海綿城市理念在住宅小區(qū)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討
——以池州市為例

汪頌暉，徐成林，劉俊超

(池州學(xué)院 地理與規(guī)劃學(xué)院，安徽 池州 247000)

近年來我國的城鎮(zhèn)化進(jìn)程給水資源的利用帶來了一定影響，一方面城市建設(shè)對(duì)水資源的需求量加大，水資源總量將面臨持續(xù)壓力；另一方面伴隨著城市現(xiàn)代建筑的增多，地表硬化率越來越高，城市內(nèi)澇問題日益凸顯[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2010年以來，全國城市內(nèi)澇帶來的損失一直保持在較高水平。在此背景下，我國政府開始重視水生態(tài)安全問題，國內(nèi)學(xué)者也開始了雨洪管理的相關(guān)技術(shù)研究。此外，為了提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的城鎮(zhèn)化，政府出臺(tái)了相關(guān)政策以支持海綿城市建設(shè)，在2015年全國推選產(chǎn)生第一批16個(gè)海綿試點(diǎn)城市，池州市成為試點(diǎn)之一。

一、海綿城市內(nèi)涵

由于海綿具有吸水、存水、釋水的特殊物理性質(zhì)，因此將城市比作“海綿”，形象地表達(dá)了城市的蓄水功能：通過在降雨時(shí)節(jié)滲水、蓄水，經(jīng)過中途的凈化環(huán)節(jié)，最后對(duì)較為純凈的雨水進(jìn)行排放再利用，能有效地應(yīng)對(duì)城市洪澇等自然災(zāi)害，解決城鎮(zhèn)化進(jìn)程中面臨的水資源問題。

“海綿城市”這一理念，一方面旨在提升城市雨洪管理的技術(shù)水平，通過水生態(tài)治理與修復(fù)措施，減少城市污水、洪澇等災(zāi)害的發(fā)生，另一方面旨在提升城市綜合水資源利用能力，在城市建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中做到節(jié)水、綠色、循環(huán)，從而推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展。因此，將“海綿城市”理念運(yùn)用于住宅小區(qū)的設(shè)計(jì)研究中，不僅能夠改善小區(qū)局部的環(huán)境狀況，還能提高城市建設(shè)的科學(xué)性和現(xiàn)代化水平。

二、海綿城市理念下的池州市住宅小區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀

池州市地處長江中下游，位于安徽省西南部，市域地形南高北低，呈階梯狀分布。南部多丘陵地貌，土壤質(zhì)地以黏性土為主，通透性較差，地表雨水下滲能力較弱[2]；屬暖濕性亞熱帶季風(fēng)氣候，全年雨量充足，多分布于夏季，季節(jié)分配不均。由于池州市特殊的地理位置及地質(zhì)條件，加之特殊的土壤、水文狀況，使得池州市積澇情況時(shí)有發(fā)生，多表現(xiàn)為市政道路、居民小區(qū)積水，阻斷城市交通，帶來嚴(yán)重?fù)p失[3]。

(一)池州市海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀

根據(jù)國家對(duì)海綿城市建設(shè)的要求，池州市結(jié)合自身情況編制了《池州市海綿城市試點(diǎn)建設(shè)三年實(shí)施計(jì)劃》(2015-2017)，選取中心城區(qū)18.5平方公里作為示范區(qū)，以解決主城區(qū)內(nèi)城市積澇、黑臭水治理、水資源再利用、水環(huán)境污染等問題。三年計(jì)劃內(nèi)，為了更好地籌集建設(shè)資金，池州市引入通過PPP模式，從而實(shí)現(xiàn)市政府與私人組織之間的合作共建。建設(shè)期內(nèi)的主要項(xiàng)目包括老城區(qū)的改造、齊山大道、池州一中、三臺(tái)山公園等園林的綠地建設(shè)，煙柳園南湖溝黑臭水體治理，高速入口處的道路交通改造等，目前較為成功的建設(shè)案例主要體現(xiàn)在海綿校園、海綿城市道路、海綿公園、污水處理等幾個(gè)方面。

