2015年1月，國家財政部、水利部、住房城鄉建設部聯合啟動了海綿城市建設試點工作；4月，南寧、武漢等16個城市通過層層篩選被列入國家級試點名單；6月，水利部組織編制了《關于推進海綿城市建設水利工作的指導意見》。該意見預計近期頒布實施。
那么，究竟什么是海綿城市？其科學基礎是什么？海綿城市規劃、設計、建設應掌握哪些規律？記者走訪了中國水利水電科學研究院城市水文室。
海綿城市，是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。
中國水利水電科學研究院城市水文室主任劉家宏說，海綿城市，是城市規劃、設計、建設領域的一次創新，目的是實現城市雨水的“自然積存、自然滲透、自然凈化”，其核心是“水”。而海綿城市的科學基礎便是城市水文學。
目前，全球正處于城鎮化快速發展期，由此引發的城市內澇、水污染、水生態等城市水問題愈發突出。20世紀90年代初，地球上城市面積約1億公頃，占地球陸地面積的0.67%。1990年以來，世界城市面積平均每年以5%的速率增長，目前城市面積約占全球陸地面積的3%。
“最近30年，我國正處于城市化的高速發展期，據對全國657個城市的統計數據，我國建成區面積平均每年以7%的速率增長，相當于每年增加一個上海市建成區面積。”劉家宏說。
城市化帶來一系列水文效應，包括“雨島效應”、“熱島效應”、“干/濕島效應”等。特別是“雨島效應”導致城市極端降水事件概率增加，疊加城市下墊面硬化帶來的產流激增效應，使得城市內澇頻發。
劉家宏說，傳統的城市建設理念偏重于經濟和社會功能，強調“堅固耐用、經濟美觀”，對生態環境和水源涵養功能的考慮不足，特別是對城市化的水文效應認識不足。例如，對馬路和停車場等采用硬化方式，避免雨天帶來的泥濘問題；對城市河道采用渠化方式，人為增加排水流速，縮減河道斷面，節省兩岸土地；對城市河湖進行圍填侵占，增加建設用地等。
海綿城市建設改變了過去的傳統理念，強調城市開發和建設要盡可能維持區域天然狀態下的水文機制，通過一系列的分布式措施創造與天然狀態下功能相當的水文和地表景觀，減輕城市化地區水文過程畸變帶來的社會及生態環境負效應。
劉家宏說，海綿城市規劃、設計、建設的關鍵是要掌握并運用城市水循環的機理與規律，科學分配“滲”、“滯”、“蓄”、“凈”、“用”、“排”的通量和過程，制定實現各分項目標的工程和非工程措施，包括滲透面的布置、滯蓄工程的建設、雨水利用項目規劃等。
據介紹，完成上述工作需要以下三方面的水利科技支撐：基礎理論層面需要了解復雜城市下墊面的產匯流機理；關鍵技術層面需要建立分布式的城市水文模型；應用實踐層面需要定量評估不同規劃情景下“滲”、“滯”、“蓄”、“凈”、“用”、“排”的客觀效果。“上述三個方面即是城市水文學研究的核心內容，也是海綿城市建設的科學基礎。” 劉家宏說。
“城市水文學與傳統的水文學研究有很大的差異，早期水文學研究重點關注全球和流域水文過程的周期性、隨機性和一致性。城市單元因其強烈的時空變異性，使得水文周期性、一致性等基本原理不復存在，現有的理論和方法受到嚴峻挑戰。” 劉家宏說，探索揭示城市水文的基本原理，建立一套城市水文變異性研究的科學方法將是中國水科院城市水文室的主攻方向，也是研究團隊共同的奮斗目標。
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