基于“海綿城市”理念的重慶南山雨水管理方法研究

蔣真

（重慶大學 建 筑城規學院，重慶 400030）

0 引言

近年來，水資源短缺、水環境污染嚴重、洪水、城市內澇、地下水位下降、水生物棲息地喪失等各種各樣的水危機頻發，問題非常嚴重，引發我們對水危機問題的深刻思考。究其根本的，導致這一系列水問題的原因是城市建設破壞了穩定的流域水循環。

流域水循環分兩部分：一是由降雨、蒸發、入滲、匯流、補給、排泄這些基本環節組成的自然水循環；二是在自然水循環的主框架內由給水、供水、排水、用水、治污側支循環形成的社會水循環[1]。自然水循環和社會水循環相互依存、相互制約、相互作用，自然水循環——社會水循環失衡導致了流域水問題的發生。因此解決水問題的出路在于保持流域水循環的生態平衡。

“海綿城市”理論的提出正是基于對保持流域水循環生態平衡，解決各種水問題的有效應對策略。最大限度地實現雨水滯留、積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態循環，是其核心思想。筆者將結合重慶市南山的實際情況，詳細闡述基于“海綿城市”理念的雨水管理方法。

1 海綿城市

1.1 海綿城市的概念解析

2014年2月《住房和城鄉建設部城市建設司2014年工作要點》中明確：“督促各地加快雨污分流改造，提高城市排水防澇水平，大力推行低影響開發建設模式，加快研究建設海綿型城市的政策措施”。2014年11月，《海綿城市建設技術指南》發布，2014年底至2015年初，海綿城市建設試點工作全面鋪開，并產生第一批16個試點城市[2]。“海綿城市”這一概念開始頻繁進入人們的視野。

“海綿城市”概念的產生源于針對“海綿”所特有的吸附及釋放能力特征，行業內和學術界普遍用于比喻城市或者土地的雨洪調蓄能力。顧名思義，“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[3]。因此，海綿城市的建設目標是讓城市“彈性”適應環境變化和自然災害。

1.2 海綿城市的理論內涵

海綿城市要求在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護。其建設途徑主要有以下三方面：一是對城市原有生態系統的保護。最大限度地保護原有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態敏感區，留有足夠涵養水源、應對較大強度降雨的林地、草地、湖泊、濕地，維持城市開發前的自然水文特征；二是生態恢復和修復，對已經受到破壞的水體和其他自然環境，運用生態的手段進行恢復和修復；三是低影響開發。按照對城市生態環境影響最低的開發建設理念，合理控制開發強度，在城市中保留足夠的生態用地，控制城市不透水面積比例，最大限度地減少對城市原有水生態環境的破壞[4]。

2 低影響開發雨水系統

2.1 低影響開發的含義

低影響開發（Low Impact Development，LID）指在場地開發過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發前的水文特征，也稱為低影響設計。其核心是維持場地開發前后水文特征不變，包括徑流總量、峰值流量、峰現時間等[3]（圖1）。從水循環的角度，要維持水文特征不變，需通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術，實現良性水循環，提高對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力。

圖1 低影響開發水文原理示意圖

2.2 低影響開發的雨水系統構建

在完整的水循環過程中，水通過降雨、積存、滲透、蒸發等作用在雨水、地表水、地下水不同存在形式之間轉換（圖2）。低影響開發的雨水系統要求采用與自然相近的雨水管理方法，盡可能不讓雨水外排，而是分散地蓄留和初步進化，使整個規劃區像海綿一樣，將進入的雨水儲存起來，再利用或緩慢下滲，把排水量零增長的概念形象表達出來[5]。

圖2 雨水循環示意圖

從水循環的角度來看，低影響開發的雨水系統構建，應從雨水滲透、調蓄、凈化、利用的過程來體現。在此過程中，綠地、河流、湖泊、濕地等生態斑塊對于滲透和調蓄、凈化起決定性作用。如何促進雨水滲透、改善雨水調蓄、加強雨水凈化、循環雨水利用是低影響開發雨水系統構建的核心。

