“海绵城市"在旧城区改造中的应用研究

近年来，我国多个大城市先后遭遇大暴雨袭击，导致交通瘫痪、城市内涝、人员伤亡，造成巨大的经济损失。在当前快速城镇化的推动下，许多城市都在进行大规模的开发建设，随着城镇化进程越来越快，水系自身的自然循环过程也遭到破坏，很多城市出现排水不畅、洪涝灾害等问题。

与新城区相比，在城市中占有相当比重的老旧城区面临的水问题更为严重，且老旧城区改造还存在空间条件有限、基础设施落后、改造难度大等问题[1]。而“海绵城市”的理念为解决城市旧城区改造中的问题提供了新思路：城市在下雨时能像海绵一样吸收雨水，减缓地表径流，缓解城市内涝，同时能够储存雨水，并在干旱时利用雨水来减缓旱灾灾情[2]。

旧城区改造中的水环境污染严重，水体数量锐减

许多旧城区由于规划落后、管理制度不完善，导致污水肆意排入天然水体。特别是合流制管道建成之后，大量的城市污水排入水系河道，导致天然水体水质日益恶化，天然排水系统遭到严重破坏，形成城市排水不畅的局面。同时，随着城镇化进程的不断加快，为了扩修道路，城市里的许多水体逐渐消失。水体变成路面后，地表渗水少了，雨水汇流速度加快，给排水管道增加了很大的压力。

道路排水设施不完善

在旧城区中，道路排水系统大多采用简单的直排方式，即雨水径流汇集到路侧的雨水口，通过管道外排。这种排水方式设计简单、花费较少，但是较依赖排水管道的容量和自然水体的接纳能力。而我国旧城区的道路往往由于使用年代久，出现排水管道老化的现象，且与国外发达城市相比，我国旧城区排水管道的设计标准低、管道直径小。甚至一些地方采用落后的雨污共管的排水方式，将污水直接排入城市道路排水管道，这就会造成雨天降雨量超过路网的排水能力，形成道路积水。

绿地系统不完善，场地设计局限

旧城区是城市中人口密度最高的地区，为了最大限度地利用有限的空间资源，旧城区往往是人多、房多而公共绿地很少，城区内建筑密度很高而绿化率较低。缺乏完善的绿地系统，也在一定程度上加剧了老旧城区排水难的问题。此外，由于建设年代较早、建设理念相对局限，老旧城区绿地的功能定位仅是景观观赏、娱乐休憩的空间，没有采用相应的工程技术手段来充分挖掘绿地在保护场地水文状态中的积极作用。

建筑与小区排水设计落后

我国多数旧城区内的小区最初在进行排水系统设计时采用的标准较低、雨水管径较小、排水能力不足，仅可防御半年一遇或者一年一遇的暴雨，难以应对近年来频发的暴雨天气[3]。再加上许多旧城区内的小区由于管网配套设施不完善或年久失修，更是大大影响了老旧小区的整体排水能力。此外，由于我国的城市水厂建设、地下管网的升级改造较落后于建筑，一些旧城区内小区老建筑的排水管道更是无法满足现代建筑排水设计系统的要求，也无法达到现在的建筑排水设计标准。这也造成了住宅建筑的排水设计与其自身不配套，建筑给排水设施不完善、不健全，无法很好地保证住宅建筑以及小区的排水系统通畅。

“海绵城市”建设概述

“海绵城市”的提出及发展

随着经济的快速发展和城镇化进程的加快，城市中频繁地出现了洪涝灾害、水资源紧缺、雨水径流污染等问题。这些都是当下城市建设中亟待解决的难题。在2013年底召开的中央城镇化工作会议上，习近平总书记提出了要加强海绵城市的建设，建设城市排水系统时要优先考虑将有限的雨水留下来，同时优先利用自然的力量排水，建设自然渗透、自然积存、自然净化的“海绵城市”[4]。

