基于生态雨洪管理模式下的吉林省“海绵城市+PPP”设计方法与应用研究

孙杨

(长春工业大学人文信息学院 吉林长春 130122)

关于雨洪管理概念的提出最早来源于国外，在逐步落实中转变自然水资源认知观，从单一的信奉敬畏，上升为雨水利用与管理，营造人与自然资源和谐相处环境。而海绵城市归属于雨洪管理范畴。在第一批海绵城市试点城市中已有16 个城市达成既定目标。海绵城市成功建设，合理消除热岛效应风险，联合PPP模式，能够促使吉林省更具优良的雨水管理能力，成为新时代示范海绵城市。

1 生态雨洪管理模式的关键技术

1.1 渗透与贮存技术

根据相关研究：在生态雨洪管理模式下，常采用渗透技术与贮存技术，提升雨洪管理有效性。所谓的渗透技术是采用透水铺装以及绿色屋顶、下沉式绿地等方法，实现对雨水资源的合理渗透，避免城市路面遭受积水风险。其中渗透技术在实际应用设计环节也要遵循一定要求，借此优化技术成效。此处仅列举3 项常见渗透方式予以阐述。第一，透水铺装，即设计者要求在城市建设阶段选用的路面铺装材料等，都要具有良好的渗透性，且设定的横坡需在1%～1.5%以内，始终遵循标准的铺装施工规范落实技术内容。第二，绿色屋顶，即设计者与城市建造者可以选择在市政规划中，对社区屋顶空间进行生态利用，包括种植绿植等，有利于降低雨水径流量。第三，下沉式绿地，即在城市建设设计环节，需要选择抗旱抗涝能力突出的绿植，如白杨树、海棠树等，并且实现10 cm 或20 cm 下沉深度的合理设计；在溢流口设计阶段，要求绿地与溢流口顶端最多形成10 cm的间距，而且也要注重紧密衔接，保持雨水资源的合理化排放。

贮存技术主要是依据吉林省城市地势分布特征，实现对自然降水的合理汇聚。比如可以在城市建设蓄水池、人工湿地等。前者可以在城市区域建设钢混水池，此时建成的城市绿地，既能优化生态环境，又具有维护简便的优势。后者能够在控制雨水径流的基础上，加强城市景观优化设计，避免出现雨水损耗情况。通常设计的人工湿地不会形成24 h以上的排空时间周期。人工湿地深度也多为1.2 m左右。

1.2 调节与传输技术

在吉林省海绵城市建设中，还可以采用调节技术。比如：可以在城市生态雨洪管理实施阶段建设调节塘。其中包含进水口、出水口、预处理、调节区以及出水设施、安全防护等不同结构。要求设计人员在具体设计环节，注重调节区深度控制，大多在0.6～3.0 m，且雨水存储时长应低于24 h，且在周边设置护栏等带有安保功能的设施，就此保持雨水资源的科学调节，使之在进出过程保持一定的稳定性。而传输技术可以运用植草沟技术等，此项技术多设按照200 g/m2规格土工布进行铺设，因下列内容仍有所提及，故此处不予以赘述。

1.3 雨水截污净化技术

在城市雨水流淌过程中，常携带各种杂物，故此雨洪管理还应当借助截污净化技术，实现对城市生态环境的有效改造。如设置坡度在6%以下且2 m 以上宽度的缓冲带。随着对雨水杂质的均衡拦截，即可促进雨水径流量的有效控制，维持吉林省各城市雨洪管理秩序。

2 基于生态雨洪管理模式下吉林省“海绵城市+PPP”设计方法

2.1 雨水系统开发设计

经相关调查：在城市建设规划中，要求我国截至2020 年有两成以上的城市具有70%雨水存储能力。而到2030年则要求达标城市超出八成。因此，海绵城市PPP 项目模式的推进，无疑成为践行此目标的核心动力。尤其对于雨水丰富的吉林省地区而言，若能及早加大海绵城市PPP 模式应用力度，有利于加快吉林省海绵城市建设速度。其中较为关键的是，基于生态雨洪管理模式，吉林省“海绵城市+PPP”设计环节，需要设计者先行实现对当地雨水系统的合理开发。在对吉林省各城市的雨水系统进行开发设计与改造设计时，需要对当地建筑物进行调研，而后结合分区设计、布局设计等流程，增强雨水径流控制。通常情况下，设计者在分区设计环节进行开发设计时，应当对城市建设中小区建筑物的屋顶、硬化道路、绿地进行改造，经过绿化屋顶、下沉式绿地以及透水铺装手段，保证在降雨天气里，能够快速处理路面积水。

