济南海绵城市建设初探

杨磊

摘要：海绵城市是为解决城市内涝与缺水问题提出的建设思路，尤其强调城市海绵体的建设。城市海绵体根据体量不同可分为三类，一是地下水，二是水库、湖泊、河流等大体量地表水体，三是城区蓄水池、池塘等小体量地表水体。针对这三类海绵体，借鉴其它城市防洪、雨水收集利用经验，对济南海绵城市建设提出了三类方案：一是大面积推行透水铺装建设，制定城市透水铺装总控制指标;二是水库增设扩容与地下排水沟渠建设，提高雨水收集比例;三是提倡小体量雨水收集利用设施建设，制定工商业用水大户雨水收集利用强制性指标。

关键词：市政;海绵城市;防洪;雨水

1 前言

伴随城市化的急速发展，求高求快的城市化建设目标暴露出了各类问题：一方面是市政工程建设滞后，暴雨导致城市被淹在各地屡次发生;另一方面城市化带来了各类资源的剧烈消耗，尤其在北方旱季缺水问题持续困扰着城市的健康发展;旱涝两重天的局面成为了“城市病”的具体体现。为应对这一问题，住建部于2014年推出了海绵城市试点，本文就济南实际情况，结合各个城市的经验，就海绵城市建设可借鉴的经验进行初步探究。

2 济南自然地理环境特点

2.1 地形与季节特点[1]

济南位于北纬36度40分，东经117度00分，南依泰山，北跨黄河，地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上，地势南高北低。济南境内河流较多，主要有黄河、小清河两大水系。湖泊有大明湖、白云湖等。济南水库包括卧虎山水库、高而水库、黄巢水库、锦绣川水库等。济南泉水分布广泛，同时伴随泉群而生的是分布有24个渗漏区。济南属暖温带大陆性季风气候区。春冬季干燥少雨，夏秋季炎热多雨。

2.2 自然环境对济南城市的约束作用

首先是济南城市位于黄河与泰山之间，黄河为地上悬河，导致济南城市雨水顺地势自然排泄;其次由于济南地势狭长，东西长、南北窄，导致市区内大量建筑物按照垂直于自然排水方向分布，影响了山区雨水宣泄;再次济南季风气候特点显著，夏天炎热多雨，雨水集中，极易造成短时间城市大面积内涝。

3 济南市城市雨水泄洪与利用经验教训

3.1 北水门经验

老济南城面积分内外城，分别建有城墙城门。济南市每年暴雨多出现在6至9月份，7、8两月是暴雨集中期，由于暴雨强度大，往往造成洪涝灾害。老济南城地势南高北低，过去南部山区和城内泉群的水毫无节制地排到城北，致使北城门外十雨九涝。为解决这一问题，北宋曾巩疏通北向沟渠、建设北水门以控制城中水量。同时将大明湖成封闭成一个天然水库，干旱时期提水灌溉，暴雨时节拦水护城。

3.2 小清河经验

济南城市南高北低，北面又有黄河高坝阻挡，致洪水难以排泄，暴雨时常淹没城市，所有才导致各朝代极力推动小清河疏浚。近年小清河复航工程、干流综合治理工程极大提升了小清河行洪能力;同时结合南部山区蓄水排水工程，黄河、小清河骨干蓄滞洪区建设终于成现状。目前建成了济南地区以小清河为主体，腊山河、韩仓河等河流为辅助的防洪泄洪通道。

3.3 突发暴雨灾害教训

3.3.1 暴雨灾害概况

3.3.1.1 1987年暴雨灾害

1987年8月26日，济南平均降雨291毫米，街区最大水深达9米。大明湖水溢出岸，护城河、工商河、小清河溢出河道，市区洪水汹涌。全市被淹农作物653万亩。此次暴雨灾害造成47人死亡，16万人被水围困，直接和间接经济损失达51亿元。

3.3.1.2 2007年暴雨灾害

2007年7月18日，濟南平均降雨118毫米，暴雨造成了济南市区低洼地区严重积水，部分地区受灾，大部分路段交通瘫痪，造成人员财产严重损失。据统计，这次特大暴雨造成30多人死亡，170多人受伤，约33万群众受灾。

