绵”思维,把海绵城市建设与城市更新、城市生态修复、城市内涝防治、韧性城市建设有机结合,进一步提升城市人居环境、提高城市服务水平。

海绵城市建设应加强规划、设计、施工、验收、运维的全过程管理。有序开展海绵城市专项规划编制,科学设定目标指标,合理划定排水分区,实事求是确定技术路线。加强多专业配合,做好城市道路、绿地、水系、排水防涝等相关专项规划与海绵城市专项规划的衔接。应尽快出台地方设计、施工、验收、运维标准,并组织相关专业人员加强对海绵城市建设法规、政策、标准等方面的学习。

海绵城市建设应加强公众参与,使全民正确认识海绵城市。加强海绵城市的宣传教育,鼓励全民参与海绵城市建设,使其正确认识海绵城市的内涵与意义,辟谣“海绵城市无用论”和“海绵城市万能论”,不断提升人民群众的认可度、获得感、幸福感,助力城市实现高质量发展。

海绵城市建设应智慧赋能,促进多部门信息数据共享、数据平台共建。运用物联网、大数据、云计算等为核心的现代化信息技术来感知、监测、分析和整合各项城市信息,对海绵城市所涉及的社会服务资源、社会经济与综合管理进行全面统筹、有效分配和充分利用,实现工作全流程、精细化和标准化管理,提高运作效率。

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