基于海綿城市理念的城市內(nèi)澇防治研究

王梓墉

摘要：近年來(lái)，我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害問(wèn)題日益突出，傳統(tǒng)的排水體系與內(nèi)澇防治理念已經(jīng)不能滿足城市安全的要求，對(duì)城市居民造成了極大的困擾。文章從自然氣候和城市建設(shè)規(guī)劃的角度對(duì)城市內(nèi)澇的成因進(jìn)行深度分析，指出了傳統(tǒng)排水設(shè)施的局限性，探討了城市內(nèi)澇帶來(lái)的諸多危害。由此提出了海綿城市的含義以及海綿城市建設(shè)的基本思路，并將海綿城市的建設(shè)理念與城市內(nèi)澇問(wèn)題二者結(jié)合進(jìn)行分析，說(shuō)明海綿城市對(duì)于解決城市內(nèi)澇問(wèn)題的重大意義。

Abstract： In recent years， the problem of flood disasters in China's cities has become increasingly prominent. The traditional concept of drainage system and internal control has failed to meet the requirements of urban safety， which has caused great trouble to urban residents. From the perspective of natural climate and urban construction planning， this paper makes an in-depth analysis of the causes of urban waterlogging， points out the limitations of traditional drainage facilities， and explores the many hazards brought by urban waterlogging. This paper puts forward the meaning of sponge city and the basic ideas of sponge city construction， and analyzes the construction concept of sponge city and urban waterlogging problem， which shows the significance of sponge city to solve the problem of urban waterlogging.

關(guān)鍵詞：城市內(nèi)澇;海綿城市;生態(tài)效用;城市規(guī)劃;排水管網(wǎng)

Key words： urban waterlogging;sponge city;ecological utility;urban planning;drainage pipe network

中圖分類號(hào)：TU992 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0157-03

0 ?引言

近年來(lái)，由于城市化近幾年的迅猛發(fā)展與全球氣候的急劇變化，使得中國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害問(wèn)題日益嚴(yán)重[1-2]，絕大多數(shù)城市災(zāi)害頻發(fā)。內(nèi)澇災(zāi)害帶來(lái)了眾多安全性問(wèn)題，不僅威脅城市居民的生產(chǎn)生活，還使城市陷入癱瘓[3]。因此，解決城市內(nèi)澇問(wèn)題刻不容緩。但傳統(tǒng)內(nèi)澇治理理念往往是通過(guò)人造管網(wǎng)進(jìn)行排水，忽略了雨水的循環(huán)利用，并且城市排水管網(wǎng)體系普遍存在著造價(jià)成本較高、使用壽命較短以及排水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到要求等問(wèn)題，因此，海綿城市建設(shè)方案新理念的提出對(duì)于解決中國(guó)城市內(nèi)澇問(wèn)題有著深遠(yuǎn)的意義。

1 ?城市內(nèi)澇

1.1 城市內(nèi)澇的成因

1.1.1 我國(guó)氣候特點(diǎn)以及全球氣候變化

近年來(lái)，全球氣候變暖已經(jīng)成為各國(guó)亟待解決的巨大問(wèn)題，在此背景下，我國(guó)季節(jié)性大氣環(huán)流出現(xiàn)異常，強(qiáng)對(duì)流天氣增多[4]。加之我國(guó)幅員遼闊，地處于亞洲東南部地區(qū)，屬于典型的季風(fēng)氣候，導(dǎo)致我國(guó)的降雨隨時(shí)間空間變化分布非常不均，夏季多暴雨，而據(jù)研究，暴雨往往是城市內(nèi)澇產(chǎn)生的最主要、也是最直接的因素[5]，這就導(dǎo)致我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。同時(shí)受全球氣候變化的影響，極端天氣增多，大暴雨以及特大暴雨出現(xiàn)頻率增大，原有暴雨重現(xiàn)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的排水系統(tǒng)能力不能滿足實(shí)際使用情況，使我國(guó)城市原本就脆弱的排水系統(tǒng)壓力驟增，加之城市大都地處平原地區(qū)，降雨積水無(wú)法及時(shí)排出，最終積囤于城市內(nèi)部，威脅著城市以及居民的安全。

