西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)經(jīng)驗對自貿(mào)西路項目的啟發(fā)

（中交第四公路工程局有限公司西安工程設(shè)計分公司，陜西西安 710065）

隨著城鎮(zhèn)人口增加和城鎮(zhèn)化進程加快，城市內(nèi)澇已經(jīng)成為許多城市面臨的共同問題，對生活和經(jīng)濟產(chǎn)生嚴重的影響。原因主要有三點：（1）城市建設(shè)時大量路面被硬化，降低了地表植被覆蓋率，導致雨水難以自然下滲，匯集在路面，形成積水；（2）土地擴張、黑臭水體直接填埋、違規(guī)向河道傾倒垃圾等人為因素直接改變了自然排水格局，水體的調(diào)蓄作用和泄洪能力減弱，難以應(yīng)對暴雨；（3）由于日益增加的城市人口密度、空氣污染、人為排熱和熱島效應(yīng)引發(fā)局部微氣候改變，城市遭受暴雨的概率增加，內(nèi)澇問題和熱島效應(yīng)已經(jīng)成為我國城市發(fā)展建設(shè)中亟須改善的現(xiàn)況。因此，建設(shè)具有“自然積存、自然滲透、自然凈化”功能的海綿城市成為今后我國城市建設(shè)的重大任務(wù)。

1 海綿城市理念

2012年4月，在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中，“海綿城市”概念首次被提出；2013年12月，在中央城鎮(zhèn)化工作會議中，“海綿城市”的概念再次被強調(diào)。2014年10月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（以下簡稱《技術(shù)指南》）中對海綿城市做出明確定義：“海綿城市，顧名思義，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災害等方面具有良好的‘彈性’，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水‘釋放’并加以利用”。

將“海綿城市”概念融入市政工程中，不僅可以實現(xiàn)雨水的“吸、蓄、滲、凈、排”，還可以將人工生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)進行結(jié)合，在提高水資源利用率的同時，還能夠緩解城市水資源短缺的問題。

2 海綿城市效應(yīng)

西咸新區(qū)作為海綿城市試點，進行了許多有益探索。在過去的五年內(nèi)，隨著“城鎮(zhèn)化”的持續(xù)推進，生態(tài)修復和生態(tài)建設(shè)也不斷發(fā)展。以西咸新區(qū)中的灃西新城為例，在城市規(guī)劃時，灃西新城就以生態(tài)優(yōu)先為原則，在城市中保留了湖泊、濕地、森林等生態(tài)景觀，將城市嵌入大自然中。根據(jù)灃西新城海綿城市信息平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，試點區(qū)域內(nèi)原先的10個積水易澇點已全部消除，2017年試點平均溫度比2015年降低0.8 ℃，平均地下水位回升3.43 m，渭河和灃河出境斷面的水質(zhì)與入境斷面相比有明顯改善。灃西新城通過海綿城市建設(shè)，初步實現(xiàn)了“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”的目標。

3 海綿城市案例

秦皇大道位于西咸新區(qū)灃西新城核心區(qū)，是海綿城市建設(shè)的示范案例。秦皇大道在2012年建成通車，采用瀝青路面和傳統(tǒng)硬質(zhì)鋪裝，雨水管網(wǎng)主要服務(wù)于路面及兩側(cè)地塊，設(shè)計重現(xiàn)期為2年，管徑DN500～DN1 000，最終排放至渭河。2012～2015年期間，西咸新區(qū)多次遭受強降雨，雨水無法下滲或滯蓄，也難以及時流入雨水系統(tǒng)，大量雨水匯集在路面，涌向道路低洼處，形成積水。自建成通車以來，秦皇大道多次發(fā)生積澇，嚴重威脅交通安全。同時，地表徑流雨水攜帶大量下墊面污染物（SS、COD、TN、TP、重金屬、油脂等）進入雨水管，并最終排放污染渭河。

2015年6月，住建部將西咸新區(qū)列為首批海綿城市試點，秦皇大道按照海綿城市建設(shè)要求啟動改造。改造方案內(nèi)容豐富，其中更換透水鋪裝和設(shè)置下沉式綠地兩項對自貿(mào)西路的海綿城市設(shè)計具有借鑒意義。

