黃 筱，黃仕元，李青青，劉鵬飛，王振宇，李 勝

(南華大學(xué)建筑學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421000)

1 復(fù)雜地形小城建設(shè)海綿城市的必要性

習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議講話中強(qiáng)調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”[1]。此后，國(guó)家相關(guān)部委陸續(xù)出臺(tái)系列海綿城市相關(guān)政策、文件與建設(shè)指南，海綿城市建設(shè)逐步展開，在我國(guó)很多城市對(duì)LID的技術(shù)應(yīng)用開展了不同的試點(diǎn)示范，如深圳50hm2的光明新區(qū)、廣州的教育小區(qū)等。

海綿城市的建設(shè)重點(diǎn)是通過(guò)低影響開發(fā)手段(Low Impact Development，LID)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的資源化利用，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)。相比于傳統(tǒng)的雨水管理模式，LID作為一種基于生態(tài)及經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展策略，能夠修復(fù)水生態(tài)，改善水環(huán)境，提高水安全，保護(hù)城市水資源，復(fù)興水文化。

目前，作為新一代的雨洪管理建設(shè)模式，海綿城市在國(guó)內(nèi)還處于初步發(fā)展階段，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著一定差距。隨著城市內(nèi)澇、水環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重，特別是我國(guó)地域?qū)拸V，地形地貌多樣化，還需因地制宜針對(duì)不同地形進(jìn)行理論研究和應(yīng)用探索。其中，復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)地形地勢(shì)復(fù)雜，地形不規(guī)整，更容易發(fā)生內(nèi)澇現(xiàn)象，復(fù)雜的地形增加了雨水就地消納和利用的難度，是當(dāng)前復(fù)雜地形海綿體系建構(gòu)的亟待突破的問(wèn)題[2]

建設(shè)復(fù)雜地形城鎮(zhèn)海綿體，使其在下雨時(shí)進(jìn)行吸水、蓄水、滲水、凈水，在需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用[3]，打造具有復(fù)雜地形特色的海綿設(shè)施，為未來(lái)復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)的海綿城市規(guī)劃及雨水系統(tǒng)規(guī)劃提供更好的思路和方法。

2 研究區(qū)概況

2.1 地理位置

大浦鎮(zhèn)位于衡東縣的西南部，西南距衡陽(yáng)市中心城區(qū)20km，四周與珠暉區(qū)、衡南縣、衡山縣交界，如圖1所示。城區(qū)面積6.8km2，城區(qū)人口1.8萬(wàn)人，為衡陽(yáng)市東北部區(qū)域性中心城鎮(zhèn)。

圖1 大浦鎮(zhèn)地理位置

圖2 大浦鎮(zhèn)地形地貌圖

2.2 地形地貌特點(diǎn)

大浦鎮(zhèn)地貌形態(tài)為低丘垅崗，波狀起伏，坡度在21%～50%之間，區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高為105.6m，最低50m，最大高差達(dá)50.6m，如圖2所示。鎮(zhèn)區(qū)地形不規(guī)整，標(biāo)高起伏較大，屬于典型的盆地、丘陵地形，山地土壤以紅壤為主，其次是紫色土壤，這兩種土的持水，透水，滲水能力也極差。城市容易存在洼地，谷底等，容易產(chǎn)生洪澇，隨著坡度的逐漸增大，復(fù)雜地形的城鎮(zhèn)降雨的徑流速度快，沖刷力大，極易引起水土流失等災(zāi)害情況的發(fā)生，破壞城鎮(zhèn)的生態(tài)環(huán)境。

2.3 水文條件

大浦鎮(zhèn)區(qū)域地表水體發(fā)育，池塘星羅棋布，較大的地表水為湘江，屬年平均降雨量1444.9mm，是全國(guó)雨日最多區(qū)域之一，并多集中于春夏兩季，以四、五月最多，十二月、一月最少；大浦鎮(zhèn)屬于典型的丘陵區(qū)域，不同于干旱地區(qū)水資源較為短缺，總體上降雨量豐富。但由于該鎮(zhèn)降雨多集中于春夏兩季，降雨時(shí)空分布極為不均，歷史上頻繁發(fā)生嚴(yán)重旱災(zāi)，1960年《湖南省抗旱工作總結(jié)》中稱為“歷史干旱走廊”，特殊的地理位置和地理特征，有利于洪水迅速匯集，產(chǎn)生高洪和大澇。同時(shí)，由于人口快速增長(zhǎng)，耕地逐漸減少，水力基礎(chǔ)薄弱也導(dǎo)致洪旱災(zāi)害情況越來(lái)越嚴(yán)重。洪旱災(zāi)害的連續(xù)性和交替性，決定著必須要提高水資源的利用與保護(hù)。

