以“海綿城市”理念構建水生態(tài)文明

吉秀芹 唐中亞 倪秋萍

（1江海職業(yè)技術學院 江蘇揚州 225101 2揚州市給排水管理處 江蘇揚州 225009）

引言

大規(guī)模的城鎮(zhèn)建設和高強度的開發(fā)，改變了原有的自然生態(tài)和水文特征，降低了城市原有的自然調節(jié)能力，增加城市排水負擔。同時全球溫室效應引起的極端惡劣天氣頻繁出現(xiàn)，短時間內的高強度降水使得我國多個城市幾乎年年雨季遭受不同程度的內澇災害。根據(jù)國家防汛抗旱總指揮部辦公室統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2013年至2015年，全國平均每年有180座城市被水淹；2016年全國有28?。▍^(qū)、市）1508縣遭受洪澇災害，因災死亡237人、失蹤93人，直接經(jīng)濟損失約1469.80億元。

城市污水、雨水的漫溢會引發(fā)水環(huán)境惡化（水臟）、水資源短缺（水少）、水生態(tài)退化等。為解決城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中出現(xiàn)的水問題（水多、水少、水臟、水災等），習近平總書記多次提出建設“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市。為此國家相關部門編制、頒布了一系列關于“海綿城市”建設的指導文件和相關政策法規(guī)，為我國生態(tài)文明建設、城市規(guī)劃發(fā)展指明了方向。

揚州是一座有著悠久歷史的文化古城和旅游城市，揚州依水而建、緣水而興、因水而美，以水而名揚天下,而近年來城區(qū)也多處發(fā)生內澇積水的問題。為消除城市內澇隱患，杜絕“暴雨看海”現(xiàn)象，努力把揚州建設成為“不淹、不澇的城市”、“活水、清水、秀水”城市，作者旨在尊重水的自然規(guī)律，從“海綿城市”理念出發(fā)，探索基于生態(tài)安全的低影響開發(fā)（LID）模式，構建符合揚州實際的低影響開發(fā)城市排水系統(tǒng)，在源頭截污及提高雨水利用程度，可以緩解水體污染，改善水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，讓城市學會“呼吸”，實現(xiàn)城市、人、水的和諧發(fā)展。

1 揚州區(qū)域概況

揚州地處江蘇中部，長江下游北岸、江淮平原南端，承受長江、淮河將近200萬km2來水。揚州氣候溫和，雨量充沛，四季分明，揚州多年平均降雨量1027.8 mm，降雨量時空分布不均，年際、年內變化較大，經(jīng)常出現(xiàn)先旱后澇，旱澇急轉的天氣形勢。降雨主要集中在汛期，汛期降雨約占全年降雨的60%左右。境內湖河眾多，水網(wǎng)密布，全市水域面積約占29%。市區(qū)70%以上的面積處于江淮最高洪水威脅之下[1]。

2 揚州積水成因分析[2]

造成積水的原因是比較復雜的，主要有以下幾點：

（1）城市大規(guī)模開發(fā)

隨著快速城市化進程導致?lián)P州市區(qū)不透水性的硬化下墊面比例顯著增加，加大地表徑流系數(shù)，局部地區(qū)綜合徑流系數(shù)甚至高達0.80以上，使更多的雨水徑流快速匯入城市排水管網(wǎng)，既加大了城市內澇幾率，增加了排水管網(wǎng)的運行壓力，又加劇了對河道水環(huán)境的污染。同時部分水系在地塊開發(fā)期間被填埋，雨水出口被切斷，易產生積水。

（2）雨污尚未完全分流，設計標準偏低

揚州市排水管網(wǎng)現(xiàn)狀：主城區(qū)的新建成區(qū)采用雨污分流；老城區(qū)絕大多數(shù)仍是雨污合流，近幾年隨著舊城改造，有條件的都已改造成雨污分流，讓雨水就近排入水體。老城區(qū)及周邊過渡區(qū)采用的截流式合流管是上世紀90年代建設，建設年代較早，原基礎建設標準低。截流倍數(shù)偏?。╪0=1～2），加上人口增長和工商業(yè)活動的增加，使得很多管道存在超負荷運行問題，部分區(qū)域在暴雨期間容易發(fā)生內澇積水狀況。

根據(jù)調查2012年前揚州市排水管道設計重現(xiàn)期P主要為1年，湯汪片區(qū)、廣陵新城、邗上片區(qū)、西區(qū)新城、開發(fā)區(qū)二城等地區(qū)50%左右的排水管渠的排水能力不足2年一遇，與2014年新頒布的修訂版 《室外排水設計規(guī)范（2016年版）》（GB50014-2006）制定的標準相比，這一標準明顯偏低，排水管道排水能力嚴重不足，易發(fā)生內澇災害。

