“海綿城市”理念在空管工程建設(shè)中的應(yīng)用

車潔

(中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局 廣東 廣州 510403)

1 “海綿城市”建設(shè)的時(shí)代背景

隨著我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程不斷加快，城市建筑面積也迅速擴(kuò)張[1]。大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)對(duì)自然水文環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重影響了生態(tài)平衡，降低了城市雨洪調(diào)蓄能力，很多城市一經(jīng)暴雨便會(huì)出現(xiàn)“街中河”“城中湖”等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅城市的正常發(fā)展。城市化進(jìn)程的快速發(fā)展也增加了城市用水需求量，水資源供需關(guān)系日趨緊張，同時(shí)也導(dǎo)致生產(chǎn)、生活廢水的排放量遠(yuǎn)超湖泊水系承載能力，造成水環(huán)境和水生態(tài)的顯著惡化。

如何提高城市雨洪調(diào)蓄能力，降低城市水問(wèn)題對(duì)人們的生產(chǎn)、生活造成的惡劣影響，是我國(guó)智慧化城市建設(shè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。目前，我國(guó)“海綿城市”的建設(shè)整體仍處于探索階段，專業(yè)理論未能與工程的具體實(shí)際有機(jī)結(jié)合，各地區(qū)也在通過(guò)“海綿城市”試點(diǎn)建設(shè)積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。本文以民航中南空管局廣州終端管制中心的“海綿城市”建設(shè)情況為例，探討中南地區(qū)空管工程“海綿城市”建設(shè)的實(shí)施策略，為其他地區(qū)類似工程的“海綿城市”建設(shè)提供參考和借鑒。

2 “海綿城市”建設(shè)理念

“海綿城市”從字面上可以理解為像海綿一樣的城市，強(qiáng)調(diào)城市的雨水環(huán)境需具備海綿的彈性特征，具有良好的吸水、持水和釋水特性[2]，能較好地應(yīng)對(duì)氣候變化，尤其是在應(yīng)對(duì)急速降水引起的自然災(zāi)害方面具有顯著效果。建設(shè)“海綿城市”應(yīng)當(dāng)遵循生態(tài)優(yōu)先、規(guī)劃引領(lǐng)、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧等基本準(zhǔn)則[3]，以削減城市徑流污染、內(nèi)澇防治為目標(biāo)，將人工措施與自然環(huán)境合理結(jié)合，在保證城市安全與保留城市原有自然資源的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，以及發(fā)揮“海綿城市”系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

“海綿城市”是一種以雨水綜合管控為出發(fā)點(diǎn)的城市建設(shè)模式，是統(tǒng)籌解決水資源、水環(huán)境和水生態(tài)等自然水循環(huán)問(wèn)題的重要措施和手段，其核心技術(shù)是低影響開發(fā)[3-4]。相對(duì)傳統(tǒng)以排為主、不蓄不用的城市雨水排放系統(tǒng)，“海綿城市”依賴建筑、園林景觀、室外道路以及給排水系統(tǒng)等城市配套基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)用滯留、儲(chǔ)存、凈化、回收再利用等多種生態(tài)化技術(shù)，使地下水得到相應(yīng)的補(bǔ)充，對(duì)水循環(huán)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)[5-6]。具體表現(xiàn)為：在強(qiáng)降雨過(guò)程中，利用草地、樹林或是湖泊，吸收大量的雨水，以減少路面徑流、防止雨水聚集造成洪災(zāi)，創(chuàng)建新型的城市低影響雨水體系，起到吸納、浸透、過(guò)濾以及存儲(chǔ)雨水的功能；在后續(xù)需要用水或水資源匱乏的情況下，將聚集的雨水用作綠化用水、景觀用水，起到循環(huán)再利用的功能，亦可解決城市水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)城市水循環(huán)的良性發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共處。

