对海绵城市“超常规”建设的理性思考
在国家政策、资金的引领和支持下,以及第一批、第二批海绵城市建设试点的带动下,海绵城市建设已经取得了一些可喜的成效,但同时也暴露出一些问题和矛盾。
慧聪水工业网 · 2016-11-07 15:53

我国海绵城市建设热潮带来了一个巨大的市场,未来仍然有着广阔的发展空间,这不仅引起给水排水工程、环境工程等直接关联专业学术界和工程界的极大热忱和重视,也受到水利工程、园林景观工程、城市规划和建筑等相关专业的广泛关注和积极参与。今天在中国推行的海绵城市建设既是一个相对新的概念和“新兴”的领域,其实又包含许多传统的专业内容,不仅涉及到水专业多个分支领域,还涉及多专业和多部门。面对这样一个复杂的系统工程和快速的发展,专业领域整体上表现出研究和科技储备的不足。

在国家政策、资金的引领和支持下,以及第一批、第二批海绵城市建设试点的带动下,海绵城市建设已经取得了一些可喜的成效,但同时也暴露出一些问题和矛盾,如对海绵城市建设的不同看法、误解甚至质疑。有些是由于对海绵城市的内涵与系统的复杂关系缺乏清晰认识,对海绵城市建设的艰巨性和长期性估计不足,也有些是由于不同专业间的碰撞或其他一些因素。在如火如荼的海绵城市建设热潮下,迫切需要理性的思考,纠正一些不必要的误读和误区,以减少在海绵城市建设中形成的混乱和阻力,利于海绵城市建设的可持续发展。

本文仅从基础性和认识,以及系统性两个方面对目前出现的一些问题进行思考和分析。

1基础性和认识方面的问

1.1“海绵城市”究竟应该指什么

推广海绵城市建设,首先必须明确究竟什么是海绵城市,正确认识其内涵和外延关系就显得尤为必要并十分重要。

其实,“海绵城市”(SpongeCity)这个词十余年前就偶见于国际文献之中,国内也有个别学者在2011年至2012年的文章中提及类似概念。但这些海绵城市的概念或者过于简单,或者过于宽泛,缺乏非常清晰的定义,也缺乏包括目标、系统组成、理论和技术架构、规划设计和规范标准在内完整而明确的体系,因此,并没有得到更多人的认知和引用。

今天我们所讨论的海绵城市,重要的依据是国家领导人在特定场合提到的要建设基于“三个自然”的海绵城市,而后由住建部正式发布《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》)。该《指南》的发布,其实是基于长期的研究和实践,针对我国城市面临突出的雨洪及水环境问题,根据国家对城市发展战略的调整,在住建部的直接领导下,编制组考虑了跨学科、跨部门等多方面的因素,对《指南》的目标指向、原则、内容、系统构成等都有较全面的考量和深入的讨论,经历了约两年时间不断修改完善才正式发布。

但海绵城市后来的发展仍然超出了所有人当初的预料。分批次的海绵城市建设试点、国务院指导意见(75号文)等重要文件的发布,海绵城市创新建设模式(如PPP等)探索和推动,以及突出的城市洪涝、径流污染问题,专业领域内的巨大需求等,形成了今天海绵城市建设热潮和该领域“爆发式”发展。

今天回头看《指南》并非“无懈可击”,但总体上,《指南》中关于系统描述及其关系、基本原则、目标和技术体系等基本清晰、合理和全面。尽管已有《指南》、其他相关技术文件、专项规划和一系列专题解读文章,以及试点城市的推进,但社会舆论、工程界、学术界及不同专业的一些学者对海绵城市仍然有不同的理解和解读,一方面造成一些困惑,另一方面也出现海绵城市的内涵有“被扩展”的迹象。

针对出现的一些问题、争论和困惑,笔者在最近的“海绵城市建设内涵与多视角解析”一文中(《水资源保护》杂志2016年第6期),对海绵城市的溯源、目标、内涵、系统组成,以及涉及的专业关系和边界做了较全面的分析和阐述,本文不再赘述。

为什么说我们今天所讨论的海绵城市是以现代雨洪管理为核心?海绵城市概念提出或《指南》发布前,我国在这个领域究竟在做什么?国际上没有普遍采用“海绵城市”的概念,但一直以来,尤其是一些发达国家近几十年来在这个领域一直在做什么?等等。这些问题的答案其实是非常清晰和肯定的!

