基于城市内涝防治的海绵城市建设研究

全 红

（南宁职业技术学院 建筑工程学院， 广西 南宁 530000）

0 前言

近年来，由于城市化的快速发展和全球气候的快速变化，我国城市的内涝问题变得更加严重[1]，大多数城市内涝灾害频发，带来了许多安全问题，这些问题不仅威胁着城市居民的生产和生活，而且严重影响了城市发展，因此，解决城市内涝问题具有重要意义。但是，传统的内涝防治通常是通过人工管道转移水，而忽略雨水的再循环。城市排水系统通常存在诸如成本高、寿命短和排水标准不足的问题。对此，海绵城市规划对于解决城市内涝问题具有深远的意义。

1 城市内涝问题

1.1全球气候变化：近年来，全球变暖已成为世界各国必须紧急解决的巨大问题。在这种背景下，我国大气的季节性环流异常，强对流天气越来越多，夏天大雨天气越来越频繁。根据研究，暴雨通常是城市内涝的最重要原因，直接导致我国城市内涝灾害频繁发生。同时，在全球气候变化的影响下，极端天气条件增加，原始设计标准中的排水能力可能与实际使用条件不符，这给脆弱的排水系统带来了压力。此外，大多数城市都位于平坦的地区，出现积水不能及时排出，随着时间的流逝会在城市内部积累，威胁到城市和居民的安全。

1.2城市发展过快配套设施不完善：通过分析典型的受洪灾城市的排水和防涝措施，大规模洪涝灾害不仅受到自然灾害的影响，还因各种人为因素造成水文循环的变化。第一，雨水的调节和积累较弱。城市面积不断扩大，导致城市及其周围地区原有的江湖系统减少；天然河流、湖泊、池塘、峡谷和洼地受到了影响，原始的明渠变成了大面积的隐蔽渠。下垫面变硬，不透水面增大，大量雨水无法渗透形成地表径流，削弱了排水能力，降低了雨水的蓄水功能，地表径流的增加会增加地下排水网络的负荷。但是，在大多数城市，没有紧急排水措施，因此暴雨无法迅速排放。其次，城市污水处理设施标准低，维护水平差。我国传统的城市排水管网通常存在设计标准低、使用寿命短等问题，管网的大多数实际实施都是基于一到三年的标准，与降水排放标准相差甚远。在大多数城市的建筑过程中，排水设施的水平较低，排水能力不足以应付长时间降雨或大雨。另外，没有长期的经营管理，不时出现管网堵塞等问题，导致排水管网的实际性能低于排水管网的设计能力。同时，随着城市工业的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市的供热强度正在增加，很容易形成城市热岛。城市热岛效应将引发城市雨岛现象，城市中的水蒸气更容易冷凝，增加了大雨的可能性。在城市地区，特别容易出现强降雨，这使强降雨的频率高于预期的设计值并增加了峰值流量，大部分降雨和积水无法从地表渗出，也无法通过排水网络释放，最终导致城市内涝[2]。

2 海绵城市概述

海绵城市的主要目标是解决雨水的大量流失、水土流失、面源污染以及水系统自净能力的破坏等，以及将城市改造成具有海绵体特征的城市愿望，主要指具有自然积累、自然渗透和自然净化能力的城市水文生态。海绵城市放弃了城市传统的雨水管理理念，改变了原城市下垫面硬化形成的雨水分布模式：50%的雨水形成了地表径流，只有10%的雨水渗入土壤和地下水。而是模拟自然植被的土壤状况：总雨水的50%渗入土壤和地下水，而10%成为地表径流。海绵城市概念的重点是维护城市排水和防洪，同时最大程度地增加雨水在城市中的渗透、处理和存储，因此在促进雨水资源利用和保护雨水方面发挥着重要作用。海绵城市建设可以保护原始的水生生态系统，并且对周围的水生生态系统影响很小。海绵城市建成后，径流可以保持恒定，其本质在于认识到城市化，资源与环境之间的一致性和和谐性[3]。

3 海绵城市建设误区

3.1 海绵城市的认知性误区

公众对海绵城市的认识还不够。从字面上看，人们经常误解为"海绵城市"的概念仅旨在解决干旱地区城市的缺水问题。或者可能会误认为绿色空间或可渗透的砖块是海绵城市。实际上，海绵城市的建设是基于因地制宜的原则，不同地区有自己的建筑特色。北方城市水资源短缺，建设海绵城市主要是为了有效地填补水资源短缺。雨水多的南方城市，海绵城市的建设主要是为了做好排水问题。因此，海绵城市的含义主要是解决不同地区城市的水生态问题，包括水资源、水环境等，根本上是解决城市与水的关系。最基本的就是在缺水的时候提供水而在多水的时候储存水，实现对水资源的合理调节，且在解决城市水污染和排水问题中起辅助作用（如图1为海绵城市水循环与释放示意图）。

