初論西安海綿城市建設(shè)中的水土保持措施

呂薛鋒，董麗娟(.陜西省水土保持勘測規(guī)劃研究所，陜西 西安 70004； .陜西省桃曲坡水庫灌溉管理局，陜西 銅川 7703)

2016年7月23日19時，西安市城區(qū)普降大到暴雨，據(jù)西安市城市防汛辦陜西歷史博物館雨量監(jiān)測點數(shù)據(jù)，最大1 h降雨量達55.5 mm，累計降雨量為96.9 mm。降雨造成市區(qū)多處大面積積水，其中西安地鐵小寨車站站廳和站臺積水嚴重，影響列車正常運行。降雨積水增多，主要是近些年城市建設(shè)加快，下墊面發(fā)生變化，過度硬化導致雨水不能及時下滲，加上排水管道不暢、標準低而造成的。近期西安提出建設(shè)海綿城市，正契合陜西省政府“陜北引水，關(guān)中留水，陜南防水”的治水思路。海綿城市建設(shè)的最終目的是蓄水、保水、凈水，與水土保持的目標相一致。

1 海綿城市建設(shè)中的水土保持措施

1.1 海綿城市建設(shè)中的水土保持工程措施

海綿城市建設(shè)中的水土保持工程措施主要有：對輕荷載路面、慢行道、休閑廣場、步行街、非機動車道、小區(qū)步行道路和停車廣場等采取透水鋪裝、透水溝、滲水井、雨水蓄水模塊、生態(tài)草溝、生態(tài)護岸、漿砌石護坡、漿砌石擋墻等措施；對河流、渠道減少混凝土硬化或漿砌塊石襯砌，減少標準化大堤建設(shè)，保護自然生態(tài)河流，恢復多樣的河流斷面?；炷劣不驖{砌塊石襯砌的光滑堤岸使得貼岸水流的速度加快，增加了水流沖刷堤岸的風險，破壞了水系與土地及其生物環(huán)境間的物質(zhì)能量循環(huán)，降低了河流的自凈能力，使河流兩岸生態(tài)環(huán)境退化[1]。這些水土保持工程措施中，透水鋪裝措施最為有效，是海綿城市建設(shè)的必選措施之一。

在自然植被條件下，約10%的降雨會形成地表徑流，40%通過蒸騰、蒸發(fā)進入大氣，50%下滲成為土壤水和地下水。而目前的城市建設(shè)，地表徑流可能從原來的10%增加到50%或更多，下滲則會從50%減少到10%或更少[2]。水土保持首先就是保水，通過透水鋪裝，使雨水下滲；其次是完善排水設(shè)施，給水留有出路。

西安市多年平均降雨量為604.2 mm[3]，雨水徑流系數(shù)混凝土地面取值0.9，大理石鋪砌地面取值0.6，透水磚地面取值0.3，則面積為1 hm2的相應地面每年分別流失水量為5 437.8、3 625.2、1 812.6 m3。由此可知，透水磚鋪裝能比混凝土地面減少水流失量66%以上，具有積極的推廣意義。這些下滲的水可以補充地下水資源，減少地下水開采漏斗區(qū)，減輕地面沉降?？紤]到偶爾有重型荷載作用，透水鋪裝從上到下結(jié)構(gòu)為6～12 cm厚透水磚、2～3 cm厚干硬性砂漿、30 cm厚級配碎石或30 cm厚無砂透水混凝土[4]，基底素土夯實，密實度0.90～0.93，施工完后中砂掃縫，砂縫要緊密飽滿，邊緣砌筑路緣石，養(yǎng)護時間不少于7 d。透水磚優(yōu)選強度高、耐久性好、透水效果好的燒結(jié)陶瓷透水磚，透水混凝土強度要求20 MPa以上。陶瓷透水磚的孔隙率為20%～30%，級配碎石孔隙率為40%，只需20%的透水鋪裝面積即可減少積水深度(1 h降雨55.5 mm)一半左右，可以將西安局部區(qū)域內(nèi)澇等級風險從中風險降低為低風險[5]。在潮濕陰暗路段，透水磚上還會生長苔蘚植物，體現(xiàn)人與自然和諧的理念。