当然,考虑到这个领域的复杂性、我国相对薄弱的基础和近年来“超常规”的快速发展,难免存在这样或那样的问题。对出现的冲突、问题或者有新的研究成果,应该通过合理的途径,组织专业人员和权威力量进行研讨,及时做必要的调整和完善,这方面的工作其实也一直在做。

1.2基础薄弱

坦率地说,与给水、污水、水利等领域相比,以雨洪管理为核心的海绵城市建设领域的科学、技术和工程方面的基础相对比较薄弱,仅从以下几方面便可见一斑。

第一,基础科学研究和积累不足。举例说,水文学或城市水文学是城市雨洪管理最重要的基础之一,城市化及气候变化条件下的暴雨强度变化规律及其公式推求、长历时和短历时暴雨雨型、城市化区域的产汇流规律、污染物冲刷输送规律、径流总量和污染物总量控制的基本原理和方法、模型开发及其模拟应用等,都是非常基础又十分重要的内容。但长期以来,这方面的研究和应用都明显不足。研究水文的难以回答城市排水(雨水)领域一些迫切的问题及其需求,水工程界技术人员在水文学基础方面又明显不足,因此,就会出现如对总量控制方法和指标、初期雨水规律及其合理控制等这样极为重要的基础性知识产生较多的困惑或误解,甚至直接影响到控制策略和标准规范中的相关内容。近几年,学术界和工程界都在努力“补课”,但实践中仍然存在较多的问题,与海绵建设的快速发展和高要求不相适应。

第二,面对海绵城市建设领域的快速发展和迫切需求,具有系统、扎实的城市雨洪管理理论基础和工程实践经验的技术人才显得非常缺乏。事实上,大学专业人才的培养,在城市雨洪管理这样一个十分重要的水领域的基础和工程知识方面是一个很大的短板。尽管北京建筑大学为本科生和研究生开设雨洪管理专门课程已经有十年,包括课程设计和毕业设计等实践教学环节,但这并不反映整体情况。所以,许多从事这个领域工作的工程技术人员,尤其面对海绵城市建设热潮和大量的工程项目,主要靠在实践中通过自学和参加各种学术交流会、培训课程来弥补知识和经验的不足。目前,这方面的问题很明显。

第三,一些环保或水专业公司、规划设计单位及目前进军海绵城市的一些跨领域的大集团公司等,无论在具备“实战”经验的人才、技术储备还是实际工程经验等方面都明显不足,这在目前各地海绵城市专项规划、海绵城市建设试点及PPP项目实施中都已经明显地反映出来。不少单位通过加强队伍建设、人才培训和引进、加强对外合作等,来弥补不足。

1.3科学态度和专业精神

通过这些年广泛的学术交流和实践,笔者对这样一个基本问题深有感触,就是在海绵城市建设中,无论水专业还是其他相关专业,特别需要强调科学的态度和专业精神。因为,涉及面十分广泛、复杂的这样一个系统工程和“新兴”领域,以如此快的速度发展、在如此大的范围内大规模地进行工程实施,关系到多专业和多部门,也必然涉及大量科学、技术、工程、管理甚至人文与社会方方面面的复杂问题,加上上述各种因素,面临的困难和挑战不言而喻,存在一些困惑也属自然。因此,秉持科学的态度和认真的专业精神就成为必然。不难发现,近期出现不少的误解甚至争论,有一些属于真问题,但也有不少是伪问题,限于篇幅,仅对其中的部分问题做简要分析(参见1.5)。事实上,有些问题,只要用心做一点调研、查阅一下资料或者谦虚请教,就可迎刃而解,甚至不成为问题。

从发展和学术的角度看,应该鼓励对“海绵城市”进行更深入的研究和探讨,但从当前我国城市面临的迫切问题,国家和行业的紧迫要求,以及规划设计、工程实施、评估验收的硬性任务,都要求对海绵城市必须有非常明确的系统构成及其边界的界定。

从国内外这个领域发展的历史和现状来看,关于城市雨洪管理与海绵城市建设,目前已不是重新创立概念、理念的阶段,无论提出什么样的解读或发展,要避免陷入“海绵城市是个筐,啥都可以往里装”的迷途和窘境。尤其对科学工作者和专业人员,不同于一般民众和大众媒体,要有基本的科学态度和专业精神,“知之为知之,不知为不知”,要避免在缺乏研究的前提下随意定义、解读和胡批乱评,制造混乱。碰到问题应该通过认真的调研、学习、钻研,杜绝“信口开河,不懂装懂”。更不能为了“新概念”而创造概念,不能借海绵城市的热潮,使一个非常具体的专业及工程领域的概念“飘忽不定”、内涵模糊、系统混乱、没有清晰的边界关系、目标庞杂而找不到北。而且,要尽量做到能够“自洽”,指南导则、标准规范、规划设计、考核和评估要能互为支撑,能自圆其说,避免各部分“自说自话”,造成混乱和矛盾。做好最后这一条其实是非常困难的,需要业内、海绵城市相关领域共同努力,这也是一个逐步完善的过程,必须认识到,这么庞大、复杂的系统工程,并没有一位英明的“上帝”事先来安排好一切。