“海绵城市”内涵解读

“海绵城市”就是指城市能够具有弹性，既能像海绵一样吸水，又能在需要的时候释放和利用水，它是一个新型的城市建设概念。它摒弃以往“以排为主”的城市雨水管理方式，以城市水系、道路、绿地广场、建筑与小区等设施为载体，在考虑城市基础设施运行安全和城市水安全的基础上，分析水文条件和规划指标的差异性，以及项目操作的可行性，综合利用渗透、滞留、蓄存、净化、回用、外排等多种生态化技术，起到调节水循环、补充地下水的作用，在遇到降雨时能够最大限度地留住雨水。

“海绵城市”建设途径

“海绵城市”建设不是重新构建一个城市，而是打破传统观念,使城市绿地切实发挥其生态作用，主要包括保护城市原有生态系统、恢复和修复生态系统、构建低影响雨水开发系统等3个部分[5]。一方面，应该尽可能保护原有河流水系、绿地、沟渠、湿地等城市滞水区，对于那些在被破坏污染的地方，须采用生态手段对其进行改造恢复，提升城市的滞水能力；另一方面，通过低影响技术措施，例如，绿色屋顶、雨水花园、下凹式绿地、植草沟、生物滞纳设施、透水铺装、生态湿地等，使雨水能够渗透、积存和净化。

“海绵城市”在旧城区改造中的措施

“海绵城市”在旧城区改造中的应用涉及到整个城市系统，应在改造建设中将规划和道路交通、园林、排水等相关部门协调起来，制定合理目标、落实具体措施。具体来讲，要结合旧城区的水系、道路、绿地与广场、建筑与小区等空间载体，构建低影响开发的雨水系统。

保护和整治城市水系

在对旧城区城市水系进行保护和整治的过程中，应根据现状水系的建设条件、功能定位和滨水区现状等，对其进行合理保护、利用和改造，使其满足低影响开发控制目标与指标要求[6]。

（1）水体

在对旧城区水系处理的过程中，由于受旧城区用地的限制，一般不会规划新的水系或扩大现有水系的水域面积，在对原有水系的处理上，一方面保护好河道、湿地、沟渠等城市内原有的自然水系，维护自然水体的水文功能，对堵塞的河道进行疏通，发展自然水体的净化、调蓄的作用；另一方面，采取一些技术措施，如降低水温、控制蒸发量、加深蓄水池深度等方式，充分发挥自然水体的调节作用。例如，在我国西北一些地区降雨量远远超过蒸发量，当地居民通过坎儿井来运输水，由于水温低，避开了阳光直射，所以降低了蒸发量。

（2）滨水空间

如果旧城区水系的滨水绿化控制线范围内有城市公共绿地，应对其充分利用，在绿地内设计湿塘、雨水花园、生物滞留带等设施来净化雨水，并衔接城市雨水排水系统[6]。当滨水绿化带与道路相邻，需要接纳城市道路的雨水时，可将驳岸改为植被缓冲带，来减缓径流速度、减轻污染负荷（图1、图2）。有条件的旧城区水系，尽可能将原岸线应改造为生态驳岸，并选择适宜的植物应对调蓄水位的变化。

改造城市道路

在旧城区中，道路系统是被动的雨水收集区，大量的雨水径流汇集到路侧的雨水口，依赖管道外排。“海绵城市”理念是要改变道路被动的雨水处理方式，将其建设为不仅满足交通通行，而且能净化利用雨水的综合道路体系。

首先，在路面的处理上，最大限度减少道路的不透水面积，在人行道及车流量较少的车行道应用透水铺装，非机动车道和机动车道可采用透水沥青路面或透水混凝土路面。

其次，旧城区中的绿化带一般都比内侧的慢行道地势高，传统立沿石在雨量大的情况下无法抵挡雨水。因此，道路外侧的绿化带可以进行削坡处理，形成天然的植草沟，不仅能削减进入道路的雨水径流，同时能控制径流污染负荷[7]。如济南凤凰路采用高立沿石，可以保护道路免受雨水冲刷。

经过改造后的道路，当雨水落入快车道，可通过齿状路沿石流入下凹绿地或排水井流入排水管道；当雨水落入绿地或花坛时，直接渗入地下；当雨水落入人行道时，可通过透水混凝土路面下渗；当雨水通过植草沟，可进入下凹绿地存蓄或下渗 (图3）。

