海绵城市相关研究的回顾和展望

1 研究背景

2013 年底，习近平总书记在《关于< 中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定> 的说明》和随后的中央城镇化工作会议上提出了建设“海绵城市”。2014年，国务院办公厅发布《关于推进海绵城市建设的指导意见》，随即海绵城市建设工作全面铺开[1]。截至2018年底，有32 个城市进行了海绵城市建设的国家级示范，全国有超过半数的城市开展了海绵城市建设工作。

海绵城市作为城市水系统建设的创新理念，广大学者和科研工作者积极参与海绵城市相关研究和实践工作。截止到2018 年底，从谷歌学术和百度学术上可以搜索到超过3 万篇涉及海绵城市的中文文献和800 余篇英文文献，可见海绵城市相关研究已经成为了近几年的研究热点。本文以中文核心期刊数据库和科学引文索引（Science Citation Index，简称SCI）数据库为基础，对2014 年以来的以海绵城市为研究对象的文献进行统计整理，分析海绵城市的研究热度、研究内容和进展。最后结合海绵城市的发展和研究脉络提出今后理论和实践研究的可能发展方向。

2 海绵城市研究热度分析

从2013 年海绵城市概念首次提出以来，中文核心期刊数据库共搜索到303 篇标题中含有“海绵城市”的文章。2014 年，苏义敬等在《南方建筑》上发表题为《基于“海绵城市”理念的下沉式绿地优化设计》[2] ，是首篇题名包含海绵城市的中文核心期刊文章。从2014 年到2018 年底，中文核心期刊和同期SCI 数据库中题名中包含海绵城市（Sponge City）的文章数量如图1 所示。可以看出，自从海绵城市概念提出以来，学者对于海绵城市的研究也快速升温。在海绵城市概念提出两年后，学者的研究发表呈现了爆发性增长；从中文核心期刊数据库可以看出2016 年和2017 年发表的文章突破了100篇。目前（2019 年2 月）中文核心期刊数据库2018 年能搜索到的题名含海绵城市文章为51 篇，即使考虑到部分数据库收录文章滞后的情况，2018 年文章也少于2016 年和2017 年，这预示着研究进入常态化。SCI 数据库的题目包含海绵城市的文章首次出现在2016 年，在2017 年和2018 年上升为10 篇和11 篇，说明涉及海绵城市的国际交流文章的数量还处于上升趋势，这预示着海绵城市的研究在不断地深入和国际化。

图1 2014 年至2018 年题名含“海绵城市”的收录情况

海绵城市的研究呈现典型的多学科交叉和融合的特点。从2014 年以来中文核心期刊数据库的题名包含海绵城市的文章的引用数据来看，排名前十的文章如表1所示。俞孔坚等在《城市规划》上发表的题为《海绵城市理论与实践》[3] 的文章被引用次数达到355 次。海绵城市相关研究的中文核心期刊排名前十的高引用文章涉及规划、园林、建筑、环境和经济地理多个方向。图2是2014 年以来题名中含“海绵城市”所有中文核心期刊文章的主要学科分布，可见文章在专业类型的分布上都极为广泛，涉及到了规划、园林、水利、环境、经济学、公共管理、地理学等多个学科。特别是海绵城市在规划和园林领域的文章占到了130 余篇，这与其他水系统的研究热点的文章大部分发表在环境或者水利相关领域差别较大。这说明，海绵城市是多学科融合的产物，国内多学科背景的学者都参与到了海绵城市的研究和实践中来。

图2 题名含“海绵城市”收录文章的学科分布

表1 题名中含“海绵城市”中文核心期刊数据库高引用文章

同中文文献研究情况不同的是，与国际学者的对话还主要集中在水利和环境工程领域。SCI 数据库中，从2014 年至今发表的题名含有海绵城市的22 篇文章全部为环境和水利工程领域。这说明目前有关海绵城市的国际学术对话还停留在水系统传统领域。