1.1.2 城市化的快速發(fā)展

隨著城市化水平不斷提高，城市與城市建成區(qū)的不斷擴(kuò)大，城市道路的不斷增加。鋼筋水泥澆灌的灰色建筑占據(jù)了城市建成區(qū)，區(qū)域內(nèi)的原生自然景觀逐漸消失，被各種人造景觀所取代，這導(dǎo)致城市出現(xiàn)了嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，使下墊面條件變差，徑流系數(shù)變大，地面徑流量增多，加大了地下排水管網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，而大多數(shù)城市內(nèi)有沒(méi)有相應(yīng)的緊急排水措施，使短期內(nèi)的強(qiáng)降雨無(wú)法及時(shí)疏通排放[6]。而我國(guó)傳統(tǒng)型的市政排水管網(wǎng)也普遍存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，使用壽命較短等問(wèn)題，我國(guó)大部分城鎮(zhèn)實(shí)際實(shí)施的管網(wǎng)都以1～3年為標(biāo)準(zhǔn)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到降雨排放的要求，再加上長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)管理不到位，管網(wǎng)淤積阻塞、雨水口失效等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，使得排水管網(wǎng)的實(shí)際工作能力比設(shè)計(jì)值更低[7]。

同時(shí)伴隨著城市工業(yè)的迅猛發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，使城市上空熱量增多，高于郊區(qū)，易形成“城市熱島”效應(yīng)，而“城市熱島”效應(yīng)又會(huì)引發(fā)“城市雨島”效應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生，使得城市中水汽更容易凝結(jié)，凝結(jié)核的增多導(dǎo)致暴雨形成的可能增加，在城市區(qū)域特別容易形成特大暴雨[8]，使特大暴雨出現(xiàn)的頻率高于預(yù)期設(shè)計(jì)值，使得洪峰流量的增加，最終導(dǎo)致大部分降雨積水無(wú)法通過(guò)下墊面滲透流出，也無(wú)法通過(guò)排水管網(wǎng)排出，最終滯留在城市之中，造成“小雨積水，大雨看?！钡木?jīng)r。

1.2 城市內(nèi)澇的危害

首先城市內(nèi)澇會(huì)給城市帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，無(wú)法滲透排出的降水囤積在城市內(nèi)部道路，不斷沖刷城市建筑物，工廠廠房，交通設(shè)施。會(huì)使這些公共設(shè)施遭受內(nèi)部結(jié)構(gòu)性破壞，更有甚者還會(huì)導(dǎo)致建筑物的破壞塌陷，使得災(zāi)后重建費(fèi)用大大增加，這將成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中無(wú)法規(guī)避的隱患，大大制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。城市內(nèi)澇還會(huì)給廣大人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重影響。當(dāng)城市內(nèi)澇出現(xiàn)時(shí)，往往會(huì)使水、電、煤氣以及通信遭受非常嚴(yán)重的故障[9]，不僅如此，城內(nèi)積水過(guò)多也將造成交通癱瘓，給居民的出行造成了極大的困擾，嚴(yán)重影響了居民生活質(zhì)量。

城市內(nèi)澇對(duì)于城市內(nèi)部以及周邊環(huán)境的破壞也是極其嚴(yán)重的，摻雜著垃圾的市內(nèi)積水不僅會(huì)給周邊水體帶了污染，同時(shí)長(zhǎng)期處在淹水條件下，本就脆弱的城市地質(zhì)條件繼續(xù)惡化，對(duì)于動(dòng)植物的生長(zhǎng)會(huì)造成嚴(yán)重的影響。無(wú)論是對(duì)于城市的短期發(fā)展還是長(zhǎng)期發(fā)展都是不利的。

2 ?海綿城市

2.1 海綿城市的內(nèi)涵

俞孔堅(jiān)認(rèn)為解決城市水問(wèn)題，必須把研究對(duì)象從水體本身擴(kuò)展到水生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)途徑，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)理，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能[10]，因此，在解決城市內(nèi)澇問(wèn)題中，不能只注重水體單個(gè)對(duì)象的治理，而是要對(duì)影響城市水體的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。在不破壞自然環(huán)境的基礎(chǔ)上去科學(xué)地建設(shè)規(guī)劃城市，而不是讓環(huán)境去順應(yīng)城市建設(shè)。具體就是要增加可滲透路面占比以及對(duì)綠地、公園進(jìn)行合理配置，增強(qiáng)城市的吸水凈水蓄水排水能力， 使得城市具有與海綿體相似的可塑性，在雨季時(shí)可以有效地吸收降水不至于發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害，值干旱季節(jié)又可以將雨季蓄存的水進(jìn)行“釋放”緩解干旱程度。

建設(shè)海綿城市并不是對(duì)原有排水管網(wǎng)系統(tǒng)的推倒重建，而是在原有排水基礎(chǔ)上最大程度的發(fā)揮城市環(huán)境本身的作用，對(duì)傳統(tǒng)排水系統(tǒng)是一種“減負(fù)”，對(duì)城市的建設(shè)和發(fā)展有積極的作用，并可以有效控制城市內(nèi)澇災(zāi)害，降低內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的頻率。盡可能以最低人力、物力以及財(cái)力成本達(dá)到降水再循環(huán)使用的效果，有效統(tǒng)籌與規(guī)劃各種自然資源，真正意義上促進(jìn)城市生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展[11]。

