《生态工程学》课程论文
专业班级 手机： Email: 备注： 学号 姓名 成绩
年 月
海绵城市
摘要：
本文结合国内外的城市建设，对海绵城市从提出背景、概念、在我国的实践与作用、如何建设、发展现状等方面进行了概述，并总结出今后的发展方向与展望。
关键词：海绵城市；生态城市；水问题；城市建设；自然环境；生态环境 引言：
近些年来，由于气候变化及环境承载能力的原因，使得我国城市水生态面临着两个极端，一方面是城市内涝严重，雨洪管理成为影响城市发展的安全隐患；另一方面则是大部分城市缺水严重，水资源供应严重不足。
因此，要保持城市健康持续发展，必须修复城市水生态。无疑，“海绵城市”建设是修复城市水生态的一条路径，能够解决我国城市水生态面临的上述两个极端。
“海绵城市”是一种形象的表达，其学术术语为“低影响开发雨水系统构建”（low impact design or development，简称 LID），即在降雨的时候，通过建设“吸收、存储、渗透、净化”系统来吸收雨水，在干旱时用来补充地下水，调节水循环的一种城市建设系统。目前，我国有多个2015年4月7日，长沙受阵雨影响，城区多地出现内涝。我国每年逾1亿城镇人因雨季内涝受灾/CFP城市在城镇化建设中已经开展了 LID 实践，取得了较好的成效
1“海绵城市”的提出背景
当今中国正面临着各种各样的水危机：水资源短缺，水质污染，洪水，城市内涝，地下水位下降，水生物栖息地丧失等，其中城市内涝和水资源短缺问题非常严重[1]。这些水问题的综合症带来的水危机并不是水利部门或者某一部门管理下发生的问题，而是一个系统性、综合的问题，我们亟需一个更为综合全面的解决方案。“海绵城市”理论的提出正是立足于我国的水情特征和水问题。
图1 北京中关村生命科学园的绿色海绵系统
Fig.1 The Green Sponge System of Zhongguancun Life Science Park 资料来源：参考文献2。
图2 天津桥园城市海绵系统
Fig.2 The Green Sponge System of Qiaoyuan Park in Tianjin City 资料来源：参考文献3。
1.1我国地理位置与季风性气候决定了我国多水患，暴雨、洪涝、干旱等灾害同时并存
我国降水受东南季风和西南季风控制，年际变化大，年内季节分布不均，主要集中在6～9月，占到全年的60%～80%，北方甚至占到90%以上，同时，我国气候变化的不确定性带来了暴雨洪水频发、洪峰洪量加大等风险，导致每年夏 季成为内涝多发时期。同时，由于汛期洪水峰高量大，绝大部分未得到利用和下渗，导致河流断流与洪水泛滥交替出现，且风险愈来愈高。资料表明，最大洪峰流量与年最大洪峰流量平均值之比，在北方达到5～10倍，南方达到2～5倍，年内和年际以及地区间高度不均衡，导致出现洪涝灾害风险过大[4]。除了区域性的洪涝灾害以外，城市内涝问题也日趋严重。2010年，对全国32个省（自治区、直辖市)的351个城市（多为大中型城市)的调研发现，我国城市内涝呈加剧趋势。2008-2010年期间，被调研城市中有213个发生过不同程度的积水内涝，其中137个城市发生了超过3次以上的内涝。积水深度超过0.5m的城市占到了74.6%、积水深度超过0.15m的占90%以上，积水时间超过30min的占79%[5]。 1.2快速城镇化过程伴随着水资源的过度开发和水质严重污染
我国对水资源的开发空前过度，特别是北方地区，黄河、塔里木河、黑河等河流下游出现断流局面，湿地和湖泊大面积消失[6]。地下水严重超采的问题也日益加剧，全国地下水超采区面积已达到19万km2，北方许多地下水降落漏斗区 已面临地下水资源枯竭的严重危机。同时，我国的地表水水质状况不容乐观。沿海海域也呈现出严重的富营养化现象，如2003年全海域共发现赤潮119次，累计面积约14550km2[7]。此外，全国约有50%城市市区的地下水污染比较严重。