图1：海绵城市水循环与释放示意图

3.2海绵城市建设中的局限性

很多人通常认为海绵城市只是单独的系统，只需要按部就班的建设即可完成。实际上，海绵城市的建造方法是通过多个低影响设施合作实现的，在低影响设施主要包括雨水花园、透水覆盖物、屋顶花园、草沟、人工湿地等，以使土地尽可能水文特征保持不变，雨水以渗透、保留、储存、处理、使用和排水的方式有机集合进行，是一个系统工程，内容涉及排水、园林绿化、道路和建筑物等许多方面。因此，单一系统的建设往往存在局限性，例如，地下停车场的上部绿化区域和道路的绿化带不应设计为凹陷的绿化区域，以免形成积水。基本上，只需要在绿色区域的周围和底部设置好排水管和防水工程可以充分发挥海绵功能。在建设海绵状城市的过程中，还会出现盲目模仿的现象，而没有考虑到城市的条件和气候。例如，在南部的多雨城市中，洪水季节的土壤水分实际上已经饱和，应注意排水系统处理设施的建设，以保护和恢复浸出河流和湖泊的原始供水系统；在降雨少的地区，地下水储存设施应置于渗透条件下。

4 海绵城市建设的主要设施

建设低影响项目是建设海绵城市的关键，各种低影响项目合理布局可以有效地充当海绵。低影响建筑结构对雨水的处理可以看作是由三个主要措施组成的系统：源头控制，中间控制和最终控制。源头控制是海绵城市建设中最重要的环节，源头控制措施是指产生径流并试图就地实现渗透以减少径流的雨水，主要包括下凹式绿地、雨水花园、透水铺装、植草沟等（如图2为海绵城市示意图）。下面总结了一些典型的源头控制措施和在施工过程中要考虑的问题。

图2：海绵城市示意图

4.1 下凹式绿地

绿地是建设海绵城市的最重要的低影响项目，与传统的城市绿地相比，低影响开发使用下凹式绿地。下凹式绿地是指低于周围道路表面以下的一种公共绿地。与"花坛"不同，下凹式绿地基于以下概念：使用开放空间来接收和存储雨水，从而减少绿色空间中的径流和水消耗，以及转化和存储植物所需的氮和磷等营养素。应该注意的是，下凹式绿地并不适合所有类型的城市绿地，并且下凹式绿地不能用于不能储水，排水困难或具有阻塞作用的绿地。辅助结构还应位于下凹式绿地周围，例如绿地沟中的石头，以捕获碎屑污染物并防止水土流失；应当在周围建立渗透通道或排水沟，以便可以畅通无阻地排出超过绿色空间容量的雨水。

4.2 雨水花园

雨水花园是自然清洁和生物保留雨水的有效方法，通常建在低地形上。天然土壤或人造土壤种植植物可用于在小范围内吸收和净化雨水，具有成本低，易于操作和管理以及能够融入景观的优势。但是应当指出，在干旱地区不适合设置雨水花园，这是由于这些地区植物的耐水性普遍较低，长时间浸泡在水中，植物可能会死亡，收益大于损失。同时，雨水花园容量存在限制，并且对植物配置的要求很高，植物配置不当也会影响其功能。

4.3 透水铺装

为了获得最佳的透水性，在选择铺装材料时，应选择具有优异渗透性的材料。这些材料不仅符合相关要求，而且可以有效地为改善城市生态环境奠定坚实的基础。但是，应该注意的是，当将透水铺装应用于实际道路表面时，底层必须提供良好的透水效果，以便道路上的雨水可以渗入地下。一般来说，在铺砌过程中将碎砂用作铺砌材料，可以更好地渗透雨水并可以承受较高的道路压力。

4.4 植草沟

根据沟渠是否可以承受一定的水量，将沟渠分为干草沟和湿草沟。植草沟有一定的渗透作用，当降雨多或高坡度绿地的容量受到限制时，在草沟中收集雨水，并截留以减少雨水径流率。植草沟应与下凹式绿地配合，将雨水收集存储起来，并在城市需要时及时释放。植草沟的建设和维护成本相对较低，可以与城市绿化带结合使用，以改善城市自然景观的质量，通常用于城市建筑、社区道路和停车场或城市绿地。

5 结束语

海绵城市的概念在国外发展较早，并日趋成熟。在建设过程中，应结合实际，合理规划和制定各种措施。必须在规划，投资和建设方面制定适当的政策和制度，以进一步促进海绵城市的发展。加大对海绵城市建设的科学技术研究力度，不断完善或创新思路，克服发展水平低下的弊端和不足，对海绵城市的效益进行科学合理的评估，加速海绵城市的建设推广。