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基于“大小海绵”共存模式的体系化海绵城市绩效评估

文字:[大][中][小] 2017-7-20    浏览次数:901    
导读

在国务院、住建部相关文件的指导下,我国海绵城市建设形成了以两批次海绵试点城市为核心的重要成果,各地海绵城市建设呈现蓬勃发展的局面。但由于城市基础设施条件不均衡,地形与降水差异,技术实施路线不同等因素,形成了多样化的海绵城市建设体系。随着海绵建设工作的不断开展,如何对各海绵试点城市的建设方案及实施效果进行绩效评估,不仅关系着如何定位及总结我国海绵城市阶段性成果,也将通过示范带动作用影响各地海绵城市的建设,对未来海绵城市建设的战略调整与实施策略影响深远。




作者简介:任南琪(1959-),男,江苏宜兴人,博士,教授,博士生导师,中国工程院院士,哈尔滨工业大学副校长,主要从事城市水资源与水环境改善对策,污水生物处理工艺、技术与设备,废物资源化及能源化理论与技术,环境微生物系统生物学与生态学等方面研究。


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“小海绵”与“大海绵”

“小海绵”模式是以地块“年总径流控制率”这一定量化指标为建设核心,同时也强调在径流控制过程中的“额外”效益,如(雨)面源污染控制率提升、城市内涝频次削减等的建设模式。“小海绵”立足于雨水年径流控制率达标,凸显出海绵城市作为新型城市建设模式与传统模式的基本立足点不同、根本出发点不同和生态环境导向不同。可以说,“小海绵”模式是准确评估城市海绵建设是否符合海绵城市“弹性”及“吸纳”等内在要求的基本出发点之一。

 

与“小海绵”模式不同,“大海绵”模式则是在海绵城市建设中积极统筹并规划整合了一系列相关工程举措,形成的广泛而丰富的城市建设体系。“大海绵”建设模式,延伸扩展了基于“雨水径流控制率”为核心的“小海绵”构建形式。结合各地海绵建设模式,“大海绵”工程主要有三类,第一类从城市水循环系统出发,简称“涉水”工程,如城市防涝系统建设、城市黑臭水体消除、地表水环境质量改善、地下水质量提升、城镇污水厂提标改造、综合管廊建设等;第二类结合城市景观绿化系统,简称“涉绿”工程,如城市生态廊道建设、河道水系生态修复工程、城市绿地系统建设等;第三类则指在海绵构建中发生的城区更新及城市扩张等,包括新区建设,即耕地和村落转变为城市,以及旧城改造,如城中村消减、城乡结合区域改造提升等,简称“涉改”工程。


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“大海绵”模式必要性

虽然“大海绵”模式并不能直接反映地块的 “年总径流控制率”这类小海绵指标,但“大海绵”建设模式的出现是顺应城市发展的必要性要求,是构建兼备“面子”与“里子”的海绵城市的必行途径,主要因素有:

 

构建城市适应灾变的“弹性力”需要。“弹性”是指城市对环境变化和雨水引发的自然灾害等的承受及恢复能力。适应城市发展的弹性,不仅囊括“小海绵”模式消纳的降雨类型(中小型为主),也包括发生频次小但对城市正常运行影响剧烈的大型降雨及其他灾害性天气。而城市构建应对大型降雨及极端天气的“弹性”,则必须串联作为径流源头的“小海绵”、输送脉络的管网明渠及受纳河湖水系等诸多系统,才能共同发挥作用,得以打造适应城市需求的“弹性”。“大海绵”模式在“小海绵”基础上,遵从城市雨水径流产生规律,对相关工程措施统筹兼顾,是切实打造城市“弹性内涵”的必行措施。

 

附加效益最大化利用的需求。“小海绵”模式主要针对城市径流控制率的不足,对城市发展水平提高有积极作用,但城市发展过程也存在其他不足,城市发展水平整体提升需协调相关的城市基础设施体系。例如,“小海绵”模式可大幅削减城市水体受纳的面源污染物,有效减轻水环境污染,但“小海绵”带来的污染削减能不能最终转化为城市水环境质量提升、城市水生态系统恢复、居民生活环境优化等,仍受城市整体基础设施条件的限制,要达到城市“水体无黑臭”这一目标,仍需结合其他相关措施;不同的城市其点源/面源污染占比不同,对于点源污染占比高的城市,需配合市政设施完善、污水厂提标或河道生态修复等策略,才能切实削减城市水体污染,达到消除城市黑臭水体的目标。

 

