沿海地區(qū)海綿城市建設(shè)的思考
——以廈門馬鑾灣為例

王詩怡 陳文魁

廈門大學(xué)附屬第二中學(xué)（361000）

沿海地區(qū)海綿城市建設(shè)的思考
——以廈門馬鑾灣為例

王詩怡 陳文魁

廈門大學(xué)附屬第二中學(xué)（361000）

文章針對(duì)當(dāng)前城市快速發(fā)展過程中城市建設(shè)、路面硬化、管道鋪設(shè)等措施導(dǎo)致的雨水排灌不暢、市內(nèi)洪澇災(zāi)害多發(fā)等問題，闡述了建設(shè)海綿城市的必要性；同時(shí)考慮沿海城市常受暴雨與漲潮雙重影響的特殊性，以廈門馬鑾灣的海綿城市建設(shè)為例，提出在充分發(fā)揮“滲”和“滯”作用的同時(shí)，還要著重點(diǎn)發(fā)揮雨水“蓄”和“用”的作用?？偨Y(jié)了沿海地區(qū)海綿城市建設(shè)對(duì)策，以期有效降低沿海灣區(qū)城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)，為沿海地區(qū)的海綿城市建設(shè)提供參考。

海綿城市；規(guī)劃建設(shè)；雨洪管理；沿海地區(qū)

1 我國海綿城市的發(fā)展現(xiàn)狀

海綿城市是指通過改變自然的積存和凈化能力，及時(shí)的吸收雨雪過程的降水，做到及時(shí)滲漏、高效保水蓄水，進(jìn)一步的可以凈化天然降水，最后在需要時(shí)將蓄存的水釋放并利用的城市建設(shè)模式（圖1）。海綿城市的建設(shè)主要關(guān)注慢排緩釋和控制源頭分散兩方面，重點(diǎn)在于管理降水、地下水循環(huán)系統(tǒng)性、地表徑流等給排水系統(tǒng)，通過多途徑的整合來應(yīng)對(duì)復(fù)雜的自然和人工環(huán)境，可以有效地緩沖或避免一些自然災(zāi)害的發(fā)生[1]。

我國財(cái)政部于2015年4月公布了第一批建設(shè)海綿城市的試點(diǎn)地區(qū)，并對(duì)于其中16個(gè)城市給予一定的財(cái)政補(bǔ)貼。從補(bǔ)貼額度上看，部分直轄市每年的補(bǔ)貼高達(dá)到6億元，省會(huì)或中小型城市每年的補(bǔ)貼為4～5億元。從試點(diǎn)城市的分布看，海綿城市的建設(shè)主要集中在華東、華中和西南等強(qiáng)降雨多發(fā)地區(qū)，例如鎮(zhèn)江、嘉興、廈門、武漢和重慶等地[2]。

2 廈門海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 廈門建設(shè)海綿城市的必要性

廈門位于福建省東南部，由廈門島、鼓浪嶼及內(nèi)陸的幾個(gè)沿海地區(qū)組成，其屬于亞熱帶海洋性氣候，全年平均氣溫為20～21℃，年平均降雨量1 000～1 300 mm。由于受到太平洋溫差氣流的影響，每年6～9月廈門平均受臺(tái)風(fēng)影響5～6次，6月的降雨量最大，日降雨量最高頻率高于50 mm，一年中約40%暴雨集中在6、7月份。

每逢臺(tái)風(fēng)天氣，強(qiáng)降雨天氣頻發(fā)，受海潮的影響，臺(tái)風(fēng)期間的市內(nèi)排水是個(gè)難題，灣區(qū)容易產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害；另一方面，有些城區(qū)的合流系統(tǒng)用時(shí)已久，截污能力不夠完善，導(dǎo)致污水流入灣區(qū)水體，造成一定的污染。早期城市建設(shè)相對(duì)落后，對(duì)于天然塘、溝等水道的破壞較中，使得土壤的滲、蓄、凈能力降低，生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱。

