杨泊与，徐文辉

（浙江农林大学，浙江 杭州 311300）

1 海绵城市建设的背景

随着经济的发展，城市化进程的加速，许多城市问题开始逐渐突显，其中城市雨洪管理是我国城市当前发展的主要问题之一。近几年，许多城市在雨水频繁的夏季都不难遇到到内城“看海”的窘境。城市表面硬质铺装面积的激增以及绿地面积的减少使得城市内部的雨水不能有效下渗，汇集在地表的雨水径流无法通过传统城市雨洪管理设施有效排放。地表汇集的雨水形成了城市的“内海景观”，这一现象已经严重影响城市居民的生活和安全。

我国一直是淡水资源缺乏的国家，虽然淡水资源总量较多，但是人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4。无法利用的城市雨水使得原本淡水资源就不充足的情况更加严峻。如果雨水不经有效处理，通过地表径流直接排入到河道还会造成城市河道水质环境恶化，进一步加剧我国淡水资源短缺的矛盾，影响社会稳定和经济发展。

传统城市雨洪管理主要依靠城市灰色排水基础设施，通过工程管道方式进行排水。由于防洪规划和城市排水工程规划的落后、雨水资源利用意识薄弱，传统城市雨洪管理设施的功能已经无法完全满足当前的雨洪管理。为有效控制当前雨洪管理问题，以低影响开发和可持续发展模式的海绵城市理论得到相应的发展。在当前新型城镇化建设背景下，研究海绵城市理论发展和技术途径有着积极的现实意义。

2 海绵城市概念及内涵

海绵城市是指在尊重自然，保持原有水文特征的基础下，通过绿色和灰色基础设施结合，使城市能够像海绵一样处理和净化城市雨水，进而促进城市雨水资源利用，保护城市水生态环境。在正式发布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》对海绵城市的概念进行了明确定义：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[1］。通过对“海绵城市”概念的整合可以得出海绵城市的内涵主要有三点：一、弹性的应对城市出现的极端气候，在城市面对洪涝或者干旱情况下都能够有效调节；二、海绵城市开发是建立在原有的城市雨洪设施基础上，保持原有的水文特征，通过低影响开发（LID）相关技术实现；三、海绵城市实现了对水资源的综合管理利用，体现了对环境可持续的综合管理思想。

3 海绵城市发展过程中的困难

我国城市建设历史相比西方国家一些大都市较短，城市建设的许多部分都处于一个初级阶段。在城市雨洪管理方面，我国大部分城市雨洪管理均是沿用传统城市雨洪管理模式，载体主要是以管渠为主的灰色基础设施。海绵城市理念的提出让城市雨洪管理有了新的选择，也为城市雨洪管理矛盾创新发展提供良好的解决环境。但是在热点的煽动下，大范围的改造原有雨洪管理设施和盲目运动式地发展海绵城市是不可取的。在海绵城市理论尚未成熟前需要相关工作者冷静、理性的思考，这样才能构成更加科学地推进海绵城市建设的有序发展。海绵城市建设是一项复杂的系统工程，在实践过程中存在一些问题：对海绵城市理论认识不深刻、定量分析困难以及海绵城市雨洪管理模式难以形成系统。

3.1 对海绵城市理论研究不深刻

海绵城市模型在政策的影响下成为城市建设的热门话题，但是因为海绵城市理论仍出于发展阶段，理论尚不成熟，所以在建设过程中存在对海绵城市理论的误解。从部分试点城市的实施方案和实施计划看，存在对海绵城市的内涵、低影响开发模式与传统模式关系的认识模糊。

缺乏对海绵城市理论认识一方面体现狭义地理解海绵城市功能和范畴，过分夸大或者忽视海绵城市体系的作用。主要表现在部分观点认为海绵城市能够解决所有的城市雨洪问题，所以要完全摒弃传统城市雨洪管理设施；另一部分观点则认为海绵城市完全无用，只是政治噱头，所以在雨洪管理过程中依旧打着海绵城市建设的旗帜，本质却还是完全依赖传统灰色基础设施。从客观上讲，这两种观念是对海绵城市理解不深刻所致。城市雨洪管理模式错综复杂，很难简单的完全依赖单一的灰色或者绿色设施。从国内外海绵城市理论研究发展来看，“海绵城市”的理论基础是最佳管理措施(BMPs)、低影响开发(LID)和绿色基础设施(GI)[2］。整理借鉴发达国家雨洪管理的成功经验，结合本国国情才能更好的发展海绵城市理论。

