基于生態(tài)雨洪管理模式下的吉林省“海綿城市+PPP”設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用研究

孫楊

(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130122)

關(guān)于雨洪管理概念的提出最早來源于國外，在逐步落實(shí)中轉(zhuǎn)變自然水資源認(rèn)知觀，從單一的信奉敬畏，上升為雨水利用與管理，營(yíng)造人與自然資源和諧相處環(huán)境。而海綿城市歸屬于雨洪管理范疇。在第一批海綿城市試點(diǎn)城市中已有16 個(gè)城市達(dá)成既定目標(biāo)。海綿城市成功建設(shè)，合理消除熱島效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，聯(lián)合PPP模式，能夠促使吉林省更具優(yōu)良的雨水管理能力，成為新時(shí)代示范海綿城市。

1 生態(tài)雨洪管理模式的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 滲透與貯存技術(shù)

根據(jù)相關(guān)研究：在生態(tài)雨洪管理模式下，常采用滲透技術(shù)與貯存技術(shù)，提升雨洪管理有效性。所謂的滲透技術(shù)是采用透水鋪裝以及綠色屋頂、下沉式綠地等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的合理滲透，避免城市路面遭受積水風(fēng)險(xiǎn)。其中滲透技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也要遵循一定要求，借此優(yōu)化技術(shù)成效。此處僅列舉3 項(xiàng)常見滲透方式予以闡述。第一，透水鋪裝，即設(shè)計(jì)者要求在城市建設(shè)階段選用的路面鋪裝材料等，都要具有良好的滲透性，且設(shè)定的橫坡需在1%～1.5%以內(nèi)，始終遵循標(biāo)準(zhǔn)的鋪裝施工規(guī)范落實(shí)技術(shù)內(nèi)容。第二，綠色屋頂，即設(shè)計(jì)者與城市建造者可以選擇在市政規(guī)劃中，對(duì)社區(qū)屋頂空間進(jìn)行生態(tài)利用，包括種植綠植等，有利于降低雨水徑流量。第三，下沉式綠地，即在城市建設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要選擇抗旱抗?jié)衬芰ν怀龅木G植，如白楊樹、海棠樹等，并且實(shí)現(xiàn)10 cm 或20 cm 下沉深度的合理設(shè)計(jì)；在溢流口設(shè)計(jì)階段，要求綠地與溢流口頂端最多形成10 cm的間距，而且也要注重緊密銜接，保持雨水資源的合理化排放。

貯存技術(shù)主要是依據(jù)吉林省城市地勢(shì)分布特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然降水的合理匯聚。比如可以在城市建設(shè)蓄水池、人工濕地等。前者可以在城市區(qū)域建設(shè)鋼混水池，此時(shí)建成的城市綠地，既能優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，又具有維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。后者能夠在控制雨水徑流的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)城市景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)雨水損耗情況。通常設(shè)計(jì)的人工濕地不會(huì)形成24 h以上的排空時(shí)間周期。人工濕地深度也多為1.2 m左右。

1.2 調(diào)節(jié)與傳輸技術(shù)

在吉林省海綿城市建設(shè)中，還可以采用調(diào)節(jié)技術(shù)。比如：可以在城市生態(tài)雨洪管理實(shí)施階段建設(shè)調(diào)節(jié)塘。其中包含進(jìn)水口、出水口、預(yù)處理、調(diào)節(jié)區(qū)以及出水設(shè)施、安全防護(hù)等不同結(jié)構(gòu)。要求設(shè)計(jì)人員在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，注重調(diào)節(jié)區(qū)深度控制，大多在0.6～3.0 m，且雨水存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)低于24 h，且在周邊設(shè)置護(hù)欄等帶有安保功能的設(shè)施，就此保持雨水資源的科學(xué)調(diào)節(jié)，使之在進(jìn)出過程保持一定的穩(wěn)定性。而傳輸技術(shù)可以運(yùn)用植草溝技術(shù)等，此項(xiàng)技術(shù)多設(shè)按照200 g/m2規(guī)格土工布進(jìn)行鋪設(shè)，因下列內(nèi)容仍有所提及，故此處不予以贅述。

1.3 雨水截污凈化技術(shù)

