兰州市海绵城市建设初探

杨 欣,谭周权

（1.甘肃建筑职业技术学院,甘肃 兰州 730050；2.兰州市城市建设设计院,甘肃 兰州 730050）

兰州市海绵城市建设初探

杨 欣2,谭周权1

（1.甘肃建筑职业技术学院,甘肃 兰州 730050；2.兰州市城市建设设计院,甘肃 兰州 730050）

严重内涝的发生使人们排水理念已由“尽快把水排出去”转变为“尽量把水留下来”。留下来的水可资源化和降低排水管道的负荷,改善生态环境。现通过分析兰州市内涝成因,列出了渗透地面、绿色屋顶、植草沟、生物滞留设施四项工程措施,建设海绵城市,并提出了具体工程做法,有利于减少雨水径流,降低初期雨水对河流生态的污染。

海绵城市；渗透地面；植草沟；生物滞留设施

1 建设背景

目前,国内大部分雨水采用直排式,排入现状水体。为改善直排式造成的污染、内涝等一系列问题,“低影响开发雨水系统构建”（海绵城市建设）通过人工和自然的结合、生态措施和工程措施的结合、地上和地下的结合,既可以有效地解决城市内涝问题,又能改善人居环境。建设海绵城市主要采用的方法为“渗、滞、蓄、净、用、排”,并进行科学合理组合。作为国家第一批海绵城市试点建设城市之一,厦门在把握现状、了解需求与面临形势情况下,明确了建设海绵城市的总体目标、技术路线,编制了实施方案[1]。透水铺装以其高透水性、高承载力、良好的装饰效果、易维护性、抗冻融性、耐用性等优点在海绵城市建设中广泛运用,从而能够有效地减少洪峰流量、防治城市内涝现象、降低雨水径流污染[2-7]。

海绵城市建设如火如荼,但海绵城市建设仍然存在部分技术瓶颈和政策瓶颈,如何解决海绵城市建设中采用PPP模式的收益问题也是当前需要研究解决的课题[8-10]。

兰州市地处干旱缺水地区,降雨量不大,但是由于建筑物和新建硬化道路逐渐增加,雨水来不及及时排出,在暴雨时期仍有内涝发生。随着海绵城市的理念深入人心,解决“看海”问题已从“尽快把水排出去”转变为“尽量把水留下来”,一方面可以减少初期雨水对河道生态的污染,另一方面可以降低雨水管道的输送压力,还可以将留下来的雨水进行处理后回用,保护生态,补给地下水等。

2 海绵城市建设方法

2.1 兰州市内涝成因

根据《兰州市城市排水防涝工程专项规划》（2015-2030）和结合实际调研情况,兰州市内涝原因主要如下:（1）自然原因:气候问题,如极端暴雨事件增加和暴雨强度增强；（2）城市发展方式的问题:城市下垫面硬化比例增加、城市竖向不合理、城市河湖减少等方面；（3）城市排水设施自身问题:城市排水防涝设施能力不足、管道系统收集能力与排除能力不匹配、城市排水防涝设施之间能力不匹配,以及排水管道与下游河道不匹配,导致管道受下游受纳水体顶托排水不畅、城市外部来水没有有效拦截,进入城市建设区等方面；（4）城市日常管理缺位:日常管理不到位和应急管理措施不到位等方面。

2.2 海绵城市建设方法

为解决内涝问题,尽量设法把雨水留在场址内,主要措施包括以下几个方面。

2.2.1 尽量减少城市环境中的不透水面积（1）通过采用透水材质铺设的“透水路面”；（2）在屋顶铺上土壤并种植低矮植物的“绿色屋顶”等。

2.2.2 控制雨水径流速度

（1）在道路旁边打造一系列透水的、植栽多样化的低洼区域“生态草沟”；

（2）能够生态滞留与吸收雨水的浅凹绿地“雨水花园”等。

通过这些措施让场址内的雨水径流速度减慢。

2.2.3 收集、储存雨水

雨天利用雨水口收集透水路面、绿色屋顶、生态草沟或雨水花园等不能容纳的雨水、并通过雨水管道将雨水输送至蓄水池储存起来,经处理后回用。

通过以上方式可以有效地控制雨水径流速度,减轻雨水径流污染,并将收集储存的雨水回用于景观灌溉、浇洒道路等,相应地减少了对可饮用水的消耗,节约了淡水资源。

2.3 海绵城市建设工程措施

低影响通过利用景观空间和采取措施对暴雨径流进行控制,减少城镇面源污染。海绵城市建设主要运用滞、渗、蓄、净、用、排相结合的方法。如图1所示,在雨季,降雨通过透水地面、绿色屋顶、植草沟和生物滞留设施进入渗蓄设施（蓄水池）,部分雨水溢流出海绵设施至市政雨水管网,经蓄水池内的处理后回用。

