海綿城市建設(shè)中低影響開發(fā)應(yīng)用效果評估思考

□文/李曉雷 張高嫄

在2013年末召開的中央城鎮(zhèn)化工作會議上，習(xí)近平總書記提出要大力建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”的理念。海綿城市是指城市能如海綿一樣，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，旱天時(shí)將儲存的排出并加以利用。海綿城市的建設(shè)途徑主要分為三方面：對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)及修復(fù)、低影響開發(fā)。其中低影響開發(fā)理念是美國在20 世紀(jì)90年代提出的一項(xiàng)應(yīng)對內(nèi)澇和城市面源污染的城市排水系統(tǒng)專項(xiàng)技術(shù)，是海綿城市建設(shè)中重要的基礎(chǔ)元素。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)通過對雨水的滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸與截污凈化等過程，排入雨水管網(wǎng)，錯開洪峰流量，同時(shí)減少初期雨水沖刷地面帶來的污染，降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

1 源頭低影響開發(fā)對海綿城市建設(shè)的支撐

1.1 低影響開發(fā)設(shè)施類型（源頭）應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃控制目標(biāo)，結(jié)合具體地區(qū)的水文、地質(zhì)等條件，采用源頭分散的低影響開發(fā)技術(shù)和設(shè)施。目前實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用較多的設(shè)施有透水鋪裝、綠色屋頂、生物滯留設(shè)施等。

透水鋪裝結(jié)構(gòu)逐層為透水面、透水找平層、基層、土基，雨水能夠逐層最終下滲到土基，達(dá)到減少雨水徑流總量和徑流污染的目的[1]。透視鋪裝材料包含磚、水泥混凝土，適用于區(qū)域較廣、施工較方便的地區(qū)，如廣場、停車場、人行道以及車流量較小的道路、機(jī)動車道[2]。根據(jù)相關(guān)研究可知，透水鋪裝路面對徑流總量可達(dá)到最高90%的消減率[3]。

降雨時(shí)雨水大量匯集至屋面，屋面雨水是源頭低影響開發(fā)控制的主要環(huán)節(jié)，綠色屋頂可以接收60%以上的雨水，在蓄存雨水、削減徑流的同時(shí)，可改善空氣質(zhì)量，緩解城市熱島效應(yīng)[4]。綠色屋頂應(yīng)用在具有防水等條件的平屋頂建筑和坡度低于15°的屋頂。據(jù)有關(guān)研究表明，綠色屋頂可最高削減50%的徑流總量[5]。

植草溝是指種有植被的地表溝渠，可收集、輸送和排放徑流雨水并具有一定凈化作用，可用于銜接其他各項(xiàng)設(shè)施、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)[2]。植草溝適用于建筑與小區(qū)內(nèi)道路、廣場、停車場等不透水面周圍，城市道路及城市綠地等區(qū)域，也可作為預(yù)處理設(shè)施或代替雨水管渠。

生物滯留設(shè)施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施。其主要適用于建筑與小區(qū)內(nèi)建筑、道路及停車場的周邊綠地以及城市道路綠化帶等城市綠地內(nèi)。王玉冰等[6]采用人工模擬雨水試驗(yàn)研究生物滯留池對降雨徑流水文、水質(zhì)控制效能，結(jié)果表明：生物滯留池可去除24.5%～86.7%的COD，對徑流總量控制率為18.4%～20.4%。

下沉式綠地是指低于周邊鋪砌地面或道路在200 mm以內(nèi)的綠地，利用開放空間承接和儲存雨水，減緩城市排水壓力，削減雨水面源污染負(fù)荷。葉水根等[7]通過研究發(fā)現(xiàn)，在1倍匯水面積的情況下，下凹式綠地對10 a 一遇的暴雨，徑流削減率最高達(dá)到87.15%，隨著重現(xiàn)期的增加（至50 a一遇、100 a一遇）削減率逐步減小。

各低影響開發(fā)設(shè)施均具有特點(diǎn)及適用范圍，因此應(yīng)根據(jù)明確的控制目標(biāo)結(jié)合匯水地區(qū)相關(guān)特性靈活選用低影響開發(fā)設(shè)施及其組合系統(tǒng)。

1.2 低影響開發(fā)技術(shù)構(gòu)建途徑

低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)城市開發(fā)建設(shè)的各個環(huán)節(jié)。在規(guī)劃中均遵循低影響開發(fā)理念，明確控制目標(biāo)，落實(shí)設(shè)施建設(shè)的主要內(nèi)容，低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建途徑見圖1。

