北方地區(qū)海綿城市建設(shè)研究
——以內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)新建道路海綿城市設(shè)計(jì)

任亞春，薛 榮

（呼和浩特市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特010070）

0 引 言

改革開放以來，我國的城鎮(zhèn)化進(jìn)程突飛猛進(jìn)，取得了舉世矚目的成就。但在經(jīng)濟(jì)社會迅速發(fā)展的過程中，各種城市病累積爆發(fā)，尤其是關(guān)系到城市運(yùn)行和群眾生活的水環(huán)境問題，制約了城市的可持續(xù)發(fā)展，日益成為亟待解決的現(xiàn)實(shí)難題[1]。由此，海綿城市的理念隨著水環(huán)境治理模式的調(diào)整應(yīng)運(yùn)而生，并迅速在全國各地展開了實(shí)踐與探索。但是，由于我國幅員遼闊，氣候多樣，南北方差異顯著，統(tǒng)一的海綿城市建設(shè)模式并不適用于所有地區(qū)，因此開展針對于局部區(qū)域的海綿城市研究，對海綿城市建設(shè)的落地實(shí)踐具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 北方地區(qū)海綿城市建設(shè)的特點(diǎn)

1.1 北方地區(qū)氣候特征

北方地區(qū)是中國四大地理區(qū)劃之一，氣候主要為溫帶大陸性氣候和溫帶季風(fēng)氣候。一年四季分明，夏季溫?zé)岫嘤?，冬季寒冷干燥。全年降水量少，而且季?jié)分配不均。北方地區(qū)年降水量多在400～800 mm，降水集中在7、8月份，這兩個(gè)月是北方地區(qū)的汛期。然而每年的春季少雨，常有干旱。

1.2 北方地區(qū)海綿城市建設(shè)的必要性

北方地區(qū)氣候寒冷干燥，降水集中在7、8月份，大規(guī)模集中的降雨量使北方城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)。而高度集中的降雨和大面積的地表硬化促使大部分雨水流入市政管網(wǎng)并最終排入河道，導(dǎo)致地下水難以得到補(bǔ)給，因此內(nèi)澇和干旱問題在北方城市并存。

此外，市民普遍對雨水利用認(rèn)識不足。雖然目前人們的節(jié)水觀念逐漸提升，但對雨水利用的意義認(rèn)識不清晰，沒有樹立起城市雨水利用的理念，節(jié)約資源、保護(hù)水環(huán)境的意識比較差，公眾參與意識淡薄[2]。

由此可見，嚴(yán)重的內(nèi)澇、干旱的氣候、水資源嚴(yán)重短缺、污染水體的治理等方面已經(jīng)成為北方城市亟待解決的問題，北方地區(qū)海綿城市的建設(shè)勢在必行。海綿城市是城市雨洪管理概念中的新興一代，意味著城市能夠適應(yīng)環(huán)境變化，能夠“彈性”地應(yīng)對雨水造成的自然災(zāi)害。海綿城市建設(shè)以生態(tài)優(yōu)先為原則，結(jié)合自然手段和人工措施，在確保城市防澇和安全排水的前提下，最大限度提高城市雨水的積累、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，緩解城市熱島效應(yīng)，小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭，打造綠色、生態(tài)、宜居的現(xiàn)代城市環(huán)境。

1.3 北方地區(qū)海綿城市建設(shè)的特點(diǎn)與問題

（1）寒冷氣候?qū)＞d城市建設(shè)的局限性

北方冬季降雪量大，需要經(jīng)常使用融雪劑來保證車輛與行人的正常通行。融雪劑的主要成分為氯鹽和醋酸鉀，若隨著雪水滲入地面會對土壤以及淺層地下水造成污染,并使植物根部水分中的鹽濃度增加，打破其原有的滲透平衡，對植物形成不可逆的傷害，最終導(dǎo)致死亡[3]。除此之外，額外增加的鹽分使土壤肥力原本就不強(qiáng)的城市綠地土壤更加貧瘠，導(dǎo)致土壤板結(jié)，阻斷根系與空氣、水分的“連接通道”，降低植物對可溶性鹽的正常分解能力及忍耐能力，逐漸形成惡性循環(huán)。這一系列的影響使北方地區(qū)海綿設(shè)施的部分功能和綠化難以完成。

（2）干旱環(huán)境對海綿城市建設(shè)的影響

北方地區(qū)氣候四季分明，全年降水量少且分布不均，主要集中在夏季7、8月份；而春季少雨，干旱較為嚴(yán)重。干旱且蒸發(fā)量高的氣候環(huán)境對海綿城市建設(shè)中的植物品種選擇有著較大的影響。