图1 虹桥港河道生态化改造前

图2 虹桥港河道生态化改造后

优化城市绿地与广场

绿地与广场是重要的城市景观，也是城市生态系统规划的主要内容。它们不仅可以满足人们休闲、娱乐等各种日常活动的要求，同时也承担着保护城市生态系统和防灾减灾等多种生态功能[6]。

（1）城市绿地与广场

在旧城区绿地与广场的改造中，应优先考虑采用透水铺装、植草沟、生物滞留设施等小型、分散式“海绵体”来消纳雨水。城市绿地与广场内的各类景观水体可以作为有效的雨水调蓄设施，因此，对其水质应采取严格的管控，以提高自然水体的自净能力，也可通过设置土壤渗滤池对雨水进行循环净化[8]。

（2）景观水体

城市的各类景观水体在设计时都要考虑雨水的调蓄功能，以便及时吸收其自身以及周边地区的雨水径流。这样，城市绿地系统兼具景观功能与雨水调蓄功能，与城市原有的雨水排放系统融为一体，形成体系更加完整、规模更大的城市排水系统，可以在很大程度上提高城市的排水能力。另外，绿地内植物配置应根据水质条件、雨水量等，选择适宜生长、生命力强的乡土植物。

改造建筑与小区

对于旧城区中因空间限制等原因不能满足控制目标的建筑与小区，尤其是那些排水管道标准较低、常受内涝困扰的老小区和城中村，应改变传统思路，运用“海绵城市”的理念对场地设计、建筑、小区道路、绿化等进行改造。

（1）场地设计

旧城区住区中的公共场地主要包括广场和停车场。广场占地面积大，传统上采用水泥或砖石等不透水硬质材料铺装而成，不透水面积大，常常是雨水径流汇集大量产生的区域。因此，在住区广场改造时，应尽量采用透水性材料或透水方式进行铺装，也可在广场内修建连续性树池。

（2）建筑

旧城区住区中的建筑是雨水管理一个重要部分，建筑屋顶是主要雨水接受面之一，这在高密度的老旧住区中更加明显。当雨水落到建筑屋顶时，便形成雨水径流，生成污染物，并流向其他下垫面。通过应用“海绵城市”的理念，可将建筑屋顶改造为绿色屋顶。绿色屋顶是建设“海绵城市”中的一项重要举措，能在一定程度上降低城市热岛效应，调节城市局部气候、净化空气，提高城市绿化率，美化景观，同时能净化水体，削减径流[9]。

（3）小区道路

对旧城区小区道路的改造上，基于“海绵城市”理念，首先，应最大限度地减少道路的不透水面积，在人行道及车流量较少的车行道应用透水铺装（图3）；其次，建设的道路路面标高应高于周边绿化带标高，将路面雨水径流引入周边绿化带。

图3

（4）小区绿化

目前，旧城区中小区绿地的功能定位仅仅为娱乐活动空间。基于“海绵城市”理念，在保证小区内绿地原有功能的基础上，在绿地内设置集中式雨水设施和末端处理设施，例如雨水塘、雨水湿地等，来消纳、净化和利用本地与周边区域的雨水。住区内的道路、停车场等硬化铺装区域周边绿地建议设计为下凹绿地、雨水花园、植被浅沟等使绿地雨水管理能力最大化。

结语

“海绵城市”的建设理念目前已经被广泛运用于我国的新城建设中，国内外学者对这方面研究也进行了较多的探索。“海绵城市”理念的提出也为城市中的旧城区改造提供了新思路，利用城市海绵体强大的蓄水、排水功能解决旧城区中严重的洪涝灾害问题。本文正是基于这一背景，对“海绵城市”的理念在旧城区改造中的应用进行了初步探索，并从水系、道路、绿地与广场、建筑与小区4个方面提出了相应的措施，希望通过社会各界的共同努力，面的挑战，探索出一条真正适合旧城区的改造模式。