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中国海绵城市的建设与实践

北极星环保网来源:给水排水 章林伟2018/11/7 9:27:35我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:海绵城市 污水处理 海绵效应

北极星环保网讯:城市是人口高度聚集、社会经济高度发达的地区,也是资源环境承载力矛盾最为突出的地方。改革开放以来,中国进入了城镇化快速发展阶段,城镇化率从1979年的不到20%,到2017年的58.22%,年均增幅接近1%(见图1)。在传统建设理念的影响下,城市开发建设带来的城市下垫面过度硬化,切断了水的自然循环过程,改变了原有的自然生态本底和水文特征。

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图1 中国城镇化率演变情况

天然下垫面本身就是一个巨大的海绵体,对降雨具有吸纳、渗透和滞蓄的海绵效应,从而对雨水径流起到了一定的控制作用。当降雨通过下垫面的吸纳、渗透、滞蓄等作用达到饱和后,会通过地表径流自然排泄。

以中国北方城市为例,城市开发建设前,在自然地形地貌的下垫面状况下,70%~80%的降雨可以通过自然下垫面滞渗到地下,涵养了本地的水资源和生态,只有20%~30%的雨水形成径流外排(见图2)。

而城市开发建设后,由于屋面、道路、广场等设施建设导致的下垫面硬化,70%~80%的降雨形成了地表快速径流,仅有20%~30%的雨水能够入渗地下(见图2),呈现了与自然相反的水文现象,不仅破坏了自然生态本底,也使自然的“海绵体”像罩了一个罩子,而丧失“海绵效应”,导致“逢雨必涝、雨后即旱”;同时,也带来了水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水涝灾害频发等一系列问题。

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图2 城镇化前后降雨径流对比

(1)水生态恶化。城市建设破坏了原有的生态格局,建设用地挤占了河湖水系空间,以及拦河筑坝、河道整治“三面光”等过度工程化,混凝土切断了生态联系,滨水绿带难以发挥应有的自然净化作用,使城市水系由“活水”变成“死水”,乃至黑臭。

(2)水资源紧缺。城市开发建设的大量硬化以及依靠管网的快速收排,造成降雨形成快速的径流,切断了地下水补给通道,加剧了城市水资源的短缺。

(3)水环境污染。雨水地表径流带来了城市面源污染。据对北京、上海调查研究表明,雨水径流的化学需氧量(COD)排放量占排入城市地表水环境COD总量的30%以上,也是城市黑臭水体的诱因之一。

(4)水灾害频发。大量降雨在短时间内快速形成地表径流,加大了对城市排水系统的压力,也放大了城市灾害。据住建部2010年对全国351个城市的抽样调查显示,仅2008~2010年就有62%的城市发生过不同程度的暴雨内涝。

我国正处在城镇化高速发展时期,发展不平衡、不充分的矛盾十分突出,所面临的问题是既要补齐短板,又要提高品质。当前我国城市污水处理设施严重不足,即使是东部经济发达地区城市,污水处理设施的覆盖水平都很难达到全收集、全处理、全达标排放的环境要求,西部经济欠发达地区城市的基础设施建设水平就相差得更远了。以品质而论,排水管网设施建设标准偏低,逢雨必涝;污水管网质量较差,渗漏严重、雨污混接,以至污水处理厂进水“稀汤寡水”;初雨污染失控、CSO溢流污染严重,城市黑臭水体比比皆是等等。

针对当前我国城市“水问题”的严峻性,习近平总书记在2013年中央城镇化工作会议首次提出,并在2014年考察京津冀协同发展座谈会、中央财经领导小组第5次会议、2016年中央城市工作会议等场合,多次强调要建设“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。

2015年国务院办公厅印发了《关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发〔2015〕75号),明确提出了要转变城市建设的发展方式,建设海绵城市,将70%左右的降雨就地消纳和利用;城市新区要以保护好生态格局,修复水生态、保护水环境、涵养水资源、保障水安全、复兴水文化为目标导向;城市老区要以治涝、治黑为问题导向,结合补短板和城市环境整治(即海绵+),实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”,并要求到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

海绵城市建设理念

早在秦代(公元前200年)中华先贤就发明了梯田(见图3),雨水的地表径流通过人工修建的坎坝或鱼鳞池塘,历经“渗、滞、蓄、用、排”径流过程,既灌溉了农作物、调蓄了水资源、防止水土流失,又没有破坏水的循环和水文规律,很好地解决了人、地、水的关系,这是世界上堪称经典的雨水管理方法,也被联合国教科文组织列入了世界文化遗产名录。中国古人也将这种人与自然和谐相处的发展方式引入到了当时的城邑和乡村建设中。

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图3 中国梯田

许多发达国家在上世纪80年代前后就已基本完成了城镇化进程,灰色基础设施已基本完善,但随着全球气候变化以及工业化带来的对环境生态的影响,认识到仅仅依赖灰色基础设施的纯工程做法,不能完全解决好环境生态问题,还容易导致过度工程化,加大政府的财政包袱。

延伸阅读:

基于水文学的玉溪海绵城市建设探讨

海绵城市工程案例详解系列—雨水调蓄池

马洪涛:关于海绵城市的经验分享—系统化方案编制方法及要求

海绵城市生物滞留设施误区 你中招了么

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