房恩哲 （安徽建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，安徽 合肥 230000）

1 海綿城市基本概念

1.1 海綿城市基本理念

海綿城市正如水環(huán)境系統(tǒng)中蓄水海綿，通過對降雨時(shí)雨水資源的存蓄，在未來雨水儲(chǔ)備不足或者干旱的情景下得以彈性釋放利用，有效削減雨水徑流量和徑流速率，提高城市應(yīng)對災(zāi)害的靈活能力。通過調(diào)查不同地區(qū)的自然地理概況，在新型海綿城市建設(shè)前期，搜集該環(huán)境下水文水質(zhì)等資源現(xiàn)狀，分析該地區(qū)雨洪問題成因及降雨特點(diǎn)，對源頭、過程和末端三大板塊選用一系列入滲吸收、收集存儲(chǔ)、調(diào)蓄凈化等技術(shù)集成設(shè)施，降低城市峰值徑流，減少污水污染。使雨水資源可持續(xù)循環(huán)發(fā)展，提升城市的呼吸透氣性及水資源綜合承載能力。

1.2 海綿城市研究目的與意義

積極推進(jìn)海綿城市建設(shè)，不僅僅為了削減城市暴雨徑流帶來的壓力，減少出水水質(zhì)的污染物含量，緩解我國水資源分配不均衡的現(xiàn)狀，緩解國內(nèi)外水資源短缺現(xiàn)象，更是為了長遠(yuǎn)地將雨水資源能夠發(fā)揮最大的利用，使雨水代替自來水回用比率大大提升，提升自然水循環(huán)功能，改善水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全問題。

2 海綿城市國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外雨洪資源管理理論發(fā)展背景

歐美地區(qū)最早對海綿城市進(jìn)行探索：美國資源環(huán)境局在20世紀(jì)90年代提出低影響開發(fā)理念（Low Impact De?velopment，LID），指通過縮小城市調(diào)蓄體積，有效降低降雨徑流峰值，削減徑流流速，核心在于源頭掌控滲透、存蓄、排放、利用等雨水管理措施對污染物進(jìn)行截留阻斷[1]。1987年《清潔水法》修改案后，因雨水監(jiān)測及排放遇到困難，美國提出最佳管理模式BMps（Best Manage?ment Pratice，BMPs）理念，從結(jié)構(gòu)性措施和非結(jié)構(gòu)性措施兩個(gè)角度將城市面源污染問題逐漸引申到提升水質(zhì)、掌控徑流流量等雨水管理技術(shù)系統(tǒng)問題上，實(shí)現(xiàn)雨洪資源綜合管理等控制目標(biāo)[2]。澳洲同期提出的水敏感城市設(shè)計(jì)（Water Sensitive Urban Drainage，WSUD），則是將雨水收集排放和居民生活、工業(yè)用水與城市綠色景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，將可持續(xù)發(fā)展理念引用到城市水文系統(tǒng)中，降低內(nèi)澇發(fā)生頻率[3]。英國（Sustainable Urban Drainage Systems，SUSD）將洪澇影響、水污染問題與城市景觀設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合控制，從雨水出水水質(zhì)、水量及雨水回用功能三個(gè)方面，通過人工濕地對污染物進(jìn)行凈化，有效改善徑流水質(zhì)，保護(hù)城市景觀與生態(tài)多樣性[4]。享有“花園城市”美譽(yù)的新加坡率先創(chuàng)立ABC（Active Beautiful Clean，ABC）水計(jì)劃，將城市環(huán)境、水體流域和社區(qū)環(huán)節(jié)綜合鈕扣，將洪澇災(zāi)害轉(zhuǎn)換為雨洪資源利用模式，打造景觀河岸，恢復(fù)城市水系統(tǒng)的生態(tài)多樣性。

2.2 國內(nèi)雨洪資源發(fā)展概況

我國從21世紀(jì)初首次提出海綿城市理念，發(fā)展至今已初具成果：俞孔堅(jiān)、李迪華教授在2003年將海綿城市理念巧妙地比喻為城市旱澇災(zāi)害的調(diào)蓄池，并在2004年率先將低影響開發(fā)理念應(yīng)用在深圳光明新區(qū)建設(shè)實(shí)例中，對景觀道路和雨水花園突出設(shè)計(jì)，將濕塘和景觀水體區(qū)域相結(jié)合，合理運(yùn)用降雨資源，給予我國海綿城市開發(fā)建設(shè)的全面實(shí)踐支撐[5]。重慶悅來新城地區(qū)通過將植被嵌入干涸的河床，將旱溪與當(dāng)?shù)靥赜械纳降鼐坝^相結(jié)合，降雨時(shí)能夠有效減緩地面雨水流速[6]。青島、廈門等沿海城市，通過對非常規(guī)水資源的規(guī)劃及海水淡化利用，建設(shè)生態(tài)海岸及護(hù)坡，利用反滲透和多效蒸餾海水淡化技術(shù)，將海水直接利用于沿海工業(yè)行業(yè)，高效節(jié)省了自來水資源。

