南方老城區(qū)“海綿城市”改造工程實(shí)踐與探討

王子釗+蒲文鵬+阮燕霞+王冠平

摘 要：鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)中的源頭控制部分主要是老城區(qū)的海綿化改造，其工程內(nèi)容包括下凹綠地、透水鋪裝、綠色屋頂和排水管線優(yōu)化等。從精細(xì)化設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和公眾參與等方面對(duì)鎮(zhèn)江老城區(qū)海綿化改造的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，希望可以為今后類似工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：海綿城市；老城區(qū)；工程改造；鎮(zhèn)江市

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.102

1 前言

近幾年來，隨著極端暴雨天氣的增加，我國(guó)城市內(nèi)澇事件呈多發(fā)態(tài)勢(shì)。這反映了我國(guó)既往城市建設(shè)過程中雨洪管理方面的短板，為解決這些問題，“海綿城市”的理念應(yīng)運(yùn)而生。海綿城市建設(shè)是通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程措施，使城市像海綿一樣，在雨水管理方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)能夠?qū)涤陱搅鲗?shí)現(xiàn)水質(zhì)、峰值、外排流量、存蓄量等管理，晴天時(shí)又能夠?qū)τ晁M(jìn)行綜合利用。建設(shè)海綿城市，對(duì)雨水實(shí)施源頭、過程、末端的全方位管理，對(duì)于保護(hù)生態(tài)、改善民生、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

中國(guó)的海綿城市建設(shè)，必須是“綠色”源頭設(shè)施和“灰色”過程、末端設(shè)施的組合才能發(fā)揮最大效益[1]?！熬G色”海綿設(shè)施是指下凹綠地、綠色屋頂和生態(tài)調(diào)蓄塘等結(jié)合景觀建設(shè)的雨水管理設(shè)施；“灰色”海綿設(shè)施主要是指雨水泵站、雨水管網(wǎng)和調(diào)蓄池等市政雨水設(shè)施。兩者相互補(bǔ)充，才構(gòu)成了中國(guó)的雨水管理和海綿城市體系。

海綿城市建設(shè)過程中的城區(qū)海綿化改造，屬于源頭控制措施，是城市面源污染控制和雨洪管理的首道防線[2]。但是由于牽涉范圍較廣，老城區(qū)的海綿化改造推進(jìn)往往會(huì)面臨困難。由于設(shè)計(jì)資料缺失、設(shè)施陳舊、現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜等原因，使老城區(qū)的海綿化改造在設(shè)計(jì)、工程前期準(zhǔn)備和施工過程中容易出現(xiàn)反復(fù)遷延和中居民不理解的問題，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施造成影響。鎮(zhèn)江市是全國(guó)首批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市之一。試點(diǎn)區(qū)域位于城市主城區(qū)，陸地面積29平方公里，水域面積11.5平方公里，人口27.6萬(wàn)。鎮(zhèn)江海綿城市建設(shè)項(xiàng)目對(duì)于老城區(qū)的源頭控制方案主要是老舊小區(qū)海綿化改造工程。

通過對(duì)參與的鎮(zhèn)江市老城區(qū)海綿化改造工程進(jìn)行總結(jié)和探討，希望能為今后的類似工作提供借鑒。

2 老城區(qū)海綿化改造工程實(shí)踐

在老城區(qū)海綿化改造中，主要的改造對(duì)象是居民小區(qū)和學(xué)校。海綿工程內(nèi)容包括下凹綠地、管道改造、雨水罐、透水鋪裝以及部分綠地貼等海綿措施。這些海綿措施通過有機(jī)組合，形成了不同小區(qū)和學(xué)校中的雨水花園、海綿廣場(chǎng)、透水停車場(chǎng)等各具特色的海綿綜合設(shè)施。

