海綿城市建設(shè)及發(fā)展研究

石振武 宋瑩琪

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使我國(guó)城市建設(shè)密度過(guò)高，城市中，高樓鱗次櫛比，道路四通八達(dá)，鋼筋混凝土充斥了大部分現(xiàn)代化城市建設(shè)，覆蓋了原有的土壤表面，讓城市無(wú)法“呼吸”，這就是近年來(lái)一些大中型城市遭到暴雨侵襲之后，“城內(nèi)看?！爆F(xiàn)象頻頻出現(xiàn)的主要原因。暴雨過(guò)后，城市的硬化路面導(dǎo)致降雨地表徑流量大量增加，雨水裹挾著地面污染物，未經(jīng)任何處理直接排入地下管網(wǎng)，然后排入湖泊河流，不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源，也造成了嚴(yán)重的水體污染。這不僅僅是單一的排水系統(tǒng)不合理的問(wèn)題，歸根結(jié)底是城市在開(kāi)發(fā)建設(shè)中忽視了生態(tài)，讓其失去了原有的“彈性”。

1 概念

所謂海綿城市，顧名思義，是把城市比喻成一塊巨大的海綿，降雨時(shí)能夠就地或者就近的將其吸收，儲(chǔ)蓄，滲透，在這個(gè)過(guò)程中伴隨著雨水凈化功能，可以有效補(bǔ)充地下水；當(dāng)城市需要用水時(shí)，可將儲(chǔ)蓄的雨水釋放出來(lái)，合理利用，恢復(fù)水資源在城市中自然遷移的特點(diǎn)。

2 問(wèn)題及背景

迄今為止，我國(guó)城鎮(zhèn)化率已經(jīng)超過(guò)了50%，這標(biāo)志著我國(guó)從一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)邁入到一個(gè)城市化的工業(yè)大國(guó)。然而，傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式使得原有土壤表面被大面積覆蓋，城市綠地稀缺，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅有20%～30%的雨水能夠正常下滲地下。傳統(tǒng)工程式管道的排水方式使城市對(duì)天然雨水資源的再次利用率低于10%，這嚴(yán)重破壞了城市發(fā)展與大自然共存共榮的均衡形勢(shì)。“海綿城市”這一概念在2012年被首次提出，事實(shí)上，與之前中國(guó)推行的生態(tài)彈性城市異曲同工。都是要將物理科學(xué)中的“彈性”與“可塑性”的概念應(yīng)用于城市生態(tài)建設(shè)之中。習(xí)總書記也在2013年中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議中強(qiáng)調(diào)，建設(shè)海綿城市的核心問(wèn)題是要利用自然力量去排水，把有限的雨水留住并且加以再次利用，實(shí)現(xiàn)自然存積、滲透和凈化的目的。2014年11月《指南》發(fā)布；2015年4月2日，海綿城市建設(shè)試點(diǎn)名單公布。

3 建設(shè)方法措施

3.1 設(shè)計(jì)理念

海綿城市建設(shè)的理念是視雨洪為友，注重生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。在我國(guó)，面對(duì)雨水和洪水所秉持的觀念就是快速排水泄洪，似乎排泄的越快就越安全，完全沒(méi)有將雨洪視為寶貴資源再利用的意識(shí)，白白浪費(fèi)了天然的水資源。在這種形勢(shì)下，不能及時(shí)排走的雨水往往會(huì)造成城市內(nèi)澇等問(wèn)題，這與我國(guó)水資源短缺問(wèn)題形成了鮮明矛盾。建設(shè)海綿城市首先要做的就是扭轉(zhuǎn)舊觀念，盡快摒棄傳統(tǒng)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，通過(guò)建設(shè)城市海綿體的方式實(shí)現(xiàn)雨水在城市與自然中的正常循環(huán)。