可以说,“大海绵”模式对“小海绵”的功能进行了有益补充及延伸,丰富及完善了海绵城市的“弹性”功能,对兼备形象与内涵的海绵城市建设有积极作用。合理把握“大海绵”模式的作用,其关键因素有:①立足于海绵城市的核心诉求,即构建符合城市发展的“弹性”系统,合理分析适宜本城市地域特点及基础条件的弹性系统构建策略。对于兴建“小海绵”模式条件优越的区域,形成以“小海绵”为主,“大海绵”为辅,“大小海绵”同时推进,以绿色基础设施为核心,灰色基础设施为补充的功能体系;对兴建“小海绵”模式条件欠缺的区域,则以“大海绵”模式为先导,形成满足城市“弹性”基础需求的功能体系,积极推广“小海绵”模式,积极配合“涉改”工程,如社区改造、都市更新、老旧城区拆迁等相关举措,对欠缺条件区域进行合理有序的“新陈代谢”,最终形成绿色基础设施与灰色基础设施共存的气候变化及灾害应变系统。②立足于海绵效益最优化,使海绵城市建设成为既有“表面”又有“实质”的惠民工程。“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”这一系列建设目标,同时也是解决我国城市水环境问题的必由之路。实现上述目标,必须对“大海绵”与“小海绵”系统兼容并举,优势互补,强强联合,实现“大小海绵”互存的海绵建设模式。



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“大小海绵”模式的绩效评估

总结前述内容,“小海绵”模式集中体现了海绵模式的战略创新性,“大海绵”模式融入海绵城市建设则是功能完善及最优化的必然要求,由此形成的“大小海绵”共存体系是满足海绵城市建设“弹性”诉求的根本途径,为城市发展兼备形象与内涵提供重要支持。但这种共存体系也使针对各地海绵城市建设成果的绩效评估工作难度大大增加。针对该难题,提出了一类绩效评估策略,其核心目标为评估海绵建设是否符合城市地域特色。


3.1
城市发展问题的总结与凝练

由于我国幅员辽阔,广袤国土上形成了各具特色的大中小型城市,不同的自然气候、经济、人文条件,决定了不同城市千差万别的发展历程,多年发展过程中利弊沉积所形成的症结也不尽相同。海绵城市建设核心目标在于构建适合城市的“弹性”,而在城市差异化的条件下,不同城市所构建的“弹性”也需因应城市问题,最终呈现“整体相似、导向不同、细节相异”的多样化“弹性”诉求。故针对不同城市的海绵城市建设绩效考核,首要关键点在于评估各城市是否对本城市发展所积累的问题做到合理的系统总结和精确凝练。

 

从考核目标上来说,“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”四项考核指标,应根据城市存在的问题进行实地分析论证,进而形成侧重不同的建设体系。以水资源、水生态、水环境、水安全、水文化五项目标为出发点,根据城市条件进行整合,将其有机地融入城市规划建设中,形成符合城市特色的“水论述”、“水价值观”以及“水规划建设体系”。对于山地城市,顺应其地形特色,打造山河相间、谷底流溪的原自然景观,从而涵养水资源,保障水安全;对于水资源紧缺的城市,应提升非传统水资源利用率,提高水资源利用率,突破水资源限制瓶颈;对于河网密集水系丰沛的城市,应保障城市水环境质量,恢复及保育水生态系统,打造舒适宜居的滨水空间,为居民提供健康的生活舒适条件;有丰富水文化的城市,应注重对相关物质遗存及非物质文化的保护、传承及创新等。


3.2
“小海绵”模式本地化

“小海绵”模式主要针对“年总径流控制率”这一指标,目前该指标是通过分析我国主要城市的多年降雨统计资料、综合比较各地降雨情况而得到的推荐性指标。该指标的最大优点在于能根据过往气象资料,简易直观地得到各地海绵城市建设标准。但在实践“小海绵”模式时,应细化“小海绵”模式的本地实效,统合宏观控制指标与地域特点条件进行考虑,进行本地化吸纳及改进。“小海绵”模式本地化的评估方法,可着力于以下两方面:

 

“小海绵”指标的本地核准与影响因子分析。“技术指南”所采用的年总径流控制率确定方法是依据近几十年的降雨数据排序而得到,同时考虑了不同区域的降雨强度及季节性因素,保障地块建设前后水文条件不变,该方法可有效用于制定管理指标。但该指标在落实到各城市/各地块时,应分析区域影响因子对“年总径流控制率”的影响。较典型的地域性影响因子有降雨连续性情况、原始土壤渗透性、地下水深度、地形坡度、原状植被覆盖状况等。以长江下游地区为例,降雨主要集中于梅雨季及台风季,梅雨季为长时间连续性降雨,台风季则以短时大规模降雨为主,同时该地区地下水水位高,土壤渗水及蓄水能力低,上述因子共同影响了降雨转化为径流的实际比例。制定“年径流总量控制率”标准时,应认真考虑这类本地因子的影响,避免“硬套用”,实现相关指标的“软着陆”,降低“指标虚高”或“指标不足”两类风险,打造适宜本城市需求的“弹性”系统。这类校核方式可结合实测法及模型推算法等展开。

