海綿城市理念下的生態(tài)海綿體建設(shè)
——以常德市海綿城市示范區(qū)為例

陳虎，趙迪，田宇荃

（湖南文理學(xué)院資源環(huán)境與旅游學(xué)院）

1 海綿城市概況

1.1 海綿城市概念

一般而言，海綿城市集排、滯、蓄、滲、凈、用水等功能于一身，可以在城市暴雨時(shí)期快速排水，將大部分雨水儲(chǔ)存起來，用作植被灌溉等用途；同時(shí)還能凈化污水，防止?jié)碁?zāi)期間的疾病擴(kuò)散。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市傳統(tǒng)排水模式排放的地表徑流大于80%，而海綿城市對(duì)地表徑流的排放小于40%（見圖1）。

1.2 海綿城市建設(shè)的原因及意義

在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，自然滲水道路硬化為不透水路面、建筑用地的增加等加大了地表徑流系數(shù)，使雨季降水滯留在地面而無法下滲，暴雨時(shí)期極易形成內(nèi)澇，對(duì)城鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)造成一定威脅[1,2]。

此外，國(guó)家越來越注重解決城市問題，為了提高城鎮(zhèn)建設(shè)質(zhì)量，保證城鎮(zhèn)居民的生活水平以及維護(hù)城鎮(zhèn)的生態(tài)穩(wěn)定，急需研究一套人與自然和諧發(fā)展的解決方案。海綿城市的建設(shè)為解決城市生態(tài)問題提供了技術(shù)支持。

1.3 國(guó)內(nèi)海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀

圖1 海綿城市對(duì)平均地表徑流的處理

我國(guó)的海綿城市建設(shè)有相關(guān)政策的大力支持，2013 年《習(xí)近平同志在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上講話》提到“建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”；2015 年《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》提出“水十條”措施等。截至2018 年，全國(guó)共有30 個(gè)海綿試點(diǎn)城市。但是，各試點(diǎn)城市的效果并不明顯，仍然存在許多問題。

海綿城市的研究對(duì)象主要是水，我國(guó)城市的水問題主要包括：淡水資源短缺、水資源開發(fā)過度、水質(zhì)污染嚴(yán)重、城市內(nèi)澇、地下水位降低等問題，嚴(yán)重影響城市的居住環(huán)境與生態(tài)平衡。恢復(fù)城市化過程中被破壞的生態(tài)環(huán)境，維持城市的生態(tài)平衡，是海綿城市概念的生態(tài)核心。因此，“海綿城市”中的生態(tài)建設(shè)問題是重中之重。

1.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)海綿城市的研究較多較深，時(shí)間較早，基本形成了完備且發(fā)達(dá)的體系。

1.4.1 美國(guó)

美國(guó)對(duì)雨水的利用強(qiáng)調(diào)生態(tài)和低影響開發(fā)（Low Impact Development，LID），是一種強(qiáng)調(diào)通過源頭分散的小型控制設(shè)施，維持和保護(hù)場(chǎng)地的自然水文功能，有效緩解不透水面積增加造成的洪峰流量增加等問題[3]。以西雅圖市為例，2004 年建立了西雅圖樣板街區(qū)，將15%的水泥地面改造為有植草溝相連的雨水花園等生態(tài)地面，且在2007 年大暴雨期間，98%的暴雨徑流留在原地，沒有造成城市內(nèi)澇。

1.4.2 德國(guó)

德國(guó)的“雨水收集系統(tǒng)”主要有三種：一是屋面雨水蓄集，利用屋頂收集雨水作為工業(yè)和生活用水[4]。其中，綠色屋頂也屬于屋面雨水集蓄設(shè)施；二是雨水截污與滲透，如漢諾威的Kronsberg居住小區(qū)有雨水滲透溝、生態(tài)植草溝等生態(tài)海綿體對(duì)雨水進(jìn)行截流凈化和下滲；三是生態(tài)小區(qū)的雨水利用。

2 生態(tài)海綿城市概況

2.1 生態(tài)海綿城市

優(yōu)先考慮生態(tài)效益，需要最大限度地恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)海綿城市是以綠色植被或生態(tài)手段為“海綿體”的城市建設(shè)，不僅能使降水自然儲(chǔ)存、凈化，減少其他物理化學(xué)手段造成的二次污染，還能形成城市生態(tài)景觀，保護(hù)城市生態(tài)多樣性，為居民提供環(huán)保休閑場(chǎng)地。

2.2 常德市的生態(tài)建設(shè)

2.2.1 海綿城市示范區(qū)概況

示范區(qū)主要位于常德市武陵區(qū)，地處洞庭湖西部，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，全年平均氣溫16.5℃～17.5℃，年降雨量1400 毫米，年均相對(duì)濕度68%～89%。地形以丘陵和平地為主，占地總面積為289km2，其中城區(qū)占地約90 km2。境內(nèi)湖泊有白馬湖、柳葉湖等，穿紫河水系全長(zhǎng)為17.3 km，是常德市唯一一條環(huán)城水系。

2.2.2 部分生態(tài)海綿體設(shè)施

1）雨水花園

主要通過植物、土壤、微生物系統(tǒng)來蓄水滲水、凈化地表徑流。其中設(shè)有立體溢流井，能有效控制混合污水，還可以在降水期間對(duì)雨水進(jìn)行截留下滲，有效去除徑流中的懸浮顆粒、重金屬離子等污染物。

