1.4　我国海绵城市的理论基础及方法

城市是集人类文明于一体的巨大产物，它的发展体现着人类文明的成功与失败。目前全球人口有一半生活在城市之中，截至2017年末，我国大陆13亿9008万人口中城镇常住人口有8亿1347万人，城镇人口占总人口比重为58.52%，并且正在快速增长。我国城市发展正面临着巨大的人口增长以及高速城镇化的进程，城市文明的成功与否都在这里成几何级数的放大，例如环境污染、交通拥堵、城市内涝、资源匮乏、食品安全等。城市是人工环境与自然环境相结合的产物，是复合型的人工生态系统，人工与自然的两大属性需要平衡发展，才能形成稳定而又具有韧性的城市体系。目前我国城市在高速发展下，由于只重经济不重环境、只重眼前不重未来，造成了我国城市目前自然属性严重弱化、城市病问题突出。例如城市内的湖泊水系、林地耕地等生态空间被占用破坏，城市下垫面硬质化等直接导致城市的生态系统功能衰退，造成城市水系统破坏和水资源平衡的紊乱，形成了城市内涝、水体污染、水质型干旱、地下水位降低等问题。

根据我国住房和城乡建设部2010年调查数据，2008～2010年期间，全国32个省351个城市中62%的城市发生过城市内涝，内涝灾害超过3次以上的城市有137个，最长积水时间超过12小时的城市有57个。城市内涝造成了巨大的财产损失和生命伤亡，内涝已然成为我国将近一半城市面临的常态化城市问题。

我国城市高速发展过程中面临的水环境问题，由于问题集中爆发，城市应对措施单一，虽然城市管理者与相关部门做了大量工作，但是由于城市的系统性，从末端处置城市化过程中产生的水质和内涝问题，是无法解决的。随着海绵城市理论的提出，从源头控制、低影响开发的现代雨洪管理思想得到城市建设者、管理者、学术界的认可，海绵城市建设工作也在政府试点城市的启动下，在全国得以全面推广。

但是海绵城市的建设既不是一日之功，亦不是功成于一役，而是一个系统性的长期工作，需要几十年持续的努力方可形成明显的成果。而我国幅员辽阔、地形地貌丰富、气候各自不同，因此海绵城市的建设应该根据不同城市所属气候区域特点及自身特点相匹配，进行因地制宜的海绵城市建设，形成各城市独有的海绵城市体系。我国海绵城市建设如果采取一个样板、千城复制的建设方式是不具有持续性和地域性的。

1.4.1　海绵城市的理论基础

海绵城市是我国新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”或“韧性”。

1.4.1.1　海绵城市的理论借鉴

我国海绵城市理论的基础是基于美国雨洪管理体系发展而来，主要在最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）、低影响开发（Low Impact Development，LID）、绿色基础设施（Green Infrastructure，GI）这三个方面予以借鉴提升。

（1）最佳管理措施（BMPs）

最佳管理措施（BMPs）最初是用于管理美国城乡的面源污染的非强制性政策，后来发展成为控制城市降雨径流量和水质的综合性措施，但是其核心理念仍是停留在末端的综合管理，并于1972年在《联邦水污染控制法案》中首次被以法律形式明确作为城市雨水的“最佳管理措施”。

（2）低影响开发（LID）

20世纪90年代初美国城市雨洪管理逐步形成了LID理念，是从径流源头控制开始的、以恢复城市自然水文系统为基础的暴雨管理和面源污染处理技术。相比于BMPs，LID更侧重于城市雨水管理的源头介入及其生态性、系统性和可持续措施的应用。LID的主要理念是减小区域开发对雨水的影响。LID理念和技术对于城市规划和管理产生了根本性的影响。

（3）绿色基础设施（GI）

至20世纪90年代末，GI的定义首次出现，并逐步得到政府认可，它把自然系统作为城市不可或缺的基础设施加以规划、利用和管理，即“绿色基础设施是城市自然生命保障系统，是一个由多类型生态用地组成的相互联系的网络”。GI的理念和技术不仅仅针对城市水文管理，它首次将自然资源作为变化的主体纳入城市建设和管理，通过规划设计技术手段限制和引导人们对其使用，进一步丰富了海绵城市理论的内涵。