3 海绵城市研究特征分析

为了分析海绵城市相关研究热点随时间发展的变化，笔者对逐年中文核心期刊数据库中题名包含海绵城市的文章做了专业词汇的词频统计，得到的逐年专业词汇词频统计结果作为海绵城市相关研究热点的逐年统计，如表2 所示。可以看出中文核心期刊文章研究焦点随时间变化而呈现的发展趋势。第一，海绵城市规划和设计的研究一直是海绵城市研究的热点内容，且呈现设计的研究逐步增多的过程，这与海绵城市建设从2014年到2018 年逐年向纵深推进有关。第二，海绵城市概念的核心和内涵的讨论是最初的热点。包含“解读”“指南”“目标”和“概念”等关键词的文章在2014到2016 年大量出现，但2017 年以后这类文章的占比逐步减小。这说明海绵城市的概念逐步成熟。第三，具体海绵城市特有技术的研究集中在模型模拟和雨水径流控制的研究上。说明模型模拟和雨水径流控制在海绵城市建设中的重要性。第四，海绵城市相关研究热点有分散化和多点发展的趋势，包括模型技术研究、建设技术和材料技术研究、建设管理和绩效研究等。

从2014 年起到2018 年底为止，SCI 数据库中题名包含海绵城市（Sponge City）的文章仅有22 篇，主要涉及海绵城市核心和内涵的介绍、中国海绵城市建设实践、模型和LID 技术海绵城市案例中的应用三类文章[11]。这呼唤广大学者还需要投入更多的精力将海绵城市的理念和技术体系进行深入的研究并且发表在国外有影响力的期刊上。

表2 2014 年至2018 年海绵城市相关研究热点统计

4 研究热点的回顾

4.1 海绵城市概念解读的演变

2014 年，习近平总书记在工作中多次提到海绵城市建设，2015 年财政部、住房和城乡建设部和水利部开展海绵城市建设的典型城市示范以及全国范围的推广。海绵城市的概念也在不断地实践和研究工作中得以演变和发展，从不同时期发表的文章也可以分析这一转变。

2015 年车伍等人从比较狭义和广义的低影响开发（Low Impact Development，简称LID）概念延展，结合中国国情提出了海绵城市的核心和内涵：“海绵城市的核心是实现控污、防灾、雨水资源化和城市生态修复综合目标，通过机制建设、规划调控、设计落实、建设运营管理等全过程、多专业协调与管控，保护和利用城市绿地、水系等空间，有限利用绿色基础设施和科学结合灰色雨水基础设施，共同构建弹性的雨水基础设施，实现雨水径流的‘渗、滞、蓄、净、用、排’，应对极端暴雨和气候变化，恢复城市良性水文循环，保护或修复城市的生态系统。”[6] 这个解读来源于发布在2014年10 月发布的《海绵城市建设技术指南》中海绵城市概念解读。可以看出，海绵城市和国外LID 的区别在于：传统LID 更趋向于雨水的源头减量和控制，而海绵城市是以改善城市水系统为目标，在广义化的更大区域尺度上，构建包含LID 设施在内的灰绿基础设施；海绵城市要解决的问题也比传统LID 范畴大，海绵城市要解决城市水系统水质、水量、安全等多方面的问题。

学者还基于不同的学科背景解读海绵城市概念的核心和内涵。景观学学者俞孔坚2015 解读海绵城市概念时提出“海绵城市是从生态系统服务出发、通过跨尺度构建水生态基础设施，并结合多类具体技术建设水生态基础设施，是‘海绵城市’的核心”[3]。 同时，这篇文章也提到了“海绵是以景观为载体的水生态基础设施，是有别于工程性的、缺乏弹性的灰色生态基础设施的”。对比车伍等学者对海绵城市概念的解读，可以看到景观学学者对海绵城市概念解读的特点。首先，景观学学者的解读强调了景观学在解决城市水系统问题中的重要性，特别强调绿色基础设施的空间载体绝大部分是景观园林。这种观点促进了海绵城市的多学科融合发展，特别是在海绵城市建设实践中景观园林专家与传统水系统专家的技术融合。其次，从这两种对海绵城市概念的解读也可以看出在海绵城市概念刚刚提出时，学者对海绵城市建设内容边界认识还是存在差异的。首先学者普遍认同采用绿色基础设施去解决城市水系统问题是海绵城市的重点，但分歧在于灰色基础设施是否也是海绵城市建设的核心内容。

在海绵城市概念提出的初期，不仅仅是景观学的学者和水环境专业的学者的观点持续碰撞，水利背景的学者和水环境背景的学者针对海绵城市建设中城市防涝、径流控制等一系列问题也有过激烈的讨论。这些讨论或者争论更多的源于不同学科和专业的关注点和科学话语体系的差异，从城市水系统本身角度讲都是可以统一和融通的。如今看来，这些讨论和争论无一不促进了海绵城市理念的完善和海绵城市建设实践的优化和进步。

