仇保興:海綿城市(LID)的內(nèi)涵、途徑與展望(PPT版)
文/仇保興
在城鎮(zhèn)化的大背景下,我國(guó)每年有一千多萬(wàn)人進(jìn)城,新建成的建筑相當(dāng)于世界建筑總量的一半。在這種情況下,如果不引進(jìn)海綿城市的建設(shè)模式,我國(guó)的城市地表徑流量就會(huì)大幅度增加,從而引發(fā)洪澇積水、河流水系生態(tài)惡化、水污染加劇等問(wèn)題。海綿城市就像一塊海綿那樣,能把雨水留住,讓水循環(huán)利用起來(lái),把初期雨水徑流的污染削減掉。本文介紹海綿城市的基本內(nèi)涵、實(shí)現(xiàn)海綿城市途徑、并對(duì)深化海綿城市建設(shè)的新技術(shù)作了展望。
說(shuō)明:作者為全國(guó)政協(xié)人口資源環(huán)境委員會(huì)副主任、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部原副部長(zhǎng)、中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)理事長(zhǎng);文章來(lái)自其于2014年在南寧水大會(huì)上的講稿。
仇保興:LID(海綿城市)的內(nèi)涵、途徑與展望
全國(guó)政協(xié)人口資源環(huán)境委員會(huì)副主任、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部原副部長(zhǎng)、中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)理事長(zhǎng)
仇保興博士
在城鎮(zhèn)化的大背景下,我國(guó)每年有一千多萬(wàn)人進(jìn)城,新建成的建筑相當(dāng)于世界建筑總量的一半。在這種情況下,如果不引進(jìn)海綿城市的建設(shè)模式,我國(guó)的城市地表徑流量就會(huì)大幅度增加,從而引發(fā)洪澇積水、河流水系生態(tài)惡化、水污染加劇等問(wèn)題。海綿城市就像一塊海綿那樣,能把雨水留住,讓水循環(huán)利用起來(lái),把初期雨水徑流的污染削減掉。本文介紹海綿城市的基本內(nèi)涵、實(shí)現(xiàn)海綿城市途徑、并對(duì)深化海綿城市建設(shè)的新技術(shù)作了展望。
1海綿城市的四項(xiàng)基本內(nèi)涵
1.1海綿城市的本質(zhì)——解決城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)和諧
海綿城市的本質(zhì)是改變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念,實(shí)現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在“成功的”工業(yè)文明達(dá)到頂峰時(shí),人們習(xí)慣于戰(zhàn)勝自然、超越自然、改造自然的城市建設(shè)模式,結(jié)果造成嚴(yán)重的城市病和生態(tài)危機(jī);而海綿城市遵循的是順應(yīng)自然、與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式。傳統(tǒng)城市利用土地進(jìn)行高強(qiáng)度開(kāi)發(fā),海綿城市實(shí)現(xiàn)人與自然、土地利用、水環(huán)境、水循環(huán)的和諧共處;傳統(tǒng)城市開(kāi)發(fā)方式改變了原有的水生態(tài),海綿城市則保護(hù)原有的水生態(tài);傳統(tǒng)城市的建設(shè)模式是粗放式的,海綿城市對(duì)周邊水生態(tài)環(huán)境則是低影響的;傳統(tǒng)城市建成后,地表徑流量大幅增加,海綿城市建成后地表徑流量能保持不變。因此,海綿城市建設(shè)又被稱為低影響設(shè)計(jì)和低影響開(kāi)發(fā)(Low impact design or development, LID)。
1.2海綿城市的目標(biāo)——讓城市“彈性適應(yīng)”環(huán)境變化與自然災(zāi)害
一是保護(hù)原有水生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)科學(xué)合理劃定城市的藍(lán)線、綠線等開(kāi)發(fā)邊界和保護(hù)區(qū)域,最大限度地保護(hù)原有河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠、樹(shù)林、公園草地等生態(tài)體系,維持城市開(kāi)發(fā)前的自然水文特征。