2.2 海綿城市建設(shè)基本原則

海綿城市的建設(shè)要將生態(tài)保護(hù)放在首位，將城市建設(shè)對(duì)于環(huán)境的負(fù)面影響降到最低，對(duì)于濕地，沼澤，湖泊等較為敏感的水生態(tài)地區(qū)要進(jìn)行“保護(hù)性”建造，即采取不威脅當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境或?qū)Νh(huán)境影響較小的建造方式，最大程度地對(duì)原有生態(tài)進(jìn)行保護(hù)，盡可能地利用自然排水系統(tǒng)，維護(hù)好城市良好的生態(tài)環(huán)境[12]。

2.3 海綿城市建設(shè)思路

2.3.1 在原有生態(tài)基礎(chǔ)上建設(shè)城市

合理的城市格局可以促使城市與自然的和諧相處，有利于城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，若為追求“城市美”而改造自然，破壞環(huán)境，就會(huì)破壞原有的生態(tài)平衡，造成的損失往往不可挽回。要以可持續(xù)發(fā)展的眼光去建設(shè)城市。例如早期的臺(tái)州市為了追求城市格局的“美觀”，用高樓填筑了原有自然景觀，建立了新的綠化帶以求增加城市抗災(zāi)能力，但大多數(shù)綠化帶都基本分布在城市格局之外，并且是相互獨(dú)立無(wú)法連通的，這就使得綠化帶的能起到的生態(tài)作用微乎其微。而這些被破壞的原有生態(tài)往往是自然環(huán)境經(jīng)過(guò)多年演變形成的合理位置，對(duì)于維護(hù)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)平衡有重要的意義。破壞了原有的生態(tài)系統(tǒng)，是不管人為建立多少綠化設(shè)施都不可挽回的。

同時(shí)對(duì)原有生態(tài)的改造，還會(huì)破壞山河連續(xù)性，這對(duì)于遷徙動(dòng)物的繁殖與生存是非常不利的，往往會(huì)影響整個(gè)地區(qū)的生物多樣性。不僅如此，破壞生態(tài)還會(huì)將原本循環(huán)流動(dòng)的活水域變?yōu)樗浪?，水流無(wú)法流通，久而久之，水質(zhì)就會(huì)出現(xiàn)諸如富營(yíng)養(yǎng)化的等污染問(wèn)題，最終變成污水溝，不僅喪失了其生態(tài)效用，還會(huì)使其喪失美學(xué)價(jià)值。

2.3.2 對(duì)公園綠地進(jìn)行合理配置

對(duì)于綠地、濕地以及公園的建設(shè)要有科學(xué)性，要以實(shí)用性為主，觀賞性為輔。如今大多數(shù)城市雖然通過(guò)建設(shè)人造公園增加了綠地濕地在城市中的占比，但由于其以注重觀賞性游玩性居多，導(dǎo)致其效益往往不盡人意。例如有些城市為了方便居民參觀，把公園建立在交通便利但地勢(shì)較高的地區(qū)，這就使得在發(fā)生大暴雨以及特大暴雨時(shí)，公園綠地只能吸收小部分降落在公園綠地上的雨水以及水位到達(dá)其所在地高程的雨水，公園喪失了其作用，這違背了建設(shè)的初衷，對(duì)于綠地資源是一種浪費(fèi)。

2.3.3 城市海綿體的合理建設(shè)

海綿城市的建設(shè)要注重建設(shè)城市海綿體，增加城市透水性。不同覆蓋種類的路面徑流系數(shù)不同（見(jiàn)表1）。由表1可明顯看出，混凝土路面的徑流系數(shù)最大，也即為它的透水能力最差，對(duì)于雨水的吸收能力有限，因此在城市道路建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)盡量避免使用混凝土道路，而多使用徑流系數(shù)較小的非鋪砌土路面以及碎石路面，或者根據(jù)城市各部分地形地勢(shì)情況合理使用多種覆蓋材料，增加道路的滲透性，從而增強(qiáng)城市的透水能力，這對(duì)于城市內(nèi)澇的防治有非常積極的作用。

3 ?海綿城市對(duì)于解決城市內(nèi)澇的具體意義

3.1 傳統(tǒng)城市城市內(nèi)澇會(huì)形成惡性循環(huán)

