章林偉：海綿城市建設(shè)應(yīng)師法自然 科學(xué)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)治理
住建部建設(shè)司原副司長(zhǎng)章林偉認(rèn)為：海綿效應(yīng)不是我們建設(shè)出來的，是自然固有的，失效是因?yàn)槲覀內(nèi)藶榈慕ㄔO(shè)過程當(dāng)中的干擾。我們需要的是自然的狀態(tài)，是修復(fù)和保護(hù)。
2013年中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議、2014年考察京津冀協(xié)同發(fā)展座談會(huì)、2014年中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第5次會(huì)議等會(huì)議上，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)在提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。
認(rèn)識(shí)：海綿效應(yīng)和衡量指標(biāo)
自然的海綿效應(yīng)，它不是建設(shè)出來的，而是自然本身所固有的
海綿效應(yīng)是指天然下墊面對(duì)降雨具有適應(yīng)環(huán)境變化的“彈性”作用，即故有的吞吐功能：雨季時(shí)，發(fā)揮其吸納、入滲、滯蓄、凈化、存儲(chǔ)等效應(yīng);旱季時(shí)，發(fā)揮其緩釋排放等效應(yīng)。大山名川的植被沒有被破壞時(shí)，溪流不會(huì)因?yàn)榻涤甑挠绊懚l(fā)生明顯的水量和水質(zhì)的變化，而如果其水量和水質(zhì)發(fā)生了巨大變化，這一定是由于其植被遭到了嚴(yán)重的破壞。這就是自然的海綿效應(yīng)，它不是建設(shè)出來的，而是自然本身所固有的。
下墊面硬化是城市建設(shè)過程中所面臨的最大的問題之一。硬化會(huì)破壞城市水系統(tǒng)的循環(huán)，下圖表示不同硬化條件下，當(dāng)?shù)厮奶卣鞯淖兓闆r。從圖中可以看到隨著城市化的加深，不透水下墊面所占的比例越來越大，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐乃h(huán)過程。造成的直接影響是地表徑流顯著增大，而滲透的地下水逐漸減少。隨之引發(fā)的是一系列的生態(tài)、環(huán)境、資源和安全問題等。從海綿效應(yīng)的角度來看，這是由于當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境本身所固有的海綿效應(yīng)在人為建設(shè)過程受到干擾，因此失效了。
用何指標(biāo)衡量：降雨與徑流之間的關(guān)系
大氣的水汽循環(huán)運(yùn)動(dòng)基本上包括四個(gè)過程：蒸騰、水汽運(yùn)動(dòng)、降雨和回歸大海。其中蒸騰和回歸大海這兩個(gè)過程的水量都只有10%～30%。研究小尺度城市范圍內(nèi)的水循環(huán)，主要是研究其降雨與徑流之間的關(guān)系。
王浩老師以中國(guó)的七大流域結(jié)合我國(guó)的氣候特征做出了降水-徑流分帶圖，用以研究我國(guó)降水與徑流之間的關(guān)系。這對(duì)當(dāng)前海綿城市建設(shè)的研究是至關(guān)重要的。
海綿城市建設(shè)的目的是通過控制雨水徑流，恢復(fù)本地海綿體，從而實(shí)現(xiàn)修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境、涵養(yǎng)水資源、提高水安全、復(fù)興水文化的目標(biāo)。中國(guó)有很多詩(shī)詞歌賦以水為媒介，中國(guó)沒有水，文化也就斷了。北京海淀的淀現(xiàn)在基本上是沒有了，更別談海了。
如何把降雨徑流量控制在70%?
2015年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》已經(jīng)明確指出通過海綿城市建設(shè)，綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用。其中，70%的降雨控制率是根據(jù)我國(guó)的水文本底狀況圖得出的，美國(guó)目前的降雨控制率為90%。這是大概率、小降雨的累積量，我們的目的就是要“潤(rùn)物細(xì)無聲”的把水留下來。
那么如何將降水徑流量控制在70%呢?根據(jù)降雨的頻次和累計(jì)降雨量，我們做出了年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)雨強(qiáng)的關(guān)系圖。這是關(guān)于量的曲線，之前我們以強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)在改用體積法進(jìn)行控制。70%的徑流控制率所對(duì)應(yīng)的降雨強(qiáng)度值是體積法設(shè)計(jì)中一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)。下圖的縱坐標(biāo)表示的是年徑流總量的控制率，它的70%所對(duì)應(yīng)的控制降雨的體積與整個(gè)年降雨量的比值，也是體積法設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵值。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，并結(jié)合我國(guó)的氣候能耗特點(diǎn)，我們又做了全國(guó)范圍內(nèi)包含200多個(gè)城市的降雨徑流控制率分布圖(如下圖所示)。但是，作為一個(gè)基本的設(shè)計(jì)參數(shù)。建設(shè)海綿城市不僅要解決量的問題，還要解決質(zhì)的問題。