1.2 海綿城市建設(shè)中的水土保持植物措施

原始森林具有最佳的水土保持功能，植被生態(tài)建設(shè)就是模擬原始森林結(jié)構(gòu)，采取近自然植物群落建設(shè)，喬灌草藤結(jié)合，優(yōu)選鄉(xiāng)土植物，禁止大樹(常綠樹種胸徑大于15 cm，落葉樹種胸徑大于20 cm)古樹移植進城，保持生物多樣性，使植被具有復雜的水平和垂直結(jié)構(gòu)層，形成穩(wěn)定的生物群落結(jié)構(gòu)。西安城市綠化可選擇的植物主要有銀杏、油松、白皮松、玉蘭、榆樹、國槐、柳樹、杜仲、皂莢、檜柏、楊樹、楝樹、七葉樹、合歡、椿樹、側(cè)柏、核桃樹、桑樹、構(gòu)樹、毛泡桐、石榴、棗樹、柿樹、冬青衛(wèi)矛、黃楊、金葉女貞、石楠、榆葉梅等。同時，也要加強灌木、草類等地被植物的應用，以形成貼地面覆蓋，減少水土流失。地被植物選用當?shù)氐囊吧ú?，不僅有同樣的綠化美化效果，還能夠節(jié)省水資源。西安市有許多野生花草資源有待于去開發(fā)，是優(yōu)良的地被植物，比如白茅、節(jié)節(jié)草、禿瘡花、馬齒莧、卷耳、二月蘭、酢漿草、黃花苜蓿、蒲公英、地丁草、細葉鳶尾等。從美國引進的冷季型草種早熟禾培養(yǎng)于濕潤的肯塔基州，根系極淺，下雨時儲留雨水的能力極差，大部分雨水白白地流失，即使是在下雨后不久也需要澆灌[6]，不適宜于西安地區(qū)。

城市綠地按照海綿城市建設(shè)要求，可以建成下凹式綠地。下凹式綠地根據(jù)地形情況布置，低于周圍鋪砌地面或道路，下沉深度宜為5～10 cm，使下凹地形成較大的水流匯聚區(qū)域，有利于雨水下滲。下凹式綠地最低區(qū)域可選用耐水淹植物。另外，城市開發(fā)建設(shè)中應對河流、池塘、濕地等水體予以保留，并逐步恢復原有城市中的濕地。濕地被稱為“地球之腎”，是國家生態(tài)安全的重要組成部分[7]。濕地植物具有凈化水質(zhì)的作用，在實際工程中要加強推廣應用。人工濕地植物可選擇蘆葦、茭白、香蒲、水燭、水蔥、黃花鳶尾、睡蓮、荷花、澤瀉、水蓼、穗狀狐尾藻等[8]，水生植物宜占水域面積的20%～30%，以挺水植物為主，挺水植物、浮水植物和沉水植物相結(jié)合；同時可以布設(shè)礫石床等，礫石床厚度不小于10 cm。河流岸邊可以栽植柳樹、楊樹、云杉、濕地松等。同時還可以建設(shè)植草溝、雨水塘、植被緩沖帶、生物滯留設(shè)施、雨水花園、生態(tài)浮島等[9]。條件好的小區(qū)可以試點建筑屋頂、外墻面綠化，增加城市綠化面積。

城市土質(zhì)邊坡、漿砌石邊坡也可接種地衣、苔蘚植物。大片叢生的苔蘚植物群落，植物交錯形成大量空隙，有強大的吸水能力[10]，能夠用于道路邊坡的生態(tài)恢復。另外，物質(zhì)循環(huán)途徑的中斷是目前許多地方生態(tài)平衡失調(diào)的重要原因[11]，因此掉落在城市綠化帶的枯枝落葉不必清理，枯枝落葉不僅有儲存雨水的作用，經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后還能成為對植物有用的有機肥料。人行道樹池一般為正方形，邊長0.8～2.5 m、深10～15 cm，樹池緣石應稍低于周邊1～2 cm，以利雨水流入樹池。樹池內(nèi)可以撒播混合草籽，栽植灌木，也可采用2～5 cm厚鵝卵石、礫石覆蓋。鵝卵石、礫石不僅有抑塵、減少土壤水分蒸發(fā)的作用，時間長了還能附生苔蘚植物，有凈化雨水、凈化空氣的作用。

1.3 海綿城市建設(shè)中的水土保持臨時措施

城市道路、房地產(chǎn)開發(fā)、地鐵、排水管道、各種管溝建設(shè)等都離不開水土保持臨時措施。水土保持臨時措施主要包括臨時攔擋、臨時排水溝、臨時密目網(wǎng)苫蓋、彩條篷布苫蓋、沉沙池、灑水抑塵等。

