基于城市內澇防治的海綿城市建設研究

全 紅

（南寧職業技術學院 建筑工程學院， 廣西 南寧 530000）

0 前言

近年來，由于城市化的快速發展和全球氣候的快速變化，我國城市的內澇問題變得更加嚴重[1]，大多數城市內澇災害頻發，帶來了許多安全問題，這些問題不僅威脅著城市居民的生產和生活，而且嚴重影響了城市發展，因此，解決城市內澇問題具有重要意義。但是，傳統的內澇防治通常是通過人工管道轉移水，而忽略雨水的再循環。城市排水系統通常存在諸如成本高、壽命短和排水標準不足的問題。對此，海綿城市規劃對于解決城市內澇問題具有深遠的意義。

1 城市內澇問題

1.1全球氣候變化：近年來，全球變暖已成為世界各國必須緊急解決的巨大問題。在這種背景下，我國大氣的季節性環流異常，強對流天氣越來越多，夏天大雨天氣越來越頻繁。根據研究，暴雨通常是城市內澇的最重要原因，直接導致我國城市內澇災害頻繁發生。同時，在全球氣候變化的影響下，極端天氣條件增加，原始設計標準中的排水能力可能與實際使用條件不符，這給脆弱的排水系統帶來了壓力。此外，大多數城市都位于平坦的地區，出現積水不能及時排出，隨著時間的流逝會在城市內部積累，威脅到城市和居民的安全。

1.2城市發展過快配套設施不完善：通過分析典型的受洪災城市的排水和防澇措施，大規模洪澇災害不僅受到自然災害的影響，還因各種人為因素造成水文循環的變化。第一，雨水的調節和積累較弱。城市面積不斷擴大，導致城市及其周圍地區原有的江湖系統減少；天然河流、湖泊、池塘、峽谷和洼地受到了影響，原始的明渠變成了大面積的隱蔽渠。下墊面變硬，不透水面增大，大量雨水無法滲透形成地表徑流，削弱了排水能力，降低了雨水的蓄水功能，地表徑流的增加會增加地下排水網絡的負荷。但是，在大多數城市，沒有緊急排水措施，因此暴雨無法迅速排放。其次，城市污水處理設施標準低，維護水平差。我國傳統的城市排水管網通常存在設計標準低、使用壽命短等問題，管網的大多數實際實施都是基于一到三年的標準，與降水排放標準相差甚遠。在大多數城市的建筑過程中，排水設施的水平較低，排水能力不足以應付長時間降雨或大雨。另外，沒有長期的經營管理，不時出現管網堵塞等問題，導致排水管網的實際性能低于排水管網的設計能力。同時，隨著城市工業的快速發展和人民生活水平的不斷提高，城市的供熱強度正在增加，很容易形成城市熱島。城市熱島效應將引發城市雨島現象，城市中的水蒸氣更容易冷凝，增加了大雨的可能性。在城市地區，特別容易出現強降雨，這使強降雨的頻率高于預期的設計值并增加了峰值流量，大部分降雨和積水無法從地表滲出，也無法通過排水網絡釋放，最終導致城市內澇[2]。

2 海綿城市概述

海綿城市的主要目標是解決雨水的大量流失、水土流失、面源污染以及水系統自凈能力的破壞等，以及將城市改造成具有海綿體特征的城市愿望，主要指具有自然積累、自然滲透和自然凈化能力的城市水文生態。海綿城市放棄了城市傳統的雨水管理理念，改變了原城市下墊面硬化形成的雨水分布模式：50%的雨水形成了地表徑流，只有10%的雨水滲入土壤和地下水。而是模擬自然植被的土壤狀況：總雨水的50%滲入土壤和地下水，而10%成為地表徑流。海綿城市概念的重點是維護城市排水和防洪，同時最大程度地增加雨水在城市中的滲透、處理和存儲，因此在促進雨水資源利用和保護雨水方面發揮著重要作用。海綿城市建設可以保護原始的水生生態系統，并且對周圍的水生生態系統影響很小。海綿城市建成后，徑流可以保持恒定，其本質在于認識到城市化，資源與環境之間的一致性和和諧性[3]。

3 海綿城市建設誤區

3.1 海綿城市的認知性誤區

公眾對海綿城市的認識還不夠。從字面上看，人們經常誤解為"海綿城市"的概念僅旨在解決干旱地區城市的缺水問題。或者可能會誤認為綠色空間或可滲透的磚塊是海綿城市。實際上，海綿城市的建設是基于因地制宜的原則，不同地區有自己的建筑特色。北方城市水資源短缺，建設海綿城市主要是為了有效地填補水資源短缺。雨水多的南方城市，海綿城市的建設主要是為了做好排水問題。因此，海綿城市的含義主要是解決不同地區城市的水生態問題，包括水資源、水環境等，根本上是解決城市與水的關系。最基本的就是在缺水的時候提供水而在多水的時候儲存水，實現對水資源的合理調節，且在解決城市水污染和排水問題中起輔助作用（如圖1為海綿城市水循環與釋放示意圖）。