2）生態(tài)植草溝

是一種低于地表的種植植物的溝渠。與傳統(tǒng)排水溝渠相比，植草溝中的植物能減緩地表徑流流速，增加徑流在溝渠中的滯留時(shí)間，使更多的地表徑流下滲，且能過濾凈化地表徑流中的懸浮顆粒等污染物。

3）生態(tài)停車位

使用由透水磚、水泥砂漿、透水混凝土、碎石、素土等組成的透水鋪裝停車位，對(duì)增加雨水的滯留與滲透有一定作用。

4）綠色屋頂

通過在屋頂種植植物的方式截留和集蓄雨水，包括耐根穿刺防水層、排（蓄）水層、隔離過濾層、基質(zhì)層、種植層等。一般適宜作綠化的為6 層以下、18 m 高度以下的建筑物的平面頂及坡度小于 15°的坡屋頂。

常德市區(qū)主要在校區(qū)、購(gòu)物中心等有集中且面積較大的綠色屋頂，能夠補(bǔ)償被建筑物占用的綠地，降水時(shí)減少屋頂徑流、儲(chǔ)蓄雨水。同時(shí)綠色屋頂儲(chǔ)蓄的雨水經(jīng)沉積、凈化后，還能作為廁所用水，提高利用率。

5）儲(chǔ)水公園

比較典型的有被稱為常德“綠心”的白馬湖文化公園，其水面約有18.5 萬m2，占公園總面積的1/3，還有7.8 萬m2的綠地，其核心建筑物“三館”“三中心”占地5.2 萬m2，部分屋頂種植有灌木和 草坪。

2.2.3 建設(shè)生態(tài)海綿體的效益

1）生態(tài)效益

大部分生態(tài)海綿體的主體為綠色植物，能調(diào)節(jié)局部小氣候，通過光合作用、蒸騰作用吸收陽(yáng)光、釋放水分，調(diào)節(jié)局部溫度和濕度，緩解城市熱島效應(yīng)。其次，生態(tài)植草溝等海綿溝渠代替?zhèn)鹘y(tǒng)地表排水溝。第一是增加地表徑流的下滲，對(duì)地下水進(jìn)行回補(bǔ)；第二是凈化地表徑流，防止混合污水直接排入河流造成的水污染和水環(huán)境破壞；再者，城市人口眾多，使用汽車等產(chǎn)品向大氣排放大量二氧化碳、粉塵等廢氣和污染物，且城市光噪污染嚴(yán)重，植物葉片對(duì)懸浮顆粒、光、噪音等有一定的吸附和吸收能力，光合作用也能消耗大氣中的二氧化碳，釋放氧氣。

2）社會(huì)效益

綠色植物具有一定的觀賞性，雨水花園、儲(chǔ)水公園等既可用作水工程，又可豐富鋼筋水泥灰色城市的景觀。生態(tài)海綿體可以結(jié)合休閑娛樂，如白馬湖公園的娛樂健身場(chǎng)地使用塑膠等透水 材料。

3）經(jīng)濟(jì)效益

海綿城市實(shí)施雨污分流，減小了污水處理的壓力；生態(tài)海綿建設(shè)可以催生在園林、規(guī)劃、制造、維護(hù)等方面的就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的就業(yè)機(jī)會(huì)。

3 結(jié)語與展望

常德市對(duì)城市水問題所采取的主要生態(tài)措施是建立雨水滲透系統(tǒng)（如生態(tài)植草溝）、雨水滯留系統(tǒng)（如綠色屋頂）、雨水集蓄系統(tǒng)（如儲(chǔ)水公園）、雨水凈化系統(tǒng)（如雨水花園）等，采用LID 模式協(xié)調(diào)城市與生態(tài)之間的關(guān)系。

結(jié)合常德市現(xiàn)有生態(tài)海綿體和國(guó)外對(duì)雨水利用的成功案例，對(duì)未來的海綿城市建設(shè)提出以下設(shè)想：

①提高屋面的利用率，對(duì)于滿足建設(shè)綠色屋頂?shù)慕ㄖ苿?dòng)屋頂綠化的行動(dòng)；不滿足建設(shè)綠色屋頂?shù)慕ㄖ梢圆捎梦蓓斢晁钤O(shè)備儲(chǔ)蓄屋頂徑流，初步凈化后可用于家庭廁所用水、園林灌溉用水等。

②加大對(duì)水泥地面的改造，公路采用滲水材料，公園、小區(qū)等人行道可以建設(shè)為雨水綠道，部分停車場(chǎng)可以改為鋪有滲水材料的生態(tài)停車場(chǎng)。

③政府呼吁全民參與“海綿建設(shè)”，讓市民建設(shè)家庭“小海綿體”，收集雨水后用水泵輸送到每家每戶，可用作澆花、廁所用水等。不僅能提高雨水的利用率、減小了地面徑流，還節(jié)約了干凈的水資源，減少居民的用水花費(fèi)。

我國(guó)海綿城市的起步較晚，實(shí)際情況較復(fù)雜，對(duì)傳統(tǒng)的排水管道系統(tǒng)的更新替換需要時(shí)間。海綿城市建設(shè)是長(zhǎng)期工程，不能因?yàn)樵圏c(diǎn)期間出現(xiàn)的問題而全盤否認(rèn)海綿城市未來帶來的效益。其次國(guó)民提高海綿意識(shí)，全員參與海綿建設(shè)，能使我國(guó)打造海綿城市更順利。目前我國(guó)要在借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)結(jié)合各地的實(shí)際情況，慢慢摸索出真正適合自己的道路，才能使海綿城市的功能發(fā)揮到最大。