2015年1月，國家財(cái)政部、水利部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合啟動(dòng)了海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作；4月，南寧、武漢等16個(gè)城市通過層層篩選被列入國家級(jí)試點(diǎn)名單；6月，水利部組織編制了《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)水利工作的指導(dǎo)意見》。該意見預(yù)計(jì)近期頒布實(shí)施。
那么，究竟什么是海綿城市？其科學(xué)基礎(chǔ)是什么？海綿城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)應(yīng)掌握哪些規(guī)律？記者走訪了中國水利水電科學(xué)研究院城市水文室。
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(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。
中國水利水電科學(xué)研究院城市水文室主任劉家宏說，海綿城市，是城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)領(lǐng)域的一次創(chuàng)新，目的是實(shí)現(xiàn)城市雨水的“自然積存、自然滲透、自然凈化”，其核心是“水”。而海綿城市的科學(xué)基礎(chǔ)便是城市水文學(xué)。
目前，全球正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展期，由此引發(fā)的城市內(nèi)澇、水污染、水生態(tài)等城市水問題愈發(fā)突出。20世紀(jì)90年代初，地球上城市面積約1億公頃，占地球陸地面積的0.67%。1990年以來，世界城市面積平均每年以5%的速率增長，目前城市面積約占全球陸地面積的3%。
“最近30年，我國正處于城市化的高速發(fā)展期，據(jù)對(duì)全國657個(gè)城市的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國建成區(qū)面積平均每年以7%的速率增長，相當(dāng)于每年增加一個(gè)上海市建成區(qū)面積。”劉家宏說。
城市化帶來一系列水文效應(yīng)，包括“雨島效應(yīng)”、“熱島效應(yīng)”、“干/濕島效應(yīng)”等。特別是“雨島效應(yīng)”導(dǎo)致城市極端降水事件概率增加，疊加城市下墊面硬化帶來的產(chǎn)流激增效應(yīng)，使得城市內(nèi)澇頻發(fā)。
劉家宏說，傳統(tǒng)的城市建設(shè)理念偏重于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)功能，強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)美觀”，對(duì)生態(tài)環(huán)境和水源涵養(yǎng)功能的考慮不足，特別是對(duì)城市化的水文效應(yīng)認(rèn)識(shí)不足。例如，對(duì)馬路和停車場(chǎng)等采用硬化方式，避免雨天帶來的泥濘問題；對(duì)城市河道采用渠化方式，人為增加排水流速，縮減河道斷面，節(jié)省兩岸土地；對(duì)城市河湖進(jìn)行圍填侵占，增加建設(shè)用地等。
海綿城市建設(shè)改變了過去的傳統(tǒng)理念，強(qiáng)調(diào)城市開發(fā)和建設(shè)要盡可能維持區(qū)域天然狀態(tài)下的水文機(jī)制，通過一系列的分布式措施創(chuàng)造與天然狀態(tài)下功能相當(dāng)?shù)乃暮偷乇砭坝^，減輕城市化地區(qū)水文過程畸變帶來的社會(huì)及生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)。
劉家宏說，海綿城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)的關(guān)鍵是要掌握并運(yùn)用城市水循環(huán)的機(jī)理與規(guī)律，科學(xué)分配“滲”、“滯”、“蓄”、“凈”、“用”、“排”的通量和過程，制定實(shí)現(xiàn)各分項(xiàng)目標(biāo)的工程和非工程措施，包括滲透面的布置、滯蓄工程的建設(shè)、雨水利用項(xiàng)目規(guī)劃等。
據(jù)介紹，完成上述工作需要以下三方面的水利科技支撐：基礎(chǔ)理論層面需要了解復(fù)雜城市下墊面的產(chǎn)匯流機(jī)理；關(guān)鍵技術(shù)層面需要建立分布式的城市水文模型；應(yīng)用實(shí)踐層面需要定量評(píng)估不同規(guī)劃情景下“滲”、“滯”、“蓄”、“凈”、“用”、“排”的客觀效果。“上述三個(gè)方面即是城市水文學(xué)研究的核心內(nèi)容，也是海綿城市建設(shè)的科學(xué)基礎(chǔ)。” 劉家宏說。
“城市水文學(xué)與傳統(tǒng)的水文學(xué)研究有很大的差異，早期水文學(xué)研究重點(diǎn)關(guān)注全球和流域水文過程的周期性、隨機(jī)性和一致性。城市單元因其強(qiáng)烈的時(shí)空變異性，使得水文周期性、一致性等基本原理不復(fù)存在，現(xiàn)有的理論和方法受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。” 劉家宏說，探索揭示城市水文的基本原理，建立一套城市水文變異性研究的科學(xué)方法將是中國水科院城市水文室的主攻方向，也是研究團(tuán)隊(duì)共同的奮斗目標(biāo)。
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