以“海绵城市”理念构建水生态文明

吉秀芹 唐中亚 倪秋萍

（1江海职业技术学院 江苏扬州 225101 2扬州市给排水管理处 江苏扬州 225009）

引言

大规模的城镇建设和高强度的开发，改变了原有的自然生态和水文特征，降低了城市原有的自然调节能力，增加城市排水负担。同时全球温室效应引起的极端恶劣天气频繁出现，短时间内的高强度降水使得我国多个城市几乎年年雨季遭受不同程度的内涝灾害。根据国家防汛抗旱总指挥部办公室统计数据显示：2013年至2015年，全国平均每年有180座城市被水淹；2016年全国有28省（区、市）1508县遭受洪涝灾害，因灾死亡237人、失踪93人，直接经济损失约1469.80亿元。

城市污水、雨水的漫溢会引发水环境恶化（水脏）、水资源短缺（水少）、水生态退化等。为解决城镇化快速发展过程中出现的水问题（水多、水少、水脏、水灾等），习近平总书记多次提出建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市。为此国家相关部门编制、颁布了一系列关于“海绵城市”建设的指导文件和相关政策法规，为我国生态文明建设、城市规划发展指明了方向。

扬州是一座有着悠久历史的文化古城和旅游城市，扬州依水而建、缘水而兴、因水而美，以水而名扬天下,而近年来城区也多处发生内涝积水的问题。为消除城市内涝隐患，杜绝“暴雨看海”现象，努力把扬州建设成为“不淹、不涝的城市”、“活水、清水、秀水”城市，作者旨在尊重水的自然规律，从“海绵城市”理念出发，探索基于生态安全的低影响开发（LID）模式，构建符合扬州实际的低影响开发城市排水系统，在源头截污及提高雨水利用程度，可以缓解水体污染，改善水生态环境系统，让城市学会“呼吸”，实现城市、人、水的和谐发展。

1 扬州区域概况

扬州地处江苏中部，长江下游北岸、江淮平原南端，承受长江、淮河将近200万km2来水。扬州气候温和，雨量充沛，四季分明，扬州多年平均降雨量1027.8 mm，降雨量时空分布不均，年际、年内变化较大，经常出现先旱后涝，旱涝急转的天气形势。降雨主要集中在汛期，汛期降雨约占全年降雨的60%左右。境内湖河众多，水网密布，全市水域面积约占29%。市区70%以上的面积处于江淮最高洪水威胁之下[1]。

2 扬州积水成因分析[2]

造成积水的原因是比较复杂的，主要有以下几点：

（1）城市大规模开发

随着快速城市化进程导致扬州市区不透水性的硬化下垫面比例显著增加，加大地表径流系数，局部地区综合径流系数甚至高达0.80以上，使更多的雨水径流快速汇入城市排水管网，既加大了城市内涝几率，增加了排水管网的运行压力，又加剧了对河道水环境的污染。同时部分水系在地块开发期间被填埋，雨水出口被切断，易产生积水。

（2）雨污尚未完全分流，设计标准偏低

扬州市排水管网现状：主城区的新建成区采用雨污分流；老城区绝大多数仍是雨污合流，近几年随着旧城改造，有条件的都已改造成雨污分流，让雨水就近排入水体。老城区及周边过渡区采用的截流式合流管是上世纪90年代建设，建设年代较早，原基础建设标准低。截流倍数偏小（n0=1～2），加上人口增长和工商业活动的增加，使得很多管道存在超负荷运行问题，部分区域在暴雨期间容易发生内涝积水状况。

根据调查2012年前扬州市排水管道设计重现期P主要为1年，汤汪片区、广陵新城、邗上片区、西区新城、开发区二城等地区50%左右的排水管渠的排水能力不足2年一遇，与2014年新颁布的修订版 《室外排水设计规范（2016年版）》（GB50014-2006）制定的标准相比，这一标准明显偏低，排水管道排水能力严重不足，易发生内涝灾害。

以前设计雨水管渠时，暴雨强度公式的降雨历时采用的公式为t=t1+mt2，而折减系数m的应用降低了管网设计标准，导致雨水管渠管径偏小，容易产生积水。为防止或减少日益频发的城镇暴雨内涝灾害，提高城镇排水管渠设计标准，《室外排水设计规范（2016年版）》取消了折减系数m。另暴雨强度计算公式中的地方参数也随着具体的实际情况不断修订。

（3）部分道路雨水管网建设不完善

城市高速发展，部分道路雨水管网建设不够完善，如福康路、人民路、锦华西路等道路还未建设管道，片区管道覆盖率偏低。而且区域内河道未开挖实施到位，部分雨水管道没有出路，只能通过临时联通排水。

（4）排水管网养护管理不够完善

受资金、人员、技术等限制，已建好的排水系统得不到很好地维护和管理。部分雨水管道长期服役，管道严重老化、产生雨季，降低管网排水能力，导致下雨季节雨水排放不顺畅，从而产生积水。

（5）高强度降水频繁出现

在高排放的环境下，全球性气候变暖，有科研表明截止2080年全球降雨量将会在原有的基础上增加56%，这种极端恶劣天气频繁出现，短时间内的高强度降水容易造成内涝灾害。

（6）部分地区地面高程较低

扬州市区地形西高东低，北高南低，市区西北部和仪征市为丘陵区。部分地区地面地势较低，不利于排水防涝，传统的自流式排水管道在暴雨期间将无法起到作用，暴雨期间河道水位较高时易发生倒灌，容易产生积水。