在城市雨水流淌過程中，常攜帶各種雜物，故此雨洪管理還應(yīng)當(dāng)借助截污凈化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的有效改造。如設(shè)置坡度在6%以下且2 m 以上寬度的緩沖帶。隨著對(duì)雨水雜質(zhì)的均衡攔截，即可促進(jìn)雨水徑流量的有效控制，維持吉林省各城市雨洪管理秩序。

2 基于生態(tài)雨洪管理模式下吉林省“海綿城市+PPP”設(shè)計(jì)方法

2.1 雨水系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

經(jīng)相關(guān)調(diào)查：在城市建設(shè)規(guī)劃中，要求我國截至2020 年有兩成以上的城市具有70%雨水存儲(chǔ)能力。而到2030年則要求達(dá)標(biāo)城市超出八成。因此，海綿城市PPP 項(xiàng)目模式的推進(jìn)，無疑成為踐行此目標(biāo)的核心動(dòng)力。尤其對(duì)于雨水豐富的吉林省地區(qū)而言，若能及早加大海綿城市PPP 模式應(yīng)用力度，有利于加快吉林省海綿城市建設(shè)速度。其中較為關(guān)鍵的是，基于生態(tài)雨洪管理模式，吉林省“海綿城市+PPP”設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要設(shè)計(jì)者先行實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)赜晁到y(tǒng)的合理開發(fā)。在對(duì)吉林省各城市的雨水系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)與改造設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖ镞M(jìn)行調(diào)研，而后結(jié)合分區(qū)設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)等流程，增強(qiáng)雨水徑流控制。通常情況下，設(shè)計(jì)者在分區(qū)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)城市建設(shè)中小區(qū)建筑物的屋頂、硬化道路、綠地進(jìn)行改造，經(jīng)過綠化屋頂、下沉式綠地以及透水鋪裝手段，保證在降雨天氣里，能夠快速處理路面積水。

在雨水系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)流程中，還要求設(shè)計(jì)者做好雨水徑流量控制需求（V）分析。多參照下列公式計(jì)算得出具體值，即

式（1）中對(duì)應(yīng)的φ、h、F分別代表的是綜合徑流系數(shù)、日降雨量設(shè)計(jì)值、城市匯水面積。與此同時(shí)，也要了解年SS去除率（S總）。

對(duì)應(yīng)的Vbn、V總代表的是城市調(diào)蓄設(shè)施SS去除量與容積。計(jì)算后即可輔助設(shè)計(jì)人員確定正確的設(shè)計(jì)思路。此外，在吉林省海綿城市PPP模式設(shè)計(jì)中，可以借助下沉式綠地作為基礎(chǔ)雨洪管理載體。要求設(shè)計(jì)者結(jié)合降雨量（Pz）、土壤入滲率（K）、吉林省城市低下地勢(shì)綠地服務(wù)面積徑流系數(shù)（Cn）等相關(guān)參數(shù)求取下沉式綠地下凹深度具體值（△h0）。

參照下述公式：

設(shè)計(jì)者在雨水系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中，無論是建設(shè)下沉式綠地還是人工濕地，都要按照標(biāo)準(zhǔn)步驟逐項(xiàng)確定參數(shù)值，進(jìn)而與吉林省地勢(shì)特征、降雨規(guī)律產(chǎn)生較高的匹配度。

2.2 市政給排水聯(lián)合設(shè)計(jì)