城市內(nèi)澇的發(fā)生往往是因?yàn)檩^惡劣的氣候條件以及城市自身排水能力的不足。惡劣的氣候使得暴雨天氣出現(xiàn)的次數(shù)增多，而城市現(xiàn)有的排水管網(wǎng)又沒(méi)有相匹配的排水能力，加之城市的開(kāi)墾建造惡化了下墊面條件，降低了下墊面透水能力，使得內(nèi)澇積水無(wú)法及時(shí)有效地排出，造成環(huán)境污染以及水土流失等生態(tài)問(wèn)題，這些生態(tài)問(wèn)題反過(guò)來(lái)又會(huì)破壞生態(tài)平衡，使得生態(tài)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力以及調(diào)節(jié)氣候能力下降，由于引發(fā)極端天氣增加以及城市內(nèi)澇等問(wèn)題，最終形成惡性循環(huán)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)， 目前全國(guó)642座有防洪任務(wù)的城市中仍有340座沒(méi)有達(dá)到國(guó)家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)， 特別是非農(nóng)業(yè)人口150萬(wàn)人以上的34座特大城市中僅有7座達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)， 一些新興的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和新城市的防洪工程建設(shè)嚴(yán)重滯后[13]。

3.2 海綿城市治理城市內(nèi)澇

城市內(nèi)澇治理是需要考慮多方面因素的，不僅要改造建設(shè)排水設(shè)施，還要順應(yīng)自然保護(hù)環(huán)境。而海綿城市恰恰強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，用自然的工具去解決自然的問(wèn)題，這就使得海綿城市理論在解決城市內(nèi)澇問(wèn)題上會(huì)有積極效用。

3.2.1 運(yùn)用海綿城市理念中的“排水”措施

通過(guò)海綿城市的建設(shè)，增加城市綠地面積與透水路面占比，降低硬質(zhì)化城市地面比例，改善下墊面條件，減小地面徑流系數(shù)。在同等降雨量下，海綿城市較傳統(tǒng)城市擁有更多能力更強(qiáng)的海綿體設(shè)施，對(duì)于雨水的吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)城市道路與綠化的吸收量，這在一方面可減輕城市排水管網(wǎng)的壓力，使得排水管網(wǎng)可以安全有效的運(yùn)行，降低了運(yùn)行管理費(fèi)用，節(jié)省了排水管網(wǎng)改建費(fèi)用;另一方面也降低了城市內(nèi)澇發(fā)生的概率。

3.2.2 運(yùn)用海綿城市理念中的“滯水”原理

對(duì)于傳統(tǒng)城市排水管網(wǎng)中較難處理的特大暴雨的等極端天氣，由于短期雨強(qiáng)過(guò)大，洪峰流量過(guò)高，這會(huì)使得排水管網(wǎng)中水壓力突增，往往會(huì)對(duì)排水管網(wǎng)造成破壞。海綿城市擁有“滯水”功能，綠地濕地的滯水能力可以有效降低雨水的匯集速度，延緩峰現(xiàn)時(shí)間，降低洪峰流量。既降低了排水管網(wǎng)中排水壓力，又緩解了城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 從源頭上解決城市內(nèi)澇

海綿城市的宗旨是環(huán)境保護(hù)，設(shè)計(jì)順應(yīng)自然，這對(duì)改善環(huán)境，增強(qiáng)環(huán)境的恢復(fù)能力與自我調(diào)節(jié)能力有著積極的作用。城市地區(qū)各個(gè)生態(tài)區(qū)域不再是人為建造的相互獨(dú)立相對(duì)封閉的個(gè)體，發(fā)揮不出實(shí)際效用，而是有著整體性連續(xù)性可以通過(guò)相互聯(lián)系構(gòu)成一個(gè)生態(tài)整體，這就會(huì)使得各生態(tài)區(qū)域優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)共同調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)實(shí)際效用大于各部分作用之和。可以有效緩解城市內(nèi)水土流失;調(diào)節(jié)氣候，減少極端天氣發(fā)生的頻率，從源頭上解決城市內(nèi)澇問(wèn)題。

4 ?結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的城市要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速的發(fā)展，就必須要面對(duì)并且解決中國(guó)城市內(nèi)澇的問(wèn)題。而就目前來(lái)說(shuō)，海綿城市是最適合我國(guó)城市的建設(shè)形態(tài)，利用城市綠地濕地強(qiáng)大的入滲、滯水能力，及時(shí)有效地排除多余積水;同時(shí)注重生態(tài)系統(tǒng)整體性，發(fā)揮各生態(tài)區(qū)域最大的生態(tài)效用，對(duì)于解決中國(guó)城市內(nèi)澇問(wèn)題有著深遠(yuǎn)意義。

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