甘肃东南地区海绵城市建设技术应用分析

王小虎，陈 兵，李柏生，胡海涛，张 雷

（1.甘肃天水绿色装配式建筑产业发展有限公司，甘肃 天水 741000；2.甘肃建投科技研发有限公司，甘肃 兰州 730050）

“海绵城市”一词是在2012 年4 月在“2012 低碳城市与区域发展科技论坛”中被首次提出，在此之后，“海绵城市”的理念越来越多地受到各地政府及建设行业人士的关注和认可，甚至国家层面都将其上升为重要的战略目标，在厦门、武汉、深圳、上海、北京等30 多个城市进行了试点建设，并取得了良好的效果。甘肃省地处西部地区，大部分地区干旱少雨，而甘肃省东南部地区年降雨量相对较多，急需进行更加科学、更加环保、更加合理的城市建设，海绵城市建设理念正好与现代城市建设发展规划相吻合，因此，进行海绵城市建设对甘肃省生态环境保护工作具有重要意义。

1 海绵城市相关概念

1.1 海绵城市的概念

2015 年印发的《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》中指出：“海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流。实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。”

显然，海绵城市并不是指一项技术，而是一种城市建设方式和建设思路，需要利用建筑、市政、环境、园林等多方面专业技术相互配合、相互协作才能实现[1]。

1.2 海绵城市建设的关键技术要素

海绵城市建设的关键要素也是海绵城市建设通常采用的6 大综合技术措施，分别是：渗、滞、蓄、净、用、排。

（1）“渗”是指通过自然渗透将雨水快速地渗入地下，减少地表径流，其作用是涵养地下水，补充地下水资源，还能通过土壤对雨水水质进行净化，改善城市的微气候。雨水渗透的方法有很多，常用的方法是改变路面、地面的铺装材料，增加其透水性，如铺装透水景观、透水道路；根据屋顶的承重、防水和坡度，适当进行绿色屋顶改造，以实现屋顶雨水的减排和净化。

（2）“滞”是指透过细微地调整地形，减缓雨水径流速度，从而延缓雨水渗透的时间，减少地表积水现象。滞留雨水的方式通常有设置雨水花园、生态滞留池、人工湿地等，其目的和原理基本都是利用园林、绿地中的树木和草地，对雨水进行吸附、降解，增加雨水在土壤上部的滞留时间，从而增加雨水的下渗量，并且通过设置低洼区域，对雨水进行适当的蓄积。

（3）“蓄”是指通过人工引流将降雨存蓄在指定的位置，以备需要时重复利用，其主要目的是将雨水存蓄起来，进行调蓄和错峰排放。通常的做法是设置蓄水池，在蓄水池内设置好进水管、出水管、水泵位置和检查井，蓄水池底部加设防水布或土工布完成蓄水和排放。

（4）“净”是指通过土壤渗滤、人工湿地过滤、生物处理等方式对雨水进行净化。雨水经净化可以回用到城市中。根据城市环境特点，可以将雨水净化区域环境分为居住区、工业区和市政公共区3 类，而雨水净化过程通常分为3 个步骤，土壤渗滤净化、人工湿地净化和生物处理净化。净化后的水按照就地利用的原则，在不同的区域环境，其用途也不尽相同。

居住区雨水收集净化后，可以大量用于居住区内绿化的灌溉、冲厕、洗车等方面。工业区雨水收集净化，因为考虑到工业废弃产物，所以需要对下渗雨水进行截污二次净化处理，并利用生物技术再次净化，随后就可循环利用到如工业冷却水补水、混凝土搅拌、厂区绿化灌溉等对水质要求不是很高的地方。市政公共区雨水收集净化后一方面可以用于市政绿化灌溉和公厕冲厕，另一方面可以排入河流、湖泊，补给水源。

（5）“用”是指将经过净化后的雨水尽可能地循环利用，并且尽可能地利用在原地。停车场收集的雨水净化后可用于洗车，小区收集的雨水净化后可用于小区绿化的灌溉。总之，收集雨水经净化后可以根据具体的环境，用于不同的场景，如建筑施工、绿化灌溉、冲厕、洗车、消防用水、景观用水等。