2.1 地面改造

地面海綿化改造是鎮(zhèn)江老城區(qū)海綿化改造的主要內(nèi)容，主要工程形式是地面透水鋪裝改造和下凹綠地改造。在大多數(shù)的老小區(qū)改造中，透水鋪裝的改造主要是采取“結(jié)構(gòu)式透水”的鋪裝形式；而在學(xué)校和公共廣場(chǎng)則采取了傳統(tǒng)透水混凝土磚的鋪裝形式。結(jié)構(gòu)式透水鋪裝采用的混凝土磚并不透水，而是通過磚縫實(shí)現(xiàn)透水。其做法是在級(jí)配碎石鋪就的基層上，用10cm厚的混凝土預(yù)制磚作為面層磚體，磚與磚之間的縫隙寬度增加至8mm，在磚縫中填充級(jí)配為2-6mm的礫石作為透水結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)透水鋪裝和透水混凝土在應(yīng)用中各有優(yōu)勢(shì)[3]。結(jié)構(gòu)透水鋪裝的優(yōu)勢(shì)包括兩個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)透水鋪裝的造價(jià)較低，與透水混凝土相比，造價(jià)不到其二分之一。二是結(jié)構(gòu)透水鋪裝后期維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。與透水混凝土需要高壓水槍沖洗或?qū)ｉT負(fù)壓真空抽吸設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)透水通過表面清掏和沖洗即可；即使對(duì)磚縫中的礫石進(jìn)行換填，成本也是較低的。透水混凝土的優(yōu)勢(shì)包括：一是鋪裝面平整；二是色彩多樣，形式美觀，能滿足開放性公共區(qū)域的適用需求。在鎮(zhèn)江的工程實(shí)踐中，結(jié)構(gòu)性透水鋪裝一般用于老小區(qū)地面改造，而透水混凝土鋪裝則多用于廣場(chǎng)和學(xué)校的地面改造。

在老小區(qū)的海綿化改造中，下凹綠地是起到削峰調(diào)蓄作用的主要設(shè)施[4]。下凹綠地由下至上的結(jié)構(gòu)為不透水土工膜、厚25-27cm的粗礫石層、厚3-5cm的細(xì)礫石層和60cm厚的生物過濾介質(zhì)層。在下凹綠地中設(shè)有溢流井，井底有透水花管與之相連，下凹綠地中積蓄的雨水通過花管緩慢進(jìn)入溢流井，再通過溢流井流到小區(qū)外的市政管網(wǎng)中，從而對(duì)雨水徑流起到削峰作用。在每個(gè)溢流井都設(shè)有溢流口，溢流口低于地面10-15cm。當(dāng)綠地中積蓄的雨水超過溢流口高度，則通過溢流進(jìn)入外圍管網(wǎng)，避免小區(qū)內(nèi)發(fā)生內(nèi)澇。

下凹綠地和透水鋪裝道路的關(guān)系如圖1所示。透水路面下的基層和下凹綠地之間是水力連通的。通過透水鋪裝路面下滲的雨水最終也會(huì)匯集到下凹綠地中，再經(jīng)由下凹綠地流到市政管網(wǎng)。透水鋪裝的改造有效地解決了路面積水的問題，而下凹綠地則是對(duì)雨水徑流起到了緩流削峰的作用，兩者相互配合，成為了老城區(qū)地面海綿化改造的主要工程措施。

2.2 屋頂綠化改造

城市化進(jìn)程中，建筑用地對(duì)公共綠地的擠占，也是造成城市地表硬化的重要原因之一。在城市中，建筑物屋頂面積大約為一座城市面積的四分之一至三分之一左右，屋頂也被稱為城市建筑的“第五面”[5]?？梢娫谟玫赜邢薜某鞘兄?，進(jìn)行建筑物屋頂海綿化改造，建設(shè)綠色屋頂，是海綿城市建設(shè)中的一項(xiàng)重要措施。綠色屋頂可以在一定程度上對(duì)雨水徑流起到削峰和凈化的作用，同時(shí)也能緩減城市熱島效應(yīng)并美化城市環(huán)境。

鎮(zhèn)江老城區(qū)綠色屋頂改造所面臨的主要問題是屋頂大多年久失修，承重、排水等條件均較差，且屋頂上多有居民私自搭建的設(shè)施。在這種背景條件下，傳統(tǒng)屋頂花園式的綠色屋頂改造由于對(duì)屋頂?shù)某兄亍⒎浪筝^高，在老城區(qū)的使用中受到限制。與之相對(duì)的，輕型屋頂植被綠化毯的形式憑借對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)要求低、形式靈活、后期管養(yǎng)方便等優(yōu)勢(shì)在老城區(qū)改造中得到廣泛運(yùn)用。

