海綿城市理念下雨水系統構建探析

謝長煥 張 鐳

合肥市排水管理辦公室，安徽合肥 230001

近年來，城市內澇已經成為嚴重影響人民群眾生產生活的城市災害之一，“內澇成海”“城市看海”也漸漸成為一種城市頑疾，“水安全”問題日益凸顯；另一方面，我國水資源總量資源豐富，但人均資源卻十分匱乏，隨著我國社會經濟的快速發展，水資源短缺也成為制約經濟結構轉型發展的瓶頸，“水資源”問題亟須緩解。降雨作為城市內澇的主要成因，同時也是一種寶貴的水資源，具有很大的收集回收利用潛力。本文旨在海綿城市理念的指導下，構建新型的雨水系統，在有效緩解城市內澇問題的同時最大限度地對雨水進行收集利用，系統解決水安全及水資源問題[2]。

1 海綿城市的主要理念

海綿城市作為新型的城市雨洪管理理念，指城市能夠具有海綿一樣的特性，在適應環境變化和應對自然災害方面具有良好的彈性，降雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設遵循“生態優先”的原則，將自然途徑與人工措施相結合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護。

2 城市雨水工程的主要概念

（1） 地面徑流。降落在地面上的雨水，部分被植物截留、滲入土壤和填充洼地，其余部分沿著地面流入水體和雨水管，這部分雨水成為地面徑流。

（2） 重現期。在一定長的統計期間內，等于或大于某統計對象出現一次的平均間隔時間。

3 傳統雨水系統

傳統雨水系統的構建主要包括以下幾方面內容：

（1） 根據項目地區的實際情況選定暴雨強度公式并確定公式中的相關參數；

（2） 劃分雨水排水分區，進行雨水管網布置；

（3） 管網水力計算，如設計流量、管徑、坡度、標高及埋深等信息；

（4） 繪制雨水管網平面圖及縱剖面圖。

3.1 傳統雨水系統的特點

傳統的雨水排放系統，以“快速直排”為主，強調雨水的快速收集與排出，立足將雨水幾乎全部通過雨水管網傳輸至河道、湖泊等受納水體，較少考慮雨水調蓄、留存、循環使用等技術的應用，雨水“當”做污廢水排放。

3.2 傳統雨水系統面臨的問題

3.2.1 初期雨水面源污染嚴重

初期雨水徑流是城區面源污染的主要成因，初期雨水中污染物的來源主要有兩大類：雨水沖刷下墊面沉積物中的污染物和雨水吸收、吸附大氣中的污染物質。在傳統雨水系統的模式下，初期雨水中的污染物隨地表徑流迅速進入城市管網，在不存在初期雨水截留的排水體制下進入受納水體，造成受納水體污染負荷增加或進一步形成黑臭。據相關學者對西安進行地表徑流污染的研究調查[3]，SS濃度高達2288mg/L，CODcr濃度高達1230mg/L，石油類濃度高達161mg/L，可見，傳統雨水系統模式下的初期雨水導致的面源污染嚴重。

3.2.2 城市內澇風險高

傳統雨水系統單純依賴雨水管網吸收和排放雨水，當遇到較強降雨或長降雨時，在地面普遍硬化的城區，洪峰流量甚至常規雨水徑流不能夠及時地進入管網，易形成內澇點，城市內澇的風險高。

3.2.3 雨水利用率低

傳統雨水系統模式下，雨水或通過截留管網進入污水處理廠進行處理，或通過雨水管網直接匯入了河流、湖泊等受納水體，與污廢水的去向無異，回收利用率低。

3.2.4 原設計標準低，工程改擴建難度高

傳統的雨水系統規劃中選擇的降雨重現期一般較小，相應的雨水管道的設計管徑偏低，目前大部分城市老舊管道處于超負荷工作。由于城市的快速發展，老舊雨水管網的改擴建需求大，但是改擴建的施工影響面大，難度高、成本大。

4 海綿城市理念下的新型雨水系統

海綿城市理念下的雨水系統，旨在傳統雨水系統的基礎上，統籌考慮低影響開發雨水系統和超標雨水徑流排放系統，三個子系統相互補充、相互依存，共同組成一個自然途徑和人工設施相結合的新型雨水系統[4]。低影響開發雨水系統可以在雨水進入雨水管網之前，通過滲、滯、蓄、用、排等多種技術對降雨化整為零進行收集和排放，既減少了進入管網的雨水量，也延長了雨水的匯流時間，具有良好的削鋒減流效果，同時充分吸收雨水為城市所用。超標雨水徑流排放系統，用來應對超過雨水管渠系統設計標準的雨水徑流，一般通過綜合選擇自然水體、多功能調蓄水體、行泄通道、調蓄池、深層隧道等自然途徑或人工設施構建[3]。

