淺述海綿城市的發(fā)展

文/葛彧辰 上海市向明中學(xué)(浦江校區(qū)） 上海 201112

1、海綿城市概念

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”。國際通用術(shù)語為“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”。下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。

2、海綿城市建設(shè)要素

2.1 滲

造成內(nèi)澇的主要原因是雨水無法滲透到地下，原因是城市下墊面都是水泥材質(zhì)，水泥具有不透水性，這種性質(zhì)改變了原有的自然生態(tài)本質(zhì)和水文特征。所以要解決這一問題，必須加強(qiáng)自然的滲透，減少水泥地面、多采用纖維網(wǎng)格鋪裝，把路面積水有效地排到管網(wǎng)里面，補(bǔ)充地下水，凈化地下水，改善城市微氣候。

2.1.1 透水景觀鋪裝

以前城市建設(shè)的過程中由于沒有考慮城市因?yàn)闃O端天氣的出現(xiàn)導(dǎo)致內(nèi)澇的影響而在城市公共區(qū)域和景觀公共區(qū)域采用透水性不好的材料作為鋪裝材料，因此導(dǎo)致雨水不容易滲透到地面，而在這一方面可以通過提升鋪裝材料的透水性實(shí)現(xiàn)雨水的滲透，或者可以通過溝槽和截流設(shè)施將雨水排入滯留設(shè)施里面以后加以凈化利用。

2.1.2 透水道路鋪裝

傳統(tǒng)城市的建設(shè)中道路的建設(shè)面積約占城市面積的1/5-1/4，然而傳統(tǒng)的城市道路的鋪裝材料卻是透水性不好的水泥混凝土，這是造成城市地表徑流增多、雨水透水性差的重要原因之一。所以改變城市道路的路面鋪裝材料，增強(qiáng)雨水的透水量，減少地表徑流，可以將滲透的雨水儲(chǔ)存在蓄水池里面加以凈化利用，或者直接排入內(nèi)河對(duì)城市內(nèi)澇有絕對(duì)的幫助。

2.1.3 綠色建筑

海綿城市從多方面考慮雨水的處理，不僅僅局限于地面雨水的處理，還對(duì)屋頂和屋面進(jìn)行處理：在適合的屋面打造綠色屋面，可以利用屋面綠色植被對(duì)雨水進(jìn)行進(jìn)化和排阻，也可以通過排水溝、雨水鏈將雨水進(jìn)行儲(chǔ)藏進(jìn)化加以利用。

2.2 蓄

傳統(tǒng)城市建設(shè)，過多的結(jié)構(gòu)物破壞了自然的地形地貌，短時(shí)間內(nèi)雨水匯集到一個(gè)集中的地方，就形成了短時(shí)間雨水排泄不暢造成內(nèi)澇。調(diào)蓄和錯(cuò)峰是所有海綿城市的要求。地下蓄水的樣式非常多，大致常用的形式有以下兩種：塑料模塊蓄水、地下蓄水池。

2.2.1 蓄水模塊

一種新型的蓄水產(chǎn)品—雨水蓄水模塊，它可以用來儲(chǔ)存水，特點(diǎn)是不占空間；具有超強(qiáng)的承壓能力；95%的鏤空空間可以實(shí)現(xiàn)更有效率的蓄水。雨水蓄水模塊需要防水布或者土工布配合才可以完成蓄水、排放，在做好這些的同時(shí)還需要在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置好一些雨水處理裝置，如：進(jìn)水管、出水管、水泵位置和檢查井。

2.2.2 地下蓄水池

地下蓄水池是進(jìn)行雨水收集裝置，由以下幾部分組成：出水水管、水池溢流管、高、低位通氣帽，水池進(jìn)水池曝氣系統(tǒng)水池池體、水池進(jìn)水沉沙井、水池出水井。

2.3 滯

海綿城市可以通過雨水花園、生態(tài)滯留池、滲透池、人工濕地等這幾種具體形式延緩雨水短時(shí)間內(nèi)形成的雨水徑流量，所達(dá)到的效果就是“滯”留雨水，對(duì)地表徑流高峰的形成起到延緩的作用。

