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基于“大小海綿”共存模式的體系化海綿城市績效評估

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 污水處理    發(fā)布時間:2017年7月20日 17:32    作者:來源:中國給水排水 作者:任南琪等     文章來源:北極星固廢網(wǎng)

在國務(wù)院、住建部相關(guān)文件的指導(dǎo)下,我國海綿城市建設(shè)形成了以兩批次海綿試點(diǎn)城市為核心的重要成果,各地海綿城市建設(shè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的局面。但由于城市基礎(chǔ)設(shè)施條件不均衡,地形與降水差異,技術(shù)實(shí)施路線不同等因素,形成了多樣化的海綿城市建設(shè)體系。隨著海綿建設(shè)工作的不斷開展,如何對各海綿試點(diǎn)城市的建設(shè)方案及實(shí)施效果進(jìn)行績效評估,不僅關(guān)系著如何定位及總結(jié)我國海綿城市階段性成果,也將通過示范帶動作用影響各地海綿城市的建設(shè),對未來海綿城市建設(shè)的戰(zhàn)略調(diào)整與實(shí)施策略影響深遠(yuǎn)。


作者簡介:任南琪(1959-),男,江蘇宜興人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,中國工程院院士,哈爾濱工業(yè)大學(xué)副校長,主要從事城市水資源與水環(huán)境改善對策,污水生物處理工藝、技術(shù)與設(shè)備,廢物資源化及能源化理論與技術(shù),環(huán)境微生物系統(tǒng)生物學(xué)與生態(tài)學(xué)等方面研究。

1“小海綿”與“大海綿”

“小海綿”模式是以地塊“年總徑流控制率”這一定量化指標(biāo)為建設(shè)核心,同時也強(qiáng)調(diào)在徑流控制過程中的“額外”效益,如(雨)面源污染控制率提升、城市內(nèi)澇頻次削減等的建設(shè)模式?!靶『>d”立足于雨水年徑流控制率達(dá)標(biāo),凸顯出海綿城市作為新型城市建設(shè)模式與傳統(tǒng)模式的基本立足點(diǎn)不同、根本出發(fā)點(diǎn)不同和生態(tài)環(huán)境導(dǎo)向不同??梢哉f,“小海綿”模式是準(zhǔn)確評估城市海綿建設(shè)是否符合海綿城市“彈性”及“吸納”等內(nèi)在要求的基本出發(fā)點(diǎn)之一。

與“小海綿”模式不同,“大海綿”模式則是在海綿城市建設(shè)中積極統(tǒng)籌并規(guī)劃整合了一系列相關(guān)工程舉措,形成的廣泛而豐富的城市建設(shè)體系。“大海綿”建設(shè)模式,延伸擴(kuò)展了基于“雨水徑流控制率”為核心的“小海綿”構(gòu)建形式。結(jié)合各地海綿建設(shè)模式,“大海綿”工程主要有三類,第一類從城市水循環(huán)系統(tǒng)出發(fā),簡稱“涉水”工程,如城市防澇系統(tǒng)建設(shè)、城市黑臭水體消除、地表水環(huán)境質(zhì)量改善、地下水質(zhì)量提升、城鎮(zhèn)污水廠提標(biāo)改造、綜合管廊建設(shè)等;第二類結(jié)合城市景觀綠化系統(tǒng),簡稱“涉綠”工程,如城市生態(tài)廊道建設(shè)、河道水系生態(tài)修復(fù)工程、城市綠地系統(tǒng)建設(shè)等;第三類則指在海綿構(gòu)建中發(fā)生的城區(qū)更新及城市擴(kuò)張等,包括新區(qū)建設(shè),即耕地和村落轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘校约芭f城改造,如城中村消減、城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域改造提升等,簡稱“涉改”工程。

