基于生態(tài)雨洪管理模式下的吉林省“海綿城市+PPP”設計方法與應用研究

孫楊

(長春工業(yè)大學人文信息學院 吉林長春 130122)

關于雨洪管理概念的提出最早來源于國外，在逐步落實中轉變自然水資源認知觀，從單一的信奉敬畏，上升為雨水利用與管理，營造人與自然資源和諧相處環(huán)境。而海綿城市歸屬于雨洪管理范疇。在第一批海綿城市試點城市中已有16 個城市達成既定目標。海綿城市成功建設，合理消除熱島效應風險，聯(lián)合PPP模式，能夠促使吉林省更具優(yōu)良的雨水管理能力，成為新時代示范海綿城市。

1 生態(tài)雨洪管理模式的關鍵技術

1.1 滲透與貯存技術

根據(jù)相關研究：在生態(tài)雨洪管理模式下，常采用滲透技術與貯存技術，提升雨洪管理有效性。所謂的滲透技術是采用透水鋪裝以及綠色屋頂、下沉式綠地等方法，實現(xiàn)對雨水資源的合理滲透，避免城市路面遭受積水風險。其中滲透技術在實際應用設計環(huán)節(jié)也要遵循一定要求，借此優(yōu)化技術成效。此處僅列舉3 項常見滲透方式予以闡述。第一，透水鋪裝，即設計者要求在城市建設階段選用的路面鋪裝材料等，都要具有良好的滲透性，且設定的橫坡需在1%～1.5%以內，始終遵循標準的鋪裝施工規(guī)范落實技術內容。第二，綠色屋頂，即設計者與城市建造者可以選擇在市政規(guī)劃中，對社區(qū)屋頂空間進行生態(tài)利用，包括種植綠植等，有利于降低雨水徑流量。第三，下沉式綠地，即在城市建設設計環(huán)節(jié)，需要選擇抗旱抗?jié)衬芰ν怀龅木G植，如白楊樹、海棠樹等，并且實現(xiàn)10 cm 或20 cm 下沉深度的合理設計；在溢流口設計階段，要求綠地與溢流口頂端最多形成10 cm的間距，而且也要注重緊密銜接，保持雨水資源的合理化排放。

貯存技術主要是依據(jù)吉林省城市地勢分布特征，實現(xiàn)對自然降水的合理匯聚。比如可以在城市建設蓄水池、人工濕地等。前者可以在城市區(qū)域建設鋼混水池，此時建成的城市綠地，既能優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，又具有維護簡便的優(yōu)勢。后者能夠在控制雨水徑流的基礎上，加強城市景觀優(yōu)化設計，避免出現(xiàn)雨水損耗情況。通常設計的人工濕地不會形成24 h以上的排空時間周期。人工濕地深度也多為1.2 m左右。

1.2 調節(jié)與傳輸技術

在吉林省海綿城市建設中，還可以采用調節(jié)技術。比如：可以在城市生態(tài)雨洪管理實施階段建設調節(jié)塘。其中包含進水口、出水口、預處理、調節(jié)區(qū)以及出水設施、安全防護等不同結構。要求設計人員在具體設計環(huán)節(jié)，注重調節(jié)區(qū)深度控制，大多在0.6～3.0 m，且雨水存儲時長應低于24 h，且在周邊設置護欄等帶有安保功能的設施，就此保持雨水資源的科學調節(jié)，使之在進出過程保持一定的穩(wěn)定性。而傳輸技術可以運用植草溝技術等，此項技術多設按照200 g/m2規(guī)格土工布進行鋪設，因下列內容仍有所提及，故此處不予以贅述。

1.3 雨水截污凈化技術

在城市雨水流淌過程中，常攜帶各種雜物，故此雨洪管理還應當借助截污凈化技術，實現(xiàn)對城市生態(tài)環(huán)境的有效改造。如設置坡度在6%以下且2 m 以上寬度的緩沖帶。隨著對雨水雜質的均衡攔截，即可促進雨水徑流量的有效控制，維持吉林省各城市雨洪管理秩序。