圖1：海綿城市水循環與釋放示意圖

3.2海綿城市建設中的局限性

很多人通常認為海綿城市只是單獨的系統，只需要按部就班的建設即可完成。實際上，海綿城市的建造方法是通過多個低影響設施合作實現的，在低影響設施主要包括雨水花園、透水覆蓋物、屋頂花園、草溝、人工濕地等，以使土地盡可能水文特征保持不變，雨水以滲透、保留、儲存、處理、使用和排水的方式有機集合進行，是一個系統工程，內容涉及排水、園林綠化、道路和建筑物等許多方面。因此，單一系統的建設往往存在局限性，例如，地下停車場的上部綠化區域和道路的綠化帶不應設計為凹陷的綠化區域，以免形成積水。基本上，只需要在綠色區域的周圍和底部設置好排水管和防水工程可以充分發揮海綿功能。在建設海綿狀城市的過程中，還會出現盲目模仿的現象，而沒有考慮到城市的條件和氣候。例如，在南部的多雨城市中，洪水季節的土壤水分實際上已經飽和，應注意排水系統處理設施的建設，以保護和恢復浸出河流和湖泊的原始供水系統；在降雨少的地區，地下水儲存設施應置于滲透條件下。

4 海綿城市建設的主要設施

建設低影響項目是建設海綿城市的關鍵，各種低影響項目合理布局可以有效地充當海綿。低影響建筑結構對雨水的處理可以看作是由三個主要措施組成的系統：源頭控制，中間控制和最終控制。源頭控制是海綿城市建設中最重要的環節，源頭控制措施是指產生徑流并試圖就地實現滲透以減少徑流的雨水，主要包括下凹式綠地、雨水花園、透水鋪裝、植草溝等（如圖2為海綿城市示意圖）。下面總結了一些典型的源頭控制措施和在施工過程中要考慮的問題。

圖2：海綿城市示意圖

4.1 下凹式綠地

綠地是建設海綿城市的最重要的低影響項目，與傳統的城市綠地相比，低影響開發使用下凹式綠地。下凹式綠地是指低于周圍道路表面以下的一種公共綠地。與"花壇"不同，下凹式綠地基于以下概念：使用開放空間來接收和存儲雨水，從而減少綠色空間中的徑流和水消耗，以及轉化和存儲植物所需的氮和磷等營養素。應該注意的是，下凹式綠地并不適合所有類型的城市綠地，并且下凹式綠地不能用于不能儲水，排水困難或具有阻塞作用的綠地。輔助結構還應位于下凹式綠地周圍，例如綠地溝中的石頭，以捕獲碎屑污染物并防止水土流失；應當在周圍建立滲透通道或排水溝，以便可以暢通無阻地排出超過綠色空間容量的雨水。

4.2 雨水花園

雨水花園是自然清潔和生物保留雨水的有效方法，通常建在低地形上。天然土壤或人造土壤種植植物可用于在小范圍內吸收和凈化雨水，具有成本低，易于操作和管理以及能夠融入景觀的優勢。但是應當指出，在干旱地區不適合設置雨水花園，這是由于這些地區植物的耐水性普遍較低，長時間浸泡在水中，植物可能會死亡，收益大于損失。同時，雨水花園容量存在限制，并且對植物配置的要求很高，植物配置不當也會影響其功能。

4.3 透水鋪裝

為了獲得最佳的透水性，在選擇鋪裝材料時，應選擇具有優異滲透性的材料。這些材料不僅符合相關要求，而且可以有效地為改善城市生態環境奠定堅實的基礎。但是，應該注意的是，當將透水鋪裝應用于實際道路表面時，底層必須提供良好的透水效果，以便道路上的雨水可以滲入地下。一般來說，在鋪砌過程中將碎砂用作鋪砌材料，可以更好地滲透雨水并可以承受較高的道路壓力。

4.4 植草溝

根據溝渠是否可以承受一定的水量，將溝渠分為干草溝和濕草溝。植草溝有一定的滲透作用，當降雨多或高坡度綠地的容量受到限制時，在草溝中收集雨水，并截留以減少雨水徑流率。植草溝應與下凹式綠地配合，將雨水收集存儲起來，并在城市需要時及時釋放。植草溝的建設和維護成本相對較低，可以與城市綠化帶結合使用，以改善城市自然景觀的質量，通常用于城市建筑、社區道路和停車場或城市綠地。

5 結束語

海綿城市的概念在國外發展較早，并日趨成熟。在建設過程中，應結合實際，合理規劃和制定各種措施。必須在規劃，投資和建設方面制定適當的政策和制度，以進一步促進海綿城市的發展。加大對海綿城市建設的科學技術研究力度，不斷完善或創新思路，克服發展水平低下的弊端和不足，對海綿城市的效益進行科學合理的評估，加速海綿城市的建設推廣。