天水地區(qū)海綿城市建設(shè)方法研究

周 姣

(天水師范學(xué)院，甘肅 天水 741000)

0 引言

伴隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)水的消耗急劇增加，缺水的問(wèn)題越來(lái)越突出；與此相對(duì)的是，目前大部分城市地面多為不透水的水泥等硬質(zhì)地面，降雨主要通過(guò)市政排水管網(wǎng)排放，極少滲入土壤，一下大雨，容易造成路面積水等“看?！钡膬?nèi)澇現(xiàn)象。城市地下水常年被開(kāi)采使用卻得不到補(bǔ)充，地下水位越來(lái)越低。

為解決城市的缺水和雨水利用問(wèn)題，我國(guó)提出了海綿城市建設(shè)的理念。海綿城市的概念在2012年被首次提出[1]，2013年，習(xí)近平總書(shū)記提出：建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”[2]。2014年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》[3]；2015年，國(guó)家又發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展中央財(cái)政支持海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》和《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》[4]。這一系列政策的發(fā)布實(shí)施，既明確了我國(guó)海綿城市建設(shè)的目標(biāo)，又為海綿城市建設(shè)提供了法規(guī)政策和資金的支持[5]。

1 天水地區(qū)建設(shè)海綿城市必要性

1.1 城市概況

天水地處甘肅省東南部東經(jīng)104°35′～106°44′、北緯34°05′～35°10′之間，總面積約1.4×104km2，屬溫帶季風(fēng)氣候，降雨有明顯的地域性，自東南向西北地區(qū)減少，正常年的平均降水量在449.2 mm～570 mm之間，夏季多雨，冬季干旱[6]。2016年，天水市出臺(tái)了海綿城市建設(shè)實(shí)施方案，明確了建設(shè)目標(biāo)為“有效解決雨污水混流、消除城市洪澇災(zāi)害等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)75%的雨水就地消納利用”，方案中還提出到2020年，25%以上的城市已建區(qū)域面積的要達(dá)到方案目標(biāo)要求，到2030年，80%以上的城市已建區(qū)域面積達(dá)到目標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)發(fā)展的良性循環(huán)。

1.2 天水建設(shè)海綿城市的必要性分析

天水市藉河穿城而過(guò)，地區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，距水源地較近，對(duì)兩山一河自然地形地貌的利用比較合理。但是藉河徑流近幾年來(lái)流量減少，水質(zhì)污染嚴(yán)重，造成地下水位下降，水量平衡失調(diào)，生態(tài)環(huán)境惡化。近年來(lái)，因暴雨造成城市局部路段積水不退的現(xiàn)象越來(lái)越多；而與此同時(shí)，市政部門(mén)需要通過(guò)澆水車對(duì)城市綠化帶進(jìn)行灌溉，市內(nèi)居民用水越來(lái)越緊張，甚至出現(xiàn)過(guò)停水?dāng)?shù)天的情況，城市內(nèi)澇和用水短缺的矛盾日益突出。

1.2.1城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)

天水地區(qū)四季分明，降水的季節(jié)性變化特征明顯，分析近50年的氣象材料可以發(fā)現(xiàn)，每年的降水主要集中在夏季的7月、8月，尤其7月份是強(qiáng)降水的高發(fā)期[6]。隨著城市化的加劇，綠化面積越來(lái)越少，硬化地面越來(lái)越多，導(dǎo)致降水只能通過(guò)市政雨水管網(wǎng)排出，一旦降水超過(guò)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，雨水排放不及時(shí)，市內(nèi)就會(huì)積水；加之近幾年極端天氣多發(fā)，導(dǎo)致城市內(nèi)澇問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻；另外天水城區(qū)大部分堤防建設(shè)的防洪標(biāo)準(zhǔn)都是20年一遇，作為甘肅省的防汛抗洪重點(diǎn)區(qū)域，洪澇災(zāi)害的威脅也不可忽視。

1.2.2水資源短缺加劇

天水因“天河注水”而得名，別名“隴上江南”，卻是個(gè)不折不扣的缺水城市。市區(qū)的人均用水量低于國(guó)際人均用水的最低需求，約是全國(guó)人均用水量的40%，是甘肅省人均用水量的60%。目前天水的供水結(jié)構(gòu)如圖1所示。

天水的供水主要依靠地表水和地下水，水源地主要為秦州區(qū)西十里和麥積區(qū)慕灘，近幾年因?yàn)檫B續(xù)的干旱少雨，水源地一直處于過(guò)度利用卻得不到有效補(bǔ)充的狀態(tài)，導(dǎo)致地表水位和地下水位大幅下降，還產(chǎn)生了水質(zhì)礦化度高的問(wèn)題。尤其是近兩年，市區(qū)缺水問(wèn)題日益嚴(yán)峻，頻頻出現(xiàn)停水的現(xiàn)象，給城市居民的日常生活帶來(lái)了極大不便。

1.2.3雨水收集利用率低

從圖1中可以看出，天水的雨水利用率很低。目前，天水的老城區(qū)的排水體制為雨污合流制，僅有個(gè)別片區(qū)進(jìn)行了改造，新建地區(qū)多數(shù)采用了分流排水體制，但是整體來(lái)說(shuō)，天水地區(qū)的雨水、生活污水以及生產(chǎn)廢水分流不徹底，一部分雨水和污水一起流入污水處理廠，增加了處理量，一部分雨水同未處理的污水一起直接排入水體，造成了水體污染。目前天水已建成的雨水調(diào)蓄利用設(shè)施僅有渭河及藉河的水域濕地生態(tài)長(zhǎng)廊工程、馬跑泉公園、人民公園等，只有少量的雨水被收集利用，大部分雨水被直接排放，并沒(méi)有得到充分利用，造成了水資源的浪費(fèi)。

