基于海綿城市理念的城市內澇防治研究

王梓墉

摘要：近年來，我國城市內澇災害問題日益突出，傳統的排水體系與內澇防治理念已經不能滿足城市安全的要求，對城市居民造成了極大的困擾。文章從自然氣候和城市建設規劃的角度對城市內澇的成因進行深度分析，指出了傳統排水設施的局限性，探討了城市內澇帶來的諸多危害。由此提出了海綿城市的含義以及海綿城市建設的基本思路，并將海綿城市的建設理念與城市內澇問題二者結合進行分析，說明海綿城市對于解決城市內澇問題的重大意義。

Abstract： In recent years， the problem of flood disasters in China's cities has become increasingly prominent. The traditional concept of drainage system and internal control has failed to meet the requirements of urban safety， which has caused great trouble to urban residents. From the perspective of natural climate and urban construction planning， this paper makes an in-depth analysis of the causes of urban waterlogging， points out the limitations of traditional drainage facilities， and explores the many hazards brought by urban waterlogging. This paper puts forward the meaning of sponge city and the basic ideas of sponge city construction， and analyzes the construction concept of sponge city and urban waterlogging problem， which shows the significance of sponge city to solve the problem of urban waterlogging.

關鍵詞：城市內澇;海綿城市;生態效用;城市規劃;排水管網

Key words： urban waterlogging;sponge city;ecological utility;urban planning;drainage pipe network

中圖分類號：TU992 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0157-03

0 ?引言

近年來，由于城市化近幾年的迅猛發展與全球氣候的急劇變化，使得中國城市內澇災害問題日益嚴重[1-2]，絕大多數城市災害頻發。內澇災害帶來了眾多安全性問題，不僅威脅城市居民的生產生活，還使城市陷入癱瘓[3]。因此，解決城市內澇問題刻不容緩。但傳統內澇治理理念往往是通過人造管網進行排水，忽略了雨水的循環利用，并且城市排水管網體系普遍存在著造價成本較高、使用壽命較短以及排水標準達不到要求等問題，因此，海綿城市建設方案新理念的提出對于解決中國城市內澇問題有著深遠的意義。

1 ?城市內澇

1.1 城市內澇的成因

1.1.1 我國氣候特點以及全球氣候變化

近年來，全球氣候變暖已經成為各國亟待解決的巨大問題，在此背景下，我國季節性大氣環流出現異常，強對流天氣增多[4]。加之我國幅員遼闊，地處于亞洲東南部地區，屬于典型的季風氣候，導致我國的降雨隨時間空間變化分布非常不均，夏季多暴雨，而據研究，暴雨往往是城市內澇產生的最主要、也是最直接的因素[5]，這就導致我國城市內澇災害頻繁發生。同時受全球氣候變化的影響，極端天氣增多，大暴雨以及特大暴雨出現頻率增大，原有暴雨重現期設計標準下的排水系統能力不能滿足實際使用情況，使我國城市原本就脆弱的排水系統壓力驟增，加之城市大都地處平原地區，降雨積水無法及時排出，最終積囤于城市內部，威脅著城市以及居民的安全。

1.1.2 城市化的快速發展

隨著城市化水平不斷提高，城市與城市建成區的不斷擴大，城市道路的不斷增加。鋼筋水泥澆灌的灰色建筑占據了城市建成區，區域內的原生自然景觀逐漸消失，被各種人造景觀所取代，這導致城市出現了嚴重的水土流失現象，使下墊面條件變差，徑流系數變大，地面徑流量增多，加大了地下排水管網的負擔，而大多數城市內有沒有相應的緊急排水措施，使短期內的強降雨無法及時疏通排放[6]。而我國傳統型的市政排水管網也普遍存在設計標準較低，使用壽命較短等問題，我國大部分城鎮實際實施的管網都以1～3年為標準，這遠遠達不到降雨排放的要求，再加上長期的運營管理不到位，管網淤積阻塞、雨水口失效等問題時有發生，使得排水管網的實際工作能力比設計值更低[7]。

同時伴隨著城市工業的迅猛發展與人民生活水平的不斷提高，使城市上空熱量增多，高于郊區，易形成“城市熱島”效應，而“城市熱島”效應又會引發“城市雨島”效應現象發生，使得城市中水汽更容易凝結，凝結核的增多導致暴雨形成的可能增加，在城市區域特別容易形成特大暴雨[8]，使特大暴雨出現的頻率高于預期設計值，使得洪峰流量的增加，最終導致大部分降雨積水無法通過下墊面滲透流出，也無法通過排水管網排出，最終滯留在城市之中，造成“小雨積水，大雨看海”的窘況。

1.2 城市內澇的危害

首先城市內澇會給城市帶來巨大的經濟損失，無法滲透排出的降水囤積在城市內部道路，不斷沖刷城市建筑物，工廠廠房，交通設施。會使這些公共設施遭受內部結構性破壞，更有甚者還會導致建筑物的破壞塌陷，使得災后重建費用大大增加，這將成為城市經濟發展過程中無法規避的隱患，大大制約了城市經濟的發展。城市內澇還會給廣大人民生命財產安全帶來嚴重影響。當城市內澇出現時，往往會使水、電、煤氣以及通信遭受非常嚴重的故障[9]，不僅如此，城內積水過多也將造成交通癱瘓，給居民的出行造成了極大的困擾，嚴重影響了居民生活質量。

