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给水排水 |李俊奇:海绵城市的误区剖析与创新对策

要正确认识海绵城市与低影响开发的关系,明确海绵城市建设的内涵与边界,以及与其他相关系统的衔接;

要因地制宜,针对突出问题科学合理的制定近期和远期目标,正确认识目标和导向,问题和导向;

要明确海绵城市建设的系统构成、系统关系和工程体系,突破部门和专业的界限,统筹上游与下游、绿色与灰色等多重关系,科学制定规划及实施方案。

 

一、海绵城市的内涵与边界

  • 不同专业背景有不同的理解。“海绵城市是个筐,啥都可以往里装”?

  • 章林伟、牛璋彬等,《浅析海绵城市建设的顶层设计》,给水排水,2017.9

 

近期12位业界专家对海绵城市内涵给了一个边界。在此之前也看到过,有一个图把国内外的系统都包括出来了,们大家都理解有没有边缘,到底边缘在哪里,如果变成涉水系统或者是以涉水系统为核心的若干个战略问题,这个反倒解决不了。应该以现代的城市雨洪管理或者是多目标的现代雨洪管理为核心的体系的构建加固它,所以我觉得不是一个无限去放大的边界。近期把内涝和黑臭的问题作为重点,但是完全不限于这两个。


 

二、海绵城市的建设目标

1、单一目标or综合目标?

海绵城市建设就是内涝治理?

海绵城市就是黑臭水体治理?

  • 点源不控制的黑臭水体治理等于零

  • 非点源不控制的黑臭水体治理同样等于零

 

既没有内涝也没有黑臭水体的城市不需要海绵城市?

  • 现代雨洪管理的核心目标(径流总量、径流峰值、径流污染、资源回用)

  • 海绵城市建设的终极目标(水生态、水安全、水环境、水资源、水文化)

 

海绵城市肯定是多个目标,很多规划文本中只在谈排水防涝,所给出的系统名称一直在说水量控制,而没有说其他。有人说我这个地方没有黑臭和内涝,是不是就不要叫海绵城市了?在没有黑臭和内涝的情况下,我们建设海绵城市的目标到底是什么?这个会引起更深的思考。我自己觉得其实海绵城市的核心是水生态,黑臭和内涝仅是近期的一个目标,远期看在基于发达国家过去三四十年发展到今天来看,面对的是以生态问题更为突出,所以我认为远期目标海绵城市一定会指向水生态。

 

都说点源不控制的黑臭水体治理等于零,我觉得非点源不控制的黑臭水体治理同样等于零,把所有的污水完全截流之后发现水体还是黑臭,径流带来的污染贡献是非常大的,污水零排放的情况下你的水体也未必能达到你所期望的标准。现代雨洪管理的核心目标一直讲四个要点:径流总量控制、峰值控制、污染控制、资源回用,这里面提的终极目标实际上是排水。

 

2、“目标导向”和“问题导向”

  • 新区问题未必就比旧区的少或轻;

  • 新区同样针对现实存在的问题,还需预见未来实施后可能出现的问题;

  • “问题、再问题.......”且“问题”与“目标”相辅相成。

     

旧城区以问题导向,有很多老城区没有问题。在新区的时候是不是就不考虑问题了?城市同样针对现实存在的问题,还需要预测未来的问题是什么。如果不考虑的话,现在的雄安新区,如果还不按照现在城市建设去建的话,如果未来一定会含着现在的问题。所以我觉得问题和目标导向两个问题同时去出发和考虑,不是单一的。
 

三、海绵城市与低影响开发的关系

1、海绵城市就是低影响开发?

我们有时候会看到在规划文本上使用“海绵设施”这个词,“海绵设施”包括源头减排的绿色基础设施吗?灰色设施是不是包含在其中?如果包含的话“海绵设施”这个提法可能会产生误解。

 

2、对“低影响开发“内涵的正确认识

  • LID是否适用于任何地区?

  • 低影响开发的“狭义”与“广义”;

  • 低影响开发等同于源头减排?

  • LID能在全球推行得益于其是一个指导思想而非仅限于某些技术

     

    四、年径流总量控制率的合理性

    • 高or低?中国(85%年雨量控制率)VS美国(95%年降雨场次控制率)对比;

    年径流总量到底是高了还是低了?中宣部提了70%,而且这个指标入到了国务院的文件。在中国,对接近200个城市的数据进行研究,可以发现如果按照85%年径流总量控制率去跟美国的95%的指标进行对照,85%的标准大致是美国标准的0.7-0.8倍。在东京地区每一万平米要求600的调蓄空间,高于现在的标准,所以这个标准不高。如果做不到的话一定是开发方式和创新思维还不够。

     

    • 指标分解的合理性?一刀切、拍脑袋?分解到单项设施?

