中國電力建設(shè)工程咨詢有限公司 顧 運(yùn) 北京市建筑設(shè)計研究院有限公司 薛 晶

隨著我國城鎮(zhèn)化速度越來越快，越來越多的城市和地區(qū)面臨著不同程度的洪澇災(zāi)害和缺水問題。為此，2013年的中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出了“海綿城市”這一新的城市雨水發(fā)展理念；2015年10月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)指導(dǎo)意見》明確了海綿城市建設(shè)的目標(biāo)要求；2017年3月，“海綿城市”進(jìn)入政府工作報告。由此可見，目前我國“海綿城市”的發(fā)展建設(shè)迫在眉睫，垃圾電站建設(shè)作為城市發(fā)展建設(shè)的有機(jī)組成，“海綿城市”建設(shè)理念的引入一方面有助于雨水有效利用，消除廠區(qū)內(nèi)澇隱患，削減電廠外供水量，減少雨污水外排；另一方面有助于減少市政雨水排放壓力和初期雨水污染物排放[1]。

1 海綿城市的概述

海綿城市是一種城市規(guī)劃和設(shè)計理念，其主要目的是通過自然系統(tǒng)和技術(shù)手段來管理城市內(nèi)的雨水，以降低水災(zāi)風(fēng)險并保護(hù)水資源。海綿城市的主要特點(diǎn)是在城市規(guī)劃和設(shè)計中考慮到水的循環(huán)和管理[2]。這種城市規(guī)劃理念的目標(biāo)是將城市變成一個類似于海綿的系統(tǒng)，可以吸收、儲存和釋放水，以降低洪水和污染的風(fēng)險。這個系統(tǒng)可以包括各種人工和自然的水體，如河流、湖泊、水渠、雨水花園和雨水收集系統(tǒng)等。通過這種方式，海綿城市可以在城市發(fā)展和自然環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)一個平衡。

海綿城市的另一個特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)雨水的自然處理。這可以利用植被、土壤和微生物等自然生態(tài)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)[3]。使用自然生態(tài)系統(tǒng)來處理雨水，可以減少對傳統(tǒng)水處理設(shè)施的需求，并降低能源消耗和碳排放。這種方法還可以提供一套經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的水管理解決方案，為城市提供更加可持續(xù)的發(fā)展路徑。海綿城市是一個創(chuàng)新的城市規(guī)劃和水資源管理概念，其核心目的是使城市像海綿一樣具有吸收、存儲、滲透和凈化水分的能力，以應(yīng)對極端天氣和改善城市水環(huán)境。海綿城市的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)。

第一，加強(qiáng)雨水管理利用。海綿城市通過增加綠地、濕地、雨水花園等，增加地表覆蓋，從而提高雨水的吸收和利用率。城市地表被設(shè)計成可以吸收和存儲雨水，減少徑流量，有效控制洪水風(fēng)險。

第二，恢復(fù)生態(tài)，保護(hù)生物多樣性。通過恢復(fù)城市生態(tài)系統(tǒng)，比如建設(shè)生態(tài)廊道、綠色屋頂和垂直花園，海綿城市能夠提高生物多樣性，同時改善城市居住環(huán)境。

第三，減少污染，改善水質(zhì)。海綿城市強(qiáng)調(diào)自然凈化系統(tǒng)的使用，比如利用植物和土壤微生物去除水中的污染物，從而提高水質(zhì)。

第四，可持續(xù)的城市設(shè)計。海綿城市采用可持續(xù)材料和技術(shù)，比如透水磚和再生材料，以減少對環(huán)境的影響。

總的來說，海綿城市是一種以水為中心的城市規(guī)劃理念，旨在通過自然系統(tǒng)和技術(shù)手段來管理城市內(nèi)的雨水，以減少水災(zāi)風(fēng)險并保護(hù)水資源。海綿城市的目標(biāo)是將城市變成一個可持續(xù)、環(huán)保的系統(tǒng)，為城市發(fā)展提供一個新的方向。

2 海綿城市理念在媽灣垃圾電站實(shí)踐的必要性

媽灣垃圾電站是中國廣東省深圳市的一座垃圾處理中心，由于該項(xiàng)目所處地區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)條件和水文環(huán)境，垃圾處理中心周邊地區(qū)的水環(huán)境受到了嚴(yán)重的威脅。因此，采用海綿城市理念來規(guī)劃和設(shè)計垃圾電站周邊的環(huán)境，很有必要。

首先，媽灣垃圾電站所處的地質(zhì)條件和水文環(huán)境非常復(fù)雜。垃圾電站周邊的地區(qū)有許多湖泊和河流，而這些水體與垃圾滲出水和雨水的接觸，可能會對周邊的水質(zhì)造成嚴(yán)重的污染。采用海綿城市理念，可以更好地處理這些水體的污染問題，避免垃圾電站周邊的水環(huán)境受到影響。

