淺析海綿城市建設背景下的雨洪管理技術手段應用

孫雨

摘要：城市化進程加快導致了土地原有的水文條件發生改變，洪澇災害加劇、水質污染嚴重，傳統工程手段來排水、防洪已經無法應對日益嚴峻的雨洪問題。為推進我國海綿城市建設，進一步改善我國大中城市的雨洪管理情況，解決水體污染、城市內澇的問題。首先分析了城市濕地景觀在我國推進海綿城市建設中重要生態作用，并提出了針對集雨型綠地雨洪管理、改善水質策略。實現集雨型綠地改善生態環境、提升景觀效果、緩解城市內澇的作用，并達到實現區域內外排雨水凈流總量控制率，消減流經客水污染物排放總量的目標，解決川中大市場雨污水、公園內河及水塘黑臭水體的目的，并營造季節性雨水景觀。將生態濕地公園改造成為兼具功能性及觀賞性的城市景觀。

關鍵詞：雨洪管理；濕地公園；雨水景觀；海綿城市

1.研究背景

由于城市化進程加快，水資源被過度開發利用，水質嚴重污染，加之我國的地理位置和氣候條件導致我國洪澇與干旱并存，市政工程基礎設施存在相當的局限性，排水能力有限，落后于城市化進程；基礎設施將排水和防洪視為唯一目標，其功能也受到限制，缺乏在雨水資源利用、生態環境恢復、游憩休閑方面的作用。

與此同時，生態文明建設已經漸漸成為主流思想，隨著全球一體化的發展，國外雨洪管理的概念也影響著我國生態文明建設的軌跡，通過生態手段來解決雨洪問題逐步成為主流。

1.1現行雨洪管理技術存在的諸多問題

我國氣候條件較為復雜，水資源短缺的問題比較普。我國西部北部城市極度缺乏水資源，但對于可利用的雨水資源卻缺乏相應的管理措施，造成干旱與內澇災患并存的窘況。多數城市因過于追求城市化導致硬質地面替代了自然植被，地表徑流下滲困難，城市排污系統也并不完善，污水凈化系統不能起到相應的作用，直接導致了雨污合流的問題，一方面地表徑流得不到妥善管理和利用，另一方面污水得不到處理和排放，對于雨水的利用程度非常低。此外，面臨暴雨天氣之時，城市排水系統往往無法承擔這樣的排水壓力，更造成了城市內澇等嚴重問題。

我國的雨洪管理措施尚停留在防治與排放上，但隨著城市化的推進，城市排水系統已經無法承擔日益惡化的生態環境所帶來的內澇問題，建立一個新型智能的雨洪管理系統迫在眉睫。

而西方國家對于雨洪管理的研究則開始的更早，自二十世紀七八十年代以來，多個國家已經形成了符合自身國情及氣候、生態條件的雨洪管理體系，如新加坡ABC水敏計劃、美國低影響開發等等。

1.2亟待提升的雨洪管理水平

隨著城市化進程的推進，經濟高速發展，工業化水平也迅速提高，人民生活水平也相應提高。但城市化進程的加快帶來的影響也是雙向的，不僅在于生活水平的提高，同時還有帶來諸多環境問題，城市范圍擴大使得生態環境發生改變，生態系統遭到破壞，其中水資源短缺成為了首當其沖的問題，因此提升雨洪管理水平成為了全世界范圍內面臨的挑戰，對于我國來說則先等更為嚴峻。我國幅員遼闊、氣候條件多樣，隨著城市的迅速擴張，原有的森林與草地被城市硬化面積替代，綠地率越來越少，直接導致了城市雨水難于下滲，只能通過雨水管道設施吸納和排放，市政雨水處理設施因多年使用而老化，加之極端天氣出現頻率加快，面臨極端天氣時，雨水難以及時排出城市內部，這就造成了城市內澇等問題。

1.3雨洪管理在景觀規劃與設計領域的應用

從我國雨洪管理的現狀來看，大多數城市的排水管網已無法應對高強度降雨，僅憑借市政灰色基礎設施，已經無法解決日益復雜的城市雨洪問題，而應當以綠色生態基礎設施和灰色市政設施相結合的方式來改善惡化的環境，建立一個多目標的雨洪管理體系。而綠色生態基礎設施的建設則是通過土壤、植物等場地本身的自然資源，對場地水質進行凈化，同時維持或恢復場地原有的生態系統，進而解決雨洪問題。這就要求在雨洪管理系統的建設過程中，與景觀設計充分結合，在恢復場地生態效益和提升景觀效果的同時，解決城市雨洪問題。

