2013年習近平總書記在中央城鎮化工作會議上提出要建設“自然積存、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’”； 2014年11月，住建部發布《海綿城市建設技術指南》； 2015年1月，財政、住建、水利三部門聯合下發《關于組織申報2015年海綿城市建設試點城市的通知》； 2015年4月，武漢等16城市被列入“海綿城市”試點 ，海綿城市將是新型城鎮化的重要發展方向。海綿城市建設背景有以下四個方面：一、快速城市化；二、 城市雨島效應明顯 ；三、城市內澇頻發 ；四、傳統城市建設重經濟社會功能，輕生態服務功能（重社會，輕生態）。

　　我國城鎮化水平在1949年僅為10.6%，1980年為19.4%，2014年達到54.77%；城鎮人口1949年只有5767萬，2014年全國城鎮常住人口為74916萬。近年來，每年城鎮人口凈增超過2000萬人，城鎮化處于高速發展階段。我國城市建成區迅速擴大，1981年為7438平方公里，2000年為22439平方公里，2011年已達43000平方公里，平均每年增加1800平方公里，大致相當于增加一個上海市建成區面積。中國大陸地區逐步發展形成了十大城市群和十幾個中小城市群，城市群的發展在帶來經濟社會群聚紅利的同時，也造成水循環過程的畸變和區域性氣候演變，給生態環境帶來巨大壓力，各類水問題日益凸顯。

　　觀測事實表明，近50年來，全國最大1d、3d雨量增減不明顯，但短歷時暴雨強度增加、極端降水日數也在增加，尤其是在城市及周邊地區，雨島效應更加明顯。城市雨島效應和下墊面產匯流過程畸變導致內澇現象頻發。 2007-2013年，全國超過360個城市遭遇內澇，其中六分之一單次內澇淹水時間超過12小時，淹水深度超過半米，北京、廣州、濟南等城市甚至發生了造成人員傷亡的嚴重內澇。建設部對351個城市的內澇情況調研顯示: 213個城市發生過不同程度的積水內澇，占調查城市62%，北京、上海、廣州、重慶、南京、杭州、武漢、西安等都出現過嚴重的內澇災害。

　　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，造成一系列水、生態、環境問題。 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。

　　隨著城市化的發展，大型、特大型城市的人口密集程度日益提高，為了承載更多的經濟總量和社會人口，許多湖泊洼地被開發利用。比如北京，市區水面比例由5％降低到2％左右，歷史上良好的水系和眾多的湖泊，現在只能在名字上體現：水碓子、葦子坑、葦子溝、南洼子、北洼子、將臺洼等。武漢近20年來南湖和東湖等水域變化也是“重社會、輕生態”城市化建設的一個縮影。

　　城市發展通常分為三個階段。初級階段為人口快速增加，重工業為主導，以馬路、高樓、工廠等灰色鋼筋混凝土為主基調，正像倫敦奧運會開幕式里的場景，煙筒林立，烏煙瘴氣。河湖受到污染和嚴重擠占。現階段為強調人們對良好環境的需求，生態環境建設逐步強化，突出特征是草地、林地的增加和綠色基調的逐漸增強。河流湖泊等的保護開始受到重視，但限于治理黑臭等外觀。而未來階段則為人們貼近自然的歸屬感越來越強烈，建設以城市水系為中心的生態體系，形成“水清、岸綠、河暢、自然”的臨水宜居型城市，增強的藍色基調。城市河湖水系等“海綿體”的保護和恢復受到空前重視。

　　國外海綿城市的建設探索可追溯到19世紀，大規模的建設始于20世紀70年代。早在1852年，巴黎的城市排水系統就被納入建設規劃之中； 1859年，倫敦地下排水系統工程動工，1865年完工，全長2000公里。美國在1972年以前沒有內澇防治體系，之后由于合流制的污染和城市內澇等原因，開始規劃建設大排水系統。 澳大利亞在1974年沒有內澇工程體系，由于1974年的大洪水等原因，1975年開始規劃建設城市內澇體系； 日本東京于1992年開始建造“地下神廟”，歷時15年，耗資30億元，終于建成堪稱世界上最先進的下水道排水系統。

