海绵城市在张家口中心城区的运用

王占升，陈沫宇

（河北省张家口水文水资源勘测局，河北 张家口075000）

1 中心城区自然地理概况

张家口市中心城区（桥东区、桥西区、经济开发区所辖区域）东、西、北三面环山，自北向南形成狭窄的河谷盆地，海拔680～800m，面积141.74km2，总人口62.15万人，市区境内有京包、京张铁路线，京张、宣大、丹拉高速公路、207、110国道等。多年平均降雨量416.4mm，年最高降雨量648mm，流经区域河流主要有清水河、东沙河、西沙河，均属海河流域永定河水系。中心城区属寒温带大陆性季风气候，夏季凉爽短促，冬季寒冷漫长，春秋季节多风，干旱指数2.0～3.0，降水时空分布不均，汛期局部暴雨较频繁，雨量集中。

2 中心城区城市洪涝特点

张家口中心城区人口密集、经济繁荣，自然与非自然因素相互影响，具有城市洪涝的典型特征。

2.1 人为影响严重

中心城区洪涝灾害的主要特征是非自然因素，自然灾害导致的生命财产损失与人为因素有较为密切的关系，加强城区洪涝灾害管理是张家口中心城区城市洪涝灾害的防治重点。

2.2 地形对洪涝的放大作用明显

城市如果在毫无预兆的情况下发生洪涝灾害，后果十分严重，因为城市是开放、流动的集合体，充满了水、电、气、交通、通讯等设施，灾害造成影响的传播和辐射效应巨大。

2.3 孕灾环境和灾害成因复杂

2.3.1 地形因素

地形属于山地流域，气象气候和地形地貌相互作用，降雨集中等增加了流域洪灾的风险。

2.3.2 降雨

短时间强降雨是造成城市洪涝灾害的主要原因。

2.3.3 城市化的综合叠加

城市化进程加剧的同时，下垫面变化对径流的影响巨大，人为硬化地面增加了城市不透水面积，使下渗能力下降，地面蓄水能力减弱，地表汇流快速增加。

2.3.4 政策机制

防灾治灾机制落后，排水管网建设滞后，缺乏综合洪水管理体系。

3 海绵城市建设规划试点区域及目标

规划主要涵盖张家口中心城区（120km2），包括老城组团、南站组团和洋河组团，规划期限2017～2035年，近期规划2017～2020年，远期规划2021～2035年，从水生态修复、水环境治理、水安全保障和水资源利用四方面制定了张家口海绵城市建设规划。

3.1 水生态修复

海绵城市达标面积比例逐年增加，至2035年城市建成区基本达标。确定清水河水域、洋河水域、洋河新区规划人工河道水域等蓝线管控范围。天然水域面积保持程度100%。河湖生态岸线比例逐年增加，2035年达到25%以上。地下水水位：2020年下降趋势有所缓解，2030年保持稳定，2035年基本实现地下水采补平衡。

3.2 水环境治理

清水河、洋河水环境质量标准优于地表水IV类标准，城市内河要逐渐消除劣V类水体达到地表水IV类标准，地下水主要指标稳定在II类标准。逐步提升污水收集处理率。控制合流制管网溢流。

3.3 水安全保障

主城区城市防洪标准100年一遇。主城区排涝防治标准30年一遇，居民住宅和工商业建筑物的底层不进水； 道路中一条车道的积水深度不超过15cm。一般地区城市雨水管渠设计重现期3年，重要地区雨水管渠设计重现期10年，地下通道和下沉式广场等周边雨水管渠设计重现期20年。

3.4 水资源利用

污水再生利用率2020年达50%，2030年达70%，2035年超过80%。雨水资源利用率2020年达2%，2030年达4%，2035年达5%。

4 试点地区径流污染减控效果

目前，张家口在清水河沿岸及经济开发区长宁大街完成了海绵城市的建设，具体的单项措施包括建设植草浅沟、生物滞留槽、透水铺装等工程措施。

4.1 清水河沿岸

根据2018年一年的降水—径流监测，该试点2018年的年径流总量控制率达85%，可控制20mm降水量，年综合利用雨水达到5000m3。道路系统实测径流系数为0～0.64，平均径流系数0.05。以2016年道路铺装率17%和2018年道路铺装率100%为例，清水河沿岸地面全部透水铺装后，场次平均径流系数由0.1减小到0.05，减小幅度50%，径流削减效果显著。以2017年6月22日、23日暴雨为例，该试点地区无积水，径流削减率达80%。由此可见，河道沿岸综合采用雨水利用措施后，可大大降低雨水径流量，实现规划目标。

4.2 经开区长宁大街

经开区长宁大街的雨水利用措施包括屋面雨水收集系统、塑胶人行道雨水收集利用系统、雨水花园、透水路面、下凹式绿地等，此外还包括绿地节水灌溉、消防用水等。该试点道路通过LID建设后，可控制该区域的雨水径流，根据2018年汛期观测，平均年雨水综合利用量5250m3，年径流总量控制率达87%，径流综合监控效果明显。基于对多种不同单项措施的监测结果，透水路面和下凹式绿地在23mm降水条件下，无径流产生和外排；沿街屋顶绿化（基质层厚度30cm）在20mm降水条件下，无径流和外排。由此可见，该试点区域整体径流减控效果良好。

4.3 基于规划的情景模拟

由于张家口中心城区海绵城市建设正在进行中，因此本文根据《张家口海绵城市专项规划（2017～2035 年）》，按照设计降雨17mm 和20年一遇降雨50mm，采用HydroInfo进行情景模拟。根据规划，近期规划2017～2020年建设面积37.6km2，绿地占总建设用地比例10%，蓄水设施的汇流面积占规划区比例较少，忽略不计； 远期规划2021～2035年建设面积84.6km2，绿地占总建设用地比例15%，蓄水设施的汇流面积占规划区比例23%。

现状条件下，设计降雨产生的外排率78.3%；近期规划条件下，外排率42.1%；远期规划条件下，外排率15%，具体如表1。

表1 不同时期海绵城市建设时段控制目标 单位：%

从表1可看出，在近期规划增加绿地后明显提升了渗水能力，在远期规划增加蓄水设施后提升了蓄水能力，海绵城市建设完成后，设计降雨条件下的排水、下渗、蓄水比例分别为15%，65.4%，19.6%，达到海绵城市径流总量的控制目标。

5 结语

（1）以2022年冬奥会协办地张家口中心城区为研究对象，阐述张家口中心城区洪涝灾害现状，分析了中心城区孕灾环境和致灾因子，分析了试点地区海绵城市建设效果，分别对现状、近期规划和远期规划海绵城市建设的径流总量控制进行了定量计算和验证。

（2）对张家口海绵城市建设提出了意见和建议，为促进张家口市海绵城市建设及人水和谐生态环境建设提供了理论依据。张家口中心城区的海绵城市建设工作还在建设过程中，在建中需要结合具体建设实践，多角度多样化的提出解决方案，形成一套适合当地的雨水管理模式。