1.4突破专业间藩篱并保持必要的敬畏

要从整体上理解和掌握海绵城市建设,必须打破部门和专业的局限,很多时候需要从多专业的角度,换位思考和审视。

不夸张地说,海绵城市建设离开了多专业、跨部门的密切配合就将是“空中楼阁”。仅从顶层规划看,海绵城市(雨洪管理)专项规划、土地利用规划、生态规划、城市规划、公园绿地/景观规划、河湖水系统规划等,都需要有很好的衔接,否则,“三个自然”无从体现,海绵城市专项规划也难以落地实施。

面对新型城镇化和发展模式转型的大局及潮流,海绵城市建设相关专业都必须有“创新和变革”的思维,拓展各自专业的“功能”,同时加强专业间的互相学习、沟通和协作,共同应对城市化产生的雨水问题及其水生态环境问题,为海绵城市建设贡献各自专业的力量。

同时,还必须有专业边界概念,对不熟悉的非本专业的事情保持必要的谦虚和敬畏,避免轻率地“过度跨越”和指手画脚,减少专业间的误解和无谓的争论与扯皮。近几年暴露的问题比较多,包括上面提到的一些“伪问题”。现在应该属于海绵城市建设跨专业合作的“磨合期”,相信要不了多久,各专业就会明确自己在海绵城市建设中的定位和应有的作为,这样的变化近年来其实已经很明显。

1.5需要澄清的其他一些认识问题

1.5.1正确认识海绵城市建设与低影响开发

1.5.1.1低影响开发的适用性问题

对低影响开发,多年来国内一直存在“不同声音”。结合国外数十年的研究和实践经验,以及国内近二十年雨水领域的探索和工程实践,可以理直气壮地说,区域特征、气象、水文地质条件、景观植物条件等都不应成为抵触低影响开发设施推广和实施的理由,因为在上述任何条件下,以雨水为基本元素,包括地上和地下的水文循环都是存在的,而且也都会受到城市开发的严重干扰甚至破坏,城市径流也难以避免地会对城市水环境乃至生态系统造成非常负面的影响,这是一个不争的基本事实。同样,任何地区也都有各种自然或人工的适应性植物可供选择。只要通过理性的沟通与合作,科学、合理的设计,低影响开发的理念、方法和技术措施原则上都可以有条件地、因地制宜地在任何地区应用,充分发挥城市绿地的多种海绵功能(“三个自然”或“六字箴言”),这也有国内外大量工程实践案例可以作为不争的事实。

1.5.1.2海绵城市建设与低影响开发的关系

城市雨洪管理的四大子系统(参见2.1)在海绵城市建设中应为一个整体,尽管各子系统有自己的针对性,但从城市或区域的角度,必须很好地进行组合,才可能更好地发挥作用,实现海绵城市的多目标。《指南》以及一系列解读文章对此已经有很清晰的描述,如果很好地理解此前所概括的“三个结合”:源头和末端(其实也是分散和集中)的结合;地下和地上的结合;绿色和灰色的结合,这个问题也就迎刃而解了。因此,简单地把海绵城市建设与狭义的低影响开发(源头径流控制系统)划等号是片面、错误的。

1.5.1.3正确认识海绵城市建设“碎片化”问题

“碎片化”是最近一段时间被经常提到的一个问题。它反映出的是,在前一阶段海绵城市试点建设中,确实有些地方,不注意或不善于对城市综合问题的梳理和把握,缺乏对城市或流域全局的整体把握和科学的系统方案的制定,仅停留在简单、盲目地上一些“支离破碎”的项目,这其实也是上一个问题(简单地把海绵城市建设与低影响开发划等号)的具体反映。这类问题通过业内广泛的学习交流和各地的互相学习,以及海绵城市专项规划和住建部组织的检查和培训,目前已逐步扭转。

