□ 本报记者 马爱平

    2015年1月,国家财政部、水利部、住房城乡建设部联合启动了海绵城市建设试点工作；4月,南宁、武汉等16个城市通过层层筛选被列入国家级试点名单；6月，水利部组织编制了《关于推进海绵城市建设水利工作的指导意见》。该意见预计近期颁布实施。

    那么，究竟什么是海绵城市？其科学基础是什么？海绵城市规划、设计、建设应掌握哪些规律？记者走访了中国水利水电科学研究院城市水文室。

    海绵城市，是指城市能够像海绵一样，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。

    中国水利水电科学研究院城市水文室主任刘家宏说，海绵城市，是城市规划、设计、建设领域的一次创新，目的是实现城市雨水的“自然积存、自然渗透、自然净化”，其核心是“水”。而海绵城市的科学基础便是城市水文学。

    目前，全球正处于城镇化快速发展期，由此引发的城市内涝、水污染、水生态等城市水问题愈发突出。20世纪90年代初，地球上城市面积约1亿公顷，占地球陆地面积的0.67%。1990年以来，世界城市面积平均每年以5%的速率增长，目前城市面积约占全球陆地面积的3%。

    “最近30年，我国正处于城市化的高速发展期，据对全国657个城市的统计数据，我国建成区面积平均每年以7%的速率增长，相当于每年增加一个上海市建成区面积。”刘家宏说。

    城市化带来一系列水文效应，包括“雨岛效应”、“热岛效应”、“干/湿岛效应”等。特别是“雨岛效应”导致城市极端降水事件概率增加，叠加城市下垫面硬化带来的产流激增效应，使得城市内涝频发。

    刘家宏说，传统的城市建设理念偏重于经济和社会功能，强调“坚固耐用、经济美观”，对生态环境和水源涵养功能的考虑不足，特别是对城市化的水文效应认识不足。例如，对马路和停车场等采用硬化方式，避免雨天带来的泥泞问题；对城市河道采用渠化方式，人为增加排水流速，缩减河道断面，节省两岸土地；对城市河湖进行围填侵占，增加建设用地等。

    海绵城市建设改变了过去的传统理念，强调城市开发和建设要尽可能维持区域天然状态下的水文机制，通过一系列的分布式措施创造与天然状态下功能相当的水文和地表景观，减轻城市化地区水文过程畸变带来的社会及生态环境负效应。

    刘家宏说，海绵城市规划、设计、建设的关键是要掌握并运用城市水循环的机理与规律，科学分配“渗”、“滞”、“蓄”、“净”、“用”、“排”的通量和过程，制定实现各分项目标的工程和非工程措施，包括渗透面的布置、滞蓄工程的建设、雨水利用项目规划等。

    据介绍，完成上述工作需要以下三方面的水利科技支撑：基础理论层面需要了解复杂城市下垫面的产汇流机理；关键技术层面需要建立分布式的城市水文模型；应用实践层面需要定量评估不同规划情景下“渗”、“滞”、“蓄”、“净”、“用”、“排”的客观效果。“上述三个方面即是城市水文学研究的核心内容，也是海绵城市建设的科学基础。” 刘家宏说。

    “城市水文学与传统的水文学研究有很大的差异，早期水文学研究重点关注全球和流域水文过程的周期性、随机性和一致性。城市单元因其强烈的时空变异性，使得水文周期性、一致性等基本原理不复存在，现有的理论和方法受到严峻挑战。” 刘家宏说，探索揭示城市水文的基本原理，建立一套城市水文变异性研究的科学方法将是中国水科院城市水文室的主攻方向，也是研究团队共同的奋斗目标。