蘭州市海綿城市建設(shè)初探

楊 欣,譚周權(quán)

（1.甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730050；2.蘭州市城市建設(shè)設(shè)計院,甘肅 蘭州 730050）

蘭州市海綿城市建設(shè)初探

楊 欣2,譚周權(quán)1

（1.甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730050；2.蘭州市城市建設(shè)設(shè)計院,甘肅 蘭州 730050）

嚴(yán)重內(nèi)澇的發(fā)生使人們排水理念已由“盡快把水排出去”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨M量把水留下來”。留下來的水可資源化和降低排水管道的負(fù)荷,改善生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)通過分析蘭州市內(nèi)澇成因,列出了滲透地面、綠色屋頂、植草溝、生物滯留設(shè)施四項工程措施,建設(shè)海綿城市,并提出了具體工程做法,有利于減少雨水徑流,降低初期雨水對河流生態(tài)的污染。

海綿城市；滲透地面；植草溝；生物滯留設(shè)施

1 建設(shè)背景

目前,國內(nèi)大部分雨水采用直排式,排入現(xiàn)狀水體。為改善直排式造成的污染、內(nèi)澇等一系列問題,“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”（海綿城市建設(shè)）通過人工和自然的結(jié)合、生態(tài)措施和工程措施的結(jié)合、地上和地下的結(jié)合,既可以有效地解決城市內(nèi)澇問題,又能改善人居環(huán)境。建設(shè)海綿城市主要采用的方法為“滲、滯、蓄、凈、用、排”,并進(jìn)行科學(xué)合理組合。作為國家第一批海綿城市試點建設(shè)城市之一,廈門在把握現(xiàn)狀、了解需求與面臨形勢情況下,明確了建設(shè)海綿城市的總體目標(biāo)、技術(shù)路線,編制了實施方案[1]。透水鋪裝以其高透水性、高承載力、良好的裝飾效果、易維護(hù)性、抗凍融性、耐用性等優(yōu)點在海綿城市建設(shè)中廣泛運用,從而能夠有效地減少洪峰流量、防治城市內(nèi)澇現(xiàn)象、降低雨水徑流污染[2-7]。

海綿城市建設(shè)如火如荼,但海綿城市建設(shè)仍然存在部分技術(shù)瓶頸和政策瓶頸,如何解決海綿城市建設(shè)中采用PPP模式的收益問題也是當(dāng)前需要研究解決的課題[8-10]。

蘭州市地處干旱缺水地區(qū),降雨量不大,但是由于建筑物和新建硬化道路逐漸增加,雨水來不及及時排出,在暴雨時期仍有內(nèi)澇發(fā)生。隨著海綿城市的理念深入人心,解決“看海”問題已從“盡快把水排出去”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨M量把水留下來”,一方面可以減少初期雨水對河道生態(tài)的污染,另一方面可以降低雨水管道的輸送壓力,還可以將留下來的雨水進(jìn)行處理后回用,保護(hù)生態(tài),補(bǔ)給地下水等。

2 海綿城市建設(shè)方法

2.1 蘭州市內(nèi)澇成因

根據(jù)《蘭州市城市排水防澇工程專項規(guī)劃》（2015-2030）和結(jié)合實際調(diào)研情況,蘭州市內(nèi)澇原因主要如下:（1）自然原因:氣候問題,如極端暴雨事件增加和暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)；（2）城市發(fā)展方式的問題:城市下墊面硬化比例增加、城市豎向不合理、城市河湖減少等方面；（3）城市排水設(shè)施自身問題:城市排水防澇設(shè)施能力不足、管道系統(tǒng)收集能力與排除能力不匹配、城市排水防澇設(shè)施之間能力不匹配,以及排水管道與下游河道不匹配,導(dǎo)致管道受下游受納水體頂托排水不暢、城市外部來水沒有有效攔截,進(jìn)入城市建設(shè)區(qū)等方面；（4）城市日常管理缺位:日常管理不到位和應(yīng)急管理措施不到位等方面。

