宫永伟在北建大雨水楼楼顶进行海绵城市研究。 

 

 

8月14日，位于通州区的北京城市副中心行政办公区附近。这里按照海绵标准进行了建设。

 

 

楼房雨水管道下端的水泥体,可以缓冲自上而下的雨水。

 

 

海绵改造后，一所小学内的池塘成了雨水收集装置。

 

　　进入新世纪以来，随着城镇化迅猛发展，中国的城市内涝问题日益凸显。住建部2010年的数据显示，全国62%的城市出现过内涝，且频率呈上升趋势。城市内涝不仅影响公众的出行便利，更会造成严重的财物损失和人员伤亡。与此同时，在一些缺水型城市，循环利用雨水资源迫在眉睫。

 

　　海绵城市是新一代城市雨洪管理概念。习近平总书记曾强调，要大力建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。自2014年起，从国务院到住建部，一系列红头文件标志着海绵城市建设已上升为国家战略。在降低环境影响的前提下，海绵城市建设遵循“源头减排-过程控制-系统治理”的思路，既解决城市内涝问题，也关注雨水的回收利用。

 

　　8月20日一场大雨过后，地势低洼的通州区武夷大地月季园幼儿园几乎没有积水。

 

　　过去每逢雨季，雨水从四周的高地汇到这里，灌进地下室，积水经常漫过小腿。但去年年底，幼儿园和附近小区进行了海绵改造，小雨不再积水，大雨不再内涝，“也消除了安全隐患，”园长彭延红说。

 

　　“所谓海绵改造，是让城市像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放出来并加以利用。”通州区海绵城市建设领导小组办公室负责人蔡殿卿说，这项工程不仅改造了城市的基础设施，也改革了政府的雨洪管理思路。

 

　　“通州是2016年成为国家级海绵城市建设试点的。以前，这里地面硬化率高、调蓄不足、排水防涝标准低、水环境质量差。”北京建工集团建筑技术总工程师武艳丽说，按照后期可在北京推广、操作的原则，通州选了北运河与运潮减河围合的“两河片区”作试点，总面积19.36平方公里。

 

　　三年中，通州已有包括小区、学校、城市图书馆、河道等地点的45个项目完成了海绵化建设，46个项目正在施工，43个项目即将启动。截至去年底，试点改造区域年径流总量控制率达到75%。也就是说，经过自然和人工强化的渗透、集蓄、利用、蒸发等，该区域全面控制雨水量占到了总降雨量的7成以上。

 

　　一块“海绵”

 

　　仲夏的午后，通州区减河公园附近的紫荆雅园小区内，阳光透过绿叶在道路上映出斑驳的树影，几位老人坐在树下纳凉。作为通州最早进行海绵城市改造的地点之一，紫荆雅园的不同全都隐藏在细节里，各种排水、渗透装置把它变成了一块“海绵”。

 

　　细看小区内的每栋楼房，砖红色的墙壁上装有白色的雨水管道，可以让屋顶和外壁的雨水流下来。管道下端出口附近，有一块铺着白色鹅卵石的水泥体，中间低、两边高。北京建工集团的施工人员说，这是为了缓冲自上而下的雨水。水泥体旁边不到10厘米就是绿化带，雨水将会顺着出口流入其中。

 

　　影影绰绰的大树下，黑色的沥青车道也与普通小区不同，中间高、两边低，微微呈坡状，路面上的雨水可以顺着坡度向两边的绿化带分流。人行道是用红色的透水混凝土铺设的，很像塑胶跑道，有明显的颗粒感和孔隙，可以高效透水。

 

　　小区北侧的居民休闲广场，是老人和孩子健身、玩耍的场所，在去年的改造中用透水砖替代了原本的水泥路。8月14日，记者向地上倒了1/3瓶矿泉水，不到10秒，积水全部渗到了地下。

 

　　汇集了各处雨水的绿化带同样大有文章。比如雨水最先进入绿地的地方被称作“植草沟”，是一条具有景观效果的排水沟渠，沟内植被可以吸收、净化雨水。未被吸收的雨水，会顺着植草沟流到一些正方形的“生物滞留池”里。滞留池有一米多深，可以对雨水进行拦截和短暂储存，之后再慢慢渗入地下或蒸发。

