南方老城区“海绵城市”改造工程实践与探讨

王子钊+蒲文鹏+阮燕霞+王冠平

摘 要：镇江市的海绵城市建设中的源头控制部分主要是老城区的海绵化改造，其工程内容包括下凹绿地、透水铺装、绿色屋顶和排水管线优化等。从精细化设计、施工质量控制和公众参与等方面对镇江老城区海绵化改造的经验进行了总结，希望可以为今后类似工作提供借鉴。

关键词：海绵城市；老城区；工程改造；镇江市

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.102

1 前言

近几年来，随着极端暴雨天气的增加，我国城市内涝事件呈多发态势。这反映了我国既往城市建设过程中雨洪管理方面的短板，为解决这些问题，“海绵城市”的理念应运而生。海绵城市建设是通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等工程措施，使城市像海绵一样，在雨水管理方面具有良好的“弹性”，下雨时能够对降雨径流实现水质、峰值、外排流量、存蓄量等管理，晴天时又能够对雨水进行综合利用。建设海绵城市，对雨水实施源头、过程、末端的全方位管理，对于保护生态、改善民生、促进经濟社会可持续发展具有重要意义。

中国的海绵城市建设，必须是“绿色”源头设施和“灰色”过程、末端设施的组合才能发挥最大效益[1]。“绿色”海绵设施是指下凹绿地、绿色屋顶和生态调蓄塘等结合景观建设的雨水管理设施；“灰色”海绵设施主要是指雨水泵站、雨水管网和调蓄池等市政雨水设施。两者相互补充，才构成了中国的雨水管理和海绵城市体系。

海绵城市建设过程中的城区海绵化改造，属于源头控制措施，是城市面源污染控制和雨洪管理的首道防线[2]。但是由于牵涉范围较广，老城区的海绵化改造推进往往会面临困难。由于设计资料缺失、设施陈旧、现场情况复杂等原因，使老城区的海绵化改造在设计、工程前期准备和施工过程中容易出现反复迁延和中居民不理解的问题，对项目实施造成影响。镇江市是全国首批海绵城市建设试点城市之一。试点区域位于城市主城区，陆地面积29平方公里，水域面积11.5平方公里，人口27.6万。镇江海绵城市建设项目对于老城区的源头控制方案主要是老旧小区海绵化改造工程。

通过对参与的镇江市老城区海绵化改造工程进行总结和探讨，希望能为今后的类似工作提供借鉴。

2 老城区海绵化改造工程实践

在老城区海绵化改造中，主要的改造对象是居民小区和学校。海绵工程内容包括下凹绿地、管道改造、雨水罐、透水铺装以及部分绿地贴等海绵措施。这些海绵措施通过有机组合，形成了不同小区和学校中的雨水花园、海绵广场、透水停车场等各具特色的海绵综合设施。

2.1 地面改造

地面海绵化改造是镇江老城区海绵化改造的主要内容，主要工程形式是地面透水铺装改造和下凹绿地改造。在大多数的老小区改造中，透水铺装的改造主要是采取“结构式透水”的铺装形式；而在学校和公共广场则采取了传统透水混凝土砖的铺装形式。结构式透水铺装采用的混凝土砖并不透水，而是通过砖缝实现透水。其做法是在级配碎石铺就的基层上，用10cm厚的混凝土预制砖作为面层砖体，砖与砖之间的缝隙宽度增加至8mm，在砖缝中填充级配为2-6mm的砾石作为透水结构。

结构透水铺装和透水混凝土在应用中各有优势[3]。结构透水铺装的优势包括两个方面：一是结构透水铺装的造价较低，与透水混凝土相比，造价不到其二分之一。二是结构透水铺装后期维护简单，价格低廉。与透水混凝土需要高压水枪冲洗或专门负压真空抽吸设备相比，结构透水通过表面清掏和冲洗即可；即使对砖缝中的砾石进行换填，成本也是较低的。透水混凝土的优势包括：一是铺装面平整；二是色彩多样，形式美观，能满足开放性公共区域的适用需求。在镇江的工程实践中，结构性透水铺装一般用于老小区地面改造，而透水混凝土铺装则多用于广场和学校的地面改造。

