葉偉陽(yáng) 李 杰 李俊鋒 劉光榮 肖詩(shī)凱

1. 中建四局深圳總承包公司 廣東 深圳 518048；2. 長(zhǎng)春工程學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130012

近年來(lái)極端暴雨天氣造成的城市內(nèi)澇問(wèn)題較為突出，引起社會(huì)廣泛關(guān)注。沿海地區(qū)與內(nèi)陸城市均曾面臨過(guò)不同程度城市內(nèi)澇問(wèn)題，主要原因是快速城市化導(dǎo)致不透水面的增加削弱了城市雨洪調(diào)控能力。

為了提高雨洪管理能力，美國(guó)1987、1990年基于宏觀和微觀角度分別提出了最佳管理措施和低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)[1]；德國(guó)1980年提出基于微觀角度的雨水收集與利用研究和技術(shù)應(yīng)用；英國(guó)2004年提出基于綜合角度的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)[2]等。國(guó)內(nèi)學(xué)者受國(guó)外低影響開(kāi)發(fā)理念啟發(fā)，提出一種形象表達(dá)，即“海綿城市”。

北京建筑大學(xué)車伍教授結(jié)合國(guó)內(nèi)外海綿城市發(fā)展技術(shù)，在低影響開(kāi)發(fā)本土化、大小排水與規(guī)劃設(shè)計(jì)、內(nèi)澇綜合防治等方面做出了巨大貢獻(xiàn)[3]。他指出，城市雨洪管理技術(shù)體系對(duì)解決各國(guó)雨洪問(wèn)題、改善環(huán)境起到至關(guān)重要的作用[4]。

1 工程概況

為打造國(guó)際一流、全球領(lǐng)先的高品質(zhì)街道示范區(qū)、獨(dú)具特色的中央活力區(qū)，提升城市核心競(jìng)爭(zhēng)力，深圳市福田區(qū)針對(duì)中心區(qū)啟動(dòng)“交通設(shè)施及空間環(huán)境綜合提升工程”。中心區(qū)改造范圍以西至新洲路，以東至皇崗路，以南至濱河大道，以北至紅荔路（圖1）。建設(shè)內(nèi)容包括海綿城市建設(shè)、綠化工程及智慧設(shè)施工程等。

圖1 工程范圍

本工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)下沉式綠化帶面積約為3 400 m2，透水混凝土自行車道面積約為35 950 m2，環(huán)保型雨水口約2 070座。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

根據(jù)《深圳市交通行業(yè)海綿城市源頭管控指標(biāo)豁免清單（試行）》文件要求，遵循應(yīng)做盡做、因地制宜、生態(tài)優(yōu)先及統(tǒng)籌建設(shè)的海綿城市設(shè)計(jì)原則，落實(shí)海綿城市建設(shè)措施?？傇O(shè)計(jì)施工內(nèi)容由下沉式綠化帶、自行車道透水混凝土鋪裝及環(huán)保型雨水口三部分組成，主要以環(huán)保型雨水口和透水自行車道為主，同時(shí)為避免影響現(xiàn)狀喬木抗風(fēng)能力，對(duì)保留現(xiàn)狀喬木的綠化隔離帶不做下沉式改造，僅在部分新建綠化帶（如福中路機(jī)非隔離帶拓寬段）建設(shè)下沉式綠化帶。

2.1 下沉式綠化帶

福田中心區(qū)的下沉式綠化帶建設(shè)分點(diǎn)狀下沉式和帶狀下沉式2種。

下沉式綠化帶施工時(shí)須注意幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)：第一，下沉深度為30 cm，其中20 cm為滯水層，10 cm為保護(hù)性超高；第二，溝底不能有樹(shù)皮覆蓋層，局部如進(jìn)水口處需設(shè)10 cm厚卵石防沖刷；第三，填料層及礫石層用透水土工布包裹以免填料流失；第四，采用壤土并混合一定比例的砂作為種植土，保證其滲透速率，不得使用黏土；第五，下沉綠化帶一側(cè)有現(xiàn)狀喬木時(shí)，改造時(shí)不得造成現(xiàn)狀喬木根系裸露，并距離現(xiàn)狀喬木不小于50 cm。