 

　　绿化带中心种着紫色萱草，附近的下凹程度比四周更明显，这被称为“雨水花园”。据武艳丽介绍，花园下方铺设了多层净化雨水的过滤层，过滤后的雨水最终流入园区西侧的调蓄池，用于回收利用。

 

　　“我们下一步计划是改造小区的污水处理站，将它改建为雨水调蓄池。”承建方负责人宋慧军说，紫荆雅园外围的地下排水管线是雨污合流管线，建好雨水调蓄池后，雨水就能顺着管线流过去，净化后再回来灌溉绿地、冲洗道路等。

 

　　“紫荆雅园的这些装置，比如雨水花园、透水砖等，只是海绵城市建设的部分技术手段。”北京建筑大学环境与能源工程学院副教授宫永伟说，工程师们设计各区域的改造方案时，会根据各小区、公园、道路、广场的具体条件因地制宜。“比如有的小区绿化面积较少，我们就会设置地下蓄水池或想办法将雨水引到小区外侧的绿地进行集中调蓄。”

 

　　在一名物业公司的负责人眼中，这些海绵装置相当于在一个区域内营造了几十个“小环境”。暴雨袭来时，相当数量的雨水进入地下排水管道前就被“小环境”们消化了，“就像‘鸟巢’（体育馆）一样，为什么那么多人却不会发生踩踏事故？因为它有很多出口，可以迅速疏散人群。”

 

　　巨大的排水压力

 

　　“我们为什么要建设海绵城市呢？部分原因是它可以减轻城市地下排水管道的压力”，宫永伟说。自上世纪90年代以来，中国的城市内涝问题日益凸显，城市排水压力巨大，北京便是一个典型。

 

　　从排水专业的角度看，一座城市的地下管道排水能力，通常用“几年一遇”的标准衡量。对于北京而言，一年一遇的设计标准意味着排水系统可以应对降雨量小于31毫米的单场次降雨（按降雨时间1小时计），五年一遇的设计标准意味着排水系统可以应对降雨量小于54毫米的单场次降雨。

 

　　据《中国经济周刊》报道，1949年后，北京根据前苏联经验及经济发展水平，排水系统的设计能力为0.33-1年一遇。改革开放后，虽然提高到了1-3年一遇，但对一座特大型城市来说依然偏低。“和北京比，许多国际化大都市的排水能力都更强，比如巴黎是5年一遇，东京是5至10年一遇，纽约是10至15年一遇。”宫永伟说。

 

　　但设计能力偏低的排水系统，很难大面积改造。因为城市地下管网错综复杂，包括排水、供热、通信电缆等多种设施，牵一发动全身。有媒体报道称，即便是2008年北京奥运会期间，专家提议将北京的排水系统提高到5年一遇的标准，“但后来算了一下，总共需要上百亿的资金，只能作罢”。

 

　　“当年我们确实要考虑经济因素，因为高标准的排水系统大部分时间用不上。”宫永伟解释，北京属于温带季风气候，夏季强降雨略多，冬季下雨很少。“所以一年365天，地下排水管道可能只有几天是满负荷工作。”

 

　　另一方面，随着社会经济发展，城市内的水泥路面越来越多，取代了可以天然渗透、吸收雨水的自然地表。一旦暴雨来临，雨水只能排进地下管道，加剧了管道的承载压力。

 

　　近年来，每逢雨季，北京城内立交桥下“漂小船”的新闻时有出现。2012年，曾有网友在微博上绘制出“北京积水图”，积水点有四五十个，西二旗北路路口、西大望路铁路涵洞、广渠门桥等着名积水段耳熟能详。

 

　　蔡殿卿在通州区的水务系统工作多年，很熟悉辖区内的内涝点。比如京秦铁路与地方市政道路交汇区域都会形成下凹桥区，很容易积水。虽然近年来政府对各桥区都进行了积水点治理工作，但每逢防汛预警，工作人员仍会在存在积水风险点位临时加设应急排水设备。

 