2.2 海綿城市建設(shè)方法

為解決內(nèi)澇問題,盡量設(shè)法把雨水留在場址內(nèi),主要措施包括以下幾個方面。

2.2.1 盡量減少城市環(huán)境中的不透水面積（1）通過采用透水材質(zhì)鋪設(shè)的“透水路面”；（2）在屋頂鋪上土壤并種植低矮植物的“綠色屋頂”等。

2.2.2 控制雨水徑流速度

（1）在道路旁邊打造一系列透水的、植栽多樣化的低洼區(qū)域“生態(tài)草溝”；

（2）能夠生態(tài)滯留與吸收雨水的淺凹綠地“雨水花園”等。

通過這些措施讓場址內(nèi)的雨水徑流速度減慢。

2.2.3 收集、儲存雨水

雨天利用雨水口收集透水路面、綠色屋頂、生態(tài)草溝或雨水花園等不能容納的雨水、并通過雨水管道將雨水輸送至蓄水池儲存起來,經(jīng)處理后回用。

通過以上方式可以有效地控制雨水徑流速度,減輕雨水徑流污染,并將收集儲存的雨水回用于景觀灌溉、澆灑道路等,相應(yīng)地減少了對可飲用水的消耗,節(jié)約了淡水資源。

2.3 海綿城市建設(shè)工程措施

低影響通過利用景觀空間和采取措施對暴雨徑流進(jìn)行控制,減少城鎮(zhèn)面源污染。海綿城市建設(shè)主要運用滯、滲、蓄、凈、用、排相結(jié)合的方法。如圖1所示,在雨季,降雨通過透水地面、綠色屋頂、植草溝和生物滯留設(shè)施進(jìn)入滲蓄設(shè)施（蓄水池）,部分雨水溢流出海綿設(shè)施至市政雨水管網(wǎng),經(jīng)蓄水池內(nèi)的處理后回用。

圖1 LID雨水系統(tǒng)流程圖

2.3.1 滲透地面

在具體工程中,滲透地面結(jié)構(gòu)層設(shè)計如圖2所示,居住區(qū)內(nèi)的人行道、非機(jī)動車道、廣場和城市道路兩側(cè)的人行步道宜采用透水鋪裝地面,鋪裝面層厚度宜為60～80 mm,面層可采用透水混凝土、透水面磚、草坪磚等；找平層厚度宜為20～30 mm,墊層厚度宜為100～300 mm,墊層可采用無砂混凝土、礫石、砂、砂礫料或其組合形式；鋪裝面層孔隙率不小于20%；透水墊層孔隙率不小于30%；采用草皮磚時,開孔率宜為20%～50%,磚厚度宜為60～80 mm,下部土厚不宜小于100 mm。

圖2 滲透地面設(shè)計示意圖

2.3.2 綠色屋頂

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,在人們生活的環(huán)境中,房屋建筑密度越來越大,地面綠化便相應(yīng)地越來越少。其中最常見的形式有屋頂園林景觀、屋頂農(nóng)業(yè)、外墻綠化等。它不僅節(jié)約地面,形成立體綠化,更能發(fā)揮降低室內(nèi)溫度、減少熱島效應(yīng)、儲存雨水、凈化空氣、節(jié)約能源等一系列功能,還能給城市增添別樣風(fēng)采。因此,向空間要綠色是低碳城市發(fā)展的重要舉措,也是治療“城市熱島效應(yīng)”等現(xiàn)代城市病的良方。對于缺少綠化的蘭州市,能最大限度地挖掘綠色,不僅能使人賞心悅目,還能改善環(huán)境,緊跟低碳城市發(fā)展的步伐。同時屋頂綠化拋卻了土地成本,是最節(jié)約的綠化方式。綠色花園屋頂對增加城市綠地面積,開拓綠化空間,建造園林城市,改善城市居住環(huán)境,提高生活品味,以及對美化城市環(huán)境,改善生態(tài)效應(yīng)有著重要的意義。目前在世界范圍內(nèi),特別是發(fā)達(dá)地區(qū)和城市,如新加坡、澳大利亞及中國上海等,都開始選擇走立體綠化的道路,綠色屋頂作為一種新生事物,將給城市低碳節(jié)能建設(shè)帶來多重效益。綠色屋頂不同于一般的花園,在滿足其使用功能、綠化效益、園林美化的前提下,必須注意其安全和經(jīng)濟(jì)方面的要求。