通过5 年来的研究和实践，2019 年初颁布的《海绵城市建设评价标准》中解读海绵城市概念的核心和内涵是“通过城市规划、建设的管控，从‘源头减排、过程控制、系统治理’着手，综合采用‘渗、滞、蓄、净、用、排’等技术措施，统筹协调水量与水质、生态与安全、分布与集中、绿色与灰色、景观与功能、岸上与岸下、地上与地下等关系，有效控制城市降雨径流，最大限度地减少城市开发建设行为对原有自然水文特征和水生态环境造成的破坏，使城市能够像‘海绵’一样，在适应环境变化、抵御自然灾害等方面具有良好的‘弹性’，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式，有利于达到修复城市水生态、涵养城市水资源、改善城市水环境、保障城市水安全、复兴城市水文化的多重目标。”与2015 年的概念解读相比，2019年的概念解读进一步强调了是城市水系统的系统性，必然是源头减排、过程控制、系统治理；强调了灰绿基础设施的大范围、大尺度、系统化的公共作用；强调了海绵城市的本质是恢复和保持水生态弹性，明确了海绵城市的目标是改善和提升城市水生态、水资源、水环境、水安全和水文化。这样完整的解读说明海绵城市的概念已经基本成型。从中文核心期刊数据库可以看出2018 年后讨论海绵城市的核心和内涵的文章已经很少出现，海绵城市概念的核心与内涵已经基本成型并兼顾多学科融合的特征。

4.2 海绵城市的规划与设计

从海绵城市相关研究的题名专业词汇词频分析可以看出，规划设计一直是海绵城市研究的一个焦点。2014年到2018 年有64 篇文章涉及到海绵城市建设规划的研究。海绵城市虽然是一个从城市水系统角度提出的建设理念，但是城市水系统的客观存在载体是城市空间，因此规划和设计成为实现海绵城市的重要环节。海绵城市是合理构建绿色基础设施和灰色基础设施解决城市水系统问题，规划设计恰恰解决了设施布局和系统配置问题。因此，规划设计成为海绵城市相关研究的热点是顺理成章的。海绵城市规划设计相关文章可以分为三类：第一类是对海绵城市规划方法和流程的探讨；第二类是对海绵城市规划设计中某种技术方法的研究；第三类是海绵城市规划设计的案例分析。

海绵城市建设开展5 年来，规划设计作为先导，广大规划设计实践者和学者对海绵城市规划和设计的定位、目标和技术方法进行了广泛的探讨和实践。这些探讨和实践识别了海绵城市规划设计的基本流程；厘清海绵城市规划与其他规划的关系；构架了海绵城市规划设计的技术路线和基本方法[12-13]。在不断的实践和研究中，学者普遍认同海绵城市的建设规划实际上是对区域内水环境、水安全、水生态、水资源等目标的分解和达成的方案规划，确定了规划中如年径流总量控制率作为最为关键的控制指标[14]，推荐采用模型模拟工具用来分析径流和水环境在海绵城市建设前后的变化来优化规划方案[15-16]。

海绵城市规划设计中技术方法的研究也是这几年的研究热点。绿色基础设施的构建方法是以往我国水环境研究较为薄弱的部分，海绵城市建设为这类研究和实践提供了广泛的研究和实践空间。因此，有不少学者针对绿色基础设施构建的设计细节进行探讨和研究，特别是涌现了大量园林景观如何与水工原理相结合实现径流减量或者污染控制的绿色基础设施规划设计方法的研究。典型的包括：下凹绿地构建雨水入渗和滞留设施，构建景观与污染物净化功能并重的湿地、生态塘、溪流等。

在海绵城市建设大力开展的现状下，海绵城市规划设计的典型案例分析也大量涌现。这些案例在使用标准的海绵城市设计流程和典型方法学的同时，根据案例区域的地理经济特征因地制宜地构建了特有的海绵城市建设指标体系；针对本区域特有的水系统问题构建专有的海绵城市建设重点和方法。如张伟和王佳卓等针对南宁市水城的特点，将南宁的水环境改善作为海绵城市建设的重点来规划和实施，对水系稠密但水环境受到污染的南方城市展开海绵城市建设工作具有指导和示范意义[17]。考虑到我国海绵城市建设区域气候、地理和经济条件的多样性，这类文章对于海绵城市在全国范围推广具有较强的区域实践指导意义。

