科学看待“海绵城市”的作用和适用性

◎朱法君

近年来，随着城市内涝在我国部分城市日益凸显，“海绵城市”建设应运而生。住建部等部委专门出台政策，鼓励支持各地开展“海绵城市”建设。一时间各地积极争创国家 “海绵城市”建设试点城市，各地住房和建设部门也已将“海绵城市”建设纳入了有关工作的考核之中，以推动各地的“海绵城市”建设进程。

“海绵城市”的技术路径是期望将城市地面建成可以“吸、放”水体的“海绵”，增强土地的入渗能力，将降雨尽可能多地滞留在土体中，减少地表产流，从而削减洪涝水的总量，达到治理洪涝的目的。住建部的指导意见中，要求各地通过“海绵城市”建设，将全年降雨总量的70%以上滞蓄在“海绵体”中，并作为水资源在洪水过后进行回收利用，且可对初期降雨的污染有效降解。这一理念新颖、愿景美好，一经提出便获得了广泛认同，但也引起了学术界的一些争议，焦点在于“海绵城市”建设成本昂贵，其对洪涝治理到底能够起到多大的作用？

一、城市洪涝的成因

我国城市经过几千来的发展，有自身的规律，其中最重要的就是择水而建、依水而兴。城市选择建在江河湖泊周边，对解决交通运输、用水排污有不可替代的优势，当然也必然面临洪涝的不利影响。几千年来，人类仍然选择择水而居，正是因为利大于弊，是权衡后的选择。随着人们对洪水规律了解的不断深入，伴随着城市的发展，修建了很多防御洪水涝水的水利工程，在人与水和谐相处中共生发展。

城市洪涝的凸显始于近20年，特别是近10年来矛盾进一步加剧。分析原因，主要来自于以下几方面：

1.城市化加快推进中，水系没有得到有效保护。每一个地区的水面面积，是千百年来自然形成的洪水涝水的调蓄地和出路，这是自然界的基本“法则”，是洪水本来就有的空间。但是由于城市规划建设过程中，大量的天然河流被缩窄、被阻断、被填埋，转而由下水道所替代，一旦地下的“良心工程”能力不足、被堵塞，必然将会涝水外溢，洪水泛滥。

2.城市外江洪水位的变化抬高。由于人类社会发展对土地的深度利用，越来越多的土地被保护，失去滞纳洪水的作用，洪水归槽，导致江河湖泊洪水位不断上升。外江洪水位的上升，既带来了防洪的巨大压力，又使得城市的涝水无法顺利排入河流，产生内涝。原来设置的下水道排水口，排水能力下降、丧失，甚至于倒灌城区。

3.土地硬化，减少了雨水的下渗。这部分的影响，比较直观，社会各界都能够看到、感受到，但从成因的比重看，这并不是最主要的。如果下水道通畅，能力足够，道路积水等内涝现象可以消除和弥补。

二、“海绵城市”的技术路径和对城市洪涝的作用

我国现在各地推行的“海绵城市”做法，借鉴于美国洛杉矶。笔者有幸于2018年初亲历了洛杉矶的洪水，并在雨中对洛杉矶的雨水收集进行了实地考证。

洛杉矶是美国西海岸严重缺水的城市，年降雨量约300毫米，城市用水依赖千里之外的引水工程。由于其城市多为低丘缓坡，城市内涝并不严重，城市道路下面基本上没有建设下水道。由于水资源的极度紧缺，洛杉矶修建了一批雨水收集工程，其主要出发点为雨于的收集利用。但是成本昂贵，一个公园的雨水收集工程动辄几百、上千万美元，收集的雨水主要用于公园的绿化用水，客观上对消减洪水、涝水也有一定的作用。我们在美国期间，恰逢洛杉矶遭遇“特大暴雨”，其实也仅是在两天时间里集中下了40多毫米的降雨。但是，当地仍发生了重大的洪灾，多地引发了泥石流，造成23人死亡。

我们不得不对“海绵城市”“消灭”城市内涝的初衷加以反思。我国正在大规模推进“海绵城市”建设的城市中，如武汉、南京这样的重涝区，投入了大量的资金，但是在洪涝之季并未看到应有的效果。原因何在？城市的洪涝治理上方向有没有出现偏差？当引起主管部门和城市管理者的深入思考和反思。

1.对减轻洪涝的效果和区域适用性分析。我国地表产流模式，南方红壤地区产流机理为“蓄满产流”，即当土体因前期雨水下渗达到饱和状态后，后期的降雨才形成地表泾流，北方地区则为“超渗产流”。北方地区因地下水埋深较深，地表与地下水位之间的土体可吸收水量的能力较大，如能解决超渗问题，增加土体的下渗、吸收能力，对削减洪涝有较大的作用。而在南方，由于地下水埋深较浅，一般平原地区约为1米，洪水期甚至于低于洪水位，土体本身可吸收水量的能力十分有限。多年的研究成果表明，如浙江省一场降雨过程可下渗的降雨量 （不回归到河网，真正意义上的削减）约10～20毫米，也就是说，即使极限地将所有路面、屋顶全部转换成“海绵”结构，其削减量也仅仅只是20毫米，这相对于一场成灾暴雨动辄300毫米，甚至于超过500多毫米 （如2013年的“菲特”台风）的降雨，其削减量所占比重极小。而在北方地区，由于单场降雨的总量远小于南方，如果能够增加几十毫米的入渗，则作用巨大。因此，“海绵城市”的最有效适宜地区是北方缺水地区，而非南方丰水地区，特别长江以南以强降雨形式致灾的省份，应从洪涝的成因出发，客观分析、评价“海绵城市”对洪涝治理的作用。

