海綿城市建設(shè)及相關(guān)技術(shù)問題分析

方　正，張　磊，劉　非

(武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，湖北 武漢 430072)

?

海綿城市建設(shè)及相關(guān)技術(shù)問題分析

方正，張磊，劉非

(武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，湖北 武漢 430072)

摘要：建設(shè)海綿城市已經(jīng)受到了各級政府的高度重視，但由于其建設(shè)理念與傳統(tǒng)的城市雨洪管理模式存在很大差別，各地在落實(shí)過程中面臨著諸多問題和困難，從而影響了海綿城市的建設(shè)與實(shí)際效果。詳細(xì)闡述海綿城市產(chǎn)生背景及工程措施，結(jié)合國外海綿城市建設(shè)的探索經(jīng)驗(yàn)，對我國建設(shè)海綿城市過程中存在的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評估、調(diào)度、運(yùn)營維護(hù)等關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析,旨在為推進(jìn)海綿城市建設(shè)進(jìn)程提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海綿城市；雨洪管理；關(guān)鍵問題

1海綿城市產(chǎn)生的背景

2013年12月12日，習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出我國城市要建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。2014年11月，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》[1]。2015年1月，財(cái)政部、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部三部門聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于組織申報(bào)2015年海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市的通知》。2015年10月11日國務(wù)院又下發(fā)了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，海綿城市已經(jīng)成為我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要發(fā)展方向，也是規(guī)劃未來城市防洪排澇、雨洪管理的重要指導(dǎo)思想，海綿城市思想的提出跟我國城市在過去發(fā)展過程中出現(xiàn)的一系列社會和生態(tài)問題不無關(guān)系。

1.1快速城市化

建國60多年來，特別是改革開放的30多年，我國城市建設(shè)取得了很大成就，城鎮(zhèn)化水平有了很大的提高。2014年末，全國的設(shè)市城市已從1949年的136個(gè)發(fā)展到657個(gè)，建制鎮(zhèn)的數(shù)量也從1949年5 000多個(gè)，增加到2011年末的19 683個(gè)。城鎮(zhèn)化水平在1949年僅為10.6%，1980年為19.4%，2014年達(dá)到54.7%。城鎮(zhèn)人口1949年只有5 765萬，2014年全國城鎮(zhèn)常住人口為74 916萬。我國城市建成區(qū)擴(kuò)大迅速，80年代初期我國城市建成面積為7 438 km2，2014年已經(jīng)達(dá)到4.98萬km2。根據(jù)國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)，到2020年，城鎮(zhèn)化水平將進(jìn)一步提升，常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到60%左右。

城市化的發(fā)展帶來了土地集約化使用，建筑、道路等硬化面積不斷擴(kuò)大，同時(shí)，我國還逐步發(fā)展成了以長三角、京津冀和珠三角領(lǐng)頭的十大城市群和十幾個(gè)中小城市群，以各個(gè)城市群為中心向四周輻射[2]。城市群的發(fā)展在帶來經(jīng)濟(jì)社會群集效益的同時(shí)，用水與排水集中度加大，極大干擾了水循環(huán)過程，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力，各類水問題日益凸顯[3]。

1.2城市極端天氣增加

由于城市各類生產(chǎn)企業(yè)及居民生活的熱量集中釋放，城市上空熱島效應(yīng)明顯，導(dǎo)致城市小氣候發(fā)生較大變化，出現(xiàn)極端暴雨和極端干旱的概率增加，形成城市的雨島效應(yīng)。觀測表明，近50年來，城市短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度明顯增加、極端降水天數(shù)也在增多。特別是在市區(qū)及城市下風(fēng)向的地區(qū)有降水量增多的現(xiàn)象。上海汛期(5—9月)平均降水量分布顯示，最大降水量中心位于市區(qū)，向外逐漸減小，市中心的降水比郊區(qū)多約60 mm。北京城區(qū)年降雨量大于郊區(qū)雨量，增雨系數(shù)(城區(qū)/郊區(qū))為1.04，城區(qū)汛期(6—9月)雨量占年雨量比例增幅為3.35%。

