基于“海绵城市”理念的重庆南山雨水管理方法研究

蒋真

（重庆大学 建 筑城规学院，重庆 400030）

0 引言

近年来，水资源短缺、水环境污染严重、洪水、城市内涝、地下水位下降、水生物栖息地丧失等各种各样的水危机频发，问题非常严重，引发我们对水危机问题的深刻思考。究其根本的，导致这一系列水问题的原因是城市建设破坏了稳定的流域水循环。

流域水循环分两部分：一是由降雨、蒸发、入渗、汇流、补给、排泄这些基本环节组成的自然水循环；二是在自然水循环的主框架内由给水、供水、排水、用水、治污侧支循环形成的社会水循环[1]。自然水循环和社会水循环相互依存、相互制约、相互作用，自然水循环——社会水循环失衡导致了流域水问题的发生。因此解决水问题的出路在于保持流域水循环的生态平衡。

“海绵城市”理论的提出正是基于对保持流域水循环生态平衡，解决各种水问题的有效应对策略。最大限度地实现雨水滞留、积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态循环，是其核心思想。笔者将结合重庆市南山的实际情况，详细阐述基于“海绵城市”理念的雨水管理方法。

1 海绵城市

1.1 海绵城市的概念解析

2014年2月《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中明确：“督促各地加快雨污分流改造，提高城市排水防涝水平，大力推行低影响开发建设模式，加快研究建设海绵型城市的政策措施”。2014年11月，《海绵城市建设技术指南》发布，2014年底至2015年初，海绵城市建设试点工作全面铺开，并产生第一批16个试点城市[2]。“海绵城市”这一概念开始频繁进入人们的视野。

“海绵城市”概念的产生源于针对“海绵”所特有的吸附及释放能力特征，行业内和学术界普遍用于比喻城市或者土地的雨洪调蓄能力。顾名思义，“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[3]。因此，海绵城市的建设目标是让城市“弹性”适应环境变化和自然灾害。

1.2 海绵城市的理论内涵

海绵城市要求在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。其建设途径主要有以下三方面：一是对城市原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地，维持城市开发前的自然水文特征；二是生态恢复和修复，对已经受到破坏的水体和其他自然环境，运用生态的手段进行恢复和修复；三是低影响开发。按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念，合理控制开发强度，在城市中保留足够的生态用地，控制城市不透水面积比例，最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏[4]。

2 低影响开发雨水系统

2.1 低影响开发的含义

低影响开发（Low Impact Development，LID）指在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征，也称为低影响设计。其核心是维持场地开发前后水文特征不变，包括径流总量、峰值流量、峰现时间等[3]（图1）。从水循环的角度，要维持水文特征不变，需通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现良性水循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力。

图1 低影响开发水文原理示意图

2.2 低影响开发的雨水系统构建

在完整的水循环过程中，水通过降雨、积存、渗透、蒸发等作用在雨水、地表水、地下水不同存在形式之间转换（图2）。低影响开发的雨水系统要求采用与自然相近的雨水管理方法，尽可能不让雨水外排，而是分散地蓄留和初步进化，使整个规划区像海绵一样，将进入的雨水储存起来，再利用或缓慢下渗，把排水量零增长的概念形象表达出来[5]。

图2 雨水循环示意图

从水循环的角度来看，低影响开发的雨水系统构建，应从雨水渗透、调蓄、净化、利用的过程来体现。在此过程中，绿地、河流、湖泊、湿地等生态斑块对于渗透和调蓄、净化起决定性作用。如何促进雨水渗透、改善雨水调蓄、加强雨水净化、循环雨水利用是低影响开发雨水系统构建的核心。

促进雨水渗透的低影响开发雨水系统构建即雨水收集系统构建，包括下沉式绿地设计、透水地面设计、屋顶绿化设计等；改善雨水调蓄即雨水调蓄系统构建，包括自然式、人工式蓄水池设计以及各蓄水池之间的联系水道设计；加强雨水净化即雨水净化系统构建，包括分层级的雨水花园设计、人工湿地设计等；雨水循环利用即雨水利用系统构建，包括雨水智能喷灌系统设计、景观水体设计、雨水经进一步净化补充生活用水等。

3 重庆南山雨水管理方法

3.1 重庆南山面临的主要问题

南山片区位于重庆主城区中心地带，长江与嘉陵江两江交汇处，山上林木繁茂，文物古迹众多，依山就势的建筑形态与巴渝特色的村落系统形成独特的山地景观和人文景观。南山风景区平均海拔400余m，是重庆城区重要的生态涵养地、氧源基地。

3.1.1 水资源短缺

随着近年来南山地区建设量逐渐增大，南山自然生态环境遭到一定的破坏，绿量减少，绿地与建设量呈现一种此消彼长的关系（图3）。南山地区因开发建设速度加快，常住人口迅速增多，导致自来水供不应求。整个南山地区只有一组供水管网，建于上世纪60年代，日供水量为1.3万t。尤其黄桷垭片区地势较高，现有水厂供水能力有限，从2006年开始，这一片区每年5-10月，都会出现一定程度的用水紧缺。每天自来水的实际需求量高达1.6万t，每天供水能力是1.2万t左右，涉及的人口约有1万人[6]。另外，南山风景区内的南山植物园为保证景区植被生长，景观用水需求量较大。

图3 南山地区城市建设增长示意图

图4 重庆市年降雨总量及月降雨量

3.1.2 暴雨引发地质灾害

南山片区地形陡峭，每年夏季汛期，重庆降水量最高可达1508mm[7]（图4），暴雨频发容易造成山洪、泥石流、山体滑坡等地质灾害。在暴雨季节，南山出现多处泥石流与滑坡，两条上南山的必经道路被大量石块封闭，致使所有车辆无法上下南山，市民只能步行上下山，整个南山成为一座“孤岛”。