二是恢復(fù)被破壞水生態(tài)。對(duì)傳統(tǒng)粗放城市建設(shè)模式下已經(jīng)受到破壞的城市綠地、水體、濕地等,綜合運(yùn)用物理、生物和生態(tài)等的技術(shù)手段,使其水文循環(huán)特征和生態(tài)功能逐步得以恢復(fù)和修復(fù),并維持一定比例的城市生態(tài)空間,促進(jìn)城市生態(tài)多樣性提升。我國(guó)很多地方結(jié)合點(diǎn)源污水治理的同時(shí)推行“河長(zhǎng)制”,治理水污染,改善水生態(tài),起到了很好的效果。
三是推行低影響開(kāi)發(fā)。在城市開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中,合理控制開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,減少對(duì)城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞。留足生態(tài)用地,適當(dāng)開(kāi)挖河湖溝渠,增加水域面積。此外,從建筑設(shè)計(jì)始,全面采用屋頂綠化、可滲透路面、人工濕地等促進(jìn)雨水積存凈化。據(jù)美國(guó)波特蘭大學(xué)“無(wú)限綠色屋頂小組”(Green roofs unlimited)對(duì)占地723 acre(1 acre=0.004047 km2)的波特蘭商業(yè)區(qū)進(jìn)行分析,將219 acre的屋頂空間——即1/3商業(yè)區(qū)修建成綠色屋頂,就可截留60%的降雨,每年將保持約6700萬(wàn)gal(1 gal≈3.79 L)的雨水,可以減少溢流量的11%~15%。
四是通過(guò)種種低影響措施及其系統(tǒng)組合有效減少地表水徑流量,減輕暴雨對(duì)城市運(yùn)行的影響。
1.3轉(zhuǎn)變排水防澇思路
傳統(tǒng)的市政模式認(rèn)為,雨水排得越多、越快、越通暢越好,這種“快排式”(見(jiàn)圖1)的傳統(tǒng)模式?jīng)]有考慮水的循環(huán)利用。海綿城市遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針,把雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環(huán)使用和排水密切結(jié)合,統(tǒng)籌考慮內(nèi)澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復(fù)等多個(gè)目標(biāo)。具體技術(shù)方面,有很多成熟的工藝手段,可通過(guò)城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)及其空間布局來(lái)實(shí)現(xiàn)?傊,只要能夠把上述六字方針落到實(shí)處,城市地表水的年徑流量就會(huì)大幅下降。經(jīng)驗(yàn)表明:在正常的氣侯條件下,典型海綿城市可以截流80%以上的雨水。
圖1 海綿城市轉(zhuǎn)變排水防澇思路
1.4開(kāi)發(fā)前后的水文特征基本不變
通過(guò)海綿城市的建設(shè),可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)前后徑流量總量和峰值流量保持不變(見(jiàn)圖2),在滲透、調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存等諸方面的作用下,徑流峰值的出現(xiàn)時(shí)間也可以基本保持不變。水文特征的穩(wěn)定可以通過(guò)對(duì)源頭削減、過(guò)程控制和末端處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。習(xí)總書(shū)記在2013年的中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上明確指出:解決城市缺水問(wèn)題,必須順應(yīng)自然,要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái),優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水,建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。由此可見(jiàn),海綿城市建設(shè)已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面了。
