隨著我國農村城市化的加快推進，傳統的城市建設模式已經對水環境造成巨大的負面影響及危害，城市發展與自然生態進程的均衡態勢被打破，由此引發了洪澇積水、河流水系生態惡化、水污染加劇等一系列問題。這些水問題并不是某一部門管理下發生的問題，而是一個系統、綜合性的問題，因此，亟需一個更為綜合全面的解決方案。“海綿城市”理論的提出正是立足于我國的基本水情。
序言
繼2014年11月住建部發布《海綿城市建設技術指南-低影響開發雨水系統構建》后，2015年4月財政部、住建部和水利部又聯合發布16個海綿城市建設試點名單。10月中旬，國務院辦公廳印發的《關于推進海綿城市建設的指導意見》明確提出，到2020年，城市建成區20%以上的面積達到目標要求，到2030年，城市建成區80%以上的面積達到目標要求。按照海綿城市建設的核心，要將70%的降雨就地消納和利用。政府計劃3年內投資865億元，用于試點城市專項資金扶持。自此，海綿城市在中國掀起了一股建設浪潮。目前，全國已有130多個城市制定了“海綿城市”建設方案。
海綿城市建設內涵
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護，讓水在城市中的遷移活動更加“自然”。
海綿城市有別于傳統的工程依賴性治水思路和“灰色”基礎設施，它作為一種生態途徑，其構建核心在于建立跨尺度的水生態基礎設施，如植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施，以綜合解決中國城鄉突出的水問題。因此，海綿城市建設又被稱為低影響開發(LID)。
海綿城市的本質是改變傳統城市建設理念，實現與資源環境的協調發展。傳統的城市建設模式是以“戰勝自然、超越自然、改造自然”為特征，采取的是“快速排除”和“末端集中”控制為主的城市水災防控規劃理念，粗放式的開發利用自然環境，結果造成嚴重的城市病和生態危機;而海綿城市遵循的是順應自然、與自然和諧共處的低影響發展模式，是以“慢排緩釋”和“源頭分散式” 控制為主要規劃設計理念。海綿城市改變了傳統的排水防澇思路，統籌考慮內澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態修復等多個目標。
海綿城市的目標在于讓城市“彈性適應”環境變化與自然災害。“彈性適應”強調的是在海綿城市建設過程中優先利用綠色、生態化的“彈性”或“柔性”設施，并注重與傳統的“剛性”設施的有效銜接。通過“剛柔并濟”，建立和完善城市的“海綿體”，強化對城市徑流雨水的排放控制與管理，從而實現緩解城市內澇、削減徑流污染負荷、提高雨水資源化水平、降低暴雨內澇控制成本、改善城市景觀等多重目標，最終為城市構建起可持續、健康的水循環系統。
海綿城市建設需要跨尺度的生態規劃和體系。目前國內對“海綿城市”的理解通常聚焦在雨水利用和管理問題上，同時提倡LID技術的應用，關注雨水處理和場地措施。誠然，這的確是海綿城市建設的重點之一，但并不全面。城市水問題的解決前提是保護區域水循環過程，因此，海綿城市的構建需要不同尺度的承接、配合。大到宏觀層面上的水生態安全格局分析，小到微觀層面上的公園、小區等區域或單元的“海綿體”建設。
海綿城市建設需以景觀為載體。海綿城市強調通過合理規劃城市水安全格局，落實水生態基礎設施建設，綜合、系統、可持續地解決水問題。海綿城市不僅維護了城市雨澇調蓄、水源保護和涵養、地下水回補、雨污凈化、棲息地修復、土壤凈化等重要的水生態過程，而且在空間上是可以被科學辨識并落地操作的。所以，海綿城市不是虛的概念，它對應著實實在在的景觀格局，建立相應的水生態基礎設施也是最高效和集約的途徑。
國內外低影響開發研究現狀
