海绵城市建设在城市水资源综合利用中的应用探析

孙宽

摘要：随着我国生态治理工作的稳步推进，城市生态化取得了长足发展，城市生态环境有了显著的改善。但由于我国幅员辽阔，不同地区之间的气候差异较大，在生态城市建设过程中，水资源的合理利用一直是非常棘手的问题。南方地区水资源充沛，城市内涝问题严重，而北方地区气候干燥，水资源短缺。为了有效增强城市水资源的利用能力，解决城市防洪排涝问题，要重视海绵城市建设。海绵城市能显著提高城市的蓄水能力，解决城市洪涝问题，合理调配水资源，满足城市的水资源使用需求。相较于传统的城市，海绵城市具有更强的“弹性”，使用范围广，具有极高的推广价值。基于此，本文重点研究海绵城市水资源综合利用功能，分析其应用优势和应用可行性，旨在为海绵城市建设提供参考。

关键词：海绵城市；水资源；综合利用

城市是现代经济发展的枢纽，也是人口高度密集的聚集地，作为文明发展的重要标志，城市的宜居性建设和现代化建设一直是我国的发展重点。随着绿色生态型城市建设理念的推进，城市发展与水资源的利用已深度绑定，如何有效利用水资源是当前城市发展中必须要面对和解决的问题。在此背景下，海绵城市理念被提出，通过提高城市的排水、蓄水能力，使城市具备更强的抗旱和耐涝能力，同时还能改善城市排水系统和结构，合理分配水资源，达到建设生态宜居城市的目标。从应用效果看，海绵城市能更好地提高城市与自然环境的和谐度，实现净水、青山、绿化等城市综合发展目标，具有较高的研究价值与实践应用价值。

一、海绵城市理念概述

海绵城市理念指的是优化和改良城市水资源系统，使其像海绵一样灵活地对自然水资源进行人工干预，提高城市范围内水资源的利用效率，为城市发展和环境保护提供充足的水资源供应。在雨季，海绵城市能实现吸水、蓄水、渗水和净水，通过城市的排水系统，能吸收、存储和净化降水。在干旱季节，海绵城市能蓄水单元中存储的水资源分配给需水单位，从而解决城市的水资源季节性短缺问题。可以说，在海绵城市建设中，关键是建设城市海绵体。城市海绵体是存储水资源的核心构件，造成包括城市透水路面、道路排水系统、建筑排水系统、下凹式绿地、植物公园、活动广场等众多城市公共设施和场所，这些设施能吸收蓄水，然后存储到相应设施中，在需要时进行缓慢释放，使城市水资源始终处于良好的状态。可以说，海绵城市是一个人工的水循环系统，能放慢自然水循环的节奏，消除洪涝与干旱，促进城市与自然生态有机融合。

二、海绵城市建设的需求

（一）城市雨季水资源调配需求

从当前城市发展现状看，水资源分布不均衡已成为城市发展一大阻碍。如果不能有效解决洪涝问题，不仅会导致雨季大量的水资源流失，还会给区域造成严重的自然灾害。所以建设新型的防洪排涝系统已成为城市可持续发展必然的趋势。尤其是海绵城市理念出现后，我国部分受制于水资源分布不均衡问题的城市获得了新的发展契机，不仅有望摆脱城市内涝带来的经济损失，还能解决城市用水问题，促进城市可持续发展。因此，海绵城市建设具有极大的适用性和需求性，是我国城市建设中的重要环节。

（二）亟需调整当前城市的水资源利用模式

城市水循环系统是保障城市健康运转的重要基础设施，城市的建设和发展都要将水资源的利用放在首位。但是从实际的发展状况看，虽然我国大部分城市具有完善的排水系统，但没有解决城市的内涝问题，在降水量剧增的情况下，城市内部洪水泛滥已成为普遍现象，主要是因为城市水循環系统建设的根本方向出现了问题，在降水旺季仅依靠排水无法解决城市内涝问题，极度丰富的水资源导致城市积水无处可排。所以调整城市防洪排涝模式，将排水转化为蓄水具有极大的可行性，有望解决当前城市内涝问题，提高城市自然降水资源的综合利用水平。

