海绵城市建设理念和技术问题探讨

海绵城市建设理念和技术问题探讨

孙成功

身份证号码：43010419631016xxxx

摘要：随着城市化进程步伐的加快，发展经济与生态环境的矛盾日益突现，如何科学解决这一矛盾是当前城市规划设计的重要课题。海绵城市建设理念是资源生态循环应用的基础理论体系，对解决城市旱涝灾害、循环利用水资源、改善城市生态环境、缓解城市热岛效应有着根本和深远的影响。可以说，要实现城市建设可持续发展与海绵城市建设休戚相关。本文基于海绵城市理论，针对当前城市规划中的有关问题，重点论述探讨道路设计、透水铺装、生态水塘及花园、立体绿化等方法措施在城市雨洪管理适用环境变化方面的具体实践和应用。

关键词：海绵城市理论；城市规划；实践构想

引言

海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，指的是城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害方面具备良好的“弹性”，所以海绵城市也可以叫做“水弹性城市”。海绵城市建设是城市发展理念和建设方式转型上的一个重要标志，目前，我国政府已经制定了相应的建设时间表，并且有130多个城市有了明确的建设方案。

1海绵城市的内涵

任何事物的发展都印有时代的烙印，城市规划建设也体现着当时的科技水平与哲学思想。过去，由于人类侧重于追求城市发展速度，在城市规划过程中，生态优先的原则往往得不到应有的重视，而人的主观意志却得到了全方位的发挥。比如：城市大面积硬化、市政雨水系统单一的快速排出末端集中模式、填湖平壑、河道取直硬化、随意砍伐森林等，大面积的砼硬化取代了自然绿地，高耸密集的钢筋砼丛林取代了绿色天然森林，地下砼管网完全取代了江河湿地，一切市政设施以人工硬化为主，道路、广场、河道河堤、护坡山坡千篇一律的灰色硬化，由此造成城市环境的自然循环净化属性逐渐丧失，以至于造成旱涝灾害连年频发。海绵城市理念就是回归天人合一的哲学理念，在城市建设过程中，遵循生态优先的原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市防洪排涝的前提下，充分利用森林湿地及自然地形地貌上植物的自然属性，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透、净化，降低地面径流量，把70%以上的雨水留在城市地下，减小城市管网排洪压力，杜绝城市洪涝灾害，提高雨水循环利用率，甚至可以解决部分城市“三废”污染问题。简而言之，就是让自然的归自然，让人工的归人工，科学生态地发挥自然功能在雨洪管理中的积极作用。

2建设海绵城市的指导思想

2.1转变城市建设观念

建设海绵城市，首先要转变传统的发展观念。天法地，地法道，道法自然。就是说，人类的任何物质活动应该遵循自然法则，而不可一味的强调主观意志。所以在城市规划建设过程中，应该贯彻生态功能优先，人工措施为辅的原则，充分尊重江河湖海、天然湿地、自然森林、山丘谷地、平原草地等的自然属性，吸纳、滞留、储存雨水，自然功能解决不了的，再辅以人工排水管网，科学设计、合理优化，使自然与人工有机结合起来，从而达到治涝、防涝、抗旱的目的。

2.2城市海绵体改造原则

对城市建设的海绵体进行改造的途径主要有三个方面：一是保护原有的生态系统；二是生态修复与恢复；三是低影响开发。首先，保护原有生态系统不受现代开发活动的破坏和影响，例如城市公园、大型湿地、原有河流、湖泊沟渠、养殖鱼塘等应得到最大限度的尊重，尊重自然线势和飘积效应。其次，在生态修复方面，对已经受到破坏的“海绵体”，应本着自然优先的原则，运用综合措施逐步科学地进行修复，使其水文特征和生态功能逐渐得以恢复。而对于新建城区，通过生物滞留带、下沉式绿地谷地、雨水花园、屋顶绿化、地形阻滞、立体绿化、透水地面道路等低影响技术措施，加强雨水吸、滞、渗、储、净、用。以城市建筑、道路、绿地、广场等建设项目为载体，扩大绿化规模，设置包括立体绿化在内的多种绿化形式，通过构建生态廊道来保护城市生态多样性，改善城市生态环境。