图1 LID雨水系统流程图

2.3.1 渗透地面

在具体工程中,渗透地面结构层设计如图2所示,居住区内的人行道、非机动车道、广场和城市道路两侧的人行步道宜采用透水铺装地面,铺装面层厚度宜为60～80 mm,面层可采用透水混凝土、透水面砖、草坪砖等；找平层厚度宜为20～30 mm,垫层厚度宜为100～300 mm,垫层可采用无砂混凝土、砾石、砂、砂砾料或其组合形式；铺装面层孔隙率不小于20%；透水垫层孔隙率不小于30%；采用草皮砖时,开孔率宜为20%～50%,砖厚度宜为60～80 mm,下部土厚不宜小于100 mm。

图2 渗透地面设计示意图

2.3.2 绿色屋顶

随着城市建设的快速发展,在人们生活的环境中,房屋建筑密度越来越大,地面绿化便相应地越来越少。其中最常见的形式有屋顶园林景观、屋顶农业、外墙绿化等。它不仅节约地面,形成立体绿化,更能发挥降低室内温度、减少热岛效应、储存雨水、净化空气、节约能源等一系列功能,还能给城市增添别样风采。因此,向空间要绿色是低碳城市发展的重要举措,也是治疗“城市热岛效应”等现代城市病的良方。对于缺少绿化的兰州市,能最大限度地挖掘绿色,不仅能使人赏心悦目,还能改善环境,紧跟低碳城市发展的步伐。同时屋顶绿化抛却了土地成本,是最节约的绿化方式。绿色花园屋顶对增加城市绿地面积,开拓绿化空间,建造园林城市,改善城市居住环境,提高生活品味,以及对美化城市环境,改善生态效应有着重要的意义。目前在世界范围内,特别是发达地区和城市,如新加坡、澳大利亚及中国上海等,都开始选择走立体绿化的道路,绿色屋顶作为一种新生事物,将给城市低碳节能建设带来多重效益。绿色屋顶不同于一般的花园,在满足其使用功能、绿化效益、园林美化的前提下,必须注意其安全和经济方面的要求。

2.3.3 植草沟

针对兰州市实际情况,植草沟设计如图3所示。在植草沟设计中,在原土层的上部,一般采用400 mm厚的滤料层,滤料层上部种植土层一般取100～200 mm,溢流口高出种植土最低处100 mm,当雨水强度太大,种植土不能及时收集来水时,多余雨水经溢流管溢流至市政排水系统,由植草沟收集的雨水下渗经过滤料层的过滤后进入穿孔渗透管,然后汇入蓄水池。

图3 植草沟设计示意图

2.3.4 生物滞留设施

生物滞留设施内应设置溢流设施,可采用溢流竖管、盖篦溢流井或雨水口等,溢流设施的顶面一般应低于汇水面100 mm。生物滞留设施面积与汇水面积之比一般为5%～10%。生物滞留设施的蓄水层深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能来确定,一般为200～300 mm,并应设100 mm的超高；换土层介质类型及深度应满足出水水质要求,还应符合植物种植及园林绿化养护管理技术要求；为防止换土层介质流失,换土层底部一般设置两层土工布,两层土工布之间敷设砂滤层；卵石层起到排水作用,厚度一般为250～300 mm,在其底部埋置管径为100～150 mm的穿孔排水管；为提高生物滞留设施的调蓄作用,在穿孔管底部可增设一定厚度的卵石调蓄层。在降雨量较大时,雨水可通过高出沟底25 cm的雨水口收集,最后排至雨水检查井（见图4）。

图4 生物滞留设施示意图

生物滞留设施形式多样、适用区域广、易与景观结合,径流控制效果好,建设费用与维护费用较低,主要适用于建筑物,小区内建筑、道路及停车场的周边绿地,以及城市道路绿化带等城市绿地内。但地下水位与岩石层较高、土壤渗透性能差、地形较陡的地区,应采取必要的换土、防渗、设置阶梯等措施避免次生灾害的发生。

3 结语

（1）海绵城市建设涉及到规划、园林、建筑、水利、市政等多个专业,需要多主管部门（财政、发改、规划、国土、城建、水务、园林、环保、气象）的协调配合,需有相应的规章制度,做到有法可依、有章可循,从而保证规划的约束力和政策的执行力。

（2）海绵城市建设应进一步完善政府和社会资本合作（PPP）的投融资模式,特许经营模式与权责利管理机制。

（3）绿屋顶要做好屋顶结构层安全设计和施工,避免给建筑结构带来风险。

（4）在海绵城市建设过程中,政府和社会资本合作的PPP模式要提前做好各方利益的均衡,并保证社会资本的收益。

（5）定期疏通堵塞的雨水口及雨水管道,增大雨水管渠系统收集、输送能力,有利于缓解地势低洼处内涝风险。

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[4]李明娟,梅崇文.基于海绵城市理念的城市道路透水人行道结构分析与计算[J].公路与汽运,2017,(01):88-91,103.

[5]施萍,郭羽.基于“生动、生态、生机”理念的海绵城市规划实践——以上海张家浜楔形绿地规划设计为例 [J].给水排水, 2017,(02):59-62.

[6]王岩.论海绵城市在市政工程设计中的应用[J].城市道桥与防洪,2016,(01):100-102,12.

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TU992

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1009-7716（2017）07-0092-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.027

2017-03-25

杨欣（1984-）,女,甘肃兰州人,讲师,从事给排水教学及研究工作。