鎮(zhèn)江運(yùn)用的輕型屋頂綠化毯簡(jiǎn)稱為“綠地貼”， 主要植物類型是佛甲草和錦竹草，其基質(zhì)厚度約2-3cm，凈重量為15-20kg/m2，保水重量為25-35kg/m2，適用于平屋頂改造。綠地貼能夠?qū)π∮昶鸬揭欢ǖ臏钭饔?，?duì)10mm以下降雨可以做到不外排。綠地貼除了對(duì)雨水的削峰作用外，也能對(duì)建筑物室內(nèi)溫度起到一定的調(diào)節(jié)作用，在鎮(zhèn)江的海綿城市改造工程中主要運(yùn)用于社區(qū)學(xué)校和有條件的老小區(qū)建筑物屋頂綠化改造中。

2.3 雨水排水系統(tǒng)優(yōu)化

老城區(qū)改造另一個(gè)重點(diǎn)雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)化[6]。在居民小區(qū)和社區(qū)學(xué)校，將原本接入污水管的建筑物雨水立管斷接至下凹綠地，以達(dá)到雨水調(diào)蓄的目的。在雨水出流口，設(shè)置消能石，防止雨水徑流對(duì)下凹綠地的沖刷，如圖3所示。在場(chǎng)地允許的條件下，會(huì)在雨落管末端增加雨水罐，實(shí)現(xiàn)一定程度地雨水利用。

合流制管道溢流（Combined Sewer Overflow，CSO）是城市收納水體面源污染的主要來源，隨著我國(guó)污水處理能力的逐步提高，CSO已成為城市河流的主要污染源。通過雨污分流改造，能夠有效改善因?yàn)镃SO導(dǎo)致的水體面源污染。鎮(zhèn)江除了針對(duì)社區(qū)進(jìn)行雨污分流改造，也對(duì)市政雨水管網(wǎng)進(jìn)行了排查，對(duì)一些錯(cuò)接、逆接的管道進(jìn)行了改正。此外，鎮(zhèn)江在2017年還有修建大管徑雨水管道的計(jì)劃，該管道管徑預(yù)計(jì)為DN4000 mm，長(zhǎng)度為5-7km，建成后其滿管容量超過了6×105m3，兼具了雨水調(diào)蓄和轉(zhuǎn)輸?shù)墓δ堋?/p>

3 分析與探討

我國(guó)的第一批海綿試點(diǎn)城市的建設(shè)期截止至2017年底，目前鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)工作仍在進(jìn)行。對(duì)鎮(zhèn)江海綿城市項(xiàng)目建設(shè)中的老城區(qū)海綿化改造的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行階段性總結(jié)，主要包括精細(xì)化設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和注重公眾參與等三個(gè)方面。

3.1 精細(xì)化設(shè)計(jì)

鎮(zhèn)江海綿城市建設(shè)從頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)開始到每一個(gè)具體小區(qū)的海綿改造設(shè)計(jì)，都始終貫穿著精細(xì)化設(shè)計(jì)的理念[7]。鎮(zhèn)江針對(duì)與洪管理的規(guī)劃研究起步較早，已經(jīng)根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄甑慕涤暧涗浛偨Y(jié)了本地的降雨模型，并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù)，這比套用一些通用的雨型公式更加符合當(dāng)?shù)氐那闆r。

鎮(zhèn)江市海綿城市建設(shè)的目標(biāo)是至2017年底，在海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)內(nèi)：排水防澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到有效應(yīng)對(duì)30年一遇降雨；面源污染削減率達(dá)到60%；年徑流總量控制率75%以上。頂層設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合試點(diǎn)區(qū)內(nèi)的匯水特征和積水點(diǎn)情況，將試點(diǎn)區(qū)劃分為若干匯水區(qū)，并根據(jù)降雨模型模擬的結(jié)果將這些目標(biāo)分解至各個(gè)匯水區(qū)，再?gòu)膮R水區(qū)分解至各個(gè)居民社區(qū)內(nèi)。匯水分區(qū)年徑流總量目標(biāo)分解如圖4所示。

