城市是人口聚集度高、社會經濟高度發(fā)達的地方，也是資源環(huán)境承載力矛盾最為突出的地方。改革開放后，我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，目前全國城鎮(zhèn)建設用地不足國土面積的1%，卻承載了54%的人口，產出了84%的GDP。
快速城鎮(zhèn)化建設過程中，由于城市開發(fā)強度過高，大量的硬質鋪裝，改變了原有的自然生態(tài)本底和水文特征。以我國北方為例，城市開發(fā)建設前，在自然地勢地貌的下墊面條件下，70%~80%的降雨可以通過自然滯滲進入地下，涵養(yǎng)了本地的水源和生態(tài)，只有20%~30%的雨水形成徑流外排(見圖1a);而城市開發(fā)建設后，由于屋面、道路、地面等設施建設導致的下墊面硬化，70%~80%的降雨形成徑流，僅有20%~30%的雨水能夠入滲地下(見圖1b)，破壞了自然生態(tài)本底，呈現了相反的水文特征，破壞了自然“海綿體”，導致“逢雨必澇、雨后即旱”，也帶來了水生態(tài)惡化、水資源緊缺、水環(huán)境污染、水安全缺乏保障等一系列問題。
一是水資源短缺。我國水資源匱乏(見圖2)，人均水資源量不足世界平均水平的1/4。城市快速發(fā)展對水資源需求大，城市開發(fā)建設過度硬化造成降雨形成徑流外排，導致地下水補給不足，同時地下水過度開采，使城市形成大范圍的地下水漏斗，加劇了水資源的緊缺。
二是水環(huán)境污染。地表徑流帶來了城市面源污染。據對北京、上海調查研究表明，雨水徑流的化學需氧量(COD)排放量占排入城市地表水環(huán)境COD總量的30%以上。擠占水面空間以及攔河筑壩、“三面光”鋪裝等河道整治的過度工程化，使城市水系由“活水”變成“死水”，生態(tài)功能和環(huán)境質量大大下降。北方城市幾乎“有河皆枯”，南方城市幾乎“有水皆污”。
三是水安全問題。大量降雨在短時間內形成地表徑流，加大了城市排水系統(tǒng)的壓力。2010年我部對全國351個城市的抽樣調查顯示，僅2008~2010年就有62%的城市發(fā)生過不同程度的暴雨內澇。
針對當前這種狀況，習近平總書記在2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議、2014年考察京津冀協同發(fā)展座談會、中央財經領導小組第5次會議等場合，多次強調在城市規(guī)劃建設中要體現“山水林田湖”生命共同體的系統(tǒng)理念，建設“自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。
海綿城市建設，就是針對城市地下水涵養(yǎng)、雨洪資源利用、雨水徑流污染控制、排水能力提升與內澇風險防控等問題，從“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”著手，通過城市規(guī)劃、建設的管控，綜合采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程技術措施，控制城市雨水徑流，實現低影響城市開發(fā)建設(LID)，最大限度地減少由于城市開發(fā)建設行為對原有自然水文特征和水生態(tài)環(huán)境造成的破壞，將城市建設成“自然積存、自然滲透、自然凈化”的“海綿體”，使城市能夠像海綿一樣，適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，豐水期吸水、蓄水、滲水、凈水，枯水期將蓄存的水“緩釋”并加以利用，從而實現“修復城市水生態(tài)、涵養(yǎng)城市水資源、改善城市水環(huán)境、提高城市水安全、復興城市水文化”的多重目標。
海綿城市建設原理
住建部積極貫徹落實習近平總書記的要求，在國家重大科技專項“水專項”課題研究成果的基礎上，總結國內外實踐，于2014年10月編制印發(fā)了《海綿城市建設技術指南》(以下簡稱《指南》)，指導各地開展海綿城市建設工作，即建設“海綿體”。
海綿城市建設本質是通過降低雨水的產匯流，恢復城市原始的水文生態(tài)特征，使其地表徑流盡可能達到開發(fā)前自然狀態(tài)(見圖1a),即建設“海綿體”。
徑流系數是表征水文特征的重要參數，是自然狀態(tài)下地表徑流量與總降雨量的比值，與自然地理氣候狀況有直接關系。依據多年水文氣象資料，我國降雨-徑流分布規(guī)律可劃分為5個區(qū)(如表1和圖3所示)，大致反映了各個區(qū)域的自然水文生態(tài)特征。
海綿城市建設的目的是要恢復自然水文生態(tài)特征，其實質是恢復原始徑流狀況。在自然狀態(tài)下，一般而言，大到暴雨時(小概率降雨事件)易形成地表徑流;而在中小降雨時(大概率降雨事件)較少形成大量的地表徑流，主要入滲地下。因此，海綿城市建設就是要控制中小降雨的徑流，將雨水留在原位，以期達到生態(tài)修復的目的。