2.对现行“海绵城市”建设措施的思考。分析评价“海绵城市”对洪涝治理的作用，应从各地的洪涝成因出发，从成灾机理着手，因地制宜看待，绝不可“一刀切”、“一招走天下”。否则就会偏离正确的方向，越走越远，浪费大量的资金和人力。

由于现行的“海绵城市”建设着眼于增加入渗，随之采用的技术路径和手段无外乎这几方面：

改变路面结构，打造 “透水路面”，将雨水都通过透水砖、自然土层下渗到地表下面，从而达到消减涝水的作用。这项措施对小雨量的降雨有一定作用，但是对于高强度、大雨量的降雨作用甚微。因为即使表层全部恢复为天然状态，对雨量产水起决定作用的还是土壤的蓄水能力。但在南方丰水地区土壤蓄水能力极限仅有20毫米左右，绝不可能消纳大量级降雨 （如大于100毫米的一场降雨过程）的70%。即使表面上看到雨水下渗到了土壤中，其实当土体饱和后，仍然通过浅层地下水的通道回归到了河流、低地之中。

开槽、填沙、地下集水空间等等增加滞蓄量。此类办法的作用取决于建设的蓄水容积。而要得地下空间所要付出的代价是惊人的，用于滞蓄洪水涝水的总量，相比于投入，十分的昂贵。

利用低地、公园参与滞蓄。这是一个好的方向，应该大力推行。但是这一类工程所占比例小，且难全面以推开。

还有专家提议增加屋顶的滞蓄等措施，让“一片天对一片地”，自我消纳洪水涝水，但是其改造的成本亦昂贵不可及。

综合这些措施，笔者认为都没有真正切入到城市洪涝治理的正确途径上来，都只是一些“小打小闹”的小手段，不能彻底解决问题。真正有效的方向应该是从“渗蓄为主”转变为以“蓄排结合”的方式。可以从三条途径实现：一是给洪水涝水以出路，尽快排出去。可以优先考虑利用泵站等强制性措施让洪水涝水通江达海。二是给洪水涝水有足够的空间。即增加城市及周边区域的水域或低地面积，增强滞蓄能力；三是让地下的排水系统配套泵闸系统，真正能够收放自如。其实，这才是我们想要的“海绵”效果。

三、水资源利用效果和初期雨水污染降解的思考

“海绵城市”倡导通过海绵体的雨水吸收，将雨水资源化，达到高效利用水资源。但由于“海绵体”可吸附利用的水量有限，所能起到的作用也十分有限。也曾有人提议通过建设地下、地表的大容量蓄水池吸纳利用洪水，终因投资过大、作用有限，且初期雨水易变质发臭，实际应用价值不大而被放弃。目前的水资源利用也仅局限于绿化等对水质要求较低的部分用水。

“海绵体”对于小雨量降雨的初期雨水污染有较好的水解作用，前提是所降雨水能够基本蓄纳在“海绵体”之中，通过植物的生长吸收，达到降解的作用。但是一旦降雨产生地表径流后，污染物质照样会伴随径流流向江河湖泊，对初期雨水的污染降解作用就变得十分微小。

总体上，对水资源的利用和污染降解，同样主要适用于干旱地区，在我国的北方地区可以起到较好的预期效果；南方地区由于每场降雨的量级大，其可发挥的作用则甚微。

四、有关资金投入效益和洪涝治理方向性思考

当前各地正在进行的“海绵城市”建设，一般都采取透水路面改造、更新绿化种类结构、设置雨水调节池等措施，主要以透水路面的改造为主。由于土体特性决定了下渗能力，即使全部更换成了透水砖、改造成了透水混凝土路面，其入渗的能力还是受制于下面的土体，且实施这些措施投资巨大。目前“海绵城市”建设的投入约为每平方公里1.5亿元，如某市“海绵城市”试点投资约45亿元，除可争取到国家支持12亿元外，其余30多亿需地方财政投入。该市通过“海绵城市”建设可以一定程度上改善城市的面貌，但对内涝问题的解决效果不大，理应把解决内涝核心放在流域治理和城市排涝设施能力提高上。很多城市在争取成为国家试点的过程中，明白其作用效果的局限性，但是由于看重国家补助资金这块“香饽饽”，仍然不惜花费巨资硬上工程，可能影响国家财政资金的使用效益。

由于对“海绵城市”建设效果的夸大宣传，一定程度上对我国各地的洪涝治理方向产生了不利影响。部分地区由于缺乏专业的洪涝治理认知，仅仅看到表面的现象，决策采取了以“海绵城市”建设为主要方向的洪涝治理方案，弱化了流域治理和排涝设施建设。一旦洪水来临，必将造成重大灾害。