隨著(zhù)我國農村城市化的加快推進(jìn)，傳統的城市建設模式已經(jīng)對水環(huán)境造成巨大的負面影響及危害，城市發(fā)展與自然生態(tài)進(jìn)程的均衡態(tài)勢被打破，由此引發(fā)了洪澇積水、河流水系生態(tài)惡化、水污染加劇等一系列問(wèn)題。這些水問(wèn)題并不是某一部門(mén)管理下發(fā)生的問(wèn)題，而是一個(gè)系統、綜合性的問(wèn)題，因此，亟需一個(gè)更為綜合全面的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的基本水情。
序言
繼2014年11月住建部發(fā)布《海綿城市建設技術(shù)指南-低影響開(kāi)發(fā)雨水系統構建》后，2015年4月財政部、住建部和水利部又聯(lián)合發(fā)布16個(gè)海綿城市建設試點(diǎn)名單。10月中旬，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設的指導意見(jiàn)》明確提出，到2020年，城市建成區20%以上的面積達到目標要求，到2030年，城市建成區80%以上的面積達到目標要求。按照海綿城市建設的核心，要將70%的降雨就地消納和利用。政府計劃3年內投資865億元，用于試點(diǎn)城市專(zhuān)項資金扶持。自此，海綿城市在中國掀起了一股建設浪潮。目前，全國已有130多個(gè)城市制定了“海綿城市”建設方案。
海綿城市建設內涵
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護，讓水在城市中的遷移活動(dòng)更加“自然”。
海綿城市有別于傳統的工程依賴(lài)性治水思路和“灰色”基礎設施，它作為一種生態(tài)途徑，其構建核心在于建立跨尺度的水生態(tài)基礎設施，如植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施，以綜合解決中國城鄉突出的水問(wèn)題。因此，海綿城市建設又被稱(chēng)為低影響開(kāi)發(fā)（LID）。
海綿城市的本質(zhì)是改變傳統城市建設理念，實(shí)現與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。傳統的城市建設模式是以“戰勝自然、超越自然、改造自然”為特征，采取的是“快速排除”和“末端集中”控制為主的城市水災防控規劃理念，粗放式的開(kāi)發(fā)利用自然環(huán)境，結果造成嚴重的城市病和生態(tài)危機；而海綿城市遵循的是順應自然、與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式，是以“慢排緩釋”和“源頭分散式” 控制為主要規劃設計理念。海綿城市改變了傳統的排水防澇思路，統籌考慮內澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復等多個(gè)目標。
海綿城市的目標在于讓城市“彈性適應”環(huán)境變化與自然災害。“彈性適應”強調的是在海綿城市建設過(guò)程中優(yōu)先利用綠色、生態(tài)化的“彈性”或“柔性”設施，并注重與傳統的“剛性”設施的有效銜接。通過(guò)“剛柔并濟”，建立和完善城市的“海綿體”，強化對城市徑流雨水的排放控制與管理，從而實(shí)現緩解城市內澇、削減徑流污染負荷、提高雨水資源化水平、降低暴雨內澇控制成本、改善城市景觀(guān)等多重目標，最終為城市構建起可持續、健康的水循環(huán)系統。
海綿城市建設需要跨尺度的生態(tài)規劃和體系。目前國內對“海綿城市”的理解通常聚焦在雨水利用和管理問(wèn)題上，同時(shí)提倡LID技術(shù)的應用，關(guān)注雨水處理和場(chǎng)地措施。誠然，這的確是海綿城市建設的重點(diǎn)之一，但并不全面。城市水問(wèn)題的解決前提是保護區域水循環(huán)過(guò)程，因此，海綿城市的構建需要不同尺度的承接、配合。大到宏觀(guān)層面上的水生態(tài)安全格局分析，小到微觀(guān)層面上的公園、小區等區域或單元的“海綿體”建設。
