黃土高原地區(qū)海綿城市建設模式研究

石彥　姚利偉

摘要：海綿城市是為了解決城市水環(huán)境問題而提出的一種城市建設新理念。黃土高原地區(qū)干旱缺水嚴重制約城市建設發(fā)展。通過對慶陽市海綿城市建設的必要性和模式進行分析，提出該地區(qū)海綿城市建設的首要問題是解決水資源供應不足。該區(qū)域應采用多種方式相結合的措施來進行海綿城市建設，解決城市建設缺水問題，實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：黃土高原；海綿城市；建設模式；慶陽市

中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.35.008

1緒論

在城市快速發(fā)展的過程當中，城市內澇、水質污染、城市水質性缺水等水環(huán)境問題層見疊出。如何更好地推進城市化的建設，解決城市發(fā)展過程中的水環(huán)境問題，一直是各國政府和學術界討論的熱點。發(fā)達資本主義國家對城市水環(huán)境問題的解決主要是使城市的雨水處理系統(tǒng)保持城市開發(fā)前后的水文特征不變。美國的最佳管理經(jīng)驗和低影響開發(fā)系統(tǒng)、澳大利亞的水敏感城市設計、英國的可持續(xù)排水都遵循這一原則。瑞典、加拿大、德國、丹麥的學者在農(nóng)村和城市開展不同規(guī)模的雨水利用研究，為城市水環(huán)境問題的解決奠定了理論基礎。我國學者在借鑒國外城市建設經(jīng)驗的基礎上，結合我國實際情況提出了“海綿城市”。海綿城市是借海綿的物理特性來形容城市的吸水、蓄水功能。海綿城市實質上是對城市雨水的處理利用，城市具有和海綿同樣的特性，將雨水吸附下來，補充城市用水的空缺，不改變城市原來的水文特性，并且使城市的水環(huán)境問題得到解決的一種城市建設理念。仇保興認為海綿城市的建設應該對城市雨水進行集蓄、滯留、下滲、凈化循環(huán)使用。胡燦偉提出海綿城市建設的多層次需求，統(tǒng)籌資源化使用和生態(tài)環(huán)境保護。陸崢嶸、郭平因地制宜，根據(jù)各地不同的自然條件提出海綿城市建設的五種模式。

海綿城市建設要實現(xiàn)防治城市水患與充分利用雨水資源的雙重目標。海綿城市在建設過程中通過采用可滲透性材料、改變城市下墊面的性質和運用先進的雨污排放技術對雨水和污水進行處理等方式實現(xiàn)雨水資源最大限度地資源化利用。黃土高原深居內陸，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，夏季受副熱帶高壓的影響，降雨集中多為暴雨，氣候炎熱，冬季受北部寒冷氣流的影響，氣候干旱寒冷，降水稀少。黃土高原雨水資源利用率低，土質疏松，境內水土流失嚴重，形成了溝壑交錯其間的黃土塬、黃土墚、黃土峁。黃土高原河流徑流量小，水資源短缺，人均水資源量為138.4m3，人均河川地表徑流水量僅占全國平均水平的1/5。黃土高原地區(qū)城市建設中缺水問題嚴重，加快推進該地區(qū)的海綿城市建設，對于解決城市建設中的缺水問題和實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

2慶陽市海綿城市建設的必要性

2.1慶陽市概況

慶陽市位于隴東黃土高原，屬于黃河中游內陸地區(qū)，東接子午嶺，北靠羊圈山，西與六盤山交界，總面積271199萬km2。其屬于典型的溫帶大陸性氣候，夏季盛行東南風，氣候炎熱，降雨集中多暴雨，冬季盛行西北風，氣候干旱寒冷，年平均降雨量略大于蒸發(fā)量，年蒸發(fā)量1130.70mm，年蒸發(fā)量大于降水量。慶陽市境內有蒲河、馬蓮河、葫蘆河、四郎河等，平均自產(chǎn)年徑流量為1.01×108m3，屬于嚴重資源型缺水地區(qū)。2016年，慶陽市成為國家第二批海綿城市建設試點城市，其海綿城市建設試點工作的開展將有利于破解城市建設發(fā)展的水資源瓶頸問題，豐富水資源短缺區(qū)海綿城市建設的理論與實踐，為此區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展提供水資源保障。