2建設(shè)海綿城市的三種途徑
2.1區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)
首先,識(shí)別生態(tài)斑塊。一般來(lái)說(shuō),城市周邊的生態(tài)斑塊按地貌特征可分為三類:第一類是森林草甸,第二類是河流湖泊和濕地或者水源的涵養(yǎng)區(qū),第三類是農(nóng)田和原野。各斑塊內(nèi)的結(jié)構(gòu)特征并非一定具有單一類型,大多呈混合交融的狀態(tài)。按功能來(lái)劃分可將其分為重要生物棲息地、珍稀動(dòng)植物保護(hù)區(qū)、自然遺產(chǎn)及景觀資源分布區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別區(qū)和水資源保護(hù)區(qū)等。凡是對(duì)地表徑流量產(chǎn)生重大影響的自然斑塊和自然水系,均可納入水資源生態(tài)斑塊,對(duì)水文影響最大的斑塊需要嚴(yán)加識(shí)別和保護(hù)。
第二,構(gòu)建生態(tài)廊道。生態(tài)廊道起到對(duì)各生態(tài)斑塊進(jìn)行聯(lián)系或區(qū)別的功能。通過(guò)分別對(duì)各斑塊與廊道進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與優(yōu)化,使分散的、破碎的斑塊有機(jī)地聯(lián)系在一起,成為更具規(guī)模和多樣性的生物棲息地和水生態(tài)水資源涵養(yǎng)區(qū),為生物遷移、水資源調(diào)節(jié)提供必要的通道與網(wǎng)絡(luò)。這涉及到水文條件的保持和水的循環(huán)利用,尤其是調(diào)峰技術(shù)和污染控制技術(shù)。
第三,劃定全規(guī)劃區(qū)的藍(lán)線與綠線。以深圳光明新區(qū)為例,作為國(guó)家級(jí)的生態(tài)城示范區(qū),光明新區(qū)規(guī)劃區(qū)范圍之內(nèi)嚴(yán)格實(shí)施藍(lán)線和綠線控制,保護(hù)重要的坑塘、濕地、園林等水生態(tài)敏感地區(qū),維持其水的涵養(yǎng)性能。同時(shí),在城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)寬廣的農(nóng)村原野和緊湊的城市和諧并存,人與自然和諧共處,這是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要的、甚至是唯一的手段。
第四,水生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。這種修復(fù)立足于凈化原有的水體,通過(guò)截污、底泥疏浚構(gòu)建人工濕地、生態(tài)砌岸和培育水生物種等技術(shù)手段,將劣Ⅴ類水提升到具有一定自凈能力的Ⅳ類水水平,或?qū)ⅱ纛愃嵘舰箢愃健?/span>
第五,建設(shè)人工濕地。濕地是城市之腎,保護(hù)自然濕地,因地制宜建設(shè)人工濕地,對(duì)于維護(hù)城市生態(tài)環(huán)境具有重要意義。以杭州的西溪濕地(見(jiàn)圖3)為例,原來(lái)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民養(yǎng)了3萬(wàn)多頭豬,并把豬糞作為肥料直接排到濕地里去,以增加濕地水藻培養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)度來(lái)增加魚(yú)的產(chǎn)量,造成了水體嚴(yán)重污染。后來(lái)重新規(guī)劃設(shè)計(jì)為濕地景區(qū),養(yǎng)豬場(chǎng)變成了充滿自然野趣的休閑勝地,更重要的是,出水口水體的COD濃度只有進(jìn)水濃度的一半,起到了非常好的調(diào)節(jié)削污作用。整個(gè)濕地像一個(gè)大地之腎,把水里的營(yíng)養(yǎng)素留下來(lái),滋養(yǎng)當(dāng)?shù)氐乃参锖汪~(yú)類,雖然魚(yú)的產(chǎn)量可能會(huì)下降,但品質(zhì)得到了提升,生態(tài)魚(yú)比市場(chǎng)上的普通魚(yú)價(jià)格提高了一倍。
