在我们做的很多外地项目中，无论是当地政府还是各个外脑。不一而同地提及要建设海绵城市，那么什么是海绵城市呢?简单说，就是城市下雨的时候就吸水，干旱的时候就把吸收的水再‘吐’出来，使水源得以涵养，使田园得以保存，使生态得以循环。身边最直接的例子就是，我们参与设计与建设的天津文化中心，尤其在2014年的七二六大暴雨中的表现，整体调蓄稳定极大的减轻了市政排水的压力。在暴雨的肆虐下发挥了极大的作用。
图丨“七二六”天津暴雨湖面上升40cm
其实，我国有300多个城市属于联合国人居环境署评价标准的“严重缺水”，和“缺水”城市。而旱涝不均问题严重困扰城市长久永续发展,建设海绵城市是让城市回归自然的一个主要途径。根据美国国家环境保护机构的定义(EPAUnited States Environmental Protection Agency)现代城市对暴雨径流的错误处置主要存在于，我们的现代化的排水设施。雨水被收集到雨水系统中被排放到附近的水体。而这些雨水是被从我们的屋顶上、道路上、停车场等公共设施中收集起来的，使得雨水径流中包含了，垃圾、细菌、重金属和一些其他的污染物。
而真正的绿色，是使雨水能够充分被土壤吸收和涵养。因城市建设大规模改变地表径流，同时对雨水利用不足、缺乏生态化城市建设理念、规划和工程设施是关键。建立“渗、蓄、滞、用、排”五位一体的新型城市雨水处理系统。对雨水做到绿色涵养、生态化利用是解决城市旱涝不均问题的一大出路。
聊聊美国、澳洲、德国、日本
怎么定义“海绵城市”这件事儿
要研究“海绵城市”的内涵，首先看看国外是否有相类似的概念。国外应对城市雨水问题的相关概念和理念主要包括：美国的低影响开发(Low Impact Development，LID)、最佳管理措施(Best Management Practice, BMP )、绿色基础设施(GreenInfrastructure )及绿色雨水基础设施(Green Stormwater In-frastructure, GSI);澳大利亚的水敏感城市(Water Sensitive Urban Design, WSUD);新西兰的低影响城市设计与开发(Low Impact Urban Design and Development, LIUDD);英国的可持续排水系统(Sustainable Urban Drainage System, SUDS);德国的雨水利用(Storm water harvesting)和雨洪管理(Storm watermanagement);日本的雨水贮存渗透等。
尽管这些概念的名称不同，但所采取的具体工程措施大同小异，基本都包括：进行径流源头控制的透水铺装地面、雨水渗透池、雨水花园、绿色屋顶、植被浅沟等，过程控制的雨水滞蓄池、调洪池、雨水湿地等，以及雨水收集回用设施等。
延伸阅读：
推荐一本好书
加州伯克利分校(UC Berkeley)的大卫沙罗科博士(DavidSedlak)也在他的新作Water4.0《水4.0》也指出，我们现阶段的第四次水革命，应该关注更可靠、更干净、更丰富的水资源。
在书中，作者将水的管理分成了几个时代，1.0时代水的利用，是在2500年前罗马帝国时期对水渠、喷泉和污水管道的利用。第二及第三次城市用水的革命发生于人们如何发展饮用水系统和如何发展污水处理系统，正如我们目前的系统，目的是使得我们的饮用水能够被安全地使用，大多是依赖于储水池、地下水管道、污水处理厂和雨水管道。而我们现在应该进行的这第四次水革命，应更加关注我们水资源的连续性、有效性、重复性、生态性，而不是在我们城市大规模开发的时候，将雨水、污水简单的进行分类和排放。
图丨Water4.0《水4.0》
为什么会想聊加州
其实大家印象里都是加州的蓝天白云，但加州本身是大部分是极度干旱的。我们查了查美国国家气象局(NationalWeather Service)的2014年数据，多于80%的加州地区都处于极度干旱的状态，见图。于是人们开始思考如何更好的保存和利用降雨，而不是简单地将其排放到就近的河流和水渠。除了降雨，降雪也是水资源的一大来源，大约30%的加州水供给来源于融雪(数据来源于洛杉矶时报LATimes)。
图丨美国全国干旱状态分布图(数据来源美国地理信息调查网站)