3城市规划的现状

3.1排水功能差

改革开放以来，我国的城市规划建设市政道路一般以沥青砼路面为主，排水系统以地下排水管网为主，市政道路两侧的绿化带地形无起伏、无洼地，雨洪径流很大，车行道、人行道、绿化带雨水全靠道路雨水管网排泄，而住宅小区的屋面雨水也是直排市政雨水网，区内几乎没有海绵体，特别是暴雨时，雨水基本无滞蓄，70%以上的雨水直接排入市政管网。三是城市公园广场、停车场清一色的灰色砼硬化。四是山体护坡，植物绿化很少，也基本上是以硬化为主，每当雨季山洪直泻而下。以上四点，每当雨季，让城市雨水管网不堪重负，直接导致水涝灾害。

3.2立体绿化少

由于江河取直，河床河堤砌筑硬化，河堤绿化难以实施，河道湿地自然蓄渗功能基本丧失。另一方面，城市边坡山体过分强调整齐划一，一般采用无缝砌筑方式。传统屋顶，受观念和技术条件的限制，一般不做绿化，所以这部分空间面积基本上没有发挥生态效应。综合以上三点，过去城建空间感观上单调乏味，而其生态功能亦逐渐丧失。

4海绵城市建设措施

4.1雨水花园

雨水花园是自然或人工挖掘的下沉式绿地，是收集汇合雨水储存雨水的基本单元。通过雨水花园中的植物和砂石过滤层吸收净化雨水，慢慢渗入土壤，涵养地下水源。亦可通过硅砂蜂巢蓄水池处理储存作为中水加以利用，补给景观绿化用水、厕所用水等。雨水花园利用植物的生化作用、土壤的物理化学生化功能，吸收雨水过滤杂质，循环利用水资源，缓解城市“热岛效应”，为微生物、鸟类、蜜蜂等生物提供食物和栖息场所，给居民提供亲近自然的场所。雨水花园最表层是植物层，也称蓄水层，植物通过光合作用吸收利用氮、磷等物质，植物根系对污染物质，特别是重金属有拦截和吸附作用。尽量选择根系发达、茎叶繁茂、耐水净化能力强的植物，如美人蕉、花菖蒲、水生鸢尾、玉蝉花、泽泻、千层菜等，下渗过滤后的多余雨水经过多孔管排入市政雨水管或地下蓄水池再利用。

雨水花园的设计应结合场地微地形塑造统筹布局，既要与高地乔灌木集群相呼应增强视觉美感，又要达到存吸水的功能目的。设计与施工应紧密配合，保证施工质量。雨水花园的结构组成；（1）300-400mm深集水洼地；（2）30-50mm厚的有机覆盖层；（3）500-800mm混合土层；（4）400-600mm砾石层（三层不同粒径的砂砾石），砾石层内铺设打孔管或蜂窝状管；（5）最高水位处设置溢水管或溢水口；（6）最大蓄水量应按径流量计算确定。

4.2优化城市小区、市政道路绿化带设计

4.2.1市政道路

一般的市政道路设计中，绿化带是没有标高变化的平地，标高从高到低依次是绿化带、人行道、车行道，车行道两侧是市政雨水井。暴雨季节，绿化带、人行道、车行道的雨水直接排入雨水井，绿化带草地没有储存、下渗雨水时间，70%的雨水白白流失，植物土壤得不到涵养的滋润，并且加重了城市管网及江河排水压力，经常造成城市水患。如果改变标高及构造设计，给雨水以充分的下渗时间和渗透面积，基本上可以扭转这种被动局面。具体做法如下：外围绿化带设计成微地形以形成高地谷地阻止雨水快排。谷地标高低于人行道300-500mm，在绿化带与人行道之间设置800mm×300mm的植草沟，吸收阻隔人行道及绿化带雨水，在人行道与车行道之间也设置1000mm×300mm的植草沟，按一定间隔种植球类小灌木，人行道标高略高于车行道路缘石标高50mm，具体做法见图一。

