王健

摘要：隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，我國重要基礎設施建設取得了顯著的成效。城市基礎設施建設作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，不僅能帶動地方經(jīng)濟發(fā)展，更是人類城市文明的窗口。在全球城鎮(zhèn)化推進的進程中，“城市問題”層出不窮，尤其在水與城市可持續(xù)發(fā)展的關系問題上缺乏系統(tǒng)的研究，我國正面臨水資源短缺、城市內(nèi)澇災害等多種城市問題。近年來，海綿城市的發(fā)展理念在全國受到逐步推廣，大力推進海綿城市建設可有效解決城市的內(nèi)澇問題。目前，住建部發(fā)布的《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》明確規(guī)定，海綿城市的發(fā)展與城市地下綜合管廊技術統(tǒng)籌發(fā)展，不僅可以有效改善城市地下空間緊張的問題，而且可以顯著提升排水防澇的標準及城市的防洪、防澇能力。本文就海綿城市建設對地下水影響研究展開探討。

關鍵詞：海綿城市;雨水入滲;地下水

引言

海綿城市建設旨在維護良性水循環(huán)的城市水系統(tǒng)建設與改造，隨著實踐的不斷深入，人們越來越認識到基于系統(tǒng)性視角研究海綿城市建設的重要性。而目前尚缺乏基于城市水循環(huán)視角，對海綿城市系統(tǒng)進行界定，未明確海綿城市系統(tǒng)與整個城市水系統(tǒng)之間的復雜作用關系，亟待系統(tǒng)和全面地梳理海綿城市建設背景下的城市水循環(huán)過程。

1海綿城市建設的地下水文、水環(huán)境效應分析

海綿城市建設強化了城市建設區(qū)地表水、土壤水和地下水的水力聯(lián)系，通過海綿城市設施額外進入地下水系統(tǒng)的這部分徑流及可能攜帶的污染物會引起復雜的地下水文、水環(huán)境效應。目前針對海綿設施的水量、水質(zhì)外排過程開展了大量的研究，而對深層入滲進入地下水系統(tǒng)的水量、水質(zhì)輸出過程關注不足，并且缺乏必要的監(jiān)測手段與研究方法。有必要在海綿城市建設區(qū)針對性的開展淺層地下水水文監(jiān)測與水質(zhì)采樣分析，并對位于中間過程的包氣帶進行深入的土壤與包氣帶環(huán)境調(diào)查。在數(shù)據(jù)監(jiān)測分析的基礎上，評估海綿城市建設對局地和區(qū)域地下水流場的影響，以及海綿設施的污染物入滲規(guī)律及對地下水環(huán)境的影響，并從地下水水文、水環(huán)境效應的角度，提出海綿城市建設的改進建議。

2海綿城市系統(tǒng)建設目標

相較傳統(tǒng)城市建設區(qū)而言，通過海綿城市系統(tǒng)的構建，能夠在降水和污染物輸入保持不變的前提下，根據(jù)海綿城市建設目標，優(yōu)化海綿城市系統(tǒng)輸出項，即蒸散發(fā)、地下水、外排徑流、雨水回用量之間的分配比例。對照《指南》中給出的海綿城市建設目標，減少外排水量及污染物無疑是最為關鍵的，此外還強調(diào)通過海綿城市建設增加雨水回用量。但通過海綿城市建設減少的這一部分外排徑流究竟是增加了蒸散發(fā)量，還是回補了地下水，或是滯留在海綿城市系統(tǒng)內(nèi)部，是非常復雜且不應回避的問題，需要結(jié)合實際的區(qū)域特點與具體的海綿城市建設目標，從水循環(huán)的角度進行深入的分析討論。

3海綿城市建設對地下水影響的數(shù)值模擬

海綿城市 LID 措施的建設會改變雨水的入滲方式以及地表匯流過程，從而對地下水的水位和水質(zhì)造成影響，與地下水的聯(lián)系密切，因此研究海綿城市建設對地下水的影響時，運用地表水的數(shù)值模擬軟件去模擬 LID設施建設下的城市水文過程及對地表徑流的影響，可以直觀的了解到不同 LID 措施方案下地下水的動態(tài)變化。國內(nèi)外在模擬海綿城市的建設措施對城市水資源造成的影響時，主要通過城市雨洪模型、城市水文模型等數(shù)值模擬研究，以數(shù)學和物理上的模擬實驗來認識和理解海綿城市建設下的水文循環(huán)。

