海绵城市理念下的生态海绵体建设 ——以常德市海绵城市示范区为例

陈虎，赵迪，田宇荃

（湖南文理学院资源环境与旅游学院）

1 海绵城市概况

1.1 海绵城市概念

一般而言，海绵城市集排、滞、蓄、渗、净、用水等功能于一身，可以在城市暴雨时期快速排水，将大部分雨水储存起来，用作植被灌溉等用途；同时还能净化污水，防止涝灾期间的疾病扩散。据统计，城市传统排水模式排放的地表径流大于80%，而海绵城市对地表径流的排放小于40%（见图1）。

1.2 海绵城市建设的原因及意义

在城镇化建设过程中，自然渗水道路硬化为不透水路面、建筑用地的增加等加大了地表径流系数，使雨季降水滞留在地面而无法下渗，暴雨时期极易形成内涝，对城镇居民的生命财产造成一定威胁[1,2]。

此外，国家越来越注重解决城市问题，为了提高城镇建设质量，保证城镇居民的生活水平以及维护城镇的生态稳定，急需研究一套人与自然和谐发展的解决方案。海绵城市的建设为解决城市生态问题提供了技术支持。

1.3 国内海绵城市建设现状

图1 海绵城市对平均地表径流的处理

我国的海绵城市建设有相关政策的大力支持，2013 年《习近平同志在中央城镇化工作会议上讲话》提到“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”；2015 年《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》提出“水十条”措施等。截至2018 年，全国共有30 个海绵试点城市。但是，各试点城市的效果并不明显，仍然存在许多问题。

海绵城市的研究对象主要是水，我国城市的水问题主要包括：淡水资源短缺、水资源开发过度、水质污染严重、城市内涝、地下水位降低等问题，严重影响城市的居住环境与生态平衡。恢复城市化过程中被破坏的生态环境，维持城市的生态平衡，是海绵城市概念的生态核心。因此，“海绵城市”中的生态建设问题是重中之重。

1.4 国外研究现状

国外对海绵城市的研究较多较深，时间较早，基本形成了完备且发达的体系。

1.4.1 美国

美国对雨水的利用强调生态和低影响开发（Low Impact Development，LID），是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地的自然水文功能，有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加等问题[3]。以西雅图市为例，2004 年建立了西雅图样板街区，将15%的水泥地面改造为有植草沟相连的雨水花园等生态地面，且在2007 年大暴雨期间，98%的暴雨径流留在原地，没有造成城市内涝。

1.4.2 德国

德国的“雨水收集系统”主要有三种：一是屋面雨水蓄集，利用屋顶收集雨水作为工业和生活用水[4]。其中，绿色屋顶也属于屋面雨水集蓄设施；二是雨水截污与渗透，如汉诺威的Kronsberg居住小区有雨水渗透沟、生态植草沟等生态海绵体对雨水进行截流净化和下渗；三是生态小区的雨水利用。

2 生态海绵城市概况

2.1 生态海绵城市

优先考虑生态效益，需要最大限度地恢复被破坏的自然生态系统。生态海绵城市是以绿色植被或生态手段为“海绵体”的城市建设，不仅能使降水自然储存、净化，减少其他物理化学手段造成的二次污染，还能形成城市生态景观，保护城市生态多样性，为居民提供环保休闲场地。

2.2 常德市的生态建设

2.2.1 海绵城市示范区概况

示范区主要位于常德市武陵区，地处洞庭湖西部，属亚热带季风性湿润气候，全年平均气温16.5℃～17.5℃，年降雨量1400 毫米，年均相对湿度68%～89%。地形以丘陵和平地为主，占地总面积为289km2，其中城区占地约90 km2。境内湖泊有白马湖、柳叶湖等，穿紫河水系全长为17.3 km，是常德市唯一一条环城水系。

2.2.2 部分生态海绵体设施

1）雨水花园

主要通过植物、土壤、微生物系统来蓄水渗水、净化地表径流。其中设有立体溢流井，能有效控制混合污水，还可以在降水期间对雨水进行截留下渗，有效去除径流中的悬浮颗粒、重金属离子等污染物。