2.國內外研究現狀

2.1國外研究現狀

國外對于濕地公園應用于雨洪管理的研究已經較為成熟，20世紀以來，全世界范圍內都面臨著水資源短缺與洪澇災害頻發的問題。世界各國對于雨洪管理的重視程度都達到了一個很高的層面，其中美國、日本等國家著眼于將城市雨洪管理建設成為一個完善的系統，將雨水資源在源頭處收集、凈化及利用，從而解決國家水資源短缺、自然水體受污染的問題。國外優秀雨洪管理體系當中以美國低影響開發（LID）、澳大利亞的水敏感性城市設計（WSUD）、新加坡ABC水計劃尤為突出。

2.2國內研究現狀

我國自20世紀八九十年代以來，開始著眼于城市雨洪管理系統的研究，為此也開展了許多工程項目實踐，因城市化進程加快，水資源嚴重匱乏，對于雨洪管理系統建立的重視程度也隨之提高。加之國外新型雨洪管理理念引入，我國對于雨洪管理、雨水凈化與利用的研究也進一步深入。

2000年，中關村生命科學園在建設過程中就對將人工濕地建設為收集、蓄存、凈化雨水的綠地水循環系統進行了積極探索。中關村生命科學園生態系統總體分為兩個部分，一是在園區外部邊界和污水處理溫室結合的線性濕地走廊，集中了各個功能區域產生的污水，再引入污水處理系統，緩慢地環繞園地一周使濕地植物與其他介質和污水充分接觸，同時起到降解作用；二是中部以觀景和休閑為主的濕地，配植豐富多樣的植物，營造濕地景觀。這一人工濕地系統，已構成了一個能夠自我更新并可持續發展的生態基質。

自2014年我國正式提出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，海綿城市建設進程加快，濕地公園有關于海綿改造的建設也更為系統化。

2.3對國內風景園林綠地建設的反思

我國目前對于風景園林及綠地的功能定位大多還停留在休閑游憩、景觀提升方面，綠地系統規劃普遍也從空間格局的角度出發，注重城市中“軸、帶、環”等結構的規劃和設計，將綠地規劃和風景園林視作單純的表現城市形態美學的手段，而忽視了城市綠色空間所承載的其他功能。但隨著城市化進程的迅速推進、生態環境問題愈發嚴峻、自然資源短缺、生物棲息地破碎，單純以城市空間結構形態為出發點的城市綠色公共空間規劃與設計顯然無法充分發揮城市綠色空間的作用，存在很大的局限性。

2.3.1對自然水域過度開發

現行對綠地系統的規劃中缺乏對水文過程的研究和考慮，對自然水域缺少重視，導致濕地、湖泊、河流等對生態環境有顯著調節的區域被過度開發和占用，原生地貌被大面積修改，水域被回填移作他用，導致自然水文情況發生變化，水域面源污染加重，不透水面積增加，這就影響了城市排水系統的正常工作，同時面源污染增加也直接影響了生物多樣性，生態環境受到破壞，區域排水壓力明顯增大。

2.3.2缺少雨洪管理專項規劃

由于對自然水文條件的研究較為缺乏，所以在綠色空間規劃和設計時，對城市雨洪管理專項規劃則顯得較為薄弱，對生態手段解決城市內澇問題、減緩城市排水壓力的意識較為欠缺，對雨水資源的重視程度也較低。參照美國低影響開發的概念，我國對在源頭控制污染，集蓄、管理、利用雨水資源的領域研究較少。

3.海綿城市建設背景下的雨洪管理技術手段

雨洪管理的諸多技術手段在國外已經有普遍應用，較為突出的有雨水濕地、生態植草溝等，都是以生態和工程手段相結合的雨洪管理措施，在雨洪管理的過程中，每個設施的功能都是復合的，大多都承載了雨洪管理系統中的多項功能，如：滲透、傳輸、存蓄等等。以下按照雨洪管理設施所承載的主要功能進行分類，歸納雨洪管理系統中的常用技術手段。

3.1滲透設施

3.1.1透水鋪裝

先行城市公共空間尚存在過度設計的誤區，認為活動場地必須以硬質鋪裝的形式出現，過多的硬質鋪裝代替了草地、林地，導致地表徑流下滲困難，導致城市排水壓力進一步加重。所以將公共空間場地中的不透水鋪裝替代為透水鋪裝，并改良下墊面增強其滲透性則非常必要。透水鋪裝的應用主要分布于活動場地、用地道路、停車場等區域，其功能在于延長地表徑流下滲的時間，在雨量較小時使其在透水鋪裝表面進行下滲，雨量較大時透水鋪裝可延緩地表徑流進入市政排水管道的時間。

