海绵城市相关措施在青山港综合整治工程中的应用

向浩

（武汉市城市防洪勘测设计院，湖北　武汉 430014）

海绵城市相关措施在青山港综合整治工程中的应用

向浩

（武汉市城市防洪勘测设计院，湖北武汉 430014）

武汉市是“海绵城市”建设试点城市之一，青山港位于青山示范区，属该示范区重要的排水廊道。采用多层次的“海绵城市”生态措施，重新对该港渠进行了整治。根据评估，整治之后的港渠可满足武汉市“海绵城市”主要控制指标的要求。

青山港；海绵城市；控制指标；“海绵”措施

1　项目概况

武汉市“海绵城市”建设采用“集中示范、分区试点、全市推进”的思路和“2+N”的模式［1］，加快全市海绵城市建设推进工作。其中青山示范区为探索“海绵城市”在旧城区改造中的集中示范区，其工程目标主要为年径流总量控制率75%，内涝防涝标准达到50 a一遇，城市防洪标准达到1954年一遇洪水。

青山港属青山示范区两河文化区，北接武钢沉砂池，南至落步咀闸，全长2 805.8 m，红线宽度为60～113 m，总用地面积为20.47 hm2，其中水域面积为10.43 hm2。

青山港是青山区重要的排水廊道及“大东湖”生态水网构建工程重要的引水通道，又是武汉市“海绵城市”建设的启动项目之一。该项目的实施对保障“海绵城市”顺利推进，增强青山区排渍防涝能力，改善城市滨水环境景观，推动青山区旧城区改造工作，提升区域城市功能，改善城市形象，促进社会经济发展均具有重要意义。

2　项目建设的必要性

（1）提高城市排渍防涝标准的需要

青山示范区总体建设面积为23 km2，其中青山港汇水面积为309 hm2（含武钢沉砂池117 hm2）。

目前，青山示范区排水标准为1 a，根据新的室外排水规范［2］，在提高至3 a后，青山港目前过流能力则不能满足区域排水需要。沿渠过流断面较小，且建构筑物较多，影响了渠道过流，抬高了过流水位，制约了城市排渍防涝，特别是遭遇较大暴雨时，存在漫溢而局部淹渍的可能。因此，为进一步提高区域排渍防涝能力，改善该片区滨水环境，按“海绵城市”相关要求同步实施港渠综合整治是非常必要的。

（2）经济社会发展的需要

随着青山滨江商务区的开发，青山区城市发展格局发生了重大变化，原核心区的青山港及其周边区域，已成为青山区未来发展的重点。

为了城市发展的需求，对青山港进行海绵改造，可提升区域排渍能力，改善城市与滨水地区的环境，更好地满足经济发展和人民生活的需求，带动沿线的经济发展。

（3）改善环境的需要

武汉新一轮总体规划明确提出：到2020年，把武汉建成宜居、创业、生态和文化的现代化大都市。青山区作为武汉市的一个新兴工业城区，环境问题十分突出。按照市委市政府要求，青山区正进行产业结构调整，由传统的工业之区向宜居之都、智造之都转变，改善生态环境工作显得尤为重要。青山港及其周边区域由于工业、商业的高度集中，用地紧张，绿地面积和湿地面积相对较少，生态环境不佳，未能体现青山港及青山公园的优势。

青山港综合整治工程的实施，在确保排渍防涝安全的前提下，将工程技术与景观设计紧密结合，尊重自然环境，凸现生态绿化特色，为居民在中心城区提供丰富的休闲、娱乐和亲水活动场所，从而提高城市的综合功能，为市民创造更多的滨水休闲空间，改善了当地居民的生存条件和生活质量。

3　项目建设方案

工程建设主要包括渠道工程、景观及绿化工程、排水工程、桥梁工程等，其中渠道工程和景观及绿化工程是满足区域排渍防洪、实现“海绵城市”改造的重要环节，承担着“大东湖”生态引水、区域排渍、衔接周边区域“海绵”改造的任务。

3.1设计原则

本次渠道及景观设计以“海绵城市”为设计蓝本，本着以人为本、有利于区域排渍防涝、推进“海绵城市”建设试点的原则进行设计。方案注重与区域内青山公园、戴家湖公园海绵城市改造相结合，强调滨水环境营造及城市绿道交通改善，创造和谐的城市滨水景观，为青山区提供发展的环境基础。其主要设计原则为：

（1）提高排渍防涝标准，保障区域排水安全；

（2）充分结合现状，遵循上位规划，遵循海绵城市建设的相关要求，坚持贯彻自然积存、自然渗透、自然净化的理念，充分利用明渠周边的绿地空间、港渠水面等，使其发挥“海绵”的“渗、滞、蓄、净、用、排”作用，从而改善区域生态条件；

