基于智慧化海綿城市的展望

姚筆正

（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

1 引言

我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)使得城市拓展區(qū)域越來越廣，城市功能也越來越全面。但由于在城市發(fā)展過程中，城市綠化與地下水管路缺乏整體規(guī)劃，使得城市水資源受污染嚴(yán)重，在旱季缺水嚴(yán)重，在雨季容易引發(fā)洪澇災(zāi)害，對人們的日常生活造成了極大的困擾。為了解決這些“水”問題，我國大部分城市都在建設(shè)具有凈化、儲蓄及釋放水資源功能的城市“海綿體”，以增加城市凈化水源、涵養(yǎng)水源、疏導(dǎo)城市洪澇的能力，使得城市在面對暴雨、久旱、水污染災(zāi)害時(shí)，具有自我調(diào)節(jié)的韌性，避免造成大規(guī)模的自然災(zāi)害損失。

隨著近幾年的城市發(fā)展，人們普遍將海綿城市與智慧化融為一體，共同為城市的規(guī)劃建設(shè)提供新的指導(dǎo)理念?！昂＞d”與“智慧”相結(jié)合就是利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)對城市內(nèi)分布的綠化設(shè)施進(jìn)行協(xié)同管理，使海綿城市的建設(shè)更加高效，也有利于推進(jìn)我國海綿城市建設(shè)進(jìn)程，在城市整體規(guī)劃管理中發(fā)揮出不可替代的作用，從而更好地展現(xiàn)出海綿城市對于城市水資源的控制作用，使得海綿城市的建設(shè)水平不斷提高[1]。

2 智慧化海綿城市的建設(shè)理念

雖然我國的大部分城市都意識到了建設(shè)海綿城市的重要性，但在目前的海綿城市建設(shè)過程中仍面臨著3個比較大的問題。

①海綿城市的建設(shè)不是一朝一夕就可以完成的。在實(shí)際建設(shè)過程中會涉及到許多基礎(chǔ)性設(shè)施的建設(shè)，不僅施工周期長，而且還需要大量的資金投入。

②海綿城市的改造范圍廣。在海綿城市的建設(shè)項(xiàng)目中，綠地、花園、可滲透路面、湖泊、池塘以及下水管道等都是城市“海綿體”所包含的內(nèi)容，并且在建設(shè)過程中會影響居民的日常生活，海綿城市的建設(shè)質(zhì)量也受到了人們?nèi)罕姷母叨汝P(guān)注，如圖1所示。

圖1 智慧化海綿城市的建設(shè)理念

③海綿城市的建設(shè)項(xiàng)目繁多。海綿城市會涉及到多個項(xiàng)目同時(shí)建設(shè)，一旦項(xiàng)目之間協(xié)調(diào)不慎就會產(chǎn)生不必要的矛盾，阻礙海綿城市的建設(shè)進(jìn)程，所以需要對此進(jìn)行整體規(guī)劃和運(yùn)轉(zhuǎn)維持，以保證各個項(xiàng)目的建設(shè)順利進(jìn)行。

這些問題的存在會阻礙城市海綿的建設(shè)進(jìn)程，影響海綿城市的建設(shè)質(zhì)量，因此，需要將“智慧化”理念引入到當(dāng)前的海綿城市建設(shè)過程中，才能夠較好地解決這些問題。首先，通過對城市區(qū)域內(nèi)的徑流量、年降雨量、河流水質(zhì)等相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，然后利用計(jì)算機(jī)建模、算法等技術(shù)手段來準(zhǔn)確了解城市區(qū)域的雨水信息，在評估工程建設(shè)難度的基礎(chǔ)上給出合理的建設(shè)方案，以此來縮短建設(shè)時(shí)間，減少建設(shè)投資。其次，要充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺，將公眾關(guān)心的建設(shè)信息發(fā)布在網(wǎng)上，積極與城市居民保持有效溝通，并及時(shí)的將人民群眾反饋的信息予以回復(fù)，實(shí)現(xiàn)海綿城市的全民建設(shè)。最后，面對各種不同的施工項(xiàng)目的整體規(guī)劃，僅依靠城市部門的管理是不夠的，需要借助現(xiàn)代信息化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)管理手段，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息變化，有針對性地協(xié)調(diào)建設(shè)資源、維護(hù)建設(shè)設(shè)施，從而最大程度地保障海綿城市的建設(shè)。