海綿城市建設需以景觀(guān)為載體。海綿城市強調通過(guò)合理規劃城市水安全格局，落實(shí)水生態(tài)基礎設施建設，綜合、系統、可持續地解決水問(wèn)題。海綿城市不僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態(tài)過(guò)程，而且在空間上是可以被科學(xué)辨識并落地操作的。所以，海綿城市不是虛的概念，它對應著(zhù)實(shí)實(shí)在在的景觀(guān)格局，建立相應的水生態(tài)基礎設施也是最高效和集約的途徑。
國內外低影響開(kāi)發(fā)研究現狀
國際上關(guān)于“海綿城市”也有很多類(lèi)似說(shuō)法，雖然名稱(chēng)不盡相同，但建設理念都是基于低影響開(kāi)發(fā)模式。如英國的SuDS（Sustainable Drainage Systems，可持續排水系統），澳大利亞的WSUD（WaterSensitive-Urban-Design水敏感設計），美國最早提出LID（Low-Impact-Development），其實(shí)就是低影響開(kāi)發(fā)。德國、美國和日本是較早開(kāi)展雨水資源利用和管理的國家，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已取得了較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。
1）德國水資源保護與雨水綜合運用
德國是最早對城市雨水采用政府管制制度的國家，目前已經(jīng)形成針對低影響開(kāi)發(fā)的雨水管理較為系統的法律法規、技術(shù)指引和經(jīng)濟激勵政策。德國的雨洪利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標準化，目前城市雨水利用方式主要有以下三種：
屋面雨水集蓄系統。收集的雨水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后，達到雜用水水質(zhì)標準，主要用于家庭、公共場(chǎng)所和企業(yè)的非飲用水，如街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如法蘭克福一個(gè)蘋(píng)果軋汁廠(chǎng)，把屋頂收集下來(lái)的雨水作為工業(yè)冷卻循環(huán)用水，成為工業(yè)項目雨水利用的典范；
雨水截污與滲透系統。道路雨洪通過(guò)下水道排入沿途大型蓄水池或通過(guò)滲透補充地下水。德國城市街道雨洪管道口均設有截污掛籃，以攔截雨洪徑流攜帶的污染物。城市地面使用可滲透地磚，以減小徑流。行道樹(shù)周?chē)允杷傻臉?shù)皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。
生態(tài)小區雨水利用系統。小區沿著(zhù)排水道修建可滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流時(shí)下滲。超過(guò)滲透能力的雨水則進(jìn)入雨洪池或人工濕地，作為水景或繼續下滲。
2）美國非工程的生態(tài)技術(shù)開(kāi)發(fā)與綜合應用
美國的城市雨水管理總體上經(jīng)歷了排放、水量控制、水質(zhì)控制、生態(tài)保護等階段，雨水管理理念和技術(shù)重點(diǎn)逐漸向低影響開(kāi)發(fā)（LID）源頭控制轉變，逐步構建污染防治與總量削減相結合的多目標控制和管理體系。