（6）“排”是指当雨水峰值过大时，为避免内涝等灾害，将收集起来的雨水通过预先设定好的方式经过市政管网排入河流。这就需要将排水设施根据天然水系河道的特征合理设置，地面排水系统根据地下雨水管道协调设计，相互结合，实现超大雨水的及时排放。当降雨峰值过大时，就能满足一般排放和超标排放的需求，避免内涝灾害[2]。

2 海绵城市建设对城市的积极影响

2.1 减少城市内涝

目前，城市高楼林立，人口密集，车辆尾气排放量大，城市上空的热气流无法疏散，形成“雨岛效应”，城市局部气流上升引起对流性降雨的发生，“雨岛效应”是城市产生内涝的原因之一。另外，在城市建设过程中，采用大量的硬质铺装，导致降雨不能及时下渗，改变了原有的生态体系，产生地表径流，当遇到强降雨时的径流量洪峰，传统的城市排水系统往往不能满足排水需求，就会发生内涝问题，此为形成城市内涝的另一个重要原因[3]。

控制地表径流恰恰就是海绵城市建设最重要的目的之一，通过减少路面和地面的硬质铺装，促进雨水渗透；通过设置植草沟、滞留带等措施，降低雨水汇集速度。像这样通过各类雨水处理基础设施的建设和共同作用，降低地表雨水径流量，从而达到减少城市内涝的目的。

2.2 减少水体污染

城市对水体的污染主要是指在降雨时，特别是发生暴雨时，在地面或路面形成的雨水径流冲刷并携带着沉积在地面上或下水管网的污染物汇入自然河流或其他水体，导致水体环境污染。

海绵城市建设的6 大技术措施中的“净”，就是利用生态滤池、土壤渗滤或人工湿地过滤等措施将径流雨水中的污染物进行过滤和降解，从而实现净化水体、保护水资源环境、维护城市生态环境稳定的目的。

2.3 减少水资源消耗

甘肃省地处大西北，水资源匮乏，而城市的发展和建设对水资源的需求很大，城市建设过程中对地面的过度硬化，造成降水无法下渗，地下水得不到充分的补给，使水资源紧缺问题更加严重。再加上降雨形成地表径流，容易引起水资源污染，一定程度地影响了水资源的质量和数量，更是加剧了水资源紧缺的问题。

海绵城市建设可以通过雨水调蓄池收集雨水，再通过各类净化设施对雨水进行净化处理，达到水质相关标准要求，再利用于市政绿化带浇灌和路面洒水等工作，从而减少市政自来水的消耗，实现水资源的节约和循环利用。

3 甘肃东南地区海绵城市建设建议

甘肃东南地区，地形高差变化复杂，水系相对较多，植被资源较丰富，基于当地的基础条件特征，海绵城市建设的规划布局应契合当地的地形特征，最大限度地保护原有的水生态系统，保持和维护已有的自然排水系统，并对受到破坏的自然排水系统进行修复和恢复。海绵城市建设应根据当地具体的生态特点将雨水的渗透、滞留、积蓄、净化、循环使用和排水有机结合，综合考虑城市内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多项目标，统筹规划城市基础设施建设。

3.1 城市道路

城市道路作为城市基础设施的重要组成部分，占建设用地的比例超过了30%，并且其面层大多属于不透水材料。同时，当前城市道路排涝压力大、路面污染严重，传统的管道排水方式已难以满足现代城市建设对生态环境的需求。城市道路建设过程中运用海绵城市建设理念和措施，在控制雨水径流、污染排放等方面可产生巨大的经济效益和生态效益。例如，对城市道路两旁的人行道进行透水铺装，可采用透水砖、透水混凝土、透水沥青混凝土、嵌草砖、碎石等，但是透水铺装对道路路基的强度和稳定性存在潜在的影响风险，所以应该在透水铺装的透水基层内设置排水管或排水板，以防止雨水渗入道路路基。城市道路径流雨水应该通过有组织的汇流，经过过滤、净化等预处理措施后引入道路中间或道路两旁的绿地内，通过绿地的渗透、过滤、存蓄，实现城市道路雨水的收集和重复利用。另外，城市道路中间的绿化带和道路以外的绿地应设置下沉式绿地、生物滞留带和雨水湿地等下凹式地形，以便更加有效地对雨水进行渗透、过滤和积蓄。此外，城市道路海绵城市建设措施还包括生态树池、生物滞留带、道路渗井、立体交通滞留池等，都可以在不同的区域发挥不同的作用，共同配合，实现海绵城市的建设。