　　2012年7月21日晚，北京遭遇了61年来最强暴雨，共造成79人遇难。公开资料显示，当晚全市大部分地区降雨量达到170-215毫米，局部地区达到541毫米。

 

　　紫荆雅园的物业公司负责人丘自然至今记得“7·21”当晚的情景。下暴雨时，汛情紧急，连附近运河文化广场的栏杆都被淹了。他动员物业公司的所有人员，把地下插座拔掉，抽调水泵排水。

 

　　当时，小区地下铺设的是雨污合流管道，会集中到附近的一个污水处理站，旁边就是河道。如果暴雨持续时间过长，河道水位上涨超过排水口，可能造成河水倒灌，加重小区内的汛情。“幸好凌晨一两点雨就停了，不然后果不堪设想。”丘自然说。

 

　　从学术研究到国家战略

 

　　同样是“7·21”的北京，顺义区一处地势低洼的社区内却是另一番情景。

 

　　当时，北京建筑大学（原北京建筑工程学院）的城市雨水与水环境研究团队（下称“雨水团队”）正在那里现场监测。一名学生回忆，他们拿着采样装置，在社区现场接雨，当晚9点多降雨强度达到顶峰时，雨声大得连说话都听不见。

 

　　“那个社区有234公顷，除了局部的下沉庭院外，几乎没有建设雨水管道。”宫永伟说，下雨时，小区道路、屋顶的雨水被绿地渗透和滞蓄了，绿地的蓄水量饱和后，雨水会顺着植草沟溢流到附近的一个调蓄湖里。“‘7·21’当天，学生发现小区路面几乎没有积水，整体排水非常有序。”

 

　　这个社区是北建大雨水团队的试点之一，试点项目为低影响开发雨水系统构建。“低影响开发是指在开发过程中，追求对环境影响的最小化。利用生态化措施，尽可能维持城市开发建设前后水文特征不变，有效缓解不透水面积增加等对环境造成的不利影响。”宫永伟说，它通过绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、蓄水池等约20种“海绵设施”吸收、分散雨水，减少地表径流量。也就是说，下暴雨时，一定量的雨水会进入这些“海绵”而非地下排水管道，从而减轻管道压力。

 

　　自上世纪90年代起，北建大便开始研究雨水的综合利用，彼时，这在国内还是一个冷门专业。近20年中，团队在北京、深圳、济南、宁波等地开展了试点研究，效果良好。随着城市内涝问题日益严峻，雨洪管理也越来越受到重视。

 

　　2013年12月12日，习近平总书记在“中央城镇化工作会议”的讲话中强调：建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。

 

　　2014年10月，住建部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》，其主要撰写人便是北建大的雨水团队。宫永伟说，住建部到学校调研时，发现他们的水体污染控制与治理科技重大专项“低影响开发雨水系统研究与示范”项目刚好编制了相关技术导则，海绵城市的理念与上述系统非常接近。

 

　　在此基础上，北建大雨水团队将20余年的研究经验应用在了通州，与北京市水科院等单位共同对通州区海绵城市的规划、设计、建设、评估等进行了技术把控。

 

　　雨洪管理思路的转变

 

　　2016年，身为“北京城市副中心”的通州成为第二批全国海绵城市试点，试点区域总面积19.36平方公里，范围内的住宅小区、公共建筑、公园绿地、市政道路、河道等要按照海绵城市理念进行建设。

 

　　在蔡殿卿看来，建设海绵城市前，政府对积水严重的地区开展单打独斗式的专项整治，哪里积水了，就在附近修蓄水池、调整线路，“头疼医头、脚疼医脚”。但像月季园幼儿园那样的洼地，如果不治理周边地区，附近高处的雨水仍会往下排。

 

　　为了解决这个问题，通州在试点区域设置了16个排水分区。“所谓排水分区，就是一定范围内的雨水最终汇集到同一个排河口，形成一个相对独立、封闭的区域。”蔡殿卿解释，每个排水分区有一个总的雨洪管理任务，“比如一个排水分区内的小区达不到控制水量要求，下游的绿地或集中式调蓄池就要多承担控水量。”

