科學看待“海綿城市”的作用和適用性     朱法君    2018年08月27日09:33

       近年來，隨著城市內澇在我國部分城市日益凸顯，“海綿城市”建設應運而生。住建部等部委專門出台政策，鼓勵支持各地開展“海綿城市”建設。一時間各地積極爭創國家 “海綿城市”建設試點城市，各地住房和建設部門也已將“海綿城市”建設納入了有關工作的考核之中，以推動各地的“海綿城市”建設進程。

　　“海綿城市”的技術路徑是期望將城市地面建成可以“吸、放”水體的“海綿”，增強土地的入滲能力，將降雨盡可能多地滯留在土體中，減少地表產流，從而削減洪澇水的總量，達到治理洪澇的目的。住建部的指導意見中，要求各地通過“海綿城市”建設，將全年降雨總量的70%以上滯蓄在“海綿體”中，並作為水資源在洪水過后進行回收利用，且可對初期降雨的污染有效降解。這一理念新穎、願景美好，一經提出便獲得了廣泛認同，但也引起了學術界的一些爭議，焦點在於“海綿城市”建設成本昂貴，其對洪澇治理到底能夠起到多大的作用？

　　一、城市洪澇的成因

　　我國城市經過幾千來的發展，有自身的規律，其中最重要的就是擇水而建、依水而興。城市選擇建在江河湖泊周邊，對解決交通運輸、用水排污有不可替代的優勢，當然也必然面臨洪澇的不利影響。幾千年來，人類仍然選擇擇水而居，正是因為利大於弊，是權衡后的選擇。隨著人們對洪水規律了解的不斷深入，伴隨著城市的發展，修建了很多防御洪水澇水的水利工程，在人與水和諧相處中共生發展。

　　城市洪澇的凸顯始於近20年，特別是近10年來矛盾進一步加劇。分析原因，主要來自於以下幾方面：

　　1.城市化加快推進中，水系沒有得到有效保護。每一個地區的水面面積，是千百年來自然形成的洪水澇水的調蓄地和出路，這是自然界的基本“法則”，是洪水本來就有的空間。但是由於城市規劃建設過程中，大量的天然河流被縮窄、被阻斷、被填埋，轉而由下水道所替代，一旦地下的“良心工程”能力不足、被堵塞，必然將會澇水外溢，洪水泛濫。

　　2.城市外江洪水位的變化抬高。由於人類社會發展對土地的深度利用，越來越多的土地被保護，失去滯納洪水的作用，洪水歸槽，導致江河湖泊洪水位不斷上升。外江洪水位的上升，既帶來了防洪的巨大壓力，又使得城市的澇水無法順利排入河流，產生內澇。原來設置的下水道排水口，排水能力下降、喪失，甚至於倒灌城區。

　　3.土地硬化，減少了雨水的下滲。這部分的影響，比較直觀，社會各界都能夠看到、感受到，但從成因的比重看，這並不是最主要的。如果下水道通暢，能力足夠，道路積水等內澇現象可以消除和彌補。

　　二、“海綿城市”的技術路徑和對城市洪澇的作用

　　我國現在各地推行的“海綿城市”做法，借鑒於美國洛杉磯。筆者有幸於2018年初親歷了洛杉磯的洪水，並在雨中對洛杉磯的雨水收集進行了實地考証。

　　洛杉磯是美國西海岸嚴重缺水的城市，年降雨量約300毫米，城市用水依賴千裡之外的引水工程。由於其城市多為低丘緩坡，城市內澇並不嚴重，城市道路下面基本上沒有建設下水道。由於水資源的極度緊缺，洛杉磯修建了一批雨水收集工程，其主要出發點為雨於的收集利用。但是成本昂貴，一個公園的雨水收集工程動輒幾百、上千萬美元，收集的雨水主要用於公園的綠化用水，客觀上對消減洪水、澇水也有一定的作用。我們在美國期間，恰逢洛杉磯遭遇“特大暴雨”，其實也僅是在兩天時間裡集中下了40多毫米的降雨。但是，當地仍發生了重大的洪災，多地引發了泥石流，造成23人死亡。

　　我們不得不對“海綿城市”“消滅”城市內澇的初衷加以反思。我國正在大規模推進“海綿城市”建設的城市中，如武漢、南京這樣的重澇區，投入了大量的資金，但是在洪澇之季並未看到應有的效果。原因何在？城市的洪澇治理上方向有沒有出現偏差？當引起主管部門和城市管理者的深入思考和反思。

　　1.對減輕洪澇的效果和區域適用性分析。我國地表產流模式，南方紅壤地區產流機理為“蓄滿產流”，即當土體因前期雨水下滲達到飽和狀態后，后期的降雨才形成地表涇流，北方地區則為“超滲產流”。北方地區因地下水埋深較深，地表與地下水位之間的土體可吸收水量的能力較大，如能解決超滲問題，增加土體的下滲、吸收能力，對削減洪澇有較大的作用。而在南方，由於地下水埋深較淺，一般平原地區約為1米，洪水期甚至於低於洪水位，土體本身可吸收水量的能力十分有限。多年的研究成果表明，如浙江省一場降雨過程可下滲的降雨量（不回歸到河網，真正意義上的削減）約10~20毫米，也就是說，即使極限地將所有路面、屋頂全部轉換成“海綿”結構，其削減量也僅僅只是20毫米，這相對於一場成災暴雨動輒300毫米，甚至於超過500多毫米（如2013年的“菲特”台風）的降雨，其削減量所佔比重極小。而在北方地區，由於單場降雨的總量遠小於南方，如果能夠增加幾十毫米的入滲，則作用巨大。因此，“海綿城市”的最有效適宜地區是北方缺水地區，而非南方豐水地區，特別長江以南以強降雨形式致災的省份，應從洪澇的成因出發，客觀分析、評價“海綿城市”對洪澇治理的作用。