1.3城市內(nèi)澇頻發(fā)

由于城市土地硬化面增加，城市雨島效應(yīng)和下墊面產(chǎn)匯流過程畸變導(dǎo)致內(nèi)澇現(xiàn)象頻發(fā)。2007—2013年，全國超過360個(gè)城市遭遇內(nèi)澇，其中1/6的城市單次內(nèi)澇淹水時(shí)間超過12 h，部分城市道路淹水深度超過1 m，北京、廣州、南寧、濟(jì)南等城市甚至發(fā)生了造成人員傷亡的內(nèi)澇事故。2007年7月18日，濟(jì)南市遭遇特大暴雨，市區(qū)平均雨量134 mm，致使南部城區(qū)形成了類似山洪性質(zhì)的街巷洪水，市區(qū)積水1 m以上的路段達(dá)51處，部分低洼地段最大積水深度達(dá)4 m，個(gè)別坡度較陡路段水流流速達(dá)3 m/s以上，造成26人死亡。2012年7月21日，北京遭遇強(qiáng)降雨，城市道路、立交橋嚴(yán)重漬水，造成79人死亡，京廣鐵路中斷，京港高速最深積水達(dá)6 m，160萬人受災(zāi)。住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部對全國城市的內(nèi)澇情況調(diào)研顯示，全國有213個(gè)城市發(fā)生過不同程度的積水內(nèi)澇，占調(diào)查城市的62%，北京、上海、廣州、重慶、昆明、杭州、武漢、西安等都出現(xiàn)過嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害。

城市內(nèi)澇頻發(fā)的原因有如下幾點(diǎn)：

1)城市化導(dǎo)致不透水面積增加。在天然植被覆蓋狀況下，降雨有40%直接蒸散發(fā)掉，有25%雨水淺層入滲，25%深層入滲，只有10%形成地表徑流;在10%～20%不透水面情況下，降雨有38%蒸散發(fā)，21%淺層入滲，21%深層入滲，還有20%形成地表徑流;而到了75%～100%不透水面情形時(shí)，蒸散發(fā)只占降雨量的30%，有10%淺層入滲，5%深層入滲，55%形成了地表徑流。

2)城市雨島效應(yīng)。

3)城市排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足。大多數(shù)城市排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后于城市化的發(fā)展進(jìn)程，重地上，輕地下，我國大部分城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期小于1年，一些老城區(qū)的排水管網(wǎng)甚至比規(guī)范規(guī)定的下限還要低，不僅如此，城市內(nèi)排水系統(tǒng)(市政排水管網(wǎng))與外排水系統(tǒng)(河道)銜接不協(xié)調(diào)，存在瓶頸、卡口、甚至“斷頭管”現(xiàn)象，例如北京豐草河河段排澇標(biāo)準(zhǔn)沒有達(dá)到20年一遇，“7.21”洪水時(shí)導(dǎo)致河水頂托倒灌。

4)下凹式立交橋等設(shè)施增加。隨著城市立體交通的發(fā)展，下凹式立交橋、深槽路段、地下通道等易澇設(shè)施增多，這些設(shè)施往往處在城市交通的關(guān)鍵點(diǎn)上，一旦出現(xiàn)內(nèi)澇，極易出現(xiàn)交通系統(tǒng)的整體性癱瘓，嚴(yán)重影響城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)，例如北京“7.21”暴雨時(shí)，90座下凹式立交橋采取一橋一預(yù)案，24 h監(jiān)控，巡查人員、搶險(xiǎn)車輛到位仍然解決不了積水問題。

5)城市排水設(shè)施維護(hù)管理不善，多數(shù)城市排水管網(wǎng)淤塞嚴(yán)重，馬路清潔工經(jīng)常把灰塵、垃圾等掃入排水的“雨篦子”，導(dǎo)致本來標(biāo)準(zhǔn)就偏低的雨水管網(wǎng)被淤塞70%～80%，嚴(yán)重影響排水效果。