在居民社區(qū)層面上，結(jié)合小區(qū)的匯水特征、綠化率、可用空間等條件合理選取海綿工具并對(duì)徑流控制、面源污染控制等目標(biāo)進(jìn)行模擬和校訂，直至滿足該小區(qū)的分解目標(biāo)后，進(jìn)入小區(qū)海綿化改造的方案設(shè)計(jì)階段。在方案設(shè)計(jì)過程中，除了要考慮海綿設(shè)施的雨水管理功能，也用充分考慮其景觀功能和居民訴求，杜絕過度設(shè)計(jì)。以下凹綠地為例，為了強(qiáng)化雨水下滲，下凹綠地改造中回填的介質(zhì)土成分以沙土為主，介質(zhì)土滲水性強(qiáng)，但營(yíng)養(yǎng)物保持能力則不如原土。因此這種土適合種植草本植物和灌木，不適合種植喬木。這對(duì)小區(qū)的景觀來說無(wú)疑是一種損失。針對(duì)這種情況，在滿足徑流控制指標(biāo)的前提下，可對(duì)下凹綠地中的部分區(qū)域采用原土回填，用于種植喬木，使下凹綠地的雨水調(diào)蓄功能和景觀功能都得到最大限度的發(fā)揮。

3.2 施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量是海綿設(shè)施發(fā)揮作用的重要保障。對(duì)于海綿設(shè)施施工質(zhì)量的控制，必須從源頭、過程和末端三個(gè)方面都予以重視才能保證海綿設(shè)施的質(zhì)量。在源頭上需要對(duì)海綿工程參建人員進(jìn)行系統(tǒng)的海綿知識(shí)培訓(xùn)，建立對(duì)項(xiàng)目公司、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人和施工人員的三級(jí)培訓(xùn)體系。由于老城區(qū)海綿改造項(xiàng)目多而小，往往是多個(gè)工地同時(shí)開工，這些工地施工內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)情況各有特點(diǎn)，如果不掌握一定的海綿理論知識(shí)，很難機(jī)械化地復(fù)制管理，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人的培訓(xùn)是必要的。此外，現(xiàn)場(chǎng)施工人員是海綿工程的實(shí)施者，對(duì)其進(jìn)行一定的培訓(xùn)能更好地保證工程質(zhì)量。例如一些綠化人員可能對(duì)綠地下凹的形式不理解，如果沒有統(tǒng)一培訓(xùn)，往往會(huì)根據(jù)自身喜好將一些灌木種植區(qū)堆高，導(dǎo)致下凹綠地的調(diào)蓄功能下降。

在施工過程中的控制需要施工人員認(rèn)真按圖施工，質(zhì)量巡視員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并整改：一是要對(duì)施工控制指標(biāo)嚴(yán)格控制。對(duì)于下凹綠地，主控包括各結(jié)構(gòu)層厚度、綠地表面標(biāo)高和溢流井口標(biāo)高等。結(jié)構(gòu)層厚度和綠地表面標(biāo)高決定了下凹綠地的雨水調(diào)蓄能力；溢流井口標(biāo)高則關(guān)系到大雨時(shí)小區(qū)內(nèi)澇的問題，如果溢流井口標(biāo)高過高，在大雨時(shí)就會(huì)造成澇水無(wú)法及時(shí)外排引起內(nèi)澇，海綿設(shè)施也就失去了意義。而對(duì)于結(jié)構(gòu)式透水鋪裝，需要把握磚縫寬度，磚縫太窄雨水滲透受限會(huì)造成路面積水，如果太寬又會(huì)影響路面功能。二是要注意施工順序，以3.1節(jié)中提到的原土和介質(zhì)土共存的下凹綠地施工為例，需要先回填原土區(qū)域，之后再回填介質(zhì)土區(qū)域，其目的是防止回填過程中，原土覆蓋在介質(zhì)土表面，使介質(zhì)土滲透性下降。同樣在需要進(jìn)行混凝土對(duì)側(cè)壁抹面的下凹綠地或花壇，要先進(jìn)行抹面施工，再逐層回填礫石層和土層，目的也是為了防止施工過程中混凝土堵塞雨水下滲面。