2.4 排水特點(diǎn)

大浦鎮(zhèn)鎮(zhèn)內(nèi)部分路段地形高差較大，比平坦地區(qū)產(chǎn)流匯流更快，洼地較多。城市化前，地表池塘，湖泊等水體形式多樣，城市開發(fā)建設(shè)后，下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，蓄水的功能隨之消失，雨水入滲難度增大，往往演變成易澇點(diǎn)，因此山地城市的雨水組織更難以把控。再者大浦鎮(zhèn)地形比較復(fù)雜，排水管道的布置受到限制，管網(wǎng)的造價(jià)大幅度提升。

3 復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)海綿建設(shè)難點(diǎn)

3.1 城鎮(zhèn)生態(tài)修復(fù)問(wèn)題

為了滿足城市建設(shè)發(fā)展的需要，城鎮(zhèn)的原有地形與生態(tài)環(huán)境會(huì)受到一定影響。

天然的湖泊、池塘面積減少，降低了水系調(diào)蓄能力，阻斷了鎮(zhèn)區(qū)的自然排水通道。城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增速快，地面硬化比例提高，大量不透水鋪裝的街道、廣場(chǎng)覆蓋了原有地表，導(dǎo)致城鎮(zhèn)排水分區(qū)的徑流系數(shù)大幅增長(zhǎng)，增加了城鎮(zhèn)的降雨徑流量，形成內(nèi)澇積水。另外，海綿城市建設(shè)需要增加城市雨水收集、蓄存、凈化、回用設(shè)施，這些都需要占用城鎮(zhèn)土地[4]，尤其是老城區(qū)，街道狹窄，建筑密度大，海綿設(shè)施需要對(duì)這些已經(jīng)建成的街道、排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，若缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，很可能導(dǎo)致老城區(qū)的風(fēng)貌大為改觀，甚至?xí)茐木哂挟?dāng)?shù)靥厣膫鹘y(tǒng)風(fēng)貌，恢復(fù)與保持生態(tài)成為海綿城市建設(shè)難點(diǎn)問(wèn)題。

3.2 城鎮(zhèn)發(fā)展水平低，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后

大浦鎮(zhèn)的城市建設(shè)和人口的增多，配套的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已跟不上城市發(fā)展需要，影響著大浦鎮(zhèn)人們的生活品質(zhì)。大浦鎮(zhèn)目前無(wú)完整雨水排放設(shè)施，排水管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，鎮(zhèn)區(qū)范圍內(nèi)有一些不成體系的排水溝渠道系統(tǒng)，有些是磚砌有蓋暗溝，有些是塊石砌有蓋暗溝，有些就是道路邊溝，也有少量的暗管，所有的溝渠道都埋深較淺，鋪設(shè)年代也不一致，質(zhì)量普遍較差，排水管渠經(jīng)常堵塞，造成部分路段臭水橫流，既影響環(huán)境，又影響交通。

3.3 水體污染問(wèn)題

大浦鎮(zhèn)城區(qū)現(xiàn)狀生活污水處理率為零，衛(wèi)生狀況不佳，直接損害了城鎮(zhèn)形象和投資環(huán)境，成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的瓶頸；未經(jīng)處理的生活污水和不達(dá)標(biāo)的工業(yè)廢水直接排入湘江，直接威脅到沿江下游城市供水水源水質(zhì)，使其制水成本增高，飲用水水質(zhì)下降；另外，大浦鎮(zhèn)地形復(fù)雜，標(biāo)高起伏較大，短時(shí)間降雨容易造成較大的面源污染[5]；鎮(zhèn)區(qū)的環(huán)保投入嚴(yán)重不足，無(wú)力著手重點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題的整治，多年來(lái)，環(huán)保系統(tǒng)只能執(zhí)行少數(shù)幾項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，根本沒有資金進(jìn)行污染治理，給鎮(zhèn)區(qū)的海綿建設(shè)增加了難度。