3 “海綿城市”在空管工程中的應(yīng)用

根據(jù)民航局印發(fā)的《中國(guó)民航四型機(jī)場(chǎng)建設(shè)行動(dòng)綱要（2020—2035）》的內(nèi)容，推進(jìn)“平安機(jī)場(chǎng)、綠色機(jī)場(chǎng)、智慧機(jī)場(chǎng)、人文機(jī)場(chǎng)”的四型機(jī)場(chǎng)高質(zhì)量發(fā)展的各項(xiàng)要求，已成為我國(guó)民航業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)和規(guī)劃。在這一戰(zhàn)略背景下，打造綠色空管工程顯得尤為重要和緊迫。同時(shí)，在《廣州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃2016—2030》中提出要打造高密度建設(shè)地區(qū)海綿城市建設(shè)典范，建設(shè)山水共生的嶺南生態(tài)城市和宜居都市，綜合采用“凈、蓄、滯、滲、用、排”等措施，將70%的降雨就地消納和利用。為積極落實(shí)民航局四型機(jī)場(chǎng)建設(shè)要求，配合廣州市政府打造“海綿城市”建設(shè)典范，廣州終端管制中心建設(shè)工程作為民航空管重要設(shè)施建設(shè)工程與廣州市重點(diǎn)工程，建設(shè)“海綿城市”勢(shì)在必行。

3.1 工程特點(diǎn)

廣州地處亞熱帶海洋季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi)，具有降雨強(qiáng)度大、降雨發(fā)生時(shí)間集中、發(fā)生頻率高的特點(diǎn)，這是由其特殊的地理位置決定的。根據(jù)廣州市政府公布的氣象數(shù)據(jù)，廣州市年平均降水量約1 923 mm，小時(shí)極端降水量達(dá)83.9 mm，平均年降水日數(shù)149 天，暴雨強(qiáng)度之大、日數(shù)之多、季節(jié)之長(zhǎng)皆居全國(guó)首列，城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)極高。

廣州終端管制中心位于廣州市花都區(qū)，北臨廣州區(qū)域管制中心，占地面積約2 hm2，建有值班宿舍與終端管制樓兩棟單體，值班宿舍負(fù)一層設(shè)置地下停車場(chǎng)。工程涉及高層建筑和大跨度重要管制業(yè)務(wù)用房，是提高珠三角航空運(yùn)輸能力和改善職工居住以及辦公環(huán)境的歷史性工程，具有較高的社會(huì)意義。園區(qū)周邊多為農(nóng)田，地勢(shì)低洼，市政設(shè)施配套也較不完善，增加了終端區(qū)的洪澇防御壓力。為提高廣州終端管制中心復(fù)雜惡劣天氣應(yīng)對(duì)能力，保障空管設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行安全，全力建設(shè)“小雨不濕鞋，大雨不內(nèi)澇，水體不污染”的生態(tài)園區(qū)顯得尤為重要。

3.2 廣州終端管制中心“海綿城市”建設(shè)方案

面對(duì)廣州市臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣較多的特點(diǎn)，結(jié)合園區(qū)周邊環(huán)境，廣州終端管制中心在實(shí)施過(guò)程中引入“海綿城市”設(shè)計(jì)理念，結(jié)合項(xiàng)目豎向設(shè)計(jì)，因地制宜布置下沉式綠地、透水瀝青、生態(tài)停車場(chǎng)等低影響開發(fā)設(shè)施，優(yōu)化場(chǎng)區(qū)雨水蓄水排水系統(tǒng)。最終實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率91.04%、年徑流污染削減率72.83%的海綿建設(shè)總體目標(biāo)，成功為廣州市海綿示范城市建設(shè)添磚加瓦，也為廣州終端管制中心的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

3.2.1 建設(shè)下沉式綠地

廣州終端管制中心在總圖景觀設(shè)計(jì)中依照?qǐng)@區(qū)自然地勢(shì)布置下沉式綠地，如圖1所示，利用天然高差實(shí)現(xiàn)雨水的自然積存、自然凈化以及自然滲透，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)地的低影響開發(fā)。下沉式綠地的設(shè)置營(yíng)造出獨(dú)特的開放式坡地景觀，提升了園區(qū)的自然觀感，亦可利用綠地坡底的開放空間承接和貯存雨水，達(dá)到減少?gòu)搅魍馀诺哪康摹?/p>

