《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》指出要加快推进海绵城市建设，实现城市建设模式转型。作为一种全新的城市发展理念和方式，海绵城市建设涉及的项目几乎都是重大的民生工程，横跨领域众多。如何避免城市建设时出现设计碎片化问题？如何避免城市建设和运营时出现头痛医头、脚痛医脚的现象？如何避免走重复建设、浪费人力物力等回头路？正确的建设理念与思路尤为重要。中国工程院院士、哈尔滨工业大学副校长任南琪教授为本刊独家撰写此文，阐明建设理念与路径。海绵城市建设理念与对策■中国工程院院士、哈尔滨工业大学副校长任南琪随着社会经济的快速发展，我国城市水安全与水环境问题日益严峻，资源环境约束加剧。在人口密集、工业集中的城市出现了严重的城市病：逢大雨必涝、城市水体黑臭、环境生态严重恶化、水资源严重匮乏、环境容量超出极限、城市水源地污染事件频发。针对这一现状，习近平总书记2013年12月12日在中央城镇化工作会议上作出重要指示，要求“城市规划建设的每个细节都要考虑对自然的影响，更不要打破自然系统。比如，在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’。”习总书记还指出，现在许多城市提出生态城市口号，但思路却是大树进城、开山造地、人造景观、填湖填海等，这不是建设生态文明，而是破坏自然生态。为此，中共中央和国务院办公厅先后多次发布相关文件，推动海绵城市建设。海绵城市建设具有较高的经济效益，能够降低基础设施维护费用；提升城市品质和环境承载力；开发利用雨水、再生水等非常规水资源，解决缺水地区发展瓶颈；是经济发展6市政基础设施规划专题一、理念转变为先导由于我国前期海绵城市建设处于边干边学的状态，理念跟不上，不少城市的海绵城市建设与规划难以一步到位，很多先期开展的生态城市建设、城市内河改造、道路建设、街区建设等工程都需要进行改造。必须引入先进理念，结合国外近60年的经验积累和我国当前的重大需求，创建具有中国特色的海绵城市。（一）国外的城市雨水管理理念1．美国。低影响开发（Low-ImpactDevelopment，LID）是采取土地规划和工程设计的方法来管理雨水径流，LID强调现场自然属性的保持和利用，从而保护水质。2．欧洲。可持续城市排水系统（SustainableUrbanDrainageSystem，SUDS）旨在减少新的和现有的开发对地表水排水排放的潜在影响。3．新加坡。活力、美观、清洁水计划（Active、Beautiful、CleanWaterProgram，ABC）是将水体转变为美丽的、具有新加坡标志性的水景观。通过美化使新加坡人更亲水、更好地欣赏和珍惜稀缺的水资源。4．澳大利亚。水敏城市设计（WaterSensitiveUrbanDesign，WSUD）是城市设计与城市水循环的管理、保护和保存的结合，包括雨水、地下水、废水管理和供水，为城市设计减少环境退化、提高审美情趣、增加娱乐吸引力，从而新的增长点，助力化解产能过剩的难题。海绵城市建设的环境效益也非常显著，能够有效解决城市黑臭水体，强化城市污水治理，提高城市人均公园绿地面积和城市建成区绿地率。海绵城市建设还具有良好的社会效益，缓解城市“热岛效应”，实现“小雨不积水，大雨不内涝，水体不黑臭”，实现环境宜居；建设“和谐宜居、富有活力、各具特色的现代化城市，让人民生活更美好”。截至目前，我国已经设立海绵试点城市30个，试点建设区面积达600平方公里以上，近3年直接带动投资约4千亿元人民币。全国33个省、直辖市、自治区皆颁布海绵城市鼓励办法，很多非试点城市也启动了海绵城市建设，涉及到环保、市政、园林、交通等多个行业。远期市场份额约在6万亿元人民币左右。我认为，海绵城市建设需要遵循以下几点：理念转变为先导，科学规划为引领，工程技术为关键，智慧水务为目标。72018-7市政基础设施规划专题确保城市水循环管理能够尊重自然水循环和生态过程。（二）中国建设海绵城市的理念国外的海绵城市建设理念主要是以解决城市暴雨涝灾、雨水收集、景观美化等为主的城市开发与设计内涵，而我国面临着更严峻的挑战：经济快速增长的背后付出了惨重的环境恶化代价，如水体黑臭；城市化进展的加快伴随着城市水规划的严重缺失。