海綿城市建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)淺議

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摘要：我國城市內(nèi)澇隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快而日益嚴(yán)重，海綿城市能夠有效的解決城市水資源短缺和內(nèi)澇的問題，在城市建設(shè)中起到至關(guān)重要的作用。本文簡單介紹了海綿城市提出的背景及海綿城市的定義及其作用，分析了海綿城市建設(shè)技術(shù)措施及技術(shù)要點(diǎn)，并作出了展望。

關(guān)鍵詞：海綿城市；技術(shù)要點(diǎn)；綠色屋頂

1海綿城市提出的背景

1.1水資源短缺

我國人均水資源量僅有2100m3，全國年平均缺水量500多億m3，有近三分之二的城市缺水，水資源供需矛盾日益突出，與此同時(shí)，隨著城市總水量的增加，地下水的開采日益嚴(yán)重，導(dǎo)致地下水水位持續(xù)下降，根據(jù)中國水資源問題與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究中指出，我國地下水超采面積已經(jīng)達(dá)到19萬km2。1.2水質(zhì)惡化我國水質(zhì)惡化主要體現(xiàn)在面源污染，面源污染主要由土壤中的泥沙顆粒、氮磷、農(nóng)藥以及大氣顆粒物等組成，具有空間分布較廣、成分復(fù)雜、水質(zhì)不穩(wěn)定等特點(diǎn)，又由于種植業(yè)污水、養(yǎng)殖業(yè)污水、生活污水、工業(yè)污水等沒有得到集中、統(tǒng)一的處理，直接排放到河流及湖泊中，導(dǎo)致大量的營養(yǎng)物質(zhì)隨著地表徑流流入水體中，江河湖泊受到不同程度的污染，導(dǎo)致水質(zhì)進(jìn)一步的惡化。

1.3洪澇頻發(fā)

隨著城市建設(shè)用地面積的增加，降雨時(shí)雨水匯集面積增大，雨水流量增大，導(dǎo)致雨水下滲速度減緩，造成城市雨水管工作負(fù)荷增大，愈來愈多的雨水在城市內(nèi)部道路積蓄，以至于出現(xiàn)部分積水甚至洪澇災(zāi)害。1.4水生態(tài)功能退化改革開放以來，我國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，難免會(huì)對周邊的環(huán)境產(chǎn)生一些負(fù)面的影響，在郊區(qū)農(nóng)村地段，大量的工業(yè)廢水和生活污水不經(jīng)處理直接排放至河流中，導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴(yán)重，水中營養(yǎng)物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。根據(jù)對全國濕地的調(diào)查結(jié)果顯示，由于基建、圍墾等的占用，濕地的面積不斷減少，2004到2014年期間我國濕地總面積減少了8.82%，自然生態(tài)的循環(huán)遭到破壞，例如池塘出現(xiàn)“藻華”等。

2海綿城市的定義及作用

為了適應(yīng)城市發(fā)展、面對雨水帶來的挑戰(zhàn)，我國提出了“海綿城市”的理念，具體是指城市能夠像海綿一樣，在面對環(huán)境變化和自然災(zāi)害時(shí)具有很好的彈性。我國針對海綿城市提出了“六字方針”，包括“滲”、“滯”、“蓄”、“凈”、“用”、“排”，六字方針在海綿城市中起到的作用及應(yīng)用的技術(shù)措施詳見表1。在海綿城市的建設(shè)初期，在初步處理雨水這方面的技術(shù)較為成熟，并有一定的經(jīng)驗(yàn)積累，為了達(dá)到解決發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾，達(dá)到水資源、水安全和水生態(tài)的良性循環(huán)，我國對于污水污染治理提出了技術(shù)設(shè)施及技術(shù)要點(diǎn)，大致可以分為收集調(diào)蓄處理技術(shù)和源頭分散處理技術(shù)。收集調(diào)蓄處理技術(shù)主要是對雨水進(jìn)行收集然后對其進(jìn)行處理，而源頭分散處理技術(shù)主要是對雨水污染源進(jìn)行處理，從而降低污染。

3海綿城市建設(shè)的技術(shù)設(shè)施及要點(diǎn)

3.1綠色屋頂

綠色屋頂作為海綿城市建設(shè)的重要治理措施，是指利用植物對屋頂進(jìn)行綠化的方法，主要由植被層、基質(zhì)層、過濾層、排水層和防水層組成，在削減徑流、凈化水質(zhì)、促進(jìn)雨水資源化利用以及城市景觀等方面具有良好的效果。植被層起到吸收、過濾、攔截雨水中部分污染物的作用；基質(zhì)層作為綠色屋頂?shù)闹饕Y(jié)構(gòu)層，在選擇基質(zhì)時(shí)，不僅要考慮基質(zhì)的吸附效果和是否適合屋面植被生長，也要考慮屋面的荷載情況；過濾層主要起到防止基質(zhì)中的顆粒物隨著雨水徑流被沖走的作用；當(dāng)多余的雨水無法滯蓄時(shí)，排水層可以排出，避免了屋面荷載過高而對建筑物結(jié)構(gòu)的損害；防水層可以防止污水下滲進(jìn)入屋面。