缺乏对海绵城市理论还表现在构建海绵城市过程中对原有城市资源过度地推到重建。海绵城市理论受到政策的追捧必然导致海绵城市建设的热潮，然而过度地构建海绵城市系统可能导致城市原有的资源遭受浪费。过度的推到重建体现在两点：一、完全摒弃传统城市雨洪管理体系，对当前的雨洪管理设施大面积弃用。传统雨洪管理模式主要是利用城市灰色基础设施，在城市发展的初期能够有效的排放城市雨水径流。在极端天气下，传统的灰色基础设施虽然不能完全缓解城市内涝的问题，但是由于处理雨水方式的便捷和高效，依然是当前处理城市雨水主力军。二、海绵城市构建过程中完全摒弃现有的绿地系统，重新构建“绿色基础设施”。据统计，在已建成的城市绿地系统中，城市绿地系统对雨水径流的控制率约为30%%～40%，对城市中的雨洪管理仍然起到一定的辅助作用[3］。如果在拆除原有的绿色基础上构建海绵城市将导致城市原有的绿地资源遭受极大的浪费。海绵城市需要结合GIS、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[4］。适当的利用现有的“灰色基础设施”和“绿色基础设施”能更加低碳、环保的推行海绵城市构建。

3.2 定量分析困难

海绵城市建设项目在规划前期需要对待开发区域进行详细的调研和量化分析，对开发区域现状、土地开发强度以及区域边界需要进行大量的分析。在当前项目前期调研过程中的方法主要有定性分析和定量分析。其中定性分析主要是以研究报告的形式呈现，对当地现状进行文字描述，虽然简单易行，但是缺乏数据支持和合理性。相比定性方法，定量分析能够在基于大量数据的基础上进行分析，结果更加严谨。但是定量分析往往需要大量的数据资料，收集过程较为复杂。两种方法的差异也造成了在海绵城市建设过程中对不同方法的选择。

由于定性方法的简便，在海绵城市构建过程中常常被得到运用，这也导致海绵城市建设在区域建设的合理性缺乏数据参考。比如在海绵城市构建过程中常常缺乏对场地开发前后用地性质、竖向、下垫面等条件分析。城市工程工作者在缺乏数据的参考下无法对海绵城市构建的成效准确的评估，使得海绵城市构建更多停留在理论遐想中。

3.3 海绵城市雨洪管理模式难以形成系统

因城市雨洪管理问题迫在眉睫，许多城市都进行新型雨洪管理模型的尝试，以城市的局部范围作为海绵城市的试点，从传统的城市灰色基础设施逐步向绿色基础设施转变。局部的范围内的海绵城市模型尝试能够在一小部分范围内对雨水进行管理和利用，但是海绵城市的目标是以整个城市雨洪管理为目标的，分散的单元体构建使得海绵城市构建不能系统化，在雨洪管理过程中也不能最大化的发挥海绵城市理论优势。因此在海绵城市模型构建过程中需要以整体的视角来考虑，将单一的海绵城市单元体连接成整体。如何连接散落在城市各个区域的海绵城市单元体也是海绵城市体系建设的难点。

4 海绵胞体概念与其适用的功能技术

4.1 海绵城市胞体概念

从结构上说，海绵城市体系是由多个小型系统组成的镶嵌体，构成城市海绵系统的各个小型系统中存在这物质和能量的流动。因此在海绵城市的规划设计过程中，能够处理局部区域的雨洪问题的小型单元系统起着非常重要的作用。俞孔坚教授指出：“海绵城市”最后必须要落实到具体的“海绵体”，包括公园、小区等区域和局域集水单元的建设，在这一尺度对应的则是一系列的水生态基础设施建设技术的集成，包括：保护自然的最小干预技术、与洪水为友的生态防洪技术、加强型人工湿地净化技术、城市雨洪管理绿色海绵技术、生态系统服务仿生修复技术等，这些技术重点研究如何通过具体的景观设计方法，让水系统的生态功能发挥出来[5］。笔者将这些独立具有完整处理雨洪能力的单元系统称之为“绵城市胞体”，它是一种分散的、小规模的管理局部范围内雨洪的控制机制与设计技术。每个小型的海绵城市胞体都是针对其范围内的雨洪问题进行管理。海绵城市胞体作用体现在两方面：一、对雨水进行净化，削减地面径流峰值，二、收集雨水资源，加以合理利用，干旱条件下可将蓄积的水释放，优化城市水资源循环。

