海绵城市雨水收集与净化的改造探究——以南宁市南湖公园为例

武艳芳，梁欣冉，李 雷，李新华，张易茗

（棕榈生态城镇发展股份有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

近年来，伴随着城市化进程的快速发展，城市地面出现大面积硬质化[1]，生态空间不断受到挤压，使得热岛效应加剧、城市内涝频现，雨水资源大量流失，水资源缺乏等问题日益突出。在城市水环境日益严峻的情况下，提高城市的防洪排涝能力，改善城市水环境，是解决城市水环境问题，实现城市可持续发展的有效路径[2]。“海绵城市”作为新一代城市雨洪管理概念，可有效缓解城市化带来的诸多环境问题[3]。2015 年，全国陆续开展海绵城市建设试点工作，截至2023 年，全国系统化全域推进海绵城市四批，共计70 座城市[4]，由于不同城市生态自然基地条件和现有建设基础的不同，导致海绵化改造难度较大，因地制宜的将城市传统景观与海绵城市理论结合，开展合理且高效的城市更新改造对于促进城市水环境的可持续发展至关重要[5]。因此，本文就南宁市南湖公园的工程项目为例，对海绵城市理念下进行雨水高效收集净化的改造研究，以期为我国海绵城市的建设和发展提供依据。

1 工程概况

本工程位于南宁市南湖公园。南宁市是全国首批海绵城市建设试点城市，其南湖公园自1973 年建园，以优美的湖区景色而著称。公园每年接待市民游客达千万人次，是南宁市民和游客重要的休闲娱乐空间，也是“绿城”南宁的一张靓丽名片。但是，由于年久失修，南湖公园现状情况与其定位和功能严重不相匹配。

南湖公园总占地面积为192.2hm2，其中陆地面积85.2hm2，水域面积107hm2。陆域面积中，绿地面积为58hm2，道路、铺装面积为27.2hm2，整体地势基本呈四周高，中间低分布，最高高程为82.72m，最低高程为68.71m。南宁常年降水较丰富，多年平均降水量为1298mm。

2 项目问题

2.1 客水难消纳

南湖公园周边密集分布着老旧小区，这些区域地下管道配备不足，严重影响降雨的汇水、溢流和储存。公园主园路现状为水泥路面，经长年累月风吹日晒，部分道路已出现明显破损，局部地段变形下凹在雨天形成积水。此外，公园范围内硬化面积总计27.2hm2，高达整个陆地面积的31.9%，导致地面雨水难以下渗，客水难消纳。因此，利用南湖公园大面积的陆地，布局低影响开发设施，消纳周边道路及场地的客水是非常必要的。

2.2 水环境质量差

南湖位于城市中心区，是城区重要的内湖水体。近年来，受到合流制管道溢流和初期雨水污染，南湖水体环境较差，水环境为Ⅴ类。目前，南湖仅有桃源路、双拥路、公园值班室旁、星湖路、南湖桥等5 个排水口，由于其流域内污水管网尚未全部建设，且老旧小区未完全实现雨、污分流，故各排出口均为雨污合流制形式，且受原各排入南湖出水口的截流倍数局限，初期雨、污混合水不可避免的进入南湖。作为市民重要的活动空间，南湖水体环境的污染造成的影响是非常明显的。因此，改善南湖水体环境质量，开展南湖公园综合改造、南湖水质改善、南湖合流制溢流污染控制等一系列项目。

3 南湖公园海绵城市改造措施

针对南宁市降雨量大、降雨天数多的降雨特征，南湖水环境改善以及客水消纳的迫切需求，本工程海绵化设计强调以渗、滞、蓄、净、用、排六位一体措施相结合。根据场地硬化地面的分布、周边居住区的径流控制要求开展雨水收集及与净化为主的海绵城市建设，有序组织雨水径流，并对各类海绵化设施的类型、布局和规模进行优化组合。

雨水收集系统改造设计的主要目的是有序组织雨水径流，将公园硬化地面和周围市政道路、居住小区中的雨水收集至低影响开发设施中进行滞蓄、净化。本工程设计的雨水收集系统主要包括公园内的硬化地面雨水收集和客水雨水收集两部分。

3.1 公园内硬化地面雨水收集与净化

3.1.1 传输型植草沟

植草沟[6]指种植有植被的地表沟渠，其可收集径流雨水，起着对硬化地面径流的传输和截流作用，常布置于道路较平缓的一侧。其主要原理是通过土壤及植草沟植物过滤和吸附径流雨水中携带的污染物，同时可截流绿地中的雨水至调蓄池，从而减少地面的汇水量，降低了公园的内涝风险。结合南湖公园现状，本工程可于旱溪汇水分区建设植草沟，并将其与地面底部的管道组合使用，以收集绿地中较为干净的雨水于调蓄池并进行雨水资源的回用。

干式植草沟主要是针对道路两侧硬化面积设计的一种植草沟，南湖公园因出现多处地面凹陷且易积水的道路，需要在部分传输雨水径流的道路区域，布局植草沟。项目需要进行植草沟改造的位置共5 处，分别是汇水区内支干道路外侧绿带、集翠园停车场中间绿带以及津头立交、教育路客水汇流入口处，其主要目的是拦截外侧场地雨水径流中的大颗粒物。该干式植草沟的坡度需大于1∶3，种植的植物多为高度为0.1～0.2m 的草皮草。植草沟如图1 所示。