3.2人工濕地

人工濕地是指人工建造的模擬天然濕地功能的體系，利用沙、石、土等按照一定比例混合而成的填料，再在填料床上種植植物，主要由三大部分組成，一是基質(zhì)層，常用的基質(zhì)包括沸石、礫石等；二是微生物種群，如放線菌、細(xì)菌等；三是植被層，人工濕地常見種植的植被有蘆葦、茭白等。基質(zhì)層主要起到沉淀和吸附的作用，郭本華等研究了沸石、頁巖陶粒和碎石三種不同的基質(zhì)構(gòu)建的人工濕地對磷的去除效果，結(jié)果表明，碎石對磷的平均去除率可達(dá)95%，沸石對磷的平均去除率達(dá)35%。植被能夠?yàn)槲⑸锓N群提供良好的生長環(huán)境、減緩整個(gè)系統(tǒng)的水流速度、促進(jìn)雨水與基質(zhì)的反應(yīng)等，因此在選擇植被種類時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮植被的成活率、抗水性、生長期以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值等。人工濕地對海綿城市建設(shè)具有重要作用，主要體現(xiàn)在對雨水徑流的控制和污染物的削減，同時(shí)作為一個(gè)獨(dú)立的生態(tài)單元，起到凈化雨水的作用。

3.3生物滯留池

生物滯留池是指利用植物、微生物及土壤之間的關(guān)系來處理雨水中的污染物，是集物理、化學(xué)、生物為一體的過程，包括蓄水層、植被層、填料層及排水層。蓄水層主要起到預(yù)處理雨水以及儲(chǔ)存雨水的作用；植被層可以截留一部分雨水沖刷下的顆粒物，也可以防止水土流失，對徑流的形成起到減緩速度的作用；填料層不僅作為植被層的載體，還有一定的截污滯蓄作用，許航等利用了蛭石、沸石、珍珠巖這三種常見的基質(zhì)層材料來探討對污水截污效果分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蛭石和沸石對TP、TN、NH4+-N的去除效果較好；生物滯留池的排水層在底部設(shè)置排水管，起到臨時(shí)儲(chǔ)存雨水的作用，雨水排入水管后進(jìn)行收集循環(huán)利用。普通生物滯留池對于雨水截污凈化的效果有一定限制，現(xiàn)國內(nèi)對于生物滯留池的研究往填料改良、內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向前行，生物滯留池作為雨水管理的重要措施之一，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出“六字方針”的功效。

4展望

（1）海綿城市作為城市建設(shè)的重要部分，不僅能夠有效解決城市出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害的幾率，同時(shí)還解決了城市水資源短缺和水資源分布不均勻的問題。實(shí)現(xiàn)海綿城市的最大利用率，要推動(dòng)小海綿單元和大海綿單元的共同結(jié)合，小海綿單元包括綠色屋頂、下凹式綠地等，大海綿單元包括人工濕地、大型綠地及市政道路等。根據(jù)中華人民共和國發(fā)出的水資源公報(bào)，2020年我國降水量和水資源總量比多年平均值明顯偏多，這足以說明了我國在水資源治理及處理方面有了很大的進(jìn)步，這離不開海綿城市的作用。

（2）在技術(shù)措施中，一是需要加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，主要包括城市水資源承載力評估、城市水環(huán)境承載力評估、洪澇脆弱性評估；二是要細(xì)化徑流控制指標(biāo)，目的是為了提高海綿城市建設(shè)在不同量級降雨條件下的“彈性”；三是改進(jìn)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用水文水力模型進(jìn)行模擬計(jì)算，大大提高表1海綿城市“六字方針”的作用六字方針技術(shù)措施作用滲可滲透路面、自然地面從源頭減少徑流，凈化初雨污染滯植草溝、下凹式綠地不讓雨水很快流走，延緩徑流峰現(xiàn)時(shí)間蓄人工湖、蓄水池降低徑流峰值流量，為雨水利用創(chuàng)造條件凈污水處理設(shè)施及管網(wǎng)減少面源污染，改善城市水環(huán)境用道路沖洗、綠化澆灌合理利用水資源排河道排水、雨污分流使排水防澇設(shè)施與天然水系河道相結(jié)合等了準(zhǔn)確性；四是要完善監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，不僅包括排水泵站的提升流量和蓄水池液位，還應(yīng)該包括氣象監(jiān)測、海綿設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、管網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測等。

（3）目前海綿城市建設(shè)處于探索和發(fā)展階段，要根據(jù)不同地區(qū)特色來制定建設(shè)技術(shù)指南。現(xiàn)在對海綿城市的建設(shè)偏向于城市給排水系統(tǒng)的規(guī)劃與改造、城市市政工程排澇能力評估、低影響開發(fā)技術(shù)措施的優(yōu)化等，而海綿城市的建設(shè)不能僅僅限于此，要與城市環(huán)境氣候、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等領(lǐng)域結(jié)合起來，這樣才能將海綿城市的作用發(fā)揮到最大化。

（4）在大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展的背景下，應(yīng)當(dāng)將海綿城市與物聯(lián)網(wǎng)、GIS、BIM等結(jié)合應(yīng)用。利用大數(shù)據(jù)收集和分析各地的雨水資料，組成海綿城市智慧化平臺，與各部門實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享、運(yùn)營管理平臺共同維護(hù)等，提高治理能力及效率。

作者:徐雪婧 王欣 單位:中國電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司