海绵城市理念在旧城更新改造规划中的应用与建议

战永祥

（广州市市政工程设计研究总院有限公司）

1 海绵城市理念的基本概述

海绵城市是指城市能像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，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。海绵城市建设遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合、绿色基础设施与灰色基础设施相结合，构建低影响开发城市雨洪体系，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。通过采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，使大部分降雨就地消纳和利用，从而减少径流量，减弱暴雨对城市运行的影响，有效应对环境气候变化和自然灾害。

2 实例概况

某市旧城区的内涝问题日益突出，近5年都发生了内涝灾害。造成内涝的原因很多：城市人口的高度集中使给排水压力增大，建筑的大量建造使城市绿地减少，河涌变窄使调蓄功能减弱，等等。面对如此复杂的问题，必须改变以前的原则性规划设计理念，在此基础上，要不断地形成“海绵城市”的建设设计概念。

3 旧城区内涝及水污染成因分析

3.1 自然因素

1）常年受暴雨侵袭

某市是国内暴雨日数最多的城市之一，年平均降雨量大于1500mm。依据该市气象部门发来的数据，在20年内，最大降雨量平均值可达120.1mm/d，参照暴雨等级划分标准，该市有12年都处在暴雨阶段，其中有1年的降雨量已达到特大暴雨降雨量标准。

2）该地区潮水顶托

排除掉强降水这一原因外，外江潮水满溢也会使内涝现象发生。如2012年和2013年，2个比较大的台风“黑格化”和“巨爵”，在台风期间，该市的中雨量最高潮位达到了2.75m，大雨量达到了2.6m，是5年内最高的一次。此次降雨淹没了沿江的道路，附近岛屿也出现了严重的内涝灾害，当地的损失非常严重。

3.2 人为因素

1）地表硬地化扩大

随着旧城区的持续开发，原有的绿地被大量的建筑占据，地表硬地化建设导致渗透能力急剧下降，使旧城区的排水调节能力基本丧失。每逢暴雨，大量的降水因无法下渗而迅速集中排向城市管网，导致排水系统不堪负荷，最终造成内涝[1]。

2）排水管网设计标准较低

旧城区的排水管道设计比较落后。这些排水管道只有部分能达到“一年一遇”的标准，达到“两年一遇”的百分比更少，同雨量的某国的标准就很高。

3）排水系统缺乏维护

建筑废弃物和生活垃圾在暴雨降临时会有很大的概率将排水管道堵塞。2017年，水务部门对全市的水浸黑点的统计中，总数39处的黑点中有10处是因为建筑施工堵塞了排水管道，形成了水浸黑点。

4）气体污染

由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使前期雨水中含有大量的污染物质，前期雨水的污染程度较高，甚至超出普通城市污水的污染程度。如果将初期雨水直接排入自然承受水体，将会对水体造成非常严重的污染。

4 改造技术

“慢排缓释”和“源头分散”应成为建设海绵城市时2个比较重要的规划想法。海绵城市的建设应将自然与人为巧妙地结合在一起，达到最大限度地将雨水存储、渗透、净化的目的。截留、促渗、调储是海绵技术最主要的体现。这3个技术分别是截留技术不断地减少雨水流经的地方，可以采用绿色屋顶来实现；促渗技术使雨水很快地渗到地下，可以采用透水铺装来实现；调蓄技术的目的是存蓄和净化雨水，可采用雨水花园来实现。

4.1 截留技术——绿色屋顶

绿色屋顶设计主要是通过降雨的吸收附着作用将雨水滞留或持留。同时降低洪峰流量和总径流的产生量，从而减轻城市内排水设施的压力。

绿色屋顶可分为简单式绿色屋顶和复杂式绿色屋顶，这是根据植物基质的深度和景观布置的复杂程度来划分的。简单式绿色屋顶的基质深度最高可达到150mm，因此，适合地被植物和低矮灌木生长；复杂式的绿色屋顶除了可以种植乔灌木及地被植物外，还能设计一些园林的小工艺品和小园路，基质深度在600mm以上。绿色屋顶拥有重要的生态意义，其不但是绿色建筑施工工程的必需品，还是非常有意义的低影响开发设施，可以通过种植绿色植物实现景观绿化，达到对雨水储存净化的目的，具体收集处理如图1所示。

