海绵城市的技术实践

2016.10海绵城市建设的技术实践赵锂TEL：88328008Mobile:[phone]Email：[e-mail]目录1.背景2.政策与形势3.海绵城市建设概念与理解4.海绵城市建设的技术措施5.海绵城市的规划6.案例1.背景2020/2/26城镇化之前城镇化之后城镇化改变水文特征水的自然循环规律被干扰，导致了“逢雨必涝、雨后即旱”。涝旱水资源短缺6全国重点缺水城市分布图华北平原地下水漏斗中国水利水电科学研究院水资源所全国300多个城市缺水“喊渴”水源得不到涵养，地下水形成漏斗水生态问题过度工程化破坏河道生态水体富营养化干涸河道水的自然循环规律被干扰，径流发生变化水生态系统被割裂，导致系统碎片化生物多样性减少水环境污染40%的城市河道黑臭，60%的地下水水质较差或极差初期雨水污染、合流制溢流污染COD工业4%生活12%污水处理厂23%养殖牧场9%畜禽养殖5%农业面源6%水产养殖5%城郊地表径流36%地表径流COD污染占排入水体环境总量的36%初雨COD和SS浓度远超过生活污水水安全风险62%城市发生过内涝10水文化消失生态的“皮”不存，文化的“毛”焉附？乡愁只能在诗歌中、故事里……曾经的永定河现在的永定河水生态水资源水环境水安全水文化雨水径流控制恢复本地海绵体修复水生态、改善水环境、涵养水资源、提高水安全、复兴水文化海绵城市建设目标通过人工和自然的结合、生态措施和工程措施的结合、地上和地下的结合，即解决城市内涝问题、水体黑臭的问题，又可以调节微气候、改善人居环境。2政策与形势领导要求在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。（——目标）治理内涝不能头痛医头、脚痛医脚，一味地增加排水管网不能解决问题，而是要通过地下管廊，打造“海绵城市”。坚持生态优先、安全为重、因地制宜，积极探索“海绵城市”建设路径。构建政府为主导、企业为主体、市场有效驱动、全社会共同参与的建设工作格局。（——方针）一是要确立目标。要争取把70％左右的雨水留在当地。二是要千方百计地把雨水留下。三是要推进区域整体治理。四是要总体规划，分步实施。五是要全面规划、全面建设、全面启动。（——要求）14政府积极推动（稳步快速）2013年3月25日《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》：要按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念，控制开发强度，2013年9月6日《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》：……积极推行低影响开发建设模式，将建筑水收集。2013年9月18日国务院发布《城镇排水与污水处理条例》：……建设雨水收集利用设施，削减雨水提高城镇内涝防治能力。2013年12月，中央城镇化工作会议要求：…...建设“海绵城市”……修编《城市排水规划规范》、《室外排水设计规范》、《绿色建筑评价标准》新编：《城镇内涝防治技术规范》、《城市雨水调蓄工程技术规范》等。2014年,《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》：大力推行低影响开发建设模式，加快研究建设海绵型城市的政策措施。2014年，《海绵城市建设技术指南》。2015年3月，第一批16个海绵城市试点城市（4X3、5X3、6X3）。2015年7月，《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》。2016年4月。第二批14个海绵城市试点城市。媒体关注中央1套新闻联播（10月9日）住房和城乡建设部副部长陆克华今天在国务院新闻办表示，未来3年，我国将建成超过450平方公里的海绵城市试点。主要网站发布新闻通过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。