1.4城市的自然水體被大量侵占

城市的形成離不開水系，我國很多城市有許多河流、湖泊、坑塘等天然水體，這些水體本身就是城市雨水的天然消納場所，但隨著城市化的發(fā)展，城市人口密集程度日益提高，城市用地緊張，為了承載更多的經(jīng)濟(jì)總量和社會人口，許多湖泊洼地被開發(fā)利用、河道整治縮減，比如北京市區(qū)水面積比例由5%降低到2%左右，武漢解放前有109個(gè)湖泊，但近年來被大量填沒[4]。

2國外海綿城市建設(shè)探索

國外海綿城市的建設(shè)探索可追溯到19世紀(jì)，大規(guī)模的建設(shè)始于20世紀(jì)70年代。早在1852年，巴黎的城市排水系統(tǒng)就被納入城市建設(shè)規(guī)劃之中。1859年，倫敦地下排水系統(tǒng)工程動工，全長2 000 km。美國在1972年以前沒有內(nèi)澇防治體系，之后由于合流制的污染和城市內(nèi)澇等原因，開始規(guī)劃建設(shè)大排水系統(tǒng)。澳大利亞在1974年以前沒有內(nèi)澇工程體系，由于1974年的大洪水等原因，于1974年開始規(guī)劃建設(shè)城市內(nèi)澇體系[5]。日本于1992年開始建造所謂的“地下神廟”，耗資30億美元，建成了世界上最先進(jìn)的排水系統(tǒng)。但隨著人們對城市雨水排除認(rèn)識的逐漸深入，單純增加下水道排水尺寸的做法并不科學(xué)，從降雨開始到整個(gè)徑流形成全過程控制更能有效改善城市內(nèi)澇現(xiàn)象。目前國際上比較通行的雨洪管理模式和設(shè)計(jì)理念包括：美國的低影響開發(fā)(LID)[6]、英國的可持續(xù)發(fā)展排水系統(tǒng)(SUDS)、澳大利亞的水敏感性城市設(shè)計(jì)(WSUD)以及日本城市泄洪系統(tǒng)和雨水地下儲存系統(tǒng)。

2.1低影響開發(fā)(LID)

美國的低影響開發(fā)融合了經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等理念。其目的是維持本區(qū)域自然狀態(tài)下的水文機(jī)制，通過一系列分布式措施創(chuàng)造與自然狀態(tài)下功能相當(dāng)?shù)乃暮屯恋鼐坝^，減輕城市化地區(qū)生態(tài)、水文過程畸變帶來的負(fù)面影響。最大程度地降低雨洪徑流對城市地表的影響，其技術(shù)主要包括控制城市的不透水面積、最大限度的保護(hù)天然水體和自然植被、維持天然的排泄河道、減少排泄河道的應(yīng)用等。通過一系列的截流、滯流等調(diào)控措施使得降雨徑流均勻地分布在整個(gè)區(qū)域，盡量避免集中排放，維持天然狀態(tài)下徑流的匯流時(shí)間，并對排泄量進(jìn)行調(diào)控。

2.2可持續(xù)發(fā)展排水系統(tǒng)(SUDS)

英國的可持續(xù)發(fā)展排水系統(tǒng)(SUDS)，采用的是包括對地表水和地下水進(jìn)行的一種可持續(xù)式管理技術(shù)，其設(shè)計(jì)理念遵循三大原則：排水渠道的多樣化，避免傳統(tǒng)排水管道作為雨水的單一出口；排水設(shè)施兼顧過濾、截留，減少污染物直接進(jìn)入河道；盡可能重復(fù)利用降水。

可持續(xù)排水系統(tǒng)包括如下幾個(gè)方面的措施：①對雨水進(jìn)行收集，將從屋頂、停車場等流下來的雨水就地或在附近用水箱儲存起來再利用。②源頭控制，新開發(fā)或改造項(xiàng)目都要確保盡可能就地將地表水保留在其源頭，如采用滲水塘、可滲水步道以及進(jìn)行屋頂綠化等措施。③就地滯留，把從屋頂?shù)攘飨聛淼挠晁胨鼗蛲莸匦钏?。④區(qū)域控制，通常利用人工湖、池塘或濕地消納一個(gè)地區(qū)的雨水。