4.2.2小区、公园人行路

提高小区或公园人行道路路面标高并在两侧设置植草沟，配合微地形、雨水花园、小型湿地积渗雨水，让其有足够的空间和时间下渗吸收，详见图二。

4.3渗透性铺装

除江河湖泊湿地之外，城市中主要有四大汇水区域：屋面、绿地、道路和广场，所以说除市政机动车道路因荷载要求必须采用密实做法之外，其他道路和场地均可采用透水地面。停车场中的停车位也可以采用植草砖铺装，使城市中汇水区域尽可能多地发挥吸水、渗水、储水的海绵自然属性，减少地面径流，避免城市水涝灾害，另外，透水地面还有吸热、吸音、吸光作用，改善区域小气候，对水中重金属及TSS也有很好的过滤效果。透水地面的主要做法如下：①透水面层：透水面层除满足强度等力学指标外，还必须有良好的透水性，其渗透系数≧1×10-4m/s，孔隙率宜在20%以上，具体值可根据不小于2倍5年一遇5min降雨平均雨强的原则确定。面层厚度一般60-80mm之间。②透水滤层：位于透水面层与蓄排水层之间，由一定级配的中粗砂或干硬性透水砂浆构成，厚约50mm，主要起找平找坡和提高整体强度作用。其透水系数不得小于面层。

4.4立体绿化

4.4.1屋顶绿化

屋顶绿化是城市雨水的重要受面之一，其主要构成如下：（1）植被层：植被层能够滞留、吸收、蒸发水分，通过光合作用和生化作用缓解温室效应，降低建筑物能耗。由于屋面荷载限制，种植土层比较薄，加上屋面多风干旱，所以应选用对营养要求不高，能抵御病虫害的浅根系、须根系、强保水的多肉植物。植被滞留水深为50mm即可满足理论要求，但实际使用中，为了更好地削减洪峰流量，通常选择150mm，超过蓄水深度的雨水，通过溢流管进入屋顶雨水系统。（2）种植基质层：基质层是绿色屋顶关键结构层，主要有三个作用，一是为植物提供必需的营养物质、水分、温度和生长空间；二是能够吸收雨水，过滤雨水，并通过基质、根系、微生物三者的协同作用去除污染物，为雨水再利用做预处理；三是能够固定植物根系且对建筑物起保温隔热作用。基质层一般由珍珠岩、草炭土、园土和粗砂按一定的级配组合而成，容重控制在500kg/m3以下。（3）蓄排水层：这一层一般采用级配砂石或专用蓄排水板，蓄水板厚度2.5cm，不但有蓄水排水作用，还有防根穿作用。通常做法是在蓄水板上加一层无纺滤水布。（4）屋面保护层和防水层：目前比较先进的是铜胎基防水卷材。

