科學(xué)看待“海綿城市”的作用和適用性

◎朱法君

近年來(lái)，隨著城市內(nèi)澇在我國(guó)部分城市日益凸顯，“海綿城市”建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。住建部等部委專(zhuān)門(mén)出臺(tái)政策，鼓勵(lì)支持各地開(kāi)展“海綿城市”建設(shè)。一時(shí)間各地積極爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家 “海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)城市，各地住房和建設(shè)部門(mén)也已將“海綿城市”建設(shè)納入了有關(guān)工作的考核之中，以推動(dòng)各地的“海綿城市”建設(shè)進(jìn)程。

“海綿城市”的技術(shù)路徑是期望將城市地面建成可以“吸、放”水體的“海綿”，增強(qiáng)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(chǎn)流，從而削減洪澇水的總量，達(dá)到治理洪澇的目的。住建部的指導(dǎo)意見(jiàn)中，要求各地通過(guò)“海綿城市”建設(shè)，將全年降雨總量的70%以上滯蓄在“海綿體”中，并作為水資源在洪水過(guò)后進(jìn)行回收利用，且可對(duì)初期降雨的污染有效降解。這一理念新穎、愿景美好，一經(jīng)提出便獲得了廣泛認(rèn)同，但也引起了學(xué)術(shù)界的一些爭(zhēng)議，焦點(diǎn)在于“海綿城市”建設(shè)成本昂貴，其對(duì)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(guó)城市經(jīng)過(guò)幾千來(lái)的發(fā)展，有自身的規(guī)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(duì)解決交通運(yùn)輸、用水排污有不可替代的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也必然面臨洪澇的不利影響。幾千年來(lái)，人類(lèi)仍然選擇擇水而居，正是因?yàn)槔笥诒祝菣?quán)衡后的選擇。隨著人們對(duì)洪水規(guī)律了解的不斷深入，伴隨著城市的發(fā)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(fā)展。

城市洪澇的凸顯始于近20年，特別是近10年來(lái)矛盾進(jìn)一步加劇。分析原因，主要來(lái)自于以下幾方面：

1.城市化加快推進(jìn)中，水系沒(méi)有得到有效保護(hù)。每一個(gè)地區(qū)的水面面積，是千百年來(lái)自然形成的洪水澇水的調(diào)蓄地和出路，這是自然界的基本“法則”，是洪水本來(lái)就有的空間。但是由于城市規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，大量的天然河流被縮窄、被阻斷、被填埋，轉(zhuǎn)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(huì)澇水外溢，洪水泛濫。

2.城市外江洪水位的變化抬高。由于人類(lèi)社會(huì)發(fā)展對(duì)土地的深度利用，越來(lái)越多的土地被保護(hù)，失去滯納洪水的作用，洪水歸槽，導(dǎo)致江河湖泊洪水位不斷上升。外江洪水位的上升，既帶來(lái)了防洪的巨大壓力，又使得城市的澇水無(wú)法順利排入河流，產(chǎn)生內(nèi)澇。原來(lái)設(shè)置的下水道排水口，排水能力下降、喪失，甚至于倒灌城區(qū)。

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

二、“海綿城市”的技術(shù)路徑和對(duì)城市洪澇的作用

我國(guó)現(xiàn)在各地推行的“海綿城市”做法，借鑒于美國(guó)洛杉磯。筆者有幸于2018年初親歷了洛杉磯的洪水，并在雨中對(duì)洛杉磯的雨水收集進(jìn)行了實(shí)地考證。

洛杉磯是美國(guó)西海岸嚴(yán)重缺水的城市，年降雨量約300毫米，城市用水依賴(lài)千里之外的引水工程。由于其城市多為低丘緩坡，城市內(nèi)澇并不嚴(yán)重，城市道路下面基本上沒(méi)有建設(shè)下水道。由于水資源的極度緊缺，洛杉磯修建了一批雨水收集工程，其主要出發(fā)點(diǎn)為雨于的收集利用。但是成本昂貴，一個(gè)公園的雨水收集工程動(dòng)輒幾百、上千萬(wàn)美元，收集的雨水主要用于公園的綠化用水，客觀(guān)上對(duì)消減洪水、澇水也有一定的作用。我們?cè)诿绹?guó)期間，恰逢洛杉磯遭遇“特大暴雨”，其實(shí)也僅是在兩天時(shí)間里集中下了40多毫米的降雨。但是，當(dāng)?shù)厝园l(fā)生了重大的洪災(zāi)，多地引發(fā)了泥石流，造成23人死亡。