在老小区的海绵化改造中，下凹绿地是起到削峰调蓄作用的主要设施[4]。下凹绿地由下至上的结构为不透水土工膜、厚25-27cm的粗砾石层、厚3-5cm的细砾石层和60cm厚的生物过滤介质层。在下凹绿地中设有溢流井，井底有透水花管与之相连，下凹绿地中积蓄的雨水通过花管缓慢进入溢流井，再通过溢流井流到小区外的市政管网中，从而对雨水径流起到削峰作用。在每个溢流井都设有溢流口，溢流口低于地面10-15cm。当绿地中积蓄的雨水超过溢流口高度，则通过溢流进入外围管网，避免小区内发生内涝。

下凹绿地和透水铺装道路的关系如图1所示。透水路面下的基层和下凹绿地之间是水力连通的。通过透水铺装路面下渗的雨水最终也会汇集到下凹绿地中，再经由下凹绿地流到市政管网。透水铺装的改造有效地解决了路面积水的问题，而下凹绿地则是对雨水径流起到了缓流削峰的作用，两者相互配合，成为了老城区地面海绵化改造的主要工程措施。

2.2 屋顶绿化改造

城市化进程中，建筑用地对公共绿地的挤占，也是造成城市地表硬化的重要原因之一。在城市中，建筑物屋顶面积大约为一座城市面积的四分之一至三分之一左右，屋顶也被称为城市建筑的“第五面”[5]。可见在用地有限的城市中，进行建筑物屋顶海绵化改造，建设绿色屋顶，是海绵城市建设中的一项重要措施。绿色屋顶可以在一定程度上对雨水径流起到削峰和净化的作用，同时也能缓减城市热岛效应并美化城市环境。

镇江老城区绿色屋顶改造所面临的主要问题是屋顶大多年久失修，承重、排水等条件均较差，且屋顶上多有居民私自搭建的设施。在这种背景条件下，传统屋顶花园式的绿色屋顶改造由于对屋顶的承重、防水要求较高，在老城区的使用中受到限制。与之相对的，轻型屋顶植被绿化毯的形式凭借对屋顶结构要求低、形式灵活、后期管养方便等优势在老城区改造中得到广泛运用。

镇江运用的轻型屋顶绿化毯简称为“绿地贴”， 主要植物类型是佛甲草和锦竹草，其基质厚度约2-3cm，净重量为15-20kg/m2，保水重量为25-35kg/m2，适用于平屋顶改造。绿地贴能够对小雨起到一定的滞蓄作用，对10mm以下降雨可以做到不外排。绿地贴除了对雨水的削峰作用外，也能对建筑物室内温度起到一定的调节作用，在镇江的海绵城市改造工程中主要运用于社区学校和有条件的老小区建筑物屋顶绿化改造中。

2.3 雨水排水系统优化

老城区改造另一个重点雨水排水系统的优化[6]。在居民小区和社区学校，将原本接入污水管的建筑物雨水立管断接至下凹绿地，以达到雨水调蓄的目的。在雨水出流口，设置消能石，防止雨水径流对下凹绿地的冲刷，如图3所示。在场地允许的条件下，会在雨落管末端增加雨水罐，实现一定程度地雨水利用。

合流制管道溢流（Combined Sewer Overflow，CSO）是城市收纳水体面源污染的主要来源，随着我国污水处理能力的逐步提高，CSO已成为城市河流的主要污染源。通过雨污分流改造，能够有效改善因为CSO导致的水体面源污染。镇江除了针对社区进行雨污分流改造，也对市政雨水管网进行了排查，对一些错接、逆接的管道进行了改正。此外，镇江在2017年还有修建大管径雨水管道的计划，该管道管径预计为DN4000 mm，长度为5-7km，建成后其满管容量超过了6×105m3，兼具了雨水调蓄和转输的功能。

