北方半濕潤地區海綿城市建設的問題與對策
——以遼寧省沈陽市為例

紀秀娟, 張景奇

(1.遼寧行政學院, 遼寧 沈陽 110161； 2.東北大學 文法學院, 遼寧 沈陽 110169)

海綿城市(sponge city)是中國新型城鎮化時期生態文明建設中極為重要的一環。近年來，隨著城市的快速發展，不透水面激增，地表徑流加大，城市內澇泛濫成災，已成為城市發展的軟肋。中國城市普遍面臨內澇頻發、水環境污染嚴重、水資源短缺等生態災害，傳統的城市雨水排放模式弊端顯現，難以為繼[1]。究其原因，除自然因素外，人類不合理的發展方式“貢獻”突出，規劃設計只是貼近了水而非貼近自然，城市內澇亦被稱作“人為的災害”，同時，中國有三分之二的城市面臨著水資源供不應求的局面[2]，而現有可用水資源中有很大一部分已經受到污染，不再適于人類使用，種種問題疊置放大。面對廣泛存在的城市內澇與缺水問題，海綿城市應運而生，然而，中國幅員遼闊，不同地區海綿城市的建設要點所有不同[3]，“千城一式”的海綿城市建設模式難以適應不同城市的氣候區域特點[4]。中國南北城市差異較大，南方雨量豐沛雨期長，但植被茂密濕地多，天然海綿體豐富；而北方降雨量相對較少、蒸發量大[5]，但屬季節性短時降雨，且植被以落葉型喬灌木為主，蓄水能力較差、天然海綿體較少。許多南方實用的海綿措施在北方城市不適用。例如海綿路面，北方的低溫和沙塵天氣容易造成路面的破壞和堵塞，從而使海綿路失去作用[6]。在六大功能中，南方濕潤多雨地區側重于“滲”和“排”[7]，西北干旱少雨地區則注重“蓄”和“用”[8]，而對于北方半濕潤地區，一方面，相比于南方多雨地區，城市內澇的頻次、范圍和強度都有所不及，另一方面，相比于西北少雨地區，受夏季風和城市蔓延雙重影響又容易出現城市內澇，在地方財政壓力大、投入見效緩慢的客觀條件下，海綿城市建設存在諸多挑戰。

1 海綿城市概念及發展

海綿城市絕非新鮮事物，國際上稱之為“低影響開發雨水系統”，相關的理論基礎包括低影響開發(low impact development, LID)、最佳管理措施(best management practices, BMPs)和綠色基礎設施(green infrastructure, GI)等。海綿城市之所以受歡迎的原因如下。①它是新一代城市雨洪管理理念，當雨水經過城市而又能自然地消融到城市中，洪水便得以控制[9]；②它是新一代的城市發展理念，特別是對于濱水區的精明增長而言至關重要[10]；③它是新一代的生態文明理念，是一個整體的生態觀。

全球各國都在積極開展相關研究，20世紀70年代，美國提出了BMPs，逐漸成為控制降雨徑流水量和水質的綜合性措施，90年代，在BMPs的基礎上，美國3座城市聯合提出了LID理念，其原理是通過分散的、小規模的源頭控制機制和設計，來控制暴雨產生的徑流和污染，減少人類開發行為對當地水文狀況的沖擊，是一種發展中的、以生態系統為基礎的、從徑流源頭開始的暴雨管理方法[11]。1999年，美國可持續發展委員會提出GI的理念，通過模仿自然過程來蓄積、延滯、滲透、蒸騰并重新利用雨水徑流，削減城市灰色基礎設施的負荷；2008年，美國聯邦政府環境保護署于在GI框架下編制了一系列LID指導文件，將雨水、污水均視為能滋養并改善城市水環境與生態的重要淡水資源，通過GI來延長雨水污水的滯留時間，使之能夠完成凈化水質和涵養水源的作用，從而改善局部氣候環境，緩解城市水貧困危機。

亞洲地區，日本于2014年7月起實行《日本水循環基本法》，以恢復、維持健全的水循環系統來發展健全的經濟社會，提升國民生活的安定性，新加坡則要求占地面積超過2 000 m2的建筑項目，必須建造容積為12 m3的地下儲水池，減少暴風雨對建筑物造成的負擔。在中國，海綿城市得以快速發展離不開黨政部門的大力支持，自2012年黨的“十八大”提出生態文明建設的戰略目標以來，推動海綿城市建設的政策頻頻出臺(表1)。