海綿校園建設(shè)以池州一中項(xiàng)目最為突出，通過調(diào)整場(chǎng)地及綠化標(biāo)高、改造雨水排放系統(tǒng)，更替透水鋪裝等措施解決地形處理不當(dāng)、路面淤泥堆積等問題；海綿城市道路建設(shè)中，齊山大道項(xiàng)目較為成功，主要通過局部積澇點(diǎn)整改解決路面積水問題，通過車行道和人行道整改、綠化景觀提升措施來改善污染狀況；海綿城市公園項(xiàng)目中，三臺(tái)山公園的改造項(xiàng)目較為典型，通過建設(shè)生態(tài)濕地系統(tǒng)改善區(qū)域水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)徑流量和雨水厚度的控制；污水處理項(xiàng)目主要通過尾水濕地工程改善水系和植被狀況，對(duì)污水先進(jìn)行集中處理再排放，從而加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)。

(二)池州市住宅小區(qū)設(shè)計(jì)中取得的相關(guān)技術(shù)成果

池州市也積極開展老舊小區(qū)改造工作，圍繞蓄水、排水加強(qiáng)小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，主要成果體現(xiàn)在滲透技術(shù)、儲(chǔ)存技術(shù)、調(diào)節(jié)技術(shù)、傳輸技術(shù)、滲透凈化技術(shù)五個(gè)方向。

在滲透技術(shù)的應(yīng)用中，多數(shù)小區(qū)已選擇將透水水泥混凝土更替為透水鋪裝、透水瀝青混凝土，一些小區(qū)通過調(diào)整場(chǎng)地和綠化標(biāo)高改善了路面積澇和雨后泥濘的狀況，部分有條件的住宅小區(qū)嘗試了生物滯留設(shè)施。在儲(chǔ)存技術(shù)的運(yùn)用方面，部分小區(qū)嘗試雨水濕地的建設(shè)，以調(diào)節(jié)小區(qū)局部氣候；在調(diào)節(jié)技術(shù)中，一些住宅小區(qū)通過建設(shè)調(diào)節(jié)塘以削減徑流峰值，另一部分人口密度較低的住宅小區(qū)采用植草溝以代替路邊的排水溝或雨水管渠系統(tǒng)。在截污凈化技術(shù)方面，部分小區(qū)嘗試建設(shè)植被緩沖帶以減緩地表徑流流速，并通過植被過濾以去除徑流污染物。

三、海綿城市理念在池州市住宅小區(qū)應(yīng)用過程中存在的問題

經(jīng)過計(jì)劃期內(nèi)的探索與實(shí)踐，盡管池州市積累了關(guān)于海綿城市建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，也取得了一定的技術(shù)成果，但仍然存在諸多方面的問題。為了解目前住宅小區(qū)改造建設(shè)中存在的問題，筆者經(jīng)過實(shí)地走訪，結(jié)合“問卷星”軟件展開居民調(diào)查(發(fā)放500份問卷，回收有效問卷數(shù)463份)，發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題：

(一)老舊小區(qū)改造難度大

老舊小區(qū)的各項(xiàng)功能和基礎(chǔ)設(shè)施趨于飽和，建設(shè)條件也相對(duì)固定，很難在原有的布局上騰出新的空間建設(shè)。此外，受長期以來生活習(xí)慣的影響，老舊小區(qū)居民改造意愿較低，這些都增加了小區(qū)改造的難度。

(二)建設(shè)模塊區(qū)域小

從建設(shè)區(qū)域來看，現(xiàn)有建設(shè)項(xiàng)目多分布于核心示范區(qū)內(nèi)(見圖1)，即池州市中心城區(qū)和天堂湖新區(qū)，而對(duì)于其他區(qū)域涉及較少，市縣級(jí)以下區(qū)域的覆蓋度則更低；從建設(shè)的成果來看，調(diào)查中多數(shù)人表示所接觸到的海綿城市建設(shè)成果多體現(xiàn)在學(xué)校、公園、道路等公共項(xiàng)目，僅有24.84%的人選擇“住宅小區(qū)設(shè)計(jì)”(見圖2)，這表明真正貫徹海綿城市理念的小區(qū)較少。