4.3 模型模拟

2014 年以来中文核心期刊中共有18 篇题名含有海绵城市文章重点研究模型模拟。该类文章主要分为各种模型如何应用于海绵城市，如SMWW 模型、Archydro水文模型、XPdrainage 模型如何应用于海绵城市规划和设计。此外，还有部分文章探讨如何构建海绵城市模型模拟信息化平台，以及探讨采用模型进行径流控制和辅助支持防洪排涝工作。在海绵城市建设中，因为要解决复杂城市水系统的水质和水量问题，采用水文水质模型代替原有的简单依靠设计手册和局部管网平差方法进行设计成了必由之路。海绵城市的建设对我国城市水系统引入水文水质模型模拟辅助规划、设计和建设中起了指引和倒逼普及的作用。

在为水文水质模型进入海绵城市建设而鼓舞的同时，也可以看到模型模拟存在的实践和研究的不足。首先，文章中普遍提到了模型应用于海绵城市建设还处于初级的阶段，存在基础数据不足和准确性偏低的问题。因此，如何基于当前我国的情况，尽快改善基础数据质量，同时寻找数据不足时的临时应对办法的研究是值得期待的。其次，目前采用的城市水文水质模型多来源于国外，考虑到国内外水系统自身的差异和应用需求的差异，其模型数据输入输出的需求、模型参数的设定都必须在中国情境下进行适当地调整。从目前发表的海绵城市模型模拟文章来看，更多的还是将国外成熟模型在某一案例的应用，还缺乏对于中国海绵城市情境下模型结构、参数以及模型适用性的学术研究。

4.4 建设管理相关问题

海绵城市的相关研究很多主题涉及建设和运营过程的管理问题，主要包括对海绵城市建设管理问题的研究和投资模式的研究。有5 篇中文核心期刊文章讨论海绵城市建设的绩效问题，其焦点在如何建立合理的绩效评价体系。这与目前海绵城市典型城市试点工作开始进入验收评估期，亟待评价和经验总结有关。但是截止到2018 年底，已发表的文章中还没有采用成熟的评价体系对多个建成海绵城市进行实证评价的文章，科学地全面评测和总结现阶段海绵城市的建成效果是值得期待的。

2014 年以来，中文核心期刊有6 篇文章焦点是如何在海绵城市建设项目中引入PPP 模式。海绵城市围绕城市水系统进行全方位的改造，无论在新城建设中，还是旧城改造中，海绵城市建设都涉及巨额的资金投入，因此建设海绵城市离不开投资建设模式的探讨。伴随着2014 年起的PPP 模式在城市基础设施建设项目中的广泛应用，不少海绵城市建设也采用了PPP 模式。但是海绵城市项目大部分属于非特许经营的政府购买型项目（PFI），缺乏长期经营在市场获取收益的能力。近年来，海绵城市建设和运维的投资模式还处于不断的演化中，亟待政府、实践者和政府与有关学者积极探讨、创新和实践。探讨如何更好地确定海绵城市的项目边界，从而增强项目的可经营性；探讨如何进行海绵城市项目设计，从而便于项目的开展和考核；创新如何采用绿色金融、使用者付费、污染者付费的机制来实现海绵城市建设项目从PFI 到可经营性PPP 的转变。

5 未来海绵城市研究的展望

从2013 年底概念提出，海绵城市的相关研究就成为了包括规划、园林、水利、环境等城市建设相关学科的一个新的研究热点。经过5 年的发展，学者已就海绵城市概念的核心和内涵、规划设计、模型模拟、绩效、投融资等问题进行了讨论和研究，并取得了相应的成果，如厘清了海绵城市的概念，规划设计形成了一套行之有效的程序体系和方法。但海绵城市的相关研究总体还处于刚刚起步的阶段，在诸多方面还缺乏细节的技术创新研究和实践效果的实证检验研究。相信海绵城市的相关研究会向着实用技术的纵深研究和实践结果实证检验方向迈进。从文章的数量来看，中文核心期刊涉及海绵城市的文章或许将不再延续2016 年和2017 年的数量，但研究的深度和广度将进一步增强。同时，SCI 收录的文章将保持进一步的数量增长。