（3）结合场地现状、规划定位及现状植被，打造生态的、多样性的生态驳岸，从而构建以自然、野趣特色植物为主的景观；

（4）坚持以人为本的理念，为市民提供休闲、舒适的滨水娱乐场所。

3.2“海绵城市”控制性指标

根据《武汉市水生态文明城市建设试点实施方案（2015～2017年）》、《武汉市海绵城市建设试点城市实施方案》、《武汉市海绵城市规划设计导则（试行）》，青山港将通过低影响开发模式，在采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等多重技术措施后，主要达到以下主要海绵城市控制性指标：

（1）年径流总量控制率达到85%，对应设计降雨量为43.3 m m；

（2）硬化地面可渗透比例不少于40%；

（3）面源污染物消减率（主要是TSS）达到50%；（4）雨水资源化利用。

3.3“六字方针”解读

推进建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”，节约水资源，保护和改善城市生态环境，重点在于落实“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针。

本次青山港综合整治工程，主要采取污染控制工程、水环境综合整治工程和景观改造工程来布置和建设相关海绵措施，以满足“海绵城市”相关需求。具体措施如下：

（1）渗——绿道、生物草沟、绿化带、跌水；

（2）滞——生态草沟、绿化带、跌水；

（3）蓄——生态水位至最高水位之间的渠道；

（4）净——生态跌水口、生物草沟的面源净化；

（5）用——生态渠道蓄水的绿化用水、青山公园景观水体用水，以及武钢的以用代排；

（6）排——渠道作为青山示范区内两纵之一，是超标准雨水排放的最主要通道。

针对该工程主要控制性指标，本次“海绵”生态保护措施主要是针对入渠地面径流、面源污染和点源污染。其中点源污染问题已在前期完成的《青山港湿地污水整治及环境修复工程》中采取了针对型措施，本次仅针对点源出口处采取生态跌水口处理。

该工程“海绵城市”生态措施共4层，具体如图1所示。

图1　青山港标准段主要海绵生态保护措施

从图1中可以看出，在渠道红线宽度范围最外侧，本次布置有自行车道、人行步道等绿道设施，与周边区域进行过渡和衔接。自行车道和步道采用透水材质铺装，其中自行车道铺装为40 m m厚彩色透水混凝土、80 m m厚大孔径透水混凝土、200 m m厚级配碎石垫层，绿道采用80 m m透水砖、30 m m透水找平层、150 m m透水混凝土及200 m m级配碎石垫层。采用上述透水材料铺装后，既可以保证区域外汇流通过绿道、步道有效下渗，也可以缓解汇流速度、降低面源污染。绿道设施如图2所示。

第二层保护分布于绿道与渠道岸顶之间，为火山石做成的石笼矮墙（见图3），以达到对雨水的过滤，有效阻挡了水土流失，起到绿化缓冲带的作用。区域外雨水经过绿道设施净化下渗后，大部分雨水将在石笼矮墙段进行进一步净化入渗，以保证入渠汇水水质。

图2　绿道设施结构层示意图

图3　石笼矮墙示意图

第三层保护为岸顶布置的生态草沟，如图4所示。为控制地面径流雨水给水体带来的面源污染问题，沿道路外侧修建生态草沟。生态草沟面积为7 800 m2。生态草沟的设计是海绵城市的重要体现，通过生物滞流设施和植被缓冲带，可以有效降低面源污染，同时起到“滞”、“渗”、“净”的作用。因渠道现状问题，同时还起到阻隔人群的功能。生态草沟的结构为50 m m厚细石，400 m m厚种植土，100 m m厚砂层，300 m m厚碎石层，在碎石层布有150穿孔排水管。

图4　生态草沟示意图

第四层保护为渠边的缓冲绿化带，以低矮灌木、挺水植物为主。当雨量超过设计标准，地面径流通过生态草沟漫溢至渠道进行调蓄时，渠边缓冲绿化带可有效减缓径流速度、滞缓汇流时间、削减面源污染，起到“滞、渗、净”的作用，如图5所示。

图5　绿化缓冲带示意图

此外，对于现状地势较高、与渠顶有一定高差的区域，本次采用植生挡土墙的方式进行处理，以衔接渠顶和周边地势，如图6所示。

图6　植生挡土墙

对于汇入渠道的排水口，在其汇流区域完成“海绵”改造后，污染物指标已得到有效控制和削减。为进一步保证入渠水质，本次拟采用生态跌水口进一步缓冲入渠雨水，并削减其污染物含量。

