源頭削減措施在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用

□文/劉愛(ài)珠

海綿城市建設(shè)能更好地提升城市的安全性和對(duì)氣候變化的適應(yīng)性；削弱城市建設(shè)帶來(lái)的影響，消減城市自然災(zāi)害損失，保護(hù)生物多樣性，促進(jìn)生產(chǎn)，適應(yīng)氣候變化；同時(shí)帶來(lái)公共健康改善、社區(qū)環(huán)境提升、資產(chǎn)升值等綜合社會(huì)效益。

1 海綿城市建設(shè)背景

暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)城市水利、農(nóng)業(yè)、交通、工業(yè)等方面造成直接經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致自然資源減少、環(huán)境污染和生態(tài)退化等問(wèn)題［1］。

傳統(tǒng)城市采用粗放的、高強(qiáng)度的土地開(kāi)發(fā)模式，改變了城市的生態(tài)環(huán)境和城市下墊面，將原有的生態(tài)系統(tǒng)破壞，地表徑流大幅增加。海綿城市的本質(zhì)就是將城市與生態(tài)結(jié)合，改變?cè)谐鞘薪ㄔO(shè)理念，實(shí)現(xiàn)人與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

2 天津市現(xiàn)狀問(wèn)題分析

2.1 氣候條件

天津市屬于暖溫帶氣候，平均降水量在400～1 000 mm/a，降水受夏季溫帶海洋氣團(tuán)或變性熱帶海洋氣團(tuán)影響，主要集中在6～8月，降水量占全年的4/5左右，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，冬季地下水的補(bǔ)充較弱，水資源嚴(yán)重短缺［2］。

2.2 土壤條件

1）土壤滲透性較差。天津平原地區(qū)淺層土壤結(jié)構(gòu)以黏土、粉質(zhì)黏土、粉土為主，滲透系數(shù)較低，特別是建成區(qū)內(nèi)土壤壓實(shí)嚴(yán)重，以弱透水、微透水和不透水為主。

2）淺層地下水位高。天津市平原區(qū)淺層地下水埋深一般在1.5～10 m，高地下水位帶來(lái)土層蓄水總量小、排澇難度大等不利因素，對(duì)部分海棉設(shè)施的應(yīng)用也有一定限制。

3）土壤鹽漬化程度高。天津市鹽漬土壤面積占總土地面積的比例接近40%，不利于植物的生長(zhǎng)和雨水資源的回收利用。另外，天津市咸水區(qū)域約占總土地面積的60%，土壤次生鹽堿化的風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.3 水系統(tǒng)

從水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水資源［3］四個(gè)主要方面分析。

2.3.1 水生態(tài)

主要關(guān)注城市的整體水系格局、生態(tài)岸線修復(fù)、水面率等，完善水系格局，拓寬疏浚河道，保證補(bǔ)水水源，實(shí)現(xiàn)分級(jí)蓄水；實(shí)現(xiàn)水生態(tài)修復(fù)的同時(shí)，提高城市水系景觀和水文化服務(wù)功能。

2.3.2 水環(huán)境

針對(duì)地表水污染產(chǎn)生原因進(jìn)行解析。

1）污水管網(wǎng)建設(shè)不完善、老城區(qū)截流不夠徹底。

2）初期雨水未處理。城市的快速擴(kuò)張導(dǎo)致地面硬質(zhì)化比例大大增加、初期雨水無(wú)法得到有效的截留和處理而直接進(jìn)入受納水體，給河流水體帶來(lái)污染；農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致水體污染。

3）工業(yè)廢水處理。工業(yè)廢水處理設(shè)施多集中在大中型企業(yè)且處理后的水回用率低；中小型企業(yè)工業(yè)廢水處理達(dá)標(biāo)率不高，監(jiān)督措施有待加強(qiáng)。

4）現(xiàn)狀水體流動(dòng)性差，枯水期有斷流現(xiàn)象，沒(méi)有可靠的補(bǔ)水水源。

2.3.3 水安全

1）排水防澇主要問(wèn)題

（1）局部雨水排水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)率低，部分排水系統(tǒng)不完善。

（2）排水標(biāo)準(zhǔn)偏低，缺乏針對(duì)超標(biāo)雨水的應(yīng)對(duì)措施［4］。

（3）老城區(qū)已建成排水管網(wǎng)年代久遠(yuǎn)且，多為合流制排水管網(wǎng)且排水管渠養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致排水管網(wǎng)淤積堵塞嚴(yán)重，排水能力大大下降。

