“海綿城市”理念在媽灣垃圾電站中的實踐應用

中國電力建設工程咨詢有限公司 顧 運 北京市建筑設計研究院有限公司 薛 晶

隨著我國城鎮化速度越來越快，越來越多的城市和地區面臨著不同程度的洪澇災害和缺水問題。為此，2013年的中央城鎮化工作會議上提出了“海綿城市”這一新的城市雨水發展理念；2015年10月，國務院辦公廳印發《關于推進海綿城市建設指導意見》明確了海綿城市建設的目標要求；2017年3月，“海綿城市”進入政府工作報告。由此可見，目前我國“海綿城市”的發展建設迫在眉睫，垃圾電站建設作為城市發展建設的有機組成，“海綿城市”建設理念的引入一方面有助于雨水有效利用，消除廠區內澇隱患，削減電廠外供水量，減少雨污水外排；另一方面有助于減少市政雨水排放壓力和初期雨水污染物排放[1]。

1 海綿城市的概述

海綿城市是一種城市規劃和設計理念，其主要目的是通過自然系統和技術手段來管理城市內的雨水，以降低水災風險并保護水資源。海綿城市的主要特點是在城市規劃和設計中考慮到水的循環和管理[2]。這種城市規劃理念的目標是將城市變成一個類似于海綿的系統，可以吸收、儲存和釋放水，以降低洪水和污染的風險。這個系統可以包括各種人工和自然的水體，如河流、湖泊、水渠、雨水花園和雨水收集系統等。通過這種方式，海綿城市可以在城市發展和自然環境之間實現一個平衡。

海綿城市的另一個特點是強調雨水的自然處理。這可以利用植被、土壤和微生物等自然生態系統來實現[3]。使用自然生態系統來處理雨水，可以減少對傳統水處理設施的需求，并降低能源消耗和碳排放。這種方法還可以提供一套經濟實惠的水管理解決方案，為城市提供更加可持續的發展路徑。海綿城市是一個創新的城市規劃和水資源管理概念，其核心目的是使城市像海綿一樣具有吸收、存儲、滲透和凈化水分的能力，以應對極端天氣和改善城市水環境。海綿城市的特點主要包括以下幾點。

第一，加強雨水管理利用。海綿城市通過增加綠地、濕地、雨水花園等，增加地表覆蓋，從而提高雨水的吸收和利用率。城市地表被設計成可以吸收和存儲雨水，減少徑流量，有效控制洪水風險。

第二，恢復生態，保護生物多樣性。通過恢復城市生態系統，比如建設生態廊道、綠色屋頂和垂直花園，海綿城市能夠提高生物多樣性，同時改善城市居住環境。

第三，減少污染，改善水質。海綿城市強調自然凈化系統的使用，比如利用植物和土壤微生物去除水中的污染物，從而提高水質。

第四，可持續的城市設計。海綿城市采用可持續材料和技術，比如透水磚和再生材料，以減少對環境的影響。

總的來說，海綿城市是一種以水為中心的城市規劃理念，旨在通過自然系統和技術手段來管理城市內的雨水，以減少水災風險并保護水資源。海綿城市的目標是將城市變成一個可持續、環保的系統，為城市發展提供一個新的方向。

2 海綿城市理念在媽灣垃圾電站實踐的必要性

媽灣垃圾電站是中國廣東省深圳市的一座垃圾處理中心，由于該項目所處地區的復雜地質條件和水文環境，垃圾處理中心周邊地區的水環境受到了嚴重的威脅。因此，采用海綿城市理念來規劃和設計垃圾電站周邊的環境，很有必要。

首先，媽灣垃圾電站所處的地質條件和水文環境非常復雜。垃圾電站周邊的地區有許多湖泊和河流，而這些水體與垃圾滲出水和雨水的接觸，可能會對周邊的水質造成嚴重的污染。采用海綿城市理念，可以更好地處理這些水體的污染問題，避免垃圾電站周邊的水環境受到影響。

其次，采用海綿城市理念可以更好地解決垃圾電站周邊的水資源問題。由于地區的地下水位較高，土地容易積水。海綿城市理念可以更好地處理雨水，從而避免土地水倒灌的情況。此外，采用海綿城市理念也可以將雨水轉化為可重復使用的水源，為城市提供更加可持續的水資源。

此外，海綿城市理念還可以更好地保護周邊的生態環境。垃圾電站周邊地區的自然環境脆弱，但是采用海綿城市理念可以更好地保護這些環境。例如，通過種植濕地植物來過濾垃圾滲出水，可以避免對周邊的生態環境產生負面影響[4]。

在實踐中，媽灣垃圾電站也采用了海綿城市理念。例如，在垃圾處理中心周邊的地區設置了一個大型的雨水花園，用于收集和處理雨水。這個雨水花園采用了大量的自然材料，如植被、沙子，以促進雨水的自然滲透和過濾。此外，項目還采用了雨水收集系統，將雨水儲存起來，用于植物灌溉和公共廁所沖洗等用途。同時，該項目還采用了生態濕地來過濾垃圾滲出水，避免對周邊生態環境造成影響。

總之，采用海綿城市理念在媽灣垃圾電站的實踐是必要的。在該項目中，海綿城市理念可以更好地處理垃圾滲出水和雨水問題，解決水資源問題，保護周邊生態環境，符合城市可持續發展的要求，提高垃圾處理中心的環境和社會效益。這種實踐為未來城市規劃和建設提供了有益的經驗和借鑒。

