極端降雨下老舊小區海綿城市改造研究現狀

摘要：近年來氣候變化異常，極端降雨頻繁發生，老舊小區排水管道因排水能力不知，再加上排水管道本身老化、淤積，導致內澇積水的發生頻率和嚴重程度持續增加，給人民的生產生活帶來了極大的不便。海綿城市建設為解決老舊小區解救排水問題的提供了重要思路，通過提高老舊小區極端降雨時的排澇能力和蓄水能力，同時提高雨水的利用率，為老舊小區的改造指明了方向。然而，老舊小區可使用空間狹小、硬件設備不夠先進等問題嚴重制約了海綿城市改造進程。對老舊小區在改造過程中存在的主要問題進行分析探討，為其進行海綿城市合理化改造提出相關建議措施。

關鍵詞：老舊小區"海綿城市"城市水循環"城市內澇"極端降雨

Research"Status"of"Sponge"City"Renovation"in"Old"Residential"Areas"Under"Extreme"Rainfall

LI"Xiyu"LIU"Jiayi"YU"Xianbin*"SHEN"Zhenlong"ZHU"Leiming

School"of"Civil"Engineering"and"Architecture，"Linyi"University，"Linyi，"Shandong"Province，"276000"China

Abstract：

In"recent"years，"climate"change"is"abnormal，"extreme"rainfall"occurs"frequently，"the"old"neighborhood"drainage"pipe"due"to"drainage"capacity"do"not"know，"coupled"with"the"drainage"pipe"itself"aging，"siltation，"resulting"in"flooding"andnbsp;waterlogging"frequency"and"severity"continues"to"increase，"to"the"people's"production"and"life"has"brought"great"inconvenience."Sponge"city"construction"for"the"solution"of"old"neighborhoods"to"rescue"the"drainage"problem"provides"an"important"idea，"by"improving"the"old"neighborhoods"extreme"rainfall"when"the"flooding"capacity"and"water"storage"capacity，"while"improving"the"utilization"rate"of"rainwater，"for"the"transformation"of"old"neighborhoods"to"point"out"the"direction.

Translated"with"DeepL.com"（free"version）"However，"problems"such"as"limited"usable"space"and"outdated"hardware"equipment"in"old"residential"areas"severely"constrain"their"sponge"city"transformation."The"article"analyzes"and"explores"the"main"problems"that"exist"in"the"renovation"process"of"old"residential"areas，"and"proposes"relevant"suggestions"and"measures"for"their"rational"transformation"into"sponge"cities.

Key"Words："Old"residential"district;"Sponge"city;"Urban"water"cycle;"Urban"waterlogging;"Extreme"rainfall

2015年，國務院辦公廳發布了《關于推進海綿城市建設的指導意見》，強調“城市新區全面推進”“老舊小區更新”。城鎮老舊小區的改造工作于2019年6月被正式提上日程。海綿城市建設成為拯救老舊小區解救排水問題的重要舉措，提高了老舊小區極端降雨時的排澇能力和蓄水能力，同時提高了雨水的利用率，為老舊小區的改造指明了方向。然而，老舊小區可使用空間狹小、硬件設備不夠先進等問題嚴重制約了其海綿城市改造。另外，國內關于老舊小區海綿城市建設大都關注低影響開發理念如何布置及其對雨水的處理效果，而關于老舊小區的整體分析、研究及雨水調控方面的研究不多。與此同時，根據住房和城鄉建設部的統計數據，在短短3年內，中國已開始改造的老舊小區數量已超過16萬個。顯然，如何實現老舊小區海綿城市改造已成為新的海綿城市建設的重要內容，老舊小區雨水調控逐漸成為關注的重點。

1"老舊小區海綿城市改造進展

（1）老舊小區修建于20世紀90年代前，由于社會經濟水平不發達，采用合流制排水系統，且排水管網管徑處于規范的下限值。當降雨量超過管網的排水能力時，雨水攜帶污水中的高濃度污染物從檢查井溢出進入下游水體，對下游水體造成污染。（2）老舊小區內綠地空間不足，不透水面積占比較大，且小區豎向設計不合理。當降雨量超過綠地蓄存能力時，容易在小區低洼處形成積水，甚至出現“逢雨必澇”的現象，存在一定的安全隱患。（3）老舊小區綠地高程高于道路高程，導致綠地無法接收道路雨水。同時，徑流雨水攜帶綠地中的落葉和泥土進入道路，增大道路雨水污染物濃度，堵塞道路下方的雨水篦子。

大量人口涌入城市，加快了城鎮化建設。然而，人口的增加需要大量的建筑面積，不透水鋪裝比例也隨之升高，原有的生態系統遭到破壞，水循環過程勢必受到影響。除了氣候變化的影響外，城市水問題越發頻繁，極端降雨時常出現，地表徑流提高，非點源污染愈發嚴重，城市內澇和黑臭水體發生頻率加大[1]。洪澇作為自然災害的重要組成部分，僅2019年受洪澇及其誘發的地質災害影響的人次高達1.3億，直接經濟損失超過3"000億元[2]。受氣候異常的影響，城市內澇出現的頻率升高。