4 海綿城市建設(shè)思路與對(duì)策

大浦鎮(zhèn)由于其地形條件限制，排水防澇成為一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。結(jié)合國(guó)家現(xiàn)有海綿城市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)大浦鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，確定大浦鎮(zhèn)海綿城市建設(shè)的總體思路及目標(biāo)：在排水專項(xiàng)規(guī)劃階段，應(yīng)合理利用地形，使低洼地雨水有出路，科學(xué)規(guī)劃，合理設(shè)計(jì)，確定不同地塊的徑流總量控制目標(biāo)，源頭減排。如圖3所示。修建性詳細(xì)規(guī)劃階段，在老城區(qū)，調(diào)查積水點(diǎn)的分布和積水量的評(píng)估，從而進(jìn)行積水點(diǎn)管網(wǎng)的檢測(cè)；新城區(qū)雨水調(diào)蓄上選擇適當(dāng)?shù)木坝^水體及洼地、池塘作為雨水調(diào)蓄池，在規(guī)劃范圍內(nèi)的綠地和廣場(chǎng)建設(shè)一定的雨水收集池；雨水入滲廣場(chǎng)等可采用透水地面，做到過(guò)程削減。系統(tǒng)布局，實(shí)現(xiàn)功能與景觀的融合，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)用與美觀并存的復(fù)雜地形海綿城市的建設(shè)。以此將海綿城市指標(biāo)控制貫穿總量控制、前期可研、方案設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收的全過(guò)程管控。

圖3 內(nèi)澇防治實(shí)施技術(shù)路徑

5 大浦鎮(zhèn)海綿城市建設(shè)對(duì)策

5.1 海綿建設(shè)應(yīng)與城市化過(guò)程相融合

大浦鎮(zhèn)老城區(qū)由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，設(shè)施陳舊等因素，海綿城市建設(shè)困難重重，項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度嚴(yán)重滯后[6]。老城區(qū)海綿化改造對(duì)象一般以單個(gè)項(xiàng)目為主，如居民小區(qū)和學(xué)校等，改造過(guò)程中應(yīng)充分得到公眾的積極響應(yīng)和支持，讓居民掌握一定的海綿城市相關(guān)知識(shí)。針對(duì)施工過(guò)程的質(zhì)量一律嚴(yán)格把控，規(guī)范施工，加強(qiáng)制度管理，同時(shí)由規(guī)劃等各個(gè)部門和公眾共同監(jiān)督，促進(jìn)海綿城市理念的落實(shí)；新城區(qū)海綿建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先原則，保護(hù)森林，濕地，河流，湖泊等天然雨水滯留空間，充分利用綠地，水系等天然蓄水系統(tǒng)在雨洪期間吸收多余的雨水徑流。同時(shí)，地塊內(nèi)部小海綿設(shè)施建設(shè)與地塊開發(fā)建設(shè)同步，避免以后海綿設(shè)施建設(shè)單獨(dú)的資金注入[7]，盡量使城市化后與城市化前水文特征相差不大。

5.2 海綿建設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)與景觀相結(jié)合

海綿城市設(shè)施建設(shè)方法應(yīng)和景觀相統(tǒng)一，將下滲，滯留，凈化的海綿設(shè)施融合在各種形式景觀當(dāng)中，局部地區(qū)由于高差起伏大，結(jié)合地形設(shè)計(jì)多級(jí)空間，打造立體海綿。傳統(tǒng)的景觀設(shè)計(jì)比較零散，沒有較強(qiáng)的整體性和連續(xù)性，不能滿足人們對(duì)高品質(zhì)景觀的需求，海綿城市設(shè)計(jì)手法中應(yīng)以人為本，實(shí)現(xiàn)多功能需求[8]。