圖3 杭州西溪濕地
2.2城市規(guī)劃區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)與改造
海綿城市建設(shè)必須要借助良好的城市規(guī)劃作為分層設(shè)計(jì)來(lái)明確要求(見(jiàn)圖4)。
第一層次是城市總體規(guī)劃。要強(qiáng)調(diào)自然水文條件的保護(hù)、自然斑塊的利用、緊湊式的開(kāi)發(fā)等方略。還必須因地制宜確定城市年徑流總量控制率等控制目標(biāo),明確城市低影響開(kāi)發(fā)的實(shí)施策略、原則和重點(diǎn)實(shí)施區(qū)域,并將有關(guān)要求和內(nèi)容納入城市水系、排水防澇、綠地系統(tǒng)、道路交通等相關(guān)專項(xiàng)或?qū)I(yè)規(guī)劃。
第二層次是專項(xiàng)規(guī)劃。包括城市水系統(tǒng)、綠地系統(tǒng)、道路交通等基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃。其中,城市水系統(tǒng)規(guī)劃涉及到供水、節(jié)水、污水(再生利用)、排水(防澇)、藍(lán)線等要素;綠色建筑方面,由于節(jié)水占了較大比重,綠色建筑也被稱之為海綿建筑,并把綠色建筑的實(shí)施納入到海綿城市發(fā)展戰(zhàn)略之中。城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)在滿足綠地生態(tài)、景觀、游憩等基本功能的前提下,合理地預(yù)留空間,并為豐富生物種類創(chuàng)造條件,對(duì)綠地自身及周邊硬化區(qū)域的雨水徑流進(jìn)行滲透、調(diào)蓄、凈化,并與城市雨水管渠系統(tǒng)、超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)相銜接。道路交通專項(xiàng)規(guī)劃,要協(xié)調(diào)道路紅線內(nèi)外用地空間布局與豎向,利用不同等級(jí)道路的綠化帶、車行道、人行道和停車場(chǎng)建設(shè)雨水滯留滲設(shè)施,實(shí)現(xiàn)道路低影響開(kāi)發(fā)控制目標(biāo)。
第三層次是控制性詳細(xì)規(guī)劃。分解和細(xì)化城市總體規(guī)劃及相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃提出的低影響開(kāi)發(fā)控制目標(biāo)及要求,提出各地塊的低影響開(kāi)發(fā)控制指標(biāo),并納入地塊規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn),并作為土地開(kāi)發(fā)建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)條件,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)各類低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施。通過(guò)詳細(xì)規(guī)劃可以實(shí)現(xiàn)指標(biāo)控制、布局控制、實(shí)施要求、時(shí)間控制這幾個(gè)環(huán)節(jié)的緊密協(xié)同,同時(shí)還可以把頂層設(shè)計(jì)和具體項(xiàng)目的建設(shè)運(yùn)行管理結(jié)合在一起。
低影響開(kāi)發(fā)的雨水系統(tǒng)構(gòu)建涉及到整個(gè)城市系統(tǒng),通過(guò)當(dāng)?shù)卣岩?guī)劃、排水、道路、園林、交通、項(xiàng)目業(yè)主和其他一些單位協(xié)調(diào)起來(lái),明確目標(biāo),落實(shí)政策和具體措施,見(jiàn)圖5。
