基于城市內(nèi)澇防治的海綿城市建設(shè)研究

全 紅

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程學(xué)院， 廣西 南寧 530000）

0 前言

近年來(lái)，由于城市化的快速發(fā)展和全球氣候的快速變化，我國(guó)城市的內(nèi)澇問(wèn)題變得更加嚴(yán)重[1]，大多數(shù)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，帶來(lái)了許多安全問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅威脅著城市居民的生產(chǎn)和生活，而且嚴(yán)重影響了城市發(fā)展，因此，解決城市內(nèi)澇問(wèn)題具有重要意義。但是，傳統(tǒng)的內(nèi)澇防治通常是通過(guò)人工管道轉(zhuǎn)移水，而忽略雨水的再循環(huán)。城市排水系統(tǒng)通常存在諸如成本高、壽命短和排水標(biāo)準(zhǔn)不足的問(wèn)題。對(duì)此，海綿城市規(guī)劃對(duì)于解決城市內(nèi)澇問(wèn)題具有深遠(yuǎn)的意義。

1 城市內(nèi)澇問(wèn)題

1.1全球氣候變化：近年來(lái)，全球變暖已成為世界各國(guó)必須緊急解決的巨大問(wèn)題。在這種背景下，我國(guó)大氣的季節(jié)性環(huán)流異常，強(qiáng)對(duì)流天氣越來(lái)越多，夏天大雨天氣越來(lái)越頻繁。根據(jù)研究，暴雨通常是城市內(nèi)澇的最重要原因，直接導(dǎo)致我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。同時(shí)，在全球氣候變化的影響下，極端天氣條件增加，原始設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的排水能力可能與實(shí)際使用條件不符，這給脆弱的排水系統(tǒng)帶來(lái)了壓力。此外，大多數(shù)城市都位于平坦的地區(qū)，出現(xiàn)積水不能及時(shí)排出，隨著時(shí)間的流逝會(huì)在城市內(nèi)部積累，威脅到城市和居民的安全。

1.2城市發(fā)展過(guò)快配套設(shè)施不完善：通過(guò)分析典型的受洪災(zāi)城市的排水和防澇措施，大規(guī)模洪澇災(zāi)害不僅受到自然災(zāi)害的影響，還因各種人為因素造成水文循環(huán)的變化。第一，雨水的調(diào)節(jié)和積累較弱。城市面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致城市及其周?chē)貐^(qū)原有的江湖系統(tǒng)減少；天然河流、湖泊、池塘、峽谷和洼地受到了影響，原始的明渠變成了大面積的隱蔽渠。下墊面變硬，不透水面增大，大量雨水無(wú)法滲透形成地表徑流，削弱了排水能力，降低了雨水的蓄水功能，地表徑流的增加會(huì)增加地下排水網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。但是，在大多數(shù)城市，沒(méi)有緊急排水措施，因此暴雨無(wú)法迅速排放。其次，城市污水處理設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)低，維護(hù)水平差。我國(guó)傳統(tǒng)的城市排水管網(wǎng)通常存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、使用壽命短等問(wèn)題，管網(wǎng)的大多數(shù)實(shí)際實(shí)施都是基于一到三年的標(biāo)準(zhǔn)，與降水排放標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。在大多數(shù)城市的建筑過(guò)程中，排水設(shè)施的水平較低，排水能力不足以應(yīng)付長(zhǎng)時(shí)間降雨或大雨。另外，沒(méi)有長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)管理，不時(shí)出現(xiàn)管網(wǎng)堵塞等問(wèn)題，導(dǎo)致排水管網(wǎng)的實(shí)際性能低于排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，隨著城市工業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市的供熱強(qiáng)度正在增加，很容易形成城市熱島。城市熱島效應(yīng)將引發(fā)城市雨島現(xiàn)象，城市中的水蒸氣更容易冷凝，增加了大雨的可能性。在城市地區(qū)，特別容易出現(xiàn)強(qiáng)降雨，這使強(qiáng)降雨的頻率高于預(yù)期的設(shè)計(jì)值并增加了峰值流量，大部分降雨和積水無(wú)法從地表滲出，也無(wú)法通過(guò)排水網(wǎng)絡(luò)釋放，最終導(dǎo)致城市內(nèi)澇[2]。