表1 中國海綿城市大事件

在學界，俞孔堅等[12]早在2003年就開始用“海綿”來形容自然系統的洪澇調節能力，指出“河流兩側的自然濕地如同海綿，調節河水之豐儉，緩解旱澇災害”，這種“源頭消納滯蓄，過程減速消能，末端彈性適應”的生態防洪模式，扭轉了長久以來雨水管理單一工程化的局面，不是“人為強行改變”而是“尊重城市發展規律”，其本質是回歸自然，崇尚自然，從而實現人、城市與其資源環境的協調發展[13]，保障海綿城市的適應性，從經濟投入、城市安全和水生態效益等方面獲得最佳收益[14]。在各地的實踐中，廈門市通過海綿城市試點建設，不僅可以控制城市徑流總量、削減洪峰流量，而且可以控制雨水徑流污染、改善城市生態環境[15]；南寧市形成了“23+10+202”的海綿城市建設模式，即劃分了23個流域系統，10個海綿功能區和202個管理控制單元，將海綿城市總體目標進行分解[16]；臺灣水利署也基于LID技術在《流域綜合治理計劃》中提出構建“海綿城市”以適應水文氣候災害，同時，臺灣環保團體積極宣傳“打造海綿臺灣計劃”[17]。從研究區域看，有關海綿城市建設的文獻中南方多雨地區的較多，要注意到，首批16個海綿城市試點中有11個位于南方，相對而言，北方半濕潤地區海綿城市建設的研究較少。

2 研究區概況及研究方法

2.1 研究區概況

沈陽市位于中國東北地區南部，地處北溫帶亞洲季風區北緣，屬受季風影響的半濕潤暖溫帶大陸性氣候，主要特點是雨熱同季、降水集中、溫差較大、冬季漫長。沈陽市近些年城市發展較快，在二三環間建設用地填充尚未飽和的情況下，三四環間已呈明顯加速增長趨勢[18]，城市蔓延態勢嚴重，城市內澇風險加劇。具體研究中，選擇沈陽市四環內的區域作為研究區，一是從已有建設用地角度，四環內集中了中心城區90%以上的建設用地，二是從城市發展角度，三四環間極有可能成為城市蔓延的重災區，且綠色基礎設施豐富，在保護與發展間存有兩難選擇。在海綿城市建設方面，2016年3月，沈陽市人民政府出臺關于推進海綿城市建設的實施意見(沈政發〔2016〕9號)，規劃到2020年，城市建成區20%以上的面積達到示范區目標要求；到2030年，城市建成區80%以上的面積達到示范區目標要求。沈陽市海綿城市建設工程在總體上注重集中連片開發，規定單體海綿工程示范區建設面積不小于15 km2，在具體實施過程中注重水系改造、道路改造、公園綠地改造、建筑與小區改造4個方面的內容，充分考慮雨水的收集、凈化和利用，加快推進海綿城市建設，旨在最大限度地減少城市開發建設對生態環境的影響。2018年沈陽市在二環內以新建雨水管、泵站提標擴容、打通水系出口、新建調蓄設施和行泄通道等方式重點解決洪峰期暴雨造成的城市內澇問題。從招標文件的投資額上看，2018年沈陽市海綿示范區建設PPP(public private partnership)項目總投資5.00×105元，一期工程總投資1.25×105元，但相比南方城市總體投資額要相對較低，例如城市規模相近的武漢市，2015—2017年海綿城市建設項目總投資1.63×106元，約是沈陽市投資額的3倍多。

2.2 研究方法

研究采用GIS空間分析和調研問卷法。前者用于分析沈陽市海綿工程與城市內澇點(段)匹配度，參考俞孔堅等[19]分析北京市“7·21”暴雨人員遇難地點與北京水生態基礎設施關系時的分析方法，對沈陽市已有的綠色基礎設施、已建的海綿工程、擬建的海綿工程與城市內澇點(段)的匹配度進行分析；后者用于對城市內澇點(段)進行實地調研，旨在找到沈陽市海綿城市建設中存在的問題。