在城市雨水利用處理技術(shù)應用上，強調非工程的生態(tài)技術(shù)開(kāi)發(fā)與綜合運用。在城市雨水資源管理和雨水徑流污染控制第二代“最佳管理方案 （Best Management Practice, BMP） ”中強調與植物、綠地、水體等自然條件和景觀(guān)結合的生態(tài)設計，如植被緩沖帶、植物淺溝、濕地等，大量應用由屋頂蓄水或入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統，以獲得環(huán)境、生態(tài)、景觀(guān)等多重效益。如20世紀90年代提出的“低沖擊開(kāi)發(fā)”雨水管理技術(shù)，通過(guò)分散的、均勻分布的、小規模的雨水源頭控制機制，用滲透、過(guò)濾、存儲、蒸發(fā)，以及在接近源頭的地方截取徑流等設計技術(shù)，來(lái)實(shí)現對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，緩解或修復開(kāi)發(fā)造成的難以避免的水文擾動(dòng)，減少開(kāi)發(fā)行為活動(dòng)對場(chǎng)地水文狀況的沖擊。
3）日本雨水調蓄設施的多功能應用
日本是個(gè)水資源較缺乏的國家，政府十分重視對雨水的收集和利用，早在1980年日本建設省就開(kāi)始推行雨水貯留滲透計劃，近年來(lái)隨著(zhù)雨水滲透設施的推廣和應用，帶動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域內的雨水資源化利用的法律、技術(shù)和管理體系逐漸完善。
日本雨水利用的具體技術(shù)措施包括：降低操場(chǎng)、綠地、公園、花壇、樓間空地的地面高程；在停車(chē)場(chǎng)、廣場(chǎng)鋪設透水路面或碎石路面，并建設滲水井，加速雨水滲流；在運動(dòng)場(chǎng)下修建大型地下水庫，并利用高層建筑的地下室作為水庫調蓄雨洪；在東京、大阪等特大城市建設地下河將低洼地區雨水導入地下河；在城市上游側修建分洪水路等等。其中，最具特色的技術(shù)手段是建設雨水調節池，在傳統的、功能單一的雨水調節池的基礎上發(fā)展了多功能調蓄設施，具有設計標準高、規模大、效益投資高的特點(diǎn)。在非雨季或沒(méi)有大暴雨時(shí)，多功能調蓄設施還可以全部或部分地發(fā)揮城市景觀(guān)、公園、綠地、停車(chē)場(chǎng)、運動(dòng)場(chǎng)、市民休閑集會(huì )和娛樂(lè )場(chǎng)所等多種功能。
4）國內海綿城市探索
海綿城市的建設是解決我國水環(huán)境問(wèn)題的客觀(guān)需求，我國城市水環(huán)境目前面領(lǐng)著(zhù)諸多重大問(wèn)題：“逢雨必澇、雨停即旱”、水資源缺乏、徑流污染與合流制污水溢流所帶來(lái)的面源污染等。 以往中國水污染治理行業(yè)更強調的是點(diǎn)對點(diǎn)治理，未來(lái)發(fā)展方向必然向流域治理、城市水系統的綜合解方案的面源或立體的治理方向發(fā)展，海綿城市正是符合這一趨勢。建設海綿城市是最可持續的城市水環(huán)境系統整體解決方案。
近年來(lái)，我國的雨水資源化利用與管理逐漸起步，其實(shí)，早在國家海綿城市試點(diǎn)出臺前，深圳、北京、上海、常德、鎮江等城市已自行開(kāi)展了試點(diǎn)工作，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，有的已較為成熟。目前，海綿城市建設在這些試點(diǎn)城市的進(jìn)展多以開(kāi)展相關(guān)技術(shù)交流與研究、編制完善地方相關(guān)導則規范、創(chuàng )建工程示范區為主。
開(kāi)展相關(guān)技術(shù)交流與研究。2004年深圳市舉辦了第四屆“流域管理與城市供水國際學(xué)術(shù)研討會(huì )”，深圳市水務(wù)局與美國土木工程師協(xié)會(huì )和美國聯(lián)邦環(huán)保局簽署包括流域管理、面源污染控制和低沖擊開(kāi)發(fā)的技術(shù)交流與合作協(xié)議框架。2015年12月8日，廈門(mén)市海綿城市技術(shù)交流研討會(huì )圍繞城市規劃、項目設計、施工建設、運行管理等方面，交流研討海綿城市建設經(jīng)驗，同時(shí)推廣展示海綿城市建設相關(guān)的新技術(shù)、新型產(chǎn)品、材料、設備等。