一是在擴(kuò)建和新建城市水系的過(guò)程中,采取一些技術(shù)措施,如加深蓄水池深度、降低水溫來(lái)增加蓄水量并合理控制蒸發(fā)量,充分發(fā)揮自然水體的調(diào)節(jié)作用。在我國(guó)新疆一些地區(qū)年降雨量?jī)H為50 mm,蒸發(fā)量卻高達(dá)4500 mm,當(dāng)?shù)孛癖娮怨乓詠?lái)就使用坎兒井來(lái)輸送水,由于水溫低、又能避免陽(yáng)光照射,從而達(dá)到降低水蒸發(fā)損失的目的。
二是改造城市的廣場(chǎng)、道路,通過(guò)建設(shè)模塊式的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)、地下水的調(diào)蓄池或者下沉式雨水調(diào)蓄廣場(chǎng)等設(shè)施,最大程度地把雨水保留下來(lái)。在一些實(shí)踐中,實(shí)現(xiàn)了道路廣場(chǎng)的透水地面比例≥70%,下凹式綠地比例≥25%,綜合徑流徑流系數(shù)≤0.5。
四是在園林綠地采用LID設(shè)計(jì),綠地的生態(tài)效益更加明顯。在海綿城市建設(shè)實(shí)踐中,通過(guò)建設(shè)滯留塘、下凹式綠地等低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施,并將雨水調(diào)蓄設(shè)施與景觀設(shè)計(jì)緊密結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)人均綠地面積≥20m2、綠地率≥40%、綠化覆蓋率≥50%。、透水性地面≥75%(其中下凹式綠地≥70%)的目標(biāo),徑流系數(shù)可以控制在0.15左右。同時(shí),收集的雨水可以循環(huán)利用,公園可以作為應(yīng)急水源地。根據(jù)日本的抗震經(jīng)驗(yàn),每一個(gè)城市公園都建有雨水調(diào)蓄池,可以供應(yīng)周邊居民3天的用水量。中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)水技術(shù)中心也推出了一些先進(jìn)技術(shù),例如,通過(guò)在池底鋪設(shè)表面經(jīng)過(guò)處理的砂層,沙地雨水處理池的含氧量比普通池提高3倍,從而能長(zhǎng)久保持水的新鮮度。
2.3建筑雨水利用與中水回用
在海綿城市建設(shè)中,建筑設(shè)計(jì)與改造的主要途徑是推廣普及綠色屋頂、透水停車場(chǎng)、雨水收集利用設(shè)施,以及建筑中水的回用(建筑中水回用率一般不低于30%)。首先,將建筑中的灰色水和黑色水分離,將雨水、洗衣洗浴水和生活雜用水等污染程度較輕的“灰水”經(jīng)簡(jiǎn)單處理后回用于沖廁,可實(shí)現(xiàn)節(jié)水30%,而成本只需要0.8~1元/m3。其次,通過(guò)綠色屋頂、透水地面和雨水儲(chǔ)罐收集到的雨水,經(jīng)過(guò)凈化既可以作為生活雜用水,也可以作為消防用水和應(yīng)急用水,可大幅提高建筑用水節(jié)約和循環(huán)利用,體現(xiàn)低影響開(kāi)發(fā)的內(nèi)涵。綜上,對(duì)于整體海綿建筑設(shè)計(jì)而言,為同步實(shí)現(xiàn)屋頂雨水收集利用和灰色水循環(huán)的綜合利用,可將整個(gè)建筑水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成雙管線,抽水馬桶供水采用雨水和灰水雙水源。
既然可以做到建筑中水回用,那么在城市中市政污水再生水更有利用價(jià)值。通過(guò)敷設(shè)再生水專用管道,就能夠?qū)崿F(xiàn)再生水的有效利用,從而能大幅降低對(duì)水資源的需求。以北京市政部門測(cè)算,如果80%的建筑推廣這種中水回用體系,市政污水的1/3能作為再生水利用,該市每年約可節(jié)木12億m3,相當(dāng)于南水北調(diào)工程供給首都的總水量。
3深化海綿城市(LID)五項(xiàng)展望
3.1引入彈性城市和垂直園林建筑的精細(xì)化設(shè)計(jì)
建筑是城市最基礎(chǔ)的細(xì)胞,如果建筑對(duì)雨水能呈現(xiàn)海綿特性,那么城市離“海綿”也就不遠(yuǎn)了。這里需要引進(jìn)彈性城市和園林建筑的設(shè)計(jì)理念。