2.2水資源短缺

慶陽市水資源短缺，主要表現(xiàn)為資源型缺水、結構型缺水和水質型缺水。水資源總量和人均水資源占有量不足。慶陽市水資源總量為14.9806×108 m3，其中地表水資源量為14.471×108 m3，占水資源總量的966%，可供開采水資源僅為5.096×107 m3，占水資源總量的3.4%。慶陽市人均水資源占有量351m3，為全省平均水平的1/4和全國平均水平的1/8，是西部典型的缺水型城市。慶陽市降水稀少，水資源時空分布不均，年平均降水量和地表水資源南多北少，環(huán)縣、慶城、鎮(zhèn)原和華池北部干旱少雨，水資源匱乏。慶陽市地表水資源主要由降雨補給，且降雨集中多為暴雨，水土流失嚴重，河流含沙量大，給開發(fā)利用增加了難度。原有河流流域面積減少，生態(tài)環(huán)境破壞，水源涵養(yǎng)能力下降。境內最大的河流馬蓮河，年徑流量3.35億m3，但由于河流礦化度高，均為苦水，化工類企業(yè)廢棄物的不正當排放、原油泄漏等對河流水源造成污染，馬蓮河水質為V類，難以利用。

2.3用水需求擴大

近幾年來，隨著慶陽市境內煤炭、石油資源的開發(fā)，慶陽市正快速向能源型城市邁進，而石油、煤炭的大規(guī)模開采有需要有充足的水資源作為保障。慶陽市目前已探明石油儲量32億t，每開采石油1000萬t，需水量570萬m3。據(jù)此估算，慶陽市石油開采總需水量將達到18.24億m3，供水缺口3.77億m3。根據(jù)第六次人口普查結果顯示，在慶陽市常住人口中，城鎮(zhèn)人口為526099人，城鎮(zhèn)化率23.79%，城鎮(zhèn)人口增多，城鎮(zhèn)生活需水0.99億m3。慶陽市素有“隴東糧倉”之稱，農(nóng)業(yè)用水在水資源利用中占有很大的比重，慶陽市農(nóng)業(yè)灌溉面積634km2，農(nóng)業(yè)灌溉需水量1.43億m3。因此，慶陽市年2.8億m3供水量遠不能滿足全市經(jīng)濟社會發(fā)展需要。

3慶陽市海綿城市建設模式

我國地質條件復雜，水生態(tài)系統(tǒng)污染較為嚴重，人口數(shù)量較多，所以效仿北歐等國家普遍推行自家水循環(huán)系統(tǒng)是行不通的?！逗＞d城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建（試行）》中指出不同地區(qū)海綿城市建設對“滲、滯、蓄、凈、用、排”等不同的城市建設工程措施側重點不同。陸崢嶸、郭平因地制宜地提出海綿城市建設模式。五種模式的特點、原理和適應區(qū)域各不相同（見表1），海綿城市建設模式的選擇要根據(jù)各地區(qū)的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展情況來決定。

根據(jù)慶陽市社會經(jīng)濟發(fā)展目標和自然環(huán)境特點，其海綿城市建設應考慮水土流失嚴重地區(qū)、徑流污染嚴重地區(qū)、易澇地區(qū)和水資源短缺地區(qū)模式。海綿城市建設首先要解決缺水問題，其次是解決城市水環(huán)境問題。具體模式為：依據(jù)慶陽市水資源時空分布特征，將其分為豐水區(qū)和缺水區(qū)。缺水區(qū)海綿城市建設應注重雨水的蓄集和水量平衡，豐水區(qū)海綿城市建設應注重雨水洪峰流量的控制、水資源的污染處理和水資源重復利用率的提升。針對缺水區(qū)和豐水區(qū)的具體特征，采用不同的措施來進行海綿體的建設，最終解決其水資源短缺問題。 海綿城市建設目標為：一是洪澇控制。城市內澇防止標準≧30年遇，城市防洪標準≧100年遇。二是提高水資源重復利用率，防治水土流失。雨水資源90%以上就抵消納利用，每年提供可利用雨水量951萬t，使雨水利用量可替代的自來水比例不小于30%，年減少水土流失量18.4萬t。三是污染控制。徑流污染控制率達到60%，回收使用中水率達到60%，年中水使用量達到800萬t。慶陽市海綿城市建設主要為城市內部建設，即海綿體的保護、修復與修建。endprint