鑒于徑流系數指標過于理論化，在實際應用過程中不易操作。因此，通過將徑流系數的概念轉化為年徑流總量控制率，并通過年徑流總量控制率求得所對應的設計雨強(mm/d)，作為海綿城市建設的管控指標，以便于實際操作。
年徑流總量控制率是根據本地區(qū)自然狀況的徑流系數推算而得(年徑流總量控制率≈1-徑流系數)。與之相對應的設計雨強，是經過統(tǒng)計分析當地的多年(一般不少于30年)降雨資料，將日降雨量由小到大進行排序(扣除小于等于2mm的降雨事件)，推導出年徑流總量控制率所對應的設計雨強(mm/d)，并以此作為海綿城市規(guī)劃、建設和管理的控制性指標。以北京建筑大學對北京市的年徑流總量控制率與設計雨強的關系推導為例，北京市位于半濕潤地帶，原始徑流系數約0.15，年徑流總量控制率為85%，對應的設計雨強為33.6mm/d，大約由小至大降雨排序的92%頻次的降雨控制不外排，即可達到海綿城市的建設目標要求(如表2和圖4、圖5所示)。
表2降雨頻次、年徑流總量控制率與降雨強度關系
我國地域遼闊，各地地理氣候特征、城鎮(zhèn)化水平、經濟條件差異較大，《指南》基于對我國近200個城市1983~2012年降雨資料，在統(tǒng)計分析年徑流總量控制情況及其對應的設計降雨量值關系基礎上進行計算模擬，得到了不同地區(qū)的年徑流總量控制率區(qū)間(如圖6所示)。供各地參考使用。
以設計雨強作為海綿城市建設的指標，一是可與氣象資料緊密結合，既便于部門間的信息交換，又便于決策層面做出直觀判斷;二是可直接作為具體工程設計計算的參數;三是可量化、可測定、可考核，為海綿城市建設的績效考核提供依據。
海綿城市建設途徑
1、轉變建設理念和方式
一是從資源承載力角度，由“以需定供”轉變?yōu)?ldquo;以供定需”，合理確定城市建設規(guī)模和社會經濟發(fā)展結構，實現原位水資源的可持續(xù)供給，支撐城市可持續(xù)發(fā)展。
二是從城市規(guī)劃建設管控角度，由過去僅注重空間開發(fā)強度控制轉變?yōu)殚_發(fā)強度控制與生態(tài)環(huán)境約束并舉。
三是從生態(tài)修復和環(huán)境治理的角度，由“末端治理”轉變?yōu)?ldquo;源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理、統(tǒng)籌建設”。源頭減排是從產匯流的源頭減少雨水徑流形成，加大入滲;過程控制是延緩徑流峰值出現時間，降低排水強度;系統(tǒng)治理是指將“山水林田湖”作為生命共同體和完整的生態(tài)系統(tǒng)，保護和修復城市“海綿體”;統(tǒng)籌建設是指城市開發(fā)建設應統(tǒng)籌各類宗地開發(fā)以及道路、園林、水等設施建設，落實海綿城市建設要求，實現海綿城市建設的目標。
四是從排水安全和資源利用的角度，將傳統(tǒng)“快排”轉變?yōu)?ldquo;滲、滯、蓄、凈、用、排”的耦合。
2、明確建設原則
一是規(guī)劃引領。海綿城市建設雖然是針對城市水的問題，但絕不能“就水論水”，因為要實現有效的“徑流控制”必然要從形成雨水產匯流的源頭著手，它涉及城市開發(fā)建設的方方面面，必須要通過城市總體規(guī)劃協調、明確控制目標，并落實到控規(guī)、修規(guī)和各相關專項規(guī)劃中。一要協調各層級的規(guī)劃以及各專業(yè)規(guī)劃對于海綿城市建設的關系，二要在控修規(guī)層面，把海綿城市建設的目標及指標分解，落實到各專項規(guī)劃和場地開發(fā)建設中。
二是生態(tài)優(yōu)先。以修復水生態(tài)為前提，科學劃定藍線、綠線，保護水生態(tài)敏感區(qū);優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，自然積存、自然滲透、自然凈化。通過規(guī)劃、建設、管理等政府管制手段和科學的工程技術措施保護生態(tài)，提高水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復能力。
三是安全為重。要在保障城市運行安全的前提下，處理好海綿城市建設與城市排水、內澇風險控制的關系。海綿城市建設對緩解城市排水防澇的壓力是有效的，但不能代替城市排水防澇系統(tǒng)。海綿城市建設是控制與利用大概率的中小規(guī)模降雨，對于小概率的短歷時強降雨，還必須依靠排水系統(tǒng)排放超標徑流，以保障城市安全。
四是因地制宜。我國幅員遼闊，各地自然地理條件、水文特征、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護與內澇防治要求等不同，應當合理確定海綿城市建設控制目標與指標，因地制宜的選擇低影響開發(fā)措施及其系統(tǒng)組合。