海绵城市建设上升为国家战略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）工作目标统筹推进新老城区海绵城市建设。从2015年起，全国各城市新区、各类园区、成片开发区要全面落实海绵城市建设要求。推进海绵型建筑和相关基础设施建设。海绵型建筑与小区；推行道路与广场雨水的收集、净化和利用；推进城市排水防涝设施的达标建设，加快改造和消除城市易涝点。推进公园绿地建设和自然生态修复。推进公园绿地建设和自然生态修复；恢复和保持河湖水系的自然连通，构建城市良性水循环系统，逐步改善水环境质量。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）建设内容2016年2月《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》七、营造城市宜居环境（二十）推进海绵城市建设。充分利用自然山体、河湖湿地、耕地、林地、草地等生态空间，建设海绵城市，提升水源涵养能力，缓解雨洪内涝压力，促进水资源循环利用。鼓励单位、社区和居民家庭安装雨水收集装置。大幅度减少城市硬覆盖地面，推广透水建材铺装，大力建设雨水花园、储水池塘、湿地公园、下沉式绿地等雨水滞留设施，让雨水自然积存、自然渗透、自然净化，不断提高城市雨水就地蓄积、渗透比例。七、营造城市宜居环境（二十一）恢复城市自然生态。制定并实施生态修复工作方案，有计划有步骤地修复被破坏的山体、河流、湿地、植被，积极推进采矿废弃地修复和再利用，治理污染土地，恢复城市自然生态。优化城市绿地布局，构建绿道系统，实现城市内外绿地连接贯通，将生态要素引入市区。建设森林城市。推行生态绿化方式，保护古树名木资源，广植当地树种，减少人工干预，让乔灌草合理搭配、自然生长。鼓励发展屋顶绿化、立体绿化。进一步提高城市人均公园绿地面积和城市建成区绿地率，改变城市建设中过分追求高强度开发、高密度建设、大面积硬化的状况，让城市更自然、更生态、更有特色。3海绵城市概念及理解海绵城市理念海绵城市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。海绵城市建设—多目标的低影响开发雨水系统构建绵城市建设-低影响开发雨水系统构建，主要是借鉴美国的低影响开发（LID）、巴黎“可持续城市排水系统”、澳大利亚“水敏城市设计”等做法。但我国目前的问题比他们复杂得多、大得多，瓶颈也大，至少国外的环境污染问题比我们小得多，我们需要对自然水循环和社会循环统筹加以考虑，是多目标低影响开发设施的构建。22实际上国外海绵城市建设（包括LID、SUDS、WSUN、LIUDD等）的实践尺度非常有限，以国内外文献经常引用的美国Highpoint住宅区为例，项目面积仅为49公顷，而我国试点城市示范区范围要求不小于15平方公里，相同的建设模式和建设思路是否适用，尚无法证实。23HighPoint住宅区是美国西雅图一个能够容纳多阶层的混合式居住区。该住宅区是“低影响开发”（LID，LowImpactDevelopment）应用的成功案例。包括对不透水铺地的面积设置，对于屋顶排水的要求，植被浅沟和调蓄水池的设计等方面。海绵城市建设的实质，应归为城市水资源和水环境的综合整治，而不是一个点一个点的进行治理，采取碎片化方式推进。海绵城市应该以自然为先导，以循环为关键，以功能为切入点。应：绿色+灰色的系统，在污水资源生产、生活和生态回用及梯级利用基础上，充分利用城市水体的生态净化功能，再加上海绵城市设施对雨水的收集与利用等，同时减轻城市“逢雨必涝”等水安全问题。海绵城市建设在规划、设计、实施中，纵坐标上看，应该从关注城市雨水管理上升到城市水系统综合管理，需要解决的瓶颈问题比国外更多、更大。横坐标来看，对于技术装备、理念以及涉及的各种要素等方面应借鉴国外的一些先进的经验，才能把整个城市水系统，特别是海绵城市建设做得更好。24对于逢雨必涝的街区，采用海绵的技术设施实现暴雨峰值的消减和错峰，并尽可能采取雨污分流排水体制，雨水经过滞留和净化应就近排入水体或可资利用的蓄水池等。