以前設計雨水管渠時，暴雨強度公式的降雨歷時采用的公式為t=t1+mt2，而折減系數(shù)m的應用降低了管網(wǎng)設計標準，導致雨水管渠管徑偏小，容易產生積水。為防止或減少日益頻發(fā)的城鎮(zhèn)暴雨內澇災害，提高城鎮(zhèn)排水管渠設計標準，《室外排水設計規(guī)范（2016年版）》取消了折減系數(shù)m。另暴雨強度計算公式中的地方參數(shù)也隨著具體的實際情況不斷修訂。

（3）部分道路雨水管網(wǎng)建設不完善

城市高速發(fā)展，部分道路雨水管網(wǎng)建設不夠完善，如福康路、人民路、錦華西路等道路還未建設管道，片區(qū)管道覆蓋率偏低。而且區(qū)域內河道未開挖實施到位，部分雨水管道沒有出路，只能通過臨時聯(lián)通排水。

（4）排水管網(wǎng)養(yǎng)護管理不夠完善

受資金、人員、技術等限制，已建好的排水系統(tǒng)得不到很好地維護和管理。部分雨水管道長期服役，管道嚴重老化、產生雨季，降低管網(wǎng)排水能力，導致下雨季節(jié)雨水排放不順暢，從而產生積水。

（5）高強度降水頻繁出現(xiàn)

在高排放的環(huán)境下，全球性氣候變暖，有科研表明截止2080年全球降雨量將會在原有的基礎上增加56%，這種極端惡劣天氣頻繁出現(xiàn)，短時間內的高強度降水容易造成內澇災害。

（6）部分地區(qū)地面高程較低

揚州市區(qū)地形西高東低，北高南低，市區(qū)西北部和儀征市為丘陵區(qū)。部分地區(qū)地面地勢較低，不利于排水防澇，傳統(tǒng)的自流式排水管道在暴雨期間將無法起到作用，暴雨期間河道水位較高時易發(fā)生倒灌，容易產生積水。

3 低影響開發(fā)(LID)城市排水體系構建

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水"釋放"并加以利用，從而讓水在城市中的遷移活動更加“自然”。海綿城市建設應遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結合，在城市開發(fā)建設過程中采用源頭削減、中途轉輸、末端調蓄等多種手段，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術，最大限度地減少城市開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境的影響，實現(xiàn)城市良性水文循環(huán)[3]。低影響開發(fā) (Low Impact Development，LID)作為當前發(fā)達國家的新興雨洪管理技術，符合當前社會“生態(tài)、低碳、低能耗”的發(fā)展主題，十分契合城市可持續(xù)發(fā)展的要求，是海綿城市建設的一種重要模式。通過查閱收集資料，總結出目前已經(jīng)得到全世界行業(yè)內的廣泛認可和大面積工程應用的低影響開發(fā)（LID）措施有：綠色屋頂、雨水花園、生物滯留池區(qū)、下凹式綠地、植草溝、透水路面、蓄水模塊等。

低影響開發(fā)排水系統(tǒng)構建是一項復雜的系統(tǒng)工程，應在城市規(guī)劃、設計、建設實施、運行維護環(huán)節(jié)納入低影響開發(fā)內容，應以政府為主導，以海綿城市為指導，遵循多專業(yè)（排水、園林、建筑、道路等）、多目標、綠色與灰色設施、源頭—中途—末端以及技術和非技術措施相結合的原則，統(tǒng)籌考慮，有效協(xié)調和銜接相關部門和專業(yè)，以提升城市排水效能[4]，從而有效緩解快速城市化過程中面臨的突出水問題，改善水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。

3.1 規(guī)劃

住房城鄉(xiāng)建設部頒布的《海綿城市建設技術指南（試行）》要求徑流總量控制目標應以開發(fā)建設后徑流排放量接近開發(fā)建設前自然地貌時的徑流排放量，以保持城市開發(fā)建設前后對水文干擾最小化為目標。結合功能目標和需求，需要合理確定降雨徑流控制指標值，揚州市屬于Ⅳ區(qū)，年徑流總量控制率為70%≤α≤85%。

《江蘇省海綿城市建設導則（征求意見稿）》將江蘇省分為三個區(qū)，并給出了各區(qū)年徑流總量控制率（α），揚州市區(qū)屬于II區(qū)，年徑流總量控制率α應不小于70%。

