初论西安海绵城市建设中的水土保持措施

吕薛锋，董丽娟(.陕西省水土保持勘测规划研究所，陕西 西安 70004； .陕西省桃曲坡水库灌溉管理局，陕西 铜川 7703)

2016年7月23日19时，西安市城区普降大到暴雨，据西安市城市防汛办陕西历史博物馆雨量监测点数据，最大1 h降雨量达55.5 mm，累计降雨量为96.9 mm。降雨造成市区多处大面积积水，其中西安地铁小寨车站站厅和站台积水严重，影响列车正常运行。降雨积水增多，主要是近些年城市建设加快，下垫面发生变化，过度硬化导致雨水不能及时下渗，加上排水管道不畅、标准低而造成的。近期西安提出建设海绵城市，正契合陕西省政府“陕北引水，关中留水，陕南防水”的治水思路。海绵城市建设的最终目的是蓄水、保水、净水，与水土保持的目标相一致。

1 海绵城市建设中的水土保持措施

1.1 海绵城市建设中的水土保持工程措施

海绵城市建设中的水土保持工程措施主要有：对轻荷载路面、慢行道、休闲广场、步行街、非机动车道、小区步行道路和停车广场等采取透水铺装、透水沟、渗水井、雨水蓄水模块、生态草沟、生态护岸、浆砌石护坡、浆砌石挡墙等措施；对河流、渠道减少混凝土硬化或浆砌块石衬砌，减少标准化大堤建设，保护自然生态河流，恢复多样的河流断面。混凝土硬化或浆砌块石衬砌的光滑堤岸使得贴岸水流的速度加快，增加了水流冲刷堤岸的风险，破坏了水系与土地及其生物环境间的物质能量循环，降低了河流的自净能力，使河流两岸生态环境退化[1]。这些水土保持工程措施中，透水铺装措施最为有效，是海绵城市建设的必选措施之一。

在自然植被条件下，约10%的降雨会形成地表径流，40%通过蒸腾、蒸发进入大气，50%下渗成为土壤水和地下水。而目前的城市建设，地表径流可能从原来的10%增加到50%或更多，下渗则会从50%减少到10%或更少[2]。水土保持首先就是保水，通过透水铺装，使雨水下渗；其次是完善排水设施，给水留有出路。

西安市多年平均降雨量为604.2 mm[3]，雨水径流系数混凝土地面取值0.9，大理石铺砌地面取值0.6，透水砖地面取值0.3，则面积为1 hm2的相应地面每年分别流失水量为5 437.8、3 625.2、1 812.6 m3。由此可知，透水砖铺装能比混凝土地面减少水流失量66%以上，具有积极的推广意义。这些下渗的水可以补充地下水资源，减少地下水开采漏斗区，减轻地面沉降。考虑到偶尔有重型荷载作用，透水铺装从上到下结构为6～12 cm厚透水砖、2～3 cm厚干硬性砂浆、30 cm厚级配碎石或30 cm厚无砂透水混凝土[4]，基底素土夯实，密实度0.90～0.93，施工完后中砂扫缝，砂缝要紧密饱满，边缘砌筑路缘石，养护时间不少于7 d。透水砖优选强度高、耐久性好、透水效果好的烧结陶瓷透水砖，透水混凝土强度要求20 MPa以上。陶瓷透水砖的孔隙率为20%～30%，级配碎石孔隙率为40%，只需20%的透水铺装面积即可减少积水深度(1 h降雨55.5 mm)一半左右，可以将西安局部区域内涝等级风险从中风险降低为低风险[5]。在潮湿阴暗路段，透水砖上还会生长苔藓植物，体现人与自然和谐的理念。

1.2 海绵城市建设中的水土保持植物措施

原始森林具有最佳的水土保持功能，植被生态建设就是模拟原始森林结构，采取近自然植物群落建设，乔灌草藤结合，优选乡土植物，禁止大树(常绿树种胸径大于15 cm，落叶树种胸径大于20 cm)古树移植进城，保持生物多样性，使植被具有复杂的水平和垂直结构层，形成稳定的生物群落结构。西安城市绿化可选择的植物主要有银杏、油松、白皮松、玉兰、榆树、国槐、柳树、杜仲、皂荚、桧柏、杨树、楝树、七叶树、合欢、椿树、侧柏、核桃树、桑树、构树、毛泡桐、石榴、枣树、柿树、冬青卫矛、黄杨、金叶女贞、石楠、榆叶梅等。同时，也要加强灌木、草类等地被植物的应用，以形成贴地面覆盖，减少水土流失。地被植物选用当地的野生花草，不仅有同样的绿化美化效果，还能够节省水资源。西安市有许多野生花草资源有待于去开发，是优良的地被植物，比如白茅、节节草、秃疮花、马齿苋、卷耳、二月兰、酢浆草、黄花苜蓿、蒲公英、地丁草、细叶鸢尾等。从美国引进的冷季型草种早熟禾培养于湿润的肯塔基州，根系极浅，下雨时储留雨水的能力极差，大部分雨水白白地流失，即使是在下雨后不久也需要浇灌[6]，不适宜于西安地区。