國際上關于“海綿城市”也有很多類似說法，雖然名稱不盡相同，但建設理念都是基于低影響開發模式。如英國的SuDS(Sustainable Drainage Systems，可持續排水系統)，澳大利亞的WSUD(WaterSensitive-Urban-Design水敏感設計)，美國最早提出LID(Low-Impact-Development)，其實就是低影響開發。德國、美國和日本是較早開展雨水資源利用和管理的國家，經過幾十年的發展，已取得了較為豐富的實踐經驗。
1)德國水資源保護與雨水綜合運用
德國是最早對城市雨水采用政府管制制度的國家，目前已經形成針對低影響開發的雨水管理較為系統的法律法規、技術指引和經濟激勵政策。德國的雨洪利用技術已經進入標準化，目前城市雨水利用方式主要有以下三種：
屋面雨水集蓄系統。收集的雨水經簡單處理后，達到雜用水水質標準，主要用于家庭、公共場所和企業的非飲用水，如街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如法蘭克福一個蘋果軋汁廠，把屋頂收集下來的雨水作為工業冷卻循環用水，成為工業項目雨水利用的典范;
雨水截污與滲透系統。道路雨洪通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補充地下水。德國城市街道雨洪管道口均設有截污掛籃，以攔截雨洪徑流攜帶的污染物。城市地面使用可滲透地磚，以減小徑流。行道樹周圍以疏松的樹皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。
生態小區雨水利用系統。小區沿著排水道修建可滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流時下滲。超過滲透能力的雨水則進入雨洪池或人工濕地，作為水景或繼續下滲。
2)美國非工程的生態技術開發與綜合應用
美國的城市雨水管理總體上經歷了排放、水量控制、水質控制、生態保護等階段，雨水管理理念和技術重點逐漸向低影響開發(LID)源頭控制轉變，逐步構建污染防治與總量削減相結合的多目標控制和管理體系。
在城市雨水利用處理技術應用上，強調非工程的生態技術開發與綜合運用。在城市雨水資源管理和雨水徑流污染控制第二代“最佳管理方案 (Best Management Practice, BMP) ”中強調與植物、綠地、水體等自然條件和景觀結合的生態設計，如植被緩沖帶、植物淺溝、濕地等，大量應用由屋頂蓄水或入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統，以獲得環境、生態、景觀等多重效益。如20世紀90年代提出的“低沖擊開發”雨水管理技術，通過分散的、均勻分布的、小規模的雨水源頭控制機制，用滲透、過濾、存儲、蒸發，以及在接近源頭的地方截取徑流等設計技術，來實現對暴雨所產生的徑流和污染的控制，緩解或修復開發造成的難以避免的水文擾動，減少開發行為活動對場地水文狀況的沖擊。
3)日本雨水調蓄設施的多功能應用
日本是個水資源較缺乏的國家，政府十分重視對雨水的收集和利用，早在1980年日本建設省就開始推行雨水貯留滲透計劃，近年來隨著雨水滲透設施的推廣和應用，帶動了相關領域內的雨水資源化利用的法律、技術和管理體系逐漸完善。
日本雨水利用的具體技術措施包括：降低操場、綠地、公園、花壇、樓間空地的地面高程;在停車場、廣場鋪設透水路面或碎石路面，并建設滲水井，加速雨水滲流;在運動場下修建大型地下水庫，并利用高層建筑的地下室作為水庫調蓄雨洪;在東京、大阪等特大城市建設地下河將低洼地區雨水導入地下河;在城市上游側修建分洪水路等等。其中，最具特色的技術手段是建設雨水調節池，在傳統的、功能單一的雨水調節池的基礎上發展了多功能調蓄設施，具有設計標準高、規模大、效益投資高的特點。在非雨季或沒有大暴雨時,多功能調蓄設施還可以全部或部分地發揮城市景觀、公園、綠地、停車場、運動場、市民休閑集會和娛樂場所等多種功能。
