天水地區海綿城市建設方法研究

周 姣

(天水師范學院，甘肅 天水 741000)

0 引言

伴隨著我國城市建設的快速發展，對水的消耗急劇增加，缺水的問題越來越突出；與此相對的是，目前大部分城市地面多為不透水的水泥等硬質地面，降雨主要通過市政排水管網排放，極少滲入土壤，一下大雨，容易造成路面積水等“看海”的內澇現象。城市地下水常年被開采使用卻得不到補充，地下水位越來越低。

為解決城市的缺水和雨水利用問題，我國提出了海綿城市建設的理念。海綿城市的概念在2012年被首次提出[1]，2013年，習近平總書記提出：建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”[2]。2014年，住房城鄉建設部發布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》[3]；2015年，國家又發布了《關于開展中央財政支持海綿城市建設試點工作的通知》和《關于推進海綿城市建設的指導意見》[4]。這一系列政策的發布實施，既明確了我國海綿城市建設的目標，又為海綿城市建設提供了法規政策和資金的支持[5]。

1 天水地區建設海綿城市必要性

1.1 城市概況

天水地處甘肅省東南部東經104°35′～106°44′、北緯34°05′～35°10′之間，總面積約1.4×104km2，屬溫帶季風氣候，降雨有明顯的地域性，自東南向西北地區減少，正常年的平均降水量在449.2 mm～570 mm之間，夏季多雨，冬季干旱[6]。2016年，天水市出臺了海綿城市建設實施方案，明確了建設目標為“有效解決雨污水混流、消除城市洪澇災害等問題，實現75%的雨水就地消納利用”，方案中還提出到2020年，25%以上的城市已建區域面積的要達到方案目標要求，到2030年，80%以上的城市已建區域面積達到目標要求，實現城市生態發展的良性循環。

1.2 天水建設海綿城市的必要性分析

天水市藉河穿城而過，地區內地勢平坦，距水源地較近，對兩山一河自然地形地貌的利用比較合理。但是藉河徑流近幾年來流量減少，水質污染嚴重，造成地下水位下降，水量平衡失調，生態環境惡化。近年來，因暴雨造成城市局部路段積水不退的現象越來越多；而與此同時，市政部門需要通過澆水車對城市綠化帶進行灌溉，市內居民用水越來越緊張，甚至出現過停水數天的情況，城市內澇和用水短缺的矛盾日益突出。

1.2.1城市內澇災害頻發

天水地區四季分明，降水的季節性變化特征明顯，分析近50年的氣象材料可以發現，每年的降水主要集中在夏季的7月、8月，尤其7月份是強降水的高發期[6]。隨著城市化的加劇，綠化面積越來越少，硬化地面越來越多，導致降水只能通過市政雨水管網排出，一旦降水超過管網的設計標準，雨水排放不及時，市內就會積水；加之近幾年極端天氣多發，導致城市內澇問題愈發嚴峻；另外天水城區大部分堤防建設的防洪標準都是20年一遇，作為甘肅省的防汛抗洪重點區域，洪澇災害的威脅也不可忽視。

1.2.2水資源短缺加劇

天水因“天河注水”而得名，別名“隴上江南”，卻是個不折不扣的缺水城市。市區的人均用水量低于國際人均用水的最低需求，約是全國人均用水量的40%，是甘肅省人均用水量的60%。目前天水的供水結構如圖1所示。

天水的供水主要依靠地表水和地下水，水源地主要為秦州區西十里和麥積區慕灘，近幾年因為連續的干旱少雨，水源地一直處于過度利用卻得不到有效補充的狀態，導致地表水位和地下水位大幅下降，還產生了水質礦化度高的問題。尤其是近兩年，市區缺水問題日益嚴峻，頻頻出現停水的現象，給城市居民的日常生活帶來了極大不便。

1.2.3雨水收集利用率低

從圖1中可以看出，天水的雨水利用率很低。目前，天水的老城區的排水體制為雨污合流制，僅有個別片區進行了改造，新建地區多數采用了分流排水體制，但是整體來說，天水地區的雨水、生活污水以及生產廢水分流不徹底，一部分雨水和污水一起流入污水處理廠，增加了處理量，一部分雨水同未處理的污水一起直接排入水體，造成了水體污染。目前天水已建成的雨水調蓄利用設施僅有渭河及藉河的水域濕地生態長廊工程、馬跑泉公園、人民公園等，只有少量的雨水被收集利用，大部分雨水被直接排放，并沒有得到充分利用，造成了水資源的浪費。

2 天水海綿城市建設方法

根據海綿城市建設經驗及天水市的實際情況，天水地區可建設低影響開發(Low Impact Development, LID)的雨水系統，通過改造改進原有的排水方式，建造下沉式綠地、生物滯留池、植草溝、透水性路面、屋頂綠化等措施，在局部地區控制雨水，提高土壤對雨水的吸收和存儲量，使地下水得到補充[7]。