3.1.2下凹式綠地

下凹式綠地的設置對土壤滲透條件有一定的要求，在下凹深度方面也有一定的控制，以布置于低洼地帶及沼澤區域的上游位置為宜土質多以改良土質基質為主，利用場地、停車場周邊綠地和建筑附屬綠地空間進行布置。其原理是利用公共空間內地勢較低的位置短時間收集雨水，從源頭處減少在地表運行的雨量，從而達到減少場地內部地表徑流外排的目的。下凹式綠地內部還需栽植一定的植被，一方面減緩雨水流速，延長滲透時間，另一方面對下凹式綠地內存蓄的雨水進行初步生態凈化。除滲透功能外，下凹式綠地還承擔了短時接納、滯留雨水的功能。

3.1.3地下蓄滲

地下蓄滲與傳統的“滲蓄”有很大不同，其一般位于地下，具有疏松多孔結構，能夠較大限度的存蓄雨水，然后在降雨結束后能夠不斷向地下滲透，以回補地下水，國內多以卵石等大粒徑物質作為填料，國外已經有很多現成的模塊了，國內相對落后一些。

地下蓄滲是指在改良鋪裝透水性后，對下墊面材質的改良，雨水經由透水鋪裝下滲之后，若遇不透水下墊面則無法繼續下滲，仍然有形成大量地表徑流導致城市內澇的隱患。將下墊面改造為疏松多孔的結構可以最大限度的存蓄雨水，進而回補地下水，通常采取質地疏松的土壤或大粒徑如鵝卵石等物質作為下墊面填料，該項技術在國內的應用還比較匱乏，國內對于滲透階段的研究多集中于透水鋪裝的設置。

3.2傳輸設施

3.2.1生態植草溝

生態植草溝主要用于接納和運輸雨水，常常出現于雨洪管理系統中的前部，對雨水進行傳輸和預處理。通常與建筑落水口或雨水花園、下凹式綠地等相連接，一方面直接承接屋面雨水，另一方面將下凹式綠地等場地中過量且無法完全下滲的雨水輸送至下游雨洪存蓄區域。生態植草溝內栽植抗澇性較好的植被，所以在功能上比傳統雨水管道更為復合，不僅承擔了傳輸雨水的作用，還在傳輸的過程中對雨水進行了初步凈化。

生態植草溝通常是線性形態，多分布于建筑、各級道路、活動場地、停車場旁的帶狀綠地，其制式也有較為明確的規定，一般底邊寬度在0.6米-2.4米之間，長度為確保過濾及凈化效果多不小于30米。

3.2.2其他傳輸設施

除生態植草溝外，城市綠色空間內還存在雨水沖刷形成的旱溪及其他工程排水設施，這兩者在功能上比生態植草溝單一，但也承擔著傳輸雨水的功能，其中旱溪為自然沖刷形成，其形態與環境融合度較高，景觀性也較強。

3.3存蓄設施

存蓄設施多以面積較大且能形成景觀的濕地、水塘為主，其目的在于承接短時大量雨水，可以應對較大強度的暴雨事件，存蓄大量雨水后再緩慢排放，已達到雨洪調蓄的目的。

3.3.1季節性雨水濕地

收集并吸納來自屋面或地表的雨水，通過植物根系、沙土礫石的過濾作用使雨水得到初步凈化，并引導下滲進入土壤，一方面可以回補地下水，另一方面可以引入園內工程管道從而補給景觀用水和生活用水。是生態可持續的雨洪控制與雨水利用設施。同時季節性雨水濕地在景觀效益上也表現突出，不同季節的降雨量變化可以使季節性雨水濕地呈現不同的景觀效果。

3.3.2內河濕地

內河濕地區主要采用清淤、疏通水系、清理水生植物，隔離未經處理的城市和村落的客水污染來解決水體黑臭問題。涪江夏季含沙量大，為保證內河水系的可持續性，在上游引水口處設置沉沙湖，江水經過沉沙和初步過濾之后進入內河濕地。

除此雨洪調蓄功能外，其還承載著雨洪管理系統中末端凈化的功能，雨水通過該區域工程設施，得到進一步凈化后，緩慢排向市政排水管道、自然水體，避免污染自然水體，同時也可以回補地下水、用作景觀和生活用水。

4.小結

基于以上海綿改造的諸多技術手段可以發現，現行的雨水處理辦法已經從以往的市政基礎設施逐步演化為了綠色基礎設施，通過生態手段去解決環境問題，具體來說就是通過各類綠色基礎設施來實現低影響開發的場地內雨洪管理及雨污分流。隨著科技水平的發展和社會對于雨洪管理認識的提升，雨洪管理的技術手段在未來也會有進一步的發展。

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