海綿城市建設(shè)的思考與研究

1 海綿城市的基本概念

在《2012 低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中，“海綿城市”的基本概念首次在會(huì)議中提出并加以推廣; 國(guó)務(wù)院辦公廳出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出，采應(yīng)用下滲、滯留、蓄水、凈化、利用、排水等自然措施，將城市 75%的自然雨水就地進(jìn)行消納和循環(huán)利用。讓城市像海綿一樣會(huì)呼吸、吸收、存儲(chǔ)和釋放雨水，彈性的適應(yīng)外部環(huán)境變化，從而使得城市具備彈性收縮來(lái)應(yīng)對(duì)和緩解城市難題，是近年來(lái)備受關(guān)注的新型城市雨水管理概念。海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

2 海綿城市建設(shè)研究的意義

在城市快速擴(kuò)張的背景下，由于城市的快速發(fā)展與落后的排水系統(tǒng)不相匹配，從而影響了良性的水文循環(huán)，城市水體受到破壞，可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題越來(lái)越突出。目前制約城市發(fā)展的主要問(wèn)題有: 資源匱乏、城市內(nèi)澇頻發(fā)、水體污染加劇、城市地下水位線下降。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015 年，全國(guó)已有超過(guò) 15 個(gè)城市發(fā)生了嚴(yán)重內(nèi)澇災(zāi)害，然而在我國(guó) 600 多個(gè)城市中，有將近 2 /3 的城市缺水，其中嚴(yán)重缺水的城市有 150多個(gè)。面對(duì)著城市內(nèi)澇帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p害，我國(guó)采取了更多的措施來(lái)加速城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)。在改進(jìn)灰色基礎(chǔ)設(shè)施的同時(shí)，加大綠色基礎(chǔ)設(shè)施、城市水文系統(tǒng)、綠色建筑、城市道路的建設(shè)。保證海綿體在城市中的占有率，是保持城市綠色化發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展、排除城市內(nèi)澇、解決城市短缺用水、防治水污染的重要措施，具有深遠(yuǎn)的意義。

3 研究的方法與步驟

1) 提出問(wèn)題。通過(guò)研究區(qū)域背景進(jìn)行文獻(xiàn)分析，收集資料進(jìn)行可行性研究。

2) 分析問(wèn)題。對(duì)海綿體的建設(shè)在三門峽的應(yīng)用進(jìn)行研究和思考，同時(shí)對(duì)海綿體建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，得到結(jié)論，即分析海綿城市建設(shè)在三門峽應(yīng)用的可行性。

3) 解決問(wèn)題。選擇適合三門峽的海綿城市體建設(shè)類型，通過(guò)三門峽本地的實(shí)例來(lái)研究該技術(shù)的效率及效益，然后改進(jìn)和完善該項(xiàng)技術(shù)在三門峽的應(yīng)用，最后總結(jié)與展望，把該技術(shù)應(yīng)用在更多的地區(qū)。研究方法與步驟見(jiàn)圖 1。

同時(shí)，可以結(jié)合低影響開(kāi)發(fā)城市建設(shè)模式的相關(guān)知識(shí)， 依據(jù)責(zé)任主體中的規(guī)劃、道路交通、園林、其他項(xiàng)等因素來(lái)宏觀把控海綿城市的建設(shè)思路。在海綿城市的低影響開(kāi)發(fā)模式下，首先應(yīng)該有總體規(guī)劃來(lái)確定低影響模式下的理念、實(shí)施目標(biāo)和實(shí)施戰(zhàn)略等相關(guān)問(wèn)題。而后在專項(xiàng)規(guī)劃中，應(yīng)該結(jié)合城市的排水防澇、道路與交通、綠地系統(tǒng)、城市給排水等專項(xiàng)方案來(lái)引導(dǎo)，保證順利實(shí)施。在接下來(lái)的海綿城市的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該綜合考慮建筑小區(qū)、城市綠地、道路管網(wǎng)等進(jìn)行綜合的場(chǎng)地布局，設(shè)施設(shè)備的綜合布局，并保證工程合理預(yù)算的前提下，設(shè)計(jì)出適合三門峽本地特有的海綿城市系統(tǒng)。

