王召森：鹤壁市海绵城市建设试点探索与思考

本文整理自2016绿色建筑大会

中国城市规划设计研究院水务与工程专业院教授级高工   王召森

鹤壁市位于河南省北部，在郑州和安阳之间，靠近安阳，面积64平方公里，分为老城区和新城区两个部分，新城区的规划建设用地到 2020年将达到64.5平方公里。海绵城市建设试点区位于新城区东南部，面积为30平方公里，其中系统建成区约24平方公里。从目前的建设区域来看，水系保留得非常充分，满足了海绵城市的第一项要求“最大限度地保留和保护原有的水生态涵养区”，所以该区域发生内涝的风险很低，主要问题集中在水生态和水环境以及水资源短缺问题。

我们对海绵城市的认识，主要来自于国家的相关文件和指南，从那些表述中可以看出，海绵城市针对的目标对象核心是城市雨水，与传统相比，在应对方式发生了转变，这种转变需要充分发挥建筑、道路、绿地、水系等多种生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用。因此，原来只要通过排水就能完成的工作现在必须通过多专业的协调配合才能完成。

这种应对方式的转变，最大限度地改变了城市雨水系统结构，要求对城市雨水系统进行战略性地完善，在源头增加低影响开发雨水系统，充分发挥自然的雨水系统排水能力，使雨水通过地表、路面汇集到河道沟渠、低洼绿地进行调蓄，控制一定的水量不外排，当雨水超量时才通过管渠系统外排，蓄排结合，共同应对内涝风险。“蓝绿灰”相结合，共同构成海绵城市雨水综合管理系统。

这种方式的转变对规划建设管理有更大的挑战，需要增加很多相关内容，其中，地块类的建设项目，需要增加低影响开发雨水系统构建的管理要求；城市道路的建设项目，除了低影响开发雨水系统外，还要考虑超标径流汇集和排除口设置，系统地组织超标径流穿过交叉口；对城市水系类的项目，要落实区域雨水排放管理的要求，蓄排结合，避免因上游城市开发建设导致下游洪涝风险持续增加。城市水系建设的目的在于提升环境功能，对水质的提升则要落在城市水系专项规划中。

综合来说，我认为，海绵城市建设是基于发展方式的转变，海绵城市建设专项规划是雨水综合治理的专项规划，它与其他专项规划、控规共同为规划建设管控条件的确定提供量化支撑。通过中国城市规划设计研究院水务与工程专业院传达给建设主体，再由建设主体传达给专业的设计团队，这个过程是一个多专业协调、协作的过程。此外，只有水系统的协调、水系统与交通系统、水系统与用地的综合协调，方可实现空间资源的有效配比和土地的合理利用，保证城市经济和社会的良性发展。所以，海绵城市建设最关键的一环在于从总体层面落实新时期的治水思路，落实空间均衡要求，实现山、水、林、泉、湖、城的统筹。

海绵城市建设目标中还有一项是对水质的要求，因此，我们在做的鹤壁市试点工作实际上是对雨水综合系统的总体规划和对城市水系的专项规划。

关于地块、建筑层面的思考和探讨

首先，年径流总量控制率指标是一个刚性的要求，这个指标如何向各个建设主体分解？在鹤壁市，我们考虑了年径流总量控制率的综合需求：外排水量控制需求、径流污染控制需求以及雨水利用需求等，每一个控制指标都对应着一个设计雨量，从而实现综合效益最大化。从水生态维持和外排径流总量控制方面来看，鹤壁的场地开发、场地坡度，下垫面类型和土壤特性等要素都基本相同，因此，从水生态维持的角度来说，可以采取同样的指标，开发前后年径流总量控制率没有明显差异；如果采取差异化分解，理论上，年径流总量控制率上限能力将超过开发前的数值。

对水环境保护方面，我们借鉴了国外的相关研究，国外以产留降雨的场次为因母，以累积场次百分比达70%-90%的降雨为标准，控制这个标准及以下的降雨在不透水下垫面上所产生的径流不外排，可以有效避免径流污染对收纳水体的水环境质量造成不利影响。国外的指标与我们的年径流总量控制率有着一一对应的关系，只是计算方式不同而已。