3 分析与探讨

我国的第一批海绵试点城市的建设期截止至2017年底，目前镇江市的海绵城市建设工作仍在进行。对镇江海绵城市项目建设中的老城区海绵化改造的经验进行阶段性总结，主要包括精细化设计、施工质量控制和注重公众参与等三个方面。

3.1 精细化设计

镇江海绵城市建设从顶层规划设计开始到每一个具体小区的海绵改造设计，都始终贯穿着精细化设计的理念[7]。镇江针对与洪管理的规划研究起步较早，已经根据当地多年的降雨记录总结了本地的降雨模型，并以此作为设计依据，这比套用一些通用的雨型公式更加符合当地的情况。

镇江市海绵城市建设的目标是至2017年底，在海绵城市建设试点区内：排水防涝标准达到有效应对30年一遇降雨；面源污染削减率达到60%；年径流总量控制率75%以上。顶层设计过程中，结合试点区内的汇水特征和积水点情况，将试点区划分为若干汇水区，并根据降雨模型模拟的结果将这些目标分解至各个汇水区，再从汇水区分解至各个居民社区内。汇水分区年径流总量目标分解如图4所示。

在居民社区层面上，结合小区的汇水特征、绿化率、可用空间等条件合理选取海绵工具并对径流控制、面源污染控制等目标进行模拟和校订，直至满足该小区的分解目标后，进入小区海绵化改造的方案设计阶段。在方案设计过程中，除了要考虑海绵设施的雨水管理功能，也用充分考虑其景观功能和居民诉求，杜绝过度设计。以下凹绿地为例，为了强化雨水下渗，下凹绿地改造中回填的介质土成分以沙土为主，介质土渗水性强，但营养物保持能力则不如原土。因此这种土适合种植草本植物和灌木，不适合种植乔木。这对小区的景观来说无疑是一种损失。针对这种情况，在满足径流控制指标的前提下，可对下凹绿地中的部分区域采用原土回填，用于种植乔木，使下凹绿地的雨水调蓄功能和景观功能都得到最大限度的发挥。

3.2 施工质量控制

施工质量是海绵设施发挥作用的重要保障。对于海绵设施施工质量的控制，必须从源头、过程和末端三个方面都予以重视才能保证海绵设施的质量。在源头上需要对海绵工程参建人员进行系统的海绵知识培训，建立对项目公司、现场负责人和施工人员的三级培训体系。由于老城区海绵改造项目多而小，往往是多个工地同时开工，这些工地施工内容和现场情况各有特点，如果不掌握一定的海绵理论知识，很难机械化地复制管理，因此对现场负责人的培训是必要的。此外，现场施工人员是海绵工程的实施者，对其进行一定的培训能更好地保证工程质量。例如一些绿化人员可能对绿地下凹的形式不理解，如果没有统一培训，往往会根据自身喜好将一些灌木种植区堆高，导致下凹绿地的调蓄功能下降。

在施工过程中的控制需要施工人员认真按图施工，质量巡视员及时发现问题并整改：一是要对施工控制指标严格控制。对于下凹绿地，主控包括各结构层厚度、绿地表面标高和溢流井口标高等。结构层厚度和绿地表面标高决定了下凹绿地的雨水调蓄能力；溢流井口标高则关系到大雨时小区内涝的问题，如果溢流井口标高过高，在大雨时就会造成涝水无法及时外排引起内涝，海绵设施也就失去了意义。而对于结构式透水鋪装，需要把握砖缝宽度，砖缝太窄雨水渗透受限会造成路面积水，如果太宽又会影响路面功能。二是要注意施工顺序，以3.1节中提到的原土和介质土共存的下凹绿地施工为例，需要先回填原土区域，之后再回填介质土区域，其目的是防止回填过程中，原土覆盖在介质土表面，使介质土渗透性下降。同样在需要进行混凝土对侧壁抹面的下凹绿地或花坛，要先进行抹面施工，再逐层回填砾石层和土层，目的也是为了防止施工过程中混凝土堵塞雨水下渗面。