2.3水敏感性城市設(shè)計(jì)(WSUD)

澳大利亞的水敏感性城市設(shè)計(jì)(WSUD)，是從城市規(guī)劃的各個(gè)階段將城市開發(fā)建設(shè)與城市的水循環(huán)相結(jié)合的一種城市規(guī)劃新方法。WSUD綜合考慮基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、城市景觀、城市防洪、道路及排水系統(tǒng)和河道生態(tài)環(huán)境等，通過引入模擬自然水循環(huán)過程的城市防洪排水體系，來減小城市降雨對城市基礎(chǔ)設(shè)施的沖擊。

WSUD體系將雨洪和污水管理一體化，它的設(shè)計(jì)理念為：

1)保護(hù)城市流域范圍內(nèi)的自然生態(tài)系統(tǒng)，包括河流、濕地等。

2)通過改善城市排放的雨水徑流水質(zhì)來保護(hù)地表和地下水質(zhì)。

3)通過在景觀設(shè)計(jì)中結(jié)合雨水處理系統(tǒng)，將雨水處理后排入景觀水體，提供多功能用途。

4)通過調(diào)蓄池等設(shè)施短時(shí)間的儲存(包括回用)減少城市峰值流量。

5)減少排放到自然環(huán)境中的污水量。

目前澳大利亞政府要求，2 hm2以上的土地開發(fā)必須進(jìn)行雨洪管理設(shè)計(jì)，包括：控制徑流量，即開發(fā)后防洪排澇系統(tǒng)上下游的設(shè)計(jì)洪峰流量、洪水位和流速不超過現(xiàn)狀；保護(hù)受納水體水質(zhì)，即水質(zhì)處理目標(biāo)根據(jù)下游水體的敏感性程度確定；結(jié)合城市景觀建設(shè)雨洪處理設(shè)施；提高雨水收集回用率。雨水調(diào)蓄措施主要包括透水鋪裝、下凹綠地、蓄水池、人工湖、雨水花園等；水質(zhì)處理措施主要有道路雨水口截污裝置、生態(tài)排水草溝、沉砂池、人工濕地等。

2.4城市泄洪系統(tǒng)和雨水地下儲存系統(tǒng)

日本東京充分利用城市水系的防洪功能，讓大量降雨流歸河道，建設(shè)了“京都圈外圍排水工程”。在中小河流的適當(dāng)位置修建地下蓄水池，共建設(shè)了5處單個(gè)容積約為4.2萬m3的蓄水池。蓄水池之間由地下管道相連，管道最終通向位于東京都附近河流江戶川旁的地下水庫(“地下神廟”)。地下水庫容積有40多萬 m3，可以起到存蓄洪水的作用。水庫還裝有4臺大型排水泵，單臺功率達(dá)10 290 kW，全部開啟時(shí)，可以200 m3/s的流量向江戶川內(nèi)排出洪水。東京每年至少要遭受5～6次臺風(fēng)襲擊，卻沒有被淹過，就是因?yàn)閾碛型晟频某鞘行购橄到y(tǒng)和雨水地下儲存系統(tǒng)。從90年代開始，日本修改了建筑法，要求大型建筑必須建設(shè)地下雨水儲存和再利用系統(tǒng)。這一系統(tǒng)將建筑物周圍的雨水收集起來，儲存于地下建設(shè)的蓄水池中，而在平時(shí)，這些雨水將用于沖洗建筑物的廁所和澆灌花木等。

總之，這些雨洪管理理論或者模式在名稱上雖然有所不同，但都是將水資源可持續(xù)利用、良性水循環(huán)、水污染防治、內(nèi)澇防治以及生態(tài)友好作為綜合目標(biāo)，最大限度地減少城市開發(fā)對原土地地塊所帶來的水文及自然環(huán)境的影響，從這個(gè)角度來說，低影響開發(fā)理論是我國建設(shè)海綿城市的重要理論基礎(chǔ)。