五是統(tǒng)籌建設。應當結合城市總體規(guī)劃和建設，在各類建設項目中嚴格落實各層級相關規(guī)劃中確定的海綿城市建設的控制目標、指標和技術要求，統(tǒng)籌場地、道路、園林、水系統(tǒng)建設，將低影響開發(fā)設施建設與主體工程同時規(guī)劃設計、同時施工、同時投入使用。
3、健全組織機構
海綿城市建設涉及規(guī)劃、建設、市政、園林、水務、交通、財政、發(fā)改、國土、環(huán)保等多個部門。然而，目前城市管理體制碎片化問題非常突出，各司其政、政出多門，導致不協調。如果海綿城市建設做不到“規(guī)劃一張圖、建設一盤棋、管理一張網”，勢必事倍功半，難以取得預期的效果。
海綿城市建設必須要建立與之相適應的管理體制(見圖7)。首先，海綿城市建設責任主體是城市人民政府，在現有的體制機制下要形成有為的組織協調和領導機制，明晰工作思路，制定工作方案和實施計劃，統(tǒng)籌部署，健全機制。其次，完善部門協調與聯動機制，統(tǒng)籌城市規(guī)劃與建設管理，建立規(guī)劃、建設、市政、道路、園林、水務、水利等部門協調聯動、密切配合的機制。此外，還要健全城市排水防澇和防洪管理體系、應急機制，提升應急防災能力。
4、強化規(guī)劃管控與落實
一是要明確城市總體規(guī)劃的管控要求。總體規(guī)劃是頂層設計，在確定“三區(qū)四線”的總體布局的同時，明確提出海綿城市建設的規(guī)劃控制目標和相關指標，制定海綿城市建設的實施策略、原則和重點實施區(qū)域，將有關要求和內容落實、協調到各相關專項規(guī)劃中，并在下一層的控制性詳細規(guī)劃中作為用地和工程建設的規(guī)劃設計前置條件。
二是要通過相關專項規(guī)劃予以落實。海綿城市建設實質是控制徑流，降低產匯流是海綿城市建設的關鍵，建設用地量大的地方也是雨水產匯流最集中的地方(見表3)。因此，場地建設、道路是降雨產匯流的主要源頭，需強化源頭減排的約束要求。綠地系統(tǒng)是城市最大的海綿體，其調蓄功能不但要高于其他用地的要求，還可擔負周邊建設用地海綿城市建設的荷載要求。如，北京市已明確要求公園綠地至少要做到2年一遇以上的降雨全部收集不外排，高于其他建設用地要求。水系統(tǒng)作為水的自然循環(huán)和社會循環(huán)的完整體系，應統(tǒng)籌考慮實現水生態(tài)、水資源、水安全、水環(huán)境、水文化等多重目標。
(1)場地開發(fā)建設規(guī)劃。場地(地塊)開發(fā)規(guī)劃要將年徑流總量控制率對應的設計雨強作為規(guī)劃管控條件，統(tǒng)籌落實和銜接各類低影響開發(fā)措施，包括雨水入滲、收集、存蓄與利用設施，綠化澆灌、雨水景觀、道路清潔等。
(2)道路交通規(guī)劃。要在滿足道路交通安全等基本功能的基礎上，結合行道綠化和道路排水的要求，沿線布局滲、滯、蓄、凈、用、排的雨洪控制與利用設施。
(3)綠地系統(tǒng)規(guī)劃。要提出不同類型綠地的低影響開發(fā)控制目標和指標，合理確定城市綠地系統(tǒng)低影響開發(fā)設施的規(guī)模和布局;要注重綠地系統(tǒng)建設、管理與周邊雨水系統(tǒng)的協調銜接，發(fā)揮園林綠地建設與雨水消納和生態(tài)凈化功能。需要強調的是，水系統(tǒng)規(guī)劃和綠地系統(tǒng)規(guī)劃是密切聯系的，藍線劃定與綠線往往是交錯的，應當充分利用這個交錯，發(fā)揮綠地的凈水功能。
(4)城市水系統(tǒng)規(guī)劃。所謂城市水系統(tǒng)，是指城市供水、節(jié)水、污水與再生利用、排水防澇、防洪、河湖水系等城市規(guī)劃范圍的涉水系統(tǒng)總稱。建設海綿城市，一定要將完整的水系統(tǒng)規(guī)劃進行統(tǒng)籌，通盤考慮，不能肢解，也不能各做各的，供水不管污水、污水不管排水、排水不管洪水、污染治理不管資源利用、資源利用不管綜合防災。
三是依托現有基本建設程序和各項管控制度，確保海綿城市建設要求的落地。第一，要把海綿城市建設的要求落實到項目立項、土地出讓和用地許可、規(guī)劃審查、設計施工圖審查、施工建設許可、竣工驗收等城市規(guī)劃建設各個管控環(huán)節(jié)，并建立相應的長效管理制度。第二，落實“三同時”要求。將海綿城市建設相關項目及要求作為建設項目用地規(guī)劃許可前置條件，確保低影響開發(fā)設施應與主體建設項目同時規(guī)劃設計、同時施工、同時投入使用。
5、耦合海綿城市建設工程措施
《指南》中提出的滲、滯、蓄、凈、用、排“六字箴言”，含括了海綿城市建設的主要工程技術措施。
“滲”，減少路面、屋面、地面硬質鋪裝、充分利用滲透和綠地技術，從源頭減少徑流(見圖8)。
