净水技术|关于推进海绵城市建设若干问题的探析
小编导读
该文阐析了海绵城市与BMP、LID以及弹性城市等概念之间的差异，并解析了建设海绵城市的意义，从技术层面和管理层面详细探讨了推进海绵城市建设需要突破的瓶颈问题，并以上海为例，提出建设海绵城市的一些具体设想。作者：上海城投水务（集团）有限公司/陈华。本文选自《净水技术》2016年第一期“经验交流”栏目。文章版权专有，转载请注明出处。
海绵城市建设技术指南（试行）发布以后，试点城市申报、专题研究等工作在各地都紧锣密鼓地开展着。廓清海绵城市的概念，深入解析海绵城市的特点，有助于我们从理论到实践更好地理解与推动海绵城市建设工作。
顾名思义，海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的弹性，下雨时吸水、蓄水，渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
海绵城市最显著的特征是自然积存、自然渗透、自然净化。而实现途径是“保护”、“修复”和“低影响开发”。“保护”是对原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的合流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地，维持城市开发前的自然水文特征，这是实现海绵城市最主要的途径；“修复”是指生态恢复和修复，对在开发过程中遭到破坏的水体和其它自然环境，运用生态的手段进行恢复和修复；“低影响开发”即LID，在开发过程中采用“滞、渗、蓄、净、用、排”等手段对雨水进行控制和利用。所以，海绵城市是以打造生态城市、建设生态文明为目标的多功能、多学科、多部门的融合，它除了包含低影响开发的理念之外，更强调原位保护和减排。所以，海绵城市建设并不只是我们浅层所认知的低影响开发，其内涵要丰富得多。
海绵是具有蓄放、伸缩功能的，具有弹性。海绵城市与弹性城市有着密切的关系。2014年，美国洛克菲勒基金会（Rockefeller Foundation）针对城市系统，提出通过健康与福祉（人）、经济和社会（组织）、城市体系及其服务（地方）、领导力与战略（知识）四类指标体系来研究、构建和评定一个城市的弹性，而体系中每大类指标中的有关分指标都能在海绵城市建设的完整体系中找到相应的对应物，可见两者有密切的关系，如表1所示。
弹性城市具有3个本质特征——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，是城市发展的方向和美好愿景，尤其在防灾减灾方面具有重大的现实意义，因此，在城市科学研究和实践中，弹性城市建设越来越受到关注。综上所述，海绵城市与弹性城市关系密切，并可视为弹性城市规划、设计和建设中一个涉水的子系统，是一个相对完善的体系，并可与弹性城市的其它子系统有机融合。
推进海绵城市建设是应对和解决当今城市问题的重要手段和措施，是弹性城市建设中的一个重要内容。
海绵城市建设强调保护自然生态，修复受损的生态，并实施低影响开发，所以它最重要的意义是生态保护，是向生态城市迈进的重要步伐。1988年，王如松将生态城市概括为“按生态学原理建立起来的一类社会、经济、自然协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态良性循环的人类聚居地，即高效、和谐的人类栖境。”因此，衡量一个城市是否达到生态城市的控制目标，必须用社会、经济和环境三个维度、多个指标乃至分指标进行考量。海绵城市建设涉及生态城市建设中多个指标，如水环境质量、绿化水平、公众安全、公众满意度等。
城市内涝是指城市范围内由于强降水或连续性降水超过排水系统排除能力致使城市内产生积水灾害的现象。城市内涝具有不可预见性、危害大、影响范围广的特点。
近年来，由于城市化加剧，排水系统和生态建设相对滞后，强对流天气和汛期风、暴、潮、洪四碰头引发的各大中城市内涝事件频发，直接和间接灾损严重，甚至发生过人员死亡，引起各地政府和广大人民群众的高度重视。
海绵城市建设通过最大限度的生态保护，修复受损失的生态，并通过“滞、渗、蓄、用”等手段，调节水文循环，使之更接近自然状态，减少地表径流量，延缓雨峰到来的时间，将径流经过处理回用，使最终进入管渠和行泄通道的径流量最小化，可最大限度地降低内涝发生的风险。