下沉式綠化帶建設(shè)的基本構(gòu)造如圖2所示。

圖2 下沉式綠化帶截面

此外，深圳市的氣候類型為亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨季來(lái)臨時(shí)雨量充沛，因此草本植物種類的選擇與配置也是下沉式綠化帶建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵之處，需要充分考慮植被的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)、觀賞性、抗倒伏性以及抗蟲(chóng)害等性狀的優(yōu)良情況。

同時(shí)，植物的選種應(yīng)注重適地適種，并將植物生態(tài)適應(yīng)性與區(qū)域立地條件充分結(jié)合，才可以充分發(fā)揮植株滯留和滲透雨水，降低雨水徑流量、減緩雨水流速以及凈化、滯納雨水中污染物的應(yīng)用效果[5]。

2.2 透水混凝土自行車道

透水混凝土自行車道的線路選擇多沿人行道同行設(shè)置，部分車道設(shè)置在綠化帶中。透水混凝土的鋪裝主要包括素土層、級(jí)配碎石墊層和透水混凝土過(guò)濾層以及面層等幾個(gè)結(jié)構(gòu)。

雨水由上而下匯集，部分直接滲入地底，部分通過(guò)盲管接入雨水管網(wǎng)（圖3）。

圖3 自行車道結(jié)構(gòu)

按圖紙要求對(duì)現(xiàn)狀地貌的綠化帶，喬木、灌木帶等使用小型挖掘機(jī)和鏟車進(jìn)行溝槽開(kāi)挖，人工配合清理深度至43 cm，確保上部腐殖土清理干凈。在保證苗木成活和樹(shù)干穩(wěn)定的情況下，征得設(shè)計(jì)單位同意后，將侵入自行車道的樹(shù)根進(jìn)行砍伐清除，清理出腐殖土及樹(shù)干等垃圾和土石方，采用小型渣土車轉(zhuǎn)運(yùn)至場(chǎng)外棄土場(chǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中確保不污染環(huán)境。

自行車道路床施工由人工配合挖機(jī)整形、整平，鋪設(shè)20 cm厚級(jí)配碎石，級(jí)配碎石顆粒需符合一定的技術(shù)要求，如含泥量不大于1%、孔隙率不大于47%等。級(jí)配碎石混合料經(jīng)攤鋪、整形后，經(jīng)標(biāo)高測(cè)量混合料松鋪表面高程、橫坡度及平整度合格且含水量接近最佳含水量時(shí)，采用靜壓方式立即進(jìn)行碾壓（碾壓長(zhǎng)度30～50 m），做到層次分明、分界明顯，連續(xù)碾壓以減小變形和提高表層密實(shí)度、平整度[6]。

透水混凝土施工過(guò)程中應(yīng)選用高強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥為基料，配以多種助劑增加強(qiáng)度與黏結(jié)力，形成透水混凝土專用膠結(jié)劑。此外，還要控制好透水混凝土的孔隙率。透水混凝土的多孔隙結(jié)構(gòu)在降雨時(shí)容易被地表徑流中的懸浮顆粒堵塞，提高透水混凝土的耐堵塞性可以有效延長(zhǎng)使用壽命和減少維修次數(shù)。

2.3 環(huán)保型雨水口

環(huán)保型雨水口主要是通過(guò)多層截污的方式，能夠起到凈化初期雨水、有效控制面源污染的作用。

聯(lián)合式雨水口截污框靠立箅側(cè)設(shè)有開(kāi)口，雨水匯流層搭接在雨水箅下方的支座上，初雨水由匯流層引入截污框，然后經(jīng)過(guò)濾層凈化后進(jìn)入雨水管網(wǎng)，當(dāng)發(fā)生暴雨時(shí)，過(guò)量雨水從濾層中心的DN200溢流管溢流排入井室后進(jìn)入雨水管網(wǎng)（圖4）。