在雨水系统开发设计流程中，还要求设计者做好雨水径流量控制需求（V）分析。多参照下列公式计算得出具体值，即

式（1）中对应的φ、h、F分别代表的是综合径流系数、日降雨量设计值、城市汇水面积。与此同时，也要了解年SS去除率（S总）。

对应的Vbn、V总代表的是城市调蓄设施SS去除量与容积。计算后即可辅助设计人员确定正确的设计思路。此外，在吉林省海绵城市PPP模式设计中，可以借助下沉式绿地作为基础雨洪管理载体。要求设计者结合降雨量（Pz）、土壤入渗率（K）、吉林省城市低下地势绿地服务面积径流系数（Cn）等相关参数求取下沉式绿地下凹深度具体值（△h0）。

参照下述公式：

设计者在雨水系统开发设计中，无论是建设下沉式绿地还是人工湿地，都要按照标准步骤逐项确定参数值，进而与吉林省地势特征、降雨规律产生较高的匹配度。

2.2 市政给排水联合设计

在吉林省“海绵城市+PPP”设计过程中，理应参照PPP项目模式的实际特征，结合城市规划结果，联合市政给排水系统提出可行性设计规划。只有依托市政给排水系统进行完善设计，才能加强吉林省海绵城市建设质量。针对吉林省进行海绵城市设计，实则是为了增强城市雨水调蓄能力，继而积极应对城市涝害以及局部干旱风险。在给排水联合设计中，需要对城市铺装的道路、排水管道、桥梁、污水处理厂等设施进行均衡分析，而后在展现市政给排水功能时，能够促进吉林省海绵城市的顺利建设。一般在海绵城市设计中，雨水积聚下将造成路面面临积水后果，从而出现城市给排水系统与实际排水需求不符现象。据此，设计者可以采取绿色带设计与衔接带设计方式，优化吉林省海绵城市建设效果，保证在PPP项目模式下，提高政府公共财政利用率。一方面，在吉林省城市内设置的绿化带，需要与路面边缘处形成20 cm 距离的位置上栽种绿植。随着绿植规模的扩增，可借助植物的水土保持能力与渗透力，对雨水起到净化过滤作用。另一方面，衔接带设计中可以借鉴上述提及的多项雨洪管理技术，在城市内设计人工湿地。此时可以保持给排水系统与雨水系统形成协调关系，加强吉林省城市生态环境有效改善[1]。

2.3 生态景观协调设计

基于生态雨洪管理模式建设吉林省海绵城市，需要从生态景观设计，促使吉林省早日完成全覆盖海绵城市建设目标。关于景观设计事项，具体以吉林省长春市海绵景观为例，具体可以采用下述景观设计方法，提升城市景观生态协调性。

2.3.1 景观道路铺装设计

设计者可以利用透水铺装方式，对海绵景观公园中的人行道进行绿色铺装。包括搭配植草砖改善道路透水性。正如北海海绵公园，其中具体使用草本植物建设道路，对原有人行道进行覆盖，而且也采取间接铺装方式，增加路面舒适度。

2.3.2 雨水花园设计

吉林省长春市海绵景观设计中，还开设了专属雨水花园分区，与单纯栽种绿植形成的草坪景观相比，雨水花园视觉美感更突出。它主要是利用30 cm 碎石层，搭配30 mm粗砂层、30 cm栽种土层与15 m厚度的蓄水层形成带有观赏与蓄水功能的城市景观。随着雨水降落在雨水花园中，能在渗透中增加地下水量，保持植物水分的充分供应。

2.3.3 植草沟设计

在对吉林省海绵城市PPP模式项目进行景观设计时，还可以采取植草沟设计方法，利用与城市河流管道的协调设计，能够实现对路面积水的有效汲取，促进景观草本植物的优良生长。包括对景观周边改造设计为植草沟等，经过对公共财政资金的合理利用，可以强化吉林省景观设计效果[2]。

2.4 海绵城市PPP方案设计

据统计局公布的相关数据：2020年我国在海绵城市建设PPP项目中，以吉林省244.6亿元投资额位列榜首。而设计者在海绵城市PPP 项目设计中，要求设计者出具相对完善的方案，用于支撑海绵城市的顺利建设，进而在PPP模式导向下，致使城市雨洪管理水平的有效提高。

如吉林省松原市在2019 年开设的市区东南部海绵城市PPP项目，其中此项目中预估投资额为28.25亿元，涵盖截污设计、绿化带景观设计、河道生态恢复设计等多项内容。对此，设计者专门编制了与之对应的调蓄池等相关市政基础设施设计方案，保证优化设计后的松原市具有海绵城市PPP 项目设计特征，在18.7 km无名泄沟渠设计中，始终彰显海绵城市雨洪管理价值，为吉林省周边城市海绵城市PPP 项目目标的达成提供关键性指引。

3 基于生态雨洪管理模式下吉林省“海绵城市+PPP”实践应用路径

3.1 应用新型环保材料

基于生态雨洪管理模式下的吉林省“海绵城市+PPP”实践应用阶段，为了促成海绵城市建设目标，依据PPP模式特征，优化城市生态环境，需要充分应用新型环保材料，借此在海绵城市建设中能够从材料层面，加强雨洪优质管理。关于新型环保材料的有效应用，还应当对吉林省城市建设期间形成的基础设施进行了解[3]。经调查：在城市建设中，充当蓄水、滞水、渗透功能的设施，总投资额占比达到33%左右，这就要求在以PPP模式建设海绵城市时，可以利用管理外包方式分配物资管理权限，督促从事项目管理工作的单位，能够在物资筛选环节，对供应商资质予以核查，若符合海绵城市材料应用标准，则建立持久合作关系，否则需要重新界定合作范围。