自然降雨在降落过程中对空气的淋洗环节、降落到屋顶和地表引起的冲刷以及进入市政管网冲刷管道沉积物等环节都可能造成径流污染。在点源污染基本受控后，市政泵站溢流污染已成为影响河道水质的主要污染源之一。初期雨水污染水平在不同城市之间有差异，如在上海的研究采样中，市政泵站排江污染COD可达1000 mg/L。
海绵城市建设通过一系列低影响开发手段，根据径流污染特点，选择合理的植物配置，充分发挥生态处理效能，相比单纯靠管网收集、末端处理的传统排水手段而言，是一种低碳环保的污染治理手段。
在海绵城市建设过程中，始终强调雨水的综合利用。在北方城市，由于水资源紧缺，雨水收集利用的主要目的是为了有效弥补水资源的紧张局面；而在南方城市，雨水综合利用的主要目的是可以有效减少径流外排量。在实际工作中，可以根据不同的需求，设计雨水处理的工艺，落实雨水综合利用环节。
海绵城市建设强调生态保护和低影响开发，能有效提高绿化覆盖率，保持和提高水面率，具有显著的景观效应，是实现美丽中国的重要途径。在人们的物质需求逐步得到满足的情况下，精神文化和审美需求日益提升，海绵城市建设带来的景观效应能与人的这些更高层次的需求相匹配。
首先在理念上需要突破。海绵城市建设是一个涉及排水、绿化、道路、建筑等诸多方面的系统工程，它要求各个行业、各个部门要从以往考虑本身的单一目标逐步转换到考虑多目标、多效能。从排水工作者的角度，以往的工作主要聚焦于管网和泵站，这实际上是整个排水防涝系统中的一个小排水系统。海绵城市建设要求其工作链条要向两端延生，向上延伸到原位减排，即低影响开发，这是整个城市生态建设的细胞；向下要延伸到大排水系统，即考虑超标雨水径流的行泄通道。这样才能与中间的管网环节联结形成一个完整的工作链条。
其次是设计标准和规范。住建部于2014年10月发布了海绵城市建设技术指南（试行）——低影响开发雨水系统构建。该指南指出关于低影响开发雨水系统设计的一般流程中，最关键的环节是竖向设计。无论是建筑与小区、城市道路还是城市绿地与广场设计中，竖向设计都是事关低影响开发系统成功与否的重要环节。目前，国家行业标准中只有《城市用地竖向规划规范》（CJJ83-99），亟待修订，补充和完善海绵城市建设所需要的高程控制和要求，以便设计单位有据可依。竖向高程确定后，比较重要的是标准是植物配置，要选择属地化的植物并能符合低影响开发的要求。比如屋顶绿化的植物选择，既要能耐水淹，又要能耐旱，还要能抗风，更要能适应本地的气候。
再次是定额编制。对于海绵城市设计和建设环节而言，原给排水概预算定额显然不能满足需要，需要在示范城市建设的推进过程中，逐步总结经验，提炼和分析，编制相应的定额。
海绵城市建设需要强有力的政策配套。本次海绵城市建设示范城市申报内容中也有不少与政策和管理有关的内容，笔者认为政府也试图通过本轮申报积累一些经验，为相关管理政策的出台做个铺垫，以利于进一步推动海绵城市建设。海绵城市建设管理亟待突破的政策瓶颈主要有以下几个方面：
首先是规划方面。规划是龙头，规划管理和控制非常重要。其中包括将海绵城市建设要求落实到城市总体规划、控制性详细规划和相关专项规划的制度，地块开发的规划建设管控制度等。只有管理好规划，海绵城市建设管理才会事半功倍。
其次是重大建设项目的投融资和费价政策。国家鼓励民营资本积极参与环保领域的资本运作，实现双赢。民营资本在寻求项目合作阶段，最关心的是投资回报。由于海绵城市建设项目所获得的效益以环境效益和社会效益为主，直接经济效益并不明显，很难以经济产出作为依据来测算投资回报，这在一定程度上阻碍了PPP项目的进程。这就要求环境保护领域在基础研究和应用研究上要有突破，要将环境效益货币化，并成熟应用到商业测算层面。
再次是必须明确建设主体和运营维护主体。目前，有诸多方面都表示愿意积极投身海绵城市建设，但是又感觉海绵城市建设的主体不是自己，自己只是配角。应该以政策明确规定相应内容，避免推诿扯皮。比如，可以规定，谁开发，谁负责海绵的建设落实。在建设完成后，也必须明确运行维护的主体，避免长期维护缺位。
第四是地块开发的政策。《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014版）3.2.2A规定：地区整体改建时，对于相同的设计重现期，改建后的径流量不得超过原有径流量。此条虽为强制性条款，但如何评估和持续性考核，相关政策亟待加强。
