兰州市生态海绵城市建设思路与关键问题

张 晨

（甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水741020）

当前我国城市化发展取得世界瞩目的成就，城市日益成为人居生活的最重要的主体，然而值得深思的是我国的‘城市病’问题已经相当严峻[1]。其突出问题表现在：城市水域、湿地萎缩导致调蓄能力削弱、洪涝风险系数增加；城市需水量大而供水不足，水资源供需形势严峻；城市污染严重、污染物排放超过环境净化能力，水资源安全不乐观。城市病的问题不仅影响了广大居民的健康，同时也不利于经济社会可持续发展，在此背景之下如何解决城市水问题成为当下城市发展亟待解决的关键[2]。海绵城市是生态文明建设视角下为增强环境保护和应灾水平对现代城市规划提出的一项新的理念指导，其基于地表产流过程机制和生态优先原则，通过建设城市生态功能区和人工设施在确保排水防洪安全的前提下以有效保蓄水源，统筹降水、地下水、地表径流产水等各种水资源的协调性、调控性，既达到水资源生态永续利用的目的，又能够稳固城市应灾能力[3～4]，从而适应环境变化背景下城市社会经济系统与生态系统的应具备的‘弹性’。兰州市地处我国干旱与半干旱生态脆弱带上，城市水资源短缺、水质污染和排水不畅的问题突出，以海绵城市建设为契机，探讨兰州市海绵城市建设思路并提出其相应措施，以期为促进城市和谐发展提供决策参考。

1 兰州市城市水生态环境中的问题

兰州市深居黄土高原生态脆弱区，区域水源涵养能力较差：①地表疏松、植被密度稀疏、降水强度大，导致土壤可蚀性强、水土流失严峻，不仅造成水资源浪费还破坏了地区生态功能。②以能源、重工业经济体系为主体，工业需水量与废物排放量大；加之农耕区土壤侵蚀迁移过程，全市地表水、地下水污染问题凸显，水质堪忧。③经济开发占用河道、湖泊、湿地、林草地等生态用地，局域蓄水调节功能降低[5]。

2 生态海绵城市建设思路

2.1 生态海绵城市建设总体目标

自海绵城市概念被提出后，国家部门在有关城市进行试点并推出系列指导方案[5]；虽然各地实践环境不同且对海绵城市建设思路存在差异，但综合来讲其总体要求就是以调控水资源循环为核心目标，依托于城市构建城市流域生态系统与经济社会系统，充分发挥生态性与社会性功能，从而达到城市与水资源环境和谐可持续发展。其具体要求可以概括为：①遵循自然水循环过程机制来改变地表产流、径流环境而增强水土保蓄能力；②将生态水转化为社会水，在此过程中不会伤害水体质量和水环境承载力；③社会水循环过程赋予其自然生态过程，确保其不会对生态水循环以及环境造成破坏；④统筹水资源生态、社会双重属性，达到按需分配、按时调节、可操作性强的目标。

2.2 生态海绵城市建设总体思路

结合兰州市自然环境背景，考虑到区域水文、植被、地貌形态和经济社会特征，并结合相关学者研究经验[6]，提出了生态海绵城市总体建设思路，如图1所示。建设海绵城市主要工作就是在划分城市内景观流域单元的基础上，明确自然水与社会水循环过程主线及其二者之间无损关联，据此充分利用水资源；同时规范人类对水环境的干扰，加强污染治理并提升排放标准。图1中绿色部分为对生态水循环过程的实施策略；棕色部分为对社会水的治理方案；蓝色部分为天然降水。综上而言，遵循自然水资源循环中的降水、渗流、蓄水、净水、蒸散等过程，基于防洪安全考虑排蓄平衡，在此基础上最大限度加以存续、利用，并保证水资源安全性、生态性，构成一个自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市。

图1 生态海绵城市建设的总体思路

3 生态海绵城市建设关键问题与策略

3.1 LID低影响开发

LID（Low Impact Development）LID是发源于美国马里兰州的城市暴雨与面源污染处理技术经验，其强调根据城市生态景观结构将地表产流经转输、存续、分流等措施，构建水文的滞、蓄、净、排等自然过程，实现城市‘海绵’功能。其工程措施分为生态工程和人工设施，生态工程主要利用植被截留、缓冲、固结、吸收等功能或湿地、水域的调节功能增强水源涵养能力；人工工程要应用排灌系统、透水装配、下沉绿地、集水池辅助等有序调节水资源时空转移。

3.2 城市径流控制与雨洪模拟

兰州市降水量相对不丰、中心城市河流单一，地表产水能力一般，参照《海绵城市建设技术指南》要求其年径流量为控制V区，控制率介于60%～85%，为了准确测算其阈值，利用市内气象站点的逐日观测数据通过格网法测算，将其控制率确定为72%，则其3h设计降水总量为18mm。根据城区本底环境特征、地表覆被和建筑结构，将用地类型规划成水域、绿地、平顶屋、斜顶屋、裸地等5类，以满足LID建设需要。

3.3 排水通道识别与规划

兰州市河道、湿地稀疏且河道生态功能性弱，现有的水域环境难以满足产流排蓄需要，应积极构筑地下排蓄系统。本区黄土地层累积深厚且直立性强，这有助于地下施工建设；然而难点在于规划科学的排蓄系统设施。因此提出三点建议：①通过全局雨洪径流特性进行可控径流估算，并结合原有地下排蓄系统进行立体、综合性规划，构建功能分明、差异多元的排蓄体系；②利用现代高新设计方案对地下雨洪调蓄池结构进行空间设计，合理规划调蓄、通径管线、水处理、水文监测等设施；③赋予排蓄通道雨洪调控和水质净化功能，结合水资源承载能力、洪涝安全进行自动化调控排蓄；并实现污水分类处理和循环利用。

3.4 系统监管与维护

海绵城市建设考量了城市土地资源、城市建设、环境卫生、经济发展、景观生态、交通安全等多方面，因而顶层设计必须统筹全局、系统规划、时空结合。对于基础设施建设好之后加强城市各类水文信息智能、自动监管极有必要。①多部门（市政、国土、环境、信息）联动，协同监管和服务；②构建城市水文信息系统，通过现代地理信息技术、计算机、数据库技术，实时获取相关水文、设施、人力、物力的时空信息，以便进行排蓄、防洪等决策。

城市地表产流速率快、下渗透少，发挥城市海绵体的作用主要在于统筹生态蓄水、人工蓄水能力。对湿地、河湖、水域等建设相关的凹式绿地、植被覆盖、透水设施等海绵式装置，一方面缓冲径流过程对地表的侵蚀，另一方面增强水土保蓄能力。另外还有因地制宜构建排蓄设施。

4 结语

海绵城市是应对当前水资源环境情势恶化、增强旱涝灾害管理水平、缓解城市病问题的一大积极举措，对于促进城市可持续发展具有重大意义。生态海绵城市建设需要从城市自然环境出发，对水文特征、生态要素、用水需求、管线通径、排蓄设施等进行系统规划、统筹布局，运用生态学、地理学、系统科学和现代计算机、互联网技术构建水资源与经济社会之间的关联信息系统，做到水资源科学有效调配。在这一系统工程中，秉承“山水林田湖”生态性理念是其精髓，而采用高新科技和现代理念加强生态治理、防洪建设和蓄水工程是其关键技术。目前，海绵城市理论与技术尚未完善，又无具体的可参照模式，作为未来城市规划的导向，生态海绵城市建设任重道远。