规划问道

海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

      本文认为,坚持先规划后建设,充分发挥规划引领作用,是科学有序推进海绵城市建设的重要前提。研究系统归纳了推进海绵城市建设10余年来的政策导向变化和实施模式演进,结合新的发展形势,提出了包括规划体系、规划思路、规划管控、规划方案等方面的海绵城市规划编制与应对策略,并以无锡市为例,探索形成了以指标管控刚性弹性结合、建设方案量质统筹、运行调度蓄排平衡为重点的“市-区-片区”三级海绵规划管控体系做法,以期为同类城市提供借鉴。


      全文刊载于《城市规划》杂志2024年增刊,欢迎分享。


【作者简介】
龚道孝  中国城市规划设计研究院副总工程师、城镇水务与工程研究分院院长、厦门分院院长,教授级高级城市规划师,中国城市规划学会工程规划专业委员会秘书长。

周飞祥  中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院生态环境研究所所长,高级工程师。

王巍巍  中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院主任工程师,教授级高级工程师。

杨映雪  中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院高级工程师。

赵政阳  中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院助理工程师。

黄明阳  中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院助理工程师。


编好海绵城市专项规划、做好顶层设计是科学有序推进海绵城市建设的基础。2016年,住房和城乡建设部印发《海绵城市专项规划编制暂行规定》(建规〔2016〕50号,明确了海绵城市专项规划编制的要求[1],次年,又以联合署名文章的形式发布《海绵城市建设的顶层设计》,对海绵城市专项规划编制中出现的问题进行纠偏,对编制要求做了进一步的细化和阐述。

但是,自2013年提出“海绵城市”概念以来,作为彼时的新生事物,在10余年的推进过程中,海绵城市的内涵、建设重点和推进模式也经历了一个逐步优化、完善和发展的历程。与此同时,我国城市发展特征、规划体系也发生了重大变化。因此,在新的发展形势下,从未来如何进一步支撑海绵城市建设长效发展的角度出发,研究海绵城市建设的规划应对策略具有迫切需求和重要意义。

海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

海绵城市建设推进历程与实施模式

1.1  推进历程


2013年12月,习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出,要建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。之后,党中央、国务院对海绵城市建设作出了一系列决策部署。2015年,国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发〔2015〕75号中明确海绵城市建设总体原则、总体思路和城市建成区2020年20%、2030年80%以上面积达到海绵城市建设目标的“时间表”要求[2]。“十四五”以来,住房和城乡建设部进一步提出“系统化全域推进海绵城市建设”,并印发《关于进一步明确海绵城市建设工作有关要求的通知》(建办城〔2022〕17号,对海绵城市理念做了进一步的优化和完善,明确了缓解城市内涝是海绵城市建设主要目标[3]。与此同时,财政部、住房和城乡建设部、水利部在“十三五”“十四五”时期先后评选2批30个海绵城市建设试点和3批共60个系统化全域推进海绵城市建设示范城市,通过在不同地区试点探索,形成了较为全面、各具特色的海绵城市建设经验(图1

海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

 图1  海绵城市建设推进历程

                           Fig.1  Progress of sponge city construction

回顾10余年来海绵城市建设的推进历程,总体上遵循了“顶层设计、系统谋划、试点先行、有序推进”的思路,既经历了从新理念提出到不断优化的理念完善过程,也形成了由“试点”到“示范”到“全域”,由“项目”到“片区”到“城区”,由“理念”到“工程”到“体系”的实践转化过程,一个新理念从“呱呱坠地”到“落地生根”。

1.2  实施模式


经过10余年的发展,当前海绵城市建设和推进模式日趋成熟,总结起来主要包括4个方面:一是强调系统施策,由传统的“灰色”为主转向蓝绿灰相融合,统筹完善城市雨水管理体系[4]。二是强调因地制宜,充分结合城市本底特征、建设现状,强化问题导向,以科学、客观的“把脉问诊”为基础定制海绵城市建设实施思路。三是强调全域推进,既要全域管控,大力开展水系、湿地等水敏感生态要素管控,在新、改、扩建项目中全面落实海绵城市理念,也要片区实施,以片区为单位完善工程体系,干一片成一片。四是强调统筹实施,海绵城市源头项目需要充分与城市片区更新、老旧小区改造等工作有机融合、统筹推进,将海绵城市作为项目建设的有机组成部分,在基本不增加投资的前提下实现海绵城市理念的有效落实,避免“为海绵而海绵”[5]。
海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例海绵城市建设规划应对策略