2“大海綿”模式必要性

雖然“大海綿”模式并不能直接反映地塊的 “年總徑流控制率”這類小海綿指標(biāo),但“大海綿”建設(shè)模式的出現(xiàn)是順應(yīng)城市發(fā)展的必要性要求,是構(gòu)建兼?zhèn)洹懊孀印迸c“里子”的海綿城市的必行途徑,主要因素有:

①構(gòu)建城市適應(yīng)災(zāi)變的“彈性力”需要?!皬椥浴笔侵赋鞘袑Νh(huán)境變化和雨水引發(fā)的自然災(zāi)害等的承受及恢復(fù)能力。適應(yīng)城市發(fā)展的彈性,不僅囊括“小海綿”模式消納的降雨類型(中小型為主),也包括發(fā)生頻次小但對城市正常運(yùn)行影響劇烈的大型降雨及其他災(zāi)害性天氣。而城市構(gòu)建應(yīng)對大型降雨及極端天氣的“彈性”,則必須串聯(lián)作為徑流源頭的“小海綿”、輸送脈絡(luò)的管網(wǎng)明渠及受納河湖水系等諸多系統(tǒng),才能共同發(fā)揮作用,得以打造適應(yīng)城市需求的“彈性”?!按蠛>d”模式在“小海綿”基礎(chǔ)上,遵從城市雨水徑流產(chǎn)生規(guī)律,對相關(guān)工程措施統(tǒng)籌兼顧,是切實(shí)打造城市“彈性內(nèi)涵”的必行措施。

②附加效益最大化利用的需求?!靶『>d”模式主要針對城市徑流控制率的不足,對城市發(fā)展水平提高有積極作用,但城市發(fā)展過程也存在其他不足,城市發(fā)展水平整體提升需協(xié)調(diào)相關(guān)的城市基礎(chǔ)設(shè)施體系。例如,“小海綿”模式可大幅削減城市水體受納的面源污染物,有效減輕水環(huán)境污染,但“小海綿”帶來的污染削減能不能最終轉(zhuǎn)化為城市水環(huán)境質(zhì)量提升、城市水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、居民生活環(huán)境優(yōu)化等,仍受城市整體基礎(chǔ)設(shè)施條件的限制,要達(dá)到城市“水體無黑臭”這一目標(biāo),仍需結(jié)合其他相關(guān)措施;不同的城市其點(diǎn)源/面源污染占比不同,對于點(diǎn)源污染占比高的城市,需配合市政設(shè)施完善、污水廠提標(biāo)或河道生態(tài)修復(fù)等策略,才能切實(shí)削減城市水體污染,達(dá)到消除城市黑臭水體的目標(biāo)。

可以說,“大海綿”模式對“小海綿”的功能進(jìn)行了有益補(bǔ)充及延伸,豐富及完善了海綿城市的“彈性”功能,對兼?zhèn)湫蜗笈c內(nèi)涵的海綿城市建設(shè)有積極作用。合理把握“大海綿”模式的作用,其關(guān)鍵因素有:①立足于海綿城市的核心訴求,即構(gòu)建符合城市發(fā)展的“彈性”系統(tǒng),合理分析適宜本城市地域特點(diǎn)及基礎(chǔ)條件的彈性系統(tǒng)構(gòu)建策略。對于興建“小海綿”模式條件優(yōu)越的區(qū)域,形成以“小海綿”為主,“大海綿”為輔,“大小海綿”同時推進(jìn),以綠色基礎(chǔ)設(shè)施為核心,灰色基礎(chǔ)設(shè)施為補(bǔ)充的功能體系;對興建“小海綿”模式條件欠缺的區(qū)域,則以“大海綿”模式為先導(dǎo),形成滿足城市“彈性”基礎(chǔ)需求的功能體系,積極推廣“小海綿”模式,積極配合“涉改”工程,如社區(qū)改造、都市更新、老舊城區(qū)拆遷等相關(guān)舉措,對欠缺條件區(qū)域進(jìn)行合理有序的“新陳代謝”,最終形成綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施共存的氣候變化及災(zāi)害應(yīng)變系統(tǒng)。②立足于海綿效益最優(yōu)化,使海綿城市建設(shè)成為既有“表面”又有“實(shí)質(zhì)”的惠民工程?!靶∮瓴环e水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”這一系列建設(shè)目標(biāo),同時也是解決我國城市水環(huán)境問題的必由之路。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),必須對“大海綿”與“小海綿”系統(tǒng)兼容并舉,優(yōu)勢互補(bǔ),強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,實(shí)現(xiàn)“大小海綿”互存的海綿建設(shè)模式。