由此可見，智慧化海綿城市的建設(shè)理念使得實(shí)際建設(shè)過程中的盲目性因素、偶然性因素以及人為因素的干擾降到了最低，利用科學(xué)技術(shù)使得整個工程的規(guī)劃更加合理，符合我國新時(shí)代城市的綠色發(fā)展理念[2]。

3 智慧化海綿城市的具體應(yīng)用

3.1 智慧化海綿城市在建設(shè)規(guī)劃方面的應(yīng)用

將該理念應(yīng)用于城市的建設(shè)規(guī)劃方面會解決較為棘手的問題，例如，在建設(shè)過程中，在沒有對城市基礎(chǔ)地形、徑流分布以及植被特點(diǎn)等基礎(chǔ)信息進(jìn)行了解的基礎(chǔ)上，常會高估海綿城市的建設(shè)水平，從而設(shè)定不符合實(shí)際狀況的建設(shè)目標(biāo)和設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，使得海綿城市在建設(shè)過程中產(chǎn)生各種各樣的漏洞。面對這類情況，就需要利用目前高速發(fā)展的信息化技術(shù)，通過對城市地理要素與自然要素?cái)?shù)據(jù)的收集、匯總、處理以及指導(dǎo)檢測，從而制定出更適合城市實(shí)際狀況的整體規(guī)劃方案。智慧化海綿城市的應(yīng)用流程如圖2所示，其具體應(yīng)用方案如下：

①利用智慧化海綿城市提供的大數(shù)據(jù)支持，主要利用傳感器技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)和3S技術(shù)（遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)）等技術(shù)手段，來獲取城市的降雨量信息、徑流分布信息、綠化土地信息以及地下水管路信息等。

圖2 智慧化海綿城市的應(yīng)用流程

②將獲取的信息進(jìn)行有效的處理分析，從而對城市的凈水儲水能力、排洪瀉澇能力進(jìn)行正確的評估，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)解決問題，并根據(jù)分析結(jié)果來調(diào)整設(shè)計(jì)規(guī)劃方案。

3.2 智慧化海綿城市在運(yùn)行管理方面的應(yīng)用

在城市的運(yùn)行管理中將該理念的優(yōu)勢最大程度地發(fā)揮出來，也需要運(yùn)用“智慧化”的技術(shù)手段。一項(xiàng)完整的海綿城市建設(shè)工程不僅包括工程的施工建設(shè)階段，還包含工程完成之后的日常維護(hù)階段，這就需要城市在運(yùn)行管理方面采用有效的措施，才能避免優(yōu)勢資源的浪費(fèi)。比如，城市綠地、濕地具有涵養(yǎng)水源、凈化水源的作用，但如果日常維護(hù)管理不到位就會遭到人為破壞，使得大量的水資源得不到有效地收集；城市的小型、中型以及大型基礎(chǔ)設(shè)施常需要不時(shí)的補(bǔ)充更換，以保證基礎(chǔ)設(shè)施的功能發(fā)揮出來，但相關(guān)部門管理不善，就會發(fā)生水資源污染、水體破壞等問題。其具體應(yīng)用方案如下：

①在城市內(nèi)布置多種信息收集裝置，形成信息探測網(wǎng)絡(luò)，利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測城市的水文數(shù)據(jù)，一旦發(fā)生道路堵塞、污染等問題，就能利用監(jiān)測信息察覺出來，從而達(dá)到日常維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的目的。

②對城市網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行簡單的分類，尋找網(wǎng)絡(luò)布局中的分叉、匯集點(diǎn)，即為整個海綿城市建設(shè)的重點(diǎn)看護(hù)點(diǎn)，需要重點(diǎn)加強(qiáng)日常維護(hù)，有利于實(shí)現(xiàn)雨水的高效利用。

3.3 智慧化海綿城市在績效評價(jià)方面的應(yīng)用

我國的智慧化海綿城市，無論是在建設(shè)過程中，還是在建設(shè)結(jié)束后，都取得了不錯的成效，幫助我國的大多數(shù)城市解決了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，因此，不斷強(qiáng)化智慧化海綿城市在績效評價(jià)方面的作用，對于促進(jìn)智慧化海綿城市建設(shè)理念在全國范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，目前我國對于水資源、水安全和水環(huán)境的檢測還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這對該理念的推廣是極為不利的，所以盡快建設(shè)形成完善的績效評價(jià)體系是當(dāng)前最主要的任務(wù)之一[3]。