为此，我国的海绵城市建设面临着多重任务。要以系统工程的思路抓城市水环境规划和海绵城市建设，这是国家行动，符合我国当前重大需求。应以国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见（国办发〔2015〕75号）作为指导，加快推进海绵城市建设，修复城市水生态，增强城市防涝能力，扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展。海绵城市建设的工作目标是要通过海绵城市建设，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。由于中国目前面临的特定发展时期，以及城市水资源与水环境现状，“海绵城市建设”符合中国国情。我认为“海绵城市建设”属于城市水资源与水环境综合整治范畴。“海绵城市”应该能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，实现地表水资源、污水资源、生态用水、自然降水、地下水等统筹管理、保护与利用，充分考虑水资源、水环境、水生态、水安全、水文化，缓解热岛效应，确保社会水循环能够与自然水循环相互贯通。二、科学规划为引领《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》（中发〔2016〕6号）指出，城市规划建设管理中还存在一些突出问题：城市规划前瞻性、严肃性不够，环境污染等“城市病”蔓延加重。因此，海绵城市建设要以科学规划为引领。（一）城市水系统综合规划与整治海绵城市建设是城市水系统综合规划与整治的系统工程，要将其融入城市总体规划，至少以流域、区域为单元综合考虑。统筹发挥自然生态功能和人工强化功能，实施源头减排、过程控制、系统治理。示范工程中常见以下几点问题：1．规划与建设碎片化。特别是LID工程中，严重缺乏城市水系统统筹规划，以碎片化的工程施工为主。2．海绵城市建设理念及内涵不清，技术不足。3．工程设计队伍严重匮乏。设计教条化，难以做到因地制宜，一城一策、一地一策。（二）因地制宜总体规划应针对城市自然地理、气象条件及存在的城市发展瓶颈问题，因地制宜地制定海绵城市建设目标，解决城市重大需求；充分考虑老城区和新建城区海绵城市建设对策；应明确“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”。8市政基础设施规划专题（三）保持和利用自然属性习总书记提出要“建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’”。应该倡导以自然为先导，以循环为关键，以功能为切入点的城市水系统综合规划与整治。三、工程技术为关键从城市水循环系统4.0示意图中可以看出，海绵城市建设有三个关键单元：暴雨径流管理、黑臭水体治理和污水处理。（一）暴雨径流管理1．LID理念及小排水系统统筹考虑城市水资源循环与利用非常必要，目前绝大多数城市雨水进入雨污合流制的城市排水管网系统（小排水系统）。要保障小排水系统的雨水排放能力，必须采取削峰和错峰措施，即利用LID理念，延缓和降低径流峰值，从而降低排水强度，减轻市政排水管网系统排水压力。河流治理、排水系统和管道的承受能力是有限的，要利用渗、滞、蓄，从源头减少径流，解决量的控制问题，提高城市生态覆盖和雨水蓄存能力，减少排水管道系统的负担。由于城市人口增长过快，排水管网设计重现期变小，城市排涝仅依赖小排水系统难以承受。按照LID理念“现场自然属性的保持和利用”，增设下凹式绿地和植草沟等可以错开暴雨峰值，减少雨水流入下水管道的量。但对于城市易涝点仍难以解决根本问题。建议城市特殊区域采取分流制的雨水排放系统，即大排水系统。2．大排水系统大排水系统指的是路面行泄通道、河漫滩、深层调蓄隧道和调蓄池。常规降雨时，雨水通常不会进入深层调蓄隧道和调蓄池。我国有些城市现已在做大排水系统。如武汉大东湖深邃工程，充分考虑到雨水深邃和污水深邃功能及定位的不同，该工程将先启动污水单根管建设，预留雨水接口。设计为“四厂合一”，未来可为300万人口服务。新建的北湖污水处理厂未来能达到150万吨/日规模，近期实现80万吨/日，排放标准一级A。