海綿城市理念下雨水系統(tǒng)構(gòu)建探析

謝長(zhǎng)煥 張 鐳

合肥市排水管理辦公室，安徽合肥 230001

近年來，城市內(nèi)澇已經(jīng)成為嚴(yán)重影響人民群眾生產(chǎn)生活的城市災(zāi)害之一，“內(nèi)澇成?！薄俺鞘锌春！币矟u漸成為一種城市頑疾，“水安全”問題日益凸顯；另一方面，我國水資源總量資源豐富，但人均資源卻十分匱乏，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源短缺也成為制約經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展的瓶頸，“水資源”問題亟須緩解。降雨作為城市內(nèi)澇的主要成因，同時(shí)也是一種寶貴的水資源，具有很大的收集回收利用潛力。本文旨在海綿城市理念的指導(dǎo)下，構(gòu)建新型的雨水系統(tǒng)，在有效緩解城市內(nèi)澇問題的同時(shí)最大限度地對(duì)雨水進(jìn)行收集利用，系統(tǒng)解決水安全及水資源問題[2]。

1 海綿城市的主要理念

海綿城市作為新型的城市雨洪管理理念，指城市能夠具有海綿一樣的特性，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害方面具有良好的彈性，降雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設(shè)遵循“生態(tài)優(yōu)先”的原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

2 城市雨水工程的主要概念

（1） 地面徑流。降落在地面上的雨水，部分被植物截留、滲入土壤和填充洼地，其余部分沿著地面流入水體和雨水管，這部分雨水成為地面徑流。

（2） 重現(xiàn)期。在一定長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，等于或大于某統(tǒng)計(jì)對(duì)象出現(xiàn)一次的平均間隔時(shí)間。

3 傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)

傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括以下幾方面內(nèi)容：

（1） 根據(jù)項(xiàng)目地區(qū)的實(shí)際情況選定暴雨強(qiáng)度公式并確定公式中的相關(guān)參數(shù)；

（2） 劃分雨水排水分區(qū)，進(jìn)行雨水管網(wǎng)布置；

（3） 管網(wǎng)水力計(jì)算，如設(shè)計(jì)流量、管徑、坡度、標(biāo)高及埋深等信息；

（4） 繪制雨水管網(wǎng)平面圖及縱剖面圖。

3.1 傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)，以“快速直排”為主，強(qiáng)調(diào)雨水的快速收集與排出，立足將雨水幾乎全部通過雨水管網(wǎng)傳輸至河道、湖泊等受納水體，較少考慮雨水調(diào)蓄、留存、循環(huán)使用等技術(shù)的應(yīng)用，雨水“當(dāng)”做污廢水排放。

3.2 傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)面臨的問題

3.2.1 初期雨水面源污染嚴(yán)重

初期雨水徑流是城區(qū)面源污染的主要成因，初期雨水中污染物的來源主要有兩大類：雨水沖刷下墊面沉積物中的污染物和雨水吸收、吸附大氣中的污染物質(zhì)。在傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)的模式下，初期雨水中的污染物隨地表徑流迅速進(jìn)入城市管網(wǎng)，在不存在初期雨水截留的排水體制下進(jìn)入受納水體，造成受納水體污染負(fù)荷增加或進(jìn)一步形成黑臭。據(jù)相關(guān)學(xué)者對(duì)西安進(jìn)行地表徑流污染的研究調(diào)查[3]，SS濃度高達(dá)2288mg/L，CODcr濃度高達(dá)1230mg/L，石油類濃度高達(dá)161mg/L，可見，傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)模式下的初期雨水導(dǎo)致的面源污染嚴(yán)重。

3.2.2 城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)高

傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)單純依賴雨水管網(wǎng)吸收和排放雨水，當(dāng)遇到較強(qiáng)降雨或長(zhǎng)降雨時(shí)，在地面普遍硬化的城區(qū)，洪峰流量甚至常規(guī)雨水徑流不能夠及時(shí)地進(jìn)入管網(wǎng)，易形成內(nèi)澇點(diǎn)，城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)高。

