海綿城市在張家口中心城區(qū)的運用

王占升，陳沫宇

（河北省張家口水文水資源勘測局，河北 張家口075000）

1 中心城區(qū)自然地理概況

張家口市中心城區(qū)（橋東區(qū)、橋西區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)所轄區(qū)域）東、西、北三面環(huán)山，自北向南形成狹窄的河谷盆地，海拔680～800m，面積141.74km2，總?cè)丝?2.15萬人，市區(qū)境內(nèi)有京包、京張鐵路線，京張、宣大、丹拉高速公路、207、110國道等。多年平均降雨量416.4mm，年最高降雨量648mm，流經(jīng)區(qū)域河流主要有清水河、東沙河、西沙河，均屬海河流域永定河水系。中心城區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季涼爽短促，冬季寒冷漫長，春秋季節(jié)多風(fēng)，干旱指數(shù)2.0～3.0，降水時空分布不均，汛期局部暴雨較頻繁，雨量集中。

2 中心城區(qū)城市洪澇特點

張家口中心城區(qū)人口密集、經(jīng)濟繁榮，自然與非自然因素相互影響，具有城市洪澇的典型特征。

2.1 人為影響嚴重

中心城區(qū)洪澇災(zāi)害的主要特征是非自然因素，自然災(zāi)害導(dǎo)致的生命財產(chǎn)損失與人為因素有較為密切的關(guān)系，加強城區(qū)洪澇災(zāi)害管理是張家口中心城區(qū)城市洪澇災(zāi)害的防治重點。

2.2 地形對洪澇的放大作用明顯

城市如果在毫無預(yù)兆的情況下發(fā)生洪澇災(zāi)害，后果十分嚴重，因為城市是開放、流動的集合體，充滿了水、電、氣、交通、通訊等設(shè)施，災(zāi)害造成影響的傳播和輻射效應(yīng)巨大。

2.3 孕災(zāi)環(huán)境和災(zāi)害成因復(fù)雜

2.3.1 地形因素

地形屬于山地流域，氣象氣候和地形地貌相互作用，降雨集中等增加了流域洪災(zāi)的風(fēng)險。

2.3.2 降雨

短時間強降雨是造成城市洪澇災(zāi)害的主要原因。

2.3.3 城市化的綜合疊加

城市化進程加劇的同時，下墊面變化對徑流的影響巨大，人為硬化地面增加了城市不透水面積，使下滲能力下降，地面蓄水能力減弱，地表匯流快速增加。

2.3.4 政策機制

防災(zāi)治災(zāi)機制落后，排水管網(wǎng)建設(shè)滯后，缺乏綜合洪水管理體系。

3 海綿城市建設(shè)規(guī)劃試點區(qū)域及目標(biāo)

規(guī)劃主要涵蓋張家口中心城區(qū)（120km2），包括老城組團、南站組團和洋河組團，規(guī)劃期限2017～2035年，近期規(guī)劃2017～2020年，遠期規(guī)劃2021～2035年，從水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境治理、水安全保障和水資源利用四方面制定了張家口海綿城市建設(shè)規(guī)劃。

3.1 水生態(tài)修復(fù)

海綿城市達標(biāo)面積比例逐年增加，至2035年城市建成區(qū)基本達標(biāo)。確定清水河水域、洋河水域、洋河新區(qū)規(guī)劃人工河道水域等藍線管控范圍。天然水域面積保持程度100%。河湖生態(tài)岸線比例逐年增加，2035年達到25%以上。地下水水位：2020年下降趨勢有所緩解，2030年保持穩(wěn)定，2035年基本實現(xiàn)地下水采補平衡。

3.2 水環(huán)境治理

清水河、洋河水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準優(yōu)于地表水IV類標(biāo)準，城市內(nèi)河要逐漸消除劣V類水體達到地表水IV類標(biāo)準，地下水主要指標(biāo)穩(wěn)定在II類標(biāo)準。逐步提升污水收集處理率?？刂坪狭髦乒芫W(wǎng)溢流。

3.3 水安全保障

主城區(qū)城市防洪標(biāo)準100年一遇。主城區(qū)排澇防治標(biāo)準30年一遇，居民住宅和工商業(yè)建筑物的底層不進水； 道路中一條車道的積水深度不超過15cm。一般地區(qū)城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期3年，重要地區(qū)雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期10年，地下通道和下沉式廣場等周邊雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期20年。