在吉林省“海綿城市+PPP”設(shè)計(jì)過程中，理應(yīng)參照PPP項(xiàng)目模式的實(shí)際特征，結(jié)合城市規(guī)劃結(jié)果，聯(lián)合市政給排水系統(tǒng)提出可行性設(shè)計(jì)規(guī)劃。只有依托市政給排水系統(tǒng)進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，才能加強(qiáng)吉林省海綿城市建設(shè)質(zhì)量。針對(duì)吉林省進(jìn)行海綿城市設(shè)計(jì)，實(shí)則是為了增強(qiáng)城市雨水調(diào)蓄能力，繼而積極應(yīng)對(duì)城市澇害以及局部干旱風(fēng)險(xiǎn)。在給排水聯(lián)合設(shè)計(jì)中，需要對(duì)城市鋪裝的道路、排水管道、橋梁、污水處理廠等設(shè)施進(jìn)行均衡分析，而后在展現(xiàn)市政給排水功能時(shí)，能夠促進(jìn)吉林省海綿城市的順利建設(shè)。一般在海綿城市設(shè)計(jì)中，雨水積聚下將造成路面面臨積水后果，從而出現(xiàn)城市給排水系統(tǒng)與實(shí)際排水需求不符現(xiàn)象。據(jù)此，設(shè)計(jì)者可以采取綠色帶設(shè)計(jì)與銜接帶設(shè)計(jì)方式，優(yōu)化吉林省海綿城市建設(shè)效果，保證在PPP項(xiàng)目模式下，提高政府公共財(cái)政利用率。一方面，在吉林省城市內(nèi)設(shè)置的綠化帶，需要與路面邊緣處形成20 cm 距離的位置上栽種綠植。隨著綠植規(guī)模的擴(kuò)增，可借助植物的水土保持能力與滲透力，對(duì)雨水起到凈化過濾作用。另一方面，銜接帶設(shè)計(jì)中可以借鑒上述提及的多項(xiàng)雨洪管理技術(shù)，在城市內(nèi)設(shè)計(jì)人工濕地。此時(shí)可以保持給排水系統(tǒng)與雨水系統(tǒng)形成協(xié)調(diào)關(guān)系，加強(qiáng)吉林省城市生態(tài)環(huán)境有效改善[1]。

2.3 生態(tài)景觀協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

基于生態(tài)雨洪管理模式建設(shè)吉林省海綿城市，需要從生態(tài)景觀設(shè)計(jì)，促使吉林省早日完成全覆蓋海綿城市建設(shè)目標(biāo)。關(guān)于景觀設(shè)計(jì)事項(xiàng)，具體以吉林省長(zhǎng)春市海綿景觀為例，具體可以采用下述景觀設(shè)計(jì)方法，提升城市景觀生態(tài)協(xié)調(diào)性。

2.3.1 景觀道路鋪裝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者可以利用透水鋪裝方式，對(duì)海綿景觀公園中的人行道進(jìn)行綠色鋪裝。包括搭配植草磚改善道路透水性。正如北海海綿公園，其中具體使用草本植物建設(shè)道路，對(duì)原有人行道進(jìn)行覆蓋，而且也采取間接鋪裝方式，增加路面舒適度。

2.3.2 雨水花園設(shè)計(jì)

吉林省長(zhǎng)春市海綿景觀設(shè)計(jì)中，還開設(shè)了專屬雨水花園分區(qū)，與單純?cè)苑N綠植形成的草坪景觀相比，雨水花園視覺美感更突出。它主要是利用30 cm 碎石層，搭配30 mm粗砂層、30 cm栽種土層與15 m厚度的蓄水層形成帶有觀賞與蓄水功能的城市景觀。隨著雨水降落在雨水花園中，能在滲透中增加地下水量，保持植物水分的充分供應(yīng)。

2.3.3 植草溝設(shè)計(jì)

在對(duì)吉林省海綿城市PPP模式項(xiàng)目進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)時(shí)，還可以采取植草溝設(shè)計(jì)方法，利用與城市河流管道的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)路面積水的有效汲取，促進(jìn)景觀草本植物的優(yōu)良生長(zhǎng)。包括對(duì)景觀周邊改造設(shè)計(jì)為植草溝等，經(jīng)過對(duì)公共財(cái)政資金的合理利用，可以強(qiáng)化吉林省景觀設(shè)計(jì)效果[2]。

2.4 海綿城市PPP方案設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)局公布的相關(guān)數(shù)據(jù)：2020年我國在海綿城市建設(shè)PPP項(xiàng)目中，以吉林省244.6億元投資額位列榜首。而設(shè)計(jì)者在海綿城市PPP 項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)者出具相對(duì)完善的方案，用于支撐海綿城市的順利建設(shè)，進(jìn)而在PPP模式導(dǎo)向下，致使城市雨洪管理水平的有效提高。