　　國家的設計理念主要是四個：美國的低影響開發 (LID)：采用源頭削減、過程控制、末端處理的方法進行滲透、過濾、蓄存和滯留，防治內澇災害；英國的可持續發展排水系統(SUDS)；澳大利亞的水敏感性城市設計(WSUD)；日本城市泄洪系統和雨水地下儲存系統。這是美國的低影響度開發。LID融合了經濟、環境、發展等元素，是一種基于經濟及生態環境可持續發展的設計策略。其目的是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土地景觀，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。LID 于20世紀90年代在美國馬里蘭州普潤斯·喬治縣提出，用于城市暴雨最優化管理實踐（Best Managements Practices）。

　　這是低影響開發的主要措施。一個是保護和修復城市的天然河湖，劃定河湖藍線。立法禁止圍填河湖及天然濕地。對已渠化的河道進行生態修復。一個是修建生物滯留池( Bio-retention) 又稱雨水花園( Rain garden) ，或者生物入滲池( Bio-infiltration)。一般修建于流域上游，通過利用植物、微生物和土壤的化學、生物及物理特性進行污染物的移除，從而達到水量和水質調控目的。植被；有機覆蓋層；植物生長介質層。三是草地渠道。是一種狹長的渠道，對來自于停車場、人行道、街道以及其它不透水性表面的徑流進行過濾和入滲，與傳統渠道區別的是其表面鋪設有植被。

　　四是植被覆蓋又稱為綠色屋頂或者綠覆蓋，在不透水性建筑的頂層覆蓋一層植被，是由植被層、介質層、過濾層以及排水層等所構成的一個小型的排水系統。五是透水性路面。各國在應對城市雨澇問題時，都提出了各自新的設計理念。LID模式：由原來的單純排水轉換為下滲、蓄水、排澇、雨水利用雨污分流代替雨污合流制是一個緩慢過程，在城市規劃中應不斷改造舊城區合流制排水系統，采取截流合流制管道中的污水到新建污水管網中，以及新建雨水和污水管網的形式結合，逐步以實現從合流制到分流制排水的過渡。

　　其他國家的建設理念和措施與LID基本一致，只是側重點不同：英國的可持續發展排水系統(SUDS)側重“蓄、滯、滲”，提出了四種途徑“消化”雨水（儲水箱、滲水坑、蓄水池、人工濕地），減輕城市排水系統的壓力。澳大利亞的水敏感性城市設計(WSUD)側重“凈、用”，強調城市水循環過程的“擬自然設計”。日本城市泄洪系統和雨水地下儲存系統強調“滯”和“排”。

　　第三部分介紹一下海面型城市的主要任務。海面型城市的核心思想是“一片天對一片地”，實現立體多層次多功能分流分滯 在基本遵循自然產匯流規律的基礎上，城市建成后實現“一片天對一片地”，利用城市空間對降雨“化整為零”進行收集和儲存：就地滲排，構建分散立體多層次、多功能的分流分滯系統。

　　生態屋頂。對所有新建或可改造的房屋屋頂進行屋頂綠化(或微型菜園)，可有效儲和攔對應面積的雨水100-300毫米；建立空中儲水層；同時還可以有效削減城市的“熱島”效應，美化城市，改善空氣質量和減少環境污染。生態景觀。對所有新建或可改造的綠地進行改造，實現旱可高效補灌，澇可快速滲排。可有效儲、攔和收集對應面積的雨水150-400毫米。生態道路。對所有新建或可改造道路、硬化地面預埋排灌一體管，將道路和硬化形成的徑流經沉沙及隔濾垃圾井后通過排灌管滲至地下，可有效儲、攔和收集對應面積雨水100-200毫米。生態水池。修訂地下消防水池國家標準，擴建地下消防水庫，利用自然湖泊或新建人工蓄水池進行錯峰調節，削減徑流峰值。生態廣場。科學合理的將城市新建或可改造的的廣場、小區活動中心廣場改成下陷式多功能廣場，汛期作為分洪儲水的人工景觀湖，少雨季節恢復廣場和活動中心，應對城市特大暴雨洪澇。

　　還有一方面重要的措施是強化滲透滯蓄。加大滲水路面、下凹式綠地、下凹式廣場建設比例，發揮對雨水的下滲、截流、滯蓄作用。利用地下空間滯蓄利用雨洪。在積水點多發、且對城市安全要求運行較高的地區分別建設地下滯蓄水涵，在城區下凹式立交橋區等建設的地下滯蓄利用空間。利用天然洼地等滯蓄雨洪。例如北京：結合西部地區山洪滯蓄要求，利用砂石坑建設西部蓄洪回補工程，新增雨洪水調蓄能力700萬方，調蓄雨洪水，實現自然回補涵養地下水源。