3.2 技術(shù)措施

1)滲透技術(shù)。

屋面徑流是建筑雨水徑流的直接來(lái)源。我國(guó)屋面的建設(shè)大多采用沒(méi)有滲水蓄水性的“灰色”材料，每逢降雨，屋面的雨水直接流向地表增加了地表雨水徑流量，同時(shí)也大大增加了城市給排水設(shè)施以及污水處理設(shè)施的負(fù)荷。因此可把建筑屋頂改為種有植被的綠色屋頂，降雨時(shí)，雨水既可以經(jīng)過(guò)屋頂實(shí)現(xiàn)初級(jí)凈化，又可減少屋面的徑流總量。綠色屋頂著重強(qiáng)調(diào)生態(tài)學(xué)意義，對(duì)降落到屋面的雨水實(shí)施科學(xué)有效的管理。

傳統(tǒng)城市道路硬化面積占比高達(dá)75%。降雨時(shí)，封閉的道路表面阻礙雨水正常排入地下，在地面形成大量積水，產(chǎn)生城市內(nèi)澇現(xiàn)象。為改變逢雨必澇的現(xiàn)狀，城市應(yīng)改建成透水鋪裝道路，這種會(huì)“呼吸”的道路材料一般采用生態(tài)透水混凝土，能夠使雨水迅速滲到地表，平衡城市排水系統(tǒng)，并有效減小排水管網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)可以起到補(bǔ)充地下水，調(diào)節(jié)水循環(huán)的作用。

2)儲(chǔ)蓄技術(shù)。

水，是生命之本。中國(guó)是人口大國(guó)，我國(guó)淡水資源總量雖多但人均水資源卻十分緊缺。因此，將雨水看作資源，通過(guò)收集、凈化和存儲(chǔ)等措施使天然的雨水得到多次利用，是緩解城市水資源短缺的有效途徑，還可以控制降雨徑流對(duì)城市引起的負(fù)面影響。城市建設(shè)打破了原有的地形地貌，無(wú)法正常排入地下的降雨匯集在地表，無(wú)法再次利用，大量水資源就被白白浪費(fèi)掉了。雨水儲(chǔ)蓄技術(shù)正是為了有效解決上述問(wèn)題把雨水資源儲(chǔ)存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)再次利用。

蓄水池一般設(shè)置于城市地下，降雨時(shí)，雨水可通過(guò)道路兩旁的溢流式雨水口排入地下的蓄滲設(shè)施，并將雨水暫時(shí)蓄留其中，超過(guò)蓄水池儲(chǔ)存能力的雨水會(huì)慢慢排入排水管網(wǎng)。儲(chǔ)存在蓄水池中的雨水通過(guò)凈化設(shè)施的處理，可以實(shí)現(xiàn)二次利用，如用作生活用水(沖洗馬桶)、汽車沖洗等等。地下蓄水池的設(shè)計(jì)能有效減少年徑流總量，也符合與洪為友，變廢為寶的雨洪管理思想。雨水濕地是最天然的“蓄水池”，其作用與人工儲(chǔ)蓄系統(tǒng)類似，不僅可以儲(chǔ)存降雨，還擁有強(qiáng)大的生態(tài)凈化能力。

3)調(diào)節(jié)技術(shù)。

調(diào)節(jié)技術(shù)，主要是調(diào)節(jié)降雨的水量和水質(zhì)。其主要的調(diào)節(jié)設(shè)施是調(diào)節(jié)塘。降雨過(guò)后，超過(guò)滲透能力的雨水排入設(shè)置于地下的雨水調(diào)蓄設(shè)施，經(jīng)過(guò)凈化處理回用于綠化澆灌和道路沖洗，實(shí)現(xiàn)雨水資源化利用。調(diào)節(jié)塘可通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，增加其滲透功能，收集的雨水慢慢入滲土壤，通過(guò)土壤和植物的過(guò)濾作用使之得到凈化，同時(shí)也補(bǔ)充了地下水資源。