（4）部分道路設(shè)置雨水口較少，收水量較小，路面雨水不能及時(shí)排入雨水管網(wǎng)。

（5）部分排水河道溝渠沒(méi)有有效的管理、養(yǎng)護(hù)機(jī)制，造成河道溝渠淤積嚴(yán)重。

2）防洪問(wèn)題

（1）在河道行洪范圍內(nèi)存在不少阻水違章建筑，阻塞河道行洪，極大影響河流調(diào)蓄和過(guò)流能力。

（2）工程管理體制不健全。

2.3.4 水資源

1）高度依賴(lài)引灤、引江、引黃等外調(diào)水源滿足。

2）非常規(guī)水（污水處理回用、雨水利用等）利用率有待提高。

3）水源保護(hù)與管理有待加強(qiáng)。隨著城市的建設(shè)，水質(zhì)威脅因素大大增多，應(yīng)按照規(guī)定的飲用水水源保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)安全防護(hù)，禁止一切危害水源水質(zhì)的活動(dòng)。

3 源頭削減措施的實(shí)例分析

3.1 設(shè)計(jì)理念

海綿城市建設(shè)的實(shí)質(zhì)是控制雨水徑流。天津市海綿城市建設(shè)過(guò)程中根據(jù)城市氣候特點(diǎn)、水資源情況側(cè)重“蓄、排、用”的措施處理。

1）盡量復(fù)原已破壞的生態(tài)環(huán)境，例如恢復(fù)河道、湖泊水面等，增加城市的海綿蓄水空間，利于城市的雨水蓄存設(shè)施錯(cuò)峰排水。

2）建設(shè)集中的雨水收集調(diào)蓄池、小型的雨水池、儲(chǔ)水罐等設(shè)施，從源頭到末端形成層層蓄存的方式，統(tǒng)籌水資源的蓄存和利用。

3）過(guò)量的雨水通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)或地下管網(wǎng)引入河流湖泊，保證城市的汛期安全。

4）通過(guò)各種綠色設(shè)施促進(jìn)雨水下滲和凈化，補(bǔ)充地下水形成良好水循環(huán)。

3.2 設(shè)計(jì)思路

在“源頭減排、過(guò)程控制、末端治理”的海綿城市建設(shè)全過(guò)程中，雨水的滲、蓄、滯、凈、用等綜合效益，主要依靠對(duì)降雨的體積控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用規(guī)劃進(jìn)行雨洪控制，保持和利用河道、景觀水系的滯洪、蓄洪及排洪能力，結(jié)合綠化景觀進(jìn)行雨水徑流入滲、滯蓄消納和凈化的設(shè)計(jì)。加強(qiáng)雨水滲透對(duì)地下水的補(bǔ)給，保持地下水自然涵養(yǎng)能力，因地制宜地采用雨水收集與利用措施。源頭削減措施主要指在地表徑流產(chǎn)生的源頭采用一些工程性和非工程性的措施消減徑流量，減少進(jìn)入徑流的污染物總量［5］。具體包括綠色屋頂、雨水罐、下沉式綠地、透水路面、植草溝等。在屋頂綠化中，應(yīng)安裝蓄水裝置，收集雨水或灌溉水，過(guò)濾后循環(huán)利用，明確景觀綠化用水應(yīng)優(yōu)先采用雨水或再生水。在方案設(shè)計(jì)階段制定水系統(tǒng)規(guī)劃方案，合理利用各種水資源，設(shè)置分質(zhì)供水系統(tǒng)，綜合利用雨水等水資源；雨水等非傳統(tǒng)水源在儲(chǔ)存、輸配過(guò)程中應(yīng)有防止污染的消毒殺菌措施；在條件允許的情況下，采用濕地工藝等進(jìn)行景觀用水的預(yù)處理和循環(huán)用水的循環(huán)凈化；合理規(guī)劃地表與屋面雨水徑流途徑，降低地表徑流，采用多種滲透措施增加雨水滲透量，比如公共活動(dòng)場(chǎng)地、人行道、露天停車(chē)場(chǎng)的鋪地材質(zhì)采用可以提高雨水入滲率的滲水性材料，為增加貯留滲透量采用景觀貯流滲透水池、屋頂及中庭花園、滲井和下凹式綠地等。合理確定雨水積蓄、處理及利用方案，比如雨水收集利用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置雨水初期棄流裝置和雨水調(diào)節(jié)池，收集利用系統(tǒng)可與景觀水體設(shè)計(jì)相結(jié)合；處理后的雨水水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)用途的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，宜用于綠化、景觀、空調(diào)冷卻等用水。

