從“海綿”到“韌性”：城市水系統如何化解汛期焦慮？| 建設綠色低碳的美麗城市
時間：2025-07-24 14:20:21 來源：中國環境APP 作者：中環報記者韋璐
中央城市工作會議于近日召開，會議部署城市工作7個方面的重點任務，包括著力建設安全可靠的韌性城市等，其中提及強化城市自然災害防治，統籌城市防洪體系和內澇治理等內容。日前，全國多地進入主汛期，如何化解汛期水污染風險，推動城市水環境治理，從海綿城市向韌性水系統轉型升級？記者專訪了中國科學院生態環境研究中心區域與城市生態安全全國重點實驗室研究員趙洪濤。
提升韌性是水環境改善下一個突破點
中國環境報：當前我國水環境質量總體改善明顯，您認為，要實現水環境質量持續穩定提升，下一個突破點在哪里？
趙洪濤：根據今年4月生態環境部公布的數據，我國Ⅲ類及以上水體占比已超過90%，水環境質量得到根本性改善。然而，當前仍面臨一個突出問題——汛期污染。
在非降雨期，河道水質通常保持良好；但一旦遭遇降雨，水質便會迅速惡化，從Ⅲ類降至Ⅳ類、Ⅴ類甚至劣Ⅴ類。這種周期性現象表明，水環境質量的持續穩定改善仍面臨重大挑戰。
這一問題在城市地區尤為顯著。隨著工業點源污染得到基本控制、城市污水收集處理系統不斷完善、海綿城市建設持續推進等，城市水環境整體已有顯著改善。但汛期污染與水質波動的關聯性依然較高，主要原因在于排水管網系統存在“晴天藏污納垢，雨天零存整取”現象。另外，城市地表綠色空間雨洪調蓄能力弱、河湖水環境容量有限，加劇了城市汛期污染強度。
具體而言，由于實際條件中，地下管網普遍存在錯接混接、滿管流、流速低等問題，大量污染物在晴天時沉積于管網內部；降雨時，沉積物被集中沖刷入河，導致水質急劇惡化。這反映出我國水環境系統仍具有較強的脆弱性，因此提升韌性將是下一個突破點。
中國環境報：當前正值汛期，針對雨污混流溢流、面源污染等汛期水污染問題，有哪些應急處理方式和長效管理機制？
趙洪濤：我們在江蘇省無錫市的研究發現，汛期污染呈現兩個明顯的階段性特征，可以形象地用“兩個草帽”來描繪其污染負荷的時間變化曲線。第一階段，由初期暴雨沖刷地表和管網形成的污染峰值，是一頂“小草帽”；第二階段，管網持續沖刷、泵站提升排放和污水處理廠跨越排放，形成更持久的污染峰值，是一頂“大草帽”。這兩個階段的污染特征和形成機制各不相同，需要采取針對性防控措施。
當前，針對汛期雨污混流溢流、面源污染等水污染問題，應急處理方式主要包括利用清潔水源（如中水）進行調水稀釋、啟動超磁分離等應急處理設備凈化水質，以及直接投加絮凝劑、雙氧水等化學藥劑，部分經濟發達城市還會啟用曝氧設備。這些應急措施相比以往已取得顯著成效，但總體而言仍屬于治標不治本。
在長效管理機制方面，國家為持續改善城市水環境出臺了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019—2021年）》等一系列政策文件。在地方層面，江蘇省推出了城鎮污水處理提質增效精準攻堅“333”行動計劃頗具代表性，內容涵蓋針對城鎮污水的“三消除、三整治、三提升”。安徽、遼寧、湖南、貴州等省也制定了相關行動方案，對改善城市水環境發揮了重要作用。然而，在應對中到大雨時，現有措施的效果仍存在一定局限性。
海綿城市是韌性水系統的初期階段
中國環境報：為更好地實現城市雨洪管理，我國自2014年起推廣海綿城市。近年來，打造韌性城市成為汛期城市防洪和內澇治理的一項解決方案。二者有何聯系與區別？
趙洪濤：海綿城市旨在通過加強城市規劃建設管理，充分發揮城市生態系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現雨水自然積存、滲透和凈化。它的設計初衷是通過源頭削減污染和徑流，實現面源污染治理、內澇防治和水生態環境改善。