结合当前海绵城市建设发展特点,以及“十三五”以来海绵城市专项规划编制和实施中面临的一些问题,笔者认为在下一步海绵城市专项规划编制或修编中应重点关注以下4个方面。
2.1  在规划体系上,既要横向协调,也要纵向传导

海绵城市建设涉及多专业、多部门、多系统,专项规划应基于城市国土空间总体规划编制,以雨水为纽带,既要在横向上,与城市水资源规划、污水处理与再生利用规划、排水防涝规划、城市防洪规划、园林绿地规划等专项规划加强协调,在管控空间、用地竖向、规模数量指标等方面做好衔接,也要在纵向上,探索建立上下传导、各有侧重的海绵城市规划体系,并将规划明确的管控指标、管控要求纳入国土空间详细规划等,提升规划方案的落地性和可实施性[6]。

2.2  在规划思路上,统筹目标导向和问题导向


在海绵城市专项规划编制中,应进一步聚焦城市建成区范围内因雨水导致的问题,将“以缓解城市内涝为重点,统筹兼顾削减雨水径流污染,提高雨水收集和利用水平”作为重要的导向[7],进行城市本底和现状问题的调查,并针对性提出科学、客观的规划目标和指标。比如,乌鲁木齐等干旱缺水地区在专项规划编制中突出雨雪水资源化利用要求,泸州市围绕沿江丘陵地区排涝需求创新性提出了“新建区汇水面积大于1 km2冲沟保留率”等指标。

2.3  在规划管控上,即要有宏观层面水生态要素的保护,还要在指标分解方面,强化落地和传导


在海绵城市专项规划编制中,要切实明确规划管控内容和要求,一方面,从宏观角度,要针对市区乃至市域范围内与雨水调蓄或排放相关的湿地、低洼地、易涝区、径流路径等水生态敏感要素,提出纳入蓝绿线保护、限制开发等空间管控要求;另一方面,规避“专项规划依据总体规划编制、地块指标出让依据详细规划”这一普遍问题,采用刚性和弹性相结合的模式,除明确总体指标和排水分区指标外,适当弱化基于总体规划的地块指标分解,重点提出分区管控指标进一步落实、细化和分解的模式,切实提升建设指标的落地性和传导效果[8]。

2.4  在规划方案上,围绕“四水”,既要整合相关规划,更要从海绵的视角提出优化措施


当前,不少城市在海绵城市专项规划编制时,陷入“整合”的怪圈,除了新增年径流总量控制率等指标分解外,其他涉及水安全、水环境、水生态、水资源这“四水”等章节直接采用的是相关规划的整合,缺乏实质性的内容。在海绵城市专项规划编制中,确实需要整合相关规划的内容,但更要聚焦雨水排涝安全、城市降雨径流污染控制、雨水资源化利用等[9],从海绵的视角,按照海绵的理念,提出各个系统的建设模式、工程体系的完善和优化建议,并切实明确在既有相关规划的基础上还需要新实施的建设项目。
海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例
海绵城市建设实践案例

无锡市地处长江三角洲中部,行政区划面积4627.5 
km2,常住人口749.5万人,现辖江阴、宜兴2个县级市,梁溪、锡山等6个区。无锡拥江枕河抱湖,是典型的平原河网城市,拥有各级水系6288条,江河湖荡占全市总面积超1/4。2021年,无锡入围全国首批系统化全域推进海绵城市建设示范城市,围绕示范城市创建,针对城市特点和存在问题,推动海绵城市建设规划修编等工作,探索形成了以指标管控刚性弹性结合、建设方案量质统筹、运行调度蓄排平衡为重点的“市-区-片区”三级海绵规划管控体系。
3.1  问题识别

3.1.1  约束型排涝格局下,内涝风险较高,城市排水防涝防洪体系仍需“创新升级”


为保障城市安全,无锡市多年来持续推进防洪排涝建设。一方面,打造了“大包围—圩区”两级设防的城市防洪体系,形成了东以白屈港控制线、南以环太湖控制线、西以武澄锡西控制线、北以长江大堤控制线的区域层面防洪“大包围”控制圈(图2,防御外部洪水侵袭,并结合城市低洼区域,先后建成了40个防洪圩区,强化内部设防;另一方,在城市雨水管网建设上,按照中心城区不低于5年一遇、其他区域不低于3年一遇的高标准进行管网建设与改造。但该系统的主要理念是“严挡+快排”(图3,主要依靠工程措施,无法从根本上为城市雨水提供足够空间,导致汛期时局部点位“城市看海”问题依然时有发生。城市排水防涝面临的压力和存在的问题主要包括以下方面:

(1)“双峰型”雨期,强降雨较多。无锡市降雨量大,且存在“梅雨”和“台风雨”两个集中降雨期。春夏之交为梅雨期,其特点为范围广、雨期长、雨量集中;8—9月间多发生台风雨,其特点为雨强大、历时短,雨量常超过暴雨级别。因此,5—9月汛期雨量占年平均降雨量(1112.3 mm
的60%~70%。

(2)流域区域外排通道受限。无锡市洪涝外排压力较大,西部地区地势较高,北排长江存在线路长、效率低的缺点,南排太湖受水环境保护制约(非极端情况禁止排水,东排通道望虞河需兼顾“引江济太”,水位较高,排水能力受到影响(图2

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 图2  无锡市洪涝外排通道示意

Fig.2  Flood drainage channel in Wuxi


(3)竞争性防洪导致洪涝风险转移。一方面,在城市低洼区域建设防洪堤闭合圈,形成圩区大包围,实现低洼区域的防洪,但却增加了周边区域的内涝风险。另一方面,苏、锡、常各城市的防洪大包围建成后,导致无锡市区内部重要排涝通道大运河汛期水位提高了21 cm,增加了非圩区的排涝难度。模拟结果显示,无锡市内涝风险高的区域多为“双低”(圩区外地势低、水面率低片区(图3

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 图3  无锡市传统“严挡+快排”模式示意

Fig.3  Traditional mode of “strict gear and fast exhaust” in Wuxi

(4)盆形地势的排涝天然短板。无锡市整体为周边高、腹部低的“盆形”地势,北部易受高片洪水侵压和长江洪水与潮汐制约,南部常遭太湖洪水侵袭与高水位顶托,西部又需承接上游高水压境,内涝防治亟需从城市内部挖掘调蓄空间。

(5)城市雨水排放体系不健全。无锡市近些年执行了新的雨水管渠设计标准,但老城区仍普遍存在雨水管设计标准较低的问题,此外,平原河网地势导致雨水管普遍淹没出流,汛期河道水位提高,进一步降低雨水管排水能力。

3.1.2  太湖及城区水环境尚未得到根本性好转,亟需以城市降雨径流污染控制助推城市水环境持续改善


自2007年太湖蓝藻污染事件以来,无锡市持续推进由“水”到“岸”的水环境全面治理,大力推进雨污分流改造,雨污分流比例达到98%以上;持续推进雨污混错接改造,2008年以来,先后实施了“排水达标区建设”“污水处理提质增效达标区”等3轮15年的改造,污水厂进水BOD浓度约110 mg/L;高标准建设污水处理厂,执行太湖地标、出水水质达到准IV类。通过上述举措,取得了一定的成效,但距离太湖及城区水环境根本性好转还有差距。究其原因,一方面,除因“太湖安全度夏”和圩区水安全保障需要,闸口大量关闭,加之城市化过程中存在大量断头河,致使河道河水流动性差进而导致自净能力严重下降[10];另一方面,则是因为城市降雨径流污染控制缺乏有效应对。

(1)混错接改造不彻底导致的汛期溢流污染问题亟待应对。无锡已基本实现雨污分流,但局部区域还存在雨污混接及末端截污设施,汛期雨污混流水溢流入河,不利于河道水质稳定达标,水体污染呈现“雨污同期”特征(图4

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 图4  典型河道断面水质变化对比

Fig.4  Comparison of water quality changes in typical river sections

(2)城市面源污染控制亟待加强。相对于较为完善的点源污染控制,无锡在城市面源污染控制方面刚刚起步、基础较弱,导致面源污染占城市水体污染源比重较高,亟需通过源头海绵城市建设,有效控制城市面源污染。

综上,无锡市水安全问题、水环境问题在某种程度上是耦合的,相互关联、相互影响,在传统灰色建设模式面临瓶颈时,亟需通过海绵城市建设,既进一步改善水环境,逐步改变“面朝太湖无法排水”的窘境,同时在城市内部深度挖潜,增加雨水调蓄、滞纳空间,提升极端强降雨应对能力。

3.2  规划应对

3.2.1  构建纵向传导三级规划管控体系


为切实做好海绵城市建设规划管控,考虑到无锡市城市规模较大,探索构建形成了“市-区-片区”三级“纵向传导、互为支撑、各有侧重”的规划管控体系。市级层面,基于国土空间总体规划对《无锡市海绵城市建设专项规划》进行修编,重点“定目标、定分区、定指标”,明确和固化了312个管控分区。区级层面,通过发布《无锡市区级海绵城市建设专项规划编制导则》,推动各区基于详细规划编制区级海绵城市建设详细规划,重点“定方案、定项目、定时序”,将年径流总量控制率、径流污染削减率等指标分解落实到详细规划具体地块。片区层面,在蠡湖未来城等城市新发展理念示范区,编制片区海绵城市建设规划,重点梳理工程体系,提升片区海绵城市建设系统性(图5

