隨著我國農(nóng)村城市化的加快推進，傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式已經(jīng)對水環(huán)境造成巨大的負(fù)面影響及危害，城市發(fā)展與自然生態(tài)進程的均衡態(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題。這些水問題并不是某一部門管理下發(fā)生的問題，而是一個系統(tǒng)、綜合性的問題，因此，亟需一個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(shè)技術(shù)指南-低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》后，2015年4月財政部、住建部和水利部又聯(lián)合發(fā)布16個海綿城市建設(shè)試點名單。10月中旬，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》明確提出，到2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積達到目標(biāo)要求，到2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積達到目標(biāo)要求。按照海綿城市建設(shè)的核心，要將70%的降雨就地消納和利用。政府計劃3年內(nèi)投資865億元，用于試點城市專項資金扶持。自此，海綿城市在中國掀起了一股建設(shè)浪潮。目前，全國已有130多個城市制定了“海綿城市”建設(shè)方案。
海綿城市建設(shè)內(nèi)涵
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進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更加“自然”。
海綿城市有別于傳統(tǒng)的工程依賴性治水思路和“灰色”基礎(chǔ)設(shè)施，它作為一種生態(tài)途徑，其構(gòu)建核心在于建立跨尺度的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)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(xiāng)突出的水問題。因此，海綿城市建設(shè)又被稱為低影響開發(fā)（LID）。
海綿城市的本質(zhì)是改變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，實現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式是以“戰(zhàn)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(zāi)防控規(guī)劃理念，粗放式的開發(fā)利用自然環(huán)境，結(jié)果造成嚴(yán)重的城市病和生態(tài)危機；而海綿城市遵循的是順應(yīng)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(guī)劃設(shè)計理念。海綿城市改變了傳統(tǒng)的排水防澇思路，統(tǒng)籌考慮內(nèi)澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復(fù)等多個目標(biāo)。
海綿城市的目標(biāo)在于讓城市“彈性適應(yīng)”環(huán)境變化與自然災(zāi)害。“彈性適應(yīng)”強調(diào)的是在海綿城市建設(shè)過程中優(yōu)先利用綠色、生態(tài)化的“彈性”或“柔性”設(shè)施，并注重與傳統(tǒng)的“剛性”設(shè)施的有效銜接。通過“剛?cè)岵?rdquo;，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，從而實現(xiàn)緩解城市內(nèi)澇、削減徑流污染負(fù)荷、提高雨水資源化水平、降低暴雨內(nèi)澇控制成本、改善城市景觀等多重目標(biāo)，最終為城市構(gòu)建起可持續(xù)、健康的水循環(huán)系統(tǒng)。
海綿城市建設(shè)需要跨尺度的生態(tài)規(guī)劃和體系。目前國內(nèi)對“海綿城市”的理解通常聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)注雨水處理和場地措施。誠然，這的確是海綿城市建設(shè)的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區(qū)域水循環(huán)過程，因此，海綿城市的構(gòu)建需要不同尺度的承接、配合。大到宏觀層面上的水生態(tài)安全格局分析，小到微觀層面上的公園、小區(qū)等區(qū)域或單元的“海綿體”建設(shè)。
海綿城市建設(shè)需以景觀為載體。海綿城市強調(diào)通過合理規(guī)劃城市水安全格局，落實水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，綜合、系統(tǒng)、可持續(xù)地解決水問題。海綿城市不僅維護了城市雨澇調(diào)蓄、水源保護和涵養(yǎng)、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復(fù)、土壤凈化等重要的水生態(tài)過程，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(yīng)著實實在在的景觀格局，建立相應(yīng)的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施也是最高效和集約的途徑。
國內(nèi)外低影響開發(fā)研究現(xiàn)狀
國際上關(guān)于“海綿城市”也有很多類似說法，雖然名稱不盡相同，但建設(shè)理念都是基于低影響開發(fā)模式。如英國的SuDS（Sustainable Drainage Systems，可持續(xù)排水系統(tǒng)），澳大利亞的WSUD（WaterSensitive-Urban-Design水敏感設(shè)計），美國最早提出LID（Low-Impact-Development），其實就是低影響開發(fā)。德國、美國和日本是較早開展雨水資源利用和管理的國家，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已取得了較為豐富的實踐經(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)形成針對低影響開發(fā)的雨水管理較為系統(tǒng)的法律法規(guī)、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)進入標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)。收集的雨水經(jīng)簡單處理后，達到雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于家庭、公共場所和企業(yè)的非飲用水，如街區(qū)公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如法蘭克福一個蘋果軋汁廠，把屋頂收集下來的雨水作為工業(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(tǒng)。道路雨洪通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補充地下水。德國城市街道雨洪管道口均設(shè)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。行道樹周圍以疏松的樹皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。