2.3.1 雨水花園

雨水花園指的是在綠化帶有樹木或者草的低洼地區(qū)，雨水通過綠化帶植被的作用將雨水滯留下來，并且滯留的雨水下滲到地表以下達(dá)到減少地表徑流的效果，同時(shí)還可以通過植被的過濾將雨水進(jìn)化。地勢(shì)低洼的地方可以有效的延緩雨水的匯集，解決地面積水的問題，同時(shí)收集的雨水可以用于農(nóng)作物的灌溉以及滿足綠化帶植物的用水。

2.3.2 生態(tài)滯留區(qū)

生態(tài)滯留區(qū)就是利用綠化帶或者景觀區(qū)的土壤和植被進(jìn)行儲(chǔ)存和延緩徑流的一種形式，

治理的區(qū)域大致包括有機(jī)覆蓋層、草坪過濾和砂層，生態(tài)滯留區(qū)根據(jù)地形地貌的不同也有多種不同的形式。

2.4 凈

海綿城市代表的是對(duì)水的回收、處理和利用的一整套水處理系統(tǒng)。水的凈化是通過土壤和植被的滲透完成的，經(jīng)過處理的水再回到城市加以利用。雨水凈化系統(tǒng)的設(shè)置是根據(jù)區(qū)域不同而定的，我國的城市現(xiàn)狀大致可以分為三種區(qū)域：居住區(qū)雨水收集凈化、市政公共區(qū)域雨水收集、凈化工業(yè)區(qū)雨水收集凈化。環(huán)節(jié)的設(shè)置根據(jù)區(qū)域的不同形式上也有所不同，現(xiàn)階段大致分為三個(gè)環(huán)節(jié)：土壤滲濾凈化、人工濕地凈化、生物處理。

土壤滲濾凈化：大部分雨水在收集的時(shí)候都通過了土壤的滲透，過濾了水的大部分雜質(zhì)，并通過穿孔管將收集的雨水排入次級(jí)凈化池或貯存在滲濾池中。

人工濕地凈化：分為2個(gè)處理過程，一是初級(jí)凈化池，主要是凈化沒有經(jīng)過土壤滲透過濾的雨水；二是次級(jí)凈化池，通過加入凈化劑進(jìn)一步凈化由上一步凈化的雨水；經(jīng)過兩次凈化的雨水就可以直接拿來灌溉植被或者做生活用水。

生物處理：通過對(duì)水中加入微生物來分解水中的雜質(zhì)，處理過后的水再進(jìn)行二次處理以后加入城市蓄水池中進(jìn)行利用。

2.5 用

海綿城市的作用就是合理的利用水資源，通過以上的水的蓄水和凈水之后，大部分水都可以直接利用起來。不管在哪個(gè)地方，都要加強(qiáng)對(duì)水資源的合理利用，凈化的水不僅可以用在植被或者農(nóng)作物的灌溉，也可以用在城市的生活用水：可以洗車、廁所用水等，海綿城市通過一系列的水的處理系統(tǒng)，合理利用水資源。

2.6 排

內(nèi)澇的主要原因是排水不暢造成的，傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)難以滿足超標(biāo)雨水的排放，故對(duì)超標(biāo)雨水的排放要采用地面排水與地下雨水管渠相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)，避免內(nèi)澇等災(zāi)害。

3、海綿城市發(fā)展現(xiàn)狀

海綿城市最早是在歐洲國家開始盛行，德國和瑞士都是把地下排水系統(tǒng)做的很好的國家，我國的海綿城市建設(shè)相對(duì)時(shí)間較晚，現(xiàn)階段取得的效果不容樂觀，由于城市不同，特點(diǎn)和地理優(yōu)勢(shì)也不盡相同，因地制宜采取符合自身特點(diǎn)的措施，海綿城市優(yōu)點(diǎn)才能得到最大的發(fā)揮。

