我国海绵城市现状及未来展望

来源:中国投资咨询

  前几天,上海中心气象台发布雷电黄色预警、大风蓝色预警信号,并预计会造成上海大部发生雷电活动和强降雨。然而,深夜的暴雨并没有如期而至,但就算大雨让世界颠倒,海绵城市能给你拥抱。

  

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  一、“海绵城市”的背景及定义

  

  历史背景

  中国大部分城市排水设计标准过低,“据住房和城乡建设部2010年对国内351个城市排涝能力的专项调研显示,2008年—2010年间,有62%的城市发生过不同程度的内涝,其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个”,内涝造成的直接经济损失高达百亿元。

  2013年12月习近平主席在中央城镇化工作会议上的讲话提到 “城市规划建设的每个细节都要考虑对自然的影响,……在提升城市排水系统时要优先考虑……更多利用自然力量排水,建设……‘海绵城市’”,因此,为贯彻中央城镇化工作会议的精神,落实《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发[2013]23号)的要求,依据《城市排水工程规划规范》、《室外排水设计规范》、《绿色建筑评价标准》等国家规范标准,住房和城乡建设部(下简称“住建部”)在2014年10月下发了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(下简称“《指南》”),旨在推广和应用低影响开发建设模式,加大城市径流雨水源头减排的刚性约束,为建设海绵城市提供重要保障。

  名词解释

  海绵城市:通过合理规划建设使城市水循环系统“在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的‘弹性’,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水‘释放’并加以利用”。

  低影响开发:也称为“低影响设计”或“低影响城市设计和开发”,核心是“在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征”,其中,水文特征包括水位、径流量大小及季节变化、汛期及长短等。

  径流量:指在某一时间段内通过某一断面的水量,当降水强度超过土壤入渗率时,地表产生径流,全年地表径流的总水量,称为“年径流总量”。

  重现期:可能出现一次暴雨强度大于或等于特定值的平均间隔时间,简单可以理解为“频率”,但需注意的是重现期不是必然事件,如“三年一遇”不代表三年必然出现一次。

  

  二、“海绵城市”的建设目标

  

  《指南》中提出“规划控制目标一般包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制……”

  径流总量控制:根据地域、水文、气候特征不同,将全国分为五个区域,各区域径流总量控制率最高限值和最低限值分别为:Ⅰ区85%-90%,Ⅱ区80%-85%,Ⅲ区75%-85%,Ⅳ70%-85%,Ⅴ区60%-85%。(详见下图所示)

  

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  来源《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建(试行)》

  径流峰值控制:《指南》建议可参照《室外排水设计规范》(GB50014)相关标准执行;其中,超大城市和特大城市中心城区雨水重现期为3-5年,大城市中心城区雨水重现期为2-5年,中等城市和小城市及非中心城区雨水重现期为2-3年。

  径流污染物控制:主要通过径流总量控制和径流雨水中的平均污染物浓度及低影响开发设施的污染物去除率来实现,可参考污染物有悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)等,《指南》中提到低影响开发雨水系统的年SS总量去除率可达40%-60%。

  三、“海绵城市”的设计理念

  

  低影响开发(LID)是20世纪90年代美国提出的一种源头控制的雨洪管理方式,核心在于降低开发活动对场地水文特征的影响。

  可持续城市排水系统(SUDS)是英国提出的一种新型的排水理念,旨在从源头控制径流和潜在的污染源,维持良性水循环。

  水敏性城市设计(WSUD)是澳大利亚提出的一种通过城市规划设计减少对自然水循环的负面影响,更加注重水资源的可持续性、适应能力和环境保护。

  低影响城市开发与设计(LIUDD)是在低影响开发(LID)基础上结合水敏性城市设计(WSUD))和新西兰城市特点提出的一种新型城市设计理念,更强调本地植物群落在城市低影响设计中的应用。

  “海绵城市”则是我国在结合国外先进经验,综合以上四种设计理念,通过“对城市原有生态系统的保护”、“生态恢复和修复”以及“低影响开发”三种建设途径来实现城镇化和环境资源协调发展的新模式。

  经典案例:

  以上海世博城市最佳实践区为例,最佳实践区位于世博园区浦西段,占地16.86公顷,包括北区和南区两个片区,通过雨水收集及回用系统、透水砖铺装、绿色屋顶、雨水花园、渗透塘、渗透井等措施,根据LEED-ND(国际性绿色建筑认证系统)铂金认证体系考核要求,3天内完成园区90%的雨水收集利用,年径流总量控制率达90%,有效减少了雨水径流及其产生的水环境污染。(最佳实践区北区低影响开发雨水系统设计方案如下图所示)

  

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  来源《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建(试行)》

  四、“海绵城市”的优势

  

  目前我国99%以上的城市都是“快排”模式,雨水落到硬化地面通过管网集中快排,强降雨地区管网排涝能力不足,缺水地区导致雨水白白流失。与传统“快排”模式相比,“海绵城市”通过低影响开发设施对渗透地表的雨水进行吸纳、蓄存、净化,等到需要时再排放和利用,有效减轻了排水管网的压力,减少了新增排水管网的工程量,强化了城市水循环系统,缓解了城市缺水问题。可通过下图看出两种模式在年径流总量控制率上的区别:

  

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  来源《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建(试行)》

  五、“海绵城市”PPP项目的现状

  2015年财政部、住房城乡建设部、水利部组织了海绵城市建设试点城市评审工作,其中:迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区排名在前16位的城市纳入了2015年海绵城市建设试点范围。

  经统计全国海绵城市PPP项目的中标结果发现:

  合理利润率大致在5.5%-7%之间;回报方式多为政府付费或使用者付费加可行性缺口补助的模式;社会投资人既有大型国企也有上市公司,且多以联合体形式参与,其中,深圳华控赛格股份有限公司以迁安市、遂宁市、玉溪市三个海绵城市建设PPP项目为人所知;江苏中南建筑产业集团有限责任公司中标了三亚市海绵城市建设PPP项目;济南城建集团有限公司成为了试点范围内“济南市”海绵城市PPP项目的成交社会资本方;中国铁路通信信号股份有限公司(与中国中铁股份有限公司和中国铁建股份有限公司并称为中国铁路建设业三大央企)与鹤壁市签订了海绵城市PPP项目合作协议。(企业详情如下)

  

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  截至2017年2月28日,已录入财政部PPP项目库的海绵城市项目有65个,合计投资额10,582,179万元。据统计,处在项目识别阶段的有36个,准备阶段的有9个,采购阶段的有11个,执行阶段的有9个。涉及省份有20个,其中山东省以17个项目排在首位,其次是湖南省(7个),安徽省和内蒙古自治区则以5个项目并列第三。具体统计结果如下:

  河南4个,内蒙古5个,辽宁2个,吉林1个,江苏1个,浙江2个,安徽5个,福建1个,江西4个,山东17个,河南1个,湖北3个,湖南7个,海南1个,四川3个,贵州1个,云南3个,陕西2个,甘肃1个,宁夏1个。