南方老城區“海綿城市”改造工程實踐與探討

王子釗+蒲文鵬+阮燕霞+王冠平

摘 要：鎮江市的海綿城市建設中的源頭控制部分主要是老城區的海綿化改造，其工程內容包括下凹綠地、透水鋪裝、綠色屋頂和排水管線優化等。從精細化設計、施工質量控制和公眾參與等方面對鎮江老城區海綿化改造的經驗進行了總結，希望可以為今后類似工作提供借鑒。

關鍵詞：海綿城市；老城區；工程改造；鎮江市

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.102

1 前言

近幾年來，隨著極端暴雨天氣的增加，我國城市內澇事件呈多發態勢。這反映了我國既往城市建設過程中雨洪管理方面的短板，為解決這些問題，“海綿城市”的理念應運而生。海綿城市建設是通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程措施，使城市像海綿一樣，在雨水管理方面具有良好的“彈性”，下雨時能夠對降雨徑流實現水質、峰值、外排流量、存蓄量等管理，晴天時又能夠對雨水進行綜合利用。建設海綿城市，對雨水實施源頭、過程、末端的全方位管理，對于保護生態、改善民生、促進經濟社會可持續發展具有重要意義。

中國的海綿城市建設，必須是“綠色”源頭設施和“灰色”過程、末端設施的組合才能發揮最大效益[1]。“綠色”海綿設施是指下凹綠地、綠色屋頂和生態調蓄塘等結合景觀建設的雨水管理設施；“灰色”海綿設施主要是指雨水泵站、雨水管網和調蓄池等市政雨水設施。兩者相互補充，才構成了中國的雨水管理和海綿城市體系。

海綿城市建設過程中的城區海綿化改造，屬于源頭控制措施，是城市面源污染控制和雨洪管理的首道防線[2]。但是由于牽涉范圍較廣，老城區的海綿化改造推進往往會面臨困難。由于設計資料缺失、設施陳舊、現場情況復雜等原因，使老城區的海綿化改造在設計、工程前期準備和施工過程中容易出現反復遷延和中居民不理解的問題，對項目實施造成影響。鎮江市是全國首批海綿城市建設試點城市之一。試點區域位于城市主城區，陸地面積29平方公里，水域面積11.5平方公里，人口27.6萬。鎮江海綿城市建設項目對于老城區的源頭控制方案主要是老舊小區海綿化改造工程。

通過對參與的鎮江市老城區海綿化改造工程進行總結和探討，希望能為今后的類似工作提供借鑒。

2 老城區海綿化改造工程實踐

在老城區海綿化改造中，主要的改造對象是居民小區和學校。海綿工程內容包括下凹綠地、管道改造、雨水罐、透水鋪裝以及部分綠地貼等海綿措施。這些海綿措施通過有機組合，形成了不同小區和學校中的雨水花園、海綿廣場、透水停車場等各具特色的海綿綜合設施。

2.1 地面改造

地面海綿化改造是鎮江老城區海綿化改造的主要內容，主要工程形式是地面透水鋪裝改造和下凹綠地改造。在大多數的老小區改造中，透水鋪裝的改造主要是采取“結構式透水”的鋪裝形式；而在學校和公共廣場則采取了傳統透水混凝土磚的鋪裝形式。結構式透水鋪裝采用的混凝土磚并不透水，而是通過磚縫實現透水。其做法是在級配碎石鋪就的基層上，用10cm厚的混凝土預制磚作為面層磚體，磚與磚之間的縫隙寬度增加至8mm，在磚縫中填充級配為2-6mm的礫石作為透水結構。

結構透水鋪裝和透水混凝土在應用中各有優勢[3]。結構透水鋪裝的優勢包括兩個方面：一是結構透水鋪裝的造價較低，與透水混凝土相比，造價不到其二分之一。二是結構透水鋪裝后期維護簡單，價格低廉。與透水混凝土需要高壓水槍沖洗或專門負壓真空抽吸設備相比，結構透水通過表面清掏和沖洗即可；即使對磚縫中的礫石進行換填，成本也是較低的。透水混凝土的優勢包括：一是鋪裝面平整；二是色彩多樣，形式美觀，能滿足開放性公共區域的適用需求。在鎮江的工程實踐中，結構性透水鋪裝一般用于老小區地面改造，而透水混凝土鋪裝則多用于廣場和學校的地面改造。

在老小區的海綿化改造中，下凹綠地是起到削峰調蓄作用的主要設施[4]。下凹綠地由下至上的結構為不透水土工膜、厚25-27cm的粗礫石層、厚3-5cm的細礫石層和60cm厚的生物過濾介質層。在下凹綠地中設有溢流井，井底有透水花管與之相連，下凹綠地中積蓄的雨水通過花管緩慢進入溢流井，再通過溢流井流到小區外的市政管網中，從而對雨水徑流起到削峰作用。在每個溢流井都設有溢流口，溢流口低于地面10-15cm。當綠地中積蓄的雨水超過溢流口高度，則通過溢流進入外圍管網，避免小區內發生內澇。