 

　　为了让各职能部门相互配合，2017年，通州区成立了海绵城市建设领导小组，区长、副区长任组长、副组长，区水务、规资、园林等18家机构为成员单位。领导小组的办公室（下称“海绵办”）设在了区水务局。

 

　　成立之初，海绵办就设立了周例会制度，每周四下午所有成员单位都要在海绵办的会议室开会。这样的会议至今开了90多次，在蔡殿卿的记忆中，“有时会有一些争论”。

 

　　2016年海绵城市试点工作开展之初，在对小区进行海绵城市专项改造中存在着施工物料内运和渣土外运时段上的矛盾，按照城市管理要求，白天市政道路不能行驶施工运输车辆，而小区内部管理要求夜间不能在小区内扰民。为此，由海绵办通过会议协调确定了傍晚时段错峰集中运输、白天分散搬运的解决方案，得到了各方同意。

 

　　周例会无法解决的问题，还有区政府每月一次的海绵工作调度会研究解决。

 

　　2016年，住建部要求各地结合实际情况，因地制宜地编制海绵城市专项规划。一开始，各部门就在谁来牵头、怎么落实的问题上僵住了。“因为专项规划的编制涉及行业管理和规划管控落实，需要各行业主管部门和规划主管部门共同配合发力。”蔡殿卿说，经区政府海绵工作调度会研究后，最终决定由区水务局牵头，区规资分局、区住建委等成员单位作为行业主管部门配合工作。现在，相关专项规划已经顺利编制完成，取得了批复。

 

　　多方协调的改造项目

 

　　2016年开始建设海绵城市时，通州选了两个居民小区、一所小学、一家公共图书馆作试点。“两个小区都是那种道路、绿化条件不太好，从前积水比较严重的老小区。这样可以形成前后对比，很快见到海绵城市的建设成效。”蔡殿卿说。

 

　　不过改造过程中，一些阻碍超出了建设单位的预料。比如紫荆雅园，经过多年建设，地下管网的实际情况已与规划图纸有了很大差别。施工方把绿地挖开后才发现，许多燃气管道、供暖管道、电路管线都是后来铺设的。

 

　　为了不影响其他管线正常运行，项目组建设地下蓄水池、雨水管道时，要先联系电力公司、燃气公司等产权单位，让他们到现场勘查，确定合适的施工路线，各单位的协调也需要时间。加宽雨水管道时更麻烦，因为地下已经被其他管网挤占得没有空间了，项目组只能避开其他管线，迂回设计路线。“直线距离大约10米，我们最后建设了20米。”施工方北京建工土木工程有限公司总经理张东升说。

 

　　在紫荆雅园的停车场铺设透水砖块时，车辆需要临时停放到小区外的道路上。这需要交管部门批准。2017年3月，建设公司入场前，小区物业就为此事找到了海绵办和通州区潞城镇政府，请他们向交管部门出具书面沟通函。“花了将近一个月，交管部门终于批下来了”，物业公司的一名工作人员说。

 

　　施工时，工程车、渣土车等大型车辆按规定只能夜间进城，但不少居民反映车辆动静大，影响他们休息。为了尽量不扰民，施工方晚上用大车将材料拉到小区附近，再换小车把材料拉进小区。这样做会增加成本，也拉长了施工时间。

 

　　变通与妥协下，紫荆雅园改造项目原定一年完工，最后却变成了两年。但两年间的几场暴雨，都没在小区造成积水内涝现象，海绵改造工程渐渐取得了大家的认可。

 

　　8月16日下午，通州区芙蓉小学的菜圃里，丝瓜长出了嫩叶，边上还有三个稻草人。菜圃旁一座平房的屋面安装了雨水管道，雨水会沿着它流进一人半高的陶土缸，并在那里完成净化。菜圃里浇灌丝瓜的水，便是学生们从陶土缸里放出来的。

 

 

　　“这其实就是一个微型的海绵装置，展示了雨水的回收、净化、利用。”宋慧军说，这是学校特意为孩子们搭建的课外动手实践基地，“通过这个小设施，我们希望孩子们从小就能理解海绵城市的理念。”