“海綿城市”理論在建設工程設計應用的研究

文｜深圳市龍華區政府投資工程項目前期辦公室 崔婷

1 建設“海綿城市”的背景

近幾年，受城市開發過度、氣候變化及生態環境等自然因素的影響，城市內澇儼然成為我國城市面臨的安全問題之一。以深圳為例，2014年5.11的特大暴雨，最大降雨量超過110毫米,部分區域日累計雨量已超300毫米。暴雨導致城市出現多處道路積水，車輛被淹，片區內澇，動車全部停運，城市變“水城”，給居民的生活和工作帶來極其嚴重的影響。初步統計，一次暴雨造成的直接經濟損失達到8000萬元，數百人受災。

城市內澇是一個系統性、綜合的問題，亟需一個全面的解決方案。在借鑒國外知識和經驗的基礎上，創新建立了積存-滲透-自然凈化的“海綿城市”理論。自然循環的“綠色海綿” 系統的形成，有利于整個城市適應新的環境，在水災害發生后快速恢復，以達到城市有效、彈性地適應環境變化和自然災害。建設海綿城市，對于解決城市內澇頻繁發生等問題，城市人居環境的改善，城鎮化地健康發展，都將發揮十分重要作用。

2 “海綿城市”的涵義及由來

城市建設的傳統模式是通過泵站、管渠等多種設施組織排放雨水， 通過“迅速排除” 和“末端匯集”的手段作為主要設計理念。這種模式沒有考慮到水的循環利用，既是增加了收納水體的市政雨水管網和排澇設施的壓力， 同時，水環境質量由于降雨初期大量污染物隨徑流雨水入河受到嚴重地影響 。

“海綿城市”的由來是將城市形象地比作海綿，在降水形成時，將雨水就地或就近地進行吸收-存蓄-滲透-凈化的過程，調節水循環;積存水在缺水時加以利用，以實現城市內良性的水循環，徑流雨水的滲、蓄、 凈、用和排的能力顯著提高，從而釋放城市的 “海綿” 的特質。建設海綿城市，密切地結合雨水和排水，將內澇防治、徑流污染控制、雨水資源綜合利用和水環境生態修復等進行綜合、全面地考慮。

3 建設工程設計融入“海綿城市”理念的必要性

建設工程設計融入“海綿城市”理念是十分必要的。首先，城市建設是經濟社會發展的重要體現，通過工程建設對城市人居環境進行改造發揮功能、提供服務。建設工程設計與“海綿城市”理念結合，在一定程度上說，將普通意義的設計加入系統設計或者說是生態設計理念，使城市開發建設后的水文特征接近開發前；其次，這種新型、全面、科學的設計方式，從傳統的末端治理逐步轉變成源頭、中途和末端控制，在不影響已有建筑物功能條件下，通過建設和改造城市建筑物、道路、綠化帶、停車場、廣場、公園等設施的有效設計，提高雨水滲透率，實現城市自然蓄水滯洪。

4 建設工程實例

對于城市建成區而言，下墊面已基本定型，將已“硬化”的城市變成“海綿”，是海綿城市建設技術應用于建成區的重點及難點。以深圳為例，市內多低山和丘陵，暴雨來臨，大量山水傾瀉至市政排水管網，導致局部路段管網堵塞，街道路面出現內澇積水。因此，將海綿建設技術與休閑民生、內澇防治相互結合，逐步建設成積存-滲透-自然凈化的“海綿城市”。

4.1 深圳梅坳片區道路改造

深圳梅坳片區的道路改造按照因地制宜的原則，對道路進行低沖擊改造，盡可能的增加道路透水鋪裝面積；對于不宜改造的部分—機動車道等非透水鋪裝，通過立道牙開口將其雨水引入淺草溝等低沖擊處理措施。

項目的道路改造主要包括：（1）新建自行車道，采用全透式結構層；（2）現有道路內有條件改造的綠化帶改為淺草溝的低沖擊措施；（3）將一部分原有道路雨水口加蓋板封閉（不封堵），在低沖擊處理措施內新建雨水口并直接連入原有雨水口；（4）選取地勢較低，且容易匯集雨水的小地塊，建成雨水花園。

改造后路面雨水匯集方式有所不同，首先，人行道、自行車道雨水：維持原有橫坡，直接流入淺草溝等低沖擊措施，設計考慮到行人的安全，將自行車道與綠化帶之間設置護欄；其次，車行道雨水：維持原有道路橫坡，道路雨水經過路緣石豁口進入低沖擊處理措施；再次，暴雨徑流：超過淺草溝等沖擊措施的調蓄標準雨水，經過淺草溝等內溢流口（雨水口），排入主管，溢流口頂部高于淺草溝底部50～100mm。

道路斷面低沖擊改造方案

1）下凹深度計算，

采用公式：V調蓄=φH設A；其中，A：道路總面積（包含機動車道、綠化帶和非機動車道面積）/ m2；H設：設計降雨厚度，本設計選取21mm；φ：綜合徑流系數，采用加權平均法計算。

相對路面的下凹深度=H下凹+100 / mm

相對原綠化帶的下凹深度=相對路面的下凹深度+150 /mm

2）低沖擊結構設計

低沖擊處理措施，主要采用淺草溝和碎石溝兩種形式。設計中采用的第一種形式：立道牙豁口—碎石溝（或淺草溝）-雨水口-現狀雨水系統，用于機動車道比較寬闊且污染比較嚴重的路面，如梅坳二路；第二種形式：立道牙豁口—淺草溝-雨水口-現狀雨水系統，用于機動車道較窄的支路，如：梅坳一路、三路、五路等。

深圳梅坳片區道路通過改造，不僅大大緩解防洪壓力，而且有效地減輕面源污染。

4.2 新龍公園、環觀南雨水花園

位于新區大道與民寶路交界處，深圳北站附近的新龍公園，占地面積為8000平方米，在設計過程中應用“海綿城市”建設的先進技術，通過塑造“四上三下”的地形，構建雨水收集系統。主要通過自然滲透的方式，集中在地勢低洼及雨水匯集處，設置地下雨水調蓄池，凈化后進行回用，用于灌溉公園里植物花草。

位于環觀南路（碧瀾路-大和路）南段的環觀南雨水花園，占地面積為6000平方米，設計方案融入“海綿城市”的生態可持續發展的理念，探索新型城市綠道的“綠色”模式。公園建設過程中，根據地勢設置多處植物緩坡帶和生態駁岸，增強了公園與綠地系統的海綿體功能，吸納系統中的雨水，并為積蓄鄰近區域雨水提供空間。同時，在靠近道路，雨水徑流污染較嚴重的道路旁設置過濾型植草溝，進行雨水預處理。

5 結論及建議

（1）深圳市土質多為粘土，滲透性較差，在道路改造融入“海綿”建設的過程中,樹種選擇尤為重要，一般宜選擇抗澇性好的品種，如：秋楓和小葉欖仁等。

（2）在管理運營方面，應用“海綿城市”理論改造的市政道路，需注意防范鋪裝方式對路基強度和穩定性的潛在風險，透水裝鋪風險較大時，宜采用半透水方式或在透水基層內設置排水管或排水板。在采用低沖擊措施過程中，對施工工序有嚴格要求。

（3）建設海綿型公園綠地過程中，宜暗設蓄水池，如明設水池需進行凈化收集，注意設計的水池深度，并定時進行清洗，防止蚊蟲滋生，保護水生植物。