智慧化海綿城市建設(shè)在績效評價(jià)方面的應(yīng)用主要是為了通過對各種信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)收集、分析以及檢測，在充分利用智慧化海綿城市建設(shè)理念在大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算分析等方面的技術(shù)優(yōu)勢，從而在全國范圍內(nèi)構(gòu)建一個多方面評價(jià)、功能齊全的績效評價(jià)體系。通過建立這樣的績效評價(jià)體系，不僅有利于在我國的大城市中，在控制水污染率、雨水資源收集以及瀉洪排澇能力等方面繼續(xù)取得良好的效果，還有利于在全國范圍內(nèi)樹立良好的標(biāo)桿作用，促進(jìn)智慧化海綿建設(shè)理念在中小城市中的應(yīng)用。

4 智慧化海綿城市的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容

4.1 智慧化海綿城市的工程成本控制

相較于我國城市的傳統(tǒng)建設(shè)方式，智慧化海綿城市的建設(shè)，能夠更好的利用植被吸收雨水資源，疏通地下水管路排泄洪水，實(shí)現(xiàn)真正的綠色發(fā)展。同時(shí)，我國對建設(shè)智慧化海綿城市的大力支持，也帶了一些經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，所以對其進(jìn)行嚴(yán)格的成本控制顯得尤為重要。智慧化海綿城市建設(shè)本身就是規(guī)模龐大、施工周期長、見效時(shí)間慢的基礎(chǔ)性工程，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到海綿城市的建設(shè)中來，利用數(shù)據(jù)信息來實(shí)現(xiàn)對城市規(guī)劃方案的優(yōu)化，并且促使各個建設(shè)項(xiàng)目向著更高更好的方向發(fā)展。

但是，智慧化海綿城市建設(shè)包涵的這些項(xiàng)目如此繁多，若是不進(jìn)行嚴(yán)格的工程成本控制，將會是很難實(shí)現(xiàn)的，成本花費(fèi)嚴(yán)重的話還會使資金鏈斷裂，造成更大的負(fù)面影響。因此，智慧化海綿城市建設(shè)過程中，對工程成本進(jìn)行嚴(yán)格的控制不僅是城市建設(shè)的首要環(huán)節(jié)之一，還能夠?yàn)槲覈某鞘袔矶喾矫娴男б?。目前，對智慧化海綿城市建設(shè)的工程成本控制主要由購買建筑材料、科技設(shè)備和人員、器材使用費(fèi)用等方面構(gòu)成，對資金投入的嚴(yán)格管理主要由相關(guān)政府負(fù)責(zé)，當(dāng)使用建設(shè)資金時(shí)，要求實(shí)施專項(xiàng)管控，對各項(xiàng)資金出入進(jìn)行詳細(xì)記錄[4]。

4.2 智慧化海綿城市中景觀用水系統(tǒng)的管理

智慧化海綿城市在實(shí)際建設(shè)時(shí)，景觀用水量受到了人們的高度關(guān)注，需要對城市景觀用水進(jìn)行嚴(yán)格的管理，用水量過多會產(chǎn)生極大的浪費(fèi)，用水量過少則支撐不起整個城市的綠化體系，造成損失。再加上有些城市的水資源比較稀缺，對城市的景觀用水系統(tǒng)造成了極大的困擾。一般來說，城市景觀用水的水源大多是利用城市自來水網(wǎng)絡(luò)和地下水管路來進(jìn)行供水，網(wǎng)絡(luò)和管理的建設(shè)會產(chǎn)生不小的建設(shè)成本，而通過對雨水資源的吸收與凈化，使其作為景觀用水來源，將能夠更好的解決這一問題。這就需要推進(jìn)海綿城市的智慧化建設(shè)，對景觀用水進(jìn)行智能化管理，將雨水直接提供到景觀用水的供水系統(tǒng)當(dāng)中，再對城市景觀所產(chǎn)生的二次水進(jìn)行回收利用，經(jīng)過二次凈化后，還可以再次循環(huán)利用，從而將景觀用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個雨水循環(huán)處理系統(tǒng)[5]。

5 結(jié)語

智慧化海綿城市的建設(shè)，不僅良好地解決了水資源污染、浪費(fèi)等方面的問題，還優(yōu)化我國城市生態(tài)環(huán)境，提高了人們?nèi)罕姷纳钯|(zhì)量。由此可見，該理念符合我國未來的城市生態(tài)發(fā)展理念，并且在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)來對城市環(huán)境進(jìn)行管理檢測，實(shí)現(xiàn)了我國城市的智能化發(fā)展。