2011年，北京、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、海南、宁夏、广东9个省（自治区、直辖市)采用《地下水质量标准》（GB/T14848-93)，进行抽样分析，结果显示：水质适用于各种用途的Ⅰ～Ⅱ类监测井占评价监测井总数的2.0%；适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类监测井占21.2%；适合除饮用外其他用途的Ⅳ、Ⅴ类监测井占76.8%[8]。在这里必须注意的是，对水体污染的治理除了需要控制和治理点源工业和城市生活污染源外，更艰巨的任务将是对广大范围内的面源污染的治理，而后者正是海绵城市可以发挥巨大作用的地方。 1.3不科学的工程性措施导致水系统功能整体退化
城市化和各项灰色基础设施建设导致植被破坏、水土流失、不透水面增加，河湖水体破碎化，地表水与地下水连通中断，极大改变了径流汇流等水文条件，总体趋势呈现汇流加速、洪峰值高。
直至今日，我们依然热衷于通过单一目标的工程措施，构建“灰色”的基础设施来解决复杂、系统的水问题，结果却使问题日益严重，进入一个恶性循环。狭隘的、简单的工程思维，也体现在（或起源于)政府的小决策的和部门分割、地区分割、功能分割的水资源管理方式。水本是地球上最不应该被分割的系统，可是我们目前的工程与管理体制中，却把水系统分解得支离破碎。这些都是简单的工程思维和管理上的“小决策，”直接带来了上述综合性水问题的爆发，诚如奥德姆(Odum)所说：“小决策是一切问题的根源”[9]。所以，解决诸多水问题的出路在于回归水生态系统来综合地解决问题。
2“海绵城市”的概念[10]
2.1海绵城市的本质——解决城镇化与资源环境的协调和谐
海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现与资源环境的协调发展。在“成功的”工业文明达到顶峰时，人们习惯于战胜自然、超越自然、改造自然的
城市建设模式，结果造成严重的城市病和生态危机；而海绵城市遵循的是顺应自然、与自然和谐共处的低影响发展模式。传统城市利用土地进行高强度开发，海绵城市实现人与自然、土地利用、水环境、水循环的和谐共处；传统城市开发方式改变了原有的水生态，海绵城市则保护原有的水生态；传统城市的建设模式是粗放式的，海绵城市对周边水生态环境则是低影响的；传统城市建成后，地表径流量大幅增加，海绵城市建成后地表径流量能保持不变。因此，海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发。
图3 传统城市与海绵城市建设模式比较
2.2海绵城市的目标——让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害
一是保护原有水生态系统。通过科学合理划定城市的“蓝线”、“绿线”等开发边界和保护区域，最大限度地保护原有河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠、树林、公园草地等生态体系，维持城市开发前的自然水文特征。
二是恢复被破坏水生态。对传统粗放城市建设模式下已经受到破坏的城市绿地、水体、湿地等，综合运用物理、生物和生态等的技术手段，使其水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复，并维持一定比例的城市生态空间，促进城市生态多样性提升。我国很多地方结合点源污水治理的同时推行“河长制”，治理水污染，改善水生态，起到了很好的效果。
三是推行低影响开发。在城市开发建设过程中，合理控制开发强度，减少对城市原有水生态环境的破坏。留足生态用地，适当开挖河湖沟渠，增加水域面积。此外，从建筑设计始，全面采用屋顶绿化、可渗透的路面、人工湿地等促进雨水积存净化。据美国波特兰大学“无限绿色屋顶小组”（Green roofs unlimited）对占地723英亩的波特兰商业区进行分析，将219英亩的屋顶空间，即三分之一商业区修建成绿色屋顶，就可截留60%的降雨，每年将保持约6700万加仑的雨水，