編制完善地方相關(guān)導則規范。在《建筑與小區雨水利用工程技術(shù)規范》（GB 50400-2006）、《海綿城市建設績(jì)效評價(jià)與考核辦法》等一系列國家標準法規的基礎上，各地方陸續出臺海綿城市相關(guān)導則規范，用來(lái)指導和促進(jìn)各地海綿城市的規劃建設，如《池州市海綿城市規劃設計導則》、《武漢市海綿城市規劃設計導則》、《河北省城市地下管網(wǎng)條例》、《深圳市再生水、雨水利用水質(zhì)規范》等。
創(chuàng )建工程示范區。深圳從2010年開(kāi)始創(chuàng )建光明新區示范區，通過(guò)典型示范項目建設和追蹤后評價(jià)，逐步完善相關(guān)管理條例和技術(shù)手冊，到2020年全面建成低碳示范區。作為國家海綿城市建設試點(diǎn)，廈門(mén)市在馬鑾灣和翔安新城實(shí)施了68個(gè)示范項目，目前項目已取得了階段性進(jìn)展，已開(kāi)工建設的有31個(gè)，其中10個(gè)項目已經(jīng)完工。已經(jīng)完成的試點(diǎn)區面積2.83平方公里，正在開(kāi)工建設的達3.97平方公里。
海綿城市下水處理行業(yè)新契
海綿城市并不是一個(gè)虛的概念，而是對應著(zhù)實(shí)實(shí)在在的水生態(tài)基礎設施的建設，這其中主要涉及園林及生態(tài)修復、河道治理、土地治理、市政管網(wǎng)建設、污水處理廠(chǎng)建設等多個(gè)領(lǐng)域，由此可見(jiàn)，污水處理是海綿城市建設不可或缺的一環(huán)。“十三五”規劃中環(huán)保產(chǎn)業(yè)獲得高度重視，而污水處理則是環(huán)保領(lǐng)域的重頭戲，隨著(zhù)《水十條》的發(fā)布，水處理行業(yè)必將迎來(lái)新的發(fā)展格局。因此，在國家大環(huán)境的多重利好下，污水處理行業(yè)將迎來(lái)空前的發(fā)展機遇。下面就水處理行業(yè)所涉及的污水處理廠(chǎng)建設及升級改造、水處理設備、污泥處置、河道修復等方面淺談海綿城市下水處理行業(yè)的發(fā)展新契機。
1打造海綿功能體，實(shí)現污水處理廠(chǎng)全面升級改造
在建設海綿城市這樣一個(gè)大的環(huán)境下，隨著(zhù)城市排水管網(wǎng)建設的逐漸完善，作為污水集中處理的核心，污水處理廠(chǎng)勢必要接納更大規模的污水處理量和更大的污染負荷，現有的污水處理廠(chǎng)顯然難以滿(mǎn)足這些要求。因此，必須通過(guò)對原有污水處理廠(chǎng)進(jìn)行升級改造，使其適應城鎮排污負荷的要求。例如，污水處理廠(chǎng)可引進(jìn)先進(jìn)的計算機管理與控制系統，以確保污水處理廠(chǎng)的正常運行和穩定的合格出水。此外，傳統的污水處理廠(chǎng)其核心架構主要采用鋼筋混凝土等“灰色”設施，而海綿城市建設的核心是以雨水花園、綠地、生態(tài)溝等“綠色”景觀(guān)設施為基礎來(lái)滿(mǎn)足城市蓄水、排水的要求，因此，作為城市建設的一部分，污水處理廠(chǎng)的建設也應符合海綿城市的綠色建設理念。以新建的福田污水處理廠(chǎng)為例，通過(guò)建設雨水花園、礫石系統、生態(tài)排水溝、生態(tài)屋頂，生態(tài)停車(chē)場(chǎng)等低影響開(kāi)發(fā)LID設施，打造成具有“海綿城市”功能的污水處理廠(chǎng)。
2水處理工藝技術(shù)與設備的優(yōu)化與發(fā)展
我國城市污水處理起步較晚，在引進(jìn)國外先進(jìn)工藝技術(shù)與設備以及經(jīng)驗的同時(shí)，必須結合我國城鎮水質(zhì)特點(diǎn)，探索適應中國國情的城市污水處理系統。就水處理設備而言，雖然我國的水處理設備正逐漸向技術(shù)成熟和規?；较虬l(fā)展，其中部分水處理設備技術(shù)性能已和國際先進(jìn)水平趨同，但水處理設備的總體技術(shù)水平相對于發(fā)達國家而言，在技術(shù)標準、設備運行的安全可靠性、耐久性以及運行效率、耗能等方面還存在著(zhù)較大的差距，尤其是技術(shù)含量高的特種水處理設備和新型的水處理通用設備上，現有技術(shù)還處于初級探索階段。因此，在海綿城市的藍籌下，必須盡快地縮短我國水處理設備技術(shù)水平同國際先進(jìn)水平的差距，加強對特種專(zhuān)用設備及新型通用設備的理論研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)，力爭使我國的水處理設備產(chǎn)業(yè)化水平從低端走上高端水平。