最后是经济杠杆。如何用经济杠杆撬动海绵城市建设？经济方面的政策至关重要。要促使海绵城市建设可持续健康发展，不仅需要测算相关的建设费用，长期的维护保养费用也必须跟进。适度的补贴是确保海绵城市建设启动阶段稳步推进的经济手段，稳固阶段检查后可配套奖惩作为一种持续性的常规管理手段。此外，立足国际，借鉴国外同类经验，适时开展雨水费征收制度的调研，以形成战略储备。这些都是与海绵城市有关的经济政策。
上海是一个经济发达、人口稠密的特大型城市，定位于“创建国际金融、贸易、航运和经济中心，成为一个现代化国际大都市”的城市发展目标，城市化程度已经相当高。在这种情况下，笔者认为应当寻找因地制宜、切实有效的海绵城市建设路径。中心城可借鉴发达国家的先进经验，建设深层雨水调蓄隧道，兼具防内涝和初期雨水污染治理的双重功效。依据水务十三五规划，试点工程拟在苏州河底敷设16公里大口径调蓄管廊，可惠及25个排水系统标准的提高，末端经水量调配，可实现对初期雨水的治理，进一步改善苏州河水质。借助地区改建的契机，中心城的海绵工程应同步建设到位。中心城以外地区，由于城市化水平相对较低一些，改造的可实施性大，应制订海绵城市建设计划，有步骤地进行改建。新开发地区应严格遵循海绵城市建设理念进行规划、设计和建设。在上海市海绵城市建设试点城市申报实施方案中，拟将临港新城打造为海绵城市示范区域。
上海由于人口密度高，地势平坦，地下水位高，在实践中应用海绵城市建设“滞、渗、蓄、净、用、排”六字方针中，应有自己的侧重点。要大力建设城市外围的林带，中心城应充分营造立体绿化，向立体空间要面积和体积，提升“滞”的空间；由于地下水位高，土壤下渗容量有限，下凹式绿地面积比例不宜过大，主要可考虑在表面铺装材料上选用可渗透材料；除了规划新建深层雨水调蓄隧道这种人工干预的蓄水措施之外，保持水面率是自然蓄水的重要途径。对骨干河道进行清淤、拓宽，对中小河网清理肠梗阻的“活水工程”整治，能确保水体充分发挥调蓄能力，生态护坡的建设还可以连通水体生态系统与陆地生态系统，扩大生态效应；在“用”方面，上海目前雨水利用步伐不大，可能是由于水资源相对充沛，水价又相对较低，经济杠杆不明显，当水价上升到一定程度，雨水通过净化以后回用具有经济优势，这方面的技术和管理就自然会加强，当前进行技术储备正适时。
4.2.1综合径流系数管理
根据上海市水务局的科研成果——《上海市城镇排水系统防汛能力调查评估专项报告（2013年）》，经下垫面的复核验算，本市绝大多数排水系统的实际综合径流系数要高于设计值。在所评估的43个排水系统中，仅有3个排水系统的实际综合径流系数小于设计值，2个与设计值持平，其余38个系统均大于原设计值，部分排水系统的实际综合径流系数比设计值要大得多，见表2，这在一定程度上加剧了城市内涝的风险。
因此，综合径流系数的管控非常重要。在上海市海绵城市建设试点城市申报实施方案中，提出了对综合径流系数的具体控制要求：内环内陆区改造后的综合径流系数不超过改造前；其他地区综合径流系数，新建地区不大于0.5，已建、在建地区逐步过渡到0.5；此外，按照《室外排水设计规范》（GB50014-2006）3.2.2条款，综合径流系数高于0.7的地区应采用渗透、调蓄等措施。针对上海的特点，在密集的商业中心，片区内综合径流系数不能达标的，可考虑与周边几个片区统筹考虑，联合达标。
要使技术措施落实到位，管理非常重要。笔者在参与本市十三五水务规划时，建议政府尽快出台综合径流系数管控政策，在政策和流程上对综合径流系数的管控固化下来。国内同行在这方面的管理值得借鉴，如粤府办[2014]15号文件明确规定：“建城区综合径流系数的确定以最大限度减少对城市原有水生态环境的破坏为原则，一般控制不超过0.5；硬化地面中，可渗透地面面积比例不低于40%。项目建设前期阶段同步开展排水影响评价……” 通过排水影响评价，可有效地落实综合径流系数的管理。
4.2.2投融资政策管理
为推进国家经济结构战略性调整，加强薄弱环节建设，促进经济持续健康发展，国发〔2014〕60号文“国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见”要求在公共服务、资源环境、生态建设、基础设施等重点领域进一步创新投融资机制，充分发挥社会资本特别是民间资本的积极作用，建立健全政府和社会资本合作（PPP）机制。大型海绵城市建设工程，尤其像深层雨水调蓄隧道这样投资量大的工程，也需要一种创新的体制机制。设想可成立专门的项目公司进行运作，引入PPP模式进行建设。在PPP模式中，要吸引社会资本投入，投资回报率就显得十分重要。但像深隧这样的海绵城市建设工程，其效益主要体现在环境效益上，直接经济效益几乎没有，甚至还要考虑以后的年运行维护费用。如果无法解决这个瓶颈，PPP就无法落实，海绵城市的建设步伐就无法加快。因此生态效益货币化研究和应用是关键。这方面的研究在我国虽然起步较晚，但已有部分成果，主要涉及林业方面和小水电代替燃煤发电等领域，研究思路主要是考虑环境污染因子及其货币化、生态破坏因子及其货币化。如果将海绵城市建设工程效益货币化，则可着重从生态效益、防灾减灾、防治污染、景观效益等方面进行货币化。对效益进行合理货币化是计算投资回报的重要基础。
