宮永偉在北建大雨水樓樓頂進行海綿城市研究。
8月14日，位于通州區的北京城市副中心行政辦公區附近。這里按照海綿標準進行了建設。
樓房雨水管道下端的水泥體,可以緩沖自上而下的雨水。
海綿改造后，一所小學內的池塘成了雨水收集裝置。
進入新世紀以來，隨著城鎮化迅猛發展，中國的城市內澇問題日益凸顯。住建部2010年的數據顯示，全國62%的城市出現過內澇，且頻率呈上升趨勢。城市內澇不僅影響公眾的出行便利，更會造成嚴重的財物損失和人員傷亡。與此同時，在一些缺水型城市，循環利用雨水資源迫在眉睫。
海綿城市是新一代城市雨洪管理概念。習近平總書記曾強調，要大力建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。自2014年起，從國務院到住建部，一系列紅頭文件標志著海綿城市建設已上升為國家戰略。在降低環境影響的前提下，海綿城市建設遵循“源頭減排-過程控制-系統治理”的思路，既解決城市內澇問題，也關注雨水的回收利用。
8月20日一場大雨過后，地勢低洼的通州區武夷大地月季園幼兒園幾乎沒有積水。
過去每逢雨季，雨水從四周的高地匯到這里，灌進地下室，積水經常漫過小腿。但去年年底，幼兒園和附近小區進行了海綿改造，小雨不再積水，大雨不再內澇，“也消除了安全隱患，”園長彭延紅說。
“所謂海綿改造，是讓城市像海綿一樣，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放出來并加以利用。”通州區海綿城市建設領導小組辦公室負責人蔡殿卿說，這項工程不僅改造了城市的基礎設施，也改革了政府的雨洪管理思路。
“通州是2016年成為國家級海綿城市建設試點的。以前，這里地面硬化率高、調蓄不足、排水防澇標準低、水環境質量差。”北京建工集團建筑技術總工程師武艷麗說，按照后期可在北京推廣、操作的原則，通州選了北運河與運潮減河圍合的“兩河片區”作試點，總面積19.36平方公里。
三年中，通州已有包括小區、學校、城市圖書館、河道等地點的45個項目完成了海綿化建設，46個項目正在施工，43個項目即將啟動。截至去年底，試點改造區域年徑流總量控制率達到75%。也就是說，經過自然和人工強化的滲透、集蓄、利用、蒸發等，該區域全面控制雨水量占到了總降雨量的7成以上。
一塊“海綿”
仲夏的午后，通州區減河公園附近的紫荊雅園小區內，陽光透過綠葉在道路上映出斑駁的樹影，幾位老人坐在樹下納涼。作為通州最早進行海綿城市改造的地點之一，紫荊雅園的不同全都隱藏在細節里，各種排水、滲透裝置把它變成了一塊“海綿”。
細看小區內的每棟樓房，磚紅色的墻壁上裝有白色的雨水管道，可以讓屋頂和外壁的雨水流下來。管道下端出口附近，有一塊鋪著白色鵝卵石的水泥體，中間低、兩邊高。北京建工集團的施工人員說，這是為了緩沖自上而下的雨水。水泥體旁邊不到10厘米就是綠化帶，雨水將會順著出口流入其中。
影影綽綽的大樹下，黑色的瀝青車道也與普通小區不同，中間高、兩邊低，微微呈坡狀，路面上的雨水可以順著坡度向兩邊的綠化帶分流。人行道是用紅色的透水混凝土鋪設的，很像塑膠跑道，有明顯的顆粒感和孔隙，可以高效透水。
小區北側的居民休閑廣場，是老人和孩子健身、玩耍的場所，在去年的改造中用透水磚替代了原本的水泥路。8月14日，記者向地上倒了1/3瓶礦泉水，不到10秒，積水全部滲到了地下。
匯集了各處雨水的綠化帶同樣大有文章。比如雨水最先進入綠地的地方被稱作“植草溝”，是一條具有景觀效果的排水溝渠，溝內植被可以吸收、凈化雨水。未被吸收的雨水，會順著植草溝流到一些正方形的“生物滯留池”里。滯留池有一米多深，可以對雨水進行攔截和短暫儲存，之后再慢慢滲入地下或蒸發。
