理性認(rèn)識(shí)海綿城市 科學(xué)治理城市內(nèi)澇

水處理網(wǎng)訊:近年來，隨著城市內(nèi)澇問題在我國(guó)部分城市時(shí)有凸顯，“海綿城市”建設(shè)理念應(yīng)運(yùn)而生，其技術(shù)路徑是期望將城市地面建成可以“吸、放”水體的“海綿”，增強(qiáng)土地的入滲能力，將降雨盡可能多地滯留在土體中，減少地表產(chǎn)流，從而削減洪澇水的總量，達(dá)到治理洪澇的目的。國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《意見》)，鼓勵(lì)支持開展“海綿城市”建設(shè)。一時(shí)間，各地積極爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家“海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)城市。

《意見》要求各地通過“海綿城市”建設(shè)，將全年降雨總量的70%以上滯蓄在“海綿體”中，并作為水資源在洪水過后進(jìn)行回歸利用，且可對(duì)初期降雨的污染有效降解。這一理念新穎、愿景美好，一經(jīng)提出便獲得了多方認(rèn)同，但也引起了一些爭(zhēng)議，焦點(diǎn)在于“海綿城市”建設(shè)成本昂貴，與洪澇治理效果是否成正比。

本期，浙江省水利廳治水辦主任、教授級(jí)高工朱法君，根據(jù)多年來對(duì)我國(guó)和所在地浙江省洪澇成因和治理方案的研究和實(shí)踐，就“海綿城市”建設(shè)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1.城市洪澇的成因涉及多方面因素

我國(guó)城市經(jīng)過幾千年的發(fā)展，形成了自身的發(fā)展規(guī)律，其中最重要的就是擇水而建、依水而興，這對(duì)解決交通運(yùn)輸、用水排污問題具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也必然面臨洪澇的不利影響?？v使如此，人類仍然選擇逐水而居，正是因?yàn)槔笥诒祝菣?quán)衡后的選擇。隨著人們對(duì)洪水規(guī)律的了解不斷深入，伴隨著城市的發(fā)展，人們修建了很多防御洪水澇水的水利工程，人水和諧相處、共生發(fā)展。

城市洪澇頻發(fā)始于近20年前，特別是近10年來，矛盾進(jìn)一步加劇。究其原因，主要來自于以下幾方面：

首先是城市化進(jìn)程加快推進(jìn)中，水系沒有得到有效保護(hù)。每一個(gè)地區(qū)的水面面積，都是千百年來自然形成的洪水澇水的調(diào)蓄地和出路，這是自然界的基本“法則”。但是由于人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)不夠充分，在城市規(guī)劃建設(shè)過程中，大量的天然河流被縮窄、被阻斷、被填埋，排水轉(zhuǎn)而由下水道所替代。地下排水系統(tǒng)一旦被堵塞，將必然造成澇水外溢、洪水泛濫，導(dǎo)致城市內(nèi)澇的發(fā)生。

其次是城市外江洪水位的變化抬高。由于人類社會(huì)發(fā)展對(duì)土地的深度利用，導(dǎo)致越來越多的土地被保護(hù)，從而失去了滯納洪水的作用。洪水歸槽，導(dǎo)致江河湖泊洪水水位不斷上升，既帶來了巨大的防洪壓力，又使得城市的澇水無法順利排入河流，產(chǎn)生內(nèi)澇。原來設(shè)置的下水道排水能力下降，甚至于倒灌城區(qū)。

最后是地面過度硬化，雨水下滲量減少。城市地面硬化對(duì)城市內(nèi)澇的影響比較直接，但從成因的比重看，這并不是最主要的。如果下水道通暢，排水能力足夠，道路積水等內(nèi)澇現(xiàn)象可以消除。

以上這些因素共同作用，是導(dǎo)致城市內(nèi)澇加劇的主要原因，尤其以城市水系破壞和外江洪水位的抬升為甚。

2.“海綿城市”的技術(shù)路徑和對(duì)城市洪澇的作用

我國(guó)各地推行的海綿城市做法，主要借鑒學(xué)習(xí)于美國(guó)洛杉磯的經(jīng)驗(yàn)。筆者有幸于2018年年初親歷了洛杉磯的洪水，并對(duì)洛杉磯的雨水收集模式進(jìn)行了實(shí)地考證。