同時(shí)，廈門市又存在淡水資源緊缺、水環(huán)境惡化等問題。隨著廈門城市建設(shè)快速發(fā)展，人口數(shù)量逐漸增加，2016年的統(tǒng)計(jì)年鑒表明當(dāng)前廈門每平方公里的人口超過2萬。廈門城市規(guī)劃院對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)評(píng)估后預(yù)測，按照當(dāng)前的增長速度到2050年廈門的人口將超過800萬。廈門水資源儲(chǔ)量約為12.3億m3，當(dāng)前的人均水資源量不足300 m3，為極度缺水地區(qū)。廈門海綿城市的建設(shè)可以將雨水再次利用，有效緩解水資源不足和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求大的矛盾。

為了解決廈門部分地區(qū)在夏季多雨期的排水不暢的問題，以海綿城市的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)十分必要，既可以提高市區(qū)的排澇能力，又可以改善水體質(zhì)量，保障市民的用水安全。

2.2 廈門海綿城市建設(shè)試點(diǎn)的成果

硬化路面匯集的雨水通過地表徑流匯入排水系統(tǒng)，經(jīng)過河道等流入大海。然而在內(nèi)陸河道入口與海水的交界處（也稱灣區(qū)水體），由于受到潮水漲落的影響，污染物質(zhì)無法擴(kuò)散，造成近海岸灣區(qū)水體的污染；而且暴雨與漲潮同時(shí)發(fā)生會(huì)造成洪澇災(zāi)害。文章以馬鑾灣為試點(diǎn)，綜合評(píng)價(jià)“海綿城市”的建設(shè)和效果。試點(diǎn)區(qū)域的覆蓋面積約10.4 km2，灣區(qū)水體域面積約4.5 km2。

圖1 海綿城市原理示意圖

文章首先根據(jù)試點(diǎn)區(qū)氣象部門近年收集的降雨數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出該地區(qū)的年均降雨水平。結(jié)合《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》的相關(guān)指標(biāo)，確定該區(qū)徑流總量的控制目標(biāo)為70%，設(shè)計(jì)降雨量為26.8 mm。根據(jù)試點(diǎn)年徑流總量控制目標(biāo)，確定該區(qū)建成后可至少抵御50年一遇的暴雨，該工程的建設(shè)內(nèi)容見表1。

表1 馬鑾灣海綿城市工程建設(shè)內(nèi)容

3 沿海地區(qū)海綿城市建設(shè)策略

3.1 海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循干擾最小化原則

當(dāng)前有關(guān)海綿城市建設(shè)方面的研究，多以低影響開發(fā)措施為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐木坝^設(shè)計(jì)，從源頭上進(jìn)行雨水管理的道路改造工程。低影響開發(fā)系統(tǒng)的道路建設(shè)之前，場地開發(fā)應(yīng)遵從供給適宜性和干擾最小化原則。因?yàn)橛不访媸菍?dǎo)致雨水匯集的主要原因，所以該系統(tǒng)要求盡可能地縮短道路長度和寬度，最大限度地減少不透水路面引起的徑流峰值等情況。同時(shí)地表徑流盡量通過土壤系統(tǒng)的下滲與滯留。因此，海綿城市的建設(shè)不僅減弱城市徑流總量、降低洪峰流量，還可以降低因?yàn)橛晁畯搅鲙淼奈廴?，改善城市生態(tài)環(huán)境。