3海綿城市建設(shè)的技術(shù)措施

海綿城市建設(shè)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)雨水的立體多層次、多功能分流分滯，在基本遵循自然產(chǎn)匯流規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用城市空間對降雨“化整為零”進(jìn)行收集和儲存，實(shí)現(xiàn)就地滲排、分散立體多層次儲水分流、多功能智能合理分洪、科學(xué)調(diào)控集水和排洪。我國目前將海綿城市建設(shè)的主要措施概括為“滲、滯、蓄、凈、用、排”6字方針，經(jīng)過近幾年的實(shí)踐與發(fā)展逐步形成了一系列比較成熟的技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)立體多層次、多功能分流分滯的主要技術(shù)措施有：

1)建設(shè)生態(tài)屋頂，即對所有新建或可改造的房屋進(jìn)行屋頂綠化(或微型菜園)，可有效儲存和攔截對應(yīng)面積的雨水100～300 mm，同時(shí)還可以有效削減城市的“熱島”效應(yīng)，美化城市，改善空氣質(zhì)量和減少環(huán)境污染，舊房改造后建設(shè)的綠色屋頂如圖1所示，屋面雨水收集系統(tǒng)如圖2所示。

2)生態(tài)景觀，即對所有新建或可改造的綠化進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)旱可高效節(jié)水滲灌，澇可快速滲排，可有效儲存、攔截和收集對應(yīng)面積的雨水150～400 mm。

3)生態(tài)道路，即對所有新建或改造道路的硬化地面鋪設(shè)滲透磚、預(yù)埋排灌管道，將道路和硬化地面形成的徑流經(jīng)快速便捷沉沙及隔濾井后通過排灌管滲至地下，可有效儲存、攔截和收集對應(yīng)面積雨水100～200 mm。

4)生態(tài)水池，可以結(jié)合地下消防水池的建設(shè)，擴(kuò)建地下消防水庫或新建人工蓄水池以及利用自然湖泊進(jìn)行錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，削弱徑流峰量。

5)生態(tài)廣場，通過修改城市綠化、公建、休閑空間的國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地將城市新建或可改造的廣場、小區(qū)活動中心廣場改成下沉式多功能廣場，汛期作為分洪儲水的人工景觀湖，少雨季節(jié)可恢復(fù)廣場和活動中心的功能。

6)強(qiáng)化滲透滯蓄，加大滲水路面、下凹綠地、下凹廣場的建設(shè)比例，發(fā)揮對雨水的下滲、截流和滯蓄作用，建成的下凹式綠地和透水性鋪裝分別如圖3和圖4所示。

7)合理利用公園對雨洪的滯蓄作用，例如北京城區(qū)玉淵潭公園、紫竹院公園、龍?zhí)逗珗@周邊建設(shè)大口井，4環(huán)、5環(huán)間約60個(gè)郊野公園興建微地形調(diào)蓄容積實(shí)現(xiàn)雨水零排放，年綜合利用約330萬 m3。

8)利用地下空間滯蓄雨洪，在積水點(diǎn)多發(fā)，且對城市安全要求運(yùn)行較高的地區(qū)分別建設(shè)地下儲水箱涵，在城區(qū)下凹式立交橋區(qū)建設(shè)地下滯蓄利用空間。

9)利用天然洼地滯蓄雨水，例如北京結(jié)合西部地區(qū)山洪滯蓄要求，利用砂石坑建設(shè)西部蓄洪回補(bǔ)工程，雨洪調(diào)蓄能力達(dá)到700萬 m3，實(shí)現(xiàn)自然回補(bǔ)涵養(yǎng)地下水源；北京奧運(yùn)中心區(qū)屋頂、地面和綠地全部建設(shè)有雨水回用設(shè)施，年可收集雨水105萬 m3，20年一遇的暴雨可全部蓄集在園內(nèi)。