4海綿城市建設對地下水影響

4.1海綿城市建設對地下水水位影響的研究

海綿城市的建設使得雨水的入滲方式，地表徑流峰值峰量及排泄方式發(fā)生了變化，從而引起地下水的水位、水質(zhì)動態(tài)變化。對某市區(qū)的3個雨水滲透調(diào)節(jié)池的地下水位和水質(zhì)動態(tài)變化進行監(jiān)測，雨水滲濾幾分鐘后地下水位上升。研究得出土壤非飽和帶的蓄水效果延遲了入滲補給過程，地下水的最終補給量受到非飽和帶可存儲水量的限制。利用數(shù)值模擬海綿城市建設對地下水資源的補給作用與低影響開發(fā)工程設施的類型有關，也與其規(guī)模有關，僅當海綿城市建設達到一定規(guī)模之后才能對區(qū)域地下水資源產(chǎn)生較為明顯的補給效應。通過統(tǒng)計學的方法來對黃土區(qū)雨水花園地下水影響的多年觀測試驗數(shù)據(jù)進行分析，雨水花園的集中入滲對抬高局部地下水位有顯著影響，在降雨期間內(nèi)及后續(xù)時間里土壤非飽和帶會蓄存下滲水并緩慢釋放來穩(wěn)定補給地下水。以某雨水花園為研究對象，實地監(jiān)測獲得降雨前后地下水位的變化數(shù)據(jù)，認為雨水花園對降雨徑流具有良好消減效果，降雨對地下水的補給具有滯后性且對地下水的水量補給效果顯著。從上述研究結(jié)果可以看出，LID設施能夠?qū)Φ叵滤Y源起到良好的補給作用，土壤的非飽和帶對地下水的補給具有滯后性。

4.2地面透水性的影響

我國地域遼闊，各地降水存在分布不均衡現(xiàn)象，因此，在海綿城市規(guī)劃建設中不應生硬照搬他人的經(jīng)驗做法，而需要在科學的規(guī)劃下，因地制宜采取符合自身特點的措施。依據(jù)國務院文件對海綿城市建設規(guī)定的“采用滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，將70﹪的降雨就地消納和利用”的目標要求，有學者通過對道路、坡屋面、綠地及鋪裝地面的排水量進行預估，給出濕地公園和儲水水塘的最大滯水深度、綠地下沉深度、綠化面積率與日最大降水量的估算關系式。對于透水性路面來說，由于受長期載荷影響，經(jīng)常會出現(xiàn)低洼不平段，此時，如何合理設計透水性路面，如何控制地表徑流堵塞空隙、保障路面的長期透水性能，以及如何控制雨水滲透對地基承載力的不利影響等，成為道路設計者和施工者在海綿城市建設中必須要面臨的技術問題，也是擺在科研人員面前的一項重要課題。

4.3海綿城市建設的水文效應

一般情況下，海綿城市建設會增加原有城市水循環(huán)過程中的蒸散發(fā)量、地表入滲量，減少產(chǎn)流量和管網(wǎng)頂托情況的發(fā)生，并根據(jù)現(xiàn)狀條件和雨水管控需求調(diào)治管網(wǎng)排水過程、海綿設施溢流過程、深層入滲過程，建立表層土壤與滲透型管網(wǎng)的水力聯(lián)系。海綿城市建設對城市水文過程的影響，包括徑流減控、污染物削減、生態(tài)環(huán)境恢復等，都是直接水文轉(zhuǎn)化過程的綜合作用結(jié)果。

5結(jié)語

經(jīng)研究認為，海綿城市的LID設施對城市的地下水具有補給效應但由于土壤非飽和帶的存在會造成滯后現(xiàn)象，而由于國內(nèi)海綿城市的建設并不完善，城市內(nèi)部的LID設施大都是點狀分布因此對地下水的補給只對局部區(qū)域的地下水具有明顯效果。

參考文獻：

[1]陳言菲.基于GMS的江南某地區(qū)淺層地下水溶質(zhì)遷移規(guī)律分析[J].水電能源科學，2018（8）：33-38.

[2]杜新強.海綿城市建設對區(qū)域地下水資源的補給效應[J].水資源保護，2019（2）：13-17+24.

[3]馮艷如.地表水與地下水耦合模型開發(fā)與驗證[J].水電能源科學，2018（5）：31-34.

[4]李懷恩，賈斌凱，成波. 海綿城市雨水徑流集中入滲對土壤和地下水影響研究進展 [J]. 水科學進展，2019（4）：589-600.

（作者單位：長春建業(yè)集團股份有限公司）