但另一方面,也应该科学、客观地看待和理解“碎片化”,避免被人为滥用和泛化。第一,源头分散式设施本身就是以碎片化的形式体现,尤其对建成区的改造,必然是在专项规划和系统方案的指导下,一栋建筑、一个小区、一条道路、一个停车场、一个个子汇水区域的逐步推进,不可能“一蹴而就”,20%的目标、80%的目标的实现都有待时日,需要付出艰苦的努力。不能一见到少量的、分散的设施就简单化地批评“碎片化”。即使在城市现代雨洪管理已经有几十年经验和作为低影响开发“发源地”的美国,解决包括CSO(合流制溢流)和径流污染等城市雨洪问题也是循序渐进的,至今也还在付出艰苦的努力,建成区低影响开发的应用也是在一步步实施,如前几年旧金山做的包括分散的LID、绿色基础设施在内的排水系统提升改造专项规划,甚至是作为未来几十年努力实施的目标。

1.5.2“问题导向”和“目标导向”的关系

海绵城市建设中无论新区还是建成区,其实都会面临不同的问题,新区的问题未必就比旧城的少或轻,笔者承担的不少新区项目也能充分说明这一点,有些问题甚至还非常的突出。而且,对新开发建设项目不仅要重视现实存在的问题,更要预见项目实施后可能产生的问题。事实上,大量城市建成区今天面临的许多突出问题恰恰是早期建设过程中的“任性”、“随意”或“违背自然规律”乱开发建设所埋下的隐患,这方面的教训是很深刻的,代价是巨大的。所以,对新建项目,也必须强调“问题导向”。以笔者的经验,研究和实施项目,始终应该坚持围绕“问题、问题、再问题”的基本原则。

事实上,几十年来,国际和国内雨洪管理的研究、实践和领域的发展,始终是针对明确的问题,而且是在不断发现新的问题中展开研究、开展实践而得以发展。我国的排水防涝、海绵城市也如此!要解决这些问题,需通过大量的研究,进而制定出相应的目标。所以,“问题”和“目标”是相辅相成的,新城如此,旧城也同样如此。

每个城市的海绵城市建设首先应明确实际问题有哪些,径流污染、缺水、水体黑臭、洪涝灾害防治、生态环境等,问题的主次关系如何、现在的问题和以后可能出现的问题。多数情况下,需要综合性地解决问题,要分轻重缓急,并科学地制定规划、建设目标及实施方案。

1.5.3海绵城市建设能否解决城市洪涝灾害

根据海绵城市的多目标和系统组成,笼统地说,海绵城市当然能够、也应该合理地解决城市洪涝,但洪涝灾害是“历史遗留”、受自然和社会各种因素影响极大的一个现实的非常复杂的问题,包括气候变化的影响等等,每年都可能发生,每个城市、每个地点和每次的致灾要素也会有很大的不同。而海绵城市却是一个愿景、长期规划和理想目标,需要脚踏实地长期坚持并付出巨大的努力才可能真正实现。当然,局部、小范围项目会比较快见效。所以,脱离了具体的条件,这个问题无从谈起,也无法回答。因为,海绵城市建设可分为许多不同尺度、不同性质的项目(见2.2),可以是小区、道路、公园、排水管道或调蓄设施、一个流域或整个试点区、一个水系等等。再考虑项目实施的规模和进度,就很难说具体的海绵城市建设项目是否能解决城市的洪涝,能解决什么样的洪涝。就像2016年雨季,一些海绵城市试点城市发生了较严重的内涝,有人就要追问或质疑刚刚实施一年、试点区范围有限的海绵城市为何没有发挥作用一样的荒唐,至少是太简单化,太“不专业”。所以,实际上这个问题也属于一个“伪问题”,和上面谈到的“科学态度和专业精神”也直接相关。

2系统性问题

海绵城市建设是一个问题针对性强,可实施性、目标可达性、民众反应和社会影响、评估考核要求等都非常高的领域,因此,必须有非常明确而清晰的系统组成、系统关系和工程体系。

2.1核心系统构建问题

关于海绵城市雨洪综合管理系统的构建在多篇文章中都有较明确的阐述,概括起来,从专业分工、管理部门职责和实际可操作的角度考虑,主要可以划分为市政雨水系统和水利防洪系统。市政雨水系统又可简化分为三套子系统,即源头径流控制系统,城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统,这基本上已经得到业内的共识并编写进《城镇内涝防治技术规范》等技术文件。但从目前发展情况看,无论是综合解决城市洪涝灾害问题还是海绵城市建设,都需要突破部门和专业的界限,水利的防洪系统毫无疑问应该包含在海绵城市雨洪管理系统之中。因此,根据不同条件、语境或具体项目的尺度、流域关系等,可以分为两种情景下分别采用三套系统和四套系统,在不同城市的排水防涝和海绵城市建设专项规划和许多具体案例中,也确实是主要采用这样两种方式。对一些小项目或具体项目(比如建筑或小区雨水项目),也可能只是其中的一个或两个子系统。