1.4.1.2　海绵城市的理论指南

2014年，我国住房和城乡建设部组织编制的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》明确了“海绵城市”的概念、建设路径和基本原则，并进一步细化了地方城市开展“海绵城市”的建设技术方法。2015年国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》国办发〔2015〕75号，明确了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。《海绵城市建设技术指南》与《关于推进海绵城市建设的指导意见》奠定了我国关于海绵城市的理论基础和基本技术支持。

城镇化是保持经济持续健康发展的强大引擎，是推动区域协调发展的有力支撑，也是促进社会全面进步的必然要求。然而，快速城镇化的同时，城市发展也面临巨大的环境与资源压力，外延增长式的城市发展模式已难以为继，《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》明确提出，我国的城镇化必须进入以提升质量为主的转型发展新阶段。为此，必须坚持新型城镇化的发展道路，协调城镇化与环境资源保护之间的矛盾，才能实现可持续发展。党的十八大报告明确提出“面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位……”。

建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容，是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后我国城市建设的重大任务。

《海绵城市建设技术指南》中指出：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等方面具有良好的“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。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。

海绵城市的建设途径主要有以下几方面：一是对城市原有生态系统的保护，最大限度地保护原有的河流、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，这是海绵城市建设的基本要求；二是生态恢复和修复，对传统粗放式城市建设模式下，已经受到破坏的水体和其他自然环境，运用生态的手段进行恢复和修复，并维持一定比例的生态空间；三是低影响开发，按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念，合理控制开发强度，在城市中保留足够的生态用地，控制城市不透水面积比例，最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏，同时，根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积，促进雨水的积存、渗透和净化。

海绵城市建设应统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。低影响开发雨水系统可以通过对雨水的渗透、储存、调节、转输与截污净化等功能，有效控制径流总量、径流峰值和径流污染；城市雨水管渠系统即传统排水系统，应与低影响开发雨水系统共同组织径流雨水的收集、转输与排放。超标雨水径流排放系统，用来应对超过雨水管渠系统设计标准的雨水径流，一般通过综合选择自然水体、多功能调蓄水体、行泄通道、调蓄池、深层隧道等自然途径或人工设施构建。以上三个系统并不是孤立的，也没有严格的界限，三者相互补充、相互依存，是海绵城市建设的重要基础元素。

《海绵城市建设技术指南》中指出：海绵城市建设—低影响开发雨水系统构建的基本原则是规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设。

（1）规划引领

城市各层级、各相关专业规划以及后续的建设程序中，应落实海绵城市建设、低影响开发雨水系统构建的内容，先规划后建设，体现规划的科学性和权威性，发挥规划的控制和引领作用。

（2）生态优先

城市规划中应科学划定蓝线和绿线。城市开发建设应保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，优先利用自然排水系统与低影响开发设施，实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环，提高水生态系统的自然修复能力，维护城市良好的生态功能。

（3）安全为重

以保护人民生命财产安全和社会经济安全为出发点，综合采用工程和非工程措施提高低影响开发设施的建设质量和管理水平，消除安全隐患，增强防灾减灾能力，保障城市水安全。

（4）因地制宜

各地应根据本地自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等，合理确定低影响开发控制目标与指标，科学规划布局和选用下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、透水铺装、多功能调蓄等低影响开发设施及其组合系统。

（5）统筹建设

地方政府应结合城市总体规划和建设，在各类建设项目中严格落实各层级相关规划中确定的低影响开发控制目标、指标和技术要求，统筹建设。低影响开发设施应与建设项目的主体工程同时规划设计、同时施工、同时投入使用。

《指导意见》明确了海绵城市建设的工作目标和基本原则。

（1）工作目标

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。

（2）基本原则

① 坚持生态为本、自然循环。充分发挥山水林田湖等原始地形地貌对降雨的积存作用，充分发挥植被、土壤等自然下垫面对雨水的渗透作用，充分发挥湿地、水体等对水质的自然净化作用，努力实现城市水体的自然循环。

② 坚持规划引领、统筹推进。因地制宜确定海绵城市建设目标和具体指标，科学编制和严格实施相关规划，完善技术标准规范。统筹发挥自然生态功能和人工干预功能，实施源头减排、过程控制、系统治理，切实提高城市排水、防涝、防洪和防灾减灾能力。

③ 坚持政府引导、社会参与。发挥市场配置资源的决定性作用和政府的调控引导作用，加大政策支持力度，营造良好发展环境。积极推广政府和社会资本合作（PPP）、特许经营等模式，吸引社会资本广泛参与海绵城市建设。