3 項目背景及概況

本工程位于深圳市南山區的媽灣港區，垃圾處理規模為1500t/日。建設2條750t/日垃圾焚燒生產線，余熱鍋爐產出的蒸汽供一臺50MW 中溫中壓的汽輪發電機組發電。

廠址西南方向為媽灣燃煤發電廠，相距200m，東北方向與月亮灣燃機電廠隔小南山相望，相距約2km，東側靠小南山，西側相鄰媽灣大道。該項目運行后對削減區域污染物排放總量有積極作用，也有利于改善南山區的居住環境，實現和諧發展。

4 “海綿城市”建設理念

“海綿城市”理念在適應環境變化和應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。海綿城市的技術按主要功能一般可分為滲透、儲存、調節、轉輸、截污凈化等幾類。通過各類技術的組合應用，可實現徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目標。單項設施往往具有多個功能，如生物滯留設施的功能除滲透補充地下水外，還可削減峰值流量、凈化雨水，實現徑流總量、徑流峰值和徑流污染控制等多重目標。

設計特點。第一，海綿城市是用綠地代替硬質地面，用植草溝代替雨水管道。第二，海綿城市設計能減少地塊內降雨產出的徑流，減少雨水對市政管網的壓力，同時變灰為綠提升生態價值。第三，海綿城市的核心就是新的排水理念，消納與回用雨水，消納在前回用在后，其本質是為了降低內澇風險。第四，雨水的回收利用不是必需的，在降雨豐富，水價較低地區回用雨水并不一定劃算；且回收用水的儲水設備需要有足夠的場地進行設置，并需要后期進行維護。

5 “海綿城市”在媽灣垃圾電站中的實踐

5.1 設計目標

第一，利用低影響開發代替傳統的管渠系統，降低城市雨水管道的排水壓力，體現海綿城市的設計理念。第二，將小南山雨水、項目用地內雨水和部分中水進行收集、過濾、存蓄與利用，有效控制徑流污染，實現凈化后水資源的再利用。第三，打造自然、生態的廠區環境，利用凈化后水資源營造戶外濕地與噴泉，為植物和動物提供良好的棲息地，與小南山公園融為一體，提升垃圾發電廠的公眾形象。

5.2 廠區內海綿城市設計策略

5.2.1 海綿城市的設計理念在廠區的主要應用體現

第一，在滿足通行要求的基礎上，地面盡量以軟質的綠地為主，綠地采用下沉綠地，用來收集、過濾和凈化雨水；公眾開放的主要空間設置小型雨水濕地和雨水花園，用來作為綠地凈水效果的示范參觀點。

第二，沿廠區道路周邊設置植草溝，代替傳統的硬化雨水溝渠收集雨水，并預留雨水溢流口，與雨水管道相接，排入市政雨水管網。

第三，所有的硬質鋪裝均采用具有良好透水效果的透水磚、透水混凝土、碎石米等材料，增強場地雨水的滲透率。

第四，景觀淺水池主要收集面源降雨，結合日常自來水補給，形成廠區焦點景觀。

5.2.2 海綿城市雨水凈化與排放的策略

廠區內主要的步行道及服務性道路周邊設置植草溝收集雨水，雨水經過植草溝的初次凈化后，流入雨水花園或者下沉綠地，進行二次凈化，大部分雨水可在綠化用地中下滲或凈化后進行回收利用（灌溉為主）；同時預留溢流口和雨水排水口，與場地內規劃的雨水管道相連接，保證在下雨季節多余的雨水可以經由雨水排水口和溢水口及時排出綠化區；屋頂產生的雨水，通過屋頂水槽，導入地面空間的下沉綠地、雨水花園和雨水濕地進行凈化與滲透，而雨水濕地的水經過凈化后，在末端形成小型的水面，起到景觀美化的作用。

圖1 工藝流程圖

圖2 深圳市媽灣垃圾電站效果圖

5.3 廠區雨水控制量估算及效果分析

本次場地雨水集水區及可供水量估算是以媽灣城市能源生態園一期二期場地的可收集水量為基礎進行的估算。在此基礎上，基于小南山地形，市政基礎設施的圍合，初步估算出電廠的集水區面積約0.5km2。雨水排水量的計算采用深圳市的暴雨強度公式：

其中：i 為設計暴雨強度（mm/min）；P 為設計重現期（年）；t 為降雨歷時（min）。

在集水區內，其地理情況為：上部為山體植被區，面積約為0.34km2，下部為包括廠房和其他用地在內的建成區，面積約為0.16km2。參照《室外排水設計規范》和《建筑與小區雨水控制及利用工程技術規范》，上部山體綠地的徑流系數取為0.15，下部建成區的徑流系數取為0.65，整個集水區的加權徑流系數為0.31；如不采用“海綿城市”方案，廠區內綜合徑流系數取為0.89，整個集水區加權徑流系數為0.38。通過對整個電廠實施“海綿城市”理念，可減少地面徑流量約為19%。根據《2015年深圳市水資源公報》該年（平水偏枯年份）媽灣地區的年降水量為1400mm，理論上可收集的雨水量為13.3萬m3。

綜上所述，將“海綿城市”理念應用于垃圾電廠建設是有深刻意義的，在狹小的廠區實現了海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、用、排”等過程，實現控污、防災、雨水資源化和城市生態修復等綜合目標。既是為未來城市單體實現局部海綿城市理念提供了實踐參考，也為整體海綿城市理念的實現提供了新思路。當然，正在建設中以及建設完成的“海綿城市”項目中，發現了一些亟待解決的問題，而且未來可能遇到不可預期的養護問題，“海綿城市”理念在垃圾電站中的更進一步發展建設可以說是任重而道遠。