4)傳輸凈化技術(shù)。

植草溝，從形態(tài)上來(lái)看類似于一個(gè)下凹式植有綠色植物的雨水傳輸溝渠。只在雨季用來(lái)傳輸、凈化雨水，平時(shí)有較少積水，甚至是沒(méi)有積水的。它具有建造費(fèi)用低，長(zhǎng)度寬度不一，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是天然的“凈雨溝渠”。降雨經(jīng)植草溝的傳輸排入下凹式綠地或者景觀水體，水體中的污染物經(jīng)植被的過(guò)濾得到凈化，達(dá)到了綠色傳輸，初級(jí)凈雨的目的。生態(tài)護(hù)坡和植被緩沖帶的作用是減緩地表雨水徑流的流速，使雨水徑流在漫流入河的過(guò)程中通過(guò)綠地滲透吸收和植物凈化作用減少入河污染。

4 發(fā)展及建議

城市水生態(tài)問(wèn)題是一個(gè)綜合性問(wèn)題，落后的城市雨洪建設(shè)管理模式和水生態(tài)危機(jī)已經(jīng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生一定制約，同時(shí)也威脅了居民的生存。國(guó)內(nèi)學(xué)者急切呼吁城市應(yīng)盡快轉(zhuǎn)變?cè)袀鹘y(tǒng)的“灰色”建設(shè)理念，真正把城市建設(shè)成為可以對(duì)雨水收放自如的“海綿體”城市。我國(guó)海綿城市建設(shè)的核心目標(biāo)：使70%的降雨就地消納，并且加以利用。至2020年，全國(guó)20%的城市建設(shè)應(yīng)達(dá)到目標(biāo)要求；2030年，80%的城市應(yīng)達(dá)到目標(biāo)要求。

在海綿城市建設(shè)過(guò)程中，仍然存在許多問(wèn)題直接影響推進(jìn)效率和實(shí)施方案的科學(xué)性。對(duì)于試點(diǎn)城市的發(fā)展現(xiàn)狀從以下幾方面提出建議：在規(guī)劃方面，各部門之間應(yīng)加強(qiáng)溝通與協(xié)作，城市的地形地貌各不相同，應(yīng)因地制宜，科學(xué)的分析出城市的水文特征，并要合理的配置空間資源；我國(guó)是法治國(guó)家，在法規(guī)方面，制定完善的管理體系是十分必要的，使得在海綿城市的構(gòu)建中有規(guī)可循，有法可依；在實(shí)施技術(shù)方面，各城市應(yīng)根據(jù)城市區(qū)域特征靈活的選擇適合本城市建設(shè)的技術(shù)及技術(shù)組合系統(tǒng)。同時(shí)，要把政策支持與示范宣傳作為輔助，提高市民與企業(yè)建設(shè)海綿城市的意識(shí)。建設(shè)海綿城市還要避免“只重視地下(上)，不重視地上(下)”“只重視灰色(綠色)，不重視綠色(灰色)”的誤區(qū)。真正達(dá)到綠灰結(jié)合、因地制宜的理想模式。

在我國(guó)以生態(tài)文明發(fā)展為核心的長(zhǎng)期城市建設(shè)中，傳統(tǒng)的單目標(biāo)、高污染的雨水排放模式已經(jīng)難以為繼。必然要向可以依靠自然力量去蓄水、凈水、排水的新型生態(tài)“海綿城市”去轉(zhuǎn)變。但是，這一轉(zhuǎn)變是個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的系統(tǒng)工程，一個(gè)新體系的建立并非一蹴而就的事情，欲速則不達(dá)，需要腳踏實(shí)地。

5 結(jié)語(yǔ)

海綿城市的提出，無(wú)疑是中國(guó)生態(tài)城市建設(shè)的重要里程碑。海綿城市的建設(shè)可以使城市與大自然達(dá)到和諧共存的平衡點(diǎn)，為我國(guó)城市雨洪管理體系指明了道路，但其理論體系和實(shí)施策略尚未完善，建設(shè)過(guò)程必定困難重重。相信在政府統(tǒng)籌指引與社會(huì)公眾的大力支持下，海綿城市建設(shè)之路定會(huì)一片坦途。