3“大小海綿”模式的績效評估

總結(jié)前述內(nèi)容,“小海綿”模式集中體現(xiàn)了海綿模式的戰(zhàn)略創(chuàng)新性,“大海綿”模式融入海綿城市建設(shè)則是功能完善及最優(yōu)化的必然要求,由此形成的“大小海綿”共存體系是滿足海綿城市建設(shè)“彈性”訴求的根本途徑,為城市發(fā)展兼?zhèn)湫蜗笈c內(nèi)涵提供重要支持。但這種共存體系也使針對各地海綿城市建設(shè)成果的績效評估工作難度大大增加。針對該難題,提出了一類績效評估策略,其核心目標(biāo)為評估海綿建設(shè)是否符合城市地域特色。

3.1城市發(fā)展問題的總結(jié)與凝練

由于我國幅員遼闊,廣袤國土上形成了各具特色的大中小型城市,不同的自然氣候、經(jīng)濟(jì)、人文條件,決定了不同城市千差萬別的發(fā)展歷程,多年發(fā)展過程中利弊沉積所形成的癥結(jié)也不盡相同。海綿城市建設(shè)核心目標(biāo)在于構(gòu)建適合城市的“彈性”,而在城市差異化的條件下,不同城市所構(gòu)建的“彈性”也需因應(yīng)城市問題,最終呈現(xiàn)“整體相似、導(dǎo)向不同、細(xì)節(jié)相異”的多樣化“彈性”訴求。故針對不同城市的海綿城市建設(shè)績效考核,首要關(guān)鍵點(diǎn)在于評估各城市是否對本城市發(fā)展所積累的問題做到合理的系統(tǒng)總結(jié)和精確凝練。

從考核目標(biāo)上來說,“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”四項(xiàng)考核指標(biāo),應(yīng)根據(jù)城市存在的問題進(jìn)行實(shí)地分析論證,進(jìn)而形成側(cè)重不同的建設(shè)體系。以水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水文化五項(xiàng)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn),根據(jù)城市條件進(jìn)行整合,將其有機(jī)地融入城市規(guī)劃建設(shè)中,形成符合城市特色的“水論述”、“水價值觀”以及“水規(guī)劃建設(shè)體系”。對于山地城市,順應(yīng)其地形特色,打造山河相間、谷底流溪的原自然景觀,從而涵養(yǎng)水資源,保障水安全;對于水資源緊缺的城市,應(yīng)提升非傳統(tǒng)水資源利用率,提高水資源利用率,突破水資源限制瓶頸;對于河網(wǎng)密集水系豐沛的城市,應(yīng)保障城市水環(huán)境質(zhì)量,恢復(fù)及保育水生態(tài)系統(tǒng),打造舒適宜居的濱水空間,為居民提供健康的生活舒適條件;有豐富水文化的城市,應(yīng)注重對相關(guān)物質(zhì)遺存及非物質(zhì)文化的保護(hù)、傳承及創(chuàng)新等。

3.2“小海綿”模式本地化

“小海綿”模式主要針對“年總徑流控制率”這一指標(biāo),目前該指標(biāo)是通過分析我國主要城市的多年降雨統(tǒng)計資料、綜合比較各地降雨情況而得到的推薦性指標(biāo)。該指標(biāo)的最大優(yōu)點(diǎn)在于能根據(jù)過往氣象資料,簡易直觀地得到各地海綿城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)踐“小海綿”模式時,應(yīng)細(xì)化“小海綿”模式的本地實(shí)效,統(tǒng)合宏觀控制指標(biāo)與地域特點(diǎn)條件進(jìn)行考慮,進(jìn)行本地化吸納及改進(jìn)?!靶『>d”模式本地化的評估方法,可著力于以下兩方面:

①“小海綿”指標(biāo)的本地核準(zhǔn)與影響因子分析?!凹夹g(shù)指南”所采用的年總徑流控制率確定方法是依據(jù)近幾十年的降雨數(shù)據(jù)排序而得到,同時考慮了不同區(qū)域的降雨強(qiáng)度及季節(jié)性因素,保障地塊建設(shè)前后水文條件不變,該方法可有效用于制定管理指標(biāo)。但該指標(biāo)在落實(shí)到各城市/各地塊時,應(yīng)分析區(qū)域影響因子對“年總徑流控制率”的影響。較典型的地域性影響因子有降雨連續(xù)性情況、原始土壤滲透性、地下水深度、地形坡度、原狀植被覆蓋狀況等。以長江下游地區(qū)為例,降雨主要集中于梅雨季及臺風(fēng)季,梅雨季為長時間連續(xù)性降雨,臺風(fēng)季則以短時大規(guī)模降雨為主,同時該地區(qū)地下水水位高,土壤滲水及蓄水能力低,上述因子共同影響了降雨轉(zhuǎn)化為徑流的實(shí)際比例。制定“年徑流總量控制率”標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)認(rèn)真考慮這類本地因子的影響,避免“硬套用”,實(shí)現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)的“軟著陸”,降低“指標(biāo)虛高”或“指標(biāo)不足”兩類風(fēng)險,打造適宜本城市需求的“彈性”系統(tǒng)。這類校核方式可結(jié)合實(shí)測法及模型推算法等展開。

②“小海綿”技術(shù)的本地實(shí)踐及示范效應(yīng)評估。由于不同城市條件差異,“小海綿”技術(shù)在具體實(shí)踐過程中需根據(jù)各地特色條件進(jìn)行調(diào)整,例如干旱缺水地區(qū)應(yīng)考慮削減積蓄雨水蒸發(fā)的策略,嚴(yán)寒地區(qū)則考慮設(shè)施應(yīng)對冬季降雪春季凍融的能力,面源污染嚴(yán)重區(qū)域則需提高設(shè)施對污染物的截留去除能力等?!靶『>d”技術(shù)的本地化程度是衡量海綿建設(shè)是否適應(yīng)本城市發(fā)展的重點(diǎn)之一,這是由于“小海綿”技術(shù)對于我國城市建設(shè)而言,仍算是一類較新的技術(shù)。自海綿城市理念提出以來,我國海綿城市建設(shè)呈現(xiàn)了高速增長態(tài)勢,但技術(shù)由理論倡導(dǎo)到實(shí)踐運(yùn)用直至成熟化運(yùn)營,需要客觀的工程實(shí)踐周期,故我國現(xiàn)階段各地的海綿城市建設(shè)成果,包括規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營過程,都不可避免地面臨著“成果少、經(jīng)驗(yàn)少、考驗(yàn)少”的問題?;谶@種客觀局面,需要各地認(rèn)真汲取在建/已建的海綿城市項(xiàng)目的正反兩方面經(jīng)驗(yàn),深挖、深思、深省已實(shí)施的“小海綿”項(xiàng)目,最大化已建/在建項(xiàng)目對本區(qū)域的示范效應(yīng),最大化示范區(qū)對本城市的示范效應(yīng),最大化海綿試點(diǎn)城市對全國海綿建設(shè)的示范效應(yīng),為海綿城市的持久推進(jìn)構(gòu)建堅強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)。