海綿城市建設(shè)中使用的植物品種大多耐澇、耐水濕，在干旱的氣候條件下生長狀況較差，導(dǎo)致海綿城市設(shè)施在非雨季的時(shí)間里景觀效果較差，同時(shí)生長不良的植物也無法在雨季時(shí)發(fā)揮良好的調(diào)蓄與凈化作用。北方地區(qū)適合用于海綿城市建設(shè)的植物品種選擇范圍較小，對于展現(xiàn)良好的綠地景觀效果有著較強(qiáng)的局限性。

2 案例研究——內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)新建道路海綿城市設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目概況

內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)（以下簡稱新區(qū)）位于內(nèi)蒙古首府呼和浩特市。新區(qū)總體統(tǒng)籌范圍包括呼和浩特新城區(qū)、賽罕區(qū)、土默特左旗、托克托縣、和林格爾縣、清水河縣部分區(qū)域，新區(qū)規(guī)劃控制區(qū)面積為496 km2。本項(xiàng)目為新區(qū)道路新建工程，研究內(nèi)容為新區(qū)道路新建工程的海綿城市專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

2.2 新建道路海綿城市設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)原則

a. 生態(tài)優(yōu)先原則

優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)與低影響開發(fā)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán)，提高水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)能力，維護(hù)生態(tài)修復(fù)工程良好的生態(tài)功能。

b. 因地制宜原則

根據(jù)生態(tài)修復(fù)工程自然地理?xiàng)l件、水文地質(zhì)特點(diǎn)、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護(hù)與內(nèi)澇防治要求等，合理確定低影響開發(fā)控制目標(biāo)與指標(biāo)，科學(xué)規(guī)劃布局和選用下沉式綠地、植草溝、濕塘、透水鋪裝、多功能調(diào)蓄等低影響開發(fā)設(shè)施及其組合系統(tǒng)。

c. 安全為重原則

以保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟(jì)安全為出發(fā)點(diǎn)，綜合采用工程和非工程措施提高低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)質(zhì)量和管理水平，消除安全隱患，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力，保障生態(tài)修復(fù)工程水安全。

（2）道路綠地海綿生態(tài)設(shè)計(jì)

根據(jù)《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》（住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2014年10月版）意見，從新區(qū)實(shí)際需求出發(fā)，推進(jìn)海綿城市設(shè)計(jì)，涵養(yǎng)地下水，改善城市水環(huán)境，提升新城形象。采用寬度≥3.0 m 的下凹式綠化帶，部分路段紅線外綠地內(nèi)設(shè)植草溝或生態(tài)明渠。

（3）下凹式綠化帶設(shè)計(jì)

將路面雨水引入兩邊綠地或隔離帶綠地入滲，道路兩邊綠地和隔離帶綠地建成下沉式綠地。下沉式綠化帶合理設(shè)計(jì)路緣石，在車道外側(cè)路緣石開口，雨水通過開孔路緣石進(jìn)入下凹式綠化帶，綠化帶內(nèi)設(shè)置石籠，其內(nèi)填碎石和煤渣混合料，將雨水過濾后再流入綠化帶內(nèi)，防止道路雨水對綠化帶的污染。綠化帶下沉15～20 cm，當(dāng)蓄水深度大于下沉深度時(shí)，通過溢流口進(jìn)入雨水管道，兩個(gè)溢流口之間設(shè)置攔水壩攔蓄雨水[4]。

道路徑流雨水進(jìn)入下凹式綠化帶前，設(shè)置棄流井將初期雨水及冬季帶有融雪劑的雪水棄流，防止污染物通過雨水徑流擴(kuò)散影響綠地內(nèi)土壤及植被生長。

在下凹式綠化帶結(jié)構(gòu)層與道路結(jié)構(gòu)之間采取必要的防滲措施，防止徑流雨水下滲對路面及路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成破壞。

考慮到內(nèi)蒙地區(qū)干旱少雨的氣候特點(diǎn)，為了保持道路綠化良好的景觀效果，綠化帶內(nèi)的種植設(shè)計(jì)沒有選用海綿城市常用的耐水濕地被，而是選用了相對來說較耐水濕的綠籬、灌木、喬木品種，以期達(dá)到“三季有花、四季有景”的道路景觀效果。

（4）路側(cè)植草溝設(shè)計(jì)

在路側(cè)綠地內(nèi)設(shè)置梯形植草溝，對綠地內(nèi)匯集的雨水進(jìn)行有組織的傳輸與收集。在植草溝邊坡兩側(cè)設(shè)置植被緩沖帶，通過植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流速度，并去除徑流中的部分污染物。設(shè)置擋水堰，增加植草溝滯蓄水量，降低水流流速，防止溝底的沖刷作用，增強(qiáng)植草溝的景觀效果。