3.1 德國

海綿城市的建設(shè)最先出現(xiàn)的是在歐洲的德國，德國人對(duì)事物的嚴(yán)謹(jǐn)性有益于他們對(duì)市政工程的建設(shè)，他們秉持“高效集水 平衡生態(tài)”的主題城市建設(shè)思想，在城市建設(shè)的過程中優(yōu)先考慮地下管網(wǎng)系統(tǒng)和城市地理地貌有利結(jié)合起來，他們先進(jìn)的雨水綜合利用技術(shù)使得他們?cè)诤＞d城市的建設(shè)中取得建設(shè)性的成果。

德國建設(shè)海綿城市的布局分為兩點(diǎn)：一是城市市政的海綿城市建設(shè)，主要是城市地下排水管道的建設(shè)，這種管道多為綜合性的管道，可以同時(shí)處理污水和雨水，由于管道多采用預(yù)埋的方式，所以為地上的城市建設(shè)節(jié)約了大量的空間，不妨礙城市的交通和其他管線的布置。二是郊區(qū)海綿城市的建設(shè)，郊區(qū)的建設(shè)管道采取分離式的管道系統(tǒng)，對(duì)污水和雨水分別進(jìn)行處理，有利于提高處理效率。

3.2 瑞士

瑞士的海綿城市建設(shè)是最成功的，它的建設(shè)是全國人民共同的努力，全國以家為單位，每個(gè)家庭在自己家的房屋上面做一些小的改造，屋頂?shù)挠晁梢酝ㄟ^管道收集到蓄水池里面，然后通過一些小的水泵送到各個(gè)房間，這是一套十分高效的水的處理裝置。這個(gè)全民推行的雨水工程花費(fèi)小、效率高、實(shí)用性很強(qiáng)，所以瑞士的海綿城市建設(shè)十分成功，環(huán)境十分美好，有“花園之國”之稱。

4、阻礙我國海綿城市發(fā)展的因素

4.1 資金需求

由于我國城市建設(shè)的初期沒有考慮因自然災(zāi)害導(dǎo)致極端天氣所引發(fā)的惡劣的影響，所以在城市建設(shè)的規(guī)劃里面沒有考慮建設(shè)海綿城市。預(yù)留空間的不足、地下管線的盤結(jié)交錯(cuò)等因素導(dǎo)致海綿城市的建設(shè)難度加大，所需的費(fèi)用也十分龐大。

4.2 收益回報(bào)

關(guān)于海綿城市的收益回報(bào)一直是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，總的來講有以下兩方面原因：一、海綿城市的建設(shè)需要大量的資金支持，政府堅(jiān)持的原則是發(fā)揮市場配置的資源和政府調(diào)控主導(dǎo)的原則，提供更多的優(yōu)惠政策，積極推動(dòng)PPP模式的開展，通過一系列的優(yōu)惠政策吸引社會(huì)資本的參與，但是海綿城市的建設(shè)是一個(gè)長期的過程，需要的是連續(xù)性的投入，這是一個(gè)比較麻煩的問題。二、海綿城市可以帶來水資源的合理利用，但是要經(jīng)過凈化處理，這涉及到多個(gè)個(gè)體的利益，怎么計(jì)算每個(gè)個(gè)體的利益也是不小的難題。

5、海綿城市的發(fā)展趨勢(shì)

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，極端天氣的不斷出現(xiàn)，改變生態(tài)環(huán)境，合理利用生態(tài)資源已經(jīng)成為社會(huì)的趨勢(shì)，海綿城市的優(yōu)點(diǎn)有目共睹，在解決城市內(nèi)澇的同時(shí)，節(jié)約水資源并且合理利用水資源，今后海綿城市的建設(shè)肯定是未來城市建設(shè)的主流。投資收益回報(bào)在短期內(nèi)成為海綿城市建設(shè)的阻礙，但是政府主導(dǎo)的方向不會(huì)改變，隨著PPP項(xiàng)目的日漸成熟和多樣式化，在市場經(jīng)濟(jì)的前提下可以利用市場商家對(duì)水的需求進(jìn)行投資收益，相信不久的未來中國的海綿城市建設(shè)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)。

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