圖1 廣州終端“海綿城市”建設(shè)情況

下沉式綠地采用兩種類型：一是下沉20 cm，溢流口頂部標(biāo)高低于周圍鋪裝路面5 cm，考慮到結(jié)構(gòu)放坡等因素，實(shí)際調(diào)蓄深度取10 cm；二是下沉5 cm，雨水口低于周邊地面3 cm，不計(jì)算調(diào)蓄容積。兩種下沉式綠地的溢流口和雨水口均采用平篦式雨水口，可將綠地中無(wú)法下滲的超量雨水引流至園區(qū)設(shè)置的蓄水池或是排入市政雨水管道，確保園區(qū)雨水排放安全。為便于雨水匯集，在人行道路面與下沉式綠地的交界處設(shè)置開口路緣石，路緣石沿縱向道路間隔開口，呈鋸齒狀。路緣石開口位置應(yīng)依據(jù)下沉式綠地土壤標(biāo)高統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，道路與綠地等結(jié)合的豎向設(shè)計(jì)均有利于徑流雨量匯入海綿設(shè)施內(nèi)，以緩解暴雨來(lái)臨雨水管網(wǎng)壓力。

廣州終端管制中心采用雨污分流的排水系統(tǒng)。雨水系統(tǒng)未設(shè)置初雨棄流設(shè)施，在降雨初期大量的污染物將伴隨雨水沖刷經(jīng)過(guò)市政雨水管道匯流進(jìn)入河流湖泊，造成自然水系污染。廣州終端的“海綿城市”選擇在下沉式綠地種植根系發(fā)達(dá)，凈化能力強(qiáng)的耐滯、耐寒類植物，能夠?qū)τ晁疀_刷帶來(lái)的污染物進(jìn)行初步凈化，同時(shí)起到降低強(qiáng)降雨時(shí)期市政管道排水壓力和凈化園區(qū)路面的作用，從根本上緩解市區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)，也為水資源的節(jié)約和利用創(chuàng)造良好的條件。

3.2.2 打造生態(tài)停車場(chǎng)

停車場(chǎng)作為構(gòu)建“海綿城市”中的一個(gè)重要開敞空間，其建設(shè)應(yīng)攻克傳統(tǒng)硬質(zhì)鋪裝滲透能力極低的問(wèn)題。廣州終端管制中心在建設(shè)“海綿城市”時(shí)，綜合考慮人行道與露天停車場(chǎng)建設(shè)的位置，采用“會(huì)呼吸”的透水鋪裝，人行道路面使用透水磚，露天停車場(chǎng)采用植草磚。透水鋪裝構(gòu)造下層土基的透水系數(shù)不宜小于1.0×10-3mm/s，透水不能滿足要求時(shí)需增加排水設(shè)計(jì)，植草磚的鏤空率不得低于40%，透水磚鋪裝時(shí)需留縫2～3 mm 采用中粗砂填縫。相對(duì)于傳統(tǒng)的停車場(chǎng)硬質(zhì)鋪裝，透水鋪裝的大間隙結(jié)構(gòu)層可以提高路面雨水下滲能力，維護(hù)地下水與土壤生態(tài)平衡，其良好的透水、透氣性能也可使墊層貯存雨水自然蒸發(fā)，緩解局部熱島效應(yīng)。同時(shí)，凹凸不平、多槽孔或腔的特殊結(jié)構(gòu)也可以將雨中的污染物過(guò)濾及凈化，實(shí)現(xiàn)路面雨水徑流控制和污染削減。

3.2.3 源頭調(diào)蓄

廣州終端管制中心建設(shè)“海綿城市”的優(yōu)勢(shì)在于自帶調(diào)蓄水池。該項(xiàng)目北臨廣州區(qū)域管制中心，在與項(xiàng)目地塊交界處建有一個(gè)超大景觀水池，有效深度120 mm（溢流水位-常水位），可以獲得665.17 m3的有效調(diào)蓄容積，水體配有溢流井，設(shè)置一用一備的潛水排污泵。在廣州市的暴雨時(shí)期，簡(jiǎn)單的“海綿體”不足以進(jìn)行雨量清排，需要利用景觀水池將綠地中無(wú)法下滲的超量雨水蓄存。日常需要或景觀水池水位較高時(shí)，可將池水用于綠化灌溉及道路沖洗，同時(shí)具有雨水蓄存利用、景觀美化的功能。