3.1.2 生物滞留设施

生物滞留设施用于临时滞留和净化雨水，并通过自然蒸发、土壤渗透、过滤、吸附、植物截留、生物降解，能够有效减少径流量、削减峰值流量和净化雨水，一般用于处理城市屋顶、机动车道、人行道以及其他不透水铺装表面上形成的雨水径流[7]。常见的生物滞留设施有简易型生物滞留设施，其主要利用开放的绿地空间承接和贮存雨水，一定程度上可减少径流外排，常见的设计包括下沉式绿地。此外，复杂型生物滞留设施也常被用于雨水的收集与净化，该设施下部的土壤多经过一定的改良并结合多种净化性能较好的填料铺设于陆面底部，从而起到强化雨水中污染物的去除效果和增强过滤雨水的渗透能力。设计过程中，需科学选择植被、植草和填料，以实现公园后期的景观效果和低成本维护。因此，本工程生物滞留设施选址在综合考虑南湖公园周边建筑、地下设施、坡度、底层土壤的渗透性和地下水位深度等因素，在公园景观效果较为单一的4 座的停车场设计生物滞留设施，使其在满足一定的景观丰富度的基础上，实现停车场初期雨水的初期雨水径流污染控制。

3.1.3 雨水花园

雨水花园是一种模仿自然界雨水汇集及渗漏的一种人工浅凹绿地，主要用于汇集并汇聚和吸收来自屋顶以及地面的雨水，并通过植物及各填料层的综合作用使渗漏的雨水得到净化，净化后的雨水不仅可以补给给地下水，也可以用于城市景观用水以及厕所用水。为实现公园雨水径流污染高效控制，本项目需要在沃顿酒店、津头立交、财政厅、教育路、酒吧街、明珠小区、小麻岗、北门东侧、麻村、城市之星酒店、碧湖路西段和碧湖路东段共计13 处设计雨水花园，用于滞留和净化雨水。此外，复合型雨水花园系统也在公园设计中常见，其主要是对已排入雨水管道中的初期雨水径流进行控制的措施。南湖公园的复合雨水花园改造的场地多设计于公园的雨水汇水区。雨水花园如图2 所示。

图2 雨水花园

3.1.4 植被缓冲带

植被缓冲带是以生物滞留为核心的低影响开发设施，适合设计于围湖的滨水绿地以及透水性较差的硬质化陆面周边，其坡度的设计存在一定的科学性，常见坡度为2%～6%，当坡度大于6%时植被缓冲带对径流雨水的净化效果较差[8]。因此，在本工程设计中将以南湖公园环湖路为界，结合科学的植物搭配、土壤改良、微地形改造等技术措施设置了外缘植被缓冲带和滨水植被缓冲带用于径流雨水的净化预处理。植被缓冲带如图3 所示。

图3 植被缓冲带

3.2 客水径流收集系统

海绵化改造应充分利用大面积的绿地空间用以接纳周边市政道路及居住较为密集区域的汇水，且需谨慎设计公园雨水的汇水区域、并做好雨水的预处理、溢流衔接等保障措施，将低影响开发设施充分融入公园的改造中，从而充分实现周边雨水的接纳。因此，本工程根据对周边地区的汇水范围调查，开展了透水铺装、建筑雨落管断接、道路汇入交叉口排水明渠截流、小口径管道雨水截流四个方面的海绵化改造。

3.2.1 透水铺装系统

步行通道的透水铺装系统改造在海绵化改造中是必不可少的环节，铺装主要围绕广场以及公园主路进行，铺装使用年限设计为10 年。

（1）广场透水铺装改造。现状南湖公园有大型广场6 座，分别是名树博览园入口广场、李明瑞纪念园、三月三欢歌广场、滨湖广场、滨湖圆形广场和南湖桥头西广场。广场透水铺装可采用透水面砖、透水混凝土、草坪砖等以实现陆面的透水效果。

（2）公园主路透水铺装改造。公园主园路及其支路多为水泥路面，透水性较差，且部分道路超过年限已出现破损及地段变形下凹的现象出现，陆面的凹凸不平容易积水。对此，本工程将部分水泥路面改造为透水混凝土。此外，公园内绿地以及游步道由于人流量较大，陆面及绿地内多处地方被踩踏为黄泥路、影响绿地景观。因此，将其改造成花岗岩卵石切片的游步道形式并于道路外沿绿地设计浅草沟，以便于初期雨水的净化预处理，处理后的雨水提高路面底部的穿孔管进行疏导，最好可经沉沙井沉淀后排入南湖。

3.2.2 建筑雨落管断接

南湖公园中存在一定高低差的小区中设置了建筑雨落管断接管，该设施改造简单，雨水收集为屋顶雨水，水质较好，投资省；该设计存在一定的弊端，即仅能收集很少一部分建筑屋面雨水。此外，雨水的下排存在一定限制。由于降雨的不均匀性，在降雨初期，雨落管大部分时间为非满管流，雨水不会溢流至下游。仅当降雨历时达到一定程度时，雨落管形成一定压力后才能排出。

3.2.3 道路汇入交叉口排水明渠截流

南湖公园西侧部分人群密集的居住区暂缺雨水管道，且部分区域正处公园关键的汇水范围中，导致雨水只能在道路表面流入公园湖体，使得雨水受到一定程度的面源污染，因次，需要在汇水范围采取一定的表面雨水收集设施，即在南湖公园的入园道路交叉口处设置排水明渠以合理截流初期雨水至附近低影响开发海绵化设施。

3.2.4 小口径管道雨水截流

小口径管道雨水截流在南湖公园海绵化改造中也是必要的，本工程对南湖公园所在周围的市政道路以及居民区内的雨水收集井设置小口径管道，以对公园内的初期雨水进行截流净化，合理组织雨水的地表径流以期统一汇集雨水至公园南湖。

4 结语

通过南湖公园海绵化改造，可有效削减公园内硬化地面及周边区域的初期雨水对南湖水环境的污染，是一项具有显著生态及社会效益的城市基础设施建设工程，项目实施后可削减南湖公园60%的水体污染，使得雨水资源可充分得到收集。