　　再有就是立體多層次多功能分流分滯。奧運中心區屋頂、地面和綠地全部建設雨水設施，年可收集雨水105萬立方米，20年一遇的暴雨全部蓄集園內。這是第一項任務：海綿體的建設。城市海綿體：既包括河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水系，也包括綠地、花園、可滲透路面這樣的城市配套設施海綿體的建設從點到到線到面。要有效的保護現有河湖海綿體，要全面修復受損海綿體，要大力構建城市新海綿體。這是點狀海綿體：蓄水池。在城市小區或公園里設置地下或半地下的雨水蓄積池，將小區屋頂的雨水、花園地面的產流收集起來，用于無雨日的綠地灌溉。

　　線狀海綿體：河湖水系。首先是做好河湖海綿體的拓展。增加河流水系集蓄、滯留、承泄能力；在中下游建設生態緩沖帶，在入河口恢復灘/濕地。做好做好河湖海綿體的的連通。研究河湖連通的可能性及連通方案，提高城市水體流動性及調配靈活性。還有蓄洪區海綿功能開發以及海綿體整合。面狀海綿體。綠地及透水地面系統。

　　任務二是排水設施建設——多尺度排水系統構建。小尺度排水系統建設：針對常見雨情，源頭雨水控制，通過滲、蓄、滯策略排水。考慮城市用地布局、豎向設計和道路豎向設計對雨水綜合利用和排放。中尺度排水系統：針對城市洪澇標準內雨情，通過中小河道、雨水管道、泵站提標改造、增設行泄通道、調蓄區、蓄澇區等策略，通過常規的雨水管渠系統收集排放。大尺度排水系統： 針對超常雨情，設計暴雨重現期一般為50-100年一遇，由隧道、綠地、水系、調蓄水池、道路等組成，通過地表排水通道或地下排水深隧，輸送極端暴雨徑流。

　　任務三是科學調度管理。在理清各部門職責的條件下，研究城市海綿體和排水系統聯合調度的可能性及分工，制定海綿體個體與群體之間、上下游及左右岸之間分散滯蓄、緩釋慢排的調度方案；研究通過海綿體滲、滯、蓄、凈、用、排實現城市生態補水的長效機制；最大限度的發揮海綿城市建設的防澇及生態補水功能。

　　最后說一下海綿城市建設的幾個關鍵問題。城市是水循環“二元”演化程度最深的地區，雨水系統，天然湖泊水系、濕地，坡面漫流、河口都是屬于自然水循環的；自來水系統、排水系統、污水再生水利用系統，屬于社會水循環。海綿型城市建設的最根本目標就是：要盡量減少社會水循環對自然水循環的沖擊。一方面，在水量上不要從自然水循環剝奪太多；另一方面，在水質上，污水別排得太多。要實現節水、治污、再生利用。維持二元水循環的平衡，讓水的生態功能，經濟功能發揮到極致。

　　海綿型城市建設目前存在七個方面的關鍵問題，包括城市海綿體規劃技術；“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施的布局及調度運用技術；城市排水系統規劃技術；城市排水規劃標準完善；設計方法改進；城市洪澇預警調度系統；海面城市建設目標的可達性分析。這是分布式城市水循環模型。分布式城市水循環模型，首先將城市劃分為不同的功能”斑塊”,在每個斑塊上進行“自然-社會”二元水循環過程模擬，然后將地表水文過程與地下管網的水動力學過程進行耦合，得到城市水循環的分布式模擬結果。在斑塊單元，模型能夠刻畫海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、用”措施的效果，在管網水動力學模擬環節可以反映“排”的效果。

　　最后，城市快速發展改變了地表自然格局和城市上空的降水規律（雨島效應），造成水循環過程畸變。傳統城市建設重社會經濟功能、輕生態涵養功能，在內澇防治上片面強調“外排”，導致內澇和缺水問題交替出現——“遇雨即澇、無雨則旱”。開展海綿城市建設，關鍵是要落實“一片天對一片地”的思想，將內澇水“化整為零、變害為利”，在城市水文單元上實現自然積存、自然滲透、自然凈化！

　　王浩:中國水利水電科學研究院水資源研究所所長、中國工程院院士