1.4.2　海绵城市的指导思想

在我国，海绵城市低影响开发的含义已延伸至源头、中途和末端不同尺度的控制措施。城市建设过程应在城市规划、设计、实施等各环节纳入低影响开发内容，并统筹协调城市规划、排水、园林、道路交通、建筑、水文等专业，共同落实低影响开发控制目标。因此，广义来讲，低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能。

海绵城市建设中的“渗、滞、蓄、净、用、排”六种核心措施主要包含以下内容。

（1）“渗”

通过土壤来渗透雨水，这同时也是一种吸纳雨水的过程。它的好处是可以避免地表径流，减少从水泥地面、路面汇集到管网里的雨水，可以涵养地下水，补充地下水的不足，还能通过土壤净化水质，改善城市微气候。从国外的经验看，土壤有一定的含水量后，白天可以适当蒸发，能够调节微气候。

（2）“滞”

主要作用是延缓短时间内形成的雨水径流量。城市内短历时强降雨，对下垫面产生冲击，形成快速径流，积水攒起来就导致内涝。因此，“滞”非常重要，可以延缓形成径流的高峰。

（3）“蓄”

人工建设破坏了自然地形地貌后，降雨就只能汇集到一起，形成积水。所以要把降雨蓄起来，蓄也是为了利用，也是为了调蓄和错峰，不然短时间内汇集这么多水到一个地方，就形成了内涝。

（4）“净”

水应该蓄起来，经过净化处理，然后回用到城市中。

（5）“用”

尽可能利用天上降下来的雨，不管是丰水地区还是缺水地区，都应该加强雨水资源的利用。应该通过渗透涵养，通过“蓄”把水留在原地，再通过净化把水用在原地。

（6）“排”

有些城市就是因为降雨多了，地表渗透不了，用也用不了那么多，所以才导致的内涝。这就必须要采取人工措施，把它排掉。

《海绵城市建设技术指南》中指出：城市人民政府应作为落实海绵城市—低影响开发雨水系统构建的责任主体，统筹协调规划、国土、排水、道路、交通、园林、水文等职能部门，在各相关规划编制过程中落实低影响开发雨水系统的建设内容。海绵城市—低影响开发雨水系统构建途径如图1-2所示。

城市总体规划应创新规划理念与方法，将低影响开发雨水系统作为新型城镇化和生态文明建设的重要手段。应开展低影响开发专题研究，结合城市生态保护、土地利用、水系、绿地系统、市政基础设施、环境保护等相关内容，因地制宜地确定城市年径流总量控制率及其对应的设计降雨量目标，制定城市低影响开发雨水系统的实施策略、原则和重点实施区域，并将有关要求和内容纳入城市水系、排水防涝、绿地系统、道路交通等相关专项（专业）规划。

编制分区规划的城市应在总体规划的基础上，按低影响开发的总体要求和控制目标，将低影响开发雨水系统的相关内容纳入其分区规划。

详细规划（控制性详细规划、修建性详细规划）应落实城市总体规划及相关专项（专业）规划确定的低影响开发控制目标与指标，因地制宜，落实涉及雨水渗、滞、蓄、净、用、排等用途的低影响开发设施用地；并结合用地功能和布局，分解和明确各地块单位面积控制容积、下沉式绿地率及其下沉深度、透水铺装率、绿色屋顶率等低影响开发主要控制指标，指导下层级规划设计或地块出让与开发。

有条件的城市（新区）可编制基于低影响开发理念的雨水控制与利用专项规划，兼顾径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等不同的控制目标，构建从源头到末端的全过程控制雨水系统；利用数字化模型分析等方法分解低影响开发控制指标，细化低影响开发规划设计要点，供各级城市规划及相关专业规划编制时参考；落实低影响开发雨水系统建设内容、建设时序、资金安排与保障措施。也可结合城市总体规划要求，积极探索将低影响开发雨水系统作为城市水系统规划的重要组成部分。

生态城市和绿色建筑作为国家绿色城镇化发展战略的重要基础内容，对我国未来城市发展及人居环境改善有长远影响，应将低影响开发控制目标纳入生态城市评价体系、绿色建筑评价标准，通过单位面积控制容积、下沉式绿地率及其下沉深度、透水铺装率、绿色屋顶率等指标进行落实。