綜合考慮揚州的自然環(huán)境和城市定位、經(jīng)濟發(fā)展等多方面條件，揚州年徑流總量控制率目標可設定為75%，相對應設計降雨量為24mm（近30年降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計）。

3.2 設計

設計時雨水管渠設計重現(xiàn)期（P）的確定和地區(qū)性質、城鎮(zhèn)類型、地形特點和氣候特征等有關。結合《室外排水設計規(guī)范GB50014-2006（2016 年版）》規(guī)定：揚州地區(qū)重現(xiàn)期（P）可選用2～3年，其中重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴重后果的區(qū)域，可選用3～5年，并應與道路設計協(xié)調。

同時設計階段應通過技術、經(jīng)濟比較和分析，確定低影響開發(fā)設施，并進行合理的平面和豎向設計。根據(jù)《揚州市城市總體規(guī)劃（2012-2020）》、《揚州市城市排水規(guī)劃（修編）（2011～2020）》等規(guī)劃，遵循保護區(qū)域原貌、限制不透水區(qū)域、因地制宜、整體布置4個原則，結合不同區(qū)域的情況，分區(qū)采用有效的低影響開發(fā)設施，如：采取綠色屋面、雨水花園、植草溝、下凹式綠地、雨水調蓄池、透水鋪裝等一些分散式源頭控制措施（表1）[4]。

表1 主要低影響開發(fā)措施性能比較

3.2.1 老城區(qū)

揚州古城核心區(qū)屬于歷史文化城區(qū)，其結構格局要求保持原有風貌，老城區(qū)建筑密度大，道路和街巷相對比較狹窄、擁擠，行人車輛多；老城區(qū)多采用合流制管渠；現(xiàn)有的截流管合流制管渠，早期建設未考慮初期雨水的收集。

針對于開發(fā)難度、改造難度大的老城區(qū)，建議結合小巷子、小地窨、小邊溝、小花壇、小水渠、小水罐開展雨水的蓄滲、截留、收集和利用。事實上，在揚州古城部分民居已經(jīng)應用了源頭、生態(tài)的雨洪控制措施，但未進行大規(guī)模鼓勵。

結合區(qū)域內的道路、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等既有建筑改造、基礎設施改造和更新項目，對雨水設施進行重新設計和布置，建議如下：

（1）對古城過境污水進行分流，從而提高現(xiàn)有管網(wǎng)的截污能力。（2）老城區(qū)等合流制地區(qū)可因地制宜設置調蓄措施。

（3）考慮雨水管斷接的方式，將建筑屋面、硬化地面雨水引入周邊綠地中分散式雨水控制利用設施（如雨水花園、植草溝、雨水桶等）下滲、凈化、收集回用。

（4）對于建筑周圍沒有綠化空間的普通屋面可以選擇分散式雨水桶收集雨水回用或者通過雨水口排入市政管道等方式。

（5）無大型汽車經(jīng)過的路面、居住區(qū)停車場、非機動車道及人行道應采用透水路面。

此外，古城LID以及“海綿”措施的廣泛推廣通常要私人業(yè)主承擔相關設備的安裝和維護，政府需制定相關的政策、法規(guī)、規(guī)劃、以及適當?shù)墓操Y助計劃及科學的激勵機制推動LID和“海綿”城市的新建、改建應用。

3.2.2 基本建成區(qū)

可結合城市廣場、公園綠地等生態(tài)修復工程，建設城市海綿體（如下凹式綠地、海綿停車場、海綿廣場）。建筑面積較大的可建成綠色屋頂、路面寬度較大的可配套建設雨水利用設施。

3.2.3 新建區(qū)

新建區(qū)規(guī)劃彈性較大，可在控制指標的范圍內采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種措施因地制宜統(tǒng)一規(guī)劃，嚴格按照海綿城市建設目標及控制指標要求，全面推進海綿城市建設，可采用透水鋪裝、雨水花園、自然排水系統(tǒng)、植草溝、綠色屋頂?shù)?，因地制宜建設或改建下凹式綠地、海綿停車場、海綿廣場等項目。

3.3 運行與維護

設施建成后應明確運行、維護管理責任單位，細化日常維護管理內容，落實設施管理人員，通過獎懲機制調動工作人員的積極性和責任心，加強維護管理，保證低影響開發(fā)設施能正常運行。

結語

大力推進建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市，從此不再“雨中看?！?，讓雨水完成從災難到能源的轉變，為改善城市生態(tài)環(huán)境，促進生態(tài)文明建設做出貢獻?？傊?，建設海綿城市對提升我國城鎮(zhèn)建設起到重要作用。