黄土高原地区海绵城市建设模式研究

石彦　姚利伟

摘要：海绵城市是为了解决城市水环境问题而提出的一种城市建设新理念。黄土高原地区干旱缺水严重制约城市建设发展。通过对庆阳市海绵城市建设的必要性和模式进行分析，提出该地区海绵城市建设的首要问题是解决水资源供应不足。该区域应采用多种方式相结合的措施来进行海绵城市建设，解决城市建设缺水问题，实现经济的可持续发展。

关键词：黄土高原；海绵城市；建设模式；庆阳市

中图分类号：F2文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.35.008

1绪论

在城市快速发展的过程当中，城市内涝、水质污染、城市水质性缺水等水环境问题层见叠出。如何更好地推进城市化的建设，解决城市发展过程中的水环境问题，一直是各国政府和学术界讨论的热点。发达资本主义国家对城市水环境问题的解决主要是使城市的雨水处理系统保持城市开发前后的水文特征不变。美国的最佳管理经验和低影响开发系统、澳大利亚的水敏感城市设计、英国的可持续排水都遵循这一原则。瑞典、加拿大、德国、丹麦的学者在农村和城市开展不同规模的雨水利用研究，为城市水环境问题的解决奠定了理论基础。我国学者在借鉴国外城市建设经验的基础上，结合我国实际情况提出了“海绵城市”。海绵城市是借海绵的物理特性来形容城市的吸水、蓄水功能。海绵城市实质上是对城市雨水的处理利用，城市具有和海绵同样的特性，将雨水吸附下来，补充城市用水的空缺，不改变城市原来的水文特性，并且使城市的水环境问题得到解决的一种城市建设理念。仇保兴认为海绵城市的建设应该对城市雨水进行集蓄、滞留、下渗、净化循环使用。胡灿伟提出海绵城市建设的多层次需求，统筹资源化使用和生态环境保护。陆峥嵘、郭平因地制宜，根据各地不同的自然条件提出海绵城市建设的五种模式。

海绵城市建设要实现防治城市水患与充分利用雨水资源的双重目标。海绵城市在建设过程中通过采用可渗透性材料、改变城市下垫面的性质和运用先进的雨污排放技术对雨水和污水进行处理等方式实现雨水资源最大限度地资源化利用。黄土高原深居内陆，属于暖温带大陆性季风气候，夏季受副热带高压的影响，降雨集中多為暴雨，气候炎热，冬季受北部寒冷气流的影响，气候干旱寒冷，降水稀少。黄土高原雨水资源利用率低，土质疏松，境内水土流失严重，形成了沟壑交错其间的黄土塬、黄土墚、黄土峁。黄土高原河流径流量小，水资源短缺，人均水资源量为138.4m3，人均河川地表径流水量仅占全国平均水平的1/5。黄土高原地区城市建设中缺水问题严重，加快推进该地区的海绵城市建设，对于解决城市建设中的缺水问题和实现经济的可持续发展具有非常重要的意义。

2庆阳市海绵城市建设的必要性

2.1庆阳市概况

庆阳市位于陇东黄土高原，属于黄河中游内陆地区，东接子午岭，北靠羊圈山，西与六盘山交界，总面积271199万km2。其属于典型的温带大陆性气候，夏季盛行东南风，气候炎热，降雨集中多暴雨，冬季盛行西北风，气候干旱寒冷，年平均降雨量略大于蒸发量，年蒸发量1130.70mm，年蒸发量大于降水量。庆阳市境内有蒲河、马莲河、葫芦河、四郎河等，平均自产年径流量为1.01×108m3，属于严重资源型缺水地区。2016年，庆阳市成为国家第二批海绵城市建设试点城市，其海绵城市建设试点工作的开展将有利于破解城市建设发展的水资源瓶颈问题，丰富水资源短缺区海绵城市建设的理论与实践，为此区域的社会经济发展提供水资源保障。

2.2水资源短缺

庆阳市水资源短缺，主要表现为资源型缺水、结构型缺水和水质型缺水。水资源总量和人均水资源占有量不足。庆阳市水资源总量为14.9806×108 m3，其中地表水资源量为14.471×108 m3，占水资源总量的966%，可供开采水资源仅为5.096×107 m3，占水资源总量的3.4%。庆阳市人均水资源占有量351m3，为全省平均水平的1/4和全国平均水平的1/8，是西部典型的缺水型城市。庆阳市降水稀少，水资源时空分布不均，年平均降水量和地表水资源南多北少，环县、庆城、镇原和华池北部干旱少雨，水资源匮乏。庆阳市地表水资源主要由降雨补给，且降雨集中多为暴雨，水土流失严重，河流含沙量大，给开发利用增加了难度。原有河流流域面积减少，生态环境破坏，水源涵养能力下降。境内最大的河流马莲河，年径流量3.35亿m3，但由于河流矿化度高，均为苦水，化工类企业废弃物的不正当排放、原油泄漏等对河流水源造成污染，马莲河水质为V类，难以利用。

2.3用水需求扩大

近几年来，随着庆阳市境内煤炭、石油资源的开发，庆阳市正快速向能源型城市迈进，而石油、煤炭的大规模开采有需要有充足的水资源作为保障。庆阳市目前已探明石油储量32亿t，每开采石油1000万t，需水量570万m3。据此估算，庆阳市石油开采总需水量将达到18.24亿m3，供水缺口3.77亿m3。根据第六次人口普查结果显示，在庆阳市常住人口中，城镇人口为526099人，城镇化率23.79%，城镇人口增多，城镇生活需水0.99亿m3。庆阳市素有“陇东粮仓”之称，农业用水在水资源利用中占有很大的比重，庆阳市农业灌溉面积634km2，农业灌溉需水量1.43亿m3。因此，庆阳市年2.8亿m3供水量远不能满足全市经济社会发展需要。