项目总投资为30多亿元。预留雨水接口提升排渍能力大东湖核心区污水传输系统工程地跨武昌区、洪山区和青山区●沙湖污水处理厂收集处理水果湖、珞珈山、卓刀泉、中南等区域的污水●二郎庙污水处理厂收集处理余家头、徐家棚及徐东、梨园地区的污水●落步嘴污水处理厂主要处理东湖港排污口和杜家桥排污口的污水●北湖污水处理厂规划建设污水深隧系统地表完善系统污水主隧工程总长约17.6公里3～3.4米1.5米2根支隧工程长度约1.7公里二郎庙、落步嘴、武东预处理站沙湖提升泵及配套管网14座竖井及管理用房青山区污水主隧二郎庙污水处理厂北湖污水处理厂三环线洪山区武晶区沙湖东湖严西湖长江污水隧道埋深29.93米～42米施工方法采取盾构等预留空间（二）城市黑臭水体整治城市黑臭水体整治重点是环境生态改善和暴雨蓄存。黑臭水体整治需要有系统的治理方案，保障水体的三大功92018-7市政基础设施规划专题能—生物净化、生态景观和泄洪排涝。首先，污水要全部截流，初雨等面源污染也要有控制措施。其次，补水要充足、流动性好。其三，要建立人工强化自然处理系统，形成自然生态净化功能与景观。最后，还需要清除底泥或进行生态修复。城市水体要保持自然生态系统，有生态护坡-微生物-挺水植物和沉水植物，河道最忌“三面光”—即河底和两岸护坡全部硬化，应该利用自然净化的方式去除氮、磷，最大限度保留堤岸生态属性，可有效抗击河水、雨水冲刷，利用人工湿地、生态塘等强化自然净化功能，持续经济有效地解决点源、面源污染，确保城市水生态安全。（三）污水处理厂我国污水处理厂执行国际绝无仅有的国家统一的一级A污水排放标准，但就算是达到一级A标准的出水，按照地表水标准仍然是劣Ⅴ类。为此，个别城市将污水厂的出水标准提升到地表水Ⅳ类标准，但实际上从全部环境影响和全生命周期看这是不环保的。用人工方式在污水厂内去除氮、磷费用高，能耗大，追求过高的去除率也是不经济的。我认为，应该构建具有污染物净化功能的生态系统，承担部分氮、磷去除，科学制定以受纳水体反推污水处理厂排放标准，避免污水厂过度处理，实现节能降耗。无限度提高污水处理厂排放标准是转嫁环境风险，带来大气污染和排放温室气体，同时也消耗大量能源。四、智慧水务为目标最新的政府工作报告中指出要“发展智能产业，拓展智能生活，实施大数据发展行动，多领域推进‘互联网+’”。就海绵城市建设而言，要创建智慧水务，即互联网+城市水系统。10市政基础设施规划专题控点诊断、控制、应急决策，并发挥物联网作用保障公众知情权和监督权。我建议要加强海绵城市专项规划，完善工程设计、建设施工、运营管理等机制，提高建设和管理质量，明晰责任人，便于政府监管；同时，进一步研究海绵城市投融资模式。五、海绵城市规划与建设面临的主要问题（一）工程技术问题1．LID等国外先进雨水径流管理及应用技术、材料和装备研发。2．黑臭水体治理整体解决方案、技术措施及实践经验。3．污水处理技术研发与水资源管理。4．城市水体与湿地净化功能的本土水生植物研究。5．汇水流域雨水径流量、面源污染的数值模拟。6．基于智慧城市水的水质水量监控技术与应急决策支持平台建立。（二）管理问题1．应明确和完善海绵城市建设内涵与对策，避免失误和后遗症。2．需尽快制定和完善相应的城市规划设计与基本建设开发标准、规范及法规。3．工程设计队伍严重匮乏，理念及内涵不清。建设海绵城市，必须坚持政府引导、社会参与。未来海绵城市的建设理念是：源头减排、过程控制、系统治理、功能净化、生态修复、健康循环。未来海绵城市建设的实现目标是：水资源、水环境、水生态、水安全、水文化。海绵城市建设的实施途径为：政府主导、规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设。唯有如此，才能实现习总书记的要求—“建设生态文明，而不是破坏生态自然”，让人民生活更美好。该系统可以进行城市水数值模拟与仿真。基于水资源与安全（水量和水压），针对饮用水源、自来水厂、污水处理厂、河道断面、湿地、地下水以及分流制雨水管道初雨等，建立水资源自然循环和社会循环的系统仿真与优化。基于水环境与生态（水质），研究污水能源流与物质流规律、污染物迁移转化规律等净化系统仿真与时空优化。结合互联网+城市水系统功能，指导运营控制与故障诊断，实现监112018-7市政基础设施规划专题