綠化帶中心種著紫色萱草，附近的下凹程度比四周更明顯，這被稱為“雨水花園”。據武艷麗介紹，花園下方鋪設了多層凈化雨水的過濾層，過濾后的雨水最終流入園區西側的調蓄池，用于回收利用。
“我們下一步計劃是改造小區的污水處理站，將它改建為雨水調蓄池。”承建方負責人宋慧軍說，紫荊雅園外圍的地下排水管線是雨污合流管線，建好雨水調蓄池后，雨水就能順著管線流過去，凈化后再回來灌溉綠地、沖洗道路等。
“紫荊雅園的這些裝置，比如雨水花園、透水磚等，只是海綿城市建設的部分技術手段。”北京建筑大學環境與能源工程學院副教授宮永偉說，工程師們設計各區域的改造方案時，會根據各小區、公園、道路、廣場的具體條件因地制宜。“比如有的小區綠化面積較少，我們就會設置地下蓄水池或想辦法將雨水引到小區外側的綠地進行集中調蓄。”
在一名物業公司的負責人眼中，這些海綿裝置相當于在一個區域內營造了幾十個“小環境”。暴雨襲來時，相當數量的雨水進入地下排水管道前就被“小環境”們消化了，“就像‘鳥巢’（體育館）一樣，為什么那么多人卻不會發生踩踏事故？因為它有很多出口，可以迅速疏散人群。”
巨大的排水壓力
“我們為什么要建設海綿城市呢？部分原因是它可以減輕城市地下排水管道的壓力”，宮永偉說。自上世紀90年代以來，中國的城市內澇問題日益凸顯，城市排水壓力巨大，北京便是一個典型。
從排水專業的角度看，一座城市的地下管道排水能力，通常用“幾年一遇”的標準衡量。對于北京而言，一年一遇的設計標準意味著排水系統可以應對降雨量小于31毫米的單場次降雨（按降雨時間1小時計），五年一遇的設計標準意味著排水系統可以應對降雨量小于54毫米的單場次降雨。
據《中國經濟周刊》報道，1949年后，北京根據前蘇聯經驗及經濟發展水平，排水系統的設計能力為0.33-1年一遇。改革開放后，雖然提高到了1-3年一遇，但對一座特大型城市來說依然偏低。“和北京比，許多國際化大都市的排水能力都更強，比如巴黎是5年一遇，東京是5至10年一遇，紐約是10至15年一遇。”宮永偉說。
但設計能力偏低的排水系統，很難大面積改造。因為城市地下管網錯綜復雜，包括排水、供熱、通信電纜等多種設施，牽一發動全身。有媒體報道稱，即便是2008年北京奧運會期間，專家提議將北京的排水系統提高到5年一遇的標準，“但后來算了一下，總共需要上百億的資金，只能作罷”。
“當年我們確實要考慮經濟因素，因為高標準的排水系統大部分時間用不上。”宮永偉解釋，北京屬于溫帶季風氣候，夏季強降雨略多，冬季下雨很少。“所以一年365天，地下排水管道可能只有幾天是滿負荷工作。”
另一方面，隨著社會經濟發展，城市內的水泥路面越來越多，取代了可以天然滲透、吸收雨水的自然地表。一旦暴雨來臨，雨水只能排進地下管道，加劇了管道的承載壓力。
近年來，每逢雨季，北京城內立交橋下“漂小船”的新聞時有出現。2012年，曾有網友在微博上繪制出“北京積水圖”，積水點有四五十個，西二旗北路路口、西大望路鐵路涵洞、廣渠門橋等著名積水段耳熟能詳。
蔡殿卿在通州區的水務系統工作多年，很熟悉轄區內的內澇點。比如京秦鐵路與地方市政道路交匯區域都會形成下凹橋區，很容易積水。雖然近年來政府對各橋區都進行了積水點治理工作，但每逢防汛預警，工作人員仍會在存在積水風險點位臨時加設應急排水設備。
2012年7月21日晚，北京遭遇了61年來最強暴雨，共造成79人遇難。公開資料顯示，當晚全市大部分地區降雨量達到170-215毫米，局部地區達到541毫米。