3.1.3 汇水设施不完善

南山现有部分当地居民自建汇水设施，但由于缺乏系统规划且技术限制，对林地有所破坏，无法达到泄洪目的，且破坏了南山风景区自然景观。

3.1.4 小结

南山雨季暴雨洪涝灾害和旱季干旱缺水问题并存 （图5-图6），在这同一片地区，如何有效利用雨水资源，将雨季大量的雨水滞留、储存下来，净化后用于解决旱季缺水问题，同时防止暴雨季节大量由暴雨引起的泥石流等地质灾害是南山雨水管理问题的核心。

图5 南山地区洪涝、干旱缺水问题并存

图6 南山地区洪涝、干旱灾害情况示意

3.2 低影响开发雨水管理

3.2.1 雨水渗透

低影响开发雨水系统要求最大限度地促进雨水渗透。自然的土壤层类似一个天然的海绵，暴雨来临时，雨水能够快速的渗透土壤，汇入地下水。植物生长繁茂的土壤具有良好的涵养水分的能力，可减少水分蒸发。然而建造活动使自然土壤层上方覆盖一层密不透风的混凝土，丧失了土壤层吸收雨水涵养水分的能力。短时间内，暴雨形成的大量径流造成泥石流、滑坡等地质灾害。旱季，建设区内蒸发量急剧加大，流域水循环平衡遭到破坏。借鉴海绵吸放水机制，在混凝土层增加孔隙，即根据需求在建设区适当开挖河湖沟渠，增加水域面积（图7-图8），作为雨水汇集、储存并渗入地下的媒介，在雨季防治泥石流等灾害，旱季涵养水分，维持水循环的平衡。为增加系统的完整性和稳定性，在各个孔隙即河湖之间，用沟渠联系，可调节蓄水量。

图7 “海绵”构建示意

图8 城市建设与山体、水域关系示意

3.2.2 雨水调蓄

低影响开发雨水系统要求改善雨水调蓄功能。自然状态下，暴雨时节，雨水沿着汇水线，有秩序地均匀从高处往低处汇集。人类的建设干扰阻断了自然汇水线，局部地区在暴雨时节带来水量猛增，引发灾害。通过建立自然蓄水池、梯田池塘、雨水净化池和生态水廊，改善南山雨水储蓄和调节功能。南山现存部分自建但已经废弃的人工蓄水池，水池容量小，散点分布，人工化的池渠阻断了水往地下渗透的可能。将现有的水池适当增加面积，改造成自然蓄水池。结合地形自然形成的洼地以及现有的梯田，形成梯田池塘，增加流域蓄水面积。根据高程变化，分台阶逐级形成多级雨水净化池，修复流域被建设阻断的汇水线，构建生态水廊，将暴雨时节的大量雨水引导入特定的蓄水池储存、渗透，增加流域内的雨水调蓄功能（图9-图10）。

3.2.3 雨水净化

图9 蓄水量对比示意

图10 雨水调蓄系统示意

低影响开发雨水系统要求加强雨水净化。雨水流经多级阶梯状自然蓄水池汇集，在重力作用下，水中的污染沉淀物自然沉积，雨水则经初步净化储存在各层自然蓄水池中。自然界中，湿地是污水自我净化的场所。当污水汇入湿地，污水中的颗粒等杂质可以被土壤、卵石等吸附，每一层级的自然蓄水池就相当于一个人工湿地，完成第二步净化。另外，在湿地中生长的多种水生植物可以吸收各种有害的污染物，完成第三步进化[8]。雨水流经多级蓄水池，经过重力沉积、自然吸附、植物吸收等人工湿地系统进行自然生态净化处理，最终变为可以使用的净水。

3.2.4 雨水利用

低影响开发雨水系统要求促进雨水循环利用。净化后储存于自然蓄水池、梯田池塘、雨水净化池的雨水可以直接用于景观水体补水、绿化灌溉、道路喷洒和管理用水。储存的雨水经过进一步人工净化、水质监测合格后可用作饮用水，解决南山民居用水的危机。

4 结语

针对暴雨洪涝灾害和干旱缺水并存的问题，从雨水渗透、调蓄、净化和利用四个方面采取措施改善雨水管理方法，可以有效地把暴雨短时间带来的大量雨水储存起来，用于解决干旱缺水问题。随着城市建设的发展，面对越来越多的城市水问题，未来的城市雨水管理应充分考虑水循环过程，借鉴自然水循环的方式，实现雨水的可持续循环利用。

[1]王浩.中国水资源问题及其科学应对 [R].[EB/OL].2011-09-21.http：//zt.cast.org.cn/n435777/n435799/n13215955/n13216711/13324916.html.

[2]俞孔坚，李迪华，袁弘，等.“海绵城市”理论与实践[J].城市规划，2015，（06）：26-36.

[3]住建部.海绵城市建设技术指南[S].2014：6.

[4]仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].建设科技，2015（1）：11-18.

[5]董淑秋，韩志刚.基于“生态海绵城市”构建的雨水利用规划研究[J].城市发展研究，2011（12）：37-41.

[6]文峰.南山供水缺口大[N].重庆日报，2009-09-10(7).

[7]蒋智，况明生.重庆地区近57年降水量变化特征及其影响分析[J].亚热带水土保持，2009（2）：9-13.

[8]曾忠忠.城市湿地的设计与分析——以波特兰雨水花园与成都活水公园为例[J].城市环境设计，2008（1）：83-85.

注：图1来源于《海绵城市建设技术指南》，其余图片均为作者自绘。