3 研究區海綿城市建設的阻礙因素

應用上述研究方法，從降水與下墊面性質、海綿工程成本與效用以及公眾認知和參與等多角度對研究區海綿城市建設的阻礙因素進行分析。

3.1 不透水面面積激增

降水與下墊面性質是形成城市內澇的兩個關鍵因素，其中，瞬時局部降水是形成城市內澇的必要條件，但研究表明，沈陽市在5—9月的降水量逐年減少，1951—2014年近60 a余降水線性減少達150 mm以上。一方面降水有所緩解，但另一方面城市內澇影響卻逐漸加大，說明問題出在下墊面性質上，為此，對研究區2005年、2015年兩景遙感影像進行解譯，分別應用K-T變換后的決策樹模型[20]自動提取地表水體信息，應用NDVI植被指數法提取綠地信息，應用最大似然法進行監督分類得到建設用地及裸地信息，從而掌握研究區生態基礎設施的基本格局。

為簡化研究，將研究區用地類型分成建設用地(不透水面)、非建設用地(透水面，包括綠地、未利用地等)和水體3種。進一步計算表明，2005—2015年10 a間沈陽市三環內的建設用地比例上升了9.6%，非建設用地比例則下降了8.0%，四環內的建設用地比例上升了14.5%，非建設用地比例則下降了13.3%，其它環路內的變化情況詳見表2。由表2可知，研究區內不透水面增速較快，平均每年增加約17.8 km2，相應地，透水面減少較快，平均每年減少約16.3 km2，大幅加劇城市內澇風險。

表2 2005年和2015年研究區地類結構變化

3.2 海綿工程匹配度低

海綿工程旨在治本，但從調研實際情況看，普通百姓更關注它能否馬上治標，因此分析海綿工程與城市內澇點(段)的匹配度，有助于研究區海綿工程的配置優化。據沈陽市城鄉建設委員會網站信息，2015年改造雙河城公園等6處海綿公園，2016年改造羅士圈公園等8座海綿公園及中興街等17條海綿路，加之原有的沈陽市圖書館等海綿城市工程，在局部形成了生態綠網，而據地方媒體報道和沈陽交警網信息，整合出沈陽市16處嚴重的城市內澇點和9處城市內澇段。將上述信息錄入ArcGIS，結合沈陽市行政區劃，分析其分布特征和匹配度。

結果表明，研究區城市內澇的重災區在一環內，內澇點在一環、二環橋下分布多，是需重點解決之處。而匹配度分析發現，城市內澇點距離海綿工程較遠，只有3個積水點位于海綿工程之上，匹配程度較低。進一步，通過緩沖區分析擴大海綿工程作用范圍，發現情況有所好轉(表3)，但總體上仍不滿意，特別是城市內澇段未能成為海綿工程覆蓋和整治的對象，而城市內澇點在海綿工程的200 m的作用半徑內覆蓋的僅有4個，僅占全部內澇點的1/4。此外，結合行政區劃來看，除沈河區有2個小面積，東陵區有1個大面積的海綿公園外，其余90%以上的海綿工程均位于和平區，說明沈陽市海綿工程分布不均，而城市內澇點(段)的分布則相對分散，在改造方面很難借海綿之力。

表3 海綿工程與城市內澇點(段)的匹配度

3.3 高成本及緩收益

研究區海綿城市建設的另一阻礙是工程的高成本緩收益。一方面，海綿城市建設成本較高，住建部表示海綿城市建設投資約為1.00×104元/km2至1.50×104元/km2[21](有報道認為是1.60×104元/km2至1.80×104元/km2)，另一方面，即便投入巨大，也未必能夠取得立竿見影之效[22]。較高的成本、較低的回報率以及較高的技術水平要求使社會資本參與積極性不高[23]，此情境下，需要思考兩個問題。①北方半濕潤地區的城市有無必要在治理城市內澇上大規模投入。在國外，如日本的“東京外圍排水系統”，有效防治了城市內澇，但日本年均降雨量為中國的2.6倍之多，且耗資巨大(約1.92×106元人民幣)，每年僅運行5至7次；在國內，青島流傳著德國下水道的故事，然而事實上，德國人建的下水道比例不足青島市排水系統的千分之一，建造之初的設計也是計算失誤的結果，由此造成尺寸明顯過大的“一個怪物”，一年中9個月里是干涸的，散發著臭味[24]。因此，對于內澇規模及損失程度相對較輕的城市，運用工程性措施治理內澇成本過大。②建海綿城市，如何解決財政資金緊張的問題。沈陽市核心地帶的二環內面積約161 km2，積水最嚴重的一環內面積約57 km2。這意味著，僅將一環內區域建為海綿工程示范區，按照1.50×104元/km2的標準建設，5 a為一個工程建設期，則需要8.55×105元的資金，年付1.71×105元。而據《沈陽市2015年預算執行情況和2016年預算草案(表)》，沈陽市2016年一般公共預算支出預算為6.16×106元，占比約為2.78%(同期醫療保障支出占2.70%，污染防治支出占2.67%)。如果將海綿工程示范區擴至二環內，則年付費用上漲282%，遠遠超出了地方財政的承受能力，而且，從博弈角度，地方政府不愿讓政績外溢，做短期內看不到成效的事情。