極端降雨是指小于（或大于）某一閾值[3]，在中國，極端降雨全部稱為暴雨。一般來說，每小時降雨量達到16"mm或以上、連續12小時降雨量達到30"mm或以上，或連續24小時降雨量達到50"mm或以上的降雨均為極端降雨[4]。在一定的時間內，實際產生的徑流量遠遠超過了城市所設計的排泄量就會發生內澇。

近年來，國家越來越重視生態建設，在正確的指示引領下，海綿城市建設愈發受到關注和重視，國家每年拿出大量資金扶持各地海綿城市建設。受當時經濟技術水平有限，老舊小區排水管道的排水能力有限，加之排水管道本身老化、淤積，給老舊小區帶來了諸多問題。內澇積水、基礎設施損壞、水體污染、公共衛生風險、生態系統壓力等成為影響老舊小區生存的重要影響因素，海綿城市建設成為拯救老舊小區解救排水問題的重要舉措。在新一輪老舊小區改造的過程中，傳統的建設理念逐漸被海綿城市建設理念代替，人們更多重視對生態和自然資源的保護，在治理城市內澇、排水不暢的過程中，提升了居民的生活環境。2015年和2016年，國務院和中共中央相繼推出了老舊小區要進行海綿城市改造的指導意見。不難看出，老舊小區改造不考慮海綿城市建設，已不符合時代發展的潮流，老舊小區和新建小區海綿城市建設同樣重要，已成為海綿城市建設不可或缺的一部分。

大多數發達國家的城市化進程比發展中國家開始得早，隨著城市化周期的變化，城市建設在更新過程中不斷更新和建筑改造。在很多國家，建筑改造均作為一個熱門話題受公眾的重視，部分原因是建筑老化不合適繼續居住，部分原因在于老舊建筑的環境可持續性差，無法滿足公眾的需求[5]。針對老舊小區改造的話題，國外學者進行了很多研究工作。提高建筑可持續性的改造和提高老年人需求的改造是國外老舊小區改造的主要任務，可持續性改造作為改造的目標之一，成為當前研究的熱點[6]。

相比發達國家，關于國內城市改造方面的研究開始較晚。國內學者主要關注現狀調查，從實踐的角度提出舊住宅區的綜合管理策略。黃鶴等人[7]針對老舊小區存在的治理問題，給出了對應的解決策略；孟東平[8]研究了城鎮老舊小區給排水改造優化策略；馮子倫等人[9]在研究現狀問題和關鍵需求的基礎上，提出針對性的適老化改造設計策略。另外，部分學者也進行其它老舊小區改造方面的探究。柳暢等人[10]通過引入雨水花園、透水鋪裝、外墻雨水立管銜接等設計，實現雨水的收集、儲存和凈化，提高了水資源利用效率。湯濤[11]探討了老舊小區管網現狀，并結合具體案例探討了二次供水設計優化策略。蔡博等人[12]、"張佳麗等人[13]探討了“老舊小區+海綿”改造模式的要點和經驗。謝慧敏[14]通過將海綿城市理念運用到具體措施上，對老舊小區的既有現狀進行景觀提升改造，強調在存在內澇問題的老舊小區中海綿城市理念對于控制城市內澇的重要性。宋佩娣[15]歸納總結了適合老舊小區海綿城市建設的技術措施。彭海龍[16]針對老舊小區改造過程中普遍存在的市政管線偏小、管線資料不足等現實問題，提出在進行內澇防治設計校核時應采取防止客源雨水進入、降低場地綜合徑流系數等措施。田立[17]以慶陽市西峰區居住小區海綿化改造為例，合理應用海綿化技術設施的設計，解決了老舊小區積水問題，促進了生態系統的健康循環，推動了城市建設方式的轉變。吳睿清[18]將海綿城市理念灌入老舊小區改造設計思路中，結合海綿城市建設的設計方案，評估了改造后的效果。程丹陽[19]以海綿城市雨水管理為基本理念，研究了老舊小區的綠色改造。李程熙等人[20]以工程案例為載體，深入研究了基于海綿城市理念下的城市公共空間更新。

2"雨洪模型研究進展

為了處理城鎮化進程中的水問題，國外開展了大量雨洪模型的早期研究。Linsley和Crawford率先研發了斯坦福流域模型并首先被使用于水資源領域。EPA、USGS、"Wallingford"、丹麥水利研究所等也相繼開發了不同的水資源研究模型。當前使用最為廣泛的模型為SWMM、"InfoWorks、"MIKE模型[21]。

近年來，國內學者針對