北京建筑大學(xué)通過對(duì)北京和上海的調(diào)研，累積出一個(gè)關(guān)于北京某停車場(chǎng)的徑流水質(zhì)與降水量的關(guān)系圖。所用的水質(zhì)指標(biāo)是SS和COD。從圖中可以看出，隨著降雨量的增加，SS和COD的濃度都表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，這說明降雨強(qiáng)度越大，SS和COD的去除率越高。這為海綿設(shè)施的建設(shè)提供了一個(gè)基本的指標(biāo)參數(shù)。不同的區(qū)域?qū)S污染徑流的控制率不同，美國(guó)西部地區(qū)對(duì)SS徑流的控制率為60%，而東部地區(qū)對(duì)SS的控制力度相對(duì)較大，為90%，這同時(shí)也說明了美國(guó)東部地區(qū)的降水徑流的控制率高于90%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)東部地區(qū)最高的降水徑流是控制到一英寸多，即31mm。我國(guó)對(duì)徑流污染的控制率也是60%，這個(gè)值要比量的控制率(降雨徑流控制率)低的多。因此將來我們?cè)谶M(jìn)行控制率設(shè)定時(shí)，要同時(shí)參考這兩個(gè)值，然后取其最大值。
方法：頂層設(shè)計(jì)結(jié)果導(dǎo)向系統(tǒng)治理
設(shè)計(jì)理念：來自中國(guó)古梯田的啟發(fā)
在設(shè)計(jì)海綿城市的過程中，我們一方面借鑒了國(guó)外的LID理念，另一方面也考慮了過去所用的體積法。同時(shí)還借鑒了過去老祖宗治水的辦法——梯田。目前，梯田已被列入世界文化遺產(chǎn)的名錄中，它是中國(guó)，也是世界最偉大的文化遺產(chǎn)之一，能很好的解決人-地-水之間的關(guān)系，合理解決了徑流的分配問題。這對(duì)我們建設(shè)海綿城市的啟發(fā)很大。
我國(guó)古代的很多老城或村鎮(zhèn)基本上都是按照梯田的排水理念進(jìn)行的設(shè)計(jì)，如西遞宏村的“水脈”格局，對(duì)降水進(jìn)行管理、控制和使用，不僅解決了降水徑流的問題，同時(shí)又能很好的與環(huán)境進(jìn)行融合。根據(jù)這個(gè)理念，我們總結(jié)出建設(shè)海綿城市的方法，之前的技術(shù)通常是對(duì)雨水進(jìn)行簡(jiǎn)單的末端處理，現(xiàn)在逐漸發(fā)展為源頭減排、過程控制和系統(tǒng)治理。
設(shè)計(jì)方法：從末端處理到源頭減排、過程控制和系統(tǒng)治理
傳統(tǒng)的方法主要是末端處理，即“快排”，通過研究梯田的排放理念——“滲、滯、蓄、凈、用、排”，逐漸將其滲透到海綿城市建設(shè)的末端治理中，從而更好的保障城市范圍內(nèi)水的生態(tài)大循環(huán)。
徑流過程控制是指通過消峰、錯(cuò)峰，延緩和降低徑流峰值，從而降低排水強(qiáng)度，減輕城市排水設(shè)施的負(fù)荷。未來我們希望逐步賦予它治理水污的功能，從而把整個(gè)設(shè)施作為雨水的調(diào)蓄空間利用起來。
源頭減排是指利用微地形設(shè)計(jì)、豎向控制、景觀設(shè)計(jì)、園林綠化、蓄水模塊、下凹雨水塘等組合技術(shù)實(shí)現(xiàn)滯、蓄、滲、凈、用、排的功能要求，從而達(dá)到雨水徑流控制的目標(biāo)。傳統(tǒng)的開發(fā)方式是靠雨水管道進(jìn)行速排，表現(xiàn)為綠地高于道路。而海綿城市的建設(shè)方式是有組織地進(jìn)行地表徑流排放，將景觀與功能結(jié)合起來。先進(jìn)行滲、滯、蓄、凈、用，最后再排。真正實(shí)現(xiàn)了源頭減排的目的。
因此，要想建立這樣一個(gè)海綿城市體系，就要實(shí)現(xiàn)“灰綠結(jié)合、藍(lán)綠交融”，即末端治理(灰綠)、過程控制(主灰)、源頭減排(主綠)相互結(jié)合、相輔相成。
強(qiáng)化海綿城市的頂層設(shè)計(jì)
2015年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確提出了海綿城市建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)，提出了海綿城市的目標(biāo)導(dǎo)向和問題導(dǎo)向。海綿城市這一理念的提出，使得一些傳統(tǒng)的技術(shù)方法和手段發(fā)生變革，而這些變革將直接反映到城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，因此應(yīng)強(qiáng)化海綿城市的頂層設(shè)計(jì)。
海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃的自然生態(tài)格局是山水林田湖草;規(guī)劃協(xié)調(diào)的是水質(zhì)與水量、生態(tài)與安全、分布與集中、綠色與灰色、景觀與功能、地上與地下、岸上與岸下的關(guān)系;規(guī)劃管控的指標(biāo)包括：年徑流總量控制率、水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、災(zāi)害防治(內(nèi)澇、洪水)等。在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，如果這些要素沒有很好的實(shí)現(xiàn)，后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)中就更難落實(shí)，從而又變成了一種末端治理。因此我們要把源頭做好，強(qiáng)化海綿城市的頂層設(shè)計(jì)。另外，海綿城市一定要按照區(qū)塊進(jìn)行，合理劃分管控分區(qū)。依據(jù)地形地貌、流域、等高線等自然屬性特征劃分匯水分區(qū);在排水口上溯，管網(wǎng)排水邊界處設(shè)置排水分區(qū);依據(jù)地塊坡度、雨洪組織與溢流收排、設(shè)施布置劃分項(xiàng)目片區(qū)。
結(jié)果導(dǎo)向
海綿效應(yīng)：水量(雨水徑流量控制)、水質(zhì)(雨水徑流污染控制)
實(shí)效(獲得感)：小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解。
原標(biāo)題:章林偉：海綿城市建設(shè)應(yīng)師法自然 科學(xué)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)治理