上图是GS(U.S. Geological Survey)发布的可视化干旱情况。在这个网站及其附属项目中，专门展示了针对加州干旱可视化的一系列数据(California Drought Visualization website)。这个网站利用美国地理信息数据及可以使用的一些开放性数据源，例如美国干旱数据(U.S. Drought)、美国再开垦局(U.S. Bureau ofReclamation)、美国军事工程师(U.S. Army Corps of Engineers)等等，将加州的干旱状况，储水池状况等开放数据，以图和时间轴的形式实时绘制出来。
延伸阅读：
图丨2011-2014年间加州水库形态变化
(数据来源美国地理信息调查网站)
图丨加州2010年用水量分布图
(数据来源美国地理信息调查网站)
图丨2010与2014对比加州雪量、出水量变化
(数据来源美国地理信息调查网站)
通过这些数据，在过去的几年间，人们已经逐渐意识到加州的干旱和自然储水的变化情况非常严重。由于简单的排放，自然状态的雪与储水池的出水量已经出现了严重的下滑的态势，这不得不使人们开始思考，怎样才能饱和和重复利用自然状态的水。
延伸阅读：
加州的一些值得推崇的微观层面做法
在加州的处理方式中，水的涵养被分为两个层面：国家区域层面及邻里社区层面。在这两个层面均采用绿色基建的做法。在国家或者区域层面，绿色基建意指对不同自然区域及保护区域的划定;在社区及邻里层面，绿色基建意指模仿自然状态而吸收涵养的雨水。美国国家环境保护机构EPA所推崇的在邻里层面的，能够涵养和再利用雨水的绿色基建系统都包括：非连续性排水(DownspoutDisconnection)、雨水收获(Rainwater Harvesting)、雨水花园(Rain Gardens)、植物盒(Planter Boxes)、Bioswales、可渗透性铺装(Permeable Pavements)、绿色街道(Green Alleys and Streets)、绿色停车(Green Parking)、绿色屋顶(Green Roofs)、都市树盖(Urban Tree Canopy)、土地保护(Land Conservation)。这些做法在加州地区得到了广泛的应用，并收到了良好的效果。以下选取应用较为广泛的良好成果的措施加以详述。
做法1： 非连续性排水 Downspout Disconnection(DD)
与 雨水收获(RainwaterHarvesting)
非连续性排水方式，是屋顶的雨水被收集起来后，指定排到一些可以下渗的区域，或是排到储水池或储水桶中，而不是我们通常看到的，简单地由散水排到雨水收集系统中。这种简单的指定路径的举措，实际上更大化地利用了土壤的涵养能力，另一方面降低了暴雨期城市排水系统的压力，特别是对暴雨时排水能力有限的城市管网。DD项目在2009年12月的时候就已经开始推行了。下图中的大桶就是洛杉矶的邻里社区中安放的非连续性排水项目(Los Angeles Downspout Disconnection Program)。雨水被收集在大桶里面，可以稍后用来浇灌临近的植物。
图丨雨水收集
图丨雨水收集用的大木桶
与非连续性排水类似，雨水收获是将雨水收集和粗储存起来以备后用，一条设计完好的雨水收获系统可以减少和减缓雨水的径流，同时提供水源。这样的做法在极度干旱的地区十分适用，雨水收获的具体做法可以使用地面的雨水桶或者地下雨水池。下图为地下或半地下的储水罐，来自波特兰的案例。
延伸阅读：
图丨地下雨水收获桶
做法2：生态截留的雨水花园(Rain Gardens)
雨水花园被广泛的称为生态截留或者生态过滤，通常被用于郊区。形态通常是有植物种植的碗型小花园，这些小花园吸收屋顶或者道路上的雨水径流，从而模拟自然水利环境下的过滤和蒸发的过程。雨水花园的形式可在任何非铺装的表面上使用。需要注意的是，雨水花园里的植物和土壤都是需要经过特殊选择的，更加吸水和更适用于涵养水分的植物。
图丨雨水花园案例(图片来自EPA官网)
道路上的雨水径流有通到雨水花园的入口。而不是我们在国内做法中，常见的将两侧简单的种植为绿带的形式。这些雨水花园要考虑雨水的入口和过滤的形式，以及一定区域的处理能力。
图丨区域雨水花园布置，按照处理能力的规划