3.3 “海綿城市”在空管工程建設(shè)中的應(yīng)用措施

3.3.1 落實(shí)規(guī)劃引領(lǐng)作用

“海綿城市”的建設(shè)能夠較好地改變以往城市發(fā)展中的一些誤區(qū)和問(wèn)題，具體發(fā)展和應(yīng)用體現(xiàn)出了較為理想的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，值得引起足夠的重視。城市規(guī)劃是落實(shí)“海綿城市”建設(shè)的具體載體，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮規(guī)劃的先導(dǎo)作用，將“海綿城市”的建設(shè)目標(biāo)、控制指標(biāo)以及設(shè)計(jì)指引等，并嚴(yán)格參照工程所在地建設(shè)行政主管部門的“海綿城市”建設(shè)規(guī)劃指引辦理工程報(bào)規(guī)報(bào)建手續(xù)。為確保“海綿城市”建設(shè)理念在工程建設(shè)中建成落地，廣州終端管制中心建設(shè)工程全力配合廣州空港經(jīng)濟(jì)區(qū)管理委員會(huì)落實(shí)廣州市“海綿城市”建設(shè)規(guī)劃，從立項(xiàng)、用地規(guī)劃許可、工程建設(shè)許可階段施工圖審查直至地方政府竣工聯(lián)合驗(yàn)收等各個(gè)階段對(duì)“海綿城市”建設(shè)進(jìn)行全流程管控。

3.3.2 遵守因地制宜

“海綿城市”的建設(shè)理念提供的只是一般性、通用型的指導(dǎo)思想，具體到不同地區(qū)、不同城市、不同建筑規(guī)模的園區(qū)建設(shè)，甚至不同單位性質(zhì)的工程建設(shè)，均需結(jié)合當(dāng)?shù)氐某鞘姓w性規(guī)劃。在綜合分析建設(shè)工程特點(diǎn)的情況下，參照所在城市整體性規(guī)劃的指引開展設(shè)計(jì)和施工。特別是需要緊密結(jié)合工程所在地的氣候特點(diǎn)和周邊環(huán)境情況，保證“海綿城市”的建設(shè)做到因地制宜。

3.3.3 堅(jiān)持安全性原則

該原則是工程建設(shè)最為基本的原則之一，近年來(lái)我國(guó)洪澇災(zāi)害多發(fā)，引入“海綿城市”理念是希望通過(guò)“海綿體”的建設(shè)增強(qiáng)小區(qū)的吸水、蓄水和排水能力，及時(shí)清排降雨積水，降低洪澇災(zāi)害對(duì)小區(qū)產(chǎn)生的影響。

安全是航空業(yè)永恒的主題，這里不僅僅是指飛行安全，對(duì)于保障飛行安全的各類場(chǎng)所安全同等重要。空管工程“海綿城市”建設(shè)應(yīng)采用快速降水的策略，利用下沉式綠地等低影響開發(fā)的“海綿體”吸納、滲透、貯存雨水，降低市政管道雨水排放壓力的同時(shí)減少園區(qū)積水，最大限度地降低洪澇災(zāi)害對(duì)空管設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行安全的影響，保障空管小區(qū)的整體安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

“海綿城市”建設(shè)重在對(duì)天然水系統(tǒng)的保護(hù)與運(yùn)用，在凈增成本比較低的情況下，對(duì)于提升園區(qū)排水能力和建設(shè)品質(zhì)，以及改善城市排水能力方面均有顯著效果，具有極高的社會(huì)意義與經(jīng)濟(jì)意義。隨著四型機(jī)場(chǎng)及四強(qiáng)空管建設(shè)的推進(jìn)及深入，建設(shè)綠色、低碳的空管品質(zhì)工程將成為今后空管工程建設(shè)的基本要求，引入“海綿城市”建設(shè)理念將為空管新建與改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供創(chuàng)新思路。