5.2.1居民小區(qū)海綿

居民小區(qū)內(nèi)，傳統(tǒng)綠地由于不透水的路牙阻擋了雨水進(jìn)入綠地，形成內(nèi)澇。海綿城市應(yīng)建造下沉式宅間雨水花園，停車場(chǎng)可以改造為透水植草磚生物滯留帶，還可增添生態(tài)樹池，設(shè)置路牙入水口，收集周邊硬質(zhì)鋪地雨水，雨水通過(guò)卵石、植物、細(xì)沙、土壤等過(guò)濾層進(jìn)行凈化、下滲。通常住宅小區(qū)植物單一，沒有形成良好的景觀視覺，雨水花園豐富的景觀植物可以帶來(lái)別致的效果。

5.2.2屋頂綠化海綿

城鎮(zhèn)的屋頂，傳統(tǒng)的硬質(zhì)屋頂使雨水難以下滲，雨水徑流是導(dǎo)致城市內(nèi)澇的重要原因之一。綠色屋頂不僅能增加城市的綠化空間，屋頂花園的設(shè)計(jì)手法還增加觀賞性。通過(guò)雨水收集設(shè)施，收集儲(chǔ)存雨水，同時(shí)吸收建筑內(nèi)部熱量，減少熱島效應(yīng)，減少各種能耗損失，并且可以減緩建筑頂層老化，屋頂綠化海綿兼具美觀價(jià)值和生態(tài)意義[9]。

5.2.3道路海綿

道路上增加城市道路透水面積，道路兩旁還可設(shè)置生態(tài)樹池，生物滯留池，道路中心綠化等措施，廣場(chǎng)采用下凹式綠地與透水鋪裝，減少路面的排澇壓力和污染情況，真正實(shí)現(xiàn)雨水資源的利用與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

5.3 合理規(guī)劃雨水系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，大浦鎮(zhèn)的雨水管道建設(shè)雖然有了一定的發(fā)展，但普遍存在雨水管道系統(tǒng)不完善的狀況，有的地方有干管缺少支管，有些地方有支管又缺少干管，造成管道系統(tǒng)不配套、雨水管網(wǎng)密度較小、不敷使用情況。另外，雨水管道斷面偏小，淤積嚴(yán)重，致使雨水不能及時(shí)收集排除，形成雨水漫流，嚴(yán)重影響居民生活和環(huán)境衛(wèi)生。為減輕現(xiàn)有河流的污染程度，規(guī)劃擬采用分流制排水體制，對(duì)于老城區(qū)合流制地區(qū)，宜結(jié)合舊城改造，逐步向分流制過(guò)渡；規(guī)劃雨水管道沿城市道路敷設(shè)，雨水管道利用自然地形自流至湘江，暴雨強(qiáng)度公式采用衡陽(yáng)市的暴雨強(qiáng)度公式：

(1)

式中，q—設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·ha)；P—設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，a；t—降雨歷時(shí)，min。

其中設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P為1a，地區(qū)綜合徑流系為0.6，根據(jù)公式進(jìn)行雨水管渠水力計(jì)算，采用面積疊加法，計(jì)算出各管道管徑，布置DN500—1500的雨水管徑，充分結(jié)合大浦鎮(zhèn)的地形及海綿城市的建設(shè)，使雨水通過(guò)一定的凈化流入湘江。

6 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)建設(shè)海綿城市的同時(shí)，需根據(jù)城鎮(zhèn)的地形地勢(shì)、自然特征等現(xiàn)狀情況，因地制宜、合理論證，制定適合小城鎮(zhèn)發(fā)展的建設(shè)方案[10]。盡管小城鎮(zhèn)建設(shè)面臨很多困難，但是建設(shè)海綿城市通過(guò)與城市化過(guò)程相結(jié)合，以景觀為載體，研究出適用于復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)的海綿建設(shè)策略，將制約小城鎮(zhèn)復(fù)雜地形轉(zhuǎn)變?yōu)橛刑厣臈l件，打造具有復(fù)雜地形特征的城市建設(shè)，城鎮(zhèn)的海綿理念真正得到落實(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和生態(tài)效益，為未來(lái)復(fù)雜地形小城鎮(zhèn)的規(guī)劃建設(shè)提供良好的借鑒與經(jīng)驗(yàn)。