雨水花园的做法不仅能够达到对雨水径流的数量控制，还能达到对雨水径流的质量控制的目的。当然，对于每个雨水花园的大容量也有一定的计算和要求。上图显示的Burnville社区在每个分水低点设置的雨水花园。目前对雨水花园容量的认识是24小时内6英尺(152毫米)的降雨量的处理能力。当然每个雨水花园的大小也取决于当地地区的年降雨数值。
延伸阅读：
图丨雨水花园工作原理(图片来源于美国普吉特海湾Puget Sound的雨水花园项目)
做法3：可透水性铺地(PermeablePavements)
城市中的道路、停车场、路边绿化带、和住宅区的绿化，构成了我们都市区域土地使用的40%-60%，显然是我们要实现的海绵城市的重要构成部分。我们的问题在于不能使得雨水仅仅是简单的下渗而不加以处理，不能简单的以增加绿化面积为可渗透性区域作为指标，不能仅仅简单的将雨水径流排入雨水沟中而结束、两侧绿化的回填土壤不能仅仅简单的是城市回填土，而应该是砾石与正常土壤相混合的工程土壤。我们需要改变现行的地面及路面不透水的设计思路,而使城市成为一个能自由呼吸自由吸纳水的循环。
图丨可透水性地面铺地
同雨水花园类似，可透水性铺地的材质可以是透水性馄凝土、多孔沥青、透水性铺筑材料等。在Benjamin O. Brattebo, Derek B. Booth发表于“WaterResearch”中的论文“Long-term stormwater quantity and qualityperformance of permeable pavement systems“ ，2003年11月，第37卷，4369页-4376页。文中研究了可透水性铺地作为代替传统沥青的长期有效性。四种不同的铺地系统被跟踪研究了6年，并且评估了其结构耐久性、透水能力的变化、对透过去水质量的影响。四种系统都没有明显的磨损标志、也没有明显的地表径流。研究数据也表明，通过透水铺地渗透的雨水中所含的铜、锌及汽车机油的含量也明显低于沥青表面的雨水径流，同样也表现在铅及柴油的含量上。
同时，可透水性铺地的另一个好处在于可以减低地表温度。可透水性铺地的另一个好处就是降低地表的温度。研究发现如果城市铺地的反射率能都从10%增加到35%，那么城市的温度将整体下降1度。
延伸阅读：
做法4：生态洼地(Bioswales)
图丨停车场区域的典型生态洼地构成
上图展示的是一个典型停车场区域的Bioswales。可以看到，Bioswales通常是一个线性的，比我们之前所提到的雨水花园2:1的长宽比要大的多。这个系统通常就和本地的排水沟渠相整合，但是是在就地处理过后。
图丨生态洼地换土全过程
生态洼地是有过滤土层的旱生园艺。Qingfu Xiao和E.Gregory McPherson发表在《UrbanWater Journal》中的文章，《工程土壤和植被在停车区域生态洼地的表现》，评估了停车场区域的生态洼地的过滤土壤和植物。在他的这篇文章的试验中所使用的工程土壤是：75%的火山石、25%的壤质土，这样的构成保证了工程土壤的孔隙率达到了45.3%。在加州也达到了应因地制宜的效果，因为这种配比的工程土壤，在加州容易构成且很便宜。由于使用了更多的火山石材料，使得土壤更加易于保水。
图中，即是生态洼地换填工程土的全过程。a之前b开挖c换填工程土d密实土壤e整平f测试土壤安定性g种树h完成i以碎石红木皮覆盖(通常在5.1cm-7.6cm厚度)。在他们试验中所提到的生态洼地通常都是0.9m到1.2m的深度。这样的设计通常对应的是10年一遇的暴雨或97%情况下的径流。在他们的试验中，检测到了21种化学物质的减少。
以后我们要怎么做
海绵城市应当能够很好地应对重现期从小到大的各种降雨，使其不发生灾害同时又能变害为利。而城市雨洪资源综合利用，是应对重现期从小到大降雨径流的一系列措施。
因此，城市雨洪资源综合利用是构建“海绵城市”的必然举措。
应当深刻认识和理解城市雨洪资源综合利用的重要性。应当从防洪减灾、资源利用和生态环境等方面全力理解“海绵城市”的内涵。建设“海绵城市”应当加强领导，落实责任，全面推进城市雨洪资源综合利用。
应当同时采取工程措施和非工程措施，加快立法、制定政策、保障资金投入，建立健全相应的体制机制。“海绵城市”建设，还应重视洪涝风险管理，提高城市应对洪涝的弹性和灾后快速恢复能力。
延伸阅读：
原标题：海绵城市，聊聊加利佛尼亚怎么做的
