隨著我國農村城市化的加快推進，傳統(tǒng)的城市建設模式已經對水環(huán)境造成巨大的負面影響及危害，城市發(fā)展與自然生態(tài)進程的均衡態(tài)勢被打破，由此引發(fā)了洪澇積水、河流水系生態(tài)惡化、水污染加劇等一系列問題。這些水問題并不是某一部門管理下發(fā)生的問題，而是一個系統(tǒng)、綜合性的問題，因此，亟需一個更為綜合全面的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的基本水情。
序言
繼2014年11月住建部發(fā)布《海綿城市建設技術指南-低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》后，2015年4月財政部、住建部和水利部又聯合發(fā)布16個海綿城市建設試點名單。10月中旬，國務院辦公廳印發(fā)的《關于推進海綿城市建設的指導意見》明確提出，到2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積達到目標要求，到2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積達到目標要求。按照海綿城市建設的核心，要將70%的降雨就地消納和利用。政府計劃3年內投資865億元，用于試點城市專項資金扶持。自此，海綿城市在中國掀起了一股建設浪潮。目前，全國已有130多個城市制定了“海綿城市”建設方案。
海綿城市建設內涵
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護，讓水在城市中的遷移活動更加“自然”。
海綿城市有別于傳統(tǒng)的工程依賴性治水思路和“灰色”基礎設施，它作為一種生態(tài)途徑，其構建核心在于建立跨尺度的水生態(tài)基礎設施，如植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施，以綜合解決中國城鄉(xiāng)突出的水問題。因此，海綿城市建設又被稱為低影響開發(fā)(LID)。
海綿城市的本質是改變傳統(tǒng)城市建設理念，實現與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。傳統(tǒng)的城市建設模式是以“戰(zhàn)勝自然、超越自然、改造自然”為特征，采取的是“快速排除”和“末端集中”控制為主的城市水災防控規(guī)劃理念，粗放式的開發(fā)利用自然環(huán)境，結果造成嚴重的城市病和生態(tài)危機;而海綿城市遵循的是順應自然、與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式，是以“慢排緩釋”和“源頭分散式” 控制為主要規(guī)劃設計理念。海綿城市改變了傳統(tǒng)的排水防澇思路，統(tǒng)籌考慮內澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復等多個目標。
海綿城市的目標在于讓城市“彈性適應”環(huán)境變化與自然災害。“彈性適應”強調的是在海綿城市建設過程中優(yōu)先利用綠色、生態(tài)化的“彈性”或“柔性”設施，并注重與傳統(tǒng)的“剛性”設施的有效銜接。通過“剛柔并濟”，建立和完善城市的“海綿體”，強化對城市徑流雨水的排放控制與管理，從而實現緩解城市內澇、削減徑流污染負荷、提高雨水資源化水平、降低暴雨內澇控制成本、改善城市景觀等多重目標，最終為城市構建起可持續(xù)、健康的水循環(huán)系統(tǒng)。
海綿城市建設需要跨尺度的生態(tài)規(guī)劃和體系。目前國內對“海綿城市”的理解通常聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術的應用，關注雨水處理和場地措施。誠然，這的確是海綿城市建設的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區(qū)域水循環(huán)過程，因此，海綿城市的構建需要不同尺度的承接、配合。大到宏觀層面上的水生態(tài)安全格局分析，小到微觀層面上的公園、小區(qū)等區(qū)域或單元的“海綿體”建設。