生态跌水口一般采用两级跌水，一级略低于排口高程，二级低于设计水位。入渠水量较小的可采用干砌块石垒砌，流量较大的可采用混凝土基础，上层采用浆砌块石垒砌。块石垒砌范围内可种植挺水植物以削减入渠污染物，如图7所示。

作者简介：马晓莉，女，江苏常州人，江苏省常州市红溪实验幼儿园，大四班，班主任，教师，本科学历，研究方向：幼儿园绘本教学。

图7　生态跌水示意图

4　“海绵城市”评估

4.1年径流总量控制率

本次青山港的年径流总量控制率为85%，对应设计降雨量为43.3 m m。根据《武汉市海绵城市规划设计导则（试行）》，该工程85%的年径流总量控制率对应的需蓄水量容积为：

式中：V为设计调蓄容积或需蓄水容积，m3；H为设计降雨量，该工程对应降雨量为43.3 m m；φ为场均综合雨量径流系数，该工程以绿地为主，取φ= 0.20；F为汇水面积，该工程汇水面积为10.34 hm2。

根据计算，该工程需蓄水量V=877.3 m3。

该工程渠道按照《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—99），渠道安全超高为0.5 m。该工程水面面积为10.34 hm2，在安全超高范围内，可供蓄水的容积超过5.17万m3，对径流的控制率可达到100%，满足年85%的年径流控制率目标。此外，沿渠两侧大部分区域均布有生态草沟，两岸岸坡均为缓坡生态岸坡，可在降雨初期有效滞缓初期雨水，并蓄积大部分初期雨水。

4.2硬化地面可渗透比例

该工程拟于渠道两侧新建绿道及广场。按照《武汉市海绵城市规划设计导则（试行）》的要求，本次新建步道、绿道及广场均采用透水性铺装，其中绿道、广场均按照《导则》中推荐采用的透水砖，基层采用碎石及大孔径透水混凝土垫层，以保证渠道范围内硬化地面渗透比例达到100%，满足海绵城市硬化地面透水铺装率40%的要求。

4.3面源污染削减

该工程面源污染物削减率（主要是TSS）要求超过50%。

本次拟于绿道沿线布置生物滞留沟、石笼矮墙，在地势较高或变化较大、开场面较狭窄而无法布置生物滞留沟的区域，采用生态缓坡以形成植被缓冲带。

根据《导则》，通过以上措施，可对面源污染（主要是TSS）进行有效削减，其中生物滞留沟的污染物去除比例为70%～95%，植被缓冲带可达到50%～75%，均满足海绵城市对于削减面源污染50%的要求。

此外，入渠雨水排口，本次也相应设置了生态跌水设施，以进一步削减入渠雨水污染无含量。

4.4雨水资源化利用

该工程不仅是青山示范区主要的排水廊道，同时也是武钢引水的重要通道之一。

根据上位规划，武钢需每日引水以保证其正常生产，而现阶段青山港作为武钢的引水通道之一，本身就承担着武钢日常引水功能。该工程在建成以后，汇入渠道的雨水可作为武钢生产用水。

此外，该工程根据“海绵城市”要求，在区域内设置了喷灌设施，就地取用港渠内水体作为区域内及区域外的绿化及景观用水，可满足雨水资源化利用要求。

5　项目设计特色

（1）四层防护措施——该工程红线范围较为狭小，在与周边地块“海绵城市”衔接之后，采取绿道、绿化缓冲带、生态草沟、渠边缓冲带的形式进行设计，既弱化了与周边区域的界限，又使得“海绵城市”相应措施得到较好的实施，与周边景观、商业较好地融为一体。

（2）生态环保——项目景观设计多采用本地特色的植物，在硬质铺装方面多采用透水铺装材料，充分贯彻了自然积存、自然渗透、自然净化的理念，加强了对雨水的控制。另外，通过设置喷灌设施，较好地对雨水实现资源化利用。项目完成后，径流总量控制率可达到100%，透水铺装率也可达到100%，面源污染削减率超过50%。

6　结语

青山港综合整治工程拟于2016年年底开始实施，总工期为1年。

工程完工后，生态、低碳、环保、亲水的青山港将作为武汉市第一个完工的“海绵城市”试点项目重新呈现于市民眼前。在这里，将融合武汉市多项海绵措施，成为“海绵城市”理念展示区、水生态文明和智慧城市集中示范区。

［1］武汉市人民政府.武汉市海绵城市建设试点实施方案［Z］.武汉：武汉市人民政府.

［2］GB50014-2006，室外排水设计规范（2014年版［S］.

TU992

B

1009-7716（2016）09-0023-04

2016-08-10

向浩（1985-），男，湖北汉川人，注册水利水电工程师，主要从事水工结构及水环境设计与研究。