施工质量的末端控制包含三层含义，一是施工完成后及时进行工作面清理，防止下渗面被堵塞；二是在工程验收中不合格的工程要及时进行整改；三是要及时进行总结，镇江市的老城区海绵化改造过程中，已组织了多次“海绵回头看”活动，针对既往施工过程中的经验进行总结和梳理，为后续工程实施提供借鉴。

除此之外，镇江海绵城市建设工程针对海绵设施施工的全过程，提出了“智慧海绵”的管理模式，对整个施工过程的关键节点和相关资料，都会进行电子图片保存，并建立数据库，将来还会建立手机应用APP软件，既规范施工管理过程，也方便社会各界参与监督。

3.3 公众参与

老城区海绵化改造属于开放型的工程，与一些传统的封闭型工程或半封闭工程如污水处理厂建设、道路施工等不同[8]。它是直接在居民社区中进行的，与居民交互密切，工程的进展也受到居民态度的影响，因此在实施老城区海绵化改造过程中，一定要邀请公众参与，取得公众的理解和支持。

镇江市在进行老城区海绵化改造的过程中，通过公众媒体向社会普及海绵城市及雨洪管理的相关知识，让公众对海绵城市建设的必要性进行了解。同时，在进场施工过程中，采用宣传牌、宣传围挡等手段，向施工地点周围的民众宣传海绵城市相关知识，介绍工程内容和工期，完善公众意见反馈渠道。对于居民反馈的意见，进行及时处理，尽量减少施工对居民的影响。

对于预备进场的居民小区和学校等非开放区域，注重居民意见。从设计阶段就开始请业主方介入，组织业主见面会，与建设单位一同对设计方案进行评审，通过后才进行后续施工。进场前邀请居民代表参观已完工的海绵改造小区和改造中的小区，使居民切实看到海绵化改造给小区带来的改观，树立公众对老城区海绵化改造的信心，减少施工过程中的阻力。

4 结语

镇江市针对老城区的海绵化改造，主要是基于低影响开发理念进行的源头控制型海绵设施，包括下凹绿地、透水铺装和绿色屋顶等，此外也会针对性地进行现场排水系统优化。在建设过程中，通过精细化设计、施工质量控制和公众参与等理念进行管理，实现了环境效益和社会效益，老城区海绵化改造工程取得了当地居民的支持和认可。截止至2016年底，针对镇江市的源头老城区海绵化改造和建设工作已经基本完成，在2017年將会着力建设区域性雨水管网、雨水泵站和排口处理设备等灰色设施。随着“绿色”和“灰色”海绵体系建设完善，镇江市的雨洪管理水平将会得到明显提升。

参考文献：

[1]韩松磊，李田，时珍宝.低影响开发设施提高上海建成区排水能力的模型研究[J].给水排水，2016，42（10）：52-56.

[2]王建廷，魏继红.基于海绵城市理念的既有居住小区绿化改造策略研究[J].生态经济，2016，32（07）：220-223.

[3]王俊岭，王雪明，张安等.基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展[J].环境工程，2015（12）：1-4.

[4]刘俊杰，王建军，马小杰.云锦路下沉式绿地海绵城市效益分析[J].中国市政工程，2016，04（02）：33-39.

[5]林恬逸，唐健，赵惠恩.北京地区轻型屋顶绿化植被毯多植物配植模式初探[J].中国农学通报，2015（31）：181-186.

[6]朱富坤，赵江，朱晓娟.基于全面落实生态文明理念背景下城市排水规划编制的思考与实践--以《镇江市城市排水规划（2011-2020）》为例[J].江苏城市规划，2014（04）：14-18.

[7]吴薇，朱晓娟，赵江.镇江高校园区丘陵排水防涝系统研析[J]. 城乡建设，2015（01）：82-83.

[8]赵江，王皓正，叶向强.海绵城市建设背景下老旧小区内涝防治探索--以江苏省镇江市江二小区为例[J].建设科技，2016（15）：32-35.

作者简介：王子钊（1988-），男，白族，云南普洱人，硕士，主要从事水环境综合治理及海绵城市技术研究。