三、海绵城市理念下地下水库建设在水资源综合利用中应用分析

在海绵城市建设中，蓄水结构，即城市“海绵体”的建设非常关键，既需要满足城市的水资源存蓄要求，还要符合城市发展的特征，尽量避免占用城市土地，改变城市地质地貌。为此，地下水库的建设是海绵城市建设的首选途径。常见的水库设施通常为地表水域水库，依据地形将水资源集中在一定的区域范围内，不仅会影响周围的自然生态结构，还会影响自然水域的上下游生态。地下水库的建设并非建设地下集中性的储水设施，而是利用地质结构加快自然降水的回流渗透，将其储存在地下含水层中，具有非常高的生态价值。

（一）应用优势分析

通过分析海绵城市中地下水库建设的优势，可以进一步了解地下水库作为城市“海绵体”的积极作用，解决地下水匮乏造成的地质问题。

1.改善城市生态气候

首先，地下水库建设可以显著改善城市生态气候。在城市洪涝问题多发季节，通过排水系统将水资源快速排放到地下水库中，可以显著减少地表径流量，避免城市出现积水问题。相较于传统的城市排水结构，将原本的积水转化为蓄水，不仅不会出现无处可排的问题，还能避免洪水破坏自然水域周围的植被生长。其次，满足城市周围自然植物对水资源的需求，实现城市水循环系统与自然生态水循环系统的和谐共存。最后，地下水储量丰富可以满足城市周围植被在旱季的生长需求，通过根系能在土壤中吸收更多的水分，利用蒸腾作用改善城市周围的气候环境，实现城市水循环体系与自然水循环体系改善居住空间的生态城市建设目标。

2.缓和城市地质灾害

城市水资源的不均衡是造成区域地质灾害的重要原因，常见的地质灾害包括洪水、泥石流、地下水过度开采导致的沉降、塌陷等，这些自然灾害都与水资源的利用不合理存在直接关系。通过海绵城市的建设，地下水库能提高城市的洪涝应对能力，水流可以直接存蓄在地下水库中，补充地下水储量，解决由于地下水过度开采导致的地质问题。地表水量的减少能避免水流汇集造成的洪水或泥石流问题，使城市周边的生态环境稳定，为城市稳定发展提供必要的水环境。

3.解决城市内涝问题

城市内涝问题的解决是海绵城市建设的较大优势，尤其是城市内部的积水，不仅会导致城市内部交通系统的瘫痪，还会导致城市建筑物、构筑物长期处于水流冲刷和侵蚀中，缩短使用寿命，给城市带来巨大的经济损失，严重影响城市发展。海绵城市的建设可以解决城市内涝问题，城市道路、绿地、屋面具有更为先进的排水系统，不仅可以实现快速排水，还能蓄水解决城市雨季排水不畅导致的内涝问题。

4.提高资源利用效率

水资源不仅是城市居民生活的重要保障物资，也是城市发展过程中关键的生产资料。但是由于水资源分布的不均衡，雨季水资源过剩，旱季水资源严重匮乏，影响着人们的生活和城市的发展。海绵城市建设能调节不同时段的水资源分配状态，存储雨季过剩的水资源，并在旱季降水较少时缓慢释放，避免水资源浪费和旱季供水的高额成本，实现水资源综合利用。

（二）应用可行性分析

可行性分析是海绵城市建设的必要流程，通过可行性分析能掌握城市的水资源分布状况和特征，从而选择最佳的海绵城市建设方式，实现城市防洪排涝和水资源的综合利用。在地下水库式海绵城市建设中，要综合分析城市的地质特征、水量特征，以确保海绵城市建设发挥预期作用。

1.城市地质环境分析

通常适宜建设地下水库式海绵城市的地质环境主要分布在我国的华北地区、滨海地区、地下水超采地区。我国华北地区有大规模的冲洪积扇平原，其中，含水层分布在数十米到数百米不等，主要以卵石和砾石为主，具有非常充足的地下储水空间，能有效存储和过滤自然降水，避免污染地下水。滨海地区对淡水资源的需求较大，而淡水的主要来源是开采地下水，地下水的过度开采导致水资源亏空，出现海水倒灌等问题。建设地下水库海绵城市能将自然降水回馈给地下含水层，不仅可以解决城市内涝问题，还有利于解决滨海地区的地质灾害问题。地下水超采地区同样如此，不仅存在地下水匮乏问题，还具有丰富的地下储水空间，有着极强的可行性。