鹤壁市70%的流域场地指标所对应的降雨为15.9%，换算成年径流指标控制率为60%，虽然该指标对于硬化程度较高的工业、道路用地，实施难度较大，不过，要想实现污染控制的目标，对指标的降低也应该有限度。

在水资源利用方面，鹤壁是缺水区，能利用的要尽量利用，但实际上，具体分析起来，会发现城市可利用的雨水非常有限，路面雨水不能收集回用，绿化用地、透水铺装场可收集雨量比较少，能回收利用的只有屋面和硬化立面，这部分雨水不超过40%。

鹤壁市场地内的可控制降水量设计为16-30mm左右，相应的年径流总量控制率指标大概在60-80%。从实施难度上看，结合鹤壁市各类建设用地的绿地率和当地土壤的透水性，按照80%的控制率计算，按24小时的渗透排峰时间，计算得出最大渗透面所占的用地比例不超过8%，主要集中在工业用地上。河南省对土地的利用有一个强制性的要求，完全是反着来的，要求绿地率不超过15%，建筑密度不低于60%。所以，从建设难度看没有太大的困难，关键是落实LAD（Limited Authorization Drawing ）理念，而不是设施建设，除非工程已经完工要打补丁。由此可以看出，低影响开发的落实对开发建设成本的增加非常有限，一公顷十几万到几十万，负担并不算重。基于上面的分析，我们对鹤壁的所有量化指标进行了分解，适度下调了工业用地和道路用地的管控要求。

美国环保部给出的指南里只给出四个措施：生物滞留、透水铺装、雨水收集回用和绿色屋顶，美国国防部的文件中指出，低影响开发设施指的是场地内的设施，跟传统的管理设施最大的差别在于不是囤积雨水再缓慢释放，而是把雨水留在场地内，通过入渗、蒸发、蒸腾或回用来保持场地开发前的外排水量。低影响开发概念范围在国内有所拓展，从场地到中途到末端组成一个综合措施。径流总量控制率达标只是一个目标，但在具体措施的选择上应该以径流污染控制为核心。

技术细节探讨

设计降雨×径流系数得出我们所要控制的径流量，剩下的一部分雨水通过填洼、入渗等自然方式得到控制，不需要人为增加调蓄设施。调蓄设施为0，年径流总量控制率并不等于0，自然的入渗、填洼控制着一定的水量。径流系数是设计降雨系数的依据，与年径流总量控制率存在一一对应的关系，但不是简单相减。不同的设计降雨对于同一个场地可消纳的降雨量不同，不开发地区也需要调蓄降雨。

径流系数与降雨强度有明确的关系，规范和指南里都给出了固定的值，不同的设计降雨有不同的量。径流系数是蓄和滞的综合反映，而年降雨总量控制率一般用在地块和流域上，是渗、滞、蓄的综合反映。

在新的绿建评价标准中规定地下开发空间不得超过70%，这对我们在鹤壁的海绵城市操作提供了很好的支撑，给地下水回补留出了空间。

多数人可能更关注雨水管的断接，我们则希望能充分发挥建筑屋面对雨水的管理作用，把断接的节点往上移，建筑屋面虽然只占整个场地面积的25%，但对于整个径流系数的贡献在40%以上，以往我们过于关注透水铺装，这种技术确实很有作用，如果加上屋面，效果会更明显。台中市要求建筑屋顶平均蓄存4.5cm雨水，我们也期望大陆在这方面有一些转变，如果不做蓄水屋面，是不是可以考虑做滞水屋面，改变雨水外排的方式，对雨水口做一些限流排放，利用屋面做调蓄，对建筑外立面材料的选择也是大家可以综合考虑的方式。

总体来说，海绵城市就是要通过各种途径，合理地让雨水留下来。所有这些都需要我们共同努力，转变传统的设计方式和建设方式。