3.4 公眾認知度參與度低

在空間分析的基礎上，采用問卷調研法對沈陽市城市內澇最為嚴重的地區進行實地調研，調研覆蓋全部25處城市內澇點(段)，每個調研點隨機選擇10～12名受訪對象，最終有效回收問卷為214份。結果顯示：①公眾對海綿城市、海綿工程的認知度不高，僅有不足5%的受訪對象對海綿工程有所了解；②公眾認為解決城市內澇最好的辦法是加強排水管網系統的建設而并非海綿城市建設。調研結果并不出乎意料，已有案例表明，公眾對海綿城市建設存在著一定誤解[25]。

因此，無論是公眾對海綿城市建設成效的質疑，還是公眾自身參與海綿城市建設的熱情，都存有改進空間。原因如下：①旁觀心態。調研結果顯示，研究區城市內澇的受損對象有限，主要集中在過往車輛和周邊商鋪上，但他們都有較好的避險方法；②積極性不足。不僅是因為海綿城市顯效緩慢，還因為缺少對節水行為的獎勵；③缺乏有效的參與途徑。在海綿城市的輿論宣傳、中小學相關科普教育實踐、公眾參與渠道以及地方政府的信息反饋等方面均需要完善。

4 研究區海綿城市建設的途徑

海綿城市的作用不僅僅是針對城市內澇，更多地是提升城市內涵。由于南北方城市差異較大，南方是“調”，北方是“蓄”，因此在海綿城市建設上需因地制宜，不為海綿而海綿。南方以水循環調控為基礎，充分利用河、湖、濕地等天然海綿體的調蓄作用，減輕常年性雨洪期的管網壓力；而北方則多是缺水城市，應充分發揮海綿工程的蓄水作用，補充地下水，在旱季時緩解用水矛盾，同時消除黑惡污染水體、凈化水質，提高水環境整體質量，對于季節性突發型的城市內澇，是以問題為導向抓點位進行工程型排水改造為主，海綿型的源頭治理為輔。

4.1 以提升城市競爭力為目標

海綿城市建設的目標不應局限于治理內澇，而是要通過海綿城市建設提升城市競爭力。

(1) 利用海綿城市建設，助力國家中心城市建設。沈陽市目前作為東北區域中心城市，海綿城市是其應該擁有的“氣質”，應結合自身特點點亮海綿城市個性，輻射帶動東北區域海綿城市的投資與建設，在推進生態文明建設、推進新型城鎮化建設、推進國家中心城市建設的過程中，海綿城市應緊緊圍繞“人的城鎮化”來實現，改善環境、治理內澇、循環節水等最終都要服務于人。

(2) 利用海綿城市“吸人”。海綿城市建設不僅僅是“吸水”，更要“吸人”，近年來東北地區人口人才流失嚴重，而海綿城市建設本身就能吸引一批專業人才，又可通過水氣環境的改善來吸引普通流動人口和其他高端人才，提高城市競爭力。沈陽市擁有全國領先的裝備制造業，但相比于工業硬實力，沈陽市在自然環境、文化和服務等軟實力方面還有所欠缺，成為人口人才流入的瓶頸。

(3) 利用海綿城市建設使財富升值，持續拉動投資。利用綠色基礎設施建設，提升房地產周邊的環境質量，促使已有房產增值，促使未建地塊吸引更多投資。沈陽市房地產市場不溫不火，開發商利潤空間有限，投資熱情不高，比對市內房價，在平均6 820元/m2的房價下(2016年9月中國指數研究院數據)，位于渾河沿岸、北陵公園、棋盤山等綠色基礎設施附近的房屋價格超過萬元的比比皆是。海綿城市建設不僅能給百姓帶來實惠，還能給地方政府帶來更多的引資機會，促使房地產市場健康發展。

