徐海洲

（北京禹冰水利勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，北京 100080）

海綿城市作為我國近年來城市建設(shè)的新理念，與傳統(tǒng)城市相比，具有綠色、環(huán)保的功能。傳統(tǒng)城市雖然能夠保證道路的整潔和城市的美觀，但排水系統(tǒng)不完善，城市街區(qū)、道路硬化等問題極易造成雨季時降雨累積于路面，引發(fā)城市內(nèi)澇現(xiàn)象[1,2]。海綿城市，即水彈性城市，是指城市能夠像海綿一樣在遭遇降雨時進(jìn)行“吸水”，在城市用水時將這些雨水進(jìn)行釋放。與傳統(tǒng)城市相比，海綿城市通過宏觀與微觀相結(jié)合的方式，統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，不僅能夠在城市遭遇降雨時將雨水“吸收”，降低地表徑流，緩解城市內(nèi)澇；而且“吸收”的雨水可以進(jìn)行再次利用，解決城市缺水問題和城市熱島效應(yīng)[3,4]。海綿城市建設(shè)的方針遵照“滲、滯、蓄、凈、用、排”，而“滲水”和“凈水”又是雨水能否收集和再次利用的關(guān)鍵因素。因此，“滲水”和“凈水”技術(shù)在海綿城市建設(shè)中起到重要作用。

1 透水設(shè)施

海綿城市建設(shè)過程中雖然圍繞“滲、滯、蓄、凈、用、排”，但滲水在海綿城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，如果雨水無法下滲便無法進(jìn)行后續(xù)凈化、收集以及再利用的過程；而雨水下滲過程中，由于路面占據(jù)城市面積的比例較大，道路的雨水下滲功能將直接影響雨水徑流以及后續(xù)處理過程。

1.1 透水混凝土

透水混凝土即多孔性混凝土，由骨料、水泥、外加劑和少量水混合攪拌合成，與傳統(tǒng)混凝土相比，透水混凝土能夠更為迅速的使雨水下滲。透水混凝土由于其多孔透氣性能，能夠快速的下滲雨水，降低雨水徑流流量，延緩地面雨水徑流形成時間，甚至保證路面不積水，進(jìn)而解決城市內(nèi)澇問題[5]。與此同時，下滲的雨水經(jīng)凈化后，一方面可以儲存，然后將收集的雨水用于城市綠化灌溉等方面，實現(xiàn)雨水循環(huán)利用，從而節(jié)省水資源；另一方面透水混凝土表面也可以根據(jù)設(shè)計理念進(jìn)行顏色噴灑，并與周邊的景觀設(shè)施相結(jié)合，形成特有的搭配風(fēng)格，間接的提高市民生活水平[6]。

1.2 透水鋪裝

透水鋪裝格作為透水鋪裝中最為常見的設(shè)施之一，采用塑料框架與石塊相結(jié)合的方式，既可以保證雨水的快速下滲，也可以保證路面的承載負(fù)荷。透水鋪裝格以開孔率較大的塑料為骨架，內(nèi)部裝填密實度較高的石塊，進(jìn)行填埋和路面鋪設(shè)。由于透水鋪裝格塑料骨架的開孔率高達(dá)95%，因此，能夠使得雨水快速通過孔隙進(jìn)行下滲，延緩地表徑流時間[7]。此外，塑料骨架內(nèi)裝填的石塊等材料密度和質(zhì)量較大，具有較高的承載負(fù)荷能力，能夠有效地支撐較大的人員流量和密度，甚至是較多的車輛數(shù)量，因此，透水鋪裝格通常被應(yīng)用于廣場、居住區(qū)等區(qū)域。楊迪軒[8]也認(rèn)為透水鋪裝在海綿城市建設(shè)中能夠加快雨水下滲，緩解地表徑流。他們以陜西省西咸新區(qū)灃西新城作為海綿城市的試點，在灃西新城海綿城市建筑園區(qū)等示范點設(shè)置了透水鋪裝，透水鋪裝鋪設(shè)后能夠保證雨水的快速下滲，并且降低雨水與路面的撞擊聲音。

綜上所述，透水設(shè)施在海綿城市建設(shè)過程中能夠有效緩解城市內(nèi)澇現(xiàn)象，降低城市雨水徑流，并且收集雨水，對地下水進(jìn)行補(bǔ)充。另外，道路占據(jù)城市面積較大，當(dāng)鋪設(shè)透水設(shè)施時，由于透水設(shè)施具有較好的透水性能，可以通過水分自然蒸發(fā)和蒸騰作用調(diào)節(jié)路面溫度，緩解城市熱島效應(yīng)[9]。此外，當(dāng)城市遭遇降雨尤其是暴雨時，雨水密集度較大，降落的雨水與路面產(chǎn)生的撞擊聲音會影響甚至干擾市民生活，而當(dāng)采用透水設(shè)施時雨水撞擊路面產(chǎn)生的聲音可以在透水設(shè)施的孔隙中運動，并通過摩擦、撞擊等過程轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而降低雨水產(chǎn)生的噪聲[10]。但透水設(shè)施也存在相應(yīng)的問題。例如，承載強(qiáng)度和使用時間。一方面，與傳統(tǒng)路面相比，透水設(shè)施雖然具有較好的透水性能，能夠緩解雨水徑流現(xiàn)象，但由于透水設(shè)施的多孔性能使得其承載負(fù)荷能力降低，而道路作為城市建設(shè)中的關(guān)鍵因素將直接影響城市的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)透水設(shè)施與道路大面積結(jié)合時極易造成道路承載性能降低，較高的車流量的密集度、樓宇建造的范圍和大小甚至可能會使得路面出現(xiàn)凹陷、崩塌，嚴(yán)重干擾市民日常生活水平和城市的安全性[11]。因此，如何合理化、規(guī)范化構(gòu)造透水設(shè)施和道路，既保證路面的安全性和穩(wěn)定性，同時兼顧透水性能、快速下滲雨水是實現(xiàn)海綿城市道路建設(shè)的關(guān)鍵問題。另一方面，透水設(shè)施與道路結(jié)合后在一定時間內(nèi)可以利用其較高的孔隙性能下滲雨水，但隨著降雨次數(shù)、降雨密度以及降雨量的不斷累積，降雨過程中攜帶的顆粒污染物和地表徑流包含的污染物會不斷填塞透水設(shè)施的孔隙，進(jìn)而降低透水設(shè)施的透水性能[12]。此外，由于透水設(shè)施與路面結(jié)合的特殊性及經(jīng)濟(jì)，無法進(jìn)行再次翻新、重復(fù)使用。因此，如何有效提高透水設(shè)施的使用效率和時間是透水設(shè)施能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵之一。

