基于水循環(huán)視角下海綿城市建設(shè)研究

王鑫鑫　郭紅　張曉紅　謝世堯　王雙宇　李恒

摘要：近年來(lái)，中國(guó)城市尤其是南方城市在暴雨天氣普遍出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，“海綿城市”概念應(yīng)運(yùn)而生。海綿城市是旨在保證城市工程設(shè)施安全的前提下利用自身海綿體使雨水在城市內(nèi)就地吸收、利用的雨水管理模式。此文基于生態(tài)視角，主要從城市地面鋪裝、雨水花園、城市排水系統(tǒng)三方面對(duì)海綿體建設(shè)進(jìn)行研究。對(duì)建設(shè)中面臨的問(wèn)題提出解決建議，并對(duì)海綿城市未來(lái)的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：海綿城市；海綿體；建議；展望

由于城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，城市建筑愈加密集，相應(yīng)產(chǎn)生了一系列城市生態(tài)問(wèn)題。這些問(wèn)題的產(chǎn)生往往與城市建筑用地的擴(kuò)張有關(guān)。城市建設(shè)造成的高大建筑物阻礙氣流形成渦旋，城市工業(yè)發(fā)展使空氣中漂浮著許多成云致雨的必要條件—凝結(jié)核，城市不透水下墊面使入滲率降低，地表徑流量增加，增加造成城市積水問(wèn)題。降雨反映在南北方的差異上，南方城市普遍內(nèi)澇，北方城市季節(jié)性內(nèi)澇、缺水。為解決這兩項(xiàng)極端問(wèn)題，海綿城市作為一種解決城市內(nèi)澇、缺水問(wèn)題的新興理念被提出。2013年12月，習(xí)近平總書記于《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》中提出“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”；海綿城市是指城市能夠具有海綿吸水的特性，對(duì)降雨進(jìn)行吸收蓄積，在需要時(shí)經(jīng)過(guò)處理加以利用。具體經(jīng)過(guò)滲、滯、蓄、凈、用、排等從而實(shí)現(xiàn)水的良性循環(huán)，改善城市的生態(tài)環(huán)境。

1 海綿城市建設(shè)

1.1 城市地面鋪裝

土壤相較于水泥有良好的透水性。而城鎮(zhèn)化的發(fā)展所帶來(lái)的不透水硬化路面鋪裝使雨水自然入滲率由原來(lái)的80%降至20%，大多雨水匯集成地面徑流，且光滑路面減少了徑流摩擦阻力，使城市內(nèi)短時(shí)間內(nèi)積聚較多地表徑流，形成城市內(nèi)澇。傳統(tǒng)不透水路面鋪裝阻隔了土壤與大氣的水分交換，路面高反射率使得太陽(yáng)輻射熱量聚集在大氣中，加重城市熱島效應(yīng)[2]。對(duì)路面進(jìn)行統(tǒng)一透水鋪裝替換能夠保護(hù)土壤生物、增大積水的滲透、補(bǔ)充地下水位，通過(guò)滲透還能對(duì)污水進(jìn)行過(guò)濾。目前公認(rèn)的透水性能較好的地面鋪裝有透水磚、透水瀝青、透水混凝土、鵝卵石等，分別根據(jù)不同場(chǎng)地需求選取不同的透水性材料。透水性地面鋪裝可以應(yīng)用在城市路面、廣場(chǎng)、球場(chǎng)等。但土壤吸水量有限，應(yīng)對(duì)大規(guī)模暴雨天氣時(shí)難免還是會(huì)形成地表積水，因此需要配合建設(shè)植草溝、地下排水溝渠，三管齊下，解決城市內(nèi)澇問(wèn)題的同時(shí)，將多余雨水輸送到需要處進(jìn)行灌溉、沖洗等事項(xiàng)。

1.2 排水管網(wǎng)

城市排水系統(tǒng)多是建城之期建造，設(shè)計(jì)規(guī)劃陳舊，難以應(yīng)付突然性大規(guī)模的地表徑流排放。因此，要建設(shè)海綿城市，對(duì)排水系統(tǒng)的改善就必不可少。我國(guó)老城區(qū)排水系統(tǒng)多是合流排水形式，對(duì)城市積水多是進(jìn)行尾端排泄，不僅使含有大量污染物的水排放至江河之中造成大面積污染及洪澇災(zāi)害，更使水資源大量流失。而現(xiàn)今城市用水量巨大，水資源愈加稀缺，對(duì)城市積水進(jìn)行污染處理、循環(huán)利用就變得非常重要。