4 現(xiàn)狀分析及存在的問(wèn)題

4．1 現(xiàn)狀分析

目前三門峽的海綿城市現(xiàn)狀是整體處于集中建設(shè)階段。在市區(qū)的西部，生態(tài)基礎(chǔ)良好，生態(tài)類型多樣化，在天鵝湖人工濕地的建設(shè)基礎(chǔ)上，吸取和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并應(yīng)用在陜州公園的建設(shè)上，形成以湖泊、灘涂、河流為基礎(chǔ)，以風(fēng)景園林、公園綠地為依托的獨(dú)特海綿體。但是在市區(qū)的中、東部，目前處于低速開(kāi)發(fā)狀態(tài)，主要是利用城市綠化帶、鋪設(shè)透水路面、加大建設(shè)市區(qū)城市公園等措施來(lái)加大建設(shè)。經(jīng)過(guò)筆者的簡(jiǎn)單推算，城市的不透水路面占比為 40%左右，不利于雨水的收集與下滲。由于市區(qū)本身的地勢(shì)特點(diǎn)，極易形成雨水徑流，造成雨水的進(jìn)一步的流失和污染。

4．2 存在的問(wèn)題

1) 雨水排水不暢，易造成城市內(nèi)澇。在雨季到來(lái)時(shí)，由于城市排水管道老舊、排水量日益加大、雨水口設(shè)置不合理等因素影響，使得城市在面臨較大降雨量的時(shí)候，難以迅速排出雨水，加之雨水夾雜著城市垃圾等異物積聚，造成排水口的堵塞而造成排水不便、雨水積聚等現(xiàn)象，造成城市內(nèi)澇，給城市的排洪、防澇帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

2) 雨水徑流明顯，易造成雨水污染。由于三門峽本身處于多山地帶，城市呈現(xiàn)出“東高西低”的獨(dú)特地形地貌，在雨季到來(lái)時(shí)，無(wú)法下滲的雨水積少成多，順著獨(dú)特的地形坡道產(chǎn)生較大的雨水徑流，而又由于城市地面污染等原因，雨水徑流會(huì)攜帶著污染物排放到城市的雨水管網(wǎng)、城市的人工濕地、湖泊、河流等處，從而造成雨水的大面積污染。

3) 硬化路面過(guò)多，易造成熱島效應(yīng)。由于車輛荷載等因素影響，城市市政道路多采用硬化的非下滲路面。雖然非下滲路面能在一定程度上阻斷水的下滲，從而保證路基的結(jié)構(gòu)安全性，但是隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)一步發(fā)展，硬化路面顯示出諸多的弊端，比如路面的不透水性阻止了水的下滲和補(bǔ)給地下水等作用，容易造成城市路面的積水甚至是雨水徑流的出現(xiàn)。由于城市硬化道路過(guò)多，則綠化設(shè)施較少，造成了太陽(yáng)輻射等熱量集聚在城市的硬化路面中不能及時(shí)排出，最終導(dǎo)致熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。

5 海綿城市建設(shè)的規(guī)劃思路

加大、加快城市海綿體的建設(shè)，讓城市像海綿一樣會(huì)呼吸、吸收、存儲(chǔ)和釋放雨水，具有彈性的適應(yīng)外部環(huán)境變化和改變外部環(huán)境，從而使得城市具備彈性收縮來(lái)應(yīng)對(duì)和解決城市水管理難題，是近年來(lái)備受關(guān)注的新型城市雨水管理概念。本文主要通過(guò)以下三個(gè)方面，來(lái)分析和研究海綿城市系統(tǒng)在三門峽地區(qū)應(yīng)用的條件。