一是引入彈性城市的設(shè)計(jì)理念。彈性城市(Resilient City)是目前國(guó)際上非常流行的概念。所謂彈性城市,是指城市能夠準(zhǔn)備、響應(yīng)特定的多重威脅并從中恢復(fù),并將其對(duì)公共安全健康和經(jīng)濟(jì)的影響降至最低的能力(Wilbanks T, Sathaye J, 2007)。聯(lián)合國(guó)建議打造彈性城市 應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害,城市必須在制定低碳可持續(xù)發(fā)展路線的同時(shí),采取措施提高其彈性應(yīng)對(duì)的能力。彈性城市涉及方方面面,從城市應(yīng)對(duì)氣侯變化引起的水資源短缺的彈性來(lái)看,一旦把水循環(huán)利用起來(lái),每利用一次就等于水資源增加了一倍,利用兩次就增加了兩倍,以此類推。如果通過(guò)反滲透等技術(shù),實(shí)現(xiàn)水資源的N次利用,就可以做到城市建設(shè)與水資源和諧發(fā)展,這就是一種“水資源彈性”。新加坡目前就已經(jīng)達(dá)到了此類“彈性城市”的標(biāo)準(zhǔn)。該國(guó)從馬來(lái)西亞調(diào)水基本上作為一種水保障,并把調(diào)來(lái)的水加工成純凈水反銷到馬來(lái)西亞去;在本國(guó)內(nèi),則通過(guò)中水回用、海水淡化、雨水利用,基本能滿足民眾生活和產(chǎn)業(yè)用水問(wèn)題,這就是N次用水的一種體現(xiàn)?傊,彈性城市在水方面的要求,就是盡管外界的水環(huán)境發(fā)生了變化,都可以保持城市供水系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn),這也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)解決城市水資源短缺的一種創(chuàng)新。
二是結(jié)合園林設(shè)計(jì)的理念。如果把中水和雨水在建筑中的充分綜合利用,就可以把整個(gè)園林搬到建筑上去,即垂直園林建筑。這種建筑整體上呈現(xiàn)出海綿狀態(tài),能將雨水充分收集利用,實(shí)現(xiàn)中水回用,排到自然界中的水體污染物幾乎等于零,所有的營(yíng)養(yǎng)素都能在建筑內(nèi)循環(huán)利用,并且綠色植物還能夠固定二氧化碳。如果城市廣泛推廣垂直園林建筑,不僅可顯著減少地表水徑流量,而且會(huì)營(yíng)造出一個(gè)非常美妙而且可以四季變化的城市景觀。
3.2海綿城市(社區(qū))結(jié)合水景觀再造
海綿建筑推而廣之就是海綿社區(qū)。快速城鎮(zhèn)化到來(lái)之前,我國(guó)許多地方曾經(jīng)有過(guò)良好的城市水景觀被稱之為“山水城市”,當(dāng)代城市規(guī)劃師應(yīng)該傳承歷史文化,回歸社區(qū)魅力,增加社區(qū)的凝聚力。通過(guò)由下而上的再設(shè)計(jì),將社區(qū)水的循環(huán)利用和景觀化、人性化相融和,并結(jié)合特定的歷史文化,開(kāi)展海綿社區(qū)建設(shè),見(jiàn)圖7。
圖7 海綿城市(社區(qū))結(jié)合水景觀再造
與此同時(shí),海綿社區(qū)建設(shè)可以激發(fā)起居民愛(ài)護(hù)水環(huán)境、呵護(hù)水環(huán)境、敬重水環(huán)境的心態(tài),實(shí)現(xiàn)人類與自然水生態(tài)和諧相處的目標(biāo)。以杭州為例,杭州曾經(jīng)有一條浣紗河,傳說(shuō)是當(dāng)年西施浣紗的河流。這條河穿過(guò)許多社區(qū),如果把文化融入到浣紗河水景觀復(fù)建,完全可以再現(xiàn)當(dāng)年人水和諧美景,留住這段美妙的記憶,而且能夠控制水污染,最大程度地減少了對(duì)水環(huán)境的影響。
3.3引入碳排放測(cè)算
我國(guó)是世界上最大的碳排放國(guó),國(guó)務(wù)院已決定建立中國(guó)特色的碳交易市場(chǎng),在我國(guó)內(nèi)部首先實(shí)現(xiàn)公平的碳排放權(quán)交易。海綿城市建設(shè)能夠在很大程度上減少碳排放,因?yàn)槲覀儌鹘y(tǒng)的外地調(diào)水特別是長(zhǎng)距離供水需消耗大量的能源資源,屬高碳排放的工程。美國(guó)南加州和舊金山灣地區(qū)的城市化區(qū)域通過(guò)實(shí)施低影響開(kāi)發(fā)技術(shù),碳減排效果十分顯著,見(jiàn)表2(NRDC, A ClearBlue Future, 2009),按照碳減排的程度分成低中高三個(gè)級(jí)別,可以看到,高影響條件下,每年的碳減排量非常巨大。如果把海綿城市建設(shè)模式引發(fā)碳減排拿到碳交易市場(chǎng)上進(jìn)行交易,變成現(xiàn)金,則可以有效減少項(xiàng)目的投資,形成穩(wěn)定持久的投資回報(bào)。