3 海綿城市建設(shè)技術(shù)模式探究——以汕尾地區(qū)為實(shí)例

3.1 海綿城市地區(qū)建設(shè)概述

汕尾市位處廣東省東南部，氣候溫和、降雨充沛、水系眾多，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。本研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有水質(zhì)狀況總體良好，目前局部建設(shè)為雨污分流管道，管網(wǎng)覆蓋建設(shè)已具備基本規(guī)模。

3.2 海綿城市建設(shè)目標(biāo)及下墊面分析

見表1、表2。

海綿城市建設(shè)規(guī)劃 表1

區(qū)內(nèi)近期海綿城市建設(shè)指標(biāo)目標(biāo)值統(tǒng)計(jì)表 表2

3.3 雨洪建筑利用模式設(shè)計(jì)思路規(guī)劃

3.3.1 建筑屋面類

建筑屋面類通常占比較大，其徑流排放主要以實(shí)現(xiàn)中小型降雨徑流的自我消納為主，主要通過透水鋪裝、傳統(tǒng)屋面以及新型種植屋面的利用模式進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)時(shí)需要對建筑類型和雨水排放形式進(jìn)行分區(qū)考慮。本研究區(qū)域目前可根據(jù)不同場地處理老舊建筑的雨污合流、地面硬化嚴(yán)重等問題，新型建筑屋面在控制徑流方面具有一定改造優(yōu)勢，經(jīng)調(diào)蓄池等設(shè)施調(diào)蓄凈化后可直接在建筑區(qū)域內(nèi)回用，如綠化澆灑、居民沖廁、道路沖洗等用途。徑流排放流程圖如圖1所示。

圖1 建筑小區(qū)類徑流排放系統(tǒng)流程圖

3.3.2 市政道路類

市政道路一般按車流量大小及路面荷載力來應(yīng)用不同的海綿設(shè)施。該地區(qū)國道等主干道路正在擴(kuò)建提升中。降雨經(jīng)雨水管渠、滲管等設(shè)施的傳輸，通過初期雨水棄流設(shè)施來降低初期雨水污染物濃度，連接海綿滯留、調(diào)蓄設(shè)施將雨水轉(zhuǎn)存進(jìn)行再次循環(huán)利用，降低地表產(chǎn)流，削減徑流污染。市政道路建設(shè)項(xiàng)目徑流排放流程圖如圖2所示。

圖2 市政道路類徑流排放系統(tǒng)流程圖

3.3.3 綠地廣場類

公園綠地及廣場、停車場等匯水面積較大區(qū)域，應(yīng)該為周邊地塊預(yù)留滯蓄空間和調(diào)蓄容積，本研究區(qū)域內(nèi)不僅大面積鋪設(shè)了透水地磚，在未來規(guī)劃中可嵌入下凹式綠地廣場，或采用植草溝、生物滯留設(shè)施、滲井、雨水濕地等雨水收集回用設(shè)施，針對不同強(qiáng)度降雨，彈性消納徑流峰值，增強(qiáng)雨洪空間彈性。綠地廣場類建設(shè)項(xiàng)目徑流排放流程圖如圖3所示。

圖3 綠地公園類徑流排放系統(tǒng)流程圖

3.3.4 水體流域

本研究區(qū)域中，主要水系流域作為雨水排放的末端去向，可在其外圍設(shè)置植物緩沖帶，形成生態(tài)護(hù)岸，在防止水土流失的同時(shí)，起到凈化水質(zhì)，維持城市水體景觀的功能。濕地或排水口末端處理等利用模式[7]將雨水存積和調(diào)節(jié)功能提升并存，恢復(fù)水體本身循環(huán)治理能力。水體流域類建設(shè)項(xiàng)目徑流排放流程圖如圖4所示。