海綿城市建設需以景觀為載體。海綿城市強調通過合理規(guī)劃城市水安全格局，落實水生態(tài)基礎設施建設，綜合、系統(tǒng)、可持續(xù)地解決水問題。海綿城市不僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養(yǎng)、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態(tài)過程，而且在空間上是可以被科學辨識并落地操作的。所以，海綿城市不是虛的概念，它對應著實實在在的景觀格局，建立相應的水生態(tài)基礎設施也是最高效和集約的途徑。
國內外低影響開發(fā)研究現狀
國際上關于“海綿城市”也有很多類似說法，雖然名稱不盡相同，但建設理念都是基于低影響開發(fā)模式。如英國的SuDS(Sustainable Drainage Systems，可持續(xù)排水系統(tǒng))，澳大利亞的WSUD(WaterSensitive-Urban-Design水敏感設計)，美國最早提出LID(Low-Impact-Development)，其實就是低影響開發(fā)。德國、美國和日本是較早開展雨水資源利用和管理的國家，經過幾十年的發(fā)展，已取得了較為豐富的實踐經驗。
1)德國水資源保護與雨水綜合運用
德國是最早對城市雨水采用政府管制制度的國家，目前已經形成針對低影響開發(fā)的雨水管理較為系統(tǒng)的法律法規(guī)、技術指引和經濟激勵政策。德國的雨洪利用技術已經進入標準化，目前城市雨水利用方式主要有以下三種：
屋面雨水集蓄系統(tǒng)。收集的雨水經簡單處理后，達到雜用水水質標準，主要用于家庭、公共場所和企業(yè)的非飲用水，如街區(qū)公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如法蘭克福一個蘋果軋汁廠，把屋頂收集下來的雨水作為工業(yè)冷卻循環(huán)用水，成為工業(yè)項目雨水利用的典范;
雨水截污與滲透系統(tǒng)。道路雨洪通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補充地下水。德國城市街道雨洪管道口均設有截污掛籃，以攔截雨洪徑流攜帶的污染物。城市地面使用可滲透地磚，以減小徑流。行道樹周圍以疏松的樹皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。
生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。小區(qū)沿著排水道修建可滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流時下滲。超過滲透能力的雨水則進入雨洪池或人工濕地，作為水景或繼續(xù)下滲。
2)美國非工程的生態(tài)技術開發(fā)與綜合應用
美國的城市雨水管理總體上經歷了排放、水量控制、水質控制、生態(tài)保護等階段，雨水管理理念和技術重點逐漸向低影響開發(fā)(LID)源頭控制轉變，逐步構建污染防治與總量削減相結合的多目標控制和管理體系。
在城市雨水利用處理技術應用上，強調非工程的生態(tài)技術開發(fā)與綜合運用。在城市雨水資源管理和雨水徑流污染控制第二代“最佳管理方案 (Best Management Practice, BMP) ”中強調與植物、綠地、水體等自然條件和景觀結合的生態(tài)設計，如植被緩沖帶、植物淺溝、濕地等，大量應用由屋頂蓄水或入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)，以獲得環(huán)境、生態(tài)、景觀等多重效益。如20世紀90年代提出的“低沖擊開發(fā)”雨水管理技術，通過分散的、均勻分布的、小規(guī)模的雨水源頭控制機制，用滲透、過濾、存儲、蒸發(fā)，以及在接近源頭的地方截取徑流等設計技術，來實現對暴雨所產生的徑流和污染的控制，緩解或修復開發(fā)造成的難以避免的水文擾動，減少開發(fā)行為活動對場地水文狀況的沖擊。
3)日本雨水調蓄設施的多功能應用
日本是個水資源較缺乏的國家，政府十分重視對雨水的收集和利用，早在1980年日本建設省就開始推行雨水貯留滲透計劃，近年來隨著雨水滲透設施的推廣和應用，帶動了相關領域內的雨水資源化利用的法律、技術和管理體系逐漸完善。