3.3 工程實(shí)例

3.3.1 河畔公寓

天津河畔公寓距離建筑物10 m 外的路面采用透水鋪裝，總面積1 560 m2，以此來(lái)降低小區(qū)雨水徑流。對(duì)小區(qū)中部和北側(cè)圍墻邊現(xiàn)狀較好的綠化進(jìn)行設(shè)計(jì)方面的保留，重新鋪設(shè)草皮，提升景觀并降低標(biāo)高，進(jìn)行適當(dāng)范圍內(nèi)的雨水調(diào)蓄。小區(qū)南側(cè)綠化將現(xiàn)狀甬道改造為間隔性鋪磚便道并在人行便道旁增設(shè)3 m寬植草溝。對(duì)于現(xiàn)狀的雨水管道，由于小區(qū)建造時(shí)間不長(zhǎng)，雨水管道保留，對(duì)雨水口和管道進(jìn)行清通并將雨水口改造為截污型雨水口。改造同時(shí)也對(duì)每棟樓前雨水立管下方設(shè)置雨水桶，樓后雨水立管下設(shè)置雨水花壇，用來(lái)增加小區(qū)的雨水調(diào)蓄能力并方便對(duì)收集后的雨水進(jìn)行資源化利用。由于市政道路標(biāo)高大于小區(qū)標(biāo)高，雨水無(wú)法通過(guò)地表徑流排入市政管道，為了防止由于雨水倒灌而造成的內(nèi)澇積水等現(xiàn)象，將南側(cè)綠化標(biāo)高降低。雨水通過(guò)地表徑流有組織的排入小區(qū)南側(cè)綠化內(nèi)，不僅解決了小區(qū)內(nèi)部道路積水導(dǎo)致居民出行的問(wèn)題且實(shí)現(xiàn)了雨水的調(diào)蓄。改造后加權(quán)計(jì)算的徑流系數(shù)為0.45，比改造前的0.57減小了0.12。

3.3.2 世芳園

小區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀道路鋪裝全部升級(jí)為透水鋪裝，總更換面積約為5 155 m2，小區(qū)南側(cè)圍墻邊綠化保留，對(duì)其余綠化重新鋪設(shè)草皮，用以提升景觀。在圍墻內(nèi)增設(shè)植草溝并在小區(qū)南側(cè)綠化內(nèi)甬道旁新增植草溝。由于排水管網(wǎng)問(wèn)題較小，原有的排水管道繼續(xù)利用并進(jìn)行雨水口和管道的清通，將現(xiàn)有雨水口改造為截污型雨水口。每棟樓前雨水立管下方設(shè)置雨水桶，用于收集雨水進(jìn)行資源化利用；在樓后雨水立管下方設(shè)置雨水花壇，用于增加小區(qū)的調(diào)蓄容積。通過(guò)對(duì)小區(qū)內(nèi)道路的豎向設(shè)計(jì)，優(yōu)化排水徑流組織方式，在極端暴雨情況下滿足雨水通過(guò)地表徑流排放到市政道路上。改造后的世芳園，將土路面和道路鋪裝幾乎全部改造為透水鋪裝并且增加了綠化面積，改造后綠化面積占整個(gè)小區(qū)面積的23.3%，較之前增加了6.3%。

3.3.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

透水性路面磚雖然具有適應(yīng)場(chǎng)地能力強(qiáng)、施工方便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是其整體性、承載能力相對(duì)較差；在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)磚塊皮碎、松動(dòng)、隆起、錯(cuò)臺(tái)等病害。同時(shí)，在北方冰凍地區(qū)雨雪滲入透水磚孔隙后反復(fù)凍融會(huì)導(dǎo)致凍脹破壞，大大減小透水磚的使用壽命。

天津市的空氣中塵土等較大顆粒物較多，為了增加透水磚的透水性能，其孔隙率一般較大。在使用過(guò)程中，如不及時(shí)清理，很有可能對(duì)透水磚的孔隙造成堵塞，降低透水磚的透水、凈化的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

海綿城市是遵循順應(yīng)自然、與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式，加大對(duì)城市雨水徑流源頭水量、水質(zhì)的剛性約束，使城市開(kāi)發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開(kāi)發(fā)前，有效緩解城市內(nèi)澇、控制面源污染，最終改善和保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化城市建設(shè)與生態(tài)文明的協(xié)調(diào)發(fā)展。