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 图5  无锡市海绵城市三级规划管控体系

Fig.5  A three-level system of planning and control for sponge city in Wuxi

3.2.2  构建刚性、弹性相结合的指标管控体系


当前,海绵城市建设达标进度是基于城市排水片区进行评估,而实际管理工作中规划审批面对的是详规地块尺度的项目。两者指标的确定既需要上下传导,互相校核,同时又各有侧重。排水片区的指标确定应更多关注每个排水分区所承担的差异性责任和能力,强调的是底线和刚性,具体项目的指标确定更多应关注可操作性和落地实施性,强调的是灵活和平衡。


片区层面:基于水安全和水环境差异,制定排水分区管控指标。基于水安全管理(圩区和非圩区和水环境保护(太湖水源一级保护区和其他片区的不同要求,规划将无锡排水管控分区分为三大类型,按照无锡市“控规一张图”的用地分类,结合无锡市海绵城市建设的实际管理经验,确定不同分区不同用地类型的年径流总量控制率最低值,进而明确各排水分区的管控底线要求(表1、图6、图7、图8

 表1  无锡市排水分区分类

Tab.1  Classification of drainage districts in Wuxi

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海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

 图6  无锡市圩区分布

Fig.6  Distribution of polder areas in Wuxi

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 图7  无锡市太湖流域保护区分布

Fig.7  Distribution of protected areas in the Taihu Lake basin, Wuxi

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 图8  无锡市三类排水分区分布

Fig.8  Distribution of three types of drainage zones in Wuxi


地块层面:一键式指标查询模型,配套动态灵活管控机制。为提高地块层面规划管控指标的科学性和可落地性,规划选取无锡市近50个已实施海绵城市的典型项目,进行分析研究,结果显示,绿地率<20%或>30%时年径流总量控制率趋于稳定,且变化范围为5%左右;建筑密度<30%或>50%时,趋于稳定,且变化范围为5%左右(图9

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 图9  典型项目绿地率、建筑密度与年径流总量控制率关系分析

Fig.9  Relationship analysis among green space ratio, building density, and annual runoff control rate of typical projects

对其地块绿地率指标进行统计分析,95·%以上绿地率指标集中于20%~30%,当绿地率>30%时,年径流总量控制率的增长随绿地率的增长不再显著变化,因此提出:20%≤绿地率≤30%,调整值=(实际绿地率-20%÷2,结果取近似整数;绿地率>30%,调整值=+6%;绿地率<20%,调整值=0%。

通过对典型片区地块建筑密度指标进行统计分析,95%以上建筑密度指标集中于30%~50%,当建筑密度>50%时,年径流总量控制率的降低随建筑密度的增长不再显著变化,因此提出:30%≤建筑密度≤50%,调整值=(实际建筑密度-50%÷4,结果取近似整数;建筑密度<30%,调整值=+6%;建筑密度>50%,调整值=0%。

基于上述研究,在排水片区指标基础上,结合绿地率和建筑密度等控规指标,规划制定了新、改建项目的指标细化调整规则(图10、图11。新建项目海绵指标落地条件好,应严格管控。改建项目受诸多实际建设条件约束,管控应适当放宽,规划制定了“只减不增”的指标调整规则。最终,基于分区类型,用地类型、新改建类型以及开发强度(绿地率和建设密度,建构了一套“五步输入,一键查询”的管控指标模型,方便专业部门快速高效的查询和管理。规划还提出了一套灵活、动态、平衡的海绵指标调控机制:如有超额完成海绵管控指标的项目,应予以适当奖励。如有特殊原因无法完成指标的项目,可通过与同一排水片区其他地块协调解决,或缴纳一定金额费用,作为雨水管理基金,待同一排水分区有其他新改建项目实施,再由政府统筹解决。

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 图10  无锡市新建项目(除道路类)管控指标

Fig.10  Control indicators for new construction projects (except for roads) in Wuxi

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 图11  无锡市改建项目(除道路类)管控指标

Fig.11   Control indicators for reconstruction projects (except for roads) in Wuxi