3.2 海綿城市建設(shè)應(yīng)一市一策

城市地理位置的特殊性決定了其建設(shè)海綿城市的獨(dú)特性。文中調(diào)研地點(diǎn) “滲、滯”兩個(gè)項(xiàng)目的雨水控制目標(biāo)是3.3萬m3，然而單“蓄”一個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)量就達(dá)到了22.9萬m3，三個(gè)工程雨水控制的總目標(biāo)為26.2萬m3。本試點(diǎn)區(qū)在海綿城市開發(fā)時(shí)重點(diǎn)考慮了“蓄”的功能，這主要是基于灣區(qū)城市地理位置的考慮。因?yàn)闉硡^(qū)城市位于江河的沿岸，沿江水體的漲落限制了灣區(qū)市內(nèi)河流的排水速度，使得灣區(qū)城市遭遇長時(shí)間的內(nèi)澇。針對(duì)此類城市的城市排水建設(shè)，要結(jié)合城市本身的地形、地貌、水系分布等自然地理特征，以流域、水系的整體排灌、防洪規(guī)劃為基礎(chǔ)，兼顧城市本身發(fā)展?fàn)顩r的保護(hù)，以便達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。濱河城市出現(xiàn)內(nèi)澇的時(shí)候往往也會(huì)受到沿江或沿海洪水的頂托。如果這個(gè)象限持續(xù)的時(shí)間長，那么城區(qū)內(nèi)的積水就無法通過自流排出，因而在市內(nèi)建設(shè)城鎮(zhèn)圩區(qū)，從“滲、滯、蓄”三方面多管齊下，同時(shí)建設(shè)和改進(jìn)排澇的水閘、泵站、排澇河道等工程，保障其排澇的安全性和有效性。

3.3 海綿城市建設(shè)應(yīng)“蓄、用”結(jié)合

本調(diào)研地點(diǎn)“用”工程上每天的用水量達(dá)2萬m3，相當(dāng)于當(dāng)前20%的城市供水。然而這并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)水平，待施工完善后每天的使用量最高可以達(dá)到15萬m3，可以解決梅雨季節(jié)以及多個(gè)臺(tái)風(fēng)造成的連續(xù)強(qiáng)降雨天氣的排水問題。另一方面，在后續(xù)的發(fā)展中，要將“蓄”與“用”兩個(gè)工程有效結(jié)合。當(dāng)“蓄”工程上的雨水用量達(dá)到一定的臨界值，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v年的降雨量和天氣情況，如果還有大幾率的降雨，則盡快通過降低再生蓄水的使用價(jià)格，加快“蓄水”的使用速度，降低海綿工程負(fù)荷等等。

3.4 海綿城市建設(shè)應(yīng)與信息技術(shù)結(jié)合

圖2 灣區(qū)海綿城市建設(shè)一景

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用正在悄悄地改變著人們的生活和工作習(xí)慣，如商場購物從現(xiàn)金轉(zhuǎn)為移動(dòng)支付，導(dǎo)航地圖通過大數(shù)據(jù)分析推薦出優(yōu)化的乘車路線等等。在我國今后海綿城市的建設(shè)中，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等智能措施的有機(jī)融入成為必然[3]。海綿城市的智慧化建設(shè)遵循的思路是:首先，專用傳感設(shè)備的介入為物聯(lián)網(wǎng)的智能系統(tǒng)監(jiān)測、收集所需要的各種信息，如降雨量、河道流量、管道剩余排水容量等等；通過移動(dòng)無線網(wǎng)或有線互聯(lián)網(wǎng)將搜集到的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偡?wù)器；再通過云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等分析手段來歸納和分析起始端的原始數(shù)據(jù)，并通過不同的模型對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和演算，給出優(yōu)化的解決方案；最后，執(zhí)行解決方案并評(píng)價(jià)執(zhí)行的結(jié)果，同時(shí)不斷的進(jìn)行反饋和修正。智能化海綿城市可使原本需要人工現(xiàn)場采集的工作變得簡單、高效，也使得部分不易準(zhǔn)確獲取的數(shù)據(jù)變得更加精確。所以，海綿城市建設(shè)的電子化、智能化是未來的發(fā)展趨勢。

[1]中國水利水電科學(xué)研究院，廈門市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.廈門市水資源戰(zhàn)略規(guī)劃（2015-2030年）.2015:37-41.

[2]廈門市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.“美麗廈門”戰(zhàn)略規(guī)劃.2013:15-17.

[3]王寧，吳連豐.廈門海綿城市建設(shè)方案編制實(shí)踐與思考[J].給水排水，2015(6):28-32.