具體說來，海綿城市建設生態雨水系統包括以下六大功能：下滲回補；削減峰值流量；雨洪調蓄；水質凈化；儲存回用；轉輸排放。下滲回補功能利用雨水花園和透水鋪裝滿足雨水下滲回補所需，就是讓雨水徑流滲透到地下，對地下水進行補充，避免出現地面沉降的情況，還能有效緩解水資源短缺，起到調蓄洪水的作用。削減峰值流量功能通過綠色屋頂和下凹式綠地起到削減峰值流量的作用。當洪水達到洪峰時通過延遲排放起到抵御洪澇災害的作用，同時起到凈化水質的功能；雨洪調蓄功能通過自然水系和人工水體滿足對雨洪的調蓄，進而減少城市積水，避免城市出現內澇，同時還可以對水源進行存儲。水質凈化功能通過人工濕地和穩定塘的過濾起到水質凈化作用，這樣地表徑流中存在的水體污染就會被削減，使水生態環境得到保護，同時還起到下滲回補和雨洪調蓄的功能。儲存回用功能通過就是利用雨水罐和雨水儲存池進行儲存水源，使雨水得到合理化利用，比如農田灌溉，減輕對城市給水管網造成的壓力，同時還起到削減峰值的作用。轉輸排放功能利用植被淺溝和滲渠達到轉輸排放目的，是指雨水形成徑流時，讓雨水在下滲過程中得到凈化，調節或降低洪水水量，同時還起到下滲回補的作用。

5 海綿城市理念下新型雨水系統的構建策略

5.1 系統規劃，統籌建設

將雨水系統的規劃作為系統工程，在總體規劃階段合理確定排水系統的布局，多專業協調聯動，優先利用自然排水系統，使規劃能夠順應原有的自然水體，適應原有的自然蓄水和排水條件。項目的建設應結合城市總體規劃和建設，嚴格落實各層級相關規劃中確定的低影響開發控制目標、指標和技術要求，統籌建設傳統雨水系統、低影響開發雨水系統和超標雨水徑流排放系統。低影響開發措施應與建設項目的主體工程同設計、同施工、同時投入使用[3]。

5.2 生態設施，資源利用

在雨水的產生、傳輸、削減、消失的整個過程中進行生態設施的建設，通過生態設施的滲、滯、蓄、用、排等作用，充分吸收、蓄存、凈化雨水，實現資源化利用[5]。如：

（1） 建設綠色屋頂。可以將新建或可改造的建筑屋面進行綠化，作為屋面的生態景觀，一方面可以有效攔截或吸收進入建筑雨水立管的雨水，另一方面間接增加了建筑綠地面積，可以有效改善建筑環境的空氣質量，也可緩解城市的熱島效應。

（2） 建設生態道路。可以將新建道路或可改造的城市硬化道路進行滲水路面改造，如使用新型透水材料鋪設路面、預埋快速透水管、調整道路與綠化帶的標高等技術手段，避免雨水在道路上的滯留。

（3） 建設生態景觀，如雨水花園、生態公園、生態廣場、下沉式綠地等的建設。生態景觀雨季時可以有效蓄存雨水，旱季時可以作為城市補充水源。

5.3 雨澇預警，科學管理

建立雨澇信息化機制，改善監測手段，建立在線監測系統，實現對城市低洼地區、立交區、泵站出水口、重要管網節點、主要道路及道橋和排洪河道水位變化情況的數字化管理和實時監控，獲取降雨過程中雨量的真實信息，掌握其發展趨勢，為雨澇的科學化管理提供數據參考。

6 結語

綜上所述，基于海綿城市理念下雨水系統構建新模式的重要性不言而喻。海綿城市打造了一種城市自然的生態系統從而來合理進行水循環，統籌規劃河道水系、傳統排水管網，提高城市水環境質量，最終達到海綿城市建設理念下科學構建下雨水水系統的目的[6]。傳統的雨水系統具有初期雨水面源污染嚴重、內澇風險高、雨水利用率低、改造難度高、成本大等問題，將海綿城市的理念融入雨水系統的構建中，系統規劃、統籌建設，結合生態設施的建設及雨澇預警系統的建立，可以有效解決水安全、水資源的問題。