4)國內海綿城市探索
海綿城市的建設是解決我國水環境問題的客觀需求，我國城市水環境目前面領著諸多重大問題：“逢雨必澇、雨停即旱”、水資源缺乏、徑流污染與合流制污水溢流所帶來的面源污染等。 以往中國水污染治理行業更強調的是點對點治理，未來發展方向必然向流域治理、城市水系統的綜合解方案的面源或立體的治理方向發展，海綿城市正是符合這一趨勢。建設海綿城市是最可持續的城市水環境系統整體解決方案。
近年來，我國的雨水資源化利用與管理逐漸起步，其實，早在國家海綿城市試點出臺前，深圳、北京、上海、常德、鎮江等城市已自行開展了試點工作，經過多年實踐，有的已較為成熟。目前，海綿城市建設在這些試點城市的進展多以開展相關技術交流與研究、編制完善地方相關導則規范、創建工程示范區為主。
開展相關技術交流與研究。2004年深圳市舉辦了第四屆“流域管理與城市供水國際學術研討會”，深圳市水務局與美國土木工程師協會和美國聯邦環保局簽署包括流域管理、面源污染控制和低沖擊開發的技術交流與合作協議框架。2015年12月8日，廈門市海綿城市技術交流研討會圍繞城市規劃、項目設計、施工建設、運行管理等方面，交流研討海綿城市建設經驗，同時推廣展示海綿城市建設相關的新技術、新型產品、材料、設備等。
編制完善地方相關導則規范。在《建筑與小區雨水利用工程技術規范》(GB 50400-2006)、《海綿城市建設績效評價與考核辦法》等一系列國家標準法規的基礎上，各地方陸續出臺海綿城市相關導則規范，用來指導和促進各地海綿城市的規劃建設，如《池州市海綿城市規劃設計導則》、《武漢市海綿城市規劃設計導則》、《河北省城市地下管網條例》、《深圳市再生水、雨水利用水質規范》等。
創建工程示范區。深圳從2010年開始創建光明新區示范區，通過典型示范項目建設和追蹤后評價，逐步完善相關管理條例和技術手冊，到2020年全面建成低碳示范區。作為國家海綿城市建設試點，廈門市在馬鑾灣和翔安新城實施了68個示范項目，目前項目已取得了階段性進展，已開工建設的有31個，其中10個項目已經完工。已經完成的試點區面積2.83平方公里，正在開工建設的達3.97平方公里。
海綿城市下水處理行業新契
海綿城市并不是一個虛的概念，而是對應著實實在在的水生態基礎設施的建設，這其中主要涉及園林及生態修復、河道治理、土地治理、市政管網建設、污水處理廠建設等多個領域，由此可見，污水處理是海綿城市建設不可或缺的一環。“十三五”規劃中環保產業獲得高度重視，而污水處理則是環保領域的重頭戲，隨著《水十條》的發布，水處理行業必將迎來新的發展格局。因此，在國家大環境的多重利好下，污水處理行業將迎來空前的發展機遇。下面就水處理行業所涉及的污水處理廠建設及升級改造、水處理設備、污泥處置、河道修復等方面淺談海綿城市下水處理行業的發展新契機。
1打造海綿功能體，實現污水處理廠全面升級改造
在建設海綿城市這樣一個大的環境下，隨著城市排水管網建設的逐漸完善，作為污水集中處理的核心，污水處理廠勢必要接納更大規模的污水處理量和更大的污染負荷，現有的污水處理廠顯然難以滿足這些要求。因此，必須通過對原有污水處理廠進行升級改造，使其適應城鎮排污負荷的要求。例如，污水處理廠可引進先進的計算機管理與控制系統，以確保污水處理廠的正常運行和穩定的合格出水。此外，傳統的污水處理廠其核心架構主要采用鋼筋混凝土等“灰色”設施，而海綿城市建設的核心是以雨水花園、綠地、生態溝等“綠色”景觀設施為基礎來滿足城市蓄水、排水的要求，因此，作為城市建設的一部分，污水處理廠的建設也應符合海綿城市的綠色建設理念。以新建的福田污水處理廠為例，通過建設雨水花園、礫石系統、生態排水溝、生態屋頂，生態停車場等低影響開發LID設施，打造成具有“海綿城市”功能的污水處理廠。