施工質(zhì)量的末端控制包含三層含義，一是施工完成后及時(shí)進(jìn)行工作面清理，防止下滲面被堵塞；二是在工程驗(yàn)收中不合格的工程要及時(shí)進(jìn)行整改；三是要及時(shí)進(jìn)行總結(jié)，鎮(zhèn)江市的老城區(qū)海綿化改造過程中，已組織了多次“海綿回頭看”活動(dòng)，針對(duì)既往施工過程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和梳理，為后續(xù)工程實(shí)施提供借鑒。

除此之外，鎮(zhèn)江海綿城市建設(shè)工程針對(duì)海綿設(shè)施施工的全過程，提出了“智慧海綿”的管理模式，對(duì)整個(gè)施工過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和相關(guān)資料，都會(huì)進(jìn)行電子圖片保存，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將來還會(huì)建立手機(jī)應(yīng)用APP軟件，既規(guī)范施工管理過程，也方便社會(huì)各界參與監(jiān)督。

3.3 公眾參與

老城區(qū)海綿化改造屬于開放型的工程，與一些傳統(tǒng)的封閉型工程或半封閉工程如污水處理廠建設(shè)、道路施工等不同[8]。它是直接在居民社區(qū)中進(jìn)行的，與居民交互密切，工程的進(jìn)展也受到居民態(tài)度的影響，因此在實(shí)施老城區(qū)海綿化改造過程中，一定要邀請(qǐng)公眾參與，取得公眾的理解和支持。

鎮(zhèn)江市在進(jìn)行老城區(qū)海綿化改造的過程中，通過公眾媒體向社會(huì)普及海綿城市及雨洪管理的相關(guān)知識(shí)，讓公眾對(duì)海綿城市建設(shè)的必要性進(jìn)行了解。同時(shí)，在進(jìn)場(chǎng)施工過程中，采用宣傳牌、宣傳圍擋等手段，向施工地點(diǎn)周圍的民眾宣傳海綿城市相關(guān)知識(shí)，介紹工程內(nèi)容和工期，完善公眾意見反饋渠道。對(duì)于居民反饋的意見，進(jìn)行及時(shí)處理，盡量減少施工對(duì)居民的影響。

對(duì)于預(yù)備進(jìn)場(chǎng)的居民小區(qū)和學(xué)校等非開放區(qū)域，注重居民意見。從設(shè)計(jì)階段就開始請(qǐng)業(yè)主方介入，組織業(yè)主見面會(huì)，與建設(shè)單位一同對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)審，通過后才進(jìn)行后續(xù)施工。進(jìn)場(chǎng)前邀請(qǐng)居民代表參觀已完工的海綿改造小區(qū)和改造中的小區(qū)，使居民切實(shí)看到海綿化改造給小區(qū)帶來的改觀，樹立公眾對(duì)老城區(qū)海綿化改造的信心，減少施工過程中的阻力。

4 結(jié)語(yǔ)

鎮(zhèn)江市針對(duì)老城區(qū)的海綿化改造，主要是基于低影響開發(fā)理念進(jìn)行的源頭控制型海綿設(shè)施，包括下凹綠地、透水鋪裝和綠色屋頂?shù)龋送庖矔?huì)針對(duì)性地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排水系統(tǒng)優(yōu)化。在建設(shè)過程中，通過精細(xì)化設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和公眾參與等理念進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益和社會(huì)效益，老城區(qū)海綿化改造工程取得了當(dāng)?shù)鼐用竦闹С趾驼J(rèn)可。截止至2016年底，針對(duì)鎮(zhèn)江市的源頭老城區(qū)海綿化改造和建設(shè)工作已經(jīng)基本完成，在2017年將會(huì)著力建設(shè)區(qū)域性雨水管網(wǎng)、雨水泵站和排口處理設(shè)備等灰色設(shè)施。隨著“綠色”和“灰色”海綿體系建設(shè)完善，鎮(zhèn)江市的雨洪管理水平將會(huì)得到明顯提升。

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作者簡(jiǎn)介：王子釗（1988-），男，白族，云南普洱人，碩士，主要從事水環(huán)境綜合治理及海綿城市技術(shù)研究。