小型的海绵城市胞体构建让海绵城市不需要一开始就对整个城市的雨洪管理系统进行大幅度的整改，通过一个个小的单元构建，最终形成大范围的海绵城市系统，从一定程度上可以说避免城市原有资源的浪费。海绵城市胞体的运用让局部范围内的雨水能够得处理，而这些“海绵城市胞体”的集合通过城市其他已有的系统构成整体，相互影响，使得城市雨洪管理系统化。

4.2 海绵城市胞体工程技术

海绵城市的理论基础主要融合国外先进雨洪管理理论，最佳管理措施(BMPs)、低影响开发(LID)和绿色基础设施(GI)，在工程技术方面主要是低影响开发技术的运用。海绵城市胞体根据城市降雨过程以及城市区域分析充分利用本身的工程技术，对城市的雨洪进行一定量的处理，其主要工程技术有：截留技术、促渗技术和调蓄技术。

4.2.1 截留技术

截留技术是利用海绵城市胞体的覆盖面积，对区域内的雨水进行收集。在已有的城市雨洪管理系统中，许多设施可以作为海绵城市胞体的雨水收集装置，利用已有的设施能够有效减少海绵城市构建推行的成本。除了收集雨水，截留技术还防止了城市雨水对城市表面的直接冲击，通过海绵城市胞体结构使其形成径流的速度减缓。在当前的海绵城市胞体试点过程中，截留技术可以通过绿色建筑屋顶或者绿色植物群落冠层作为载体实现。

绿色建筑屋顶截留技术的运用是指对建筑顶部绿色处理来达到对雨水进行收集的效果 （图1）。绿色建筑屋顶结构通常分植被层、种植土层、蓄排水层，根据植物种植密度及种类可以分为拓展型和密集型两大类，可蓄积约50%～80%的雨水资源[6］（图2）。在雨水繁多的夏季，城市建筑屋顶最先接触来自天空的雨水，屋顶植被层能够对雨水起到缓冲作用，雨水再通过种植土层下渗到蓄排水层。绿色屋顶除了能够有效限制城市雨水对地表的直接冲刷，稍加改造的绿色屋顶甚至能够简单的处理部分雨水。绿色屋顶收集或者简单处理后的雨水通过管道直接流入到建造在建筑底部的蓄水池进行二次处理。

图1 绿色屋顶示意图

图2 绿色建筑屋顶结构图

绿色植物群落冠层的截留技术主要是利用植物群落的冠层和树干对雨水进行收集（图3）。落在植物冠层和树干的雨水能够顺着植物体往下流入到植物底端的蓄水池。由于植物是以群落的方式在城市广泛分布，因此利用植物冠层的面积能够广泛的收集城市雨水。不同的植物冠层对雨水的截留效果不同。通过研究发现针叶林的树冠截留约为12%，枝干截留约为2%；阔叶林的树冠截留约为9%，枝干截留约为2%（表1）。通过数据的分析统计，能够在海绵城市中更加合理高效的利用植物群落资源[6］。

表1 植物冠层对雨水截留效果 %

图3 植物冠层蓄留示意图

图4 渗透性网格砖示意图

4.2.2 促渗技术

促渗技术在海绵城市胞体作用是对汇集在城市表面中的雨水进行初步处理。它是运用新型的地面材料或结构让雨水能够渗透到场地内部，渗透过程中新型的铺装材料和结构可以对雨水进行初步的过滤净化。当前城市大面积的水泥、沥青和不透水等材质的路面使得雨水通过地面渗透到地下，采用渗透性的铺装材料材料能够减少地表雨水径流量。目前渗透性路面使用的材料主要有：水泥孔砖、塑料网格砖、透水沥青和透水混泥土等。在常见的水泥孔砖和网格砖中，空隙的部位通常种植草皮或者用沙土碎石填充（图4），有别于不透水的传统硬质铺装。城市中包含大量的硬质铺装，选取其中具有典型代表的铺装加以改造，运用的新型的材料和结构达到更好雨水处理效果。例如传统停车场可以加以改造形成新型的海绵城市胞体停车场，城市硬质散步道加以改造形成新的海绵城市胞体散步道。

4.2.3 调蓄技术

调蓄技术在海绵城市胞体的作用是对雨水进行蓄留和二次处理。通过调蓄技术蓄留的雨水经过二次处理净化可以排入市政雨水官网，等到干旱时向周边的绿地系统内提供水资源。该技术功能可以广泛的运用在城市绿地系统中，例如在道路周边建立生态沟，利用城市中的园林建筑建设雨水花园（图5）。在常见的调蓄技术中，雨水花园因为建设成本低，易于实施而被广泛运用。城市雨水花园可以是自然形成或者人工建造的生物滞留池，它是海绵城市胞体调蓄技术运用的载体。