必须看到,到目前为止,多数情况下城市排水防涝和城市防洪是分而实施,而且,这是两个不同专业、不同主管部门的“专项规划”,目前比较现实的做法主要还是根据项目特点和条件进行合理的衔接。

这里需要指出两个问题。对一些城市的合流制排水系统,“雨水管渠系统”中实际上还“隐含”了另一个所谓的CSO控制系统,它不同于分流制的雨水管渠系统。第一,它是许多老城区水体严重污染甚至“黑臭”的重要原因之一;第二,这个子系统具有与分流制完全不同的溢流污染规律,控制目标还包括“溢流次数(频率)”或溢流污染排放总量控制等,而不是几年一遇暴雨排放标准所能涵盖的;第三,这个系统具有十分的复杂性和重要性,甚至关系到源头径流控制系统和污水处理厂系统,上海、昆明、广州等城市已经在为控制它而采取具体的行动,一些海绵城市试点区也涉及到CSO的控制,而且,也是许多发达国家城市很多年来一直在努力解决的难题;第四,总体上,我国还没有完全跳出“合改分”的局限(在《给水排水》2012年第3期的“水业导航”栏目中曾专题讨论过这个问题),在不少城市排水防涝规划和海绵城市专项规划中都未能很好地回答和解决这个问题。而这,可能恰恰是未来一些城市的老城区水污染控制和海绵城市建设中的重点和难点之一。第二个问题属于“小问题”,就是“超标雨水径流排放系统”的“超标”并不严谨。尽管大家能够理解是指管渠系统几年一遇的标准,但现在海绵城市雨洪管理系统至少已有总量控制标准、排水防涝两套标准、防洪标准,以后还可能包括CSO控制标准。

2.2工程体系

有了明确的系统及其关系,接下来就是工程实施。专业上,直接关联(指具有直接的专业职责和雨洪管理主要功能)的是给水排水工程与环境工程,水利工程;间接关联(指有其他重要的专业职责和功能)的有景观学、风景园林、建筑学、道桥工程、水土保持与生态工程等;顶层,还有城市规划。具体工程项目或项目特征有排水防涝工程、防洪工程、源头LID工程、CSO控制工程(甚至衔接污水处理厂工程)、河湖水系(生态修复)工程、道路工程、湿地保护与修复工程、园林景观工程等,这些都是目前海绵城市建设中具体而重要的工程,其实从这些不同的工程,很容易找到各专业自己的位置和职责,以及需要的跨专业协作。

现在的海绵城市建设实际上几乎包含上述所有工程,而且因每个城市或试点区的不同而不同,大量复杂的、极具挑战性的工作恰恰是针对具体的“问题”,自然与社会、基础设施条件等,把这些不同尺度、不同专业性质的工程项目进行组合和系统优化,编制专项规划和可实施的详细方案,而且实施中往往是根据划分不同的汇水区与流域关系,分解为不同的特定的重点子系统工程,并进行PPP项目的策划和实施。

2.3海绵城市专项规划的定位和可实施性

在住建部发布的相关技术文件或规定的指导下,以及通过近两来的实践与学习,目前业内基本上解决了《海绵城市专项规划》如何编制的问题。但从实施和发展的角度,仍然面临几大问题需要尽快明确和解决:第一是规划的定位问题。这个专项规划是全面推行海绵城市建设极重要的工作,住建部也向全国城市发出了编制的规定和要求。但这个规划未来是作为一个具有法律效力的专项规划纳入城市规划体系呢,还是只是一个阶段的工作任务。事实上,也包括密切相关的《排水防涝专项规划》的定位,及其与海绵城市专项规划的关系;第二是规划的可实施问题。如排水防涝标准的提高、总量控制率的分解和落地,在不少城市都面临许多制约要素,实施难度或代价极大。这是目前海绵城市规划编制和实施中必须认真对待并妥善处理好的重大问题,否则,会面临规划难以落地或获得批准后在建设过程中需要做重大调整的窘境。

3结语

限于篇幅,笔者未能对海绵城市建设中的其他一些重要问题展开讨论,如顶层设计与系统方案、海绵城市建设多部门协调和执行力、评估与考核、运行维护等工程实施问题等,再另行讨论。还有一些问题需要开展进一步深入研究,对海绵城市建设体系进行不断的完善。

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