如吉林省松原市在2019 年開設(shè)的市區(qū)東南部海綿城市PPP項(xiàng)目，其中此項(xiàng)目中預(yù)估投資額為28.25億元，涵蓋截污設(shè)計(jì)、綠化帶景觀設(shè)計(jì)、河道生態(tài)恢復(fù)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)內(nèi)容。對(duì)此，設(shè)計(jì)者專門編制了與之對(duì)應(yīng)的調(diào)蓄池等相關(guān)市政基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)方案，保證優(yōu)化設(shè)計(jì)后的松原市具有海綿城市PPP 項(xiàng)目設(shè)計(jì)特征，在18.7 km無名泄溝渠設(shè)計(jì)中，始終彰顯海綿城市雨洪管理價(jià)值，為吉林省周邊城市海綿城市PPP 項(xiàng)目目標(biāo)的達(dá)成提供關(guān)鍵性指引。

3 基于生態(tài)雨洪管理模式下吉林省“海綿城市+PPP”實(shí)踐應(yīng)用路徑

3.1 應(yīng)用新型環(huán)保材料

基于生態(tài)雨洪管理模式下的吉林省“海綿城市+PPP”實(shí)踐應(yīng)用階段，為了促成海綿城市建設(shè)目標(biāo)，依據(jù)PPP模式特征，優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境，需要充分應(yīng)用新型環(huán)保材料，借此在海綿城市建設(shè)中能夠從材料層面，加強(qiáng)雨洪優(yōu)質(zhì)管理。關(guān)于新型環(huán)保材料的有效應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)對(duì)吉林省城市建設(shè)期間形成的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了解[3]。經(jīng)調(diào)查：在城市建設(shè)中，充當(dāng)蓄水、滯水、滲透功能的設(shè)施，總投資額占比達(dá)到33%左右，這就要求在以PPP模式建設(shè)海綿城市時(shí)，可以利用管理外包方式分配物資管理權(quán)限，督促從事項(xiàng)目管理工作的單位，能夠在物資篩選環(huán)節(jié)，對(duì)供應(yīng)商資質(zhì)予以核查，若符合海綿城市材料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，則建立持久合作關(guān)系，否則需要重新界定合作范圍。

在相關(guān)研究中提到，適合運(yùn)用在吉林省海綿城市PPP項(xiàng)目中的環(huán)保型材料，包含天然彩石透水地坪、便攜式儲(chǔ)水罐等。此次研究以此兩種常用材料為例進(jìn)行分析。前一種材料的應(yīng)用，具體是利用6 mm粒徑彩石鋪設(shè)而成城市道路，因其耐磨性、耐風(fēng)化性較強(qiáng)，且美觀度高，故此屬于比較值得推廣的一類材料。在應(yīng)用階段，涵蓋全透型與不透型兩種類型路基。在海綿城市PPP 項(xiàng)目建設(shè)中，以全透型路基為例，要求按照9%壓實(shí)度以上素土夯實(shí)層、搭配透水土工布、匯水快滲管、60 mm 粒徑碎石層、10%空隙率透水層、30%空隙率6 mm粒徑面層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)吉林省海綿城市新型環(huán)保材料的合理應(yīng)用。后一種材料在應(yīng)用中，可以將其應(yīng)用在植草溝地基下，可為海綿城市的建設(shè)創(chuàng)造有利的蓄水、調(diào)節(jié)以及滲透條件。與傳統(tǒng)聚丙烯材質(zhì)的PP模塊水池比較，此種富含聚乙烯材料的新型材料，其回收率高、低造價(jià)且適用范圍可集中在下沉式綠地以及綠化帶、植草溝等部分，可以保持優(yōu)良的韌性?；诖?，在海綿城市PPP 項(xiàng)目建設(shè)中，新型環(huán)保材料的應(yīng)用是維護(hù)吉林省海綿城市建設(shè)質(zhì)量的重要保障。

3.2 創(chuàng)新生態(tài)建造技術(shù)

在海綿城市建造設(shè)計(jì)中還要積極創(chuàng)新生態(tài)建造技術(shù)，為吉林省海綿城市PPP 項(xiàng)目中各種新技術(shù)的應(yīng)用提供新思路。經(jīng)過相關(guān)研究，認(rèn)定植草溝作為與海綿城市建設(shè)要求契合度較高的一種新型生態(tài)建造技術(shù)，本身有著顯著的應(yīng)用價(jià)值。其中植草溝技術(shù)在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，往往能夠產(chǎn)生突出的凈水功能，并降低洪峰流量，故此在城市建設(shè)應(yīng)用中，可以將此項(xiàng)技術(shù)用在雨水管網(wǎng)替代工程中。隨著植草溝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，即可提高海綿城市建設(shè)水平。關(guān)于植草溝技術(shù)的應(yīng)用，在吉林省惡劣水質(zhì)以及大徑流量的城市道路中適應(yīng)性較強(qiáng)，且涵蓋干濕以及傳輸式3 種類型。對(duì)于現(xiàn)如今吉林省局部地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間存在積水狀態(tài)的城市街道，能夠應(yīng)用植草溝技術(shù)進(jìn)行城市改造[4]。