2 基于生態(tài)雨洪管理模式下吉林省“海綿城市+PPP”設計方法

2.1 雨水系統(tǒng)開發(fā)設計

經相關調查：在城市建設規(guī)劃中，要求我國截至2020 年有兩成以上的城市具有70%雨水存儲能力。而到2030年則要求達標城市超出八成。因此，海綿城市PPP 項目模式的推進，無疑成為踐行此目標的核心動力。尤其對于雨水豐富的吉林省地區(qū)而言，若能及早加大海綿城市PPP 模式應用力度，有利于加快吉林省海綿城市建設速度。其中較為關鍵的是，基于生態(tài)雨洪管理模式，吉林省“海綿城市+PPP”設計環(huán)節(jié)，需要設計者先行實現(xiàn)對當?shù)赜晁到y(tǒng)的合理開發(fā)。在對吉林省各城市的雨水系統(tǒng)進行開發(fā)設計與改造設計時，需要對當?shù)亟ㄖ镞M行調研，而后結合分區(qū)設計、布局設計等流程，增強雨水徑流控制。通常情況下，設計者在分區(qū)設計環(huán)節(jié)進行開發(fā)設計時，應當對城市建設中小區(qū)建筑物的屋頂、硬化道路、綠地進行改造，經過綠化屋頂、下沉式綠地以及透水鋪裝手段，保證在降雨天氣里，能夠快速處理路面積水。

在雨水系統(tǒng)開發(fā)設計流程中，還要求設計者做好雨水徑流量控制需求（V）分析。多參照下列公式計算得出具體值，即

式（1）中對應的φ、h、F分別代表的是綜合徑流系數(shù)、日降雨量設計值、城市匯水面積。與此同時，也要了解年SS去除率（S總）。

對應的Vbn、V總代表的是城市調蓄設施SS去除量與容積。計算后即可輔助設計人員確定正確的設計思路。此外，在吉林省海綿城市PPP模式設計中，可以借助下沉式綠地作為基礎雨洪管理載體。要求設計者結合降雨量（Pz）、土壤入滲率（K）、吉林省城市低下地勢綠地服務面積徑流系數(shù)（Cn）等相關參數(shù)求取下沉式綠地下凹深度具體值（△h0）。

參照下述公式：

設計者在雨水系統(tǒng)開發(fā)設計中，無論是建設下沉式綠地還是人工濕地，都要按照標準步驟逐項確定參數(shù)值，進而與吉林省地勢特征、降雨規(guī)律產生較高的匹配度。

2.2 市政給排水聯(lián)合設計

在吉林省“海綿城市+PPP”設計過程中，理應參照PPP項目模式的實際特征，結合城市規(guī)劃結果，聯(lián)合市政給排水系統(tǒng)提出可行性設計規(guī)劃。只有依托市政給排水系統(tǒng)進行完善設計，才能加強吉林省海綿城市建設質量。針對吉林省進行海綿城市設計，實則是為了增強城市雨水調蓄能力，繼而積極應對城市澇害以及局部干旱風險。在給排水聯(lián)合設計中，需要對城市鋪裝的道路、排水管道、橋梁、污水處理廠等設施進行均衡分析，而后在展現(xiàn)市政給排水功能時，能夠促進吉林省海綿城市的順利建設。一般在海綿城市設計中，雨水積聚下將造成路面面臨積水后果，從而出現(xiàn)城市給排水系統(tǒng)與實際排水需求不符現(xiàn)象。據(jù)此，設計者可以采取綠色帶設計與銜接帶設計方式，優(yōu)化吉林省海綿城市建設效果，保證在PPP項目模式下，提高政府公共財政利用率。一方面，在吉林省城市內設置的綠化帶，需要與路面邊緣處形成20 cm 距離的位置上栽種綠植。隨著綠植規(guī)模的擴增，可借助植物的水土保持能力與滲透力，對雨水起到凈化過濾作用。另一方面，銜接帶設計中可以借鑒上述提及的多項雨洪管理技術，在城市內設計人工濕地。此時可以保持給排水系統(tǒng)與雨水系統(tǒng)形成協(xié)調關系，加強吉林省城市生態(tài)環(huán)境有效改善[1]。

2.3 生態(tài)景觀協(xié)調設計

基于生態(tài)雨洪管理模式建設吉林省海綿城市，需要從生態(tài)景觀設計，促使吉林省早日完成全覆蓋海綿城市建設目標。關于景觀設計事項，具體以吉林省長春市海綿景觀為例，具體可以采用下述景觀設計方法，提升城市景觀生態(tài)協(xié)調性。