2.3.3 植草溝

針對蘭州市實際情況,植草溝設(shè)計如圖3所示。在植草溝設(shè)計中,在原土層的上部,一般采用400 mm厚的濾料層,濾料層上部種植土層一般取100～200 mm,溢流口高出種植土最低處100 mm,當(dāng)雨水強(qiáng)度太大,種植土不能及時收集來水時,多余雨水經(jīng)溢流管溢流至市政排水系統(tǒng),由植草溝收集的雨水下滲經(jīng)過濾料層的過濾后進(jìn)入穿孔滲透管,然后匯入蓄水池。

圖3 植草溝設(shè)計示意圖

2.3.4 生物滯留設(shè)施

生物滯留設(shè)施內(nèi)應(yīng)設(shè)置溢流設(shè)施,可采用溢流豎管、蓋篦溢流井或雨水口等,溢流設(shè)施的頂面一般應(yīng)低于匯水面100 mm。生物滯留設(shè)施面積與匯水面積之比一般為5%～10%。生物滯留設(shè)施的蓄水層深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能來確定,一般為200～300 mm,并應(yīng)設(shè)100 mm的超高；換土層介質(zhì)類型及深度應(yīng)滿足出水水質(zhì)要求,還應(yīng)符合植物種植及園林綠化養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)要求；為防止換土層介質(zhì)流失,換土層底部一般設(shè)置兩層土工布,兩層土工布之間敷設(shè)砂濾層；卵石層起到排水作用,厚度一般為250～300 mm,在其底部埋置管徑為100～150 mm的穿孔排水管；為提高生物滯留設(shè)施的調(diào)蓄作用,在穿孔管底部可增設(shè)一定厚度的卵石調(diào)蓄層。在降雨量較大時,雨水可通過高出溝底25 cm的雨水口收集,最后排至雨水檢查井（見圖4）。

圖4 生物滯留設(shè)施示意圖

生物滯留設(shè)施形式多樣、適用區(qū)域廣、易與景觀結(jié)合,徑流控制效果好,建設(shè)費用與維護(hù)費用較低,主要適用于建筑物,小區(qū)內(nèi)建筑、道路及停車場的周邊綠地,以及城市道路綠化帶等城市綠地內(nèi)。但地下水位與巖石層較高、土壤滲透性能差、地形較陡的地區(qū),應(yīng)采取必要的換土、防滲、設(shè)置階梯等措施避免次生災(zāi)害的發(fā)生。

3 結(jié)語

（1）海綿城市建設(shè)涉及到規(guī)劃、園林、建筑、水利、市政等多個專業(yè),需要多主管部門（財政、發(fā)改、規(guī)劃、國土、城建、水務(wù)、園林、環(huán)保、氣象）的協(xié)調(diào)配合,需有相應(yīng)的規(guī)章制度,做到有法可依、有章可循,從而保證規(guī)劃的約束力和政策的執(zhí)行力。

（2）海綿城市建設(shè)應(yīng)進(jìn)一步完善政府和社會資本合作（PPP）的投融資模式,特許經(jīng)營模式與權(quán)責(zé)利管理機(jī)制。

（3）綠屋頂要做好屋頂結(jié)構(gòu)層安全設(shè)計和施工,避免給建筑結(jié)構(gòu)帶來風(fēng)險。

（4）在海綿城市建設(shè)過程中,政府和社會資本合作的PPP模式要提前做好各方利益的均衡,并保證社會資本的收益。

（5）定期疏通堵塞的雨水口及雨水管道,增大雨水管渠系統(tǒng)收集、輸送能力,有利于緩解地勢低洼處內(nèi)澇風(fēng)險。

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TU992

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1009-7716（2017）07-0092-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.027

2017-03-25

楊欣（1984-）,女,甘肅蘭州人,講師,從事給排水教學(xué)及研究工作。