3.4 水資源利用

污水再生利用率2020年達50%，2030年達70%，2035年超過80%。雨水資源利用率2020年達2%，2030年達4%，2035年達5%。

4 試點地區(qū)徑流污染減控效果

目前，張家口在清水河沿岸及經(jīng)濟開發(fā)區(qū)長寧大街完成了海綿城市的建設(shè)，具體的單項措施包括建設(shè)植草淺溝、生物滯留槽、透水鋪裝等工程措施。

4.1 清水河沿岸

根據(jù)2018年一年的降水—徑流監(jiān)測，該試點2018年的年徑流總量控制率達85%，可控制20mm降水量，年綜合利用雨水達到5000m3。道路系統(tǒng)實測徑流系數(shù)為0～0.64，平均徑流系數(shù)0.05。以2016年道路鋪裝率17%和2018年道路鋪裝率100%為例，清水河沿岸地面全部透水鋪裝后，場次平均徑流系數(shù)由0.1減小到0.05，減小幅度50%，徑流削減效果顯著。以2017年6月22日、23日暴雨為例，該試點地區(qū)無積水，徑流削減率達80%。由此可見，河道沿岸綜合采用雨水利用措施后，可大大降低雨水徑流量，實現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)。

4.2 經(jīng)開區(qū)長寧大街

經(jīng)開區(qū)長寧大街的雨水利用措施包括屋面雨水收集系統(tǒng)、塑膠人行道雨水收集利用系統(tǒng)、雨水花園、透水路面、下凹式綠地等，此外還包括綠地節(jié)水灌溉、消防用水等。該試點道路通過LID建設(shè)后，可控制該區(qū)域的雨水徑流，根據(jù)2018年汛期觀測，平均年雨水綜合利用量5250m3，年徑流總量控制率達87%，徑流綜合監(jiān)控效果明顯。基于對多種不同單項措施的監(jiān)測結(jié)果，透水路面和下凹式綠地在23mm降水條件下，無徑流產(chǎn)生和外排；沿街屋頂綠化（基質(zhì)層厚度30cm）在20mm降水條件下，無徑流和外排。由此可見，該試點區(qū)域整體徑流減控效果良好。

4.3 基于規(guī)劃的情景模擬

由于張家口中心城區(qū)海綿城市建設(shè)正在進行中，因此本文根據(jù)《張家口海綿城市專項規(guī)劃（2017～2035 年）》，按照設(shè)計降雨17mm 和20年一遇降雨50mm，采用HydroInfo進行情景模擬。根據(jù)規(guī)劃，近期規(guī)劃2017～2020年建設(shè)面積37.6km2，綠地占總建設(shè)用地比例10%，蓄水設(shè)施的匯流面積占規(guī)劃區(qū)比例較少，忽略不計； 遠期規(guī)劃2021～2035年建設(shè)面積84.6km2，綠地占總建設(shè)用地比例15%，蓄水設(shè)施的匯流面積占規(guī)劃區(qū)比例23%。

現(xiàn)狀條件下，設(shè)計降雨產(chǎn)生的外排率78.3%；近期規(guī)劃條件下，外排率42.1%；遠期規(guī)劃條件下，外排率15%，具體如表1。

表1 不同時期海綿城市建設(shè)時段控制目標(biāo) 單位：%

從表1可看出，在近期規(guī)劃增加綠地后明顯提升了滲水能力，在遠期規(guī)劃增加蓄水設(shè)施后提升了蓄水能力，海綿城市建設(shè)完成后，設(shè)計降雨條件下的排水、下滲、蓄水比例分別為15%，65.4%，19.6%，達到海綿城市徑流總量的控制目標(biāo)。

5 結(jié)語

（1）以2022年冬奧會協(xié)辦地張家口中心城區(qū)為研究對象，闡述張家口中心城區(qū)洪澇災(zāi)害現(xiàn)狀，分析了中心城區(qū)孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子，分析了試點地區(qū)海綿城市建設(shè)效果，分別對現(xiàn)狀、近期規(guī)劃和遠期規(guī)劃海綿城市建設(shè)的徑流總量控制進行了定量計算和驗證。

（2）對張家口海綿城市建設(shè)提出了意見和建議，為促進張家口市海綿城市建設(shè)及人水和諧生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了理論依據(jù)。張家口中心城區(qū)的海綿城市建設(shè)工作還在建設(shè)過程中，在建中需要結(jié)合具體建設(shè)實踐，多角度多樣化的提出解決方案，形成一套適合當(dāng)?shù)氐挠晁芾砟Ｊ健?/p>