2 雨水花園

海綿城市建設(shè)的核心是實現(xiàn)雨洪資源化，即雨水循環(huán)利用，因此下滲、收集后的雨水只有經(jīng)過凈化作用才能被用于綠化灌溉、洗車沖刷以及緩解城市熱島效應(yīng)。雨水花園作為海綿城市建設(shè)中常見的功能設(shè)施，不僅具有凈化雨水功能，而且能夠作為自然景觀和城市綠地美化周邊環(huán)境，豐富、提高人們生活水平。

雨水花園的凈化功能主要植物和微生物協(xié)同完成。植物可以通過根系對地表徑流攜帶的污染物和土壤中的污染物進(jìn)行吸附和降解，吸附后的污染物可以通過植物內(nèi)部輸送組織被輸送至植物頂端，植物頂端被收割后對污染物進(jìn)行后續(xù)處理，而植物則可以在春季時繼續(xù)生長，通過收割—生長—收割的方式循環(huán)處理污染物[13]。而雨水花園中的微生物是海綿城市中降解地表徑流污染物的主體。土壤或植物根系通常作為微生物的載體，不僅能夠為微生物提供生存空間、防止微生物流失，并且較大的比表面積能夠增加微生物與污染物的接觸，進(jìn)而提高污染物降解效率。閆丹丹等[14]認(rèn)為雨水花園是海綿城市凈化污染物的重要設(shè)施之一，能夠高效的去除地表及土壤中的污染物。以陜西省西安市某高校內(nèi)土壤為研究對象，土壤中重金屬污染十分嚴(yán)重，其中Cu、Zn 和Cd 的點超率已經(jīng)高達(dá)75%～87.5%、14.29%～62.5%和85.71%～87.5%。建設(shè)雨水花園后，其匯流面積可以達(dá)到604.7m2，匯流比約為20:1，通過微生物與植物的協(xié)同作用能夠高效的去除土壤中的重金屬元素，經(jīng)檢測僅在土壤表層有微量Cu 和Zn 元素存在且未達(dá)到污染標(biāo)準(zhǔn)。然而，雨水花園也存在相應(yīng)的問題。例如，植物的選擇、地理環(huán)境。雨水花園中的植物通常選用本地的植物，一方面本地植物土植物能夠更好地適應(yīng)生存環(huán)境，植物成活率較高，數(shù)量也較多，種植的成本也較低；另一方面，栽種本土植物可以更好地維持城市自身生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；此外，選擇植物時也需要考慮植物的多樣性和耐澇耐旱性能，多樣化的植物不僅能夠保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能，而且通過景觀設(shè)計可以作為景點設(shè)施；植物的耐澇耐旱性能則能夠保證植物適應(yīng)極端環(huán)境，并高效的發(fā)揮其凈化功能[15]。此外，地理環(huán)境也是影響雨水花園建設(shè)的關(guān)鍵因素。不同地區(qū)地形和地勢的差異會引起路面坡度不同，進(jìn)而影響雨水徑流流速。因此，坡度較大的路面需要設(shè)置緩沖帶等設(shè)施，控制雨水徑流流速，保證雨水下滲的時間，延長雨水與土壤中微生物接觸凈化的時間并充分收集凈化后的雨水。地質(zhì)和地貌則會影響植物栽種的種類、密度以及附屬設(shè)施等，當(dāng)所在地區(qū)地質(zhì)較為松軟時，植物的密度和蓄水池等附屬設(shè)施的選擇和埋深需要考慮土地的承載負(fù)荷。

綜上所述，雨水花園建設(shè)過程中應(yīng)充分了解、熟悉雨水花園的模式，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)氣候、地質(zhì)以及環(huán)境等條件，因地制宜綜合規(guī)劃，合理選擇栽種植物的種類和密度，實現(xiàn)雨水花園凈化雨水功能的同時兼顧景觀效應(yīng)，并保證當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

海綿城市作為綠色、環(huán)保工程能夠緩解城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng)，實現(xiàn)雨洪資源化，其中“滲水”和“凈水”技術(shù)在海綿城市建設(shè)過程中起到重要作用，是實現(xiàn)雨水是否能夠收集及再次利用的關(guān)鍵。因此，在城市整體規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)之上，如何因地制宜并根據(jù)所在地區(qū)的氣候、環(huán)境等條件有效的將“滲水”和“凈水”設(shè)施“融入”城市建設(shè)，并保證城市的穩(wěn)定性和安全性是實現(xiàn)海綿城市建設(shè)的重要因素。