 

“小海绵”技术的本地实践及示范效应评估。由于不同城市条件差异,“小海绵”技术在具体实践过程中需根据各地特色条件进行调整,例如干旱缺水地区应考虑削减积蓄雨水蒸发的策略,严寒地区则考虑设施应对冬季降雪春季冻融的能力,面源污染严重区域则需提高设施对污染物的截留去除能力等。“小海绵”技术的本地化程度是衡量海绵建设是否适应本城市发展的重点之一,这是由于“小海绵”技术对于我国城市建设而言,仍算是一类较新的技术。自海绵城市理念提出以来,我国海绵城市建设呈现了高速增长态势,但技术由理论倡导到实践运用直至成熟化运营,需要客观的工程实践周期,故我国现阶段各地的海绵城市建设成果,包括规划、建设及运营过程,都不可避免地面临着“成果少、经验少、考验少”的问题。基于这种客观局面,需要各地认真汲取在建/已建的海绵城市项目的正反两方面经验,深挖、深思、深省已实施的“小海绵”项目,最大化已建/在建项目对本区域的示范效应,最大化示范区对本城市的示范效应,最大化海绵试点城市对全国海绵建设的示范效应,为海绵城市的持久推进构建坚强的技术基础。



3.3
城市“弹性”构建的区块策略评估

对不同区块而言,受基础条件和发展历程影响,需重构或扩增的“弹性”不尽相同,这使不同区块的“弹性”构建策略在空间格局上有所差别,需进行合理的空间布局,如各级各类规划对海绵建设指标予以明确。对空间分布进行评估,应集中于“小海绵”指标及相应措施在不同区块“弹性”构建的定位及作用。首先是明确不同区块所需的“弹性”要求,这需要结合对城市发展问题的总结与凝练成果,并结合区块基础条件进行;其次是明确“小海绵”模式对不同地块所需“弹性”的贡献率,这需要准确把握“小海绵”所构建“弹性”的属性,侧重于“小海绵”起端控制/源头控制这类特点;最后是明确目标“弹性”仍存在的欠缺与不足,为其他措施如“大海绵”模式的接入提供基础。


3.4
“大海绵”统筹与构建

结合前述的区块策略,需采用“大海绵”措施完善“弹性”构建,考核内容为以下三方面:首先是“大海绵”补强“小海绵”的欠缺。对于部分城市区块,受制于建设现状等因素,在较长的时间周期内可采用及实施的“小海绵”构建措施较少,且设施整体效果受限,对于这部分地块可采用“大海绵”措施,使其达到相应的“小海绵”指标,主要措施为过程控制及末端控制措施,如市政雨水调蓄池、末端截污设施等。其次是“大海绵”完善区块“弹性”构建。“小海绵”模式集中于还原地块开发前的水文状态,属于区块“弹性”构建的重要环节,但该模式不足以全面覆盖城市的“弹性”需求,在此条件下需要采用“大海绵”措施以完善地块弹性。最后是“大海绵”对整个“弹性”体系的串联。各地块的海绵设施需进行合理贯通连接,避免出现空间上“碎片化”发展,功能连接上呈现“绿洲式”孤立。


3.5
经济拉动效果评估

海绵城市对我国城镇化进程的另一项重要作用,在于基础设施建设过程对我国基础设施建设融资市场的巨大拉动作用。可以说,海绵城市不只是建设适应城市发展需求的实体“弹性”,也需要建立适应新型城镇化模式富有弹性的“金融弹性”。对经济拉动效果的评估,是海绵工程实施效果的另一重要侧面,是评估海绵城市建设的重要环节。评估应结合不同城市融资策略进行,如开展PPP模式等。


4
结  语

我国各地海绵城市建设方案可以归纳为“小海绵”和“大海绵”模式,“小海绵”以定量化指标为核心,“大海绵”则强调兼容各类相关技术措施,“大小海绵”共存体系是实现城市“弹性”诉求的根本途径。基于“大小海绵”共存模式,海绵城市绩效评估的体系化方法应该考虑地域性条件影响、“小海绵”模式本地化、城市“弹性”构建的区块策略、“大海绵”统筹与构建和经济拉动效果。


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