圖4 雨水口剖面示意

3 中心區(qū)氣象水文條件簡(jiǎn)述

根據(jù)深圳市氣象局（臺(tái)）官網(wǎng)相關(guān)資料顯示，深圳市屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，長(zhǎng)夏短冬，雨量豐沛，年平均氣溫23.0℃。按1981—2010年30年氣候資料統(tǒng)計(jì)，深圳市多年平均年降雨總量為1 935.8 mm。

住建部《海綿城市建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（意見(jiàn)稿）指出，城市新建、改建片區(qū)年徑流總量控制率應(yīng)綜合考慮降雨和徑流特征、水資源情況、水環(huán)境情況、城市開(kāi)發(fā)建設(shè)強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素確定。深圳市位于我國(guó)年徑流總量控制率分區(qū)的Ⅴ區(qū)（60%≤α≤85%）。

《深圳市海綿設(shè)施規(guī)劃要點(diǎn)和審查細(xì)則》通過(guò)深圳市40多年的氣象資料統(tǒng)計(jì)，按年徑流總量控制率的定義，統(tǒng)計(jì)出年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)雨量之間的關(guān)系曲線，得到深圳市年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為23.1～52.5 mm[7]。但由于深圳市臺(tái)風(fēng)暴雨場(chǎng)次較多、降雨量不均勻等因素，結(jié)合深圳市建筑密度等現(xiàn)狀特點(diǎn)，并且根據(jù)光明新區(qū)示范工程監(jiān)測(cè)的評(píng)估結(jié)果，綜合確定深圳市的年徑流總量控制率應(yīng)不低于70%，即設(shè)計(jì)降雨量不低于31.3 mm[8]。

4 “龍舟水”強(qiáng)降雨觀察分析

每年5月20日—6月20日，即農(nóng)歷五月初五端午節(jié)前后，是華南前汛期降水的鼎盛時(shí)期，廣東、福建等地往往會(huì)出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水過(guò)程，其間也恰好時(shí)值端午節(jié)龍舟競(jìng)渡，因此民間亦將其稱作“龍舟水”。毫無(wú)疑問(wèn)，今年“龍舟水”時(shí)期的強(qiáng)降雨是對(duì)福田中心區(qū)綜合提升工程竣工驗(yàn)收后的一次重大考驗(yàn)。

2021年5月25日9點(diǎn)20分，深圳市氣象局（臺(tái)）發(fā)布暴雨黃色預(yù)警，9點(diǎn)55分將黃色暴雨預(yù)警升級(jí)為橙色暴雨預(yù)警（表示過(guò)去3 h，福田區(qū)累計(jì)降雨量已達(dá)暴雨，且降雨將持續(xù)）。10點(diǎn)22分從深圳市氣象局（臺(tái)）官網(wǎng)上獲取福田區(qū)降雨1 h滑動(dòng)雨量如圖5所示，福田區(qū)最大雨量測(cè)得點(diǎn)為賽格廣場(chǎng)73.1 mm，中心區(qū)海綿城市改造范圍以東市民中心站點(diǎn)測(cè)得40.5 mm，以北蓮花山站點(diǎn)測(cè)得52.4 mm，2個(gè)數(shù)據(jù)均處于設(shè)計(jì)降雨量值區(qū)間內(nèi)。

圖5 福田區(qū)2021年5月25日降雨1 h滑動(dòng)雨量

本次降雨25 min后，以福中一路、鵬程一路、福中路、新洲路合圍的住宅街區(qū)作為觀察對(duì)象，記錄本項(xiàng)目海綿城市建設(shè)內(nèi)容應(yīng)對(duì)日常暴雨的效果。

面對(duì)常規(guī)性暴雨事件，自行車道透水鋪裝部分路段積水有限，有綠化樹(shù)遮擋路段滲水透水效果較為明顯。機(jī)動(dòng)車道雨水快速匯聚于道路邊緣，匯入雨水箅子，路面基本不產(chǎn)生積水。

觀察區(qū)域福中路路段下沉式綠化帶蓄水滲水效果較為良好，機(jī)動(dòng)車道雨水透過(guò)雨水收集口匯入綠化帶被消納部分，過(guò)量雨水則漫過(guò)井道匯入雨水管網(wǎng)（圖6）。