洛杉磯是美國(guó)西海岸嚴(yán)重缺水的城市，年降雨量約300毫米，城市用水依賴千里之外的引水工程。洛杉磯多為低丘緩坡，城市內(nèi)澇并不嚴(yán)重，城市道路下面基本上沒有建設(shè)下水道。由于水資源的極度緊缺，洛杉磯修建了一批雨水收集工程，其主要出發(fā)點(diǎn)為雨水的收集利用。但雨水收集工程成本昂貴，一個(gè)公園的成本動(dòng)輒幾百、上千萬美元，收集來的雨水主要用于公園綠化，客觀上對(duì)消減洪水、澇水具有一定的作用。我們?cè)诿绹?guó)期間，恰逢洛杉磯遭遇特大暴雨，其實(shí)也僅是在2天時(shí)間里集中下了40多毫米的降雨。但是，當(dāng)?shù)厝园l(fā)生了嚴(yán)重洪災(zāi)，多地引發(fā)了泥石流，造成23人死亡。

為此，我們不得不對(duì)海綿城市“消滅”城市內(nèi)澇的初衷引發(fā)思考。如果海綿城市建設(shè)可消減各地70%的降雨影響，則中國(guó)無澇矣!我國(guó)正在大規(guī)模推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)的城市中，如武漢、南京這樣的重澇區(qū)，投入了大量的資金，但是在洪澇形勢(shì)的改變上仍然沒有看到應(yīng)有的效果。原因何在?城市的洪澇治理方向是否出現(xiàn)偏差?這應(yīng)當(dāng)引起主管部門和城市管理者的深入思考和反思。

對(duì)海綿城市建設(shè)減輕洪澇的效果和區(qū)域適用性分析

我國(guó)地表產(chǎn)流模式因地區(qū)而有所不同。南方紅壤地區(qū)產(chǎn)流機(jī)理為“蓄滿產(chǎn)流”，即當(dāng)土體因前期雨水下滲達(dá)到飽和狀態(tài)后，后期的降雨才形成地表徑流。北方地區(qū)則為“超滲產(chǎn)流”，即因降雨強(qiáng)度大于下滲強(qiáng)度而產(chǎn)生地表徑流。北方地區(qū)因地下水埋深較深，地表與地下水水位之間的土體可吸收水量的能力較大，如能解決超滲問題，增加土體的下滲、吸收能力，對(duì)削減洪澇有較大的作用。而在南方，由于地下水埋深較淺，一般平原地區(qū)約為1米，洪水期甚至低于洪水位，土體本身可吸收水量的能力十分有限。如浙江省一場(chǎng)降雨過程可下滲的降雨量(不回歸到河網(wǎng)，真正意義上的削減)約10~20毫米，也就是說，即使將所有路面、屋頂全部轉(zhuǎn)換成“海綿”結(jié)構(gòu)，其削減量也僅僅只是20毫米，這相對(duì)于一場(chǎng)動(dòng)輒300毫米，甚至超過500毫米的降雨(如2013年的“菲特”臺(tái)風(fēng))，其削減量所占比重極小。而在北方地區(qū)，由于單場(chǎng)降雨的總量遠(yuǎn)小于南方，如果能夠增加幾十毫米的入滲，則作用巨大。因此，“海綿城市”的最有效適宜地區(qū)是北方缺水地區(qū)，而非南方豐水地區(qū)，特別是長(zhǎng)江以南因強(qiáng)降雨致災(zāi)的省份，應(yīng)從洪澇的成因出發(fā)，客觀分析、評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用。

對(duì)現(xiàn)行“海綿城市”建設(shè)措施的思考

分析評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用，應(yīng)從各地的洪澇成因出發(fā)，從成災(zāi)機(jī)理著手，因地制宜看待，絕不可“一刀切”“一招走天下”，否則就會(huì)偏離正確的方向，浪費(fèi)大量的資金和人力。