城市內澇對于城市內部以及周邊環境的破壞也是極其嚴重的，摻雜著垃圾的市內積水不僅會給周邊水體帶了污染，同時長期處在淹水條件下，本就脆弱的城市地質條件繼續惡化，對于動植物的生長會造成嚴重的影響。無論是對于城市的短期發展還是長期發展都是不利的。

2 ?海綿城市

2.1 海綿城市的內涵

俞孔堅認為解決城市水問題，必須把研究對象從水體本身擴展到水生態系統，通過生態途徑，對水生態系統結構和功能進行調理，增強生態系統的整體服務功能[10]，因此，在解決城市內澇問題中，不能只注重水體單個對象的治理，而是要對影響城市水體的整個生態系統進行優化改造。在不破壞自然環境的基礎上去科學地建設規劃城市，而不是讓環境去順應城市建設。具體就是要增加可滲透路面占比以及對綠地、公園進行合理配置，增強城市的吸水凈水蓄水排水能力， 使得城市具有與海綿體相似的可塑性，在雨季時可以有效地吸收降水不至于發生內澇災害，值干旱季節又可以將雨季蓄存的水進行“釋放”緩解干旱程度。

建設海綿城市并不是對原有排水管網系統的推倒重建，而是在原有排水基礎上最大程度的發揮城市環境本身的作用，對傳統排水系統是一種“減負”，對城市的建設和發展有積極的作用，并可以有效控制城市內澇災害，降低內澇災害發生的頻率。盡可能以最低人力、物力以及財力成本達到降水再循環使用的效果，有效統籌與規劃各種自然資源，真正意義上促進城市生態環境的健康發展[11]。

2.2 海綿城市建設基本原則

海綿城市的建設要將生態保護放在首位，將城市建設對于環境的負面影響降到最低，對于濕地，沼澤，湖泊等較為敏感的水生態地區要進行“保護性”建造，即采取不威脅當地生態環境或對環境影響較小的建造方式，最大程度地對原有生態進行保護，盡可能地利用自然排水系統，維護好城市良好的生態環境[12]。

2.3 海綿城市建設思路

2.3.1 在原有生態基礎上建設城市

合理的城市格局可以促使城市與自然的和諧相處，有利于城市的長遠發展，若為追求“城市美”而改造自然，破壞環境，就會破壞原有的生態平衡，造成的損失往往不可挽回。要以可持續發展的眼光去建設城市。例如早期的臺州市為了追求城市格局的“美觀”，用高樓填筑了原有自然景觀，建立了新的綠化帶以求增加城市抗災能力，但大多數綠化帶都基本分布在城市格局之外，并且是相互獨立無法連通的，這就使得綠化帶的能起到的生態作用微乎其微。而這些被破壞的原有生態往往是自然環境經過多年演變形成的合理位置，對于維護區域內的生態平衡有重要的意義。破壞了原有的生態系統，是不管人為建立多少綠化設施都不可挽回的。

同時對原有生態的改造，還會破壞山河連續性，這對于遷徙動物的繁殖與生存是非常不利的，往往會影響整個地區的生物多樣性。不僅如此，破壞生態還會將原本循環流動的活水域變為死水域，水流無法流通，久而久之，水質就會出現諸如富營養化的等污染問題，最終變成污水溝，不僅喪失了其生態效用，還會使其喪失美學價值。

2.3.2 對公園綠地進行合理配置

對于綠地、濕地以及公園的建設要有科學性，要以實用性為主，觀賞性為輔。如今大多數城市雖然通過建設人造公園增加了綠地濕地在城市中的占比，但由于其以注重觀賞性游玩性居多，導致其效益往往不盡人意。例如有些城市為了方便居民參觀，把公園建立在交通便利但地勢較高的地區，這就使得在發生大暴雨以及特大暴雨時，公園綠地只能吸收小部分降落在公園綠地上的雨水以及水位到達其所在地高程的雨水，公園喪失了其作用，這違背了建設的初衷，對于綠地資源是一種浪費。

2.3.3 城市海綿體的合理建設

海綿城市的建設要注重建設城市海綿體，增加城市透水性。不同覆蓋種類的路面徑流系數不同（見表1）。由表1可明顯看出，混凝土路面的徑流系數最大，也即為它的透水能力最差，對于雨水的吸收能力有限，因此在城市道路建設的過程中，應盡量避免使用混凝土道路，而多使用徑流系數較小的非鋪砌土路面以及碎石路面，或者根據城市各部分地形地勢情況合理使用多種覆蓋材料，增加道路的滲透性，從而增強城市的透水能力，這對于城市內澇的防治有非常積極的作用。

