2015海绵城市建设指南解读之基本概念与综合目标
车伍1,2，赵杨2,3，李俊奇1，王文亮1,2，王建龙1，王思思1，宫永伟1
(1.北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室，北京100044；2.北京建筑大学北京建筑节能减排关键技术协同创新中心，北京100044;3.北京雨人润科生态技术有限责任公司，北京100044)
摘要：《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中涉及一系列新的基本概念、参数和方法，其控制目标也与传统排水系统有很大差异。对这些基础问题、关系与要点的透彻理解和把握，是落实海绵城市建设的重要基石。作为系列解读文章的第一篇，结合编制过程中的深入思考及长期研究和实践经验，着重阐述海绵城市的基本概念与内涵、狭义与广义低影响开发雨水系统与海绵城市的关系，以及综合目标的构建与各子目标之间的关系等基础问题，以期更清晰、科学地指导后续规划设计和建设工作的推进。
十八大以来，中央政府将发展生态文明作为国家战略，超过200个地级以上城市提出了建设生态、低碳城市的发展目标。但中国城市仍普遍面临内涝频发、水环境污染严重、水资源短缺等生态灾害，传统的城市雨水排放模式弊端显现，难以为继。国务院办公厅先后发布国办发（2013）23号、国发（2013）36号政策文件，高度关注城市基础设施建设问题，要求各地2014年底前编制完成排水（雨水）防涝综合规划。这些举措促进了《城市排水工程规划规范》、《室外排水设计规范》、《城镇内涝防治技术规范》、《城镇雨水调蓄工程技术规范》等多部规范标准新编或修编，引发业内对 “低影响开发”、“排水防涝”、“调蓄隧道”、“海绵城市”等热点问题的广泛关注与讨论，也进一步推动了北京、上海、深圳、广州、嘉兴等城市雨水调蓄池、调蓄隧道等设施及低影响开发示范区的积极建设。
为建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，由住房城乡建设部组织，北京建筑大学主编，中国城市规划研究院等9家规划设计单位参加编制《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》（以下简称《指南》）于2014年11月发布试行。《指南》的发布产生了巨大反响，但对指南的理解和在推行过程中，还存在不少的困惑、疑问和误读，对科学地理解《指南》和贯彻落实海绵城市形成阻碍。
1 海绵城市建设中可能遇到的问题与挑战
国内对低影响开发及绿色雨水基础设施缺乏广泛、长期、深入的系统研究和实践。面对新的理念、方法、技术和更高的要求，以及一系列复杂的城市雨洪问题，在推行《指南》的过程中会面对许多的困惑：海绵城市与低影响开发的基本概念、内涵、内在联系是什么？绿色、生态的低影响开发设施能否全面解决中国城市雨水系统问题？如何制定海绵城市的控制目标，兼顾排水防涝、污染控制等综合控制目标？如何在既有条件下克服各种障碍，推进低影响开发和常规、超常规雨水蓄排系统（有时也分为城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统，或小排水和大排水雨水系统）的提标改造，为切实实现海绵城市提供必要条件？海绵城市建设必然涉及城市规划、环保、给水排水、水利、园林景观、建筑、道路等许多行业和专业，如何取得共识，并协调这些复杂的关系？
对上述问题缺乏清晰、客观的认识，不仅会妨碍对《指南》的透彻理解，也会严重影响对它的贯彻落实，甚至出现错误的理解和决策，难以切实指导海绵城市的建设实施。
2 海绵城市重要概念与内涵
低影响开发（LID）是海绵城市建设的重要组成。目前，在国内对低影响开发（LID）有许多不同的理解和解读，也包括“LID无用论”和 “LID万能论”两种极端倾向。因此，有必要首先阐明本指南这一最核心的概念和内容。
2.1 狭义与广义的低影响开发
1990年马里兰州乔治王子郡环境资源署首次提出LID的理念，旨在从源头利用小型、分散措施恢复场地开发前的水文循环，更经济、高效、稳定地解决径流污染、径流减排和CSO控制等综合问题。从近年低影响开发在发达国家的应用情况看，多指进入市政管道之前，在场地规模上应用的一些源头分散式小型设施，主要有生物滞留（雨水花园）、绿色屋顶、透水铺装、植草沟、雨水桶等，主要针对中小降雨事件进行径流总量和污染物的控制，以年径流总量控制率及设计降雨量作为重要的控制目标和设计依据。为了便于理解和阐明观点，笔者将源于美国的这种侧重源头控制，已经形成一定体系，有明确的术语定义、技术手册、指南、措施分类甚至相关产业的LID，界定为狭义的低影响开发雨水系统。