3.4分區(qū)測(cè)評(píng)、以獎(jiǎng)代補(bǔ)、獎(jiǎng)優(yōu)罰劣
我國(guó)地域遼闊,氣候特征、土壤地質(zhì)等天然條件和經(jīng)濟(jì)條件差異較大,城市徑流總量控制目標(biāo)也不同。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺(tái)的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》對(duì)我國(guó)近200個(gè)城市1983~2012年日降雨量統(tǒng)計(jì)分析,將我國(guó)大陸地區(qū)大致分為五個(gè)區(qū),并給出了各區(qū)年徑流總量控制率α的最低和最高限值,即I區(qū)(85%≤α≤90%)、Ⅱ區(qū)(80%≤α≤85%)、Ⅲ區(qū)(75%≤α≤85%)、Ⅳ區(qū)(70%≤α≤85%)、Ⅴ區(qū)(60%≤α≤85%),見(jiàn)圖8。
根據(jù)我國(guó)的年徑流總量控制率分區(qū),建立評(píng)測(cè)體系,研究充分利用中央財(cái)政資金以獎(jiǎng)代補(bǔ)、獎(jiǎng)優(yōu)罰劣的方式,加快引導(dǎo)和推動(dòng)各地海綿城市建設(shè)。
3.5海綿城市建設(shè)智慧化
海綿城市建設(shè)可以與國(guó)家正在開(kāi)展的智慧城市建設(shè)試點(diǎn)工作相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)海綿城市的智慧化,重點(diǎn)放在社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著的領(lǐng)域,以及災(zāi)害應(yīng)對(duì)領(lǐng)域。智慧化的海綿城市建設(shè),能夠結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段,使原來(lái)非常困難的監(jiān)控參量,變得容易實(shí)現(xiàn)。未來(lái),我們將實(shí)現(xiàn)智慧排水和雨水收集,對(duì)管網(wǎng)堵塞采用在線監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)反應(yīng);通過(guò)智慧水循環(huán)利用,可以達(dá)到減少碳排放、節(jié)約水資源的目的;通過(guò)遙感技術(shù)對(duì)城市地表水污染總體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);通過(guò)暴雨預(yù)警與水系統(tǒng)智慧反應(yīng),及時(shí)了解分路段積水情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)地表徑流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并快速做出反應(yīng);通過(guò)集中和分散相結(jié)合的智慧水污染控制與治理,實(shí)現(xiàn)雨水及再生水的循環(huán)利用等。
此外,建筑智慧化方面,可以通過(guò)公共建筑水耗在線監(jiān)測(cè),顯示公共建筑水耗、能耗的排名情況。根據(jù)試點(diǎn)城市調(diào)查,建筑單位面積水耗最高和和最低相差十倍之多,有的建筑由于設(shè)計(jì)和運(yùn)維問(wèn)題,水管出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏損,這些缺陷都可以通過(guò)公共建筑水耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)診斷出來(lái)。將水耗情況在媒體進(jìn)行公開(kāi)排名,有助于建筑管理和產(chǎn)權(quán)單位清楚的認(rèn)識(shí)水耗情況,主管部門可以要求對(duì)水耗最高的建筑進(jìn)行強(qiáng)制性改造,明確控制性指標(biāo)性和針對(duì)性措施,從而推動(dòng)整個(gè)城市的水循環(huán)利用和用水效率得到提升。在這方面,新西蘭和澳大利亞做得非常好,低影響雨水設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字模型和信息化技術(shù)的精細(xì)化管理,能夠把GIS、云計(jì)算這些技術(shù)落實(shí)到位,并將其作為一種手段,使海綿城市智慧起來(lái),見(jiàn)圖9。