圖1　舊城改造的綠色屋頂

圖2　屋面雨水收集

圖3　下凹式綠地

圖4　透水性鋪裝

海綿城市建設(shè)的主要目標(biāo)是，通過保護(hù)，恢復(fù)和修復(fù)天然植被、土壤、河湖水域空間，把城市排水系統(tǒng)從“區(qū)域快排、末端集中”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸搭^分散、慢排緩釋”，最大限度地減少對區(qū)域內(nèi)低洼地區(qū)的沖擊，通過保護(hù)和修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)以及河湖水系的廊道作用，形成蓄排得當(dāng)、自凈自滲的城市立體水文循環(huán)系統(tǒng)，并針對洪澇雨水的利害兩重性，構(gòu)建“格局合理、蓄泄兼籌、引排得當(dāng)、環(huán)境優(yōu)美、綜合利用”的城市水系統(tǒng)。建設(shè)以城市水系為中心的生態(tài)體系，形成“水清、岸綠、河暢、自然”的臨水宜居型城市。

4海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題

4.1城市海綿體規(guī)劃技術(shù)

城市海綿體規(guī)劃技術(shù)包括城市海綿體的選擇和布局規(guī)劃，制約因素多、涉及面廣，是海綿城市建設(shè)最關(guān)鍵也是必須首先考慮的環(huán)節(jié)，海綿體規(guī)劃既要考慮城市的自然地形條件及河湖水系格局，現(xiàn)有河湖溝渠、坑塘洼地、滯洪設(shè)施、濕地的利用和改造，還要考慮區(qū)域降雨條件和水文情勢，與城市建設(shè)發(fā)展、防洪排澇、水資源開發(fā)利用、水環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)，分散滯蓄(地塊上的小型蓄水池)與集中調(diào)蓄(地下深隧系統(tǒng))相結(jié)合，一方面要針對城市道路、綠地、河湖水系等不同用地特點(diǎn)，將低影響開發(fā)設(shè)施的量化指標(biāo)納入其專項(xiàng)規(guī)劃，明確各地塊的徑流控制目標(biāo)；另一方面還要反過來，如果徑流控制無法實(shí)現(xiàn)，就應(yīng)該對城市總體規(guī)劃的用地提出調(diào)整性建議，優(yōu)化其用地布局。要綜合考慮不同地塊的空間關(guān)系、建設(shè)主體、排水防澇要求等，明確每一個(gè)地塊的年徑流總量控制率及其對應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量。制定城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的規(guī)劃原則和實(shí)施策略，因地制宜確定各類海綿體的布局。

4.2“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施的配置與調(diào)度技術(shù)

對于“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施的布局及調(diào)度運(yùn)用技術(shù)，首先要處理好“滲、滯、蓄、凈、用、排”之間的關(guān)系，蓄、滯、滲方面要合理規(guī)劃空中滯蓄(屋頂花園)、地表滯蓄、土壤入滲、地下滯蓄的比例，研究降雨特性與滯、蓄、排的耦合關(guān)系問題，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出降雨與排水系統(tǒng)的最佳匹配方案，并對此進(jìn)行科學(xué)評估，使之既能滿足防洪排澇要求，又不至于規(guī)模過大，浪費(fèi)投資。通過建設(shè)水系連通工程和節(jié)點(diǎn)控制工程，恢復(fù)和加強(qiáng)集雨區(qū)與海綿體的水力聯(lián)系。滲、滯、蓄的布局要與城市用水緊密結(jié)合，處理好海綿體自然凈化與污水處理設(shè)施的互補(bǔ)協(xié)調(diào)關(guān)系。另外，通過充分考慮雨污“分流制”排水管網(wǎng)與“合流制”的各自特點(diǎn)，制定配套的凈化、處理、回用措施。

4.3城市排水各系統(tǒng)銜接技術(shù)

城市排水防澇涉及到源頭控制、雨水管網(wǎng)(小排水)、內(nèi)澇防治(如城市明渠、洼地、內(nèi)河道、調(diào)蓄等，屬于大排水上游)、排澇工程(如大江大河的河道、排澇泵站等，屬于大排水下游)，這些系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，如果城市外部排水河道泄水能力有限、內(nèi)排與外排的不銜接必將導(dǎo)致內(nèi)澇發(fā)生，例如北京“7.21”暴雨，豐益橋的橋下積水用水泵抽取后，排向200 m外的豐草河，但豐草河尚未達(dá)到應(yīng)有的20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)要求，河水暴漲，導(dǎo)致頂托出現(xiàn)倒灌。