促進雨水滲透的低影響開發雨水系統構建即雨水收集系統構建，包括下沉式綠地設計、透水地面設計、屋頂綠化設計等；改善雨水調蓄即雨水調蓄系統構建，包括自然式、人工式蓄水池設計以及各蓄水池之間的聯系水道設計；加強雨水凈化即雨水凈化系統構建，包括分層級的雨水花園設計、人工濕地設計等；雨水循環利用即雨水利用系統構建，包括雨水智能噴灌系統設計、景觀水體設計、雨水經進一步凈化補充生活用水等。

3 重慶南山雨水管理方法

3.1 重慶南山面臨的主要問題

南山片區位于重慶主城區中心地帶，長江與嘉陵江兩江交匯處，山上林木繁茂，文物古跡眾多，依山就勢的建筑形態與巴渝特色的村落系統形成獨特的山地景觀和人文景觀。南山風景區平均海拔400余m，是重慶城區重要的生態涵養地、氧源基地。

3.1.1 水資源短缺

隨著近年來南山地區建設量逐漸增大，南山自然生態環境遭到一定的破壞，綠量減少，綠地與建設量呈現一種此消彼長的關系（圖3）。南山地區因開發建設速度加快，常住人口迅速增多，導致自來水供不應求。整個南山地區只有一組供水管網，建于上世紀60年代，日供水量為1.3萬t。尤其黃桷埡片區地勢較高，現有水廠供水能力有限，從2006年開始，這一片區每年5-10月，都會出現一定程度的用水緊缺。每天自來水的實際需求量高達1.6萬t，每天供水能力是1.2萬t左右，涉及的人口約有1萬人[6]。另外，南山風景區內的南山植物園為保證景區植被生長，景觀用水需求量較大。

圖3 南山地區城市建設增長示意圖

圖4 重慶市年降雨總量及月降雨量

3.1.2 暴雨引發地質災害

南山片區地形陡峭，每年夏季汛期，重慶降水量最高可達1508mm[7]（圖4），暴雨頻發容易造成山洪、泥石流、山體滑坡等地質災害。在暴雨季節，南山出現多處泥石流與滑坡，兩條上南山的必經道路被大量石塊封閉，致使所有車輛無法上下南山，市民只能步行上下山，整個南山成為一座“孤島”。

3.1.3 匯水設施不完善

南山現有部分當地居民自建匯水設施，但由于缺乏系統規劃且技術限制，對林地有所破壞，無法達到泄洪目的，且破壞了南山風景區自然景觀。

3.1.4 小結

南山雨季暴雨洪澇災害和旱季干旱缺水問題并存 （圖5-圖6），在這同一片地區，如何有效利用雨水資源，將雨季大量的雨水滯留、儲存下來，凈化后用于解決旱季缺水問題，同時防止暴雨季節大量由暴雨引起的泥石流等地質災害是南山雨水管理問題的核心。

圖5 南山地區洪澇、干旱缺水問題并存

圖6 南山地區洪澇、干旱災害情況示意

3.2 低影響開發雨水管理

3.2.1 雨水滲透

低影響開發雨水系統要求最大限度地促進雨水滲透。自然的土壤層類似一個天然的海綿，暴雨來臨時，雨水能夠快速的滲透土壤，匯入地下水。植物生長繁茂的土壤具有良好的涵養水分的能力，可減少水分蒸發。然而建造活動使自然土壤層上方覆蓋一層密不透風的混凝土，喪失了土壤層吸收雨水涵養水分的能力。短時間內，暴雨形成的大量徑流造成泥石流、滑坡等地質災害。旱季，建設區內蒸發量急劇加大，流域水循環平衡遭到破壞。借鑒海綿吸放水機制，在混凝土層增加孔隙，即根據需求在建設區適當開挖河湖溝渠，增加水域面積（圖7-圖8），作為雨水匯集、儲存并滲入地下的媒介，在雨季防治泥石流等災害，旱季涵養水分，維持水循環的平衡。為增加系統的完整性和穩定性，在各個孔隙即河湖之間，用溝渠聯系，可調節蓄水量。