日本雨水利用的具體技術措施包括：降低操場、綠地、公園、花壇、樓間空地的地面高程;在停車場、廣場鋪設透水路面或碎石路面，并建設滲水井，加速雨水滲流;在運動場下修建大型地下水庫，并利用高層建筑的地下室作為水庫調蓄雨洪;在東京、大阪等特大城市建設地下河將低洼地區(qū)雨水導入地下河;在城市上游側修建分洪水路等等。其中，最具特色的技術手段是建設雨水調節(jié)池，在傳統(tǒng)的、功能單一的雨水調節(jié)池的基礎上發(fā)展了多功能調蓄設施，具有設計標準高、規(guī)模大、效益投資高的特點。在非雨季或沒有大暴雨時,多功能調蓄設施還可以全部或部分地發(fā)揮城市景觀、公園、綠地、停車場、運動場、市民休閑集會和娛樂場所等多種功能。
4)國內海綿城市探索
海綿城市的建設是解決我國水環(huán)境問題的客觀需求，我國城市水環(huán)境目前面領著諸多重大問題：“逢雨必澇、雨停即旱”、水資源缺乏、徑流污染與合流制污水溢流所帶來的面源污染等。 以往中國水污染治理行業(yè)更強調的是點對點治理，未來發(fā)展方向必然向流域治理、城市水系統(tǒng)的綜合解方案的面源或立體的治理方向發(fā)展，海綿城市正是符合這一趨勢。建設海綿城市是最可持續(xù)的城市水環(huán)境系統(tǒng)整體解決方案。
近年來，我國的雨水資源化利用與管理逐漸起步，其實，早在國家海綿城市試點出臺前，深圳、北京、上海、常德、鎮(zhèn)江等城市已自行開展了試點工作，經過多年實踐，有的已較為成熟。目前，海綿城市建設在這些試點城市的進展多以開展相關技術交流與研究、編制完善地方相關導則規(guī)范、創(chuàng)建工程示范區(qū)為主。
開展相關技術交流與研究。2004年深圳市舉辦了第四屆“流域管理與城市供水國際學術研討會”，深圳市水務局與美國土木工程師協(xié)會和美國聯邦環(huán)保局簽署包括流域管理、面源污染控制和低沖擊開發(fā)的技術交流與合作協(xié)議框架。2015年12月8日，廈門市海綿城市技術交流研討會圍繞城市規(guī)劃、項目設計、施工建設、運行管理等方面，交流研討海綿城市建設經驗，同時推廣展示海綿城市建設相關的新技術、新型產品、材料、設備等。
編制完善地方相關導則規(guī)范。在《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》(GB 50400-2006)、《海綿城市建設績效評價與考核辦法》等一系列國家標準法規(guī)的基礎上，各地方陸續(xù)出臺海綿城市相關導則規(guī)范，用來指導和促進各地海綿城市的規(guī)劃建設，如《池州市海綿城市規(guī)劃設計導則》、《武漢市海綿城市規(guī)劃設計導則》、《河北省城市地下管網條例》、《深圳市再生水、雨水利用水質規(guī)范》等。
創(chuàng)建工程示范區(qū)。深圳從2010年開始創(chuàng)建光明新區(qū)示范區(qū)，通過典型示范項目建設和追蹤后評價，逐步完善相關管理條例和技術手冊，到2020年全面建成低碳示范區(qū)。作為國家海綿城市建設試點，廈門市在馬鑾灣和翔安新城實施了68個示范項目，目前項目已取得了階段性進展，已開工建設的有31個，其中10個項目已經完工。已經完成的試點區(qū)面積2.83平方公里，正在開工建設的達3.97平方公里。
海綿城市下水處理行業(yè)新契
海綿城市并不是一個虛的概念，而是對應著實實在在的水生態(tài)基礎設施的建設，這其中主要涉及園林及生態(tài)修復、河道治理、土地治理、市政管網建設、污水處理廠建設等多個領域，由此可見，污水處理是海綿城市建設不可或缺的一環(huán)。“十三五”規(guī)劃中環(huán)保產業(yè)獲得高度重視，而污水處理則是環(huán)保領域的重頭戲，隨著《水十條》的發(fā)布，水處理行業(yè)必將迎來新的發(fā)展格局。因此，在國家大環(huán)境的多重利好下，污水處理行業(yè)將迎來空前的發(fā)展機遇。下面就水處理行業(yè)所涉及的污水處理廠建設及升級改造、水處理設備、污泥處置、河道修復等方面淺談海綿城市下水處理行業(yè)的發(fā)展新契機。
1.打造海綿功能體，實現污水處理廠全面升級改造