2 天水海綿城市建設(shè)方法

根據(jù)海綿城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及天水市的實(shí)際情況，天水地區(qū)可建設(shè)低影響開(kāi)發(fā)(Low Impact Development, LID)的雨水系統(tǒng)，通過(guò)改造改進(jìn)原有的排水方式，建造下沉式綠地、生物滯留池、植草溝、透水性路面、屋頂綠化等措施，在局部地區(qū)控制雨水，提高土壤對(duì)雨水的吸收和存儲(chǔ)量，使地下水得到補(bǔ)充[7]。

2.1 城市水系的保護(hù)

城市水系具有生態(tài)、文化、社會(huì)多方面的復(fù)合功能，在蓄水防洪、污水凈化、修復(fù)生態(tài)環(huán)境、豐富城市的公共空間上有不可替代的作用。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有城市水體的開(kāi)發(fā)利用，建設(shè)生態(tài)防洪堤、濕塘、雨水濕地等“海綿體”，可以增強(qiáng)水系對(duì)雨水的調(diào)蓄和凈化功能。圖2為城市水系中LID設(shè)施——濕塘的結(jié)構(gòu)大樣圖。

通過(guò)這些海綿體的建設(shè)，降雨產(chǎn)生的地表徑流一部分通過(guò)生態(tài)防洪堤直接流進(jìn)水體，防洪堤表面的植被形成緩沖帶，降低了水流的沖擊力和水中泥沙含量。另一部分雨水通過(guò)雨水管網(wǎng)收集排進(jìn)濕塘或者雨水濕地，對(duì)雨水進(jìn)行蓄存和凈化后排進(jìn)水系。這些LID系統(tǒng)完成了雨水的自然滲透和自然凈化，可以控制地表徑流總量和峰值流量，對(duì)水系起到了保護(hù)作用。

2.2 城市綠地建設(shè)

城市綠地系統(tǒng)具有生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多重屬性，在雨水的吸蓄、防止水土流失、改善城市環(huán)境質(zhì)量上發(fā)揮著重要作用。除了建設(shè)濕塘、雨水濕地外，可以建設(shè)下沉式綠地、生物滯留帶或植草溝，建筑物屋頂綠化等，這些綠地的LID雨水系統(tǒng)既能對(duì)雨水進(jìn)行有效的吸收儲(chǔ)存，減少地表徑流，也能達(dá)到組織排放徑流雨水的目的。

如圖3所示的下沉式綠地中，人行道、機(jī)動(dòng)車道也可為廣場(chǎng)、停車場(chǎng)等硬質(zhì)路面，路面的坡度必須向綠地方向降低，溢流井口設(shè)置過(guò)濾裝置，高度低于路面；如此，降雨產(chǎn)生的地表徑流直接或者沿路緣石缺口流入綠地，首先被土壤吸收，當(dāng)土壤含水量飽和或者地表徑流太大來(lái)不及吸收時(shí)，可通過(guò)溢流井和雨水管道排出多余雨水，以免造成路面積水。雨水管道中收集的雨水可直接排放，也可排入濕塘等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步進(jìn)行蓄存利用。

建筑物在建造過(guò)程應(yīng)結(jié)合地形地貌，對(duì)建筑用地中已有的坑塘、溝渠等進(jìn)行LID改造，路面豎向高于周邊綠化帶便于徑流雨水匯入，在建筑屋頂種植植物進(jìn)行屋頂綠化設(shè)計(jì)[8]。屋頂綠地增加了城市綠地面積，不僅能截留部分屋頂徑流，還減少了建筑材料對(duì)雨水的污染。

2.3 使用透水性路面

城市廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、道路等硬質(zhì)路面兩側(cè)建設(shè)下沉式綠地后，地面上的雨水則順著地面坡度流進(jìn)綠地，為增加雨水的下滲量，這些路面可使用透水性路面。透水性路面包括透水性瀝青、混凝土及透水面磚等材料，一般使用在非機(jī)動(dòng)車道和人行道上；停車場(chǎng)多使用草皮磚，它能最大程度的促進(jìn)大部分雨水下滲至透水層。圖4為透水性路面剖面圖。

透水性路面能使雨水滲入地下，補(bǔ)充地下水，其獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)能夠吸熱、儲(chǔ)熱、吸音和吸附粉塵等污染物，在調(diào)節(jié)溫、濕度，吸音降噪，減少揚(yáng)塵，緩解城市熱島效應(yīng)方面還有明顯的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從雨水自然循環(huán)過(guò)程著手，本著“滲、蓄、滯、凈、用”相結(jié)合的目的，通過(guò)對(duì)天水地區(qū)海綿城市建設(shè)中雨水利用方法的研究分析，說(shuō)明建設(shè)低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)可以對(duì)降雨產(chǎn)生的地表徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)和蓄存，促進(jìn)土壤對(duì)雨水的吸收，還能增加土壤對(duì)雨水的吸收，補(bǔ)充地下水的缺量，緩解城市內(nèi)澇和缺水問(wèn)題，一舉多得，有很大的生態(tài)效益和社會(huì)效益。

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