下凹綠地和透水鋪裝道路的關系如圖1所示。透水路面下的基層和下凹綠地之間是水力連通的。通過透水鋪裝路面下滲的雨水最終也會匯集到下凹綠地中，再經由下凹綠地流到市政管網。透水鋪裝的改造有效地解決了路面積水的問題，而下凹綠地則是對雨水徑流起到了緩流削峰的作用，兩者相互配合，成為了老城區地面海綿化改造的主要工程措施。

2.2 屋頂綠化改造

城市化進程中，建筑用地對公共綠地的擠占，也是造成城市地表硬化的重要原因之一。在城市中，建筑物屋頂面積大約為一座城市面積的四分之一至三分之一左右，屋頂也被稱為城市建筑的“第五面”[5]。可見在用地有限的城市中，進行建筑物屋頂海綿化改造，建設綠色屋頂，是海綿城市建設中的一項重要措施。綠色屋頂可以在一定程度上對雨水徑流起到削峰和凈化的作用，同時也能緩減城市熱島效應并美化城市環境。

鎮江老城區綠色屋頂改造所面臨的主要問題是屋頂大多年久失修，承重、排水等條件均較差，且屋頂上多有居民私自搭建的設施。在這種背景條件下，傳統屋頂花園式的綠色屋頂改造由于對屋頂的承重、防水要求較高，在老城區的使用中受到限制。與之相對的，輕型屋頂植被綠化毯的形式憑借對屋頂結構要求低、形式靈活、后期管養方便等優勢在老城區改造中得到廣泛運用。

鎮江運用的輕型屋頂綠化毯簡稱為“綠地貼”， 主要植物類型是佛甲草和錦竹草，其基質厚度約2-3cm，凈重量為15-20kg/m2，保水重量為25-35kg/m2，適用于平屋頂改造。綠地貼能夠對小雨起到一定的滯蓄作用，對10mm以下降雨可以做到不外排。綠地貼除了對雨水的削峰作用外，也能對建筑物室內溫度起到一定的調節作用，在鎮江的海綿城市改造工程中主要運用于社區學校和有條件的老小區建筑物屋頂綠化改造中。

2.3 雨水排水系統優化

老城區改造另一個重點雨水排水系統的優化[6]。在居民小區和社區學校，將原本接入污水管的建筑物雨水立管斷接至下凹綠地，以達到雨水調蓄的目的。在雨水出流口，設置消能石，防止雨水徑流對下凹綠地的沖刷，如圖3所示。在場地允許的條件下，會在雨落管末端增加雨水罐，實現一定程度地雨水利用。

合流制管道溢流（Combined Sewer Overflow，CSO）是城市收納水體面源污染的主要來源，隨著我國污水處理能力的逐步提高，CSO已成為城市河流的主要污染源。通過雨污分流改造，能夠有效改善因為CSO導致的水體面源污染。鎮江除了針對社區進行雨污分流改造，也對市政雨水管網進行了排查，對一些錯接、逆接的管道進行了改正。此外，鎮江在2017年還有修建大管徑雨水管道的計劃，該管道管徑預計為DN4000 mm，長度為5-7km，建成后其滿管容量超過了6×105m3，兼具了雨水調蓄和轉輸的功能。

3 分析與探討

我國的第一批海綿試點城市的建設期截止至2017年底，目前鎮江市的海綿城市建設工作仍在進行。對鎮江海綿城市項目建設中的老城區海綿化改造的經驗進行階段性總結，主要包括精細化設計、施工質量控制和注重公眾參與等三個方面。

3.1 精細化設計

鎮江海綿城市建設從頂層規劃設計開始到每一個具體小區的海綿改造設計，都始終貫穿著精細化設計的理念[7]。鎮江針對與洪管理的規劃研究起步較早，已經根據當地多年的降雨記錄總結了本地的降雨模型，并以此作為設計依據，這比套用一些通用的雨型公式更加符合當地的情況。

鎮江市海綿城市建設的目標是至2017年底，在海綿城市建設試點區內：排水防澇標準達到有效應對30年一遇降雨；面源污染削減率達到60%；年徑流總量控制率75%以上。頂層設計過程中，結合試點區內的匯水特征和積水點情況，將試點區劃分為若干匯水區，并根據降雨模型模擬的結果將這些目標分解至各個匯水區，再從匯水區分解至各個居民社區內。匯水分區年徑流總量目標分解如圖4所示。

在居民社區層面上，結合小區的匯水特征、綠化率、可用空間等條件合理選取海綿工具并對徑流控制、面源污染控制等目標進行模擬和校訂，直至滿足該小區的分解目標后，進入小區海綿化改造的方案設計階段。在方案設計過程中，除了要考慮海綿設施的雨水管理功能，也用充分考慮其景觀功能和居民訴求，杜絕過度設計。以下凹綠地為例，為了強化雨水下滲，下凹綠地改造中回填的介質土成分以沙土為主，介質土滲水性強，但營養物保持能力則不如原土。因此這種土適合種植草本植物和灌木，不適合種植喬木。這對小區的景觀來說無疑是一種損失。針對這種情況，在滿足徑流控制指標的前提下，可對下凹綠地中的部分區域采用原土回填，用于種植喬木，使下凹綠地的雨水調蓄功能和景觀功能都得到最大限度的發揮。