5．1 保護(hù)原有“城市海綿體”生態(tài)環(huán)境

三門峽是一座自然環(huán)境優(yōu)美、富有無(wú)限魅力的“黃河金三角”城市，黃河在此處奔流不息，眾多河流也集聚于此，創(chuàng)造了豐富多樣的水資源。自然環(huán)境的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使得三門峽市的海綿城市建設(shè)具備了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)資源。依靠黃河沿岸的三門峽人工濕地國(guó)家 4A 級(jí)景區(qū)“天鵝湖濕地公園”，總規(guī)劃面積 8 000 余畝( 1 畝≈666．67 m2) ，水面、灘涂面積 6200 余畝。

近年來(lái)，人工濕地的保護(hù)力度逐年加大，以盡可能地保護(hù)濕地的生態(tài)系統(tǒng)，保證生物的多樣化。嚴(yán)格控制人工濕地的面積紅線，通過(guò)邊緣土方來(lái)造就城市雨水與濕地的緩沖地帶，對(duì)于雨水的凈化和排洪具有良好的緩解作用。人工濕地是一片特殊地區(qū)，河水會(huì)在這里積聚一定的時(shí)間，從而形成漬水、缺氧的土壤，土壤上長(zhǎng)滿各種親水植物。濕地發(fā)揮著重要的生態(tài)作用，不僅可以為不同類型的動(dòng)植物提供棲息地，而且具備存儲(chǔ)水的能力，并且去除水中 90%的沉積物和毒素，濕地還有助于減緩大氣中二氧化碳的排放速度。在確保防洪安全的基礎(chǔ)上，努力創(chuàng)造出具有豐富自然的水邊環(huán)境，恢復(fù)城市河流濕地的自然生態(tài)和環(huán)境功能其核心是盡力恢復(fù)城市河流濕地的生物多樣性的特性。使得城市充分利用水資源的循環(huán)和利用，使水分合理地存儲(chǔ)在城市“海綿體”中，做到吞吐合理，既能存儲(chǔ)水資源，又能在干燥季節(jié)調(diào)節(jié)、利用水資源。由于形成天然的人工濕地景觀，游客可以通過(guò)玻璃棧橋等近距離接觸到人工濕地，形成人親近自然、利用自然、改善自然的良性循環(huán)。

5．2 恢復(fù)和修復(fù)被破壞的“城市海綿體”

由于人類活動(dòng)區(qū)域的增大，不可避免地對(duì)自然界造成了一些破壞，因此，在海綿城市建設(shè)中，更應(yīng)該注重恢復(fù)和修復(fù)已經(jīng)被破壞的“海綿城市體”。

1) 應(yīng)該逐步完善城市綠地系統(tǒng)，推進(jìn)城市綠地、城市走廊等綠地的建設(shè)，優(yōu)化綠地、公園在城市中的布局，例如可以將廢棄用地改建成綠地、拆遷后重新規(guī)劃城市綠地、見(jiàn)縫插針地進(jìn)行綠地的建設(shè)等，加大城市綠地的覆蓋范圍，提高城市的綠化效果，使得城市規(guī)劃的更加均衡有序。

2) 應(yīng)開(kāi)展城市水污染的防治，保證城市綠地用水。應(yīng)進(jìn)行全面的水體治理工作，避免工程污水、生活污水等污染源，全面進(jìn)行控源截污，避免城市雨水徑流攜帶的污染物污染城市雨水管網(wǎng)。強(qiáng)化城市雨水管道、城市排污管道的系統(tǒng)治理工作，科學(xué)地開(kāi)展水體的防治工作，讓雨水在城市綠地中充分“沉下去”，既做到了最大化地利用雨水資源，又使得雨水在城市綠地內(nèi)得到凈化和吸收。

3) 逐步減少城市灰色基礎(chǔ)設(shè)施，積極加大城市綠色設(shè)施的建設(shè)，大力發(fā)展和完善城市的雨水管道、污水管道等基礎(chǔ)設(shè)施，加強(qiáng)污水處理措施，加快老舊管道的更新改造工作。