3.3城市“彈性”構(gòu)建的區(qū)塊策略評估

對不同區(qū)塊而言,受基礎(chǔ)條件和發(fā)展歷程影響,需重構(gòu)或擴(kuò)增的“彈性”不盡相同,這使不同區(qū)塊的“彈性”構(gòu)建策略在空間格局上有所差別,需進(jìn)行合理的空間布局,如各級各類規(guī)劃對海綿建設(shè)指標(biāo)予以明確。對空間分布進(jìn)行評估,應(yīng)集中于“小海綿”指標(biāo)及相應(yīng)措施在不同區(qū)塊“彈性”構(gòu)建的定位及作用。首先是明確不同區(qū)塊所需的“彈性”要求,這需要結(jié)合對城市發(fā)展問題的總結(jié)與凝練成果,并結(jié)合區(qū)塊基礎(chǔ)條件進(jìn)行;其次是明確“小海綿”模式對不同地塊所需“彈性”的貢獻(xiàn)率,這需要準(zhǔn)確把握“小海綿”所構(gòu)建“彈性”的屬性,側(cè)重于“小海綿”起端控制/源頭控制這類特點(diǎn);最后是明確目標(biāo)“彈性”仍存在的欠缺與不足,為其他措施如“大海綿”模式的接入提供基礎(chǔ)。

3.4“大海綿”統(tǒng)籌與構(gòu)建

結(jié)合前述的區(qū)塊策略,需采用“大海綿”措施完善“彈性”構(gòu)建,考核內(nèi)容為以下三方面:首先是“大海綿”補(bǔ)強(qiáng)“小海綿”的欠缺。對于部分城市區(qū)塊,受制于建設(shè)現(xiàn)狀等因素,在較長的時間周期內(nèi)可采用及實(shí)施的“小海綿”構(gòu)建措施較少,且設(shè)施整體效果受限,對于這部分地塊可采用“大海綿”措施,使其達(dá)到相應(yīng)的“小海綿”指標(biāo),主要措施為過程控制及末端控制措施,如市政雨水調(diào)蓄池、末端截污設(shè)施等。其次是“大海綿”完善區(qū)塊“彈性”構(gòu)建。“小海綿”模式集中于還原地塊開發(fā)前的水文狀態(tài),屬于區(qū)塊“彈性”構(gòu)建的重要環(huán)節(jié),但該模式不足以全面覆蓋城市的“彈性”需求,在此條件下需要采用“大海綿”措施以完善地塊彈性。最后是“大海綿”對整個“彈性”體系的串聯(lián)。各地塊的海綿設(shè)施需進(jìn)行合理貫通連接,避免出現(xiàn)空間上“碎片化”發(fā)展,功能連接上呈現(xiàn)“綠洲式”孤立。

3.5經(jīng)濟(jì)拉動效果評估

海綿城市對我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的另一項(xiàng)重要作用,在于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程對我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)融資市場的巨大拉動作用??梢哉f,海綿城市不只是建設(shè)適應(yīng)城市發(fā)展需求的實(shí)體“彈性”,也需要建立適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化模式富有彈性的“金融彈性”。對經(jīng)濟(jì)拉動效果的評估,是海綿工程實(shí)施效果的另一重要側(cè)面,是評估海綿城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。評估應(yīng)結(jié)合不同城市融資策略進(jìn)行,如開展PPP模式等。

4結(jié) 語

我國各地海綿城市建設(shè)方案可以歸納為“小海綿”和“大海綿”模式,“小海綿”以定量化指標(biāo)為核心,“大海綿”則強(qiáng)調(diào)兼容各類相關(guān)技術(shù)措施,“大小海綿”共存體系是實(shí)現(xiàn)城市“彈性”訴求的根本途徑。基于“大小海綿”共存模式,海綿城市績效評估的體系化方法應(yīng)該考慮地域性條件影響、“小海綿”模式本地化、城市“彈性”構(gòu)建的區(qū)塊策略、“大海綿”統(tǒng)籌與構(gòu)建和經(jīng)濟(jì)拉動效果。


來源:中國給水排水  作者:任南琪等 

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