2）生态植草沟

是一种低于地表的种植植物的沟渠。与传统排水沟渠相比，植草沟中的植物能减缓地表径流流速，增加径流在沟渠中的滞留时间，使更多的地表径流下渗，且能过滤净化地表径流中的悬浮颗粒等污染物。

3）生态停车位

使用由透水砖、水泥砂浆、透水混凝土、碎石、素土等组成的透水铺装停车位，对增加雨水的滞留与渗透有一定作用。

4）绿色屋顶

通过在屋顶种植植物的方式截留和集蓄雨水，包括耐根穿刺防水层、排（蓄）水层、隔离过滤层、基质层、种植层等。一般适宜作绿化的为6 层以下、18 m 高度以下的建筑物的平面顶及坡度小于 15°的坡屋顶。

常德市区主要在校区、购物中心等有集中且面积较大的绿色屋顶，能够补偿被建筑物占用的绿地，降水时减少屋顶径流、储蓄雨水。同时绿色屋顶储蓄的雨水经沉积、净化后，还能作为厕所用水，提高利用率。

5）储水公园

比较典型的有被称为常德“绿心”的白马湖文化公园，其水面约有18.5 万m2，占公园总面积的1/3，还有7.8 万m2的绿地，其核心建筑物“三馆”“三中心”占地5.2 万m2，部分屋顶种植有灌木和 草坪。

2.2.3 建设生态海绵体的效益

1）生态效益

大部分生态海绵体的主体为绿色植物，能调节局部小气候，通过光合作用、蒸腾作用吸收阳光、释放水分，调节局部温度和湿度，缓解城市热岛效应。其次，生态植草沟等海绵沟渠代替传统地表排水沟。第一是增加地表径流的下渗，对地下水进行回补；第二是净化地表径流，防止混合污水直接排入河流造成的水污染和水环境破坏；再者，城市人口众多，使用汽车等产品向大气排放大量二氧化碳、粉尘等废气和污染物，且城市光噪污染严重，植物叶片对悬浮颗粒、光、噪音等有一定的吸附和吸收能力，光合作用也能消耗大气中的二氧化碳，释放氧气。

2）社会效益

绿色植物具有一定的观赏性，雨水花园、储水公园等既可用作水工程，又可丰富钢筋水泥灰色城市的景观。生态海绵体可以结合休闲娱乐，如白马湖公园的娱乐健身场地使用塑胶等透水 材料。

3）经济效益

海绵城市实施雨污分流，减小了污水处理的压力；生态海绵建设可以催生在园林、规划、制造、维护等方面的就业机会，促进第三产业的发展，带动相关领域的就业机会。

3 结语与展望

常德市对城市水问题所采取的主要生态措施是建立雨水渗透系统（如生态植草沟）、雨水滞留系统（如绿色屋顶）、雨水集蓄系统（如储水公园）、雨水净化系统（如雨水花园）等，采用LID 模式协调城市与生态之间的关系。

结合常德市现有生态海绵体和国外对雨水利用的成功案例，对未来的海绵城市建设提出以下设想：

①提高屋面的利用率，对于满足建设绿色屋顶的建筑要推动屋顶绿化的行动；不满足建设绿色屋顶的建筑可以采用屋顶雨水集蓄设备储蓄屋顶径流，初步净化后可用于家庭厕所用水、园林灌溉用水等。

②加大对水泥地面的改造，公路采用渗水材料，公园、小区等人行道可以建设为雨水绿道，部分停车场可以改为铺有渗水材料的生态停车场。

③政府呼吁全民参与“海绵建设”，让市民建设家庭“小海绵体”，收集雨水后用水泵输送到每家每户，可用作浇花、厕所用水等。不仅能提高雨水的利用率、减小了地面径流，还节约了干净的水资源，减少居民的用水花费。

我国海绵城市的起步较晚，实际情况较复杂，对传统的排水管道系统的更新替换需要时间。海绵城市建设是长期工程，不能因为试点期间出现的问题而全盘否认海绵城市未来带来的效益。其次国民提高海绵意识，全员参与海绵建设，能使我国打造海绵城市更顺利。目前我国要在借鉴国外成功经验的同时结合各地的实际情况，慢慢摸索出真正适合自己的道路，才能使海绵城市的功能发挥到最大。