韌性城市則是一個更為寬泛的概念，它強調對沖擊性事件的應對能力、適應力和恢復力。二者的聯系在于，韌性城市中包含了韌性水系統。韌性水系統涵蓋水資源、水安全、水環境和水生態4個維度，在受到降雨事件壓力后，能夠恢復得更好，并通過積累經驗，在下次受到沖擊時能做好準備。海綿城市可視為韌性水系統的初期階段。
中國環境報：在極端降雨事件頻發的背景下，傳統海綿城市面臨哪些挑戰？
趙洪濤：目前，我國已開展3批海綿城市試點和3批全域示范城市建設，總體成效顯著，但韌性水系統的構建尚未形成統一體系。
分享一個案例，我們在無錫市的研究，發現當地海綿城市建設成效顯著，但盡管如此，在梅雨季節連續多日降雨，或極端降雨事件的情況下，海綿系統的調蓄空間和凈化能力會達到極限，出現海綿介質飽和、功效降低的問題。
事實上，海綿城市的設計是基于單次降雨后介質排干的假設，并未充分考慮連續降雨導致介質持續飽和的情況。這一設計思路的局限，使得現有系統難以有效應對持續性降水事件。
2022年生態環境部首次公布汛期污染強度前50名國控斷面，其中有15個斷面位于海綿城市試點城市。這說明，即便經過改造，其汛期污染防控能力仍有提升空間。
此外，還有一類現象值得關注：部分海綿城市在建設過程中更注重景觀效果，在韌性水系統要求的雨水調蓄和凈化能力方面卻稍顯不足。未來，海綿城市要向韌性水系統深化發展，應在保持景觀功能的基礎上，大幅提升地表設施的調蓄和凈化能力，從而有效應對汛期污染。
統籌“四水+三色”構建韌性水系統
中國環境報：從海綿城市向韌性水系統的轉型升級，需要突破哪些瓶頸？
趙洪濤：我們團隊正在負責一項國家重點研發課題，探索城市韌性水系統的構建方法。初步認為，韌性水系統的構建需要統籌“4個水”——天上的降水、地表的匯水、管網的排水和河道的納水。同時，應整合“三色”基礎設施，即綠色——生態基礎設施，灰色——傳統工程基礎設施和藍色——城市水體系統。
當前，在我國城市水環境治理中，灰色和藍色基礎設施備受重視，但其承載能力存在明顯局限。傳統的快排快泄模式，難以應對強降雨帶來的負荷沖擊。
未來，應強化綠色、灰色和藍色基礎設施之間的協同效應。需要特別指出的是，灰色基礎設施不僅包含管網系統，還應將污水處理廠納入考量。目前，我國污水處理廠普遍采用A²O污水處理工藝，這一工藝依賴微生物處理。雨季大量雨水通過不完善的市政管網系統匯入，導致污水處理廠進水BOD、COD濃度驟降，微生物因碳源不足處理效率下降，進而產生跨越排放，也是一個重要的污染源。保障韌性水系統高效運轉，必須實現“三色”基礎設施協同運行。
中國環境報：如何突破瓶頸，推動海綿城市邁向韌性水系統？
趙洪濤：要推動海綿城市向韌性水系統轉型，應從多方面著手改進。首先，優化設計理念，在現有海綿城市改造的基礎上，進一步對地表綠色空間進行格局優化和功能提升，如多改造形成一些下洼凹陷結構，以實現雨水的臨時儲存、滯留、調蓄和凈化功能，緩解管網和河道的壓力。同時，適當識別和改造自然/公共空間實現平急兩用，如下凹式的公園、廣場等。這種綠色改造不僅符合低碳發展理念，而且建設和運營成本相對較低，具有顯著的綜合效益。值得注意的是，在未來的城市規劃中應控制開發強度，留足地表綠色空間來應對汛期污染。
其次，要進一步思考，如何提高包括海綿設施在內的現有城市“三色”基礎設施，應對更高降雨等級和連續降雨事件的韌性能力。
最后，我們可以大膽嘗試，開展城市排水體制的改革。比如，我國環境工程專家尹澄清早年曾提出一個超前構想，在未來的城市建設規劃中，在低開發強度區域，雨水排放可以嘗試采用明渠方式，市政管網埋深適當下沉，為地表排水溝渠留出空間，這樣可以解決現在雨水、污水管網混接的頑疾。