2 海綿城市概述

海綿城市的主要目標(biāo)是解決雨水的大量流失、水土流失、面源污染以及水系統(tǒng)自?xún)裟芰Φ钠茐牡龋约皩⒊鞘懈脑斐删哂泻＞d體特征的城市愿望，主要指具有自然積累、自然滲透和自然凈化能力的城市水文生態(tài)。海綿城市放棄了城市傳統(tǒng)的雨水管理理念，改變了原城市下墊面硬化形成的雨水分布模式：50%的雨水形成了地表徑流，只有10%的雨水滲入土壤和地下水。而是模擬自然植被的土壤狀況：總雨水的50%滲入土壤和地下水，而10%成為地表徑流。海綿城市概念的重點(diǎn)是維護(hù)城市排水和防洪，同時(shí)最大程度地增加雨水在城市中的滲透、處理和存儲(chǔ)，因此在促進(jìn)雨水資源利用和保護(hù)雨水方面發(fā)揮著重要作用。海綿城市建設(shè)可以保護(hù)原始的水生生態(tài)系統(tǒng)，并且對(duì)周?chē)乃鷳B(tài)系統(tǒng)影響很小。海綿城市建成后，徑流可以保持恒定，其本質(zhì)在于認(rèn)識(shí)到城市化，資源與環(huán)境之間的一致性和和諧性[3]。

3 海綿城市建設(shè)誤區(qū)

3.1 海綿城市的認(rèn)知性誤區(qū)

公眾對(duì)海綿城市的認(rèn)識(shí)還不夠。從字面上看，人們經(jīng)常誤解為"海綿城市"的概念僅旨在解決干旱地區(qū)城市的缺水問(wèn)題?；蛘呖赡軙?huì)誤認(rèn)為綠色空間或可滲透的磚塊是海綿城市。實(shí)際上，海綿城市的建設(shè)是基于因地制宜的原則，不同地區(qū)有自己的建筑特色。北方城市水資源短缺，建設(shè)海綿城市主要是為了有效地填補(bǔ)水資源短缺。雨水多的南方城市，海綿城市的建設(shè)主要是為了做好排水問(wèn)題。因此，海綿城市的含義主要是解決不同地區(qū)城市的水生態(tài)問(wèn)題，包括水資源、水環(huán)境等，根本上是解決城市與水的關(guān)系。最基本的就是在缺水的時(shí)候提供水而在多水的時(shí)候儲(chǔ)存水，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的合理調(diào)節(jié)，且在解決城市水污染和排水問(wèn)題中起輔助作用（如圖1為海綿城市水循環(huán)與釋放示意圖）。

圖1：海綿城市水循環(huán)與釋放示意圖

3.2海綿城市建設(shè)中的局限性

很多人通常認(rèn)為海綿城市只是單獨(dú)的系統(tǒng)，只需要按部就班的建設(shè)即可完成。實(shí)際上，海綿城市的建造方法是通過(guò)多個(gè)低影響設(shè)施合作實(shí)現(xiàn)的，在低影響設(shè)施主要包括雨水花園、透水覆蓋物、屋頂花園、草溝、人工濕地等，以使土地盡可能水文特征保持不變，雨水以滲透、保留、儲(chǔ)存、處理、使用和排水的方式有機(jī)集合進(jìn)行，是一個(gè)系統(tǒng)工程，內(nèi)容涉及排水、園林綠化、道路和建筑物等許多方面。因此，單一系統(tǒng)的建設(shè)往往存在局限性，例如，地下停車(chē)場(chǎng)的上部綠化區(qū)域和道路的綠化帶不應(yīng)設(shè)計(jì)為凹陷的綠化區(qū)域，以免形成積水?；旧?，只需要在綠色區(qū)域的周?chē)偷撞吭O(shè)置好排水管和防水工程可以充分發(fā)揮海綿功能。在建設(shè)海綿狀城市的過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)盲目模仿的現(xiàn)象，而沒(méi)有考慮到城市的條件和氣候。例如，在南部的多雨城市中，洪水季節(jié)的土壤水分實(shí)際上已經(jīng)飽和，應(yīng)注意排水系統(tǒng)處理設(shè)施的建設(shè)，以保護(hù)和恢復(fù)浸出河流和湖泊的原始供水系統(tǒng)；在降雨少的地區(qū)，地下水儲(chǔ)存設(shè)施應(yīng)置于滲透條件下。