3.2.3 雨水利用率低

傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)模式下，雨水或通過截留管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理，或通過雨水管網(wǎng)直接匯入了河流、湖泊等受納水體，與污廢水的去向無異，回收利用率低。

3.2.4 原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，工程改擴(kuò)建難度高

傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)規(guī)劃中選擇的降雨重現(xiàn)期一般較小，相應(yīng)的雨水管道的設(shè)計(jì)管徑偏低，目前大部分城市老舊管道處于超負(fù)荷工作。由于城市的快速發(fā)展，老舊雨水管網(wǎng)的改擴(kuò)建需求大，但是改擴(kuò)建的施工影響面大，難度高、成本大。

4 海綿城市理念下的新型雨水系統(tǒng)

海綿城市理念下的雨水系統(tǒng)，旨在傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌考慮低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，三個(gè)子系統(tǒng)相互補(bǔ)充、相互依存，共同組成一個(gè)自然途徑和人工設(shè)施相結(jié)合的新型雨水系統(tǒng)[4]。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)可以在雨水進(jìn)入雨水管網(wǎng)之前，通過滲、滯、蓄、用、排等多種技術(shù)對(duì)降雨化整為零進(jìn)行收集和排放，既減少了進(jìn)入管網(wǎng)的雨水量，也延長(zhǎng)了雨水的匯流時(shí)間，具有良好的削鋒減流效果，同時(shí)充分吸收雨水為城市所用。超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，用來應(yīng)對(duì)超過雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的雨水徑流，一般通過綜合選擇自然水體、多功能調(diào)蓄水體、行泄通道、調(diào)蓄池、深層隧道等自然途徑或人工設(shè)施構(gòu)建[3]。

具體說來，海綿城市建設(shè)生態(tài)雨水系統(tǒng)包括以下六大功能：下滲回補(bǔ)；削減峰值流量；雨洪調(diào)蓄；水質(zhì)凈化；儲(chǔ)存回用；轉(zhuǎn)輸排放。下滲回補(bǔ)功能利用雨水花園和透水鋪裝滿足雨水下滲回補(bǔ)所需，就是讓雨水徑流滲透到地下，對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)充，避免出現(xiàn)地面沉降的情況，還能有效緩解水資源短缺，起到調(diào)蓄洪水的作用。削減峰值流量功能通過綠色屋頂和下凹式綠地起到削減峰值流量的作用。當(dāng)洪水達(dá)到洪峰時(shí)通過延遲排放起到抵御洪澇災(zāi)害的作用，同時(shí)起到凈化水質(zhì)的功能；雨洪調(diào)蓄功能通過自然水系和人工水體滿足對(duì)雨洪的調(diào)蓄，進(jìn)而減少城市積水，避免城市出現(xiàn)內(nèi)澇，同時(shí)還可以對(duì)水源進(jìn)行存儲(chǔ)。水質(zhì)凈化功能通過人工濕地和穩(wěn)定塘的過濾起到水質(zhì)凈化作用，這樣地表徑流中存在的水體污染就會(huì)被削減，使水生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)，同時(shí)還起到下滲回補(bǔ)和雨洪調(diào)蓄的功能。儲(chǔ)存回用功能通過就是利用雨水罐和雨水儲(chǔ)存池進(jìn)行儲(chǔ)存水源，使雨水得到合理化利用，比如農(nóng)田灌溉，減輕對(duì)城市給水管網(wǎng)造成的壓力，同時(shí)還起到削減峰值的作用。轉(zhuǎn)輸排放功能利用植被淺溝和滲渠達(dá)到轉(zhuǎn)輸排放目的，是指雨水形成徑流時(shí)，讓雨水在下滲過程中得到凈化，調(diào)節(jié)或降低洪水水量，同時(shí)還起到下滲回補(bǔ)的作用。

