"海绵城市"建设的关键科学问题与思考

张先贵

摘 要：文章主要就"海绵城市"建设中的一些关键科学问题进行探讨，以供广大同行参考。

关键词：海绵城市；建设；关键科学问题；雨洪管理；生态系统；思考

一、“海绵城市”的定义

城市建设行业内和学术界习惯用“海绵”来比喻城市的某种吸附能力，例如澳大利亚人口研究学者布吉（Budge）应用海绵来比喻城市对人口的吸附现象，IgnacioF.Bunster-Ossa用海绵城市来形容城市像海绵一样处理雨洪自然事件问题的弹性能力。由于其与生态雨洪管理理论和思想一致，更多的学者用海绵比喻了城市或土地的雨涝调蓄能力。对于“海绵城市”的概念，出现了多种名称，主要有绿色海绵、海绵体城市、生态海绵城市等，最终在国家政策层面确定了“海绵城市”，并被定义为城市像海绵体一样，下雨时能够吸水、蓄水、净水、渗水，需要时将蓄存的水“释放”出来并加以利用，形成具有“弹性”的城市。“弹性”指的是能承受一系列改变并保持结构和功能的能力、自组织能力和学习适应能力，具有适应性和弹性的城市水系设施是弹性城市的重要组成元素。

二、建设途径与主要技术

“海绵城市”建设是一个跨行业、跨部门、跨学科的系统工程，涉及到规划、建筑、排水、结构、道路、园林景观、水文等多个专业。《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发[2015]75号）指出海绵城市建设是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。主要建设思想为保护城市原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等生态敏感区，发挥其海绵功能，利用天然植被、土壤、微生物等治理水环境，再结合生态基础设施和低影响开发技术，逐步恢复被破坏的城市生态系统。建设途径主要有三个方面，一是对城市原有生态系统的保护；二是生态恢复和修复；三是低影响开发。主要技术以“渗、滞、蓄、净、用、排”等六大要素来实现，分收集、蓄水和用水三大措施。“海绵城市”强调“以自然为主”、“源头控制”和“因地制宜”的基本原则，保护自然、师法自然、尽可能保留城市生态空间，恢复生物多样性，营造优美的景观环境。保护与修复措施包括从宏观尺度开始，识别生态斑块，构建生态廊道，加强斑块之间的联系，形成网络化，并划定蓝线与绿线，进行水生态环境修复；对微观的城市道路、城市绿地、城市水系，居住区及具体建筑，采取要强制性手段保护生态斑块，维持其自身的调蓄能力，加强源头控制，形成不同尺度的生态海绵体。这些过程是在城市总体规划、专项规划、控制性详细规划等不同层次的城市规划区海绵城市设计与改造中实现的。

三、关键科学问题与建设思考

1.“海绵城市”的科学研究

从目前海绵城市概念与内涵、实践案例等研究来总结，“海绵城市”的主要理念可以归纳为一个核心指导思想、三大建设途径、三大雨水系统、四大关键目标。核心指导思想是低影响开发理念；三大建设途径是生态系统保护、修复与低影响开发建设；三大雨水系统是低影响开发雨水系统、传统雨水管渠系统和超标雨水径流系统；四大关键目标是水安全、水环境、水资源和水生态城市的实现。大多数研究倾向于以“低影响开发建设”来代替“海绵城市”建设，而“海绵城市”是解决城市水问题的系统工程，与多个部门的统筹规划、设计、建设等密切相关，并且受到人口、经济、自然等多种要素的影响，需要各方面的综合研究。研究尺度上，在开发微观尺度的建设技术同时，应从宏观、中观、微观等不同尺度来综合研究海绵系统和海绵体，进行中远期的国家规划建设。如在宏观尺度，流域空间格局上进行水生态安全格局分析，使它成为区域的生态基础设施；中观尺度上，有效利用规划区域内的河道、坑塘，集水区和汇水节点，形成“海绵系统”；最后进行微观的“海绵体”研究。这些不同尺度的研究和建设，可以互为补充，共同构成一个完整的生态基础设施网络，特别在水生态系统的尺度上，研究海绵体的生态系统服务和生态演变机制，使研究具有科学性、系统性、创新性和可操作性。

2.“海绵城市”的生态系统服务

提高生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键，也是“海绵城市”建设最终的目标。CostanzaR等研究表明，解决城市水问题，必须把研究对象从水体本身扩展到水生态系统，通过生态途径，对水生态系统结构和功能进行调理，增强生态系统的整体服务功能。城市水生态系统在城市圈内与各环境要素和社会经济之间相互以水为中心，形成复杂的生态系统，并且大部分与湿地生态系统相连。据美国威斯康星州河流流域測算，它拥有15%湿地率，洪峰高度比无湿地覆盖河流低60%—65%。由此可见，湿地生态系统与“海绵城市”密切相关，对减少城市内涝也有明显效果，在一般情况下，微观尺度的“海绵城市建设”可视为湿地生态系统的建设。湿地生态系统作为地球上三大生态系统之一，是城市生态系统的重要组成部分，具有其他生态系统不可替代的多种生态系统服务。湿地生态系统可以提供淡水资源、生活及生态景观用水等供给服务功能；提供调节气候、调蓄洪水及地表水、补充地下水、水质净化、固碳等调节服务功能；提供休闲娱乐，生态教育等文化服务功能；还有维持生物多样性的支持功能。然而，随着城市进程的加快，城市湿地不断被破坏，严重损坏了城市的“海绵性”，导致了如今的“城市看海”现象。因此，要从湿地生态系统服务角度出发，对各类“海绵体”的结构、生态过程、功能及其机理有明确的研究和修复目标，进行长期的定量评价、监测和管理方面的研究，增强生态系统的整体服务功能，提高其社会、经济和生态综合效益。

3.“海绵城市”的评价指标与管理体系

对于海绵城市建设和生态基础设施的评价和管理，国内还处于摸索发展阶段。目前《海绵城市建设绩效评价方法》中的评价指标和要点为水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况、显示度等六个方面，包括18项指标。有关部门把海绵城市建设重点放在城市规划、城市设计、施工建设、建设技术、监理和投资等六个环节上。从生态系统角度看，现行的评价指标不能全面反映海绵城市生态系统服务的强弱，需要综合的水生态系统评价与针对性的生态基础设施的评价相结合，建立不同空间尺度的评价指标体系。湿地生态系统具有水文地貌分类（HGM）、湿地快速评价法（RAM）、生物完整性指数法（IBI）、湿地评价技术（WET）等生态功能评价方法，是根据水文、地形、生物化学、生物栖息地等生态要素来进行评价的。而且RAM评价方法还包括洪水储存与控制能力、侵蚀控制、生物多样性与生物栖息地功能、水质保护与改善能力、美观与文化娱乐等生态系统服务作为评价指标，可以针对性地进行生态系统服务评价与恢复。这些评价指标与方法在“海绵城市”评价上是可借鉴和应用的。但对于不同基础设施进行统一的服务功能评价是有缺陷的，还是要有客观的综合评价指标体系。在生态基础设施管理方面，相关管理方法较为分散，缺乏系统而全面的管理体系和法律法规，要借鉴国内外先进经验，必须改进城市各类设计、建设工程、标准、指标和管理规范，加强海绵城市生态系统服务的定量研究和评估模型研究，整合多尺度生态基础设施管理研究，健全海绵城市评价与管理体系。

参考文献：

[1] 车伍， 赵杨， 李俊奇. 海绵城市建设热潮下的冷思考[J]. 南方建筑， 2015（4）：104-107.

[2] 邱妍妍， 葛厚典. 关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J]. 工程技术：文摘版：00105-00105.