3.2 施工質量控制

施工質量是海綿設施發揮作用的重要保障。對于海綿設施施工質量的控制，必須從源頭、過程和末端三個方面都予以重視才能保證海綿設施的質量。在源頭上需要對海綿工程參建人員進行系統的海綿知識培訓，建立對項目公司、現場負責人和施工人員的三級培訓體系。由于老城區海綿改造項目多而小，往往是多個工地同時開工，這些工地施工內容和現場情況各有特點，如果不掌握一定的海綿理論知識，很難機械化地復制管理，因此對現場負責人的培訓是必要的。此外，現場施工人員是海綿工程的實施者，對其進行一定的培訓能更好地保證工程質量。例如一些綠化人員可能對綠地下凹的形式不理解，如果沒有統一培訓，往往會根據自身喜好將一些灌木種植區堆高，導致下凹綠地的調蓄功能下降。

在施工過程中的控制需要施工人員認真按圖施工，質量巡視員及時發現問題并整改：一是要對施工控制指標嚴格控制。對于下凹綠地，主控包括各結構層厚度、綠地表面標高和溢流井口標高等。結構層厚度和綠地表面標高決定了下凹綠地的雨水調蓄能力；溢流井口標高則關系到大雨時小區內澇的問題，如果溢流井口標高過高，在大雨時就會造成澇水無法及時外排引起內澇，海綿設施也就失去了意義。而對于結構式透水鋪裝，需要把握磚縫寬度，磚縫太窄雨水滲透受限會造成路面積水，如果太寬又會影響路面功能。二是要注意施工順序，以3.1節中提到的原土和介質土共存的下凹綠地施工為例，需要先回填原土區域，之后再回填介質土區域，其目的是防止回填過程中，原土覆蓋在介質土表面，使介質土滲透性下降。同樣在需要進行混凝土對側壁抹面的下凹綠地或花壇，要先進行抹面施工，再逐層回填礫石層和土層，目的也是為了防止施工過程中混凝土堵塞雨水下滲面。

施工質量的末端控制包含三層含義，一是施工完成后及時進行工作面清理，防止下滲面被堵塞；二是在工程驗收中不合格的工程要及時進行整改；三是要及時進行總結，鎮江市的老城區海綿化改造過程中，已組織了多次“海綿回頭看”活動，針對既往施工過程中的經驗進行總結和梳理，為后續工程實施提供借鑒。

除此之外，鎮江海綿城市建設工程針對海綿設施施工的全過程，提出了“智慧海綿”的管理模式，對整個施工過程的關鍵節點和相關資料，都會進行電子圖片保存，并建立數據庫，將來還會建立手機應用APP軟件，既規范施工管理過程，也方便社會各界參與監督。

3.3 公眾參與

老城區海綿化改造屬于開放型的工程，與一些傳統的封閉型工程或半封閉工程如污水處理廠建設、道路施工等不同[8]。它是直接在居民社區中進行的，與居民交互密切，工程的進展也受到居民態度的影響，因此在實施老城區海綿化改造過程中，一定要邀請公眾參與，取得公眾的理解和支持。

鎮江市在進行老城區海綿化改造的過程中，通過公眾媒體向社會普及海綿城市及雨洪管理的相關知識，讓公眾對海綿城市建設的必要性進行了解。同時，在進場施工過程中，采用宣傳牌、宣傳圍擋等手段，向施工地點周圍的民眾宣傳海綿城市相關知識，介紹工程內容和工期，完善公眾意見反饋渠道。對于居民反饋的意見，進行及時處理，盡量減少施工對居民的影響。

對于預備進場的居民小區和學校等非開放區域，注重居民意見。從設計階段就開始請業主方介入，組織業主見面會，與建設單位一同對設計方案進行評審，通過后才進行后續施工。進場前邀請居民代表參觀已完工的海綿改造小區和改造中的小區，使居民切實看到海綿化改造給小區帶來的改觀，樹立公眾對老城區海綿化改造的信心，減少施工過程中的阻力。

4 結語

鎮江市針對老城區的海綿化改造，主要是基于低影響開發理念進行的源頭控制型海綿設施，包括下凹綠地、透水鋪裝和綠色屋頂等，此外也會針對性地進行現場排水系統優化。在建設過程中，通過精細化設計、施工質量控制和公眾參與等理念進行管理，實現了環境效益和社會效益，老城區海綿化改造工程取得了當地居民的支持和認可。截止至2016年底，針對鎮江市的源頭老城區海綿化改造和建設工作已經基本完成，在2017年將會著力建設區域性雨水管網、雨水泵站和排口處理設備等灰色設施。隨著“綠色”和“灰色”海綿體系建設完善，鎮江市的雨洪管理水平將會得到明顯提升。

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作者簡介：王子釗（1988-），男，白族，云南普洱人，碩士，主要從事水環境綜合治理及海綿城市技術研究。