3污泥的資源循環(huán)利用。
據統計，目前我國城市污水處理廠(chǎng)每年排放的污泥量（干重）大約為3000多萬(wàn)噸，占我國城市生活垃圾總量的17.4%，大部分污水處理廠(chǎng)污泥的安全處置率低于35%，未經(jīng)無(wú)害化處理的污泥隨意亂丟造成二次污染的現象十分嚴重。污泥的處理處置問(wèn)題亟待解決。同時(shí)，我國的土壤現狀令人擔憂(yōu)，近年來(lái)土地的過(guò)度開(kāi)發(fā)和化肥的濫用使得我國土壤中的營(yíng)養成分越來(lái)越少，特別是有機質(zhì)的含量嚴重缺乏。城市土壤是海綿城市的第一層蓄水池。通過(guò)土壤對水分的吸入、儲蓄、蒸發(fā)等功能，來(lái)調蓄整個(gè)城市的水量，而體現土壤的水源涵養功能的土壤蓄水能力、滲透能力，與土壤有機質(zhì)含量直接相關(guān)。如果我們能夠把污泥和城市河道底泥肥料化，還田于河道沿岸綠地，提高綠地蓄水能力，構建“城市污泥和河道底泥肥料化—綠地質(zhì)量提升—綠地蓄水能力提升”的有機質(zhì)循環(huán)系統，不僅能夠創(chuàng )新水土固廢聯(lián)動(dòng)的海綿城市建設新模式，還可以打通污泥處理處置產(chǎn)業(yè)鏈，形成真正的和諧生態(tài)自然循環(huán)。
4海綿體生態(tài)修復河道，徹底清除黑臭水體
黑臭水體整治是一項復雜的長(cháng)期工程，目前全國尚有大量污染水體未得到妥善處置。以深圳市為例，據調查，深圳310條河流中有173條存在黑臭問(wèn)題。隨著(zhù)國務(wù)院“水十條”關(guān)于黑臭水體整治要求的提出和住建部、環(huán)保部《城市黑臭水體整治工作指南》的頒布，城市黑臭水體綜合整治行動(dòng)勢在必行。從經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會(huì )效益出發(fā)，生態(tài)修復是治理河道黑臭的最為可行的一種方式。同時(shí)，生態(tài)修復也是海綿城市建設的重要環(huán)節，因此，在黑臭河道治理上，可以采取內河全流域治理理念，建設一系列“海綿體”生態(tài)系統，通過(guò)河涌、圩田、紅樹(shù)林等自然元素和雨水花園、滲渠、儲水池和城市公園等半人工元素對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用充分發(fā)揮其對水資源的調蓄和保護，以此改善河道生態(tài)環(huán)境。
5分散式一體化污水處理設備的技術(shù)集成與發(fā)展
△合續環(huán)境自主研發(fā)的分散式一體化污水處理設備 貝斯II 應用于大理雙廊污水處理項目
當前海綿城市主要圍繞生態(tài)基礎設施的建設展開(kāi)，就其污水治理領(lǐng)域，也主要針對城市地區集中式污水處理，而農村等地分散式污水處理是一個(gè)大的缺口。為全面提升中國的整體水環(huán)境，農村等分散式污水處理同樣刻不容緩。
在“水十條”的背景下，尤其是在各地方政府陸續出臺農村地區污水排放標準之際，分散式污水處理具有巨大的市場(chǎng)空間和前景，各大環(huán)保公司也紛紛在這塊“蛋糕”上下足了功夫，目前主要集中在污水處理一體化設備的研究與開(kāi)發(fā)上。就整體技術(shù)水平而言，當前的一體化設備尚處于探索階段，今后仍需加強對一體化設備的技術(shù)集成與優(yōu)化，以強化設備的污水處理效果，拓寬其市場(chǎng)應用范圍。
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