3 ?海綿城市對于解決城市內澇的具體意義

3.1 傳統城市城市內澇會形成惡性循環

城市內澇的發生往往是因為較惡劣的氣候條件以及城市自身排水能力的不足。惡劣的氣候使得暴雨天氣出現的次數增多，而城市現有的排水管網又沒有相匹配的排水能力，加之城市的開墾建造惡化了下墊面條件，降低了下墊面透水能力，使得內澇積水無法及時有效地排出，造成環境污染以及水土流失等生態問題，這些生態問題反過來又會破壞生態平衡，使得生態系統的抗災能力以及調節氣候能力下降，由于引發極端天氣增加以及城市內澇等問題，最終形成惡性循環。據有關統計， 目前全國642座有防洪任務的城市中仍有340座沒有達到國家規定的防洪標準， 特別是非農業人口150萬人以上的34座特大城市中僅有7座達到防洪標準， 一些新興的經濟開發區和新城市的防洪工程建設嚴重滯后[13]。

3.2 海綿城市治理城市內澇

城市內澇治理是需要考慮多方面因素的，不僅要改造建設排水設施，還要順應自然保護環境。而海綿城市恰恰強調環境保護，用自然的工具去解決自然的問題，這就使得海綿城市理論在解決城市內澇問題上會有積極效用。

3.2.1 運用海綿城市理念中的“排水”措施

通過海綿城市的建設，增加城市綠地面積與透水路面占比，降低硬質化城市地面比例，改善下墊面條件，減小地面徑流系數。在同等降雨量下，海綿城市較傳統城市擁有更多能力更強的海綿體設施，對于雨水的吸收量遠遠大于傳統城市道路與綠化的吸收量，這在一方面可減輕城市排水管網的壓力，使得排水管網可以安全有效的運行，降低了運行管理費用，節省了排水管網改建費用;另一方面也降低了城市內澇發生的概率。

3.2.2 運用海綿城市理念中的“滯水”原理

對于傳統城市排水管網中較難處理的特大暴雨的等極端天氣，由于短期雨強過大，洪峰流量過高，這會使得排水管網中水壓力突增，往往會對排水管網造成破壞。海綿城市擁有“滯水”功能，綠地濕地的滯水能力可以有效降低雨水的匯集速度，延緩峰現時間，降低洪峰流量。既降低了排水管網中排水壓力，又緩解了城市內澇災害風險。

3.2.3 從源頭上解決城市內澇

海綿城市的宗旨是環境保護，設計順應自然，這對改善環境，增強環境的恢復能力與自我調節能力有著積極的作用。城市地區各個生態區域不再是人為建造的相互獨立相對封閉的個體，發揮不出實際效用，而是有著整體性連續性可以通過相互聯系構成一個生態整體，這就會使得各生態區域優勢互補共同調節，實現實際效用大于各部分作用之和。可以有效緩解城市內水土流失;調節氣候，減少極端天氣發生的頻率，從源頭上解決城市內澇問題。

4 ?結語

中國的城市要實現穩定快速的發展，就必須要面對并且解決中國城市內澇的問題。而就目前來說，海綿城市是最適合我國城市的建設形態，利用城市綠地濕地強大的入滲、滯水能力，及時有效地排除多余積水;同時注重生態系統整體性，發揮各生態區域最大的生態效用，對于解決中國城市內澇問題有著深遠意義。

參考文獻：

[1]張建云，宋曉猛，王國慶，等.變化環境下城市水文學的發展與挑戰：I：城市水文效應[J].水科學進展，2014，25（4）：594-605.

[2]宋曉猛，張建云，王國慶，等.變化環境下城市水文學的發展與挑戰：II.城市雨洪模擬與管理[J].水科學進展，2014，25（5）： 752-764.

[3]董明浩，陳加兵.海綿城市建設中城市綠地的作用探析——以福州市主城區為例[J].臺灣農業探索，2019（1）：66-69.

[4]楊旭宏.城市內澇成因及規劃設計對策探析[J].水利技術監督，2016（6）：78-80.

[5]黃國如，馮杰，喻海軍，等.城市雨洪模型及應用[M].北京：中國水利水電出版社，2013.

[6]蘇娜.城市內澇成因及排水體系全過程改進方向探討[J]. 工程建設與設計，2019（2）：136-137.

[7]張冬冬，嚴登華，王義成，等.城市內澇災害風險評估及綜合應對研究進展[J].災害學，2014（1）：144-149.

[8]黃國如.城市暴雨內澇防控與海綿城市建設辨析[J].中國防汛抗旱，2018（2）：8-14.

[9]童金樹.基于城市規劃視角下的城市內澇防治研究[J].四川水泥，2018（6）：100.

[10]俞孔堅，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃，2015（6）：26-36.

[11]王青.淺述海綿城市建設理念和技術問題[J].綠色環保建材，2019（3）：78-79.

[12]雷葉，賈青.淺談我國海綿城市的建設理念與思路[J].科技風，2019（13）：227.

[13]鹿健.海綿城市建設的內涵意義與途徑[J].山西建筑， 2015（26）：15-17.