3 低影响开发(LID)城市排水体系构建

海绵城市是指城市能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水"释放"并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段，通过渗、滞、蓄、净、用、排等技术，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，实现城市良性水文循环[3]。低影响开发 (Low Impact Development，LID)作为当前发达国家的新兴雨洪管理技术，符合当前社会“生态、低碳、低能耗”的发展主题，十分契合城市可持续发展的要求，是海绵城市建设的一种重要模式。通过查阅收集资料，总结出目前已经得到全世界行业内的广泛认可和大面积工程应用的低影响开发（LID）措施有：绿色屋顶、雨水花园、生物滞留池区、下凹式绿地、植草沟、透水路面、蓄水模块等。

低影响开发排水系统构建是一项复杂的系统工程，应在城市规划、设计、建设实施、运行维护环节纳入低影响开发内容，应以政府为主导，以海绵城市为指导，遵循多专业（排水、园林、建筑、道路等）、多目标、绿色与灰色设施、源头—中途—末端以及技术和非技术措施相结合的原则，统筹考虑，有效协调和衔接相关部门和专业，以提升城市排水效能[4]，从而有效缓解快速城市化过程中面临的突出水问题，改善水生态环境系统。

3.1 规划

住房城乡建设部颁布的《海绵城市建设技术指南（试行）》要求径流总量控制目标应以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌时的径流排放量，以保持城市开发建设前后对水文干扰最小化为目标。结合功能目标和需求，需要合理确定降雨径流控制指标值，扬州市属于Ⅳ区，年径流总量控制率为70%≤α≤85%。

《江苏省海绵城市建设导则（征求意见稿）》将江苏省分为三个区，并给出了各区年径流总量控制率（α），扬州市区属于II区，年径流总量控制率α应不小于70%。

综合考虑扬州的自然环境和城市定位、经济发展等多方面条件，扬州年径流总量控制率目标可设定为75%，相对应设计降雨量为24mm（近30年降雨数据统计）。

3.2 设计

设计时雨水管渠设计重现期（P）的确定和地区性质、城镇类型、地形特点和气候特征等有关。结合《室外排水设计规范GB50014-2006（2016 年版）》规定：扬州地区重现期（P）可选用2～3年，其中重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的区域，可选用3～5年，并应与道路设计协调。

同时设计阶段应通过技术、经济比较和分析，确定低影响开发设施，并进行合理的平面和竖向设计。根据《扬州市城市总体规划（2012-2020）》、《扬州市城市排水规划（修编）（2011～2020）》等规划，遵循保护区域原貌、限制不透水区域、因地制宜、整体布置4个原则，结合不同区域的情况，分区采用有效的低影响开发设施，如：采取绿色屋面、雨水花园、植草沟、下凹式绿地、雨水调蓄池、透水铺装等一些分散式源头控制措施（表1）[4]。

表1 主要低影响开发措施性能比较

3.2.1 老城区

扬州古城核心区属于历史文化城区，其结构格局要求保持原有风貌，老城区建筑密度大，道路和街巷相对比较狭窄、拥挤，行人车辆多；老城区多采用合流制管渠；现有的截流管合流制管渠，早期建设未考虑初期雨水的收集。

针对于开发难度、改造难度大的老城区，建议结合小巷子、小地窨、小边沟、小花坛、小水渠、小水罐开展雨水的蓄渗、截留、收集和利用。事实上，在扬州古城部分民居已经应用了源头、生态的雨洪控制措施，但未进行大规模鼓励。

结合区域内的道路、住宅区、商业区等既有建筑改造、基础设施改造和更新项目，对雨水设施进行重新设计和布置，建议如下：

（1）对古城过境污水进行分流，从而提高现有管网的截污能力。（2）老城区等合流制地区可因地制宜设置调蓄措施。

（3）考虑雨水管断接的方式，将建筑屋面、硬化地面雨水引入周边绿地中分散式雨水控制利用设施（如雨水花园、植草沟、雨水桶等）下渗、净化、收集回用。

（4）对于建筑周围没有绿化空间的普通屋面可以选择分散式雨水桶收集雨水回用或者通过雨水口排入市政管道等方式。

（5）无大型汽车经过的路面、居住区停车场、非机动车道及人行道应采用透水路面。

此外，古城LID以及“海绵”措施的广泛推广通常要私人业主承担相关设备的安装和维护，政府需制定相关的政策、法规、规划、以及适当的公共资助计划及科学的激励机制推动LID和“海绵”城市的新建、改建应用。

3.2.2 基本建成区

可结合城市广场、公园绿地等生态修复工程，建设城市海绵体（如下凹式绿地、海绵停车场、海绵广场）。建筑面积较大的可建成绿色屋顶、路面宽度较大的可配套建设雨水利用设施。

3.2.3 新建区

新建区规划弹性较大，可在控制指标的范围内采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种措施因地制宜统一规划，严格按照海绵城市建设目标及控制指标要求，全面推进海绵城市建设，可采用透水铺装、雨水花园、自然排水系统、植草沟、绿色屋顶等，因地制宜建设或改建下凹式绿地、海绵停车场、海绵广场等项目。

3.3 运行与维护

设施建成后应明确运行、维护管理责任单位，细化日常维护管理内容，落实设施管理人员，通过奖惩机制调动工作人员的积极性和责任心，加强维护管理，保证低影响开发设施能正常运行。

结语

大力推进建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，从此不再“雨中看海”，让雨水完成从灾难到能源的转变，为改善城市生态环境，促进生态文明建设做出贡献。总之，建设海绵城市对提升我国城镇建设起到重要作用。