圖1 池州市海綿城市建設(shè)規(guī)化區(qū)域圖

圖2 池州市海綿城市建設(shè)成果應(yīng)用情況調(diào)查

(三)群眾認(rèn)知度低

在463份有效答卷中，雖然多數(shù)人表示近年來池州遭受過強(qiáng)降雨發(fā)生過洪澇災(zāi)害，但卻僅有19人表示針對(duì)本市洪澇災(zāi)害采取的海綿城市建設(shè)措施“較為了解”，占比僅為4.1%，絕大多數(shù)人(68.7%)表示不夠了解(見圖3)。這足以說明多數(shù)居民對(duì)小區(qū)蓄水、排水技術(shù)措施的了解較為被動(dòng)。

圖3 池州市居民對(duì)于海綿城市的認(rèn)知情況調(diào)查

(四)技術(shù)應(yīng)用單一

調(diào)查中，在問及“您所在小區(qū)的主要儲(chǔ)水、排水設(shè)施有哪些”，絕大多數(shù)人選擇透水鋪裝、滲井等必要設(shè)施，僅有9.10%的人選擇綠色屋頂，8.60%的人選擇調(diào)節(jié)塘(見圖4)。這表明住宅小區(qū)對(duì)生物蓄排水技術(shù)措施的應(yīng)用不夠充分，技術(shù)手段單一，創(chuàng)新度不高。

圖4 池州市居民小區(qū)相關(guān)技術(shù)設(shè)施應(yīng)用情況調(diào)查

四、海綿城市視角下的池州市住宅小區(qū)設(shè)計(jì)改進(jìn)

(一)住宅小區(qū)設(shè)計(jì)改進(jìn)的方向

針對(duì)目前池州市住宅小區(qū)設(shè)計(jì)實(shí)施過程中存在的問題，本文從以下幾點(diǎn)提出相應(yīng)的改進(jìn)方向：

1.評(píng)估小區(qū)改造潛力。在對(duì)小區(qū)的改造建設(shè)中，首先應(yīng)進(jìn)行居民調(diào)查，了解其改造意向，整合居民的實(shí)際需求。改造前還應(yīng)對(duì)小區(qū)的布局進(jìn)行研究，評(píng)估其改造潛力，擬定具體的改進(jìn)方案。

2.加強(qiáng)住宅小區(qū)改造的政策支持。住宅小區(qū)的改造建設(shè)是最貼近居民日常生活的一部分，與人居環(huán)境的提升息息相關(guān)，小區(qū)道路、綠化、水體景觀及建筑實(shí)體的設(shè)計(jì)中有諸多方面涉及到蓄水、排水環(huán)節(jié)。因此，政府應(yīng)當(dāng)給予住宅小區(qū)改造更多的政策支持。

3.提高群眾的認(rèn)知水平。針對(duì)于調(diào)查中池州市居民對(duì)海綿城市建設(shè)缺乏系統(tǒng)認(rèn)知、對(duì)相關(guān)技術(shù)了解不充分、改造意愿低等問題，應(yīng)從多方面加大對(duì)“海綿城市”建設(shè)宣傳力度，相關(guān)部門還可加強(qiáng)對(duì)小區(qū)改造建設(shè)的技術(shù)引導(dǎo)，讓居民更積極地參與到“小區(qū)海綿體”建設(shè)中來。

4.嘗試多種技術(shù)措施的綜合應(yīng)用。目前池州市小區(qū)應(yīng)用的蓄排水技術(shù)主要為滲井、透水鋪裝等常見必要設(shè)施，而對(duì)于調(diào)節(jié)塘、綠色屋頂、植草溝等生物技術(shù)措施的應(yīng)用較少，技術(shù)手段較為單一，缺乏創(chuàng)新。在后期小區(qū)的改造建設(shè)中，可加強(qiáng)對(duì)生物技術(shù)措施的應(yīng)用，并加以創(chuàng)新。