由于干旱少雨的氣候特點(diǎn)，在植草溝的邊坡選擇既耐水濕又耐干旱的鄉(xiāng)土地被品種，一方面增強(qiáng)路側(cè)綠地景觀效果，另一方面體現(xiàn)當(dāng)?shù)刈匀坏赜蝻L(fēng)貌、地域特色。同時(shí)在植草溝設(shè)置景觀置石，使道路路側(cè)綠地在下雨和不下雨的環(huán)境下均能維持良好的綠化景觀，打造生態(tài)、自然、優(yōu)美的道路環(huán)境。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)與總結(jié)評價(jià)

（1）作為新區(qū)的海綿城市新建項(xiàng)目，本次工程采用多樣的措施和產(chǎn)品對雨水進(jìn)行了控制和利用，并具有創(chuàng)新性地將各類措施進(jìn)行組合搭配，形成多種組合形式，為同類新建項(xiàng)目提供了模板與參考。

（2）在道路綠化的植物配置上，突破傳統(tǒng)海綿城市的植物配置模式，更好地考慮了當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)與降水情況，因地制宜地選擇了既能滿足海綿城市功能要求，又能在本地的氣候條件下生長良好，景觀效果優(yōu)良的植物品種。

（3）在雨水進(jìn)入綠地之前，通過設(shè)置棄流設(shè)施解決北方寒冷地區(qū)融雪劑對土壤的污染問題，防止污染物通過雨水徑流擴(kuò)散，影響綠地內(nèi)土壤污染及植被生長。

（4）由于該項(xiàng)目為新建工程，對雨水的收集利用效果、植被的生長情況、綠化的景觀效果還需要進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測與觀察，以為后續(xù)項(xiàng)目提供更有價(jià)值的借鑒與參考。

3 北方地區(qū)海綿城市建設(shè)的總結(jié)與展望

我國北方氣候干燥寒冷，在降雨量、土壤特性、氣候特點(diǎn)等方面與南方城市存在明顯差異，不同城市所存在的問題也不盡相同，有的洪澇災(zāi)害頻發(fā)，有的水污染嚴(yán)重，有的水資源匱乏。但是，在目前海綿城市的各項(xiàng)要求和實(shí)施措施中，部分設(shè)施的構(gòu)造及相關(guān)參數(shù)等并沒有考慮到各地區(qū)不同的水文地質(zhì)條件、氣候因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等情況，多數(shù)現(xiàn)行法規(guī)中僅提及要考慮具體因素確定方案，針對于不同城市的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及針對北方地區(qū)海綿城市建設(shè)的各項(xiàng)具體措施、指導(dǎo)性法規(guī)仍需要繼續(xù)實(shí)踐、探討、強(qiáng)化與總結(jié)。

針對城市中目前存在的各項(xiàng)環(huán)境問題，原來的單一目標(biāo)、高污染、高碳排放、粗放型的雨水排放模式已經(jīng)難以為繼，海綿城市的發(fā)展勢在必行。但是我國海綿城市建設(shè)推行時(shí)間較短，北方地區(qū)由于地域特征明顯，面臨著諸多問題。海綿城市的建設(shè)涉及前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、中期建設(shè)施工、后期運(yùn)行與維護(hù)管理等多個(gè)階段，需要政府職能部門工作人員、城市規(guī)劃師、市政工程師、景觀設(shè)計(jì)師、給排水工程師等多個(gè)行業(yè)的從業(yè)人員協(xié)同工作，積極吸取國內(nèi)外建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合北方地區(qū)地域及環(huán)境特征，因地制宜地制定與城市完美適配的海綿城市建設(shè)方案，以保證海綿城市建設(shè)的最終實(shí)施效果。

4 結(jié) 語

北方地區(qū)海綿城市的建設(shè)是一個(gè)長期而艱巨的系統(tǒng)工程，面臨著比其他區(qū)域更多的問題與挑戰(zhàn)。在落實(shí)實(shí)施前必須經(jīng)過前期科學(xué)的項(xiàng)目背景分析、地域調(diào)查和結(jié)果預(yù)測評價(jià)，需要各個(gè)學(xué)科互相配合，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，豐富建設(shè)思路和方法，促進(jìn)新材料與新技術(shù)的研發(fā)，提高城市建設(shè)的質(zhì)量，共創(chuàng)安全、綠色、健康、美好的城市環(huán)境。