紫荊雅園的物業公司負責人丘自然至今記得“7·21”當晚的情景。下暴雨時，汛情緊急，連附近運河文化廣場的欄桿都被淹了。他動員物業公司的所有人員，把地下插座拔掉，抽調水泵排水。
當時，小區地下鋪設的是雨污合流管道，會集中到附近的一個污水處理站，旁邊就是河道。如果暴雨持續時間過長，河道水位上漲超過排水口，可能造成河水倒灌，加重小區內的汛情。“幸好凌晨一兩點雨就停了，不然后果不堪設想。”丘自然說。
從學術研究到國家戰略
同樣是“7·21”的北京，順義區一處地勢低洼的社區內卻是另一番情景。
當時，北京建筑大學（原北京建筑工程學院）的城市雨水與水環境研究團隊（下稱“雨水團隊”）正在那里現場監測。一名學生回憶，他們拿著采樣裝置，在社區現場接雨，當晚9點多降雨強度達到頂峰時，雨聲大得連說話都聽不見。
“那個社區有234公頃，除了局部的下沉庭院外，幾乎沒有建設雨水管道。”宮永偉說，下雨時，小區道路、屋頂的雨水被綠地滲透和滯蓄了，綠地的蓄水量飽和后，雨水會順著植草溝溢流到附近的一個調蓄湖里。“‘7·21’當天，學生發現小區路面幾乎沒有積水，整體排水非常有序。”
這個社區是北建大雨水團隊的試點之一，試點項目為低影響開發雨水系統構建。“低影響開發是指在開發過程中，追求對環境影響的最小化。利用生態化措施，盡可能維持城市開發建設前后水文特征不變，有效緩解不透水面積增加等對環境造成的不利影響。”宮永偉說，它通過綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留設施、蓄水池等約20種“海綿設施”吸收、分散雨水，減少地表徑流量。也就是說，下暴雨時，一定量的雨水會進入這些“海綿”而非地下排水管道，從而減輕管道壓力。
自上世紀90年代起，北建大便開始研究雨水的綜合利用，彼時，這在國內還是一個冷門專業。近20年中，團隊在北京、深圳、濟南、寧波等地開展了試點研究，效果良好。隨著城市內澇問題日益嚴峻，雨洪管理也越來越受到重視。
2013年12月12日，習近平總書記在“中央城鎮化工作會議”的講話中強調：建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。
2014年10月，住建部發布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》，其主要撰寫人便是北建大的雨水團隊。宮永偉說，住建部到學校調研時，發現他們的水體污染控制與治理科技重大專項“低影響開發雨水系統研究與示范”項目剛好編制了相關技術導則，海綿城市的理念與上述系統非常接近。
在此基礎上，北建大雨水團隊將20余年的研究經驗應用在了通州，與北京市水科院等單位共同對通州區海綿城市的規劃、設計、建設、評估等進行了技術把控。
雨洪管理思路的轉變
2016年，身為“北京城市副中心”的通州成為第二批全國海綿城市試點，試點區域總面積19.36平方公里，范圍內的住宅小區、公共建筑、公園綠地、市政道路、河道等要按照海綿城市理念進行建設。
在蔡殿卿看來，建設海綿城市前，政府對積水嚴重的地區開展單打獨斗式的專項整治，哪里積水了，就在附近修蓄水池、調整線路，“頭疼醫頭、腳疼醫腳”。但像月季園幼兒園那樣的洼地，如果不治理周邊地區，附近高處的雨水仍會往下排。
為了解決這個問題，通州在試點區域設置了16個排水分區。“所謂排水分區，就是一定范圍內的雨水最終匯集到同一個排河口，形成一個相對獨立、封閉的區域。”蔡殿卿解釋，每個排水分區有一個總的雨洪管理任務，“比如一個排水分區內的小區達不到控制水量要求，下游的綠地或集中式調蓄池就要多承擔控水量。”