在建設海綿城市這樣一個大的環(huán)境下，隨著城市排水管網建設的逐漸完善，作為污水集中處理的核心，污水處理廠勢必要接納更大規(guī)模的污水處理量和更大的污染負荷，現有的污水處理廠顯然難以滿足這些要求。因此，必須通過對原有污水處理廠進行升級改造，使其適應城鎮(zhèn)排污負荷的要求。例如，污水處理廠可引進先進的計算機管理與控制系統(tǒng)，以確保污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定的合格出水。此外，傳統(tǒng)的污水處理廠其核心架構主要采用鋼筋混凝土等“灰色”設施，而海綿城市建設的核心是以雨水花園、綠地、生態(tài)溝等“綠色”景觀設施為基礎來滿足城市蓄水、排水的要求，因此，作為城市建設的一部分，污水處理廠的建設也應符合海綿城市的綠色建設理念。以新建的福田污水處理廠為例，通過建設雨水花園、礫石系統(tǒng)、生態(tài)排水溝、生態(tài)屋頂，生態(tài)停車場等低影響開發(fā)LID設施，打造成具有“海綿城市”功能的污水處理廠。
2.水處理工藝技術與設備的優(yōu)化與發(fā)展
我國城市污水處理起步較晚，在引進國外先進工藝技術與設備以及經驗的同時，必須結合我國城鎮(zhèn)水質特點，探索適應中國國情的城市污水處理系統(tǒng)。就水處理設備而言，雖然我國的水處理設備正逐漸向技術成熟和規(guī)模化方向發(fā)展，其中部分水處理設備技術性能已和國際先進水平趨同，但水處理設備的總體技術水平相對于發(fā)達國家而言，在技術標準、設備運行的安全可靠性、耐久性以及運行效率、耗能等方面還存在著較大的差距，尤其是技術含量高的特種水處理設備和新型的水處理通用設備上，現有技術還處于初級探索階段。因此，在海綿城市的藍籌下，必須盡快地縮短我國水處理設備技術水平同國際先進水平的差距，加強對特種專用設備及新型通用設備的理論研究及技術開發(fā)，力爭使我國的水處理設備產業(yè)化水平從低端走上高端水平。
3.污泥的資源循環(huán)利用
據統(tǒng)計，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量(干重)大約為3000多萬噸，占我國城市生活垃圾總量的17.4%，大部分污水處理廠污泥的安全處置率低于35%，未經無害化處理的污泥隨意亂丟造成二次污染的現象十分嚴重。污泥的處理處置問題亟待解決。同時，我國的土壤現狀令人擔憂，近年來土地的過度開發(fā)和化肥的濫用使得我國土壤中的營養(yǎng)成分越來越少，特別是有機質的含量嚴重缺乏。城市土壤是海綿城市的第一層蓄水池。通過土壤對水分的吸入、儲蓄、蒸發(fā)等功能，來調蓄整個城市的水量，而體現土壤的水源涵養(yǎng)功能的土壤蓄水能力、滲透能力，與土壤有機質含量直接相關。如果我們能夠把污泥和城市河道底泥肥料化，還田于河道沿岸綠地，提高綠地蓄水能力，構建“城市污泥和河道底泥肥料化—綠地質量提升—綠地蓄水能力提升”的有機質循環(huán)系統(tǒng)，不僅能夠創(chuàng)新水土固廢聯動的海綿城市建設新模式，還可以打通污泥處理處置產業(yè)鏈，形成真正的和諧生態(tài)自然循環(huán)。
4.海綿體生態(tài)修復河道，徹底清除黑臭水體
黑臭水體整治是一項復雜的長期工程，目前全國尚有大量污染水體未得到妥善處置。以深圳市為例，據調查，深圳310條河流中有173條存在黑臭問題。隨著國務院“水十條”關于黑臭水體整治要求的提出和住建部、環(huán)保部《城市黑臭水體整治工作指南》的頒布，城市黑臭水體綜合整治行動勢在必行。從經濟效益、環(huán)境效益和社會效益出發(fā)，生態(tài)修復是治理河道黑臭的最為可行的一種方式。同時，生態(tài)修復也是海綿城市建設的重要環(huán)節(jié)，因此，在黑臭河道治理上，可以采取內河全流域治理理念，建設一系列“海綿體”生態(tài)系統(tǒng)，通過河涌、圩田、紅樹林等自然元素和雨水花園、滲渠、儲水池和城市公園等半人工元素對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用充分發(fā)揮其對水資源的調蓄和保護，以此改善河道生態(tài)環(huán)境。
5.分散式一體化污水處理設備的技術集成與發(fā)展
當前海綿城市主要圍繞生態(tài)基礎設施的建設展開，就其污水治理領域，也主要針對城市地區(qū)集中式污水處理，而農村等地分散式污水處理是一個大的缺口。為全面提升中國的整體水環(huán)境，農村等分散式污水處理同樣刻不容緩。
在“水十條”的背景下，尤其是在各地方政府陸續(xù)出臺農村地區(qū)污水排放標準之際，分散式污水處理具有巨大的市場空間和前景，各大環(huán)保公司也紛紛在這塊“蛋糕”上下足了功夫，目前主要集中在污水處理一體化設備的研究與開發(fā)上。就整體技術水平而言，當前的一體化設備尚處于探索階段，今后仍需加強對一體化設備的技術集成與優(yōu)化，以強化設備的污水處理效果，拓寬其市場應用范圍。