其次，采用海綿城市理念可以更好地解決垃圾電站周邊的水資源問題。由于地區(qū)的地下水位較高，土地容易積水。海綿城市理念可以更好地處理雨水，從而避免土地水倒灌的情況。此外，采用海綿城市理念也可以將雨水轉(zhuǎn)化為可重復(fù)使用的水源，為城市提供更加可持續(xù)的水資源。

此外，海綿城市理念還可以更好地保護(hù)周邊的生態(tài)環(huán)境。垃圾電站周邊地區(qū)的自然環(huán)境脆弱，但是采用海綿城市理念可以更好地保護(hù)這些環(huán)境。例如，通過種植濕地植物來過濾垃圾滲出水，可以避免對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響[4]。

在實(shí)踐中，媽灣垃圾電站也采用了海綿城市理念。例如，在垃圾處理中心周邊的地區(qū)設(shè)置了一個大型的雨水花園，用于收集和處理雨水。這個雨水花園采用了大量的自然材料，如植被、沙子，以促進(jìn)雨水的自然滲透和過濾。此外，項(xiàng)目還采用了雨水收集系統(tǒng)，將雨水儲存起來，用于植物灌溉和公共廁所沖洗等用途。同時，該項(xiàng)目還采用了生態(tài)濕地來過濾垃圾滲出水，避免對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響。

總之，采用海綿城市理念在媽灣垃圾電站的實(shí)踐是必要的。在該項(xiàng)目中，海綿城市理念可以更好地處理垃圾滲出水和雨水問題，解決水資源問題，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，符合城市可持續(xù)發(fā)展的要求，提高垃圾處理中心的環(huán)境和社會效益。這種實(shí)踐為未來城市規(guī)劃和建設(shè)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

3 項(xiàng)目背景及概況

本工程位于深圳市南山區(qū)的媽灣港區(qū)，垃圾處理規(guī)模為1500t/日。建設(shè)2條750t/日垃圾焚燒生產(chǎn)線，余熱鍋爐產(chǎn)出的蒸汽供一臺50MW 中溫中壓的汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

廠址西南方向?yàn)閶尀橙济喊l(fā)電廠，相距200m，東北方向與月亮灣燃機(jī)電廠隔小南山相望，相距約2km，東側(cè)靠小南山，西側(cè)相鄰媽灣大道。該項(xiàng)目運(yùn)行后對削減區(qū)域污染物排放總量有積極作用，也有利于改善南山區(qū)的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展。

4 “海綿城市”建設(shè)理念

“海綿城市”理念在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市的技術(shù)按主要功能一般可分為滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸、截污凈化等幾類。通過各類技術(shù)的組合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目標(biāo)。單項(xiàng)設(shè)施往往具有多個功能，如生物滯留設(shè)施的功能除滲透補(bǔ)充地下水外，還可削減峰值流量、凈化雨水，實(shí)現(xiàn)徑流總量、徑流峰值和徑流污染控制等多重目標(biāo)。

設(shè)計特點(diǎn)。第一，海綿城市是用綠地代替硬質(zhì)地面，用植草溝代替雨水管道。第二，海綿城市設(shè)計能減少地塊內(nèi)降雨產(chǎn)出的徑流，減少雨水對市政管網(wǎng)的壓力，同時變灰為綠提升生態(tài)價值。第三，海綿城市的核心就是新的排水理念，消納與回用雨水，消納在前回用在后，其本質(zhì)是為了降低內(nèi)澇風(fēng)險。第四，雨水的回收利用不是必需的，在降雨豐富，水價較低地區(qū)回用雨水并不一定劃算；且回收用水的儲水設(shè)備需要有足夠的場地進(jìn)行設(shè)置，并需要后期進(jìn)行維護(hù)。

5 “海綿城市”在媽灣垃圾電站中的實(shí)踐

5.1 設(shè)計目標(biāo)

第一，利用低影響開發(fā)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管渠系統(tǒng)，降低城市雨水管道的排水壓力，體現(xiàn)海綿城市的設(shè)計理念。第二，將小南山雨水、項(xiàng)目用地內(nèi)雨水和部分中水進(jìn)行收集、過濾、存蓄與利用，有效控制徑流污染，實(shí)現(xiàn)凈化后水資源的再利用。第三，打造自然、生態(tài)的廠區(qū)環(huán)境，利用凈化后水資源營造戶外濕地與噴泉，為植物和動物提供良好的棲息地，與小南山公園融為一體，提升垃圾發(fā)電廠的公眾形象。