3.1 更換透水鋪裝

透水地面通過大量收集降雨和有效補充地下水實現(xiàn)城市節(jié)約水資源。透水材料具有多孔透水的特點，在夏天透水鋪裝路面比常規(guī)路面更涼爽，可緩解城市熱島效應(yīng)。透水鋪裝適用性廣、施工方便，可在對地下水進行補充的同時削減降雨峰值流量，因此在海綿城市的建設(shè)項目中，經(jīng)常采用透水鋪裝。

秦皇大道將人行道上的傳統(tǒng)硬質(zhì)鋪裝全部更換為透水鋪裝，硬化鋪裝面積占比由原來的10.7%下降至4.7%，僅通過更換鋪裝材料就使徑流系數(shù)下降了3.2%，削減了雨水產(chǎn)流，緩解了排放壓力。

3.2 設(shè)置下沉式綠地

改造前，秦皇大道全段的綠化帶邊緣均高于路面，雨水不能直接流入綠化帶內(nèi)，只能沿綠化帶邊緣流入雨水口。改造后，在原有的5 m寬側(cè)分帶內(nèi)增加了一條生態(tài)滯留草溝，且低于道路路面，形成下沉式綠地。配合路緣石開口，路面雨水直接進入綠化帶，匯集在生態(tài)滯留草溝中。

根據(jù)《技術(shù)指南》中的概念解釋，下沉式綠地具有一定調(diào)節(jié)容積，可用于調(diào)蓄和凈化地表徑流雨水的綠地，包括生物滯留設(shè)施、滲透塘、雨水濕地等。生物滯留設(shè)施是指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施。為了減少地表雨水污染物流入自然水體，降低對渭河的污染，在秦皇大道側(cè)分帶內(nèi)設(shè)置生態(tài)滯留草溝。生態(tài)滯留草溝頂寬2 m，溝深15～30 cm可用于蓄水，自上向下分別為覆蓋層、換填層、礫石層。覆蓋層鋪于土壤表面，由碎樹皮和木屑組成，有效避免由土壤中水分蒸發(fā)導致的表面干燥板結(jié)，保持土壤水分并維持透氣性。換填層，利用農(nóng)林業(yè)廢棄物椰糠，與原狀土、沙子按1∶2∶2體積比混合，不僅能夠提高土壤滲水蓄水能力，還適宜植物生長，且能去除超過70%的懸浮物，實現(xiàn)雨水凈化。礫石層的主要作用是排水，內(nèi)部有透水盲管，就近接入溢流口或雨水井。在生物滯留設(shè)施內(nèi)，雨水實現(xiàn)了滲透蓄滯、初步凈化并緩慢排放。遇到大雨或暴雨時，尚未下滲的雨水可以通過溢流雨水口直接流入溢水管進入雨水管道系統(tǒng)。

經(jīng)過改造后，秦皇大道已經(jīng)發(fā)揮了極佳的海綿城市效應(yīng)，積水問題得到明顯緩解，多數(shù)積水點基本消失，徑流污染物負荷也得到大幅度削減。除秦皇大外，西咸新區(qū)灃西新城堅持尊重自然、順應(yīng)自然、生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，全域建設(shè)海綿城市。如今的灃西新城在下雨時“吸”水、干旱時“吐”水，使城市如同生態(tài)“海綿”般“呼吸吐納”。

4 海綿城市理念在自貿(mào)西路項目中的應(yīng)用

2016年，國務(wù)院開始推廣上海自由貿(mào)易試驗區(qū)經(jīng)驗，陜西省積極響應(yīng)并加快推進中國（陜西）自由貿(mào)易試驗區(qū)楊凌片區(qū)（以下簡稱“楊凌示范區(qū)”）的建設(shè)發(fā)展，并將楊凌示范區(qū)作為陜西省首批海綿城市省級試點。自貿(mào)西路平行于楊凌示范區(qū)主干道“楊凌大道”，是該區(qū)域核心地段的重要支路。道路長度1.26 km，設(shè)計紅線寬度24 m，道路西側(cè)設(shè)有20 m寬綠化景觀帶。