4 海綿城市建設(shè)的主要設(shè)施

建設(shè)低影響項(xiàng)目是建設(shè)海綿城市的關(guān)鍵，各種低影響項(xiàng)目合理布局可以有效地充當(dāng)海綿。低影響建筑結(jié)構(gòu)對(duì)雨水的處理可以看作是由三個(gè)主要措施組成的系統(tǒng)：源頭控制，中間控制和最終控制。源頭控制是海綿城市建設(shè)中最重要的環(huán)節(jié)，源頭控制措施是指產(chǎn)生徑流并試圖就地實(shí)現(xiàn)滲透以減少?gòu)搅鞯挠晁饕ㄏ掳际骄G地、雨水花園、透水鋪裝、植草溝等（如圖2為海綿城市示意圖）。下面總結(jié)了一些典型的源頭控制措施和在施工過(guò)程中要考慮的問(wèn)題。

圖2：海綿城市示意圖

4.1 下凹式綠地

綠地是建設(shè)海綿城市的最重要的低影響項(xiàng)目，與傳統(tǒng)的城市綠地相比，低影響開(kāi)發(fā)使用下凹式綠地。下凹式綠地是指低于周?chē)缆繁砻嬉韵碌囊环N公共綠地。與"花壇"不同，下凹式綠地基于以下概念：使用開(kāi)放空間來(lái)接收和存儲(chǔ)雨水，從而減少綠色空間中的徑流和水消耗，以及轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)植物所需的氮和磷等營(yíng)養(yǎng)素。應(yīng)該注意的是，下凹式綠地并不適合所有類(lèi)型的城市綠地，并且下凹式綠地不能用于不能儲(chǔ)水，排水困難或具有阻塞作用的綠地。輔助結(jié)構(gòu)還應(yīng)位于下凹式綠地周?chē)?，例如綠地溝中的石頭，以捕獲碎屑污染物并防止水土流失；應(yīng)當(dāng)在周?chē)B透通道或排水溝，以便可以暢通無(wú)阻地排出超過(guò)綠色空間容量的雨水。

4.2 雨水花園

雨水花園是自然清潔和生物保留雨水的有效方法，通常建在低地形上。天然土壤或人造土壤種植植物可用于在小范圍內(nèi)吸收和凈化雨水，具有成本低，易于操作和管理以及能夠融入景觀的優(yōu)勢(shì)。但是應(yīng)當(dāng)指出，在干旱地區(qū)不適合設(shè)置雨水花園，這是由于這些地區(qū)植物的耐水性普遍較低，長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，植物可能會(huì)死亡，收益大于損失。同時(shí)，雨水花園容量存在限制，并且對(duì)植物配置的要求很高，植物配置不當(dāng)也會(huì)影響其功能。

4.3 透水鋪裝

為了獲得最佳的透水性，在選擇鋪裝材料時(shí)，應(yīng)選擇具有優(yōu)異滲透性的材料。這些材料不僅符合相關(guān)要求，而且可以有效地為改善城市生態(tài)環(huán)境奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，應(yīng)該注意的是，當(dāng)將透水鋪裝應(yīng)用于實(shí)際道路表面時(shí)，底層必須提供良好的透水效果，以便道路上的雨水可以滲入地下。一般來(lái)說(shuō)，在鋪砌過(guò)程中將碎砂用作鋪砌材料，可以更好地滲透雨水并可以承受較高的道路壓力。

4.4 植草溝

根據(jù)溝渠是否可以承受一定的水量，將溝渠分為干草溝和濕草溝。植草溝有一定的滲透作用，當(dāng)降雨多或高坡度綠地的容量受到限制時(shí)，在草溝中收集雨水，并截留以減少雨水徑流率。植草溝應(yīng)與下凹式綠地配合，將雨水收集存儲(chǔ)起來(lái)，并在城市需要時(shí)及時(shí)釋放。植草溝的建設(shè)和維護(hù)成本相對(duì)較低，可以與城市綠化帶結(jié)合使用，以改善城市自然景觀的質(zhì)量，通常用于城市建筑、社區(qū)道路和停車(chē)場(chǎng)或城市綠地。

5 結(jié)束語(yǔ)

海綿城市的概念在國(guó)外發(fā)展較早，并日趨成熟。在建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際，合理規(guī)劃和制定各種措施。必須在規(guī)劃，投資和建設(shè)方面制定適當(dāng)?shù)恼吆椭贫?，以進(jìn)一步促進(jìn)海綿城市的發(fā)展。加大對(duì)海綿城市建設(shè)的科學(xué)技術(shù)研究力度，不斷完善或創(chuàng)新思路，克服發(fā)展水平低下的弊端和不足，對(duì)海綿城市的效益進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估，加速海綿城市的建設(shè)推廣。