5.2 廠區(qū)內(nèi)海綿城市設(shè)計策略

5.2.1 海綿城市的設(shè)計理念在廠區(qū)的主要應(yīng)用體現(xiàn)

第一，在滿足通行要求的基礎(chǔ)上，地面盡量以軟質(zhì)的綠地為主，綠地采用下沉綠地，用來收集、過濾和凈化雨水；公眾開放的主要空間設(shè)置小型雨水濕地和雨水花園，用來作為綠地凈水效果的示范參觀點(diǎn)。

第二，沿廠區(qū)道路周邊設(shè)置植草溝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬化雨水溝渠收集雨水，并預(yù)留雨水溢流口，與雨水管道相接，排入市政雨水管網(wǎng)。

第三，所有的硬質(zhì)鋪裝均采用具有良好透水效果的透水磚、透水混凝土、碎石米等材料，增強(qiáng)場地雨水的滲透率。

第四，景觀淺水池主要收集面源降雨，結(jié)合日常自來水補(bǔ)給，形成廠區(qū)焦點(diǎn)景觀。

5.2.2 海綿城市雨水凈化與排放的策略

廠區(qū)內(nèi)主要的步行道及服務(wù)性道路周邊設(shè)置植草溝收集雨水，雨水經(jīng)過植草溝的初次凈化后，流入雨水花園或者下沉綠地，進(jìn)行二次凈化，大部分雨水可在綠化用地中下滲或凈化后進(jìn)行回收利用（灌溉為主）；同時預(yù)留溢流口和雨水排水口，與場地內(nèi)規(guī)劃的雨水管道相連接，保證在下雨季節(jié)多余的雨水可以經(jīng)由雨水排水口和溢水口及時排出綠化區(qū)；屋頂產(chǎn)生的雨水，通過屋頂水槽，導(dǎo)入地面空間的下沉綠地、雨水花園和雨水濕地進(jìn)行凈化與滲透，而雨水濕地的水經(jīng)過凈化后，在末端形成小型的水面，起到景觀美化的作用。

圖1 工藝流程圖

圖2 深圳市媽灣垃圾電站效果圖

5.3 廠區(qū)雨水控制量估算及效果分析

本次場地雨水集水區(qū)及可供水量估算是以媽灣城市能源生態(tài)園一期二期場地的可收集水量為基礎(chǔ)進(jìn)行的估算。在此基礎(chǔ)上，基于小南山地形，市政基礎(chǔ)設(shè)施的圍合，初步估算出電廠的集水區(qū)面積約0.5km2。雨水排水量的計算采用深圳市的暴雨強(qiáng)度公式：

其中：i 為設(shè)計暴雨強(qiáng)度（mm/min）；P 為設(shè)計重現(xiàn)期（年）；t 為降雨歷時（min）。

在集水區(qū)內(nèi)，其地理情況為：上部為山體植被區(qū)，面積約為0.34km2，下部為包括廠房和其他用地在內(nèi)的建成區(qū)，面積約為0.16km2。參照《室外排水設(shè)計規(guī)范》和《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》，上部山體綠地的徑流系數(shù)取為0.15，下部建成區(qū)的徑流系數(shù)取為0.65，整個集水區(qū)的加權(quán)徑流系數(shù)為0.31；如不采用“海綿城市”方案，廠區(qū)內(nèi)綜合徑流系數(shù)取為0.89，整個集水區(qū)加權(quán)徑流系數(shù)為0.38。通過對整個電廠實(shí)施“海綿城市”理念，可減少地面徑流量約為19%。根據(jù)《2015年深圳市水資源公報》該年（平水偏枯年份）媽灣地區(qū)的年降水量為1400mm，理論上可收集的雨水量為13.3萬m3。

綜上所述，將“海綿城市”理念應(yīng)用于垃圾電廠建設(shè)是有深刻意義的，在狹小的廠區(qū)實(shí)現(xiàn)了海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、用、排”等過程，實(shí)現(xiàn)控污、防災(zāi)、雨水資源化和城市生態(tài)修復(fù)等綜合目標(biāo)。既是為未來城市單體實(shí)現(xiàn)局部海綿城市理念提供了實(shí)踐參考，也為整體海綿城市理念的實(shí)現(xiàn)提供了新思路。當(dāng)然，正在建設(shè)中以及建設(shè)完成的“海綿城市”項(xiàng)目中，發(fā)現(xiàn)了一些亟待解決的問題，而且未來可能遇到不可預(yù)期的養(yǎng)護(hù)問題，“海綿城市”理念在垃圾電站中的更進(jìn)一步發(fā)展建設(shè)可以說是任重而道遠(yuǎn)。