在相关研究中提到，适合运用在吉林省海绵城市PPP项目中的环保型材料，包含天然彩石透水地坪、便携式储水罐等。此次研究以此两种常用材料为例进行分析。前一种材料的应用，具体是利用6 mm粒径彩石铺设而成城市道路，因其耐磨性、耐风化性较强，且美观度高，故此属于比较值得推广的一类材料。在应用阶段，涵盖全透型与不透型两种类型路基。在海绵城市PPP 项目建设中，以全透型路基为例，要求按照9%压实度以上素土夯实层、搭配透水土工布、汇水快渗管、60 mm 粒径碎石层、10%空隙率透水层、30%空隙率6 mm粒径面层结构，实现吉林省海绵城市新型环保材料的合理应用。后一种材料在应用中，可以将其应用在植草沟地基下，可为海绵城市的建设创造有利的蓄水、调节以及渗透条件。与传统聚丙烯材质的PP模块水池比较，此种富含聚乙烯材料的新型材料，其回收率高、低造价且适用范围可集中在下沉式绿地以及绿化带、植草沟等部分，可以保持优良的韧性。基于此，在海绵城市PPP 项目建设中，新型环保材料的应用是维护吉林省海绵城市建设质量的重要保障。

3.2 创新生态建造技术

在海绵城市建造设计中还要积极创新生态建造技术，为吉林省海绵城市PPP 项目中各种新技术的应用提供新思路。经过相关研究，认定植草沟作为与海绵城市建设要求契合度较高的一种新型生态建造技术，本身有着显著的应用价值。其中植草沟技术在具体应用环节，往往能够产生突出的净水功能，并降低洪峰流量，故此在城市建设应用中，可以将此项技术用在雨水管网替代工程中。随着植草沟技术的广泛应用，即可提高海绵城市建设水平。关于植草沟技术的应用，在吉林省恶劣水质以及大径流量的城市道路中适应性较强，且涵盖干湿以及传输式3 种类型。对于现如今吉林省局部地区长时间存在积水状态的城市街道，能够应用植草沟技术进行城市改造[4]。

依据住建部下达的相关规范，在海绵城市建设中，可以通过植草沟技术的合理应用，提升吉林省雨水径流控制能力。参照我国吉林省区域分布特点，需要尽量选择本土化植物，避免因植物适应力因素，造成植草沟蓄水能力下降，如芦苇苗、紫羊茅、芡实等。此外，为了应对吉林省中大雨积水风险，还应当保证在植草沟技术下栽种的植物具有输水优势，按照当地防洪标准，确定此项技术实际应用中的距地距离参数，通常在9 cm以上，借此保证当地市政管网等城市设施与之形成良好的衔接关系。

3.3 渗透生态建设理念

在吉林省“海绵城市+PPP”实际应用阶段，还要注重生态建设理念的有效渗透，而且也应当充分汲取先进经验，包括了解国内外城市优秀的应用成果等，进而形成全新的海绵城市建设思想，指引相关人员采取有效措施，改造城市面貌，使之符合海绵城市建设标准。

比如：可以借鉴澳大利亚雨洪管理经验，该国家在城市雨洪管理中，专门颁布了各项雨洪管理制度，如“雨水排放许可制度”“相关健康标准”“雨水收集器使用标准”等，这些与现代化城市建设方向相匹配的制度，往往能够督促城市涉水系统的良性运作。故此，国吉林省在海绵城市PPP 项目建设中，也要善于应用标准化制度，对生态建设事项提出明确规定，从而打造相对规范的雨洪管理环境。又如：新加坡还在城市发展中自源头控制→末端控制管理流程，提出了多项可行性举措。例如：在控制国家雨水径流源头时，启动滞留池建设规划，而在雨水径流传输过程中，提高流域水位，并拓宽排水管道。至于末端则以城市周边水域拦洪坝建设为基础。由此表明，在对吉林省城市的海绵城市PPP 项目应用生态建设理念时，应秉承因地制宜原则，加强水源综合管理，无论是自然降雨还是河流湖泊水源，都要处于可控状态，从源头处控制径流[5-6]。

4 结语

综上所述，从生态雨洪管理模式视角，对吉林省海绵城市PPP项目进行优化改造，需从给排水联合设计、景观协调设计以及雨水系统设计、方案设计等方面确定适合吉林省生态环境与城市改造设计的具体方法，也要在全面打造“海绵城市+PPP”生态建设环境之上，实现新型环保材料、生态建造技术、建设理念与城市管控模式的广泛应用，以期提高吉林省雨洪管理效率，合理利用雨水资源。