海绵城市规划设计的探讨和研究还将持续。我国城市水系统问题的复杂性、城市快速发展导致需求的快速增长，不同地理区域、不同城市规模导致海绵城市建设模式的差异，都需要规划设计作为为引领来协调和解决。因此，研究还将向进一步提高海绵城市规划设计的适应性、可实施性、长期有效性等方面不断迈进。

海绵城市相关研究中实用技术研究将逐步增多。不仅仅是模型模拟技术的研究，海绵城市建设中应用的先进设备、先进材料技术，海绵城市运营维护技术等方面研究将进一步深入和全方位的拓宽，期待看到更多我国原创技术和技术应用效果的涌现。

海绵城市的建设管理类研究将逐步走向深入。有关海绵城市建设和运维绩效的研究，包含合理的评价体系的设计，利用评价体系完成多个海绵城市建设和运维的实证评价分析是值得期待的。这些研究不仅仅能够总结各个海绵城市建设实例的经验得失，更是未来海绵城市建设向着更优化方向发展的基础。此外，海绵城市投融资模式的探讨和创新还将持续。海绵城市建设投资需求大，自身经济效益不显著，这导致海绵城市建设如果简单依靠短期中央和地方财政支持负担巨大，如何构建合理的投融资模式也是今后海绵城市建设能否持续和大范围可持续推进的重要保障。

参考文献

[1] 章林伟. 海绵城市建设概论[J]. 给水排水, 2015(6):1-7.

[2] 苏义敬, 王思思, 车伍, 等. 基于“海绵城市”理念的下沉式绿地优化设计[J]. 南方建筑, 2014(3):39-43.

[3] 俞孔坚, 李迪华, 袁弘, 等.“ 海绵城市”理论与实践[J].城市规划, 2015.

[4] 吴丹洁, 詹圣泽, 李友华, 等. 中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究[J]. 中国软科学.

[5] 车生泉, 谢长坤, 陈丹, 等. 海绵城市理论与技术发展沿革及构建途径[J]. 中国园林, 2015, 31(6):11-15.

[6] 车伍, 赵杨, 李俊奇, 等. 海绵城市建设指南解读之基本概念与综合目标[J]. 中国给水排水, 2015(8):1-5.

[7] 胡楠, 李雄, 戈晓宇. 因水而变——从城市绿地系统视角谈对海绵城市体系的理性认知[J]. 中国园林, 2015,31(6):21-25.

[8] 杨阳, 林广思. 海绵城市概念与思想[J]. 南方建筑,2015(3).

[9] 邹宇, 许乙青, 邱灿红. 南方多雨地区海绵城市建设研究——以湖南省宁乡县为例[J]. 经济地理, 2015,35(9):65-71.

[10] 吕伟娅, 管益龙, 张金戈. 绿色生态城区海绵城市建设规划设计思路探讨[J]. 中国园林, 2015, 31(6):16-20.

[11] Liu H, Jia Y, Niu C. “Sponge city” concept helps solve China’s urban water problems[J]. Environmental Earth Sciences, 2017, 76(14):473.

[12] 仝贺, 王建龙, 车伍, 等. 基于海绵城市理念的城市规划方法探讨[J]. 南方建筑, 2015(4).

[13] 马洪涛, 周丹, 康彩霞, 等. 海绵城市专项规划编制思路与珠海实践[J]. 规划师, 2016, 32(5):29-34.

[14] 任心欣, 汤伟真. 海绵城市年径流总量控制率等指标应用初探[J]. 中国给水排水, 2015(13):105-109.

[15] 任南琪, 王谦, 黄鸿, 等. 基于“大小海绵”共存模式的体系化海绵城市绩效评估[J]. 中国给水排水,2017(14):1-4.

[16] 章林伟, 牛璋彬, 张全, 等. 浅析海绵城市建设的顶层设计[J]. 给水排水, 2017(9):1-5.

[17] 张伟, 王家卓, 车晗, 等. 海绵城市总体规划经验探索——以南宁市为例[J]. 城市规划, 2016, 40(8):44-52。

作者

环能科技股份有限公司  佟庆远

欢迎订阅《建设科技》杂志（半月刊）

国内邮发代号：2-543

账     号：0200049309201072985

单位全称：北京康居认证中心

定     价：15元/本

开户银行：中国工商银行股份有限公司四道口支行

邮     箱：kcpc409@126.com