2.1 城市水系的保護

城市水系具有生態、文化、社會多方面的復合功能，在蓄水防洪、污水凈化、修復生態環境、豐富城市的公共空間上有不可替代的作用。通過對現有城市水體的開發利用，建設生態防洪堤、濕塘、雨水濕地等“海綿體”，可以增強水系對雨水的調蓄和凈化功能。圖2為城市水系中LID設施——濕塘的結構大樣圖。

通過這些海綿體的建設，降雨產生的地表徑流一部分通過生態防洪堤直接流進水體，防洪堤表面的植被形成緩沖帶，降低了水流的沖擊力和水中泥沙含量。另一部分雨水通過雨水管網收集排進濕塘或者雨水濕地，對雨水進行蓄存和凈化后排進水系。這些LID系統完成了雨水的自然滲透和自然凈化，可以控制地表徑流總量和峰值流量，對水系起到了保護作用。

2.2 城市綠地建設

城市綠地系統具有生態、經濟、社會等多重屬性，在雨水的吸蓄、防止水土流失、改善城市環境質量上發揮著重要作用。除了建設濕塘、雨水濕地外，可以建設下沉式綠地、生物滯留帶或植草溝，建筑物屋頂綠化等，這些綠地的LID雨水系統既能對雨水進行有效的吸收儲存，減少地表徑流，也能達到組織排放徑流雨水的目的。

如圖3所示的下沉式綠地中，人行道、機動車道也可為廣場、停車場等硬質路面，路面的坡度必須向綠地方向降低，溢流井口設置過濾裝置，高度低于路面；如此，降雨產生的地表徑流直接或者沿路緣石缺口流入綠地，首先被土壤吸收，當土壤含水量飽和或者地表徑流太大來不及吸收時，可通過溢流井和雨水管道排出多余雨水，以免造成路面積水。雨水管道中收集的雨水可直接排放，也可排入濕塘等結構中進一步進行蓄存利用。

建筑物在建造過程應結合地形地貌，對建筑用地中已有的坑塘、溝渠等進行LID改造，路面豎向高于周邊綠化帶便于徑流雨水匯入，在建筑屋頂種植植物進行屋頂綠化設計[8]。屋頂綠地增加了城市綠地面積，不僅能截留部分屋頂徑流，還減少了建筑材料對雨水的污染。

2.3 使用透水性路面

城市廣場、停車場、道路等硬質路面兩側建設下沉式綠地后，地面上的雨水則順著地面坡度流進綠地，為增加雨水的下滲量，這些路面可使用透水性路面。透水性路面包括透水性瀝青、混凝土及透水面磚等材料，一般使用在非機動車道和人行道上；停車場多使用草皮磚，它能最大程度的促進大部分雨水下滲至透水層。圖4為透水性路面剖面圖。

透水性路面能使雨水滲入地下，補充地下水，其獨特的孔隙結構能夠吸熱、儲熱、吸音和吸附粉塵等污染物，在調節溫、濕度，吸音降噪，減少揚塵，緩解城市熱島效應方面還有明顯的效果。

3 結語

本文從雨水自然循環過程著手，本著“滲、蓄、滯、凈、用”相結合的目的，通過對天水地區海綿城市建設中雨水利用方法的研究分析，說明建設低影響開發雨水系統可以對降雨產生的地表徑流進行調節和蓄存，促進土壤對雨水的吸收，還能增加土壤對雨水的吸收，補充地下水的缺量，緩解城市內澇和缺水問題，一舉多得，有很大的生態效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 吳丹潔,詹圣澤,李友華,等.中國特色海綿城市的新興趨勢與實踐研究[J].中國軟科學,2016(1):79-97.

[2] 張 亮.西北地區海綿城市建設路徑探索——以西咸新區為例[J].城市規劃,2016,40(3):108-112.

[3] 國務院辦公廳.國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見[J/OL].http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-10/16/content_10228.htm.

[4] 徐 娜,張 雷.西北黃土區“海綿城市”目標下城市綠地設計探究[J].中國園藝文摘,2017(9):138-142.

[5] 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.

[6] 郭 慧,黃 濤,鄧茂芝,等.甘肅天水地區45a來強降水與洪澇災害特征分析[J].冰川凍土,2007,9(5):808-812.

[7] 權 剛.基于海綿城市理念的公共綠地營造研究[D].西安:西安建筑科技大學,2017.

[8] 劉 赟,田 恬.屋頂綠化在蘭州建設“海綿城市”中的應用初探[J].中國建材科技,2017(6):24-27.