由于現(xiàn)行的“海綿城市”建設(shè)著眼于增加入滲，采用的技術(shù)路徑和手段無外乎以下幾方面：

花重金改變路面結(jié)構(gòu)，打造“透水路面”，使雨水通過透水磚、自然土層下滲到地表下，從而達(dá)到消減澇水的作用。這項(xiàng)措施對(duì)小雨量的降雨有一定作用，但是對(duì)于高強(qiáng)度、大雨量的降雨作用甚微。因?yàn)榧词贡韺尤炕謴?fù)為天然狀態(tài)，對(duì)雨量產(chǎn)水起決定作用的還是土壤的蓄水能力。在南方極限狀態(tài)下，土壤的蓄水能力也僅僅是20毫米左右，難以消納大量級(jí)降雨(如大于100毫米的一場(chǎng)降雨過程)的70%。即使表面上看到雨水下滲到了土壤中，實(shí)際當(dāng)土體飽和后，仍然通過淺層地下水的通道回歸到河流、低地之中。

開槽、填沙、擴(kuò)大地下集水空間等增加滯蓄量，應(yīng)該講，這是有效的手段。但是，其所能夠起到的作用大小取決于容積大小。而擴(kuò)大地下集水空間所要付出的代價(jià)是驚人的，能夠滯蓄洪水澇水的總量與投入相比差距較大。

利用低地、公園參與滯蓄。這是一個(gè)好的方向，應(yīng)該大力推行。但是恰恰這一類工程所占比例小，難以全面推開。

還有專家提議增加屋頂?shù)臏畹却胧?，?ldquo;一片天對(duì)一片地”，自我消納洪水澇水，但改造成本較高，推行難度較大。

綜合來看，以上措施都沒有真正切入到城市洪澇治理的正確途徑上來，不能徹底解決問題。筆者認(rèn)為，治理城市內(nèi)澇，真正有效的方向應(yīng)該是從“滲蓄為主”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;蓄排結(jié)合”的方式?？梢詮娜龡l途徑實(shí)現(xiàn)：一是給洪水、澇水以出路，盡快排出去?？梢詢?yōu)先考慮利用泵站等強(qiáng)制性措施，讓洪水澇水通江達(dá)海。二是給洪水、澇水以足夠的空間，即增加城市及周邊區(qū)域的水域或低地面積，增強(qiáng)滯蓄能力。三是讓地下的排水系統(tǒng)配套泵閘系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)收放自如。其實(shí)，這才是我們想要的“海綿”效果。

3.對(duì)水資源利用效果和初期雨水污染降解的思考

“海綿城市”倡導(dǎo)通過“海綿體”集納雨水，使雨水資源化，達(dá)到高效利用水資源的目的。但由于“海綿體”可吸附利用的水量有限，所能起到的作用也將十分有限。也曾有人提議通過建設(shè)地下、地表的大容量蓄水池吸納利用洪水，終因投資過大、作用有限，且初期雨水易變質(zhì)發(fā)臭，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大而被放棄。目前的雨水收集再利用也僅限于綠化等對(duì)水質(zhì)要求較低的部分用水。

“海綿體”對(duì)于小量級(jí)降雨的初期雨水污染有較好的水解作用，前提是所降雨水能夠基本蓄納在“海綿體”之中，通過植物的生長(zhǎng)吸收，達(dá)到降解的作用。但是一旦降雨產(chǎn)生地表徑流后，污染物質(zhì)照樣會(huì)伴隨徑流流向江河湖泊，對(duì)初期雨水的污染降解作用就變得微乎其微。

總體上，對(duì)水資源的利用和污染降解，同樣主要適用于干旱地區(qū)，在我國(guó)的北方地區(qū)可以起到較好的預(yù)期效果;南方地區(qū)由于每場(chǎng)降雨的量級(jí)大，其可發(fā)揮的作用則甚微。