在施工場地周圍應布設(shè)連續(xù)圍擋，城區(qū)主干道圍擋高度應不低于2.5 m，次干道圍擋高度應不低于1.8 m，圍擋間應無縫隙。圍擋要堅固耐用，設(shè)置安全警示裝置。應避免在雨季和大風季施工，風力4級以上(含4級)時禁止施工。建筑工地出入口臨時道路和地鐵深基坑圍擋外的主干交通道路可鋪設(shè)2～3 cm厚鋼板(為防滑可在鋼板上焊鋼筋條或選用花紋鋼板)，以防止重載車輛壓壞道路，威脅基坑安全，工程施工完畢后鋼板還可以回收重復利用，符合節(jié)約資源的理念。臨時排水溝縱坡比不小于0.5%，斷面為矩形時尺寸不小于0.4 m×0.4 m，為梯形時底寬不小于0.3 m、深不小于0.3 m、邊坡比為1∶1。臨時密目網(wǎng)苫蓋、彩條篷布苫蓋材料面積應是被苫蓋物面積的1.1倍。施工過程中的基坑降水可通過其他滲水井、滲水塘有計劃地進行回灌。渣土、各種建材運輸應全程密封、遮蓋，不得沿途拋灑。鼓勵選用袋裝熟石灰、預拌商品混凝土，以減少施工過程中的揚塵。施工臨時道路可采用砂礫石鋪蓋，厚8～10 cm。施工出入口應布設(shè)車倆、車輪沖洗裝置，保證施工車輛進入城市道路時干凈整潔，沖洗的污水經(jīng)過沉沙池處理達標后進入排水管道。

2 結(jié)語及建議

人類文明史在一定程度上也是人類與河流相互作用的歷史[12]，順應水性的自然成為治水的最高準則[13]。人類擇水而居，水系使城市具有生機和靈氣?，F(xiàn)代城市成為鋼筋混凝土森林，需要用水來調(diào)劑，故有意設(shè)置跌水、噴泉，使水流摻入空氣，產(chǎn)生負離子，打造碧水長廊，使人與水自然融合[14]?！鞍怂@長安”是西安的獨特優(yōu)勢，西安大唐芙蓉園、曲江南湖、大明宮太液池雨洪利用系統(tǒng)、漢城湖國家水土保持科技示范園就是人與水自然融合很好的案例。

西安建設(shè)海綿城市，首先在城市規(guī)劃上就要有海綿城市建設(shè)的理念，按照生態(tài)規(guī)律，減少土地開發(fā)強度，嚴格保護城市藍線和綠線，系統(tǒng)化統(tǒng)籌兼顧建設(shè)城市生態(tài)廊道。其次，海綿城市建設(shè)應向自然學習，相信河流的生命與靈性，恢復自然水循環(huán)，實現(xiàn)沒有人類社會干擾情況下的地下水循環(huán)，恢復明渠河流，不與水爭地，保持河流原狀彎曲，減少運用人工材料，多用自然素材(土、木、石)。最后，海綿城市建設(shè)需5～10年甚至更長時間才會有效果，需要長期努力堅持。

[1] 毛鋒.我國的運河遺產(chǎn)及其保護面臨的問題[J].中國文化遺產(chǎn),2011(6):12-22.

[2] 伍業(yè)鋼.海綿城市設(shè)計：理念、技術(shù)、案例[M].南京:江蘇鳳凰科學技術(shù)出版社,2016:37.

[3] 西安市革命委員會水電局.西安市實用水文手冊[M].西安:陜西省水土保持勘測規(guī)劃研究所,1975：1.

[4] 毛洪強,葛斌,陳修和.合肥市透水磚路面研究與應用[J].工程與建設(shè),2008,22(3):329-331.

[5] 高維英,李明,李菁.西安城市內(nèi)澇分布特征及其與降雨量的關(guān)系[J].陜西氣象,2014(2):17-20.

[6] 李皓.“野花野草”與“雨水口”的污染[J].中國國家地理,2004(11):44.

[7] 劉華,范建秋,王豐,等.陜西省濕地規(guī)劃分區(qū)研究[J].陜西林業(yè)科技,2008(3):46-48.

[8] 原野,楊雪,夏雪,等.人工濕地在我國北方寒冷地區(qū)的應用[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟,2010,30(5):41-44.

[9] 王思思,吳文洪.低影響開發(fā)雨水設(shè)施的植物選擇與設(shè)計[J].園林,2015(7):16-20.

[10] 曹同,郭水良,于晶,等.苔蘚植物多樣性及其保護[M].北京:中國林業(yè)出版社,2011:62.

[11] 徐惠風,金研銘,白軍紅,等.城市園林生態(tài)學[M].北京:中國林業(yè)出版社,2010:130.

[12] 陳宜瑜.推進流域綜合管理 重建我國生命之河[J].中國國家地理,2004(11):40.

[13] 馬吉明.都江堰：水的順勢療法[J].中國國家地理,2003(9):82-88.

[14] 劉四運.水科學與水文明[M].合肥:合肥工業(yè)大學出版社,2011:107.