城市绿地按照海绵城市建设要求，可以建成下凹式绿地。下凹式绿地根据地形情况布置，低于周围铺砌地面或道路，下沉深度宜为5～10 cm，使下凹地形成较大的水流汇聚区域，有利于雨水下渗。下凹式绿地最低区域可选用耐水淹植物。另外，城市开发建设中应对河流、池塘、湿地等水体予以保留，并逐步恢复原有城市中的湿地。湿地被称为“地球之肾”，是国家生态安全的重要组成部分[7]。湿地植物具有净化水质的作用，在实际工程中要加强推广应用。人工湿地植物可选择芦苇、茭白、香蒲、水烛、水葱、黄花鸢尾、睡莲、荷花、泽泻、水蓼、穗状狐尾藻等[8]，水生植物宜占水域面积的20%～30%，以挺水植物为主，挺水植物、浮水植物和沉水植物相结合；同时可以布设砾石床等，砾石床厚度不小于10 cm。河流岸边可以栽植柳树、杨树、云杉、湿地松等。同时还可以建设植草沟、雨水塘、植被缓冲带、生物滞留设施、雨水花园、生态浮岛等[9]。条件好的小区可以试点建筑屋顶、外墙面绿化，增加城市绿化面积。

城市土质边坡、浆砌石边坡也可接种地衣、苔藓植物。大片丛生的苔藓植物群落，植物交错形成大量空隙，有强大的吸水能力[10]，能够用于道路边坡的生态恢复。另外，物质循环途径的中断是目前许多地方生态平衡失调的重要原因[11]，因此掉落在城市绿化带的枯枝落叶不必清理，枯枝落叶不仅有储存雨水的作用，经微生物分解转化后还能成为对植物有用的有机肥料。人行道树池一般为正方形，边长0.8～2.5 m、深10～15 cm，树池缘石应稍低于周边1～2 cm，以利雨水流入树池。树池内可以撒播混合草籽，栽植灌木，也可采用2～5 cm厚鹅卵石、砾石覆盖。鹅卵石、砾石不仅有抑尘、减少土壤水分蒸发的作用，时间长了还能附生苔藓植物，有净化雨水、净化空气的作用。

1.3 海绵城市建设中的水土保持临时措施

城市道路、房地产开发、地铁、排水管道、各种管沟建设等都离不开水土保持临时措施。水土保持临时措施主要包括临时拦挡、临时排水沟、临时密目网苫盖、彩条篷布苫盖、沉沙池、洒水抑尘等。

在施工场地周围应布设连续围挡，城区主干道围挡高度应不低于2.5 m，次干道围挡高度应不低于1.8 m，围挡间应无缝隙。围挡要坚固耐用，设置安全警示装置。应避免在雨季和大风季施工，风力4级以上(含4级)时禁止施工。建筑工地出入口临时道路和地铁深基坑围挡外的主干交通道路可铺设2～3 cm厚钢板(为防滑可在钢板上焊钢筋条或选用花纹钢板)，以防止重载车辆压坏道路，威胁基坑安全，工程施工完毕后钢板还可以回收重复利用，符合节约资源的理念。临时排水沟纵坡比不小于0.5%，断面为矩形时尺寸不小于0.4 m×0.4 m，为梯形时底宽不小于0.3 m、深不小于0.3 m、边坡比为1∶1。临时密目网苫盖、彩条篷布苫盖材料面积应是被苫盖物面积的1.1倍。施工过程中的基坑降水可通过其他渗水井、渗水塘有计划地进行回灌。渣土、各种建材运输应全程密封、遮盖，不得沿途抛洒。鼓励选用袋装熟石灰、预拌商品混凝土，以减少施工过程中的扬尘。施工临时道路可采用砂砾石铺盖，厚8～10 cm。施工出入口应布设车俩、车轮冲洗装置，保证施工车辆进入城市道路时干净整洁，冲洗的污水经过沉沙池处理达标后进入排水管道。

2 结语及建议

人类文明史在一定程度上也是人类与河流相互作用的历史[12]，顺应水性的自然成为治水的最高准则[13]。人类择水而居，水系使城市具有生机和灵气。现代城市成为钢筋混凝土森林，需要用水来调剂，故有意设置跌水、喷泉，使水流掺入空气，产生负离子，打造碧水长廊，使人与水自然融合[14]。“八水绕长安”是西安的独特优势，西安大唐芙蓉园、曲江南湖、大明宫太液池雨洪利用系统、汉城湖国家水土保持科技示范园就是人与水自然融合很好的案例。

西安建设海绵城市，首先在城市规划上就要有海绵城市建设的理念，按照生态规律，减少土地开发强度，严格保护城市蓝线和绿线，系统化统筹兼顾建设城市生态廊道。其次，海绵城市建设应向自然学习，相信河流的生命与灵性，恢复自然水循环，实现没有人类社会干扰情况下的地下水循环，恢复明渠河流，不与水争地，保持河流原状弯曲，减少运用人工材料，多用自然素材(土、木、石)。最后，海绵城市建设需5～10年甚至更长时间才会有效果，需要长期努力坚持。

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