依據(jù)住建部下達(dá)的相關(guān)規(guī)范，在海綿城市建設(shè)中，可以通過植草溝技術(shù)的合理應(yīng)用，提升吉林省雨水徑流控制能力。參照我國吉林省區(qū)域分布特點(diǎn)，需要盡量選擇本土化植物，避免因植物適應(yīng)力因素，造成植草溝蓄水能力下降，如蘆葦苗、紫羊茅、芡實(shí)等。此外，為了應(yīng)對(duì)吉林省中大雨積水風(fēng)險(xiǎn)，還應(yīng)當(dāng)保證在植草溝技術(shù)下栽種的植物具有輸水優(yōu)勢(shì)，按照當(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)準(zhǔn)，確定此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的距地距離參數(shù)，通常在9 cm以上，借此保證當(dāng)?shù)厥姓芫W(wǎng)等城市設(shè)施與之形成良好的銜接關(guān)系。

3.3 滲透生態(tài)建設(shè)理念

在吉林省“海綿城市+PPP”實(shí)際應(yīng)用階段，還要注重生態(tài)建設(shè)理念的有效滲透，而且也應(yīng)當(dāng)充分汲取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，包括了解國內(nèi)外城市優(yōu)秀的應(yīng)用成果等，進(jìn)而形成全新的海綿城市建設(shè)思想，指引相關(guān)人員采取有效措施，改造城市面貌，使之符合海綿城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

比如：可以借鑒澳大利亞雨洪管理經(jīng)驗(yàn)，該國家在城市雨洪管理中，專門頒布了各項(xiàng)雨洪管理制度，如“雨水排放許可制度”“相關(guān)健康標(biāo)準(zhǔn)”“雨水收集器使用標(biāo)準(zhǔn)”等，這些與現(xiàn)代化城市建設(shè)方向相匹配的制度，往往能夠督促城市涉水系統(tǒng)的良性運(yùn)作。故此，國吉林省在海綿城市PPP 項(xiàng)目建設(shè)中，也要善于應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化制度，對(duì)生態(tài)建設(shè)事項(xiàng)提出明確規(guī)定，從而打造相對(duì)規(guī)范的雨洪管理環(huán)境。又如：新加坡還在城市發(fā)展中自源頭控制→末端控制管理流程，提出了多項(xiàng)可行性舉措。例如：在控制國家雨水徑流源頭時(shí)，啟動(dòng)滯留池建設(shè)規(guī)劃，而在雨水徑流傳輸過程中，提高流域水位，并拓寬排水管道。至于末端則以城市周邊水域攔洪壩建設(shè)為基礎(chǔ)。由此表明，在對(duì)吉林省城市的海綿城市PPP 項(xiàng)目應(yīng)用生態(tài)建設(shè)理念時(shí)，應(yīng)秉承因地制宜原則，加強(qiáng)水源綜合管理，無論是自然降雨還是河流湖泊水源，都要處于可控狀態(tài)，從源頭處控制徑流[5-6]。

4 結(jié)語

綜上所述，從生態(tài)雨洪管理模式視角，對(duì)吉林省海綿城市PPP項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化改造，需從給排水聯(lián)合設(shè)計(jì)、景觀協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以及雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)等方面確定適合吉林省生態(tài)環(huán)境與城市改造設(shè)計(jì)的具體方法，也要在全面打造“海綿城市+PPP”生態(tài)建設(shè)環(huán)境之上，實(shí)現(xiàn)新型環(huán)保材料、生態(tài)建造技術(shù)、建設(shè)理念與城市管控模式的廣泛應(yīng)用，以期提高吉林省雨洪管理效率，合理利用雨水資源。