圖1 低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建途徑

2 海綿地塊建設(shè)效果評估

2.1 評價(jià)方法

2019 年 8 月 1 日起實(shí)施的 GB/T 51345—2018《海綿城市建設(shè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對海綿城市建設(shè)的評價(jià)內(nèi)容、評價(jià)方法等作出了規(guī)定，要求海綿城市的建設(shè)要保護(hù)自然生態(tài)格局，按照“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的理念系統(tǒng)謀劃，采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方法實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的綜合目標(biāo)；主要評價(jià)內(nèi)容包括：年徑流總量控制率及徑流體積控制、源頭減排項(xiàng)目實(shí)施有效性、路面積水控制與內(nèi)澇防治、城市水環(huán)境質(zhì)量、自然生態(tài)格局管控與水體生態(tài)性岸線保護(hù)、地下水埋深變化趨勢、城市熱島效應(yīng)緩解。

2.2 現(xiàn)狀評估存在問題

2.2.1 建設(shè)時(shí)序

目前在海綿城市的開發(fā)建設(shè)和整改中，由于低影響開發(fā)相關(guān)工程的施工周期較長，通常需要3～5 a，不同地塊的建設(shè)時(shí)序不同，不同地塊、不同類型的低影響開發(fā)設(shè)施對雨水徑流帶來的效果及影響也不同，在進(jìn)行評估時(shí)可能無法得到按照全部完工地塊所達(dá)到的評估效果，因此應(yīng)全域管控、避免碎片化推進(jìn)，研究各地塊低影響開發(fā)措施的建設(shè)時(shí)序或完善評估方法。

2.2.2 評估方法

目前常用的評價(jià)方法有現(xiàn)場監(jiān)測及模型模擬，對于已建成地塊常采用監(jiān)測數(shù)據(jù)的方式，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括水質(zhì)變化、溢流處理設(shè)施SS 排放濃度、地下水位變化趨勢等，但監(jiān)測點(diǎn)位獲取數(shù)據(jù)信息的有效利用及質(zhì)量存在較大問題。對于未建成地塊常采用模型模擬的方式進(jìn)行評估，而模型模擬需要大量本地參數(shù)，如果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，建立的模型無法較好的預(yù)測實(shí)際情況，實(shí)踐較為困難。

3 對于海綿城市建設(shè)管理層面的思考

1）低影響開發(fā)是海綿城市源頭建設(shè)的主要手段，應(yīng)合理控制開發(fā)強(qiáng)度，最大限度減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞。在城市建設(shè)過程中將低影響開發(fā)理念融入至總體規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各相關(guān)專業(yè)，確保達(dá)到低影響開發(fā)控制目標(biāo)。

2）為獲取并保留大量本地參數(shù)，進(jìn)行后續(xù)模型的率定工作，地塊建設(shè)效果應(yīng)建立長期監(jiān)測制度，驗(yàn)證已建成項(xiàng)目是否達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，對低影響開發(fā)設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行效果進(jìn)行核實(shí)，如若發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行有效地處理處置。選擇至少一個典型排水分區(qū)及內(nèi)部1～2個典型項(xiàng)目或設(shè)施進(jìn)行至少1 a的連續(xù)性系統(tǒng)監(jiān)測，對于監(jiān)測點(diǎn)的選取應(yīng)該本底清楚、邊界清晰。

3）應(yīng)采用區(qū)域海綿效果建設(shè)評估軟件對區(qū)域效果進(jìn)行評估，優(yōu)化方案。目前常用的模型軟件包括SWMM、MIKE 21、Infoworks 等，較多研究表明結(jié)合本地參數(shù)進(jìn)行模型率定與實(shí)際調(diào)查情況基本一致，但為實(shí)現(xiàn)模型利用的有效性，首先需要較為精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)對于模型參數(shù)的調(diào)整和率定需要簡化時(shí)間，提高效率。

4）加強(qiáng)海綿城市建設(shè)全過程管控，從早期的規(guī)劃，到勘察設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、竣工驗(yàn)收，再到后期的運(yùn)維管理，都需要制定標(biāo)準(zhǔn)，形成閉環(huán)管理形式。需要建立規(guī)劃-建設(shè)管控制度支撐源頭低影響開發(fā)，將海綿城市建設(shè)要求納入建設(shè)工程“兩證一書”等行政審批之中。

5）需探索便捷實(shí)用的工具方便管理部門使用，提供相應(yīng)指導(dǎo)參數(shù)范圍值，在地塊監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，確保達(dá)到海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)。在進(jìn)行長期考核評估、規(guī)律分析的過程中，不斷優(yōu)化指導(dǎo)建設(shè)方案，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)度，確保后續(xù)維護(hù)管理的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

低影響開發(fā)技術(shù)是建設(shè)海綿城市的重要元素，在實(shí)踐海綿城市理念上發(fā)揮了重要的作用，應(yīng)根據(jù)GB/T 51345—2018 進(jìn)行合理地綜合性地評估；另外建成后的海綿城市管理方法尤為重要，在未來需要進(jìn)行不斷地探索，保證城市長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。