目前由于這些排水系統(tǒng)隸屬不同管理部門，各自設(shè)計(jì)體系也不同，如城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)更多地側(cè)重管網(wǎng)、泵站等排水設(shè)施的布置與計(jì)算，較少考慮與城市管渠、坑塘、河道等大排水系統(tǒng)的銜接，對城市用地布局、高程規(guī)劃和道路豎向設(shè)計(jì)對雨水綜合利用和排放的評估研究不充分。我國的小排水系統(tǒng)(管道系統(tǒng))，對應(yīng)超過雨水管網(wǎng)排水能力的暴雨徑流，既沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，也沒有相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范，相比之下，澳大利亞采用防洪、大排水系統(tǒng)和小排水相對獨(dú)立模式，但每個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)均較高；而香港則采用防洪、大排水系統(tǒng)和小排水系統(tǒng)一體化模式，但投資較大。因此，我國還需要建立自己統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)各系統(tǒng)之間的合理銜接。

4.4設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)

降雨強(qiáng)度既是重現(xiàn)期，也是降雨歷時(shí)的函數(shù)。降雨歷時(shí)跟流域匯流時(shí)間有關(guān)，國內(nèi)計(jì)算一般只考慮24 h的降雨強(qiáng)度，而沒有考慮1 h，甚至0.5 h的集中降雨強(qiáng)度。在城市排水中，短歷時(shí)的降雨往往更加重要，直接關(guān)系到城市道路短時(shí)間的積水情況。此外，暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的是點(diǎn)降雨量，對于面積大的流域，需要調(diào)整為面降雨量。對于流域暴雨計(jì)算，目前主要采用推理法，該方法只適用于匯流面積較小的區(qū)域，而對于匯水量較大的地區(qū)準(zhǔn)確性大大降低，發(fā)達(dá)國家普遍采用水文水力模型進(jìn)行模擬計(jì)算，不僅可以更好地解決推理公式法所能解決的問題，還可以進(jìn)行水動態(tài)過程模擬的研究，我國一些研究單位目前也開發(fā)并引入了一些計(jì)算機(jī)仿真軟件，可以開展類似的模擬計(jì)算工作。

4.5不同地區(qū)海綿措施的適用技術(shù)

由于海綿城市建設(shè)在我國的實(shí)踐時(shí)間不長，雖然住建部出臺了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，但我國南北氣候環(huán)境差異較大，不同地區(qū)降雨、植物生長條件也大不相同，城市地下水位、水系分布等都會影響海綿措施的實(shí)施，如一些灌木在南方由于水分過多，就不適宜采用下凹式綠地，如很多城市使用的行道樹樟樹、法國梧桐等在水分過量的地方就生長緩慢甚至死亡；還有些地方本身地下水位很高，土壤下滲容量很快就會飽和，此時(shí)再采用大量滲透磚等設(shè)施就非常得不償失了。因此，各地必須探索適合本地特點(diǎn)的工程措施，不能簡單照搬其他城市的一些做法，因地制宜的制定各地的技術(shù)指南。

4.6海綿城市建設(shè)目標(biāo)的評估技術(shù)

住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》提出了海綿城市建設(shè)的目標(biāo)、技術(shù)路線和主要措施，但在主要措施和目標(biāo)之間缺乏有力的支撐工具——分布式城市水循環(huán)模型，因此，目標(biāo)的可達(dá)性分析難以落實(shí)，也就是建設(shè)目標(biāo)和主要措施之間存在脫節(jié)。為了分析和評價(jià)海綿城市建設(shè)的效果，亟需研制能夠反映蓄、滯、滲過程和社會水循環(huán)的凈、用、排過程的分布式城市水循環(huán)模型[7]，對設(shè)計(jì)建設(shè)的海綿措施進(jìn)行評估，確定是否達(dá)到規(guī)劃的目標(biāo)。

4.7低影響開發(fā)設(shè)施建成后的運(yùn)行維護(hù)