(二)住宅小區(qū)設(shè)計(jì)改進(jìn)的原則

1.生態(tài)優(yōu)先原則。即遵循低影響開發(fā)模式，充分利用自然力進(jìn)行蓄排水，盡可能多地采取生物技術(shù)措施。如在小區(qū)綠化、水體景觀中可嘗試調(diào)節(jié)塘、滲透塘、植草溝等技術(shù)；小區(qū)道路兩旁的喬木可以進(jìn)行雨水滲透技術(shù)的改造，強(qiáng)化雨水的下滲能力；在小區(qū)建筑實(shí)體中可嘗試綠色屋頂?shù)燃夹g(shù)，將蓄水技術(shù)與凈化空氣相結(jié)合。

2.因地制宜原則。要根據(jù)各小區(qū)特殊地勢(shì)條件確定適宜本小區(qū)的開發(fā)方案，根據(jù)具體建筑風(fēng)格及特點(diǎn)選擇相應(yīng)的改進(jìn)措施，同時(shí)技術(shù)措施還要滿足池州市當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、水資源等條件。

3.經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則。優(yōu)先選用施工程序較簡單、工程造價(jià)相對(duì)較低的技術(shù)方案，盡量在花費(fèi)費(fèi)用少的條件下提升環(huán)境質(zhì)量，保持生態(tài)平衡。

(三)住宅小區(qū)設(shè)計(jì)改進(jìn)的方案

1.蓄排水技術(shù)——綠色屋頂、蓄水罐

在住宅的屋頂處，可嘗試種植綠色植被，形成以地被植物和低矮灌木綠化為主的綠色屋頂(見圖5)。綠色屋頂大致由防水、保護(hù)、排水、過濾、基質(zhì)、植被幾層組成，其中過濾層、基質(zhì)層、植被層三部分是綠色屋頂?shù)年P(guān)鍵工藝。植被層即覆蓋于屋頂之上的綠化，應(yīng)優(yōu)先選用抗風(fēng)、耐水性較強(qiáng)的植被?；|(zhì)層即種植土壤，為了減輕屋頂荷載可考慮采用低密度輕質(zhì)土壤。過濾層宜選用聚酯纖維無紡布等材料鋪設(shè)。通過屋頂土壤和綠植的蓄水作用，再經(jīng)過過濾層去除雨水中泥沙，得到較為純凈的雨水后再排放儲(chǔ)存，可以起到節(jié)水、凈化空氣的作用。

圖5 綠色屋頂構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

在住宅單元樓下，還可放置雨水罐，該裝置占地面積較小且設(shè)計(jì)靈活，適合用于密度較高的住宅小區(qū)[4]。雨水罐結(jié)構(gòu)簡單，由塑料、玻璃鋼、金屬等材料制成，可根據(jù)住宅實(shí)體結(jié)構(gòu)選擇合適尺寸，雨水罐中的水可作為小區(qū)日常綠化用水。

此外，還可以嘗試將以上兩種方法結(jié)合使用，即通過管道將屋頂綠化與雨水罐進(jìn)行連接，以便將過濾后的凈水引入罐中存儲(chǔ)。

2.水質(zhì)凈化技術(shù)——植草溝、雨水棄流裝置

植草溝即在地表溝渠種植植被，植被和土層下設(shè)置排水管，將經(jīng)過植被和土層過濾后的雨水輸送出去，可有效補(bǔ)給地下水源，調(diào)節(jié)徑流峰值和控制徑流污染的效果(見圖6)。植草溝中的種植土層應(yīng)選用透水性較強(qiáng)的土壤，其滲透系數(shù)應(yīng)大于10-5m/s；為了較好地實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)徑流洪峰值的作用，植草溝中植被厚度適宜為100-200mm，植被應(yīng)選擇適宜當(dāng)?shù)貧夂颉⒔?jīng)受住雨水浸泡的類型，同時(shí)應(yīng)在植草溝入口處設(shè)置卵石以分散徑流，并在出口處設(shè)置溢流管以及時(shí)傳輸雨水。

圖6 植草溝構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

雨水棄流裝置用于收集屋面、硬化路面、草坪等介質(zhì)中流經(jīng)的雨水，目前主要采用容積法棄流裝置(見圖7)，該技術(shù)主要適用于初期流量較小的情況，其凈化原理是讓雨水先匯集在容器中停留一段時(shí)間，讓水中的泥沙在裝置中初步沉淀，高水位的雨水較為純凈，待水位超過出水口，較為純凈的雨水便通過排水管道排出，以補(bǔ)給地下水源。