然而，这类分散式的小型低影响开发设施对于应对大流域、特大暴雨事件的能力不足，涵盖措施也不够全面，而任何一个中型城市和大城市都面临径流污染、排水防涝、防洪减灾、水资源短缺等错综复杂的雨洪问题和严峻挑战，并非上述典型的狭义低影响开发设施所能全部应对，必须将雨水塘、湿地、多功能调蓄、洪泛区等许多绿色基础设施考虑进去。另一方面，我国正处于城市化建设快速发展时期，项目建设规模较大，数百公顷的大型社区项目和开发规模达到10 km2以上的新区也很常见，所谓的“源头控制”也是相对而言，许多时候需要小型设施和大型设施的组合应用。即，这些具有绿色特征和生态功能的、符合低影响开发理念的各种尺度和类型的设施整体，就是本指南所包含的广义的低影响开发概念和雨水系统。而且，在许多情况下甚至还必须有机地整合传统的雨水管渠、泵站、调蓄水池等灰色基础设施来共同应对错综复杂的城市雨洪问题。因此，在理解《指南》和具体应用时，首先需要注意明确和加以区别。
近年来，美国环保局（EPA）有用绿色基础设施（Green Infrastructure，GI）或绿色雨水基础设施（Green Stormwater Infrastructure，GSI）替代LID的趋势。而澳大利亚水敏感性城市设计（Water Sustainable Urban Design, WSUD）是从城市规划及城市设计角度，以顶层策略指导城市的发展，协调土地利用、多水循环与雨水系统的关系，来提高城市可持续性，同时提供和创造更有吸引力的宜居的城市环境。这种理念和方法，也被欧洲国家较为广泛地采纳。新西兰奥克兰在2014年最新发布的《基于雨洪管理构建水敏感城市框架》中，也已明确用WSUD取代以前的LID。事实上，无论广义的LID还是GSI、WSUD，或者笔者早先提出的雨水控制利用系统，涵盖的雨水设施的种类都比狭义的LID更为广泛，目标也更综合而且一致。
宽泛而言，《指南》总的LID概念、思想、原则和技术体系与GSI、WSUD相当一致或契合。但在《指南》的具体内容中，兼顾广义LID的同时，特别阐述了狭义的LID，因为源头控制子系统是客观存在而且非常重要，在实施过程中一般是指在进入市政管线之前的二级开发地块或进入雨水管道之前道路广场、停车场等汇水面的雨水径流控制系统。注意在《指南》中，不少内容和细节的描述，就是指狭义的LID。
2.2 海绵城市的内涵与组成
截至2014年12月，笔者共检索到30余篇与“海绵城市”相关的中文文献，但对于海绵城市的系统组成、建设途径、建设模式等关键问题进行全面清晰阐述的文献却很少。对海绵城市的模糊认识或随意解读，会影响对“海绵城市”的透彻理解和科学贯彻。结合编制过程中对海绵城市内涵的深入认识，以及长期研究和实际项目经验，《指南》中的“海绵城市”核心是实现控污、防灾、雨水资源化和城市生态修复等综合目标，通过机制建设、规划调控、设计落实、建设运行管理等全过程、多专业协调与管控，保护和利用城市绿地、水系等空间，优先利用绿色基础设施和科学结合灰色雨水基础设施，共同构建弹性的雨水基础设施，实现雨水径流的“渗、滞、蓄、净、用、排”，应对极端暴雨和气候变化，恢复城市良性水文循环，保护或修复城市的生态系统。
海绵城市建设模式应涵盖以下几方面内容：①多职能部门与建设主体协调机制与工作衔接；②优先推行绿色雨水基础设施，涵盖狭义和广义的低影响开发系统，并科学地整合传统的灰色雨水基础设施；③实现径流总量控制、排水防涝、径流污染控制、雨水资源化、生态和景观等综合目标；④通过多层次、多专业规划，协调、衔接控制目标与土地利用、绿地景观等专项规划要求；⑤以给水排水工程专业为主体的多专业协调的新型雨水系统设计；⑥全寿命期的监管、评估与调整；⑦科学的运行与维护管理。
在《指南》中，对场地设计或者地块开发尺度，主要通过狭义的LID实现总量控制目标（即年径流总量控制率及设计降雨量）并结合地块内的排水管道系统达到新的排水标准，在条件适合并通过合理的规划设计，也可能用LID全部或部分取代管道。而对于城市总体规划、排水防涝规划、水系规划、绿地系统规划等，应主要通过广义LID设施，兼顾和衔接管渠及调蓄池，通过科学的“源头-中途-终端”结合和“绿-灰”基础设施的结合，才能很好地实现管渠、绿地、水系等灰-绿-蓝空间协同作用，发挥净化、调蓄和安全排放等多功能，实现排水防涝与海绵城市的综合控制目标。
图1 海绵城市与低影响开发等系统的关系