对于黑臭水体治理，应该杜绝污水直排进入城市水体，实现污水全部截流。鉴于目前很多城市水体污水截流后出现水体断流，污水处理厂应该尽可能设置在内河中上游，尾水作为城市水体的生态补充水源。在黑臭水体治理中，必须在景观设计的同时实现生态净化功能，利用具有净化功能的水生植物系统，进一步净化污水处理厂尾水中的N、P，避免污水厂过度处理，实现节能降耗。25错误导向：海绵城市的建设能一劳永逸地解决城市内涝问题。必须澄清的事实是：不管采用哪种办法，城市内涝的防治始终是有一定标准的；如果遇到超过设计标准的暴雨，仍然会发生内涝。海绵城市的建设当然无法杜绝内涝的发生，但可以减少内涝的次数和缓解内涝严重的程度。“城市内涝”的双重概念也必须向普通民众澄清。在设计市政排水系统时，对于“积水深度在15cm以上、积水时间超过30min以上”的情况才认为是内涝，这实际上与普通民众的认识不同（普通民众认为地面有大面积积水即是内涝，并不考虑深度和持续时间）。26避免：重建设、轻管理；重投入，轻运营。海绵城市建设效果是否可持续发挥，很大程度上取决于后续管理维护，如河道及调蓄池的清淤维护，低影响开发设施的定期清理和检查等，都需要人员和费用。不少地方的植草沟、滞留、调蓄池、种植屋面就是因为缺少专业管理和维护，已经丧失了原有的作用，造成人财物的浪费。海绵城市建设前期建设需要投入大量的资金，后期维护更需要持续的投入。27海绵城市建设—多目标的低影响开发雨水系统构建过程出现的问题造成：在建设海绵城市的时候，很多城市思路局限，很多做法非常碎片化。水安全风险、水生态破坏、水资源短缺、水环境污染是“城市系统问题”，决不能分而治之，都应该纳入到“海绵城市建设”中去。当然，每个城市所面临的情况各异，北方缺水地区更需要解决水资源短缺问题，南方降雨充沛、河网密布的地区可能污染更严重。海绵城市建设，不能“教条化”，不能简单的照搬国外的案例，要因地制宜。28海绵城市建设项目有以下几种典型的运作模式：一是通过水体治理改善环境、带动周边地产增值，将增值收益让渡，实现项目财务平衡；二是通过规划管控，将海绵城市建设要求作为土地出让、规划建设许可的前置条件，减少政府公共支出；三是政府出资购买公共服务，按照治理后的环境效果付费；四是将海绵城市建设项目整体交给社会资本打包运作。上述四种模式都是很有益的探索，但因为不直接产生经济回报，故从长期来看，雨水资源管理费用的收取和“建设、管理、维护、运营”一体化海绵公司的成立，仍是解决经营问题的必由之路。29年径流总量控制率根据多年日降雨量统计数据分析计算，通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发（腾）等方式，场地内累计全年得到控制（不外排）的雨量占全年总降雨量的百分比。理想状态下，径流总量控制目标应以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌时的径流排放量为标准。4.1.1雨水控制及利用系统应使场地在建设或改建后，对于常年降雨的年径流总量和外排径流峰值的控制达到建设开发前的水平，并应符合本规范第3.1.2条和第3.1.3条的规定。（GB50400)这一目标主要通过控制频率较高的中、小降雨事件来实现。以北京市为例，当年径流总量控制率为80%和85%时，对应的设计降雨量为27.3mm和33.6mm，分别对应约0.5年一遇和1年一遇的1小时降雨量。3001020304050607080901000102030405060708090100设计雨量/mm控制率/%北京兰州广州哈尔滨上海兰州（14))哈尔滨（25）北京（35）上海（36）广州（60）我国典型城市设计降雨量与径流控制率的关系85%60%控制降雨强度（mm/d）13.822.233.0/33.643.4城市（1年1遇小时降雨量mm/h）32武汉设计降雨量与年径流总量控制率关系曲线图当年径流总量控制率在70%~85%之间时，对应的设计降雨量在24.5~43.3毫米之间。径流总量控制率考虑的因素：1开发建设前的径流排放量与地