我們不得不對(duì)“海綿城市”“消滅”城市內(nèi)澇的初衷加以反思。我國(guó)正在大規(guī)模推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)的城市中，如武漢、南京這樣的重澇區(qū)，投入了大量的資金，但是在洪澇之季并未看到應(yīng)有的效果。原因何在？城市的洪澇治理上方向有沒(méi)有出現(xiàn)偏差？當(dāng)引起主管部門(mén)和城市管理者的深入思考和反思。

1.對(duì)減輕洪澇的效果和區(qū)域適用性分析。我國(guó)地表產(chǎn)流模式，南方紅壤地區(qū)產(chǎn)流機(jī)理為“蓄滿(mǎn)產(chǎn)流”，即當(dāng)土體因前期雨水下滲達(dá)到飽和狀態(tài)后，后期的降雨才形成地表涇流，北方地區(qū)則為“超滲產(chǎn)流”。北方地區(qū)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(wèn)題，增加土體的下滲、吸收能力，對(duì)削減洪澇有較大的作用。而在南方，由于地下水埋深較淺，一般平原地區(qū)約為1米，洪水期甚至于低于洪水位，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(chǎng)降雨過(guò)程可下滲的降雨量 （不回歸到河網(wǎng)，真正意義上的削減）約10～20毫米，也就是說(shuō)，即使極限地將所有路面、屋頂全部轉(zhuǎn)換成“海綿”結(jié)構(gòu)，其削減量也僅僅只是20毫米，這相對(duì)于一場(chǎng)成災(zāi)暴雨動(dòng)輒300毫米，甚至于超過(guò)500多毫米 （如2013年的“菲特”臺(tái)風(fēng)）的降雨，其削減量所占比重極小。而在北方地區(qū)，由于單場(chǎng)降雨的總量遠(yuǎn)小于南方，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(qū)是北方缺水地區(qū)，而非南方豐水地區(qū)，特別長(zhǎng)江以南以強(qiáng)降雨形式致災(zāi)的省份，應(yīng)從洪澇的成因出發(fā)，客觀(guān)分析、評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用。

2.對(duì)現(xiàn)行“海綿城市”建設(shè)措施的思考。分析評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用，應(yīng)從各地的洪澇成因出發(fā)，從成災(zāi)機(jī)理著手，因地制宜看待，絕不可“一刀切”、“一招走天下”。否則就會(huì)偏離正確的方向，越走越遠(yuǎn)，浪費(fèi)大量的資金和人力。

由于現(xiàn)行的“海綿城市”建設(shè)著眼于增加入滲，隨之采用的技術(shù)路徑和手段無(wú)外乎這幾方面：

改變路面結(jié)構(gòu)，打造 “透水路面”，將雨水都通過(guò)透水磚、自然土層下滲到地表下面，從而達(dá)到消減澇水的作用。這項(xiàng)措施對(duì)小雨量的降雨有一定作用，但是對(duì)于高強(qiáng)度、大雨量的降雨作用甚微。因?yàn)榧词贡韺尤炕謴?fù)為天然狀態(tài)，對(duì)雨量產(chǎn)水起決定作用的還是土壤的蓄水能力。但在南方豐水地區(qū)土壤蓄水能力極限僅有20毫米左右，絕不可能消納大量級(jí)降雨 （如大于100毫米的一場(chǎng)降雨過(guò)程）的70%。即使表面上看到雨水下滲到了土壤中，其實(shí)當(dāng)土體飽和后，仍然通過(guò)淺層地下水的通道回歸到了河流、低地之中。