為了讓各職能部門相互配合，2017年，通州區成立了海綿城市建設領導小組，區長、副區長任組長、副組長，區水務、規資、園林等18家機構為成員單位。領導小組的辦公室（下稱“海綿辦”）設在了區水務局。
成立之初，海綿辦就設立了周例會制度，每周四下午所有成員單位都要在海綿辦的會議室開會。這樣的會議至今開了90多次，在蔡殿卿的記憶中，“有時會有一些爭論”。
2016年海綿城市試點工作開展之初，在對小區進行海綿城市專項改造中存在著施工物料內運和渣土外運時段上的矛盾，按照城市管理要求，白天市政道路不能行駛施工運輸車輛，而小區內部管理要求夜間不能在小區內擾民。為此，由海綿辦通過會議協調確定了傍晚時段錯峰集中運輸、白天分散搬運的解決方案，得到了各方同意。
周例會無法解決的問題，還有區政府每月一次的海綿工作調度會研究解決。
2016年，住建部要求各地結合實際情況，因地制宜地編制海綿城市專項規劃。一開始，各部門就在誰來牽頭、怎么落實的問題上僵住了。“因為專項規劃的編制涉及行業管理和規劃管控落實，需要各行業主管部門和規劃主管部門共同配合發力。”蔡殿卿說，經區政府海綿工作調度會研究后，最終決定由區水務局牽頭，區規資分局、區住建委等成員單位作為行業主管部門配合工作。現在，相關專項規劃已經順利編制完成，取得了批復。
多方協調的改造項目
2016年開始建設海綿城市時，通州選了兩個居民小區、一所小學、一家公共圖書館作試點。“兩個小區都是那種道路、綠化條件不太好，從前積水比較嚴重的老小區。這樣可以形成前后對比，很快見到海綿城市的建設成效。”蔡殿卿說。
不過改造過程中，一些阻礙超出了建設單位的預料。比如紫荊雅園，經過多年建設，地下管網的實際情況已與規劃圖紙有了很大差別。施工方把綠地挖開后才發現，許多燃氣管道、供暖管道、電路管線都是后來鋪設的。
為了不影響其他管線正常運行，項目組建設地下蓄水池、雨水管道時，要先聯系電力公司、燃氣公司等產權單位，讓他們到現場勘查，確定合適的施工路線，各單位的協調也需要時間。加寬雨水管道時更麻煩，因為地下已經被其他管網擠占得沒有空間了，項目組只能避開其他管線，迂回設計路線。“直線距離大約10米，我們最后建設了20米。”施工方北京建工土木工程有限公司總經理張東升說。
在紫荊雅園的停車場鋪設透水磚塊時，車輛需要臨時停放到小區外的道路上。這需要交管部門批準。2017年3月，建設公司入場前，小區物業就為此事找到了海綿辦和通州區潞城鎮政府，請他們向交管部門出具書面溝通函。“花了將近一個月，交管部門終于批下來了”，物業公司的一名工作人員說。
施工時，工程車、渣土車等大型車輛按規定只能夜間進城，但不少居民反映車輛動靜大，影響他們休息。為了盡量不擾民，施工方晚上用大車將材料拉到小區附近，再換小車把材料拉進小區。這樣做會增加成本，也拉長了施工時間。
變通與妥協下，紫荊雅園改造項目原定一年完工，最后卻變成了兩年。但兩年間的幾場暴雨，都沒在小區造成積水內澇現象，海綿改造工程漸漸取得了大家的認可。
8月16日下午，通州區芙蓉小學的菜圃里，絲瓜長出了嫩葉，邊上還有三個稻草人。菜圃旁一座平房的屋面安裝了雨水管道，雨水會沿著它流進一人半高的陶土缸，并在那里完成凈化。菜圃里澆灌絲瓜的水，便是學生們從陶土缸里放出來的。
“這其實就是一個微型的海綿裝置，展示了雨水的回收、凈化、利用。”宋慧軍說，這是學校特意為孩子們搭建的課外動手實踐基地，“通過這個小設施，我們希望孩子們從小就能理解海綿城市的理念。”
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