    现在有很多在进行分解指标,地块绿地率比较高,那多分解指标,另一块较低就少分解指标,为什么是这么一个道理?基于什么去考虑?在分解的同时是否违反了公平性的原则,如果排水许可制度法制化的时候,是不是意味着现在做的排水对各个地块是不公平的。如果要求公平的是不是就是一刀切的标准,是不是就是一样的标准?现在有很多城市就是这样,如果做不到就付费。对建成区最重要的一句话就是遵循最大限度可行性原则,而不是所谓的某一个指标。

     

     

    • 指标如何落实?考虑新城、老城的不同条件。

    极端小降雨事件对雨水年径流总量控制率的影响

    极端小降雨的雨量贡献比率(极端小降雨总量占多年总降雨量的比例)

     

    • ≤2mm的降雨事件的降雨量

    • 全国31个典型城市的极端小降雨的雨量贡献比率平均占5.2%,酒泉最高为21%,其余均小于11%。

    • 干旱到湿润地区的雨量贡献比率呈现递减趋势,分别为14%、8%、5%、3%。

    极端小降雨事件扣除前后对设计降雨量的影响对比

    极端小降雨的场次贡献比率(极端小降雨的场次数与多年总降雨场次数的比率

    • 不同于雨量贡献比率,N场小降雨与N场中大暴雨场次贡献率是相同的。

    • 全国31省典型城市的极端小降雨事件的场次贡献率平均高达46%。

    • 接近一半的降雨事件属于极端小降雨事件。

     

    极端小降雨事件扣除前后对设计降雨量的影响对比 

    • 采用PERCENTILE函数统计法,计算不同城市的95%的24h降雨场次控制率对应设计降雨量的取值。

    • 结果表明95%的24h降雨场次控制率对应设计降雨量平均相差10.6mm。

    • 极端小降雨事件对统计结果造成的影响不容忽视。

     

    极端大暴雨事件扣除前后对设计降雨量的影响对比

    • 统计全国31个城市扣除极端大暴雨事件后85%径流总量控制率对应设计降雨量的减小值。

    • 去除0.5%极端暴雨后,南方、北方、西北、青藏的设计降雨平均降低4.4mm、3.5mm,1.3mm,0.5mm。

    • 去除0.1%极端暴雨对设计降雨量的影响较小,31个城市平均减小值为1.3mm。

    • 南、北方湿润多雨地区的径流总量控制率计算可考虑扣除0.5%的极端大暴雨事件。

     

    五、排水防涝能力的提高主要靠排水管渠吗?

    • 是否一定要增大城市管渠系统的规模?高标准老城区如何达标?满城挖?

    • 竖向

    • 大排水系统?

       

    要提高,但是有时候提高也无济于事。最重要的是做好大块的系统,不是说今天要废除管网,如果做好了可以不做管网,假设在管网完全失效的情况下这个城市的内涝工作到底怎么样。大区块非常重要,这个地方对内涝而言远远高于排水管网系统。

     

    六、污染的控制

    • 通过“合改分“一刀切的方式解决合流制问题?老城区合改分的条件。

    • 科学合理的CSO控制系统的构建。目标、措施、规模。

    • 径流污染只是控制初期雨水?初期雨水、初期冲刷的概念,包括源头冲刷、管渠冲刷,受降雨、管网结构、汇水面等多重因素影响,不是简单的控制“初期雨水”。

     

    本身我们降低污染控制的贡献如果那么大的话,不进行污染控制的话可能还是问题。很多地方一直在说初期雨水,管网末端不能解决初期雨水。解决污染问题单解决几毫米的雨水是不行的。

     

    七、海绵城市的综合系统构建

     海绵城市综合系统构建,要么是技术单一,要么就是碎片化和缺乏整体性、系统性的考虑。以水定城,那要不要退建还水呢?要处理好地下地下、上游和下游,局部和整体的关系。大排水系统构建不一定靠设施,有些设计好了也能做得很好,除了调蓄、排水、地下地上一体结合也可以做好。我也不认同大排水系统和排水防涝系统是一样的,大排水系统更大一些。

     

    1、对海绵城市认识、建设目标的误区导致综合系统构建的缺失

    • 技术单一,碎片化,缺乏整体性、系统性

    • 源头径流控制系统、管渠系统(包含CSO控制系统)、大排水系统、水利防洪系统

    • 海绵设施?海绵工程体系的构建,LID工程、排水防涝工程、CSO控制工程等……

     

    2、系统的衔接问题 

    • 多个控制目标的衔接、多专业的衔接、多部门的衔接

    • “以水定城”、“退建还水”……

    • 源头、管渠、大排水、防洪,各个子系统之间的衔接

    • 多方面关系:地下与地上的关系、上游与下游的关系、局部与整体的关系、绿色与灰色的关系……

     

    3、大排水系统的构建问题

    • 大排水系统等于排涝除险系统吗?

    • 大排水系统一定需要通过具体设计的工程措施才能实现吗?

       

    小   结

    正确认识海绵城市建设与低影响开发的关系,明确海绵城市建设的内涵与边界,及与其他相关系统的衔接;

     

    因地制宜,针对突出问题科学合理的制定近期和远期目标,正确认识“目标导向”与“问题导向”的关系;

     

    明确海绵城市建设的系统构成、系统关系和工程体系,突破部门和专业的界限,统筹上游与下游、绿色与灰色等多重关系,科学制定规划及实施方案。

     

    本文根据北京建筑大学环能学院李俊奇院长在“2017中国城市水环境(池州)论坛”上题为《海绵城市的误区剖析与创新对策》的演讲整理而成,未经本人审阅

    • 内涝防治综合系统组成:源头径流控制系统——排水管渠系统——大排水系统;

    • 规划设计顺序:大排水系统——排水管渠系统——源头径流控制系统。