4.對(duì)資金投入效益和洪澇治理方向性的思考

當(dāng)前各地正在進(jìn)行的“海綿城市”建設(shè)，通常都采取透水路面改造、更新綠化種類結(jié)構(gòu)、設(shè)置雨水調(diào)節(jié)池等措施，主要以透水路面改造為主。由于土體特性決定了下滲能力，即使全部更換成透水磚、改造成透水混凝土路面，其入滲的能力還是受制于下面的土體，且實(shí)施這些措施投資巨大。目前“海綿城市”建設(shè)的投入約為每平方公里1.5億元，如嘉興市“海綿城市”試點(diǎn)投資約45億元，除可爭(zhēng)取到國(guó)家支持12億元外，其余30多億元需地方財(cái)政投入。嘉興通過“海綿城市”建設(shè)可以在一定程度上改善城市面貌，但對(duì)內(nèi)澇問題的解決效果不大，理應(yīng)把解決內(nèi)澇核心放在流域的治理和城市排澇設(shè)施能力的提高上。很多城市在爭(zhēng)取成為國(guó)家 “海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)的過程中，明白其作用效果的局限性，但是由于看重國(guó)家補(bǔ)助資金這塊“香餑餑”，仍然不惜花巨資硬上工程，可能影響國(guó)家財(cái)政資金投向的效益。

由于國(guó)外對(duì)于“海綿城市”建設(shè)效果的夸大宣傳，一定程度上對(duì)我國(guó)各地的洪澇治理方向產(chǎn)生了不利影響。部分地區(qū)由于缺乏專業(yè)的洪澇治理認(rèn)知，僅僅看到表面現(xiàn)象，就采取以“海綿城市”建設(shè)為主要方向的洪澇治理方案，弱化了流域治理功能，減少了必要的排澇設(shè)施建設(shè)。

5.“海綿城市”建設(shè)應(yīng)因地制宜

綜合我國(guó)“海綿城市”推進(jìn)情況和洪澇治理現(xiàn)實(shí)，建議科學(xué)分析、客觀評(píng)價(jià)其作用和適應(yīng)范圍，理性看待其功效，真正從洪水和澇水的規(guī)律研究開始，把握正確的方向。

要客觀分析評(píng)價(jià)“海綿城市”建設(shè)在我國(guó)的適用性。建議組織多學(xué)科、多專業(yè)的專家，客觀分析當(dāng)?shù)刈匀坏乩怼⒔涤晏匦?，科學(xué)謀劃城市內(nèi)澇的解決途徑，評(píng)價(jià)“海綿城市”建設(shè)在我國(guó)各地的適用性，因地制宜制訂符合我國(guó)實(shí)際的內(nèi)澇解決方案，并修訂相關(guān)技術(shù)規(guī)范、指導(dǎo)意見。

要科學(xué)運(yùn)用“海綿”效果。“海綿城市”可作為一種新型城市建設(shè)理念，長(zhǎng)期貫徹在城市規(guī)劃、建設(shè)、改造、發(fā)展的過程當(dāng)中，但城市洪澇的治理離不開流域治理，這是前提和基礎(chǔ)。建議將建設(shè)透水路面、蓄水池等主調(diào)蓄手段轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)城市周邊的湖泊、濕地調(diào)蓄工程，真正起到在洪水期削減洪峰，枯水期利用水資源的“海綿”作用，實(shí)現(xiàn)投資效益的最大化。

要把握“海綿城市”建設(shè)重點(diǎn)和節(jié)奏。從我國(guó)各地的地理結(jié)構(gòu)、土體特性等方面分析，我國(guó)實(shí)施“海綿城市”建設(shè)最適宜地區(qū)應(yīng)為北方和海島地區(qū)，而非南方，特別是南方平原城市。建議對(duì)已開始實(shí)施或即將實(shí)施“海綿城市”建設(shè)的試點(diǎn)城市，對(duì)其實(shí)施方案進(jìn)行再評(píng)價(jià)、再審視，以洪澇治理保證方向不偏離，資金使用效益最大化，真正為我國(guó)的洪澇治理起到應(yīng)有的作用。.

原標(biāo)題:理性認(rèn)識(shí)海綿城市 科學(xué)治理城市內(nèi)澇