3.3.2 暴雨灾害特点：

3.3.2.1 降水强度超常，1987年暴雨灾害平均降雨291毫米，2007年暴雨灾害平均降雨146毫米，降雨猛烈并且十分突然，水势迅猛排水沟渠难以迅速排泄雨水。

3.3.2.2 地形环境特殊，济南高北低，南部山区进水顺街道而下，汇集城市中心低洼地段，城中干渠堵塞难以排泄雨水。

3.3.2.3 城市市政设施建设滞后，城中排水管道口径小，小区排水管道不畅，同时城中硬化路面过多，园林公园面积小，土壤渗流作用减弱，城中雨水径流过大，致使有限沟渠更加难以负荷过量雨水。

4 国内城市防洪与雨水利用经验

4.1 城市雨水利用经验

4.1.1 大连市雨水利用经验

大连城市地处沿海，由于城市人口的扩大，抽取地下水过多，海水倒灌严重;同时雨季降雨量虽然大，年内降雨与年季降雨极不均匀，且时间短促，难以有效存储利用雨水，城市旱涝并有，城市缺水严重[1]。大连市经验主要有以下几点：

道路渗水，选在中心城区选择了解放路、太原街、胜利路局部路段实施7公里雨水渗透沟生态利用试点工程。雨污分流，同时大对中心城区排水旧管网改造力度，使之成为独立的污水管道，逐步实现雨污分流。强化污水处理能力，5年内规划建设11座污水处理厂，提高城区雨水利用率。试行小区集水渗水，小区道路两侧绿化带下安装雨水回收和渗透设施，将雨水收集到蓄水池，水满则用四壁渗透;同时设立雨水渗井将雨水存在小区的土壤结构内。

4.1.2 苏州市建设海绵城市经验：居民小区四周建设下凹式绿地，利用原有自然条件，解决雨水排放和问题。建设蓄水池，收集的雨水经过过滤系统的净化后，可用于道路两侧的绿化带浇洒以及道路冲洗。大力推行透水铺装，使城市透水地面率将达45%以上。

4.1.3 南京建设海绵城市经验：南京市提出直接利用与间接利用两个方式。（1）直接方式大致采用以下几类：居住区、学校和企事业单位的雨水收集利用;湿地、水塘等地面水面雨水收集利用;公园、山体绿地的雨水收集利用;城市周边绿色隔离带雨水收集利用。（2）间接方式采用大致分以下几类：建设生态河道，主要是采用非硬化河道换，从而提升河道排水渗水能力，建设会呼吸的河道，同时注重河道疏浚，减少沉重城中洪灾压力;建设生态道路与广场，推行道路广场透水铺装，强化道路与广场雨水自渗能力;建设生态屋面，在大型公共建筑、商业区屋顶建设雨水集蓄系统，将雨水导流渗入地下，起到涵养地下水的作用。

4.2 城市防洪经验

赣州古城临水兴建，章江、贡江、赣江三面环城，同时古城地处亚热带，降水强度大，最大日降雨量曾达200.8毫米。但赣州古城却未现明显内涝，其防洪设施有以下几个特地：

（1）沿街兴建大断面排水沟“福寿沟”，断面高180厘米，宽100厘米，用砖砌成拱顶，遍布古城各个角落，不断将雨水排入江中。（2）池塘联通，将城中清水塘、荷包塘等几十口池塘连通起来，增加雨水调节容量，减少街道淹没的面积和时间，同时旱季还可作为城市内部浇灌水源。（3）增设水窗，运用水力学原理，江水上涨时，利用水力将外闸门自动关闭，水位下降到低于水窗，则用福寿沟内水力将闸门冲开防水。（4）城墙坚固，为解除江水灌城的问题，古人用铁水浇固城墙石基，将土城墙改砌成砖石城墙，后经历经各朝代不断修缮、加固，使得赣州古城墙集城防、防洪特点于一身，有效阻止了江水倒灌。