2水處理工藝技術與設備的優化與發展
我國城市污水處理起步較晚，在引進國外先進工藝技術與設備以及經驗的同時，必須結合我國城鎮水質特點，探索適應中國國情的城市污水處理系統。就水處理設備而言，雖然我國的水處理設備正逐漸向技術成熟和規模化方向發展，其中部分水處理設備技術性能已和國際先進水平趨同，但水處理設備的總體技術水平相對于發達國家而言，在技術標準、設備運行的安全可靠性、耐久性以及運行效率、耗能等方面還存在著較大的差距，尤其是技術含量高的特種水處理設備和新型的水處理通用設備上，現有技術還處于初級探索階段。因此，在海綿城市的藍籌下，必須盡快地縮短我國水處理設備技術水平同國際先進水平的差距，加強對特種專用設備及新型通用設備的理論研究及技術開發，力爭使我國的水處理設備產業化水平從低端走上高端水平。
3污泥的資源循環利用。
據統計，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量(干重)大約為3000多萬噸，占我國城市生活垃圾總量的17.4%，大部分污水處理廠污泥的安全處置率低于35%，未經無害化處理的污泥隨意亂丟造成二次污染的現象十分嚴重。污泥的處理處置問題亟待解決。同時，我國的土壤現狀令人擔憂，近年來土地的過度開發和化肥的濫用使得我國土壤中的營養成分越來越少，特別是有機質的含量嚴重缺乏。城市土壤是海綿城市的第一層蓄水池。通過土壤對水分的吸入、儲蓄、蒸發等功能，來調蓄整個城市的水量，而體現土壤的水源涵養功能的土壤蓄水能力、滲透能力，與土壤有機質含量直接相關。如果我們能夠把污泥和城市河道底泥肥料化，還田于河道沿岸綠地，提高綠地蓄水能力，構建“城市污泥和河道底泥肥料化—綠地質量提升—綠地蓄水能力提升”的有機質循環系統，不僅能夠創新水土固廢聯動的海綿城市建設新模式，還可以打通污泥處理處置產業鏈，形成真正的和諧生態自然循環。
4海綿體生態修復河道，徹底清除黑臭水體
黑臭水體整治是一項復雜的長期工程，目前全國尚有大量污染水體未得到妥善處置。以深圳市為例，據調查，深圳310條河流中有173條存在黑臭問題。隨著國務院“水十條”關于黑臭水體整治要求的提出和住建部、環保部《城市黑臭水體整治工作指南》的頒布，城市黑臭水體綜合整治行動勢在必行。從經濟效益、環境效益和社會效益出發，生態修復是治理河道黑臭的最為可行的一種方式。同時，生態修復也是海綿城市建設的重要環節，因此，在黑臭河道治理上，可以采取內河全流域治理理念，建設一系列“海綿體”生態系統，通過河涌、圩田、紅樹林等自然元素和雨水花園、滲渠、儲水池和城市公園等半人工元素對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用充分發揮其對水資源的調蓄和保護，以此改善河道生態環境。
5分散式一體化污水處理設備的技術集成與發展
△合續環境自主研發的分散式一體化污水處理設備 貝斯II 應用于大理雙廊污水處理項目
當前海綿城市主要圍繞生態基礎設施的建設展開，就其污水治理領域，也主要針對城市地區集中式污水處理，而農村等地分散式污水處理是一個大的缺口。為全面提升中國的整體水環境，農村等分散式污水處理同樣刻不容緩。
在“水十條”的背景下，尤其是在各地方政府陸續出臺農村地區污水排放標準之際，分散式污水處理具有巨大的市場空間和前景，各大環保公司也紛紛在這塊“蛋糕”上下足了功夫，目前主要集中在污水處理一體化設備的研究與開發上。就整體技術水平而言，當前的一體化設備尚處于探索階段，今后仍需加強對一體化設備的技術集成與優化，以強化設備的污水處理效果，拓寬其市場應用范圍。
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