3.2.3  构建量、质统筹的雨水全过程管理体系


规划以进一步应对局部点位“城市看海”时有发生、太湖及城区水环境尚未得到根本性好转两大关键问题为导向,针对排涝通道受限、地势条件不利、调蓄能力不足、雨水排放体系不健全等原因导致的洪涝风险,以及水体交互受阻、降雨径流污染控制不力等原因导致的水环境问题,提出海绵城市建设策略,推动由城市雨水工程体系以“灰色”为主导向“蓝绿灰”融合转变,以打造适宜于平原河网地区、具有示范引领效应的全过程雨水管理模式为目标,从区域雨洪管理、排水管网建设、源头项目海绵化、长效管理等方面,从“时间”和“空间”两个维度,提出海绵城市建设方案,以系统解决城市雨水相关的耦合问题,实现城市雨水管理系统的“量”“质”双统筹(图12、图13

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 图12  无锡市海绵城市规划技术路线

Fig.12   Technical roadmap of sponge city planning in Wuxi

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 图13  无锡市基于海绵城市理念的城市水系统发展战略框架

Fig.13   Strategies of urban water system development based on the concept of sponge city in Wuxi


在总体建设方案的基础上,进一步以片区为单位,重点围绕片区存在水环境、水安全问题,强化量、质统筹,通过量化计算和模拟评估,分别提出片区内源头减排、过程控制、系统治理建设项目,强化片区内雨水全过程管理,并形成片区海绵城市建设项目库(图14

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 图14  典型片区源头减排、过程控制、系统治理项目分布

Fig.14   Distribution of typical area source emission reduction, process control, and system governance projects

3.2.4  构建基于蓄、排平衡的洪涝统筹调度体系


进一步提升城市排水防涝防洪韧性,有效应对无锡市内涝防治标准50年一遇设计暴雨(214.8 mm/24 h,彻底改变传统的“严挡+快排”排涝模式,打通排水、防涝、防洪系统壁垒,推动向“蓄排平衡”模式转变,规划提出了以“蓄排平衡”为核心的洪涝统筹模式。通过模拟不同情景洪涝影响,以及开展市、区、街道、地块尺度的“蓄排平衡”测算分析,确定不同设计暴雨重现期下河道水位预降要求,大幅提升调蓄滞存能力,形成适宜于平原河网地区的联排联调模式。其中,遭遇50年一遇降雨前,提前24小时开启各级泵站提前预降水位,圩区内执行原有抽排方案,圩区外将常水位由3.1 m预降至2.5 m,通过该措施,圩区外水系可具备约2 m的调蓄空间(边界水位为4.5 m,增加6211万m3调蓄容积(相当于6个蠡湖的容积(图15、图16

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 图15  无锡市蓄排格局示意

Fig.15  Storage and discharge pattern in Wuxi

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 图16  “蓄排平衡情景”片区计算结果

Fig.16  Calculation results of the “storage and discharge balance scenario” area


规划方案模拟评估结果显示,在累计降雨量达到无锡市75%年径流总量控制率对应降雨量(22.6 mm之前,主要由源头海绵设施等微排水系统发挥减排作用,地表不产生径流,雨水基本不进入市政管网。在累计降雨量达到22.6 mm之后,雨水管网等小排水系统开始启用,排水管网流量开始增大,河道水位开始上升,直至累计雨量超过3年一遇标准(56.2 mm后,小排水系统排水能力逐渐饱和,大排水系统开始启用,河湖水位进一步上升,持续发挥调蓄排泄作用。随着降雨量超过50年一遇对应标准(214.8 mm后,大排水系统的内涝防治能力达到极限,无锡市的应急响应系统全面启动(图17

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 图17  无锡市“微、小、大”排水系统作用效果示意

Fig.17  Effect of the “micro, small, and large” drainage system in Wuxi

海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例结论与展望

海绵城市建设,规划作为顶层设计的引领和支撑作用至关重要。无论是曾经行业内热议的“后试点”时代,还是即将到来的“后示范”时代,海绵城市规划作为中长期的顶层设计,既要系统科学,也要与时俱进,才能适应不同时期海绵城市建设发展的需要。
面向海绵城市建设全面步入系统化、纵深化的新发展特征,规划应对要在规划体系上做到横向协调、纵向传导;在规划思路上,统筹目标导向和问题导向;在规划管控上,即要有宏观层面水生态要素的保护,还要在指标分解方面,强化落地和传导;在规划方案上,围绕“四水”,既要整合相关规划,更要从海绵的视角提出优化措施。
参考文献(略).

来源:城市规划杂志.

住房城乡建设部办公厅关于印发海绵城市建设可复制政策机制清单的通知

海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例


海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

海绵城市建设中统筹内涝及水环境治理的实践与思考——以宿迁和晋城为例


海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例


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问题导向推进海绵城市建设的思考——以县城海绵城市规划为例

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原文始发于微信公众号(规划中国):海绵城市建设的规划应对策略研究与实践——以无锡市为例

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