生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。小區(qū)沿著排水道修建可滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流時下滲。超過滲透能力的雨水則進入雨洪池或人工濕地，作為水景或繼續(xù)下滲。
2）美國非工程的生態(tài)技術(shù)開發(fā)與綜合應(yīng)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)重點逐漸向低影響開發(fā)（LID）源頭控制轉(zhuǎn)變，逐步構(gòu)建污染防治與總量削減相結(jié)合的多目標(biāo)控制和管理體系。
在城市雨水利用處理技術(shù)應(yīng)用上，強調(diào)非工程的生態(tài)技術(shù)開發(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(diào)與植物、綠地、水體等自然條件和景觀結(jié)合的生態(tài)設(shè)計，如植被緩沖帶、植物淺溝、濕地等，大量應(yīng)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(tǒng)，以獲得環(huán)境、生態(tài)、景觀等多重效益。如20世紀(jì)90年代提出的“低沖擊開發(fā)”雨水管理技術(shù)，通過分散的、均勻分布的、小規(guī)模的雨水源頭控制機制，用滲透、過濾、存儲、蒸發(fā)，以及在接近源頭的地方截取徑流等設(shè)計技術(shù)，來實現(xiàn)對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，緩解或修復(fù)開發(fā)造成的難以避免的水文擾動，減少開發(fā)行為活動對場地水文狀況的沖擊。
3）日本雨水調(diào)蓄設(shè)施的多功能應(yīng)用
日本是個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(shè)省就開始推行雨水貯留滲透計劃，近年來隨著雨水滲透設(shè)施的推廣和應(yīng)用，帶動了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)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、綠地、公園、花壇、樓間空地的地面高程；在停車場、廣場鋪設(shè)透水路面或碎石路面，并建設(shè)滲水井，加速雨水滲流；在運動場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(diào)蓄雨洪；在東京、大阪等特大城市建設(shè)地下河將低洼地區(qū)雨水導(dǎo)入地下河；在城市上游側(cè)修建分洪水路等等。其中，最具特色的技術(shù)手段是建設(shè)雨水調(diào)節(jié)池，在傳統(tǒng)的、功能單一的雨水調(diào)節(jié)池的基礎(chǔ)上發(fā)展了多功能調(diào)蓄設(shè)施，具有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高、規(guī)模大、效益投資高的特點。在非雨季或沒有大暴雨時，多功能調(diào)蓄設(shè)施還可以全部或部分地發(fā)揮城市景觀、公園、綠地、停車場、運動場、市民休閑集會和娛樂場所等多種功能。
4）國內(nèi)海綿城市探索
海綿城市的建設(shè)是解決我國水環(huán)境問題的客觀需求，我國城市水環(huán)境目前面領(lǐng)著諸多重大問題：“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的面源污染等。 以往中國水污染治理行業(yè)更強調(diào)的是點對點治理，未來發(fā)展方向必然向流域治理、城市水系統(tǒng)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(shè)海綿城市是最可持續(xù)的城市水環(huán)境系統(tǒng)整體解決方案。
近年來，我國的雨水資源化利用與管理逐漸起步，其實，早在國家海綿城市試點出臺前，深圳、北京、上海、常德、鎮(zhèn)江等城市已自行開展了試點工作，經(jīng)過多年實踐，有的已較為成熟。目前，海綿城市建設(shè)在這些試點城市的進展多以開展相關(guān)技術(shù)交流與研究、編制完善地方相關(guān)導(dǎo)則規(guī)范、創(chuàng)建工程示范區(qū)為主。
開展相關(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”，深圳市水務(wù)局與美國土木工程師協(xié)會和美國聯(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發(fā)的技術(shù)交流與合作協(xié)議框架。2015年12月8日，廈門市海綿城市技術(shù)交流研討會圍繞城市規(guī)劃、項目設(shè)計、施工建設(shè)、運行管理等方面，交流研討海綿城市建設(shè)經(jīng)驗，同時推廣展示海綿城市建設(shè)相關(guān)的新技術(shù)、新型產(chǎn)品、材料、設(shè)備等。
編制完善地方相關(guān)導(dǎo)則規(guī)范。在《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50400-2006）、《海綿城市建設(shè)績效評價與考核辦法》等一系列國家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的基礎(chǔ)上，各地方陸續(xù)出臺海綿城市相關(guān)導(dǎo)則規(guī)范，用來指導(dǎo)和促進各地海綿城市的規(guī)劃建設(shè)，如《池州市海綿城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》、《武漢市海綿城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)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(guī)范》等。