海綿城市建設(shè)已經(jīng)成為我國城市發(fā)展的重要方向，但建成后各項(xiàng)海綿設(shè)施的運(yùn)營維護(hù)還沒有引起足夠的重視，許多建成的綠地、下凹廣場、生物塘等一旦缺乏維護(hù)不但起不到改善環(huán)境的目的，反而可能演變成臭水坑[8]。因此，應(yīng)建立健全低影響開發(fā)設(shè)施的維護(hù)管理制度和操作規(guī)程，設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，配備專職管理人員，加強(qiáng)對管理人員和操作人員的專業(yè)培訓(xùn)。通過宣傳教育和引導(dǎo)，提高公眾對海綿城市建設(shè)、綠色建筑、水生態(tài)修復(fù)、內(nèi)澇防治等工作中雨水控制與利用重要性的認(rèn)識，鼓勵(lì)和引導(dǎo)公眾、民營企業(yè)積極參與低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)，確保海綿城市的長期運(yùn)行。

5結(jié)束語

建設(shè)海綿城市，在參照和借鑒發(fā)達(dá)國家探索經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合我國城市發(fā)展的客觀情況，深刻理解海綿城市的內(nèi)涵，逐步推進(jìn)海綿城市建設(shè)的進(jìn)程。對于海綿體規(guī)劃技術(shù)、6字方針的應(yīng)用及調(diào)度技術(shù)、城市排水系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)、防洪排澇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、暴雨雨量設(shè)計(jì)方法、城市洪澇預(yù)警調(diào)度系統(tǒng)和海綿城市建設(shè)目標(biāo)的可達(dá)性分析模型，海綿體的維護(hù)與保養(yǎng)等都亟待進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，從而與海綿城市的建設(shè)相適應(yīng)，促進(jìn)其健康快速發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.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)[S].2014.

[2]車伍，閆攀，趙楊，等.國際現(xiàn)代雨洪管理體系的發(fā)展及剖析[J].中國給水排水，2014，30(18)：45-51.

[3]車伍，馬震，王思思,等.中國城市規(guī)劃體系中的雨洪控制利用專項(xiàng)規(guī)劃[J].中國給水排水，2013，29(2)：8-12.

[4]王思思，蘇義敬，車伍,等.景觀雨水系統(tǒng)修復(fù)城市水文循環(huán)的技術(shù)與案例[J].中國園林，2014(1)：18-22.

[5]周玉文.城市排水(雨水)防澇工程的系統(tǒng)架構(gòu)[J].給水排水，2015，41(12)：1-5.

[6]車伍，呂放放，李俊奇,等.發(fā)達(dá)國家典型雨洪管理體系及啟示[J].中國給水排水，2009，25(20)：12-17.

[7]王建龍，車伍，易紅星.基于低影響開發(fā)的雨水管理模型研究及進(jìn)展[J].中國給水排水，2010，26(18)：50-54.

[8]宮永偉，李俊奇，師洪洪,等.城市雨洪管理新技術(shù)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題討論[J].中國給水排水，2012，28(18)：50-54.

(責(zé)任編輯吳鴻霞)

收稿日期：2016-04-07

作者簡介：方正，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向：給排水工程與市政工程。

doi:10.3969/j.issn.2095-4565.2016.03.007

中圖分類號：TU992

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-4565(2016)03-0031-06

Construction of Sponge City and Analysis on Related Technology Problems

Fang Zheng,Zhang Lei,Liu Fei

(School of Civil Engineering,Wuhan University,Wuhan Hubei 430072)

Abstract：The construction of sponge city has been paid much attention to by the government,but a host of problems and difficulties are occurring constantly in the implementation process as its construction idea is totally different from the traditional urban rainstorm management pattern,which has influenced on the sponge city construction and actual effects.Therefore,the background of sponge city and the engineering measures are elaborated and the critical issues of planning,design,evaluation,control and maintenance during the construction of sponge city in China are analyzed combining with the foreign experience,which provides the reference for the construction of sponge city.

Key words：sponge city;rainstorm management;key problems