圖7 容積法棄流裝置設(shè)計(jì)圖

3.生態(tài)改造技術(shù)——生態(tài)透水樹池、雨水調(diào)節(jié)塘、下沉式綠地

生態(tài)透水樹池可用于小區(qū)綠化的改造提升(見圖8)，即在傳統(tǒng)的樹池制作過程中采用透水鋪裝，其透水、透氣性能較好，地面雨水匯集于樹池時(shí)，易下滲于土壤，一方面改善土壤水分狀況，補(bǔ)給地下水，另一方面有利于排放路面積水，便于通行。生態(tài)透水樹池中的喬木一般選擇大中型抗負(fù)壓能力強(qiáng)的木本植物，種植土層埋深約大于1m較為適宜[5]。生態(tài)透水樹池一般設(shè)置在人行道上，與人行道齊平，且比機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道高出一個(gè)路緣石的高度。

圖8 生態(tài)透水樹池構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

雨水調(diào)節(jié)塘則可用于小區(qū)水體景觀的改造提升，該設(shè)施占用土地面積較大，適用于預(yù)留較大空間的住宅小區(qū)。調(diào)節(jié)塘設(shè)施由水口、調(diào)節(jié)區(qū)、出口設(shè)施、護(hù)坡及堤岸五部分構(gòu)成，其作用原理是通過匯集地表雨水來降低地面徑流峰值，雨水先經(jīng)過碎石的過濾，再流向前置塘進(jìn)行沉淀，初步凈化水中泥沙，待水位上升時(shí)，高水位相對(duì)純凈的雨水再流向主蓄水區(qū)進(jìn)行二次沉淀，在排放前經(jīng)過格柵等裝置進(jìn)行再次過濾，起到了較好的削減徑流洪峰值的作用，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)充地下水和凈化雨水的功能(見圖9)。

圖9 雨水調(diào)節(jié)塘構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

下沉式綠地是將普通綠地標(biāo)高降低一定深度，從而形成一個(gè)匯水區(qū)域，以容納徑流的改造技術(shù)(見圖10)。在下沉式綠地的設(shè)計(jì)中，下沉深度應(yīng)參照植物耐淹性能和土壤滲透性能加以確定，一般將控制在100-200 mm最佳，種植土層厚度則控制在250mm較為適宜。此外，在下沉式綠地中還應(yīng)設(shè)置溢流口和雨水管渠，保證暴雨時(shí)徑流的溢流排放，溢流口頂部標(biāo)高一般應(yīng)高于綠地50-100 mm。

圖10 下沉式綠地構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

五、結(jié)語

目前，池州市海綿城市試點(diǎn)建設(shè)已經(jīng)結(jié)束。總的來說，池州市海綿城市的建設(shè)還是取得了較為可觀的成果，在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮了一定的作用，但池州市海綿城市的建設(shè)覆蓋面還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[6]。從池州市當(dāng)前海綿城市應(yīng)用的成果來看，主要體現(xiàn)在道路、公共區(qū)域等方面，真正意義上涉及到的關(guān)于住宅小區(qū)設(shè)計(jì)的海綿城市建設(shè)項(xiàng)目卻是鳳毛麟角。

因此，在今后的城市海綿建設(shè)過程中，應(yīng)補(bǔ)齊海綿城市建設(shè)下的住宅小區(qū)設(shè)計(jì)這塊短板，注重將海綿城市理念更多地運(yùn)用到城市住宅小區(qū)設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)對(duì)住宅區(qū)域的“海綿體”建設(shè)的關(guān)注度，讓廣大居民更多地參與到“住宅海綿體”的建設(shè)中來。作為政府和開發(fā)商，要因地制宜，根據(jù)池州市地質(zhì)水文情況和小區(qū)地勢(shì)條件確定適宜本小區(qū)的開發(fā)方案，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則，做到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一，營造良好的居民生活環(huán)境，推動(dòng)池州市海綿城市建設(shè)發(fā)展至一個(gè)新的高度。