5．3 采用低影響開(kāi)發(fā)措施來(lái)加大建設(shè)城市生態(tài)環(huán)境

充分利用 LID( 低影響開(kāi)發(fā)) 符合自然的模式，要考慮到類似于天鵝湖濕地公園這種“大海綿體”的建設(shè)，也要考慮低影響開(kāi)發(fā)的“小海綿體”的建設(shè)，同時(shí)要處理好綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施之間的關(guān)系，加大、加快城市海綿體在三門峽湖濱區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)的基本建設(shè)，例如: 加裝鋪貼道路透水材料、停車場(chǎng)泊車位透水磚、植草溝、屋頂花園、花圃等景觀設(shè)計(jì)和改造，這些設(shè)施與城市景觀相結(jié)合，可以緩解城市徑流、進(jìn)行污染控制，不僅可以增加城市綠化率，減少大氣污染，降低城市污染治理和維護(hù)的費(fèi)用，而且可以充分地讓水“沉下去”并積聚起來(lái)，需要時(shí)把積蓄的水釋放出來(lái)，并加以良性運(yùn)用和操作，使得城市在青山綠水的包圍中，充分利用自然因素、結(jié)合外部環(huán)境，保持城市的健康、平衡、高速的發(fā)展。同時(shí)，在城市建設(shè)中加大綠色設(shè)施的投入和保護(hù)，在人行橫道、步行街、非機(jī)動(dòng)車道、城市郊區(qū)道路等受荷載壓力較小的地方，采用新型的透水材料、地磚等進(jìn)行鋪貼，因?yàn)檫@種新型材料的磚本身具有可透水性，并且兩個(gè)相鄰的磚之間采用了透水性填充材料填充和處理; 對(duì)于自行車停放的區(qū)域和停車場(chǎng)的地面，德國(guó)采用有一定孔洞的混凝土磚或者多孔磚，并在磚孔內(nèi)用黏性土進(jìn)行填充，這樣不僅有利于植物的生長(zhǎng)，而且可以加大 40%的地面綠化率，我國(guó)可以借鑒; 同時(shí)考慮到居民區(qū)、廣場(chǎng)等需要硬質(zhì)路面，要選擇用實(shí)心磚鋪路，但相鄰的兩塊磚之間會(huì)留出空隙，可在空隙中穿插黏性泥土，這樣天然的植物就可以在此處生根發(fā)芽，地面就可以形成 20%的綠化面積; 在建筑物周邊、居民區(qū)、步行道路、校園和公園的步行道上，由于運(yùn)動(dòng)、散步、鍛煉的人比較多，路面使用率很高，可采用細(xì)碎石或細(xì)鵝卵石鋪設(shè)，采用這種大小均勻的石子散落鋪貼而成的道路，雨水可以透過(guò)碎石之間的縫隙進(jìn)行下滲，具有良好的地面透水性，而且還杜絕了雜草的生長(zhǎng); 城市街道的次干路、支路則采用多孔磚加碎石來(lái)鋪貼，即鋪貼多孔磚并在多孔磚中撒入一定級(jí)配的碎石，這種方式可以拒絕雜草的生長(zhǎng)，但雨水可以順利通過(guò)并下滲，其地面的熱輻射也明顯低于全硬化路面。

6 結(jié) 語(yǔ)

“海綿城市”建設(shè)理念貫穿于城市建設(shè)的每一個(gè)細(xì)微之處。因此，應(yīng)做好城市海綿體建設(shè)的前期工作，解決海綿體建設(shè)的技術(shù)難題，努力把三門峽建設(shè)成黃河金三角地區(qū)優(yōu)秀的海綿城市，成為河南省海綿城市的示范城市。但是由于水資源管理具備有不定向性，難以進(jìn)行定向疏導(dǎo)和排出，在今后的城市海綿體建設(shè)過(guò)程中更應(yīng)注意海綿體對(duì)水體的控制、吸收、存儲(chǔ)等問(wèn)題，讓水充分的沉下去。整治疏通河道，修復(fù)被破壞的“海綿體”，創(chuàng)建新的“海綿體”，初步實(shí)現(xiàn)排水防澇的目標(biāo)。在城市低影響的開(kāi)發(fā)的形勢(shì)下，海綿城市的建設(shè)刻不容緩，人類充分利用自然、改造自然來(lái)緩解城市雨水等問(wèn)題，必將在城市發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。