開(kāi)槽、填沙、地下集水空間等等增加滯蓄量。此類(lèi)辦法的作用取決于建設(shè)的蓄水容積。而要得地下空間所要付出的代價(jià)是驚人的，用于滯蓄洪水澇水的總量，相比于投入，十分的昂貴。

利用低地、公園參與滯蓄。這是一個(gè)好的方向，應(yīng)該大力推行。但是這一類(lèi)工程所占比例小，且難全面以推開(kāi)。

還有專(zhuān)家提議增加屋頂?shù)臏畹却胧?，讓“一片天?duì)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(rèn)為都沒(méi)有真正切入到城市洪澇治理的正確途徑上來(lái)，都只是一些“小打小鬧”的小手段，不能徹底解決問(wèn)題。真正有效的方向應(yīng)該是從“滲蓄為主”轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴靶钆沤Y(jié)合”的方式?？梢詮娜龡l途徑實(shí)現(xiàn)：一是給洪水澇水以出路，盡快排出去?？梢?xún)?yōu)先考慮利用泵站等強(qiáng)制性措施讓洪水澇水通江達(dá)海。二是給洪水澇水有足夠的空間。即增加城市及周邊區(qū)域的水域或低地面積，增強(qiáng)滯蓄能力；三是讓地下的排水系統(tǒng)配套泵閘系統(tǒng)，真正能夠收放自如。其實(shí)，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(dǎo)通過(guò)海綿體的雨水吸收，將雨水資源化，達(dá)到高效利用水資源。但由于“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(guò)建設(shè)地下、地表的大容量蓄水池吸納利用洪水，終因投資過(guò)大、作用有限，且初期雨水易變質(zhì)發(fā)臭，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大而被放棄。目前的水資源利用也僅局限于綠化等對(duì)水質(zhì)要求較低的部分用水。

“海綿體”對(duì)于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(guò)植物的生長(zhǎng)吸收，達(dá)到降解的作用。但是一旦降雨產(chǎn)生地表徑流后，污染物質(zhì)照樣會(huì)伴隨徑流流向江河湖泊，對(duì)初期雨水的污染降解作用就變得十分微小。

總體上，對(duì)水資源的利用和污染降解，同樣主要適用于干旱地區(qū)，在我國(guó)的北方地區(qū)可以起到較好的預(yù)期效果；南方地區(qū)由于每場(chǎng)降雨的量級(jí)大，其可發(fā)揮的作用則甚微。

四、有關(guān)資金投入效益和洪澇治理方向性思考

當(dāng)前各地正在進(jìn)行的“海綿城市”建設(shè)，一般都采取透水路面改造、更新綠化種類(lèi)結(jié)構(gòu)、設(shè)置雨水調(diào)節(jié)池等措施，主要以透水路面的改造為主。由于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于下面的土體，且實(shí)施這些措施投資巨大。目前“海綿城市”建設(shè)的投入約為每平方公里1.5億元，如某市“海綿城市”試點(diǎn)投資約45億元，除可爭(zhēng)取到國(guó)家支持12億元外，其余30多億需地方財(cái)政投入。該市通過(guò)“海綿城市”建設(shè)可以一定程度上改善城市的面貌，但對(duì)內(nèi)澇問(wèn)題的解決效果不大，理應(yīng)把解決內(nèi)澇核心放在流域治理和城市排澇設(shè)施能力提高上。很多城市在爭(zhēng)取成為國(guó)家試點(diǎn)的過(guò)程中，明白其作用效果的局限性，但是由于看重國(guó)家補(bǔ)助資金這塊“香餑餑”，仍然不惜花費(fèi)巨資硬上工程，可能影響國(guó)家財(cái)政資金的使用效益。

由于對(duì)“海綿城市”建設(shè)效果的夸大宣傳，一定程度上對(duì)我國(guó)各地的洪澇治理方向產(chǎn)生了不利影響。部分地區(qū)由于缺乏專(zhuān)業(yè)的洪澇治理認(rèn)知，僅僅看到表面的現(xiàn)象，決策采取了以“海綿城市”建設(shè)為主要方向的洪澇治理方案，弱化了流域治理和排澇設(shè)施建設(shè)。一旦洪水來(lái)臨，必將造成重大災(zāi)害。