4.2 促渗技术——透水铺装

透水铺装能解决城市地表硬化问题，可使雨水很快地渗入地下，从而减轻了城市的排水和防洪压力。

经常使用的透水铺装有3类：

1）透水性混凝土铺装

这种全透型的结构由上而下一次铺满了素土夯实、砂卵石、厚度限制的透水混凝土、无色透明密封，这种结构的透水、保水甚至透气性能非常好。这种铺装可以将雨水分散到路基或附近的土壤中，必要时还可以连接市政储水系统。与地面铺装相比，材料更有保证，并且比较环保，主要应用在人行道、车行路和各种大小广场中。

2）透水性沥青铺装

透水性沥青铺装是类似于普通沥青路面的一种路面，区别在于该路面使用的是透水沥青，需要在道路两边建造排水碎石暗沟，从而确保路面的水横向流进暗沟中，同时每隔一段距离要设置1个渗水井，使雨水渗入地层[2]。所以，要合理设置路面横坡。

3）透水砖铺装

透水砖铺装方式可采用陶瓷和非陶瓷透水砖铺设路面。陶瓷透水砖能回收进行二次利用，从而减少原材料对环境的污染并节省资源，并且具有较高的透水性和摩擦系数，装饰和吸收效果较好。

图1 绿色屋顶雨水收集流程图

4.3 调蓄技术——雨水花园

雨水花园具有维护简单，可以存蓄和净化雨水等特点，主要在停车场和道路两旁的场地可见。雨水花园主要将绿色植被种植在人工搭建或天然形成的浅凹绿池中。其在收集、净化屋顶和地面的雨水后，再通过绿色植被和土壤的深层净化，储存在绿池中，随后再慢慢地渗到土壤中，从而减少地表径流，这种技术的成本较低，运营管理简单，可以使用在住宅商业及建筑、道路地区。

一般雨水花园的地表由砾石、砂、种植土壤、覆盖层和存储水层这5层结构组成，如图2所示。同时，这种结构通过穿孔管储存收纳雨水，当收集的雨水足够多时，会通过溢流管排出去。由于受到费用和功能的限制，雨水花园大的面积一般控制在9～27m2，因为小面积的雨水花园效果比较好，如果需要比27m2大的花园，应分割成小面积的花园。

4.4 水质污染控制

图2 雨水花园结构示意图

大范围的面源污染和合流制溢流污染是目前水质污染治理的关键。治理面源污染和合流制溢流污染首先需进行市政设施截污工程，同时结合生态治理设施净化水质。截污后，雨季流入河涌的主要是雨水及部分混流雨污水。由于雨水的稀释作用，流入河涌的排水中污染物浓度已经很低，适合采用湿地及水塘生态处理方式。针对截污后流入河涌的雨污混流水，可结合景观效果，在江河上、中、下游分别设置湿地和水塘。上游生态湿地，主要处理上游及部分沿线流入的雨污混流水；对于其他沿线流入的雨污混流水，结合截流管线的溢流口的设置，根据各个溢流口溢流量的不同，设置大小不等的分散湿地及水塘进行生态处理；下游设置一片大型湿地，加强水质净化功能[3]。

4.5 内涝治理措施

由于该市雨水收集管线尚不完善、管道设计标准偏低，当遭遇强降雨或连续性降雨超过城市排水能力时，城市内地势低洼的地区会产生积水、内涝现象。本次内涝治理包括2个部分的工程：①加快建设环城水系、疏通廉江河以提升河道系统的排水能力，避免对市政排水管网的顶托；②新建排水沟，修复破损雨水管、改造局部雨水管网，提升内涝点排水管网能力，避免由于排水不畅导致内涝。在安排内涝措施时，尽量采用调蓄方式，调蓄主要分为利用绿地调蓄、利用水体调蓄和利用人工调蓄。如果内涝点附近有河湖水体或公园绿地，则将积水就近引入，并对公园绿地进行改造；如果距离较远，则修建行泄通道将积水引入河湖水体或公园绿地。

5 结语

综上所述，本文对该市旧城区内涝情况进行了调查，并得出其内涝的成因主要有自然因素和人为因素：自然因素为常年受暴雨侵袭和江潮水顶托；人为因素为地表硬地化扩大、排水管网设计标准较低和排水系统缺乏维护。为了缓解旧城区内涝的问题，对海绵城市的建设势在必行。本文分别对海绵城市技术中3大技术进行了分析研究，为以后旧城区改造及大雨造成的洪涝问题提供了有利的解决依据。