4.2.3雨水排放费征收制度研究
雨水排放费的征收已被部分国家采纳，其中代表国家为德国和美国。德国按照法律、条例等规定，结合当地的降水状况以及业主所拥有的不透水面积，由行政主管部门收取相应费用，如用户实施了雨水利用或减排，则可减免雨水排放费。征收资金主要用于雨水项目的投资和补贴。这一举措对雨水理念的贯彻和新技术的推广起了非常重要的作用。国内这方面的研究开展较少，有文献报道较系统、翔实的研究是针对北京城区，探讨了雨水排放费征收的量化方法和标准。而上海一方面经济发达，征收雨水排放费有较好的经济基础；另一方面，上海降雨丰沛，地势平坦，地下水位高，又常受到风暴潮洪的共同不利影响，雨水排放费征收市迫切和必要的。上海正在打造创新型高地，不妨纳入这方面的研究内容，并逐步开展实践。
结语
海绵城市是一个内容相当宽泛的概念，涉及原生态的保护、受损生态的恢复和修复以及低影响开发。海绵城市具有自然积存、自然渗透、自然净化的特征，在对水的调控方面具有弹性，是弹性城市建设中涉水的系统。海绵城市建设对于推动环境保护、防治内涝、控制和治理径流污染、综合利用雨水资源以及构建城市景观方面都具有重要意义。
海绵城市的建设刚刚兴起，在技术和政策方面的支持都亟待加强。在技术方面，思维方式、标准和规范乃至定额都是目前制约海绵城市建设的瓶颈；在政策方面，规划管理、投融资体制、建设主体、费价政策、地块开发政策以及经济杠杆都需要加快研究和落地。
上海这座特大型城市建设海绵城市的技术路径要因地制宜，在中心城可兴建深层雨水调蓄隧道，非中心城按照海绵城市理念有计划地进行规划、设计和建设。在贯彻“滞、渗、蓄、净、用、排”六字方针中，要大力建设城市外围林带，充分营造立体绿化空间，选用可渗透铺装，保持水面率，清淤拓宽骨干河道，加大雨水利用的技术储备。在管理方面，要严格控制综合径流系数，并通过管理政策加以落实；要创新海绵城市建设项目的投融资制度，加快生态效益货币化研究，为吸引PPP项目创造良好条件；建议上海开展雨水排放费征收制度研究，这将有助于推进海绵城市建设进程。
海绵城市建设是一场城市管理的革命，多学科、多手段、多功能和多目标的城市管理攻坚战悄悄打响了。它将以水为媒，统筹多部门、多平台的工作，使其相互渗透和交融，符合现代城市管理的方向。
第二届微污染水源的膜法及其它深度处理综合技术论坛
第三届新形势下污泥处理处置及资源化循环利用技术论坛
论文集征文通知
为进一步改善饮用水水质，推动新形势下污泥处理处置技术与饮用水深度处理技术的发展与交流，促进相关规范编制和修订，上海市净水技术学会联合城市水资源开发利用（南方）国家工程研究中心、中国土木工程学会水工业分会给水深度处理专业委员会、同济大学环境学院、城市污染控制国家工程研究中心、上海饮用水安全保障产业技术创新战略联盟、国家污泥处理处置产业技术创新战略联盟等共同假座上海新国际博览中心于2016年5月5-6日与中国环博会同期举办两场专题技术论坛，并征文编制论文集。本论文集将作为中国科技核心期刊《净水技术》（国际期刊号：ISSN 1009-0177，国内期刊号：CN31-1513\TQ）杂志2016年s1刊，于5月初正式出版。本论文集拥有正式刊号，文章在本刊发表，可作为各级职称评定的依据。同时欢迎广大企业联系论文集广告赞助及会务赞助事宜。
一、论文征集范围
本论文集将紧密围绕本次论坛各主要议题展开选题，选题有以下方面可供参考：
1、微污染原水水源地保护、预处理工艺等的研究与探索；
2、自来水深度处理改造设计方案及项目运行情况分析；
3、膜法、臭氧-生物活性炭法等深度处理工艺的应用；
4、自来水运行管理优化和智慧水务理念的应用案例；
5、供水管网优化及降低产销差的方法与实践；
6、水质分析检测新方法；
7、污泥处理处置的新工艺、新方法、新技术和新产品；
8、污泥资源化利用的新思路与新方法。