圖4 水體流域類徑流排放系統(tǒng)流程圖

3.4 海綿城市技術(shù)設(shè)施選擇

3.4.1 入滲設(shè)施

使雨水快速入滲、增強(qiáng)城市透氣性是改造海綿系統(tǒng)技術(shù)措施的首要環(huán)節(jié)。相比傳統(tǒng)的雨水入滲模式，透水鋪裝、綠色屋頂、雨水花園、滲透塘等技術(shù)設(shè)施能夠讓雨水加速滲透地表，減小徑流帶來的影響。該地區(qū)未來可在廣場、停車場等匯水面積大、車流量小的市政道路項(xiàng)目中鋪設(shè)孔隙率大，透氣保濕的透水磚，在車流量較大的市政主干道路可采用高強(qiáng)度、防滑性好、耐風(fēng)化、重量輕的透水瀝青、混凝土，以透水材料鋪設(shè)的地面取代傳統(tǒng)材料的路面[8]，增加地表透水面積，減輕地面硬化現(xiàn)象，削減降雨給城市帶來的排水壓力。本研究區(qū)域內(nèi)，建筑樓房多采用平面屋頂或坡度小于15°的坡面屋頂，故新型植被覆蓋技術(shù)也同樣適用于當(dāng)?shù)睾＞d城市建設(shè)之中。綠色屋頂表層選用的植物從根本上決定了雨水的截留能力，根據(jù)屋頂荷載強(qiáng)度選取強(qiáng)保水性、易存活、抗旱澇能力強(qiáng)的植物，對暴雨徑流污染進(jìn)行控制，削減峰值流量[9]。雨水花園意為以植物、土壤、微生物的滯留凈化功能為特點(diǎn)的一種建設(shè)及維護(hù)成本較低的淺凹綠色景觀空間，能夠有效地存積雨水，凈化水質(zhì)污染，是一種可與其他綠地景觀相結(jié)合多功能海綿設(shè)施[10]。

3.4.2 存蓄設(shè)施

建設(shè)工程中較為常見的雨水存蓄技術(shù)有濕塘、雨水濕地、雨水罐等。此環(huán)節(jié)中可對雨水口進(jìn)行改造，將傳統(tǒng)雨水口改為具有集蓄功能的雨水口，使雨水集蓄功能發(fā)揮至最大效益。雨水罐可大量運(yùn)用在當(dāng)?shù)鼐用裥^(qū)中，儲(chǔ)存容積小且凈化功能有限，構(gòu)造簡單且成本較低。未來可將濕塘、雨水濕地類海綿設(shè)施與公園綠化景觀相結(jié)合規(guī)劃建設(shè)，積存雨水的同時(shí)，又可以凈化徑流污染，加快雨水傳輸。常用的調(diào)蓄塘與調(diào)節(jié)池做為末端清淤單元，可與其他低影響開發(fā)設(shè)施并用，形成多功能的雨水調(diào)蓄體系。

3.4.3 滯留設(shè)施

在本研究范圍內(nèi)，可根據(jù)地形坡度和地表的粗糙程度因地制宜選擇雨水滯留技術(shù)。生物滯留帶、雨水花園、高位花壇、生態(tài)樹池等常見的生物滯留設(shè)施，以及植草溝、下凹式綠地等技術(shù)設(shè)施的利用，可有效地提高雨水滲透率。未來可在主干路路肩設(shè)置植草溝，通過植被覆蓋方式來削減地表徑流[11]，利用植物吸附特性、土壤修復(fù)以及微生物功能的多樣性來對水質(zhì)進(jìn)行氨氮、總磷及重金屬去除，從而更好地調(diào)節(jié)輸送凈化雨水。

3.4.4 排放與凈化設(shè)施

傳統(tǒng)雨水凈化模式中一般使用的是初級(jí)污染物截留設(shè)施，只能起到過濾大直徑的顆粒污染物的初級(jí)效果，不具備良好的凈化功能。該地區(qū)自然水資源豐富，但在污水管網(wǎng)方面建設(shè)仍在開發(fā)階段，經(jīng)初期雨水棄流設(shè)施后，可規(guī)劃降雨通過雨水管渠進(jìn)水管流入沉淀池，再通過棄流管排出，降低初期雨水污染物濃度。減輕后續(xù)人工濕地、生態(tài)濾池、植被緩沖帶等新型雨洪管理措施的控制壓力。

該城區(qū)目前已采用雨污分流排放制度，雨水排放時(shí)，可通過增強(qiáng)水泵的抽強(qiáng)能力，優(yōu)化雨水口設(shè)計(jì)和布置形式等手段，對地下管廊進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，保證暴雨時(shí)期不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)澇現(xiàn)象，減輕城區(qū)面源污染，對雨水資源物盡其用。

圖5 雨水系統(tǒng)低影響開發(fā)措施綜合流程圖

4 總結(jié)與展望

海綿城市建設(shè)理念是構(gòu)建彈性水資源綜合治理模式的核心支撐，目前我國低影響開發(fā)設(shè)施還在不斷優(yōu)化開發(fā)中，仍需從發(fā)達(dá)國家工程實(shí)例中汲取經(jīng)驗(yàn)，因地制宜合理比選使用LID設(shè)施，將雨洪資源利用發(fā)揮極致，更進(jìn)一步向城市生態(tài)化建設(shè)邁進(jìn)。