2.城市水资源分析

城市水资源分析是海绵城市建设的关键内容。当前，我国部分城市由于各种因素影响，降水非常不均衡，城市水资源短缺和洪涝问题同时存在，导致季节性的水资源灾害。适宜进行地下水库式海绵城市建设的地区，需要满足以下条件：第一，丰水季节自然降水会引发严重的自然灾害。第二，枯水季节，降水量骤减，无法满足城市的正常运转，并且水量在一定程度上区域平衡。具备这种水资源分布特征的城市通常来说比较适宜建设海绵城市，而对于持续性缺水或长期含水量过剩的地区，地下水库式海绵城市应用价值并不高，难以发挥其真正的价值与作用。

3.生态效应分析

在海绵城市建设可行性的研究上，生态效益的研究与分析非常必要。建设海绵城市，不仅要帮助城市发展，还要修复自然生态环境，使其具有更加稳定的生态结构。海绵城市的“海绵体”蓄水可以在一定程度上满足自然植被生长需要的水资源，自然生态结构的恢复能进一步提高地表涵水能力，避免地表水流猛增引发的山洪或泥石流问题，并且在提高自然生态对灾害的抵抗能力方面具有良好的应用效果。

（三）海绵城市的建设

在海绵城市建设中，可以分为地表排水系统的建设、地下水库建设以及取水系统建设三个部分。通过三个部分的建设形成人工水资源循环体系，完成城市与自然生态水循环系统的有机结合，从而在满足城市水资源自给自足的情况下，解决城市防洪排涝与水资源科学调配问题。

1.城市排水系统建设

城市排水系统包括常规的排水结构，为了提高排水效率，还增加了屋面降水收集系统、下沉式绿化、透水路面和道路排水边沟等，能加快城市降水的汇集速度。地表排水系统要将雨水集中在深水井或地下回水井中，通过地层的砂石过滤系统将洁净的雨水补充到地下水库。在排水系统建设中，要重点考虑排水系统收集雨水的洁净度，舍弃降水初期带有较多污染物的雨水，储存后续洁净的水资源，降低水资源处理的成本和利用的难度。

2.地下水库建设

适宜海绵城市地下水库建设的区域往往具有丰富的地下储水空间，能有效节约地下水库建设的成本。同时，由于地下水系发达，无需建设地下拦水坝，能将汛期多余的水分导流到地下含水层，完成水资源存储。对于一些地层渗透性能较差的地区，要通过人工开凿不透水的地层，采用砂石、卵石回填建设人工渗水井，提高水资源存蓄速度，避免城市出现内涝问题。对于地质条件优势不足的地区，要通过建设地下拦水坝形成一片稳定的地下水库区域，将水资源集中约束在城市地下含水层范围内，避免水资源流失导致海绵城市蓄水功能失去效用。

3.取水系统建设

海绵城市地下水库的取水系统是常规的地下水开采技术，通过建设地下水库，可以在丰水季节储存大量的洁净水资源，补充到地下含水层中，从而提高地下水位，提升地下水开采的效率，降低开采成本。开采的地下水可以直接应用于城市生活、工业发展和农业灌溉。需要注意的是，取水系统通常要与海绵城市集水系统保持一定的距离，避免雨水未经过地层过滤处理，携带污染物质直接进入到取水系统中，影响水资源的质量。

四、结语

综上所述，基于海绵城市理念的城市水循环系统建设，能有效解决城市的防洪内涝问题，合理规划和配置城市水资源，存储城市过剩的水资源，利用城市海绵体，在干旱季节缓慢释放，完成水资源的人工调节。将海绵城市理念应用在城市水资源管理中，能利用海绵结构存储水资源，将多余的水资源反馈给生态环境，实现城市与自然的和谐共存，在一定程度上解决由于水资源管理不善导致的地质灾害。由此可见，这种城市水循环体系的应用可以有效解决水资源短缺问题，优化城市环境，改善自然生态，具有极高的推广价值。

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