4.4.2斜坡绿化和立体

立体绿化和斜坡绿化应包括山体斜坡绿化和河岸绿化及城市立交桥绿化。山体斜坡绿化应根据坡度大小、岩石种类分别设计绿化方式，并在山坡根部设置排水沟。应以小灌木及植草为主，山体根部可根据土层情况适当栽植乔木，对于完全裸露的花岗岩斜坡须涂塑铅丝网加固后，喷播植草。绿化的山体能有效阻止水土流失和山体滑坡塌方，解除局部热岛效应，改善城市生态环境。城市立交桥的引桥部分及主桥大面积外露柱体或墙面，可以种植常绿攀援植物，或采用钢架悬挂栽植格栅栽植耐旱耐寒植物，即美化环境又能改善城市生态环境。再一部分就是挡土墙，对高差较大的地形尽量采用缓坡处理，当必须采用挡土墙时应首先考虑适宜立体绿化的砌筑方式。城市中还有一块重要的绿化空间，就是河岸、湖岸绿化，这一部分绿化的建设关乎整个城市生态系统的全局，是生态海绵城市的核心。首先我们要树立生态是一个有机系统的理念，所有的建设思路必须围绕着水面与湿地、陆地生态交流去设计河湖线势，努力恢复生态飘积自然形态。要拆除已经硬化的河床湖床，拆除取直的硬化河堤，恢复河湖的自然流线，河湖堤岸应抛置大型孤石自然护堤，或用石笼加固，其间植物恢复自然种植型式、挺水、浮水、沉水及岸边植物穿插其间，恢复水陆湿地的生态交流，让各种生物自由栖息其间，河道蜿蜒曲折，池湾自然错落，自然美观，更适合人们休闲游玩，最重要的是能有效消减洪峰期流量，舒缓水位，真正恢复河湖的生态价值。

4.5人工湿地池塘

人工池塘湿地是一种兼有雨水储存和补充地下水的人工湿地系统，具有净化雨水及减少洪峰流量的作用。可以结合绿地和开发空间等场地条件设计成为多功能调蓄水体，即发挥正常的景观、休闲和娱乐功能，又能在暴雨时发挥调蓄功能，以实现土地资源的综合利用。渗透池塘构造如下：（1）设置去除大颗粒污染物并减缓流速的沉砂池、前置塘等预处理措施。（2）边坡坡度一般不大于1：3，塘底至溢流水位≧0.6m。（3）塘底构造一般为300mm种植土、透水土工布及300-500mm的过滤介质，如粗砂、碎石等级配石子。（4）应设置溢流设施与城市雨水系统衔接，池塘周边应设置安全防护措施和警示牌。

5促进海绵城市与城市规划融合的建议

首先，将海绵城市理念与城市总规、专项规划等相结合，也就是说城市规划期间，既要注重生态化，又要充分落实城市总体规划目标，并对城市“绿线”“蓝线”等开发边界进行合理划定，以此保护原有自然资源如河流、湖泊等。其次，加强海绵城市试点建设，重点突出公众参与。海绵城市的成功创建能够有效提高城市雨洪利用能力和气候变化应对能力，这一点对存在内涝风险和缺水的城市中至关重要。建议可针对某些具备较大雨洪利用潜力的城市小区等，进行海绵城市建设项目试点工作，但试点要根据实际充分考虑城市建设各方要求，再以先进的技术手段、理念方法将海绵城市理念融入城市总体建设规划中，进而提高海绵城市建设的效率。并且还要引导城市居民监督海绵城市建设，让公众形成低影响开发理念，积极支持参与到海绵城市建设中。再次，完善海绵城市建设的支持政策。比如，针对尚未建设但已划拨或出让的地块，予以资金激励、设计条件变更等措施，将海绵城市建设的相关要求内容融入其各方设计中，特别是建设合格的需加以激励。而针对未出让地块则既要坚持传统硬性指标，又要引入海绵城市建设的指标。最后，则是要加强城市建设部门与水利部门的联动，在城市规划行政审批内纳入海绵城市相关指标。

结束语

通过上文的分析可知，城市规划设计中应用海绵城市理念，是改善城市生态环境最直接有效的措施，但从当前海绵城市建设现状来说，我国尚处于初期发展阶段，故而，要真正完全建设海绵城市，不但需要相关部门的高度重视和关注，还需要加强对该理念的学习贯彻，从根源上先保证理念的进步发展，然后再针对各地具体情况来整合管理城市，通过建设完善的城市水系统、合理完善城市道路规划、建设人工生态海绵体等手段，充分确保城市水资源的良性循环。如何更好地结合我国的情况，建设一个具有中国特色的海绵城市，是我国城市建设和发展规划中的一场新革命，为打造宜居生态居住环境，促进生态可持续发展有着重要的作用，是实现水资源节约循环利用的一个有效措施。

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