4.2 新老城區的差異化治理

隨著“一河兩岸”發展規劃的提出，沈陽市形成了以渾河兩岸新老城區為骨架的城市發展格局，但渾南新區地勢較低，是傳統的泄洪區，城市防洪形勢嚴峻。而渾河北岸的老城區，建筑密度大，綠地空地少，加之老舊排水管網設計標準低，遇到暴雨便成為內澇的重災區。從環向分布上看，沈陽市的二環內是老城區，二三環和三四環間多為新城區，相對而言新城區的綠地空地較多，在海綿工程實施上更加容易一些。因此，二三環、三四環間更應注重保留更多的生態用地，確保相關施工過程中海綿工程的“一次成型”而非老城區的“事后補救”。老城區則以問題為導向，避免盲目全面翻挖，借老舊小區改造的城市更新之際完成海綿工程的升級。

目前，沈陽市內澇集中的地方多在二環之內，也是最需要做海綿工程的地方，但從整體上看，二環內幾乎沒有可用土地了，意味著不可能再通過保留和新建的方式來增加海綿公園等海綿體空間，目前二環內正在實施的海綿工程側重在“工程改造”上，也就是說用工程手段重點解決內澇積水點和水污染問題，注重的是六大功能中的“排”和“凈”。二三環、三四環間應側重海綿城市規劃，保留更多的生態用地，同時注重新建小區的海綿工程打造，利用容積率獎勵、土地出讓金折扣等多種措施促進海綿城市PPP項目和海綿小區的建設，在六大功能上注重“滯”“滲”“蓄”和“用”。

4.3 注重海綿城市的可持續性

(1) 提高公眾參與度，讓公眾知曉、了解直至支持、信任海綿工程。巨大的投入、較長的見效期，需要公眾的理解和支持，國外LID工程到哪里，解說牌就立到哪里，且解說內容細致豐富，但調研結果顯示，沈陽市老百姓對于海綿城市持觀望態度，對內澇也是“能解決最好，不解決也照樣活”，普通百姓往往只看到海綿城市投入的一面，卻因缺乏宣傳而忽視了收益的一面，盡管海綿城市的潛在收益巨大，但普通百姓更加關心與自身直接休戚相關的方面，因此，不妨從財富升值的角度切入。①從房地產升值角度進行宣傳，吸引百姓更多的關注；②從健康升值的角度，利用公益廣告、合作宣傳等方式，從“青山綠水”角度宣傳；③從公共服務升值宣傳，海綿城市不僅能夠治理城市內澇，還可提供更多的慢行路、城市氧吧等休憩空間。

(2) 保障公私合營(public-private-partnership, PPP)模式的可持續性。投資大、見效慢，使得PPP模式成為海綿城市建設的不二選擇，而且，中央政府安排了近2.00×106元的專項資金給予支持，對采用政府與社會資本合作模式達到一定比例的項目將獎勵10%，北京建筑大學環境與能源工程學院院長李俊奇表示，“國家的錢解決不了所有問題，卻可以發揮四兩撥千斤的作用。”海綿城市本身是非經營性項目，公益性強，在推動項目過程中政府與市場的邊界不確定，合作模式也在探索中。為此，要賦予社會資本優先開發權以鼓勵社會資本投入的積極性，對建設成效符合條件的開發商給予一定的獎勵，做到“誰出資，誰受益”，在滿足社會資本獲利的同時，獲得更多的外部效益。

(3) 從政策體制上保障海綿城市建設的持續性。海綿工程存在效益外溢，它所提供的服務不僅使本地區居民受益，地區外的居民也能夠享受到水質凈化和更多休閑空間的益處。作為公共產品或服務，海綿工程具有效用的不可分割性、消費非競爭性、受益的非排他性特征。但海綿項目單位面積建設成本動輒過億元，且面積較大，資金需求量巨大，由此產生的債務風險源需要建設者承擔，這或多或少降低了地方政府的積極性，同時，海綿工程可能不會帶來立竿見影的短期效果，因此要從政策和制度上防范地方政府外溢政績最小化行為，從更高一級區劃上設計長期規劃的機制體制，保證地方政府每屆領導班子都在此規劃上補充完善，而不是時斷時續。