图5 雨水花园示意图

调蓄技术是海绵城市胞体雨水处理过程中的最后一道工程技术，通过前两项技术收集的雨水通过管道或者自然下渗到海绵城市胞体的调蓄池中。在简单的海绵城市胞体模型中，二次处理的雨水可以作为对水质要求不高的城市用水，例如城市路面的清洁、苗木的灌溉。如果在城市中建造较大的蓄水池，那么收集的雨水可以进一步净化达到饮用水的标准。

5 如何运用绿道技术促进海绵城市胞体形成

5.1 绿道相关概念

“绿道”(Green way)是包含线性元素的绿色土地网络，是包含生态、游憩、文化、美学及土地的可持续发展等相关概念、多重目的的规划设计及管理[7］。因此无论从空间还是功能，绿道都可以作为城市各类绿地的重要连接通道。在城市各类系统初期，往往是以区块的形式来规划各类功能用地，绿道系统的出现不仅将城市各类绿地连接成整体，使各类用地真正的形成一个系统，为城市居民服务，还将许多块状的无法被利用的区块通过绿道系统的连接得到充分的利用。

5.2 海绵城市胞体技术在绿道中的运用

城市胞体往往能够对局部范围内的雨水进行处理，但是由于其作用范围较小，因此对大面积的海绵城市体系构建作用有限。海绵城市胞体的局限性让其无法在整个城市雨洪管理过程中形成整体。然而与城市已有的绿道系统结合不仅能够合理利用城市原有的资源，还能以整体的观念对城市雨洪管理形成系统，城市绿道的连接作用也为海绵城市胞体的构建提供基础。由于城市绿道的作为连接功能的属性较其他城市规划绿地更为突出，因此用绿道系统作为海绵城市胞体的载体，通过绿道的通道的作用将区域内的海绵城市胞体连接起来能够有效的解决海绵城市构建无法成为体系的现状。

从工程技术方面来看，截留技术是利用海绵城市胞体的覆盖面积，对该区域的雨水进行收集，在城市已有的绿道系统中许多设施可以作为截留技术的载体。绿道中冠幅较大的植物和园林建筑都可以作为截留技术的应用载体。渗透技术在绿道中的运用是改建城市绿地系统中原有的不透水铺装。传统的绿道系统中的铺装大部分是不透水的硬质铺装，例如：散步道、停车场、休憩小广场等。将此类不透水铺装改造成透水铺装能够增加地面的渗透性，也避免了重新对海绵城市胞体规划区域。调蓄技术在城市绿道系统中的运用通常需要结合截留技术和渗透技术。海绵城市胞体调蓄技术是海绵城市胞体对雨水处理的最后一道程序，也是海绵城市胞体特有的雨水处理技术。在结合截留技术和渗透技术后形成一个完整的海绵城市胞体，达到对雨水净化处理的效果。

6 结论与建议

海绵城市作为城市雨洪管理的新型模型，其思想内涵符合当前我国城市发展过程中可持续发展的要求。在积极的政策引导下，发展海绵城市理论有利于促进我国城市雨洪管理模式的创新，为解决城市雨洪问题提供良好的思路。城市绿道系统中构建海绵城市胞体是海绵城市理论的一种尝试，是针对海绵城市实践误区的一种创新。海绵城市理论和实践尚处于积极探索阶段，需要相关工作者不断深化理解其理论内涵和实践成效。只有在不断发展的基础上，才能发展符合我国不同地域特色的具体实施策略和规范标准。

[1］住房与城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建 （试行）[S］.北京:中国建筑工业出版社,2014:2-7.

[2］Stern D N,Mazze E M.Federal water pollution control act amendments of 1972[J］.American Business Law Journal,1974,12(1):81-86.

[3］胡楠,李雄,戈晓宇.因水而变——从城市绿地系统视角谈对海绵城市体系的理性认知[J］.中国园林,2015:21-25.

[4］车伍,赵杨,李俊奇,等.海绵城市建设指南解读之基本概念与综合目标[J］.中国给水排水,2015,30（8）:1-5.

[5］俞孔坚,李迪华,袁弘,等.“海绵城市”理论与实践[J］.城市规划,2015,35（6）:26-36.

[6］张彦婷.上海市拓展型屋顶绿化基质层对雨水的滞蓄及净化作用研究[D］.上海:上海交通大学,2015.

[7］徐文辉.生态浙江省域绿道网规划实践[J］.规划师，2005，21（5）:69-72.