圖7 “海綿”構建示意

圖8 城市建設與山體、水域關系示意

3.2.2 雨水調蓄

低影響開發雨水系統要求改善雨水調蓄功能。自然狀態下，暴雨時節，雨水沿著匯水線，有秩序地均勻從高處往低處匯集。人類的建設干擾阻斷了自然匯水線，局部地區在暴雨時節帶來水量猛增，引發災害。通過建立自然蓄水池、梯田池塘、雨水凈化池和生態水廊，改善南山雨水儲蓄和調節功能。南山現存部分自建但已經廢棄的人工蓄水池，水池容量小，散點分布，人工化的池渠阻斷了水往地下滲透的可能。將現有的水池適當增加面積，改造成自然蓄水池。結合地形自然形成的洼地以及現有的梯田，形成梯田池塘，增加流域蓄水面積。根據高程變化，分臺階逐級形成多級雨水凈化池，修復流域被建設阻斷的匯水線，構建生態水廊，將暴雨時節的大量雨水引導入特定的蓄水池儲存、滲透，增加流域內的雨水調蓄功能（圖9-圖10）。

3.2.3 雨水凈化

圖9 蓄水量對比示意

圖10 雨水調蓄系統示意

低影響開發雨水系統要求加強雨水凈化。雨水流經多級階梯狀自然蓄水池匯集，在重力作用下，水中的污染沉淀物自然沉積，雨水則經初步凈化儲存在各層自然蓄水池中。自然界中，濕地是污水自我凈化的場所。當污水匯入濕地，污水中的顆粒等雜質可以被土壤、卵石等吸附，每一層級的自然蓄水池就相當于一個人工濕地，完成第二步凈化。另外，在濕地中生長的多種水生植物可以吸收各種有害的污染物，完成第三步進化[8]。雨水流經多級蓄水池，經過重力沉積、自然吸附、植物吸收等人工濕地系統進行自然生態凈化處理，最終變為可以使用的凈水。

3.2.4 雨水利用

低影響開發雨水系統要求促進雨水循環利用。凈化后儲存于自然蓄水池、梯田池塘、雨水凈化池的雨水可以直接用于景觀水體補水、綠化灌溉、道路噴灑和管理用水。儲存的雨水經過進一步人工凈化、水質監測合格后可用作飲用水，解決南山民居用水的危機。

4 結語

針對暴雨洪澇災害和干旱缺水并存的問題，從雨水滲透、調蓄、凈化和利用四個方面采取措施改善雨水管理方法，可以有效地把暴雨短時間帶來的大量雨水儲存起來，用于解決干旱缺水問題。隨著城市建設的發展，面對越來越多的城市水問題，未來的城市雨水管理應充分考慮水循環過程，借鑒自然水循環的方式，實現雨水的可持續循環利用。

[1]王浩.中國水資源問題及其科學應對 [R].[EB/OL].2011-09-21.http：//zt.cast.org.cn/n435777/n435799/n13215955/n13216711/13324916.html.

[2]俞孔堅，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃，2015，（06）：26-36.

[3]住建部.海綿城市建設技術指南[S].2014：6.

[4]仇保興.海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望[J].建設科技，2015（1）：11-18.

[5]董淑秋，韓志剛.基于“生態海綿城市”構建的雨水利用規劃研究[J].城市發展研究，2011（12）：37-41.

[6]文峰.南山供水缺口大[N].重慶日報，2009-09-10(7).

[7]蔣智，況明生.重慶地區近57年降水量變化特征及其影響分析[J].亞熱帶水土保持，2009（2）：9-13.

[8]曾忠忠.城市濕地的設計與分析——以波特蘭雨水花園與成都活水公園為例[J].城市環境設計，2008（1）：83-85.

注：圖1來源于《海綿城市建設技術指南》，其余圖片均為作者自繪。