圖6 雨中海綿設(shè)施狀況

降雨結(jié)束約2.5 h后再到該住宅街區(qū)道路范圍進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車道以及透水自行車道路面殘留的降雨痕跡輕微，部分路段甚至與降雨前無(wú)異（圖7），福田中心區(qū)其他街區(qū)范圍也存在相似的情況。對(duì)常規(guī)性暴雨降雨事件，福田中心區(qū)的海綿城市改造建設(shè)足以輕松應(yīng)付。

圖7 海綿設(shè)施暴雨后狀況

5 同時(shí)期其他城市對(duì)比情況

根據(jù)6月1日中央氣象臺(tái)發(fā)布的6月2—4日全國(guó)降水量預(yù)報(bào)，6月初深圳市已處于暴雨降雨范圍內(nèi)，時(shí)間往后推移統(tǒng)計(jì)至6月中旬，整個(gè)廣東沿海地區(qū)雨量可達(dá)100 mm以上，珠三角部分地區(qū)甚至達(dá)250 mm以上。

福田中心區(qū)從5月31日下午已經(jīng)開(kāi)始持續(xù)降雨。深圳市北邊逾100 km外的惠州市龍門縣龍華鎮(zhèn)31日早上3 h累計(jì)降雨量就已經(jīng)達(dá)400.9 mm，打破了廣東3 h降雨量歷史紀(jì)錄。深圳市東邊逾200 km外的揭陽(yáng)市惠來(lái)縣也同樣出現(xiàn)了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇（圖8）。同樣被列為第二批海綿城市試點(diǎn)城市的珠三角同城珠海市6月1日也出現(xiàn)了嚴(yán)重的內(nèi)澇。

圖8 揭陽(yáng)市內(nèi)澇情形

每年“龍舟水”期間，廣東各地都會(huì)出現(xiàn)這樣的降水現(xiàn)象，顯然城市想要應(yīng)付更為猛烈的如“五十年一遇”甚至是“百年一遇”等極端暴雨事件，在面臨每年都會(huì)出現(xiàn)的“龍舟水”挑戰(zhàn)時(shí)可從容應(yīng)付是其基本條件之一。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)觀察海綿設(shè)施在“龍舟水”期間對(duì)強(qiáng)降雨的消納效果，可以看到深圳市福田中心區(qū)基于海綿城市理念的城市空間環(huán)境改造提升工程給城市雨洪管理能力帶來(lái)了一定的提升，作為海綿城市第二批試點(diǎn)城市之一，深圳不斷落實(shí)文件精神，用行動(dòng)作表率。本項(xiàng)目主要在下沉式綠化帶、透水混凝土鋪裝以及環(huán)保型雨水口方面做升級(jí)改造，未涉及綠色屋頂、綠色駁岸、生態(tài)花園等其他海綿城市建設(shè)形式，且項(xiàng)目在施工過(guò)程中因各方協(xié)調(diào)原因，部分海綿城市設(shè)施設(shè)計(jì)做出了一定的修改，令原來(lái)計(jì)劃的效果受到部分影響。

由于項(xiàng)目竣工時(shí)間距離不長(zhǎng)，海綿設(shè)施對(duì)本次“龍舟水”初期強(qiáng)降雨的有效消納可視為一個(gè)良好的開(kāi)端，后續(xù)還應(yīng)對(duì)“龍舟水”中后期降雨事件跟進(jìn)觀測(cè)，同時(shí)加大觀測(cè)范圍，覆蓋整個(gè)中心區(qū)，完善記錄以找出后期需改善的地方，增強(qiáng)海綿設(shè)施應(yīng)對(duì)極端暴雨的可靠性。

相信在示范工程的作用下，未來(lái)會(huì)融合更多的海綿城市建設(shè)形式，更加完善海綿城市設(shè)施建設(shè)，更好地解決城市內(nèi)澇問(wèn)題，更高地提升城市空間環(huán)境，更多地增強(qiáng)市民幸福感。