創(chuàng)建工程示范區(qū)。深圳從2010年開始創(chuàng)建光明新區(qū)示范區(qū)，通過典型示范項目建設(shè)和追蹤后評價，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(qū)。作為國家海綿城市建設(shè)試點，廈門市在馬鑾灣和翔安新城實施了68個示范項目，目前項目已取得了階段性進展，已開工建設(shè)的有31個，其中10個項目已經(jīng)完工。已經(jīng)完成的試點區(qū)面積2.83平方公里，正在開工建設(shè)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虛的概念，而是對應(yīng)著實實在在的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這其中主要涉及園林及生態(tài)修復(fù)、河道治理、土地治理、市政管網(wǎng)建設(shè)、污水處理廠建設(shè)等多個領(lǐng)域，由此可見，污水處理是海綿城市建設(shè)不可或缺的一環(huán)。“十三五”規(guī)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《水十條》的發(fā)布，水處理行業(yè)必將迎來新的發(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建設(shè)及升級改造、水處理設(shè)備、污泥處置、河道修復(fù)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，實現(xiàn)污水處理廠全面升級改造
在建設(shè)海綿城市這樣一個大的環(huán)境下，隨著城市排水管網(wǎng)建設(shè)的逐漸完善，作為污水集中處理的核心，污水處理廠勢必要接納更大規(guī)模的污水處理量和更大的污染負(fù)荷，現(xiàn)有的污水處理廠顯然難以滿足這些要求。因此，必須通過對原有污水處理廠進行升級改造，使其適應(yīng)城鎮(zhèn)排污負(fù)荷的要求。例如，污水處理廠可引進先進的計算機管理與控制系統(tǒng)，以確保污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定的合格出水。此外，傳統(tǒng)的污水處理廠其核心架構(gòu)主要采用鋼筋混凝土等“灰色”設(shè)施，而海綿城市建設(shè)的核心是以雨水花園、綠地、生態(tài)溝等“綠色”景觀設(shè)施為基礎(chǔ)來滿足城市蓄水、排水的要求，因此，作為城市建設(shè)的一部分，污水處理廠的建設(shè)也應(yīng)符合海綿城市的綠色建設(shè)理念。以新建的福田污水處理廠為例，通過建設(shè)雨水花園、礫石系統(tǒng)、生態(tài)排水溝、生態(tài)屋頂，生態(tài)停車場等低影響開發(fā)LID設(shè)施，打造成具有“海綿城市”功能的污水處理廠。
2水處理工藝技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)化與發(fā)展
我國城市污水處理起步較晚，在引進國外先進工藝技術(shù)與設(shè)備以及經(jīng)驗的同時，必須結(jié)合我國城鎮(zhèn)水質(zhì)特點，探索適應(yīng)中國國情的城市污水處理系統(tǒng)。就水處理設(shè)備而言，雖然我國的水處理設(shè)備正逐漸向技術(shù)成熟和規(guī)模化方向發(fā)展，其中部分水處理設(shè)備技術(shù)性能已和國際先進水平趨同，但水處理設(shè)備的總體技術(shù)水平相對于發(fā)達國家而言，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)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較大的差距，尤其是技術(shù)含量高的特種水處理設(shè)備和新型的水處理通用設(shè)備上，現(xiàn)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(shè)備技術(shù)水平同國際先進水平的差距，加強對特種專用設(shè)備及新型通用設(shè)備的理論研究及技術(shù)開發(fā)，力爭使我國的水處理設(shè)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(jù)統(tǒng)計，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量（干重）大約為3000多萬噸，占我國城市生活垃圾總量的17.4%，大部分污水處理廠污泥的安全處置率低于35%，未經(jīng)無害化處理的污泥隨意亂丟造成二次污染的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。污泥的處理處置問題亟待解決。同時，我國的土壤現(xiàn)狀令人擔(dān)憂，近年來土地的過度開發(fā)和化肥的濫用使得我國土壤中的營養(yǎng)成分越來越少，特別是有機質(zhì)的含量嚴(yán)重缺乏。城市土壤是海綿城市的第一層蓄水池。通過土壤對水分的吸入、儲蓄、蒸發(fā)等功能，來調(diào)蓄整個城市的水量，而體現(xiàn)土壤的水源涵養(yǎng)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(gòu)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(tǒng)，不僅能夠創(chuàng)新水土固廢聯(lián)動的海綿城市建設(shè)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(fù)河道，徹底清除黑臭水體
黑臭水體整治是一項復(fù)雜的長期工程，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(jù)調(diào)查，深圳310條河流中有173條存在黑臭問題。隨著國務(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勢在必行。從經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益出發(fā)，生態(tài)修復(fù)是治理河道黑臭的最為可行的一種方式。同時，生態(tài)修復(fù)也是海綿城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，因此，在黑臭河道治理上，可以采取內(nèi)河全流域治理理念，建設(shè)一系列“海綿體”生態(tài)系統(tǒng)，通過河涌、圩田、紅樹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(diào)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(shè)備的技術(shù)集成與發(fā)展
△合續(xù)環(huán)境自主研發(fā)的分散式一體化污水處理設(shè)備 貝斯II 應(yīng)用于大理雙廊污水處理項目
當(dāng)前海綿城市主要圍繞生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)展開，就其污水治理領(lǐng)域，也主要針對城市地區(qū)集中式污水處理，而農(nóng)村等地分散式污水處理是一個大的缺口。為全面提升中國的整體水環(huán)境，農(nóng)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(xù)出臺農(nóng)村地區(qū)污水排放標(biāo)準(zhǔn)之際，分散式污水處理具有巨大的市場空間和前景，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(shè)備的研究與開發(fā)上。就整體技術(shù)水平而言，當(dāng)前的一體化設(shè)備尚處于探索階段，今后仍需加強對一體化設(shè)備的技術(shù)集成與優(yōu)化，以強化設(shè)備的污水處理效果，拓寬其市場應(yīng)用范圍。
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