5 国外雨水利用经验简述

5.1 图森市：美国利亚桑那州图森市是典型的干旱地区城市，一场持续8年的干旱迫使该市采取各种措施减少地下水使用和增加雨水利用[2]。通过节水法令，该法令要求新开发的商业项目必须收集雨水来美化景观，50%的园林绿化水必须采用雨水。创建雨水收集利用手册，手册中列举了大量雨水利于与雨水控制手段，包括滞水池、等高线洼槽、非等高线洼槽、干砌石排水沟子、石笼、集水箱、储水器及透水地面，这些实例为指导该城集水工程起到了指导作用。

5.2 澳大利亚：澳大利亚在许多城市内都设有两套集水系统，一套是生活污水集水系统，另一套是雨水汇集系统[3]。污水处理的成本较高，而集蓄的雨水经简单处理后即可利用。以悉尼奥运会场区为例。悉尼奥组委将奥运会场区的雨水收集和处理系统根据地形和地势分为3个收集系统和一个主体育场的雨水收集处理利用系统。收集的雨水通过一系列的处理，用于场馆绿地灌溉及冲洗厕所等。

6 济南海绵城市建设可借鉴经验结语分析

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。济南城市的雨水海绵体，可分为几个量级，首先是地下水，其次是水库、湖泊、河流水等大面积地表水，再次是小型蓄水池、蓄水塘、小河沟等分散地表水。通过本文各个城市的案例以及济南的现状可以得知，在丰水期的各量级海绵体防洪与蓄水成为济南海绵城市建设的关键，可以总结分析出济南建设海绵城市可借鉴的经验如下：

6.1 回补地下水，强化超大体量地下海绵体建设

保障防洪与雨水收集利用是一个事物的两个方面，城市洪水的形成有一个根本的源头，就是雨水径流量过大，城市雨水回补地下水的难点也在于雨水渗漏作用太小。解决这一问题可借鉴南京市、苏州市办法：1、大力推行透水铺装，强化居住小區、学校、企事业单位透水铺装控制性指标落实，制定本市透水铺装总控制指标;2、建设渗透洼地，在低洼地区减少建筑群建设，增设湿地、池塘、景观湖面等雨水渗透洼地，强化雨水渗透自调节能力;3、强化山区、河道雨水渗透，改善南部山区及城市河道渗透条件，增加其透水面积，落实圈定山区、河道开发控制线，逐步情路在山体、河道乱占乱建建筑物，退城还林、退城还渠;5、借鉴其他城市同时，济南还应逐步修复强渗漏区，制定强渗漏区保护区，恢复保护区植被，防止水质污染，逐步恢复雨水回补地下水的通道。

6.2 扩大径流雨水收集量，建设大体量地表海绵体。

1、大断面地下防洪沟建设，分析赣州古城、小清河工程、大明湖北水门三个案例，其建设的根本思路就在于依托人造沟渠、河坝、闸门，合理排泄、蓄积丰水期雨水资源。而济南暴雨淹城的惨痛教训就告诉我们，必须在城市大体量建设同时，彻底更新城市市政管网，进行地下大断面防洪设施的建设。2、大体量地表海绵体建设，可以扩容或增设大型水库、人工湖、地下存水大厅等雨水存蓄设施，在实现城区雨污分流的基础上，兴建专用雨水处理厂、雨水净化湿地，实现径流雨水集中排泄、处理和利用。

6.3 提高小体量雨水利用效率，探索雨水回收市场运作机制。

大连市、图森市、澳大利亚的各个城市的雨水收集经验，在于小体量雨水收集的利用，其可借鉴经验主要内容如下：1、居住小区、学校、公园、企事业单位建设小型雨水收集池，经过初步处理将雨水用于绿化水或厕所用水;2、利用雨水专用管网推进推动雨水收集市场化运作机制，研究制定生活用水、工业用水与雨水差价回补政策，调动城市用水各个主体的集水积极性。3、制定专项雨水收集利用法规、手册，细化工商业用水大户雨水收集利用比率，设立奖惩措施，推动城市小体量海绵体建设。

参考文献：

[1]侯裕清.关于大连市城市雨水利用的思考[J].黑龙江水利科技，2010.

[2]刘明喆.美国干旱地区雨水利用技术的应用[J].建设科技，2013.

[3]吴普特，黄占斌，高建恩，杨新民.人工汇集雨水利用技术研究[J].黄河水利出版社，2002.