　　2.對現行“海綿城市”建設措施的思考。分析評價“海綿城市”對洪澇治理的作用，應從各地的洪澇成因出發，從成災機理著手，因地制宜看待，絕不可“一刀切”、“一招走天下”。否則就會偏離正確的方向，越走越遠，浪費大量的資金和人力。

　　由於現行的“海綿城市”建設著眼於增加入滲，隨之採用的技術路徑和手段無外乎這幾方面：

　　改變路面結構，打造 “透水路面”，將雨水都通過透水磚、自然土層下滲到地表下面，從而達到消減澇水的作用。這項措施對小雨量的降雨有一定作用，但是對於高強度、大雨量的降雨作用甚微。因為即使表層全部恢復為天然狀態，對雨量產水起決定作用的還是土壤的蓄水能力。但在南方豐水地區土壤蓄水能力極限僅有20毫米左右，絕不可能消納大量級降雨（如大於100毫米的一場降雨過程）的70%。即使表面上看到雨水下滲到了土壤中，其實當土體飽和后，仍然通過淺層地下水的通道回歸到了河流、低地之中。

　　開槽、填沙、地下集水空間等等增加滯蓄量。此類辦法的作用取決於建設的蓄水容積。而要得地下空間所要付出的代價是驚人的，用於滯蓄洪水澇水的總量，相比於投入，十分的昂貴。

　　利用低地、公園參與滯蓄。這是一個好的方向，應該大力推行。但是這一類工程所佔比例小，且難全面以推開。

　　還有專家提議增加屋頂的滯蓄等措施，讓“一片天對一片地”，自我消納洪水澇水，但是其改造的成本亦昂貴不可及。

　　綜合這些措施，筆者認為都沒有真正切入到城市洪澇治理的正確途徑上來，都只是一些“小打小鬧”的小手段，不能徹底解決問題。真正有效的方向應該是從“滲蓄為主”轉變為以“蓄排結合”的方式。可以從三條途徑實現：一是給洪水澇水以出路，盡快排出去。可以優先考慮利用泵站等強制性措施讓洪水澇水通江達海。二是給洪水澇水有足夠的空間。即增加城市及周邊區域的水域或低地面積，增強滯蓄能力﹔三是讓地下的排水系統配套泵閘系統，真正能夠收放自如。其實，這才是我們想要的“海綿”效果。

　　三、水資源利用效果和初期雨水污染降解的思考

　　“海綿城市”倡導通過海綿體的雨水吸收，將雨水資源化，達到高效利用水資源。但由於“海綿體”可吸附利用的水量有限，所能起到的作用也十分有限。也曾有人提議通過建設地下、地表的大容量蓄水池吸納利用洪水，終因投資過大、作用有限，且初期雨水易變質發臭，實際應用價值不大而被放棄。目前的水資源利用也僅局限於綠化等對水質要求較低的部分用水。

　　“海綿體”對於小雨量降雨的初期雨水污染有較好的水解作用，前提是所降雨水能夠基本蓄納在“海綿體”之中，通過植物的生長吸收，達到降解的作用。但是一旦降雨產生地表徑流后，污染物質照樣會伴隨徑流流向江河湖泊，對初期雨水的污染降解作用就變得十分微小。

　　總體上，對水資源的利用和污染降解，同樣主要適用於干旱地區，在我國的北方地區可以起到較好的預期效果﹔南方地區由於每場降雨的量級大，其可發揮的作用則甚微。

　　四、有關資金投入效益和洪澇治理方向性思考

　　當前各地正在進行的“海綿城市”建設，一般都採取透水路面改造、更新綠化種類結構、設置雨水調節池等措施，主要以透水路面的改造為主。由於土體特性決定了下滲能力，即使全部更換成了透水磚、改造成了透水混凝土路面，其入滲的能力還是受制於下面的土體，且實施這些措施投資巨大。目前“海綿城市”建設的投入約為每平方公裡1.5億元，如某市“海綿城市”試點投資約45億元，除可爭取到國家支持12億元外，其余30多億需地方財政投入。該市通過“海綿城市”建設可以一定程度上改善城市的面貌，但對內澇問題的解決效果不大，理應把解決內澇核心放在流域治理和城市排澇設施能力提高上。很多城市在爭取成為國家試點的過程中，明白其作用效果的局限性，但是由於看重國家補助資金這塊“香餑餑”，仍然不惜花費巨資硬上工程，可能影響國家財政資金的使用效益。

　　由於對“海綿城市”建設效果的夸大宣傳，一定程度上對我國各地的洪澇治理方向產生了不利影響。部分地區由於缺乏專業的洪澇治理認知，僅僅看到表面的現象，決策採取了以“海綿城市”建設為主要方向的洪澇治理方案，弱化了流域治理和排澇設施建設。一旦洪水來臨，必將造成重大災害。■

　　（朱法君，浙江省水利廳治水辦主任，民革中央人口資源環境委員會委員/責編　張棟）