综上所述，海绵城市需要依靠低影响开发雨水系统、常规雨水径流蓄排系统以及超常规雨水径流蓄排系统共同构建。狭义的LID主要控制高频率的中、小降雨事件，以相对小型、分散的设施为主；常规雨水径流蓄排系统主要控制1~10年重现期的暴雨，包括传统排水系统的管渠、泵站等灰色雨水设施，而海绵城市需要结合GSI、BMP等新型雨水基础设施，构建综合的蓄排系统实现对雨水的综合控制，并结合狭义LID来进一步提升排水能力。而针对10~100年重现期的暴雨径流，则主要通过超常规雨水径流蓄排系统中的广义LID、GSI，结合灰色雨水设施来实现，一般有自然或人工水体、道路和开放空间的行泄通道和大型调蓄设施等，并叠加狭义LID与常规雨水径流蓄排系统，共同达到对20~50年一遇暴雨甚至更高的控制目标。而且，这三个子系统并非截然的分割，需整体衔接、综合规划设计。
必须明确的一个基本原则是，离开了绿色基础设施，不可能完全靠灰色基础设施来实现海绵城市（或者水敏感性城市）的功能，这也是国际上已经取得的共识和宝贵经验。灰色基础设施除了投资高，还有一个软肋，就是它们一般属于高碳排放的设施。
3 综合控制目标与各目标间的关系
海绵城市的建设目标涵盖雨水径流总量和污染物控制、雨水资源利用、峰值流量控制-排水防涝等多个分目标。这些分目标之间存在一定的耦合关系（见图2），既有区别，也有联系，它们既各司其职，又相互贡献。
图2 海绵城市综合目标关系示意
通过这些综合控制目标，才能有效地实现海绵城市更高层次的目标，即良性的水文循环、良好的生态系统、优美的城市景观等。掌握这些目标和它们之间的关系，并通过它们的合理取值和综合应用，是透彻地理解城市雨洪综合管理、LID/GSI、水敏感性城市和海绵城市的基础，也是更科学、更有效地开展雨水控制利用专项规划和建设实施的保障，需要专业人员下大力气掌握。
鉴于排水防涝的控制目标已在相关的规范标准中有明确规定，而径流总量控制目标具有创新性，径流污染控制目标、雨水资源化利用目标又主要通过径流总量控制来实现，故《指南》全文重点对低影响开发雨水系统的总量控制目标进行详细阐述，通过全国186个城市地面国际交换站1983年—2012年的日降雨数据的统计分析，给出了全国不同的控制指标分区图，并根据各地情况，结合实际，分析了控制指标的合理取值(详见系列文章之降雨径流总量控制目标区域划分)。
非常重要的是，这些目标的确定都有一个科学性和经济合理性的问题，盲目的取大或取小都有可能违背自然规律、科学规律和经济规律。例如，不顾下游排水系统和水环境的条件及标准，过分增大源头低影响开发设施规模，来实现对暴雨的控制目标就不一定合理，甚至可能也不科学。因为这样不仅会造成投资的浪费，显著地影响整体方案的经济合理性，更可能因过量收集利用雨水而造成下游水文条件显著变化甚至萎缩。当然，在某些特殊地区，如下游管道系统提标改造十分困难和代价高昂的老旧城区，经过技术经济分析后，可通过合理增大上游低影响开发设施标准，来实现下游的提标改造，也可能成为一个经济合理的优选方案；或者在一些地形条件较好的丘陵和坡度条件下，地下管道和地表排水条件的综合已经达到很高的排水防涝标准的城区，就不一定非得盲目地全部重建管道系统。
因此，对于二级地块开发阶段的狭义的低影响开发雨水系统，一般选择径流总量控制作为重要的规划控制目标和设计依据(详见系列文章之城市径流总量控制规划指标)，同时有效分担下游排水防涝的压力。而对于城市大市政尺度，考虑到峰值流量控制与总量控制衔接的复杂性, 一般需要通过科学的模型模拟，合理构建狭义LID、常规雨水径流蓄排系统和超常规雨水径流蓄排系统，以及耦合雨洪调蓄系统(详见系列文章之城市雨洪调蓄系统的合理构建)，并通过综合性规划，来实现上述综合性目标。
掌握了上述关系和要义，LID“无用论”和“万能论”也就不攻自破了。而如何通过量化参数与规划设计途径落实和分解综合目标，将在系列文章中进行更详细的探讨和阐述。
4 结语
上述基本概念与综合目标的全面理解和掌握，是推广应用LID和建设海绵城市的重要基础条件和关键。实际上，规划设计阶段构建综合的指标体系、应用绿色与灰色基础设施、合理选择设施、组合系统、方案优化等工作，都与概念和目标紧密联系，需要专业人员在清晰、全面的认识下重点突破。在实际建设过程中，各地、各项目条件差异大，面临问题也有所不同，也特别需要在清晰的基本概念和综合目标的基础上，科学、灵活地应用新型雨水系统的规划设计方法。而了解国际潮流和动态，掌握不同概念和系统的内涵和关系，则不会拘泥于名称，也可避免误解和误读，更好地、因地制宜地推广现代雨洪管理体系，为建设海绵城市奠定基础。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第8期“述评与讨论”栏目）
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