3.2 建筑小区

对于建筑小区内海绵城市建设措施主要涉及建筑屋面、小区道路和小区绿化的相关设施建设。在传统住宅区中，可以将绿地改造成下沉式雨水花园，用来收集周边道路或硬质场地的雨水；停车场也可以改造成能透水的植草砖，用来收集和渗透周围的雨水；小区内的小树林可以改造成具备滞留雨水作用的生态树池，用来收集周边开放场地中的雨水；住宅小区的硬质广场可以结合透水铺装、排水明沟及生物滞留设施，组成一个集收集、净化、储存功能于一体的雨水收集利用循环系统[4]。对于建筑屋面的设置，表面可以种植绿色植被，用来吸收降雨峰值期间多余的雨水径流，同时通过植物根系净化过滤，将雨水收集到雨水收集设施中存储起来，以备回用；绿色屋顶底层应包括轻质土层、防根系穿透层、排水层、防水层等多层结构，既保证植物的正常生长，同时必须保证建筑屋顶表层的结构安全。另外，绿色屋顶还可以吸收建筑热量，缓解城市热岛效应。

3.3 城市公园

城市公园往往是一个城市绿化面积最大、植被最密集的区域，城市公园根据海绵城市的建设理念和思路进行海绵城市设施的布置，将对整个城市的海绵城市效应发挥巨大的促进作用。城市公园可以设置大量的植草沟、大面积的下凹绿地、地下储水箱等设施，将城市公园绿地中的各种设施连成系统，在发生强降雨时，通过管道收集和传输周边的雨水径流，设置不同层级的植物组合，净化雨水，雨水桶收集存储雨水，有条理地进行雨水处理，消化雨水径流，同时过滤和净化雨水中的污染物。

城市公园内的道路应采用透水铺装，道路两旁的绿地或植草沟地面应略低于道路路面，使雨水不会汇集在道路上，而是流入两旁的绿地和植草沟，同时也能有效解决公园道路长期受雨水冲刷而损坏的问题。

在道路两旁设置下沉式绿地或雨水花园，雨水可以从道路径流流入绿地或花园，雨水经过绿地，径流速度被降低，水质得以过滤净化，最终还可以在绿地内得以存蓄，既避免了雨洪时内涝的危害，同时雨水花园景观效果又能满足市民的观赏需求。

公园内设置大面积的下凹绿地，可以有效地收集公园周边建筑、道路和广场的地表径流雨水，快速汇集周边雨水，统一下渗，避免内涝。当下凹绿地储水量超过标准时，可以通过溢流管排放至市政管道，以平衡海绵城市雨水循环系统的流动。针对甘肃东南地区地形高差变化多的特点，可以利用山坡地形，在山坡坡底设置集水地形和渗透设施，甚至山坡可以设置为梯形田，起到滞蓄雨水的作用，使雨水能就地渗透。

3.4 城市广场

现代城市建设中，对地面进行大面积的硬化，土壤经过反复的夯实，几乎丧失透水性能。常规的硬质工程对于雨水的管理并不完善，排放方式只是简单地将污染问题从一个地方转移到另一个地方，并没有对雨水的有害后果作出相应的处理。因此，城市中的大面积硬化广场，由于排水不畅，经常在强降雨时形成积水。而广场内排水设施不足，导致暴雨期间，广场及建筑屋顶雨水漫流至车行道路，产生大量的径流污染，最终汇入市政管网，市政管网无法满足雨洪时超标的排水需求，形成内涝。因此，在城市广场建设时进行针对性的排水设计，对广场及其相连的商业街道进行单面找坡，使雨水径流至生态树池，两者雨水最终在生态池中统一下渗、净化和再利用。

4 结语

海绵城市是现代城市发展的必然趋势，甘肃省按照国家战略发展方向，加快推进海绵城市建设，充分利用原有的山、河、林、湿地等自然原始地形地貌，合理规划设计，积极在城市道路、城市公园、住宅小区、城市广场建设中采用透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、地下储水箱等海绵城市技术措施，对雨水进行自然积蓄、自然渗透、自然净化，对城市原有生态系统进行保护和修复，有效地解决城市雨污水径流、城市洪涝灾害等问题，对甘肃省的经济建设和生态建设具有重要地促进意义。