借鑒秦皇大道“海綿化”改造的經(jīng)驗，自貿(mào)西路兩側(cè)的3 m寬人行道均采用6 cm厚透水磚鋪裝，透水鋪裝面積占比約27.6%，透水磚下采用碎石作為墊層，讓雨水快速滲透流入土壤，從源頭上控制徑流雨水流量。

除鋪裝外，生態(tài)滯留草溝也充分應(yīng)用在自貿(mào)西路海綿城市設(shè)計中。相較于秦皇大道的5 m寬側(cè)分帶，自貿(mào)西路側(cè)分帶僅2 m寬且不連續(xù)，不適合在側(cè)分帶內(nèi)設(shè)置生態(tài)滯留草溝；若將生態(tài)滯留草溝布置在自貿(mào)西路西側(cè)綠化景觀帶內(nèi)，不僅可以收集雨水，還可以和景觀帶、步道搭配在一起，形成街頭公園。

綠化景觀帶略低于人行道，人行道上形成的徑流雨水可自然流向綠化帶。因機動車道和綠化帶中間隔著一條人行道，故每隔30 m設(shè)置一道雨水過流通道，位于人行道下，將路面雨水排至綠化帶內(nèi)。雨水過流通道末端設(shè)攔污槽，內(nèi)置級配礫石，可緩沖雨水流速、均勻布水，還能攔截雨水混雜的樹葉、垃圾等。為保證結(jié)構(gòu)安全，攔污槽槽座采用混凝土或鋼筋混凝土，位于綠化景觀帶內(nèi)的生態(tài)滯留草溝主要收集機動車道和非機動車道路面雨水。雨水進入綠化帶內(nèi)量下滲，超過下滲量的雨水則可通過雨水溢流口流入雨水管道。為了控制溢流，在溢流口下游約1.5 m處設(shè)置土質(zhì)擋流堰，對草溝進行分區(qū)，盡量平衡每個溢流口的泄流壓力。

雖然自貿(mào)西路借鑒了秦皇大道關(guān)于透水鋪裝和生態(tài)滯留草溝的經(jīng)驗，但在植物配置上因地制宜。西側(cè)20 m寬綠化景觀帶內(nèi)，有四季常綠的喬木、極具觀賞性的灌木、花崗巖鋪設(shè)的步道、隨處可見的座椅。為實現(xiàn)海綿與景觀功能的結(jié)合，生態(tài)滯留草溝內(nèi)選擇根系較發(fā)達、凈化能力強、耐澇且抗旱的本土植物進行栽植，并搭配外來物種，如黃菖蒲、千屈菜、藍花鳶尾、大花萱草等。

自貿(mào)西路海綿城市設(shè)計工藝如圖1所示。

圖1 自貿(mào)西路海綿城市設(shè)計工藝

楊凌示范區(qū)以西咸新區(qū)試點建設(shè)經(jīng)驗為參考，結(jié)合區(qū)域特點進行工程設(shè)計。分析西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)經(jīng)驗，自貿(mào)西路的海綿城市建設(shè)可以有效地削減雨水徑流，控制由初期雨水產(chǎn)生的面源污染，同時下滲雨水能夠補給地下水，緩解城市水資源缺乏的問題。

5 結(jié)語

西咸新區(qū)試點為楊凌示范區(qū)海綿城市建設(shè)提供了全方位借鑒，海綿城市理念滲透進工程中的每個環(huán)節(jié)。從科學規(guī)劃到合理設(shè)計，伴隨海綿城市理念的普及，“海綿化”的城市道路已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展中不可或缺的部分，對降低內(nèi)澇風險、緩解熱島效應(yīng)、涵養(yǎng)地下水源、減少水體污染具有重要意義。遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，建設(shè)海綿城市，使市政道路和綠地加強對雨水的“吸、蓄、滲、凈、排”，打造城市與自然和諧共生的新格局，使居住在城市里的居民盡享綠色環(huán)保、水清景美的生活。