圖9 新西蘭低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
智慧的海綿城市是逐步推進(jìn)的(見(jiàn)圖10)。比如,通過(guò)網(wǎng)格化、精細(xì)化設(shè)計(jì)將城市管理涉及的事、部件歸類,系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化等使現(xiàn)場(chǎng)管理反應(yīng)快、準(zhǔn)、好。在此基礎(chǔ)上,再推行城市公共信息平臺(tái)建設(shè),通過(guò)智慧城管平臺(tái),主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并有預(yù)見(jiàn)性地應(yīng)對(duì)。最后,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能傳感系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)以上這些優(yōu)化設(shè)計(jì),可以使我國(guó)城市迅速地、智慧地、彈性地來(lái)應(yīng)對(duì)水問(wèn)題。智慧的海綿城市離不開(kāi)這樣一個(gè)循環(huán):信息的監(jiān)測(cè)收集→信息的傳輸→準(zhǔn)確地指揮→迅速地執(zhí)行→對(duì)結(jié)果進(jìn)行反饋修正。這樣一種信息的循環(huán)利用模式,可以使海綿城市能夠非常高效和智慧地運(yùn)行。
圖10 智慧海綿城市逐步推進(jìn)示意
4結(jié)論
(1)城鎮(zhèn)是水體污染最重要的源頭,通過(guò)海綿城市(LID)建設(shè)使城市成為應(yīng)對(duì)水污染的主戰(zhàn)場(chǎng),是解決水資源短缺的希望之地。
(2)海綿城市(LID)概念內(nèi)涵仍在發(fā)展之中,創(chuàng)建具有中國(guó)特色的海綿城市理論、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)任重道遠(yuǎn)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部已經(jīng)頒布了海綿城市建設(shè)技術(shù)指南,但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,需要大家在實(shí)踐中不斷探索并適時(shí)修訂。
(3)海綿城市(低影響開(kāi)發(fā))規(guī)劃與智慧水務(wù)是協(xié)調(diào)海綿城市各單元有效運(yùn)行的兩大系統(tǒng)工程。如果說(shuō)海綿城市規(guī)劃是“推”,海綿智慧則是“拉”,“一推一拉”能夠?qū)⒄麄(gè)海綿系統(tǒng)有效地協(xié)調(diào)起來(lái),既不產(chǎn)生浪費(fèi),也不至于出現(xiàn)信息孤島。因此,“一推一拉”兩大系統(tǒng)是非常重要的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(4)要把海綿城市系統(tǒng)從大到小劃成四個(gè)子系統(tǒng),即區(qū)域、城市、社區(qū)、建筑,這四層次系統(tǒng)低影響開(kāi)發(fā)的側(cè)重點(diǎn)不同,需要上下結(jié)合推進(jìn)系統(tǒng)創(chuàng)新。
(5)根據(jù)年徑流總量控制率分區(qū),建立科學(xué)合理的城市“海綿度”測(cè)評(píng)體系并給予獎(jiǎng)勵(lì)引導(dǎo)尤為重要。加快引導(dǎo)和推動(dòng)整個(gè)海綿城市蓬勃發(fā)展,走出一條中國(guó)特色的海綿城市建設(shè)健康發(fā)展之路。