5 海綿城市理念下新型雨水系統(tǒng)的構(gòu)建策略

5.1 系統(tǒng)規(guī)劃，統(tǒng)籌建設(shè)

將雨水系統(tǒng)的規(guī)劃作為系統(tǒng)工程，在總體規(guī)劃階段合理確定排水系統(tǒng)的布局，多專業(yè)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，使規(guī)劃能夠順應(yīng)原有的自然水體，適應(yīng)原有的自然蓄水和排水條件。項(xiàng)目的建設(shè)應(yīng)結(jié)合城市總體規(guī)劃和建設(shè)，嚴(yán)格落實(shí)各層級(jí)相關(guān)規(guī)劃中確定的低影響開發(fā)控制目標(biāo)、指標(biāo)和技術(shù)要求，統(tǒng)籌建設(shè)傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)、低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)。低影響開發(fā)措施應(yīng)與建設(shè)項(xiàng)目的主體工程同設(shè)計(jì)、同施工、同時(shí)投入使用[3]。

5.2 生態(tài)設(shè)施，資源利用

在雨水的產(chǎn)生、傳輸、削減、消失的整個(gè)過程中進(jìn)行生態(tài)設(shè)施的建設(shè)，通過生態(tài)設(shè)施的滲、滯、蓄、用、排等作用，充分吸收、蓄存、凈化雨水，實(shí)現(xiàn)資源化利用[5]。如：

（1） 建設(shè)綠色屋頂。可以將新建或可改造的建筑屋面進(jìn)行綠化，作為屋面的生態(tài)景觀，一方面可以有效攔截或吸收進(jìn)入建筑雨水立管的雨水，另一方面間接增加了建筑綠地面積，可以有效改善建筑環(huán)境的空氣質(zhì)量，也可緩解城市的熱島效應(yīng)。

（2） 建設(shè)生態(tài)道路?？梢詫⑿陆ǖ缆坊蚩筛脑斓某鞘杏不缆愤M(jìn)行滲水路面改造，如使用新型透水材料鋪設(shè)路面、預(yù)埋快速透水管、調(diào)整道路與綠化帶的標(biāo)高等技術(shù)手段，避免雨水在道路上的滯留。

（3） 建設(shè)生態(tài)景觀，如雨水花園、生態(tài)公園、生態(tài)廣場(chǎng)、下沉式綠地等的建設(shè)。生態(tài)景觀雨季時(shí)可以有效蓄存雨水，旱季時(shí)可以作為城市補(bǔ)充水源。

5.3 雨澇預(yù)警，科學(xué)管理

建立雨澇信息化機(jī)制，改善監(jiān)測(cè)手段，建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市低洼地區(qū)、立交區(qū)、泵站出水口、重要管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、主要道路及道橋和排洪河道水位變化情況的數(shù)字化管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲取降雨過程中雨量的真實(shí)信息，掌握其發(fā)展趨勢(shì)，為雨澇的科學(xué)化管理提供數(shù)據(jù)參考。

6 結(jié)語

綜上所述，基于海綿城市理念下雨水系統(tǒng)構(gòu)建新模式的重要性不言而喻。海綿城市打造了一種城市自然的生態(tài)系統(tǒng)從而來合理進(jìn)行水循環(huán)，統(tǒng)籌規(guī)劃河道水系、傳統(tǒng)排水管網(wǎng)，提高城市水環(huán)境質(zhì)量，最終達(dá)到海綿城市建設(shè)理念下科學(xué)構(gòu)建下雨水水系統(tǒng)的目的[6]。傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)具有初期雨水面源污染嚴(yán)重、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)高、雨水利用率低、改造難度高、成本大等問題，將海綿城市的理念融入雨水系統(tǒng)的構(gòu)建中，系統(tǒng)規(guī)劃、統(tǒng)籌建設(shè)，結(jié)合生態(tài)設(shè)施的建設(shè)及雨澇預(yù)警系統(tǒng)的建立，可以有效解決水安全、水資源的問題。