應(yīng)對(duì)城市內(nèi)積雨水，首先要考慮對(duì)其進(jìn)行合理利用，其次考慮安全排放。充分利用與水資源。排水系統(tǒng)設(shè)立重點(diǎn)不能只在尾端排放，而是在雨水產(chǎn)生到排放整個(gè)過(guò)程中都需要規(guī)劃設(shè)計(jì)排水設(shè)施。參考日本經(jīng)驗(yàn)，在房屋屋頂修建蓄水池，當(dāng)蓄水池蓄滿水后會(huì)沿著連接的管道排放到花園或水池中補(bǔ)給地下水，蓄水池中的水經(jīng)過(guò)滲濾可以作為浣洗類生活用水。通過(guò)對(duì)雨水源頭進(jìn)行分散式處理，緩解了排水管網(wǎng)的壓力[3]。在雨水尾端排放時(shí)，應(yīng)盡量采用分流制排放，使雨水、污水通過(guò)不同管道進(jìn)行輸運(yùn)，有針對(duì)性地對(duì)污水進(jìn)行凈化，對(duì)可利用水進(jìn)行循環(huán)利用，增加水資源的利用率[4]。另外可在城市周邊建立大型蓄水池，用來(lái)儲(chǔ)存多余雨水，并在需要時(shí)通過(guò)管道輸送至城市緩解用水危機(jī)。

1.3 雨水花園

雨水花園是利用凹槽型綠地吸收雨水，通過(guò)凹地中植物、泥土攔截、凈化雨水，將剩余雨水下滲補(bǔ)充地下水、景觀用水或其他城市用水的生態(tài)雨水利用設(shè)施[5]。雨水花園區(qū)別于地面透水性鋪裝與排水系統(tǒng)優(yōu)化的是其借助自然力量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地表徑流的攔截、凈化、利用，以減少對(duì)城市的“再加工”，做到高效、節(jié)約、環(huán)保地解決城市洼積與水資源短缺之間的矛盾。

雨水花園主要包括屋頂雨水花園、城市公園、生物滯留池等類型，在建設(shè)中要做好植物與泥土的選取、結(jié)構(gòu)的設(shè)置以及排水管的設(shè)計(jì)。在植物方面，選取易存活、不需照顧、有景觀效益的品種；在泥土方面，選取吸水性強(qiáng)、腐殖質(zhì)高的土壤；在結(jié)構(gòu)上，采取自上而下蓄水、覆蓋、土壤、砂石、礫石設(shè)計(jì)；在排水設(shè)置上，充分考慮花園系統(tǒng)難以負(fù)荷的水分，設(shè)置穿孔管排放多余雨水。雨水花園建設(shè)靈活、造價(jià)低廉、養(yǎng)護(hù)方便，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在城市生態(tài)建設(shè)中。

2 建議與展望

為海綿城市順利建設(shè)，提出以下建議：

（1）不僅對(duì)地面進(jìn)行透水性材料鋪裝，對(duì)透水性材料下的混凝土也進(jìn)行透水性材料替換。

（2）在排水系統(tǒng)改建中，采取分流制排水，可在地下管道安裝監(jiān)控，以便日后監(jiān)測(cè)管道阻塞情況。

（3）在進(jìn)行屋頂雨水花園建設(shè)中，要注意防水處理，以免造成民眾不滿與經(jīng)濟(jì)損失。

海綿城市的建設(shè)不在一朝一夕、一寸一方，它是長(zhǎng)時(shí)間、大尺度對(duì)城市整體的工程改建與生態(tài)改善。因此，海綿城市建設(shè)成果不會(huì)一夕見效，但只要科學(xué)合理規(guī)劃，相信十幾、幾十年后城市不會(huì)逢雨必澇，居民不必在自家門口“看海”，城市生態(tài)環(huán)境會(huì)越來(lái)越好。

參考文獻(xiàn)：

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[3]浦曉茜.探討收集利用雨水緩解防汛壓力[J].科技風(fēng)，2014（8）：204204.

[4]孟欣，田淑英，張平.探討我國(guó)水資源保護(hù)的現(xiàn)狀及治理對(duì)策[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2015，7（26）.

[5]劉金昌，向志亮，周文，等.西安科技大學(xué)臨潼校區(qū)雨水利用可行性初探[J].華章，2013（13）.