4慶陽市海綿城市建設對策

根據(jù)海綿城市建設經(jīng)驗及慶陽市的自然社會經(jīng)濟概況，海綿城市建設應采取以下措施。

4.1制定海綿城市建設法規(guī)政策，加強監(jiān)管與宣傳

海綿城市建設是一個長期的過程，需要有科學的規(guī)劃作為指導，堅持規(guī)劃的引領作用，落實規(guī)劃內容。出臺和完善海綿城市建設相關的法規(guī)、政策。隨著雨水項目的不斷增多和建設的進一步深入，應對雨水利用和雨水徑流污染控制等工作加以規(guī)范，同時需要明確雨水管理的目的、義務、領域。海綿城市建設需要各個部門之間的協(xié)調配合，確保海綿城市建設按照規(guī)劃落實。同時，把海綿城市建設的理念和要求通過各種媒體以建設規(guī)劃公示和公眾咨詢會等形式告知于民，吸引民眾參與到海綿城市建設中來，從而促進海綿城市更好更快地建設。

4.2注重城市海綿體的保護與新建

海綿體保護和新建是海綿城市的核心。一是通過工程建設，擴充城市海綿體。如通過對原有河道進行整治管理，加寬河道，增強河道蓄水功能，在城市內修建污水處理廠，修建下凹式綠地和生物滯留池，修建大型蓄水工程，對停車場進行透水鋪裝，在居住小區(qū)利用建筑物回收利用雨水，城市道路透水鋪設，修建雨污排放設施。二是增加城市綠化面積，提高人均綠地率。公園、居住小區(qū)等地方擴大綠化面積，城市道路增加綠化帶，城市綠化面積的增加，可以改變城市局部氣候，增加城市的吸水、蓄水功能，可以擴充城市海綿體。三是采用可滲透性大的材料進行鋪設。對城市道路、廣場、公園等硬質鋪裝較多的地方進行修建時可以采用透水性強的材料進行鋪設，增加雨水資源的下滲量，減少地表徑流，從而解決城市內澇積水問題。此外，選擇有代表性的小區(qū)、廣場、道路進行海綿城市建設試點項目。在西環(huán)路、安定東路采用滲透性大的材料進行路面鋪設，增加雨水下滲量。在大型住宅小區(qū)進行屋頂綠化，利用屋頂雨水收集設施收集雨水以滿足小區(qū)內的綠化用水。

4.3加大資金投入力度，拓寬融資渠道

海綿城市建設需要充足的資金投入，需要有充足的資金來支持海綿城市建設技術的研究。政府是海綿城市建設的主體，政府的財政支持和完善的籌資機制對建設海綿城市至關重要。因此，政府應設立海綿城市建設專項資金，支持海綿城市建設。同時，應充分發(fā)揮市場機制的作用，調動社會資源，運用PPP模式，更好地推動海綿城市建設。

4.4加強科學技術研究

海綿城市建設中的綠色屋頂、透水路面，下沉式綠地等對技術有較高的要求。因此，應注重科學技術的作用，將科學技術的研究放在首位，以便于更好地為海綿城市建設服務。我國幅員遼闊，各個地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展程度和自然環(huán)境差異大，每個地區(qū)海綿城市建設情況不同，所采用的方法、模式不同。因此，應注重研究不同的海綿城市建設模式和方法，應精細化設計，通過合理的建設布局，節(jié)省資本。通過研究新的雨污排放設備，以完善城市供排水設施，探索新型的可滲透性強的材料，代替硬質鋪裝，研究設計建筑物雨水回收利用設施。通過不斷地科學技術研究，逐漸完善海綿城市建設過程中的技術問題，更好地促進海綿城市的建設。

5結語

海綿城市建設的最終目的是為了保持城市水生態(tài)系統(tǒng)平衡和解決城市水環(huán)境問題。慶陽市以解決水資源短缺為目標，以“滲、蓄、滯、凈、用”相結合為方針，以蓄水池、下凹式綠地、綠化屋頂、可滲透路面等為措施來建設海綿城市。慶陽市海綿城市建設不斷地探索、完善，將為黃土高原地區(qū)海綿城市建設提供參考和借鑒。

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