3庆阳市海绵城市建设模式

我国地质条件复杂，水生态系统污染较为严重，人口数量较多，所以效仿北欧等国家普遍推行自家水循环系统是行不通的。《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中指出不同地区海绵城市建设对“渗、滞、蓄、净、用、排”等不同的城市建设工程措施侧重点不同。陆峥嵘、郭平因地制宜地提出海绵城市建设模式。五种模式的特点、原理和适应区域各不相同（见表1），海绵城市建设模式的选择要根据各地区的自然环境和社会经济发展情况来决定。

根据庆阳市社会经济发展目标和自然环境特点，其海绵城市建设应考虑水土流失严重地区、径流污染严重地区、易涝地区和水资源短缺地区模式。海绵城市建设首先要解决缺水问题，其次是解决城市水环境问题。具体模式为：依据庆阳市水资源时空分布特征，将其分为丰水区和缺水区。缺水区海绵城市建设应注重雨水的蓄集和水量平衡，丰水区海绵城市建设应注重雨水洪峰流量的控制、水资源的污染处理和水资源重复利用率的提升。针对缺水区和丰水区的具体特征，采用不同的措施来进行海绵体的建设，最终解决其水资源短缺问题。 海绵城市建设目标为：一是洪涝控制。城市内涝防止标准≧30年遇，城市防洪标准≧100年遇。二是提高水资源重复利用率，防治水土流失。雨水资源90%以上就抵消纳利用，每年提供可利用雨水量951万t，使雨水利用量可替代的自来水比例不小于30%，年减少水土流失量18.4万t。三是污染控制。径流污染控制率达到60%，回收使用中水率达到60%，年中水使用量达到800万t。庆阳市海绵城市建设主要为城市内部建设，即海绵体的保护、修复与修建。endprint

4庆阳市海绵城市建设对策

根据海绵城市建设经验及庆阳市的自然社会经济概况，海绵城市建设应采取以下措施。

4.1制定海绵城市建设法规政策，加强监管与宣传

海绵城市建设是一个长期的过程，需要有科学的规划作为指导，坚持规划的引领作用，落实规划内容。出臺和完善海绵城市建设相关的法规、政策。随着雨水项目的不断增多和建设的进一步深入，应对雨水利用和雨水径流污染控制等工作加以规范，同时需要明确雨水管理的目的、义务、领域。海绵城市建设需要各个部门之间的协调配合，确保海绵城市建设按照规划落实。同时，把海绵城市建设的理念和要求通过各种媒体以建设规划公示和公众咨询会等形式告知于民，吸引民众参与到海绵城市建设中来，从而促进海绵城市更好更快地建设。

4.2注重城市海绵体的保护与新建

海绵体保护和新建是海绵城市的核心。一是通过工程建设，扩充城市海绵体。如通过对原有河道进行整治管理，加宽河道，增强河道蓄水功能，在城市内修建污水处理厂，修建下凹式绿地和生物滞留池，修建大型蓄水工程，对停车场进行透水铺装，在居住小区利用建筑物回收利用雨水，城市道路透水铺设，修建雨污排放设施。二是增加城市绿化面积，提高人均绿地率。公园、居住小区等地方扩大绿化面积，城市道路增加绿化带，城市绿化面积的增加，可以改变城市局部气候，增加城市的吸水、蓄水功能，可以扩充城市海绵体。三是采用可渗透性大的材料进行铺设。对城市道路、广场、公园等硬质铺装较多的地方进行修建时可以采用透水性强的材料进行铺设，增加雨水资源的下渗量，减少地表径流，从而解决城市内涝积水问题。此外，选择有代表性的小区、广场、道路进行海绵城市建设试点项目。在西环路、安定东路采用渗透性大的材料进行路面铺设，增加雨水下渗量。在大型住宅小区进行屋顶绿化，利用屋顶雨水收集设施收集雨水以满足小区内的绿化用水。

4.3加大资金投入力度，拓宽融资渠道

海绵城市建设需要充足的资金投入，需要有充足的资金来支持海绵城市建设技术的研究。政府是海绵城市建设的主体，政府的财政支持和完善的筹资机制对建设海绵城市至关重要。因此，政府应设立海绵城市建设专项资金，支持海绵城市建设。同时，应充分发挥市场机制的作用，调动社会资源，运用PPP模式，更好地推动海绵城市建设。

4.4加强科学技术研究

海绵城市建设中的绿色屋顶、透水路面，下沉式绿地等对技术有较高的要求。因此，应注重科学技术的作用，将科学技术的研究放在首位，以便于更好地为海绵城市建设服务。我国幅员辽阔，各个地区的社会经济发展程度和自然环境差异大，每个地区海绵城市建设情况不同，所采用的方法、模式不同。因此，应注重研究不同的海绵城市建设模式和方法，应精细化设计，通过合理的建设布局，节省资本。通过研究新的雨污排放设备，以完善城市供排水设施，探索新型的可渗透性强的材料，代替硬质铺装，研究设计建筑物雨水回收利用设施。通过不断地科学技术研究，逐渐完善海绵城市建设过程中的技术问题，更好地促进海绵城市的建设。

5结语

海绵城市建设的最终目的是为了保持城市水生态系统平衡和解决城市水环境问题。庆阳市以解决水资源短缺为目标，以“渗、蓄、滞、净、用”相结合为方针，以蓄水池、下凹式绿地、绿化屋顶、可渗透路面等为措施来建设海绵城市。庆阳市海绵城市建设不断地探索、完善，将为黄土高原地区海绵城市建设提供参考和借鉴。

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