2.3.1 景觀道路鋪裝設計

設計者可以利用透水鋪裝方式，對海綿景觀公園中的人行道進行綠色鋪裝。包括搭配植草磚改善道路透水性。正如北海海綿公園，其中具體使用草本植物建設道路，對原有人行道進行覆蓋，而且也采取間接鋪裝方式，增加路面舒適度。

2.3.2 雨水花園設計

吉林省長春市海綿景觀設計中，還開設了專屬雨水花園分區(qū)，與單純栽種綠植形成的草坪景觀相比，雨水花園視覺美感更突出。它主要是利用30 cm 碎石層，搭配30 mm粗砂層、30 cm栽種土層與15 m厚度的蓄水層形成帶有觀賞與蓄水功能的城市景觀。隨著雨水降落在雨水花園中，能在滲透中增加地下水量，保持植物水分的充分供應。

2.3.3 植草溝設計

在對吉林省海綿城市PPP模式項目進行景觀設計時，還可以采取植草溝設計方法，利用與城市河流管道的協(xié)調設計，能夠實現(xiàn)對路面積水的有效汲取，促進景觀草本植物的優(yōu)良生長。包括對景觀周邊改造設計為植草溝等，經過對公共財政資金的合理利用，可以強化吉林省景觀設計效果[2]。

2.4 海綿城市PPP方案設計

據(jù)統(tǒng)計局公布的相關數(shù)據(jù)：2020年我國在海綿城市建設PPP項目中，以吉林省244.6億元投資額位列榜首。而設計者在海綿城市PPP 項目設計中，要求設計者出具相對完善的方案，用于支撐海綿城市的順利建設，進而在PPP模式導向下，致使城市雨洪管理水平的有效提高。

如吉林省松原市在2019 年開設的市區(qū)東南部海綿城市PPP項目，其中此項目中預估投資額為28.25億元，涵蓋截污設計、綠化帶景觀設計、河道生態(tài)恢復設計等多項內容。對此，設計者專門編制了與之對應的調蓄池等相關市政基礎設施設計方案，保證優(yōu)化設計后的松原市具有海綿城市PPP 項目設計特征，在18.7 km無名泄溝渠設計中，始終彰顯海綿城市雨洪管理價值，為吉林省周邊城市海綿城市PPP 項目目標的達成提供關鍵性指引。

3 基于生態(tài)雨洪管理模式下吉林省“海綿城市+PPP”實踐應用路徑

3.1 應用新型環(huán)保材料

基于生態(tài)雨洪管理模式下的吉林省“海綿城市+PPP”實踐應用階段，為了促成海綿城市建設目標，依據(jù)PPP模式特征，優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境，需要充分應用新型環(huán)保材料，借此在海綿城市建設中能夠從材料層面，加強雨洪優(yōu)質管理。關于新型環(huán)保材料的有效應用，還應當對吉林省城市建設期間形成的基礎設施進行了解[3]。經調查：在城市建設中，充當蓄水、滯水、滲透功能的設施，總投資額占比達到33%左右，這就要求在以PPP模式建設海綿城市時，可以利用管理外包方式分配物資管理權限，督促從事項目管理工作的單位，能夠在物資篩選環(huán)節(jié)，對供應商資質予以核查，若符合海綿城市材料應用標準，則建立持久合作關系，否則需要重新界定合作范圍。

在相關研究中提到，適合運用在吉林省海綿城市PPP項目中的環(huán)保型材料，包含天然彩石透水地坪、便攜式儲水罐等。此次研究以此兩種常用材料為例進行分析。前一種材料的應用，具體是利用6 mm粒徑彩石鋪設而成城市道路，因其耐磨性、耐風化性較強，且美觀度高，故此屬于比較值得推廣的一類材料。在應用階段，涵蓋全透型與不透型兩種類型路基。在海綿城市PPP 項目建設中，以全透型路基為例，要求按照9%壓實度以上素土夯實層、搭配透水土工布、匯水快滲管、60 mm 粒徑碎石層、10%空隙率透水層、30%空隙率6 mm粒徑面層結構，實現(xiàn)吉林省海綿城市新型環(huán)保材料的合理應用。后一種材料在應用中，可以將其應用在植草溝地基下，可為海綿城市的建設創(chuàng)造有利的蓄水、調節(jié)以及滲透條件。與傳統(tǒng)聚丙烯材質的PP模塊水池比較，此種富含聚乙烯材料的新型材料，其回收率高、低造價且適用范圍可集中在下沉式綠地以及綠化帶、植草溝等部分，可以保持優(yōu)良的韌性。基于此，在海綿城市PPP 項目建設中，新型環(huán)保材料的應用是維護吉林省海綿城市建設質量的重要保障。

3.2 創(chuàng)新生態(tài)建造技術

在海綿城市建造設計中還要積極創(chuàng)新生態(tài)建造技術，為吉林省海綿城市PPP 項目中各種新技術的應用提供新思路。經過相關研究，認定植草溝作為與海綿城市建設要求契合度較高的一種新型生態(tài)建造技術，本身有著顯著的應用價值。其中植草溝技術在具體應用環(huán)節(jié)，往往能夠產生突出的凈水功能，并降低洪峰流量，故此在城市建設應用中，可以將此項技術用在雨水管網替代工程中。隨著植草溝技術的廣泛應用，即可提高海綿城市建設水平。關于植草溝技術的應用，在吉林省惡劣水質以及大徑流量的城市道路中適應性較強，且涵蓋干濕以及傳輸式3 種類型。對于現(xiàn)如今吉林省局部地區(qū)長時間存在積水狀態(tài)的城市街道，能夠應用植草溝技術進行城市改造[4]。

依據(jù)住建部下達的相關規(guī)范，在海綿城市建設中，可以通過植草溝技術的合理應用，提升吉林省雨水徑流控制能力。參照我國吉林省區(qū)域分布特點，需要盡量選擇本土化植物，避免因植物適應力因素，造成植草溝蓄水能力下降，如蘆葦苗、紫羊茅、芡實等。此外，為了應對吉林省中大雨積水風險，還應當保證在植草溝技術下栽種的植物具有輸水優(yōu)勢，按照當?shù)胤篮闃藴剩_定此項技術實際應用中的距地距離參數(shù)，通常在9 cm以上，借此保證當?shù)厥姓芫W等城市設施與之形成良好的銜接關系。

3.3 滲透生態(tài)建設理念

在吉林省“海綿城市+PPP”實際應用階段，還要注重生態(tài)建設理念的有效滲透，而且也應當充分汲取先進經驗，包括了解國內外城市優(yōu)秀的應用成果等，進而形成全新的海綿城市建設思想，指引相關人員采取有效措施，改造城市面貌，使之符合海綿城市建設標準。

比如：可以借鑒澳大利亞雨洪管理經驗，該國家在城市雨洪管理中，專門頒布了各項雨洪管理制度，如“雨水排放許可制度”“相關健康標準”“雨水收集器使用標準”等，這些與現(xiàn)代化城市建設方向相匹配的制度，往往能夠督促城市涉水系統(tǒng)的良性運作。故此，國吉林省在海綿城市PPP 項目建設中，也要善于應用標準化制度，對生態(tài)建設事項提出明確規(guī)定，從而打造相對規(guī)范的雨洪管理環(huán)境。又如：新加坡還在城市發(fā)展中自源頭控制→末端控制管理流程，提出了多項可行性舉措。例如：在控制國家雨水徑流源頭時，啟動滯留池建設規(guī)劃，而在雨水徑流傳輸過程中，提高流域水位，并拓寬排水管道。至于末端則以城市周邊水域攔洪壩建設為基礎。由此表明，在對吉林省城市的海綿城市PPP 項目應用生態(tài)建設理念時，應秉承因地制宜原則，加強水源綜合管理，無論是自然降雨還是河流湖泊水源，都要處于可控狀態(tài)，從源頭處控制徑流[5-6]。

4 結語

綜上所述，從生態(tài)雨洪管理模式視角，對吉林省海綿城市PPP項目進行優(yōu)化改造，需從給排水聯(lián)合設計、景觀協(xié)調設計以及雨水系統(tǒng)設計、方案設計等方面確定適合吉林省生態(tài)環(huán)境與城市改造設計的具體方法，也要在全面打造“海綿城市+PPP”生態(tài)建設環(huán)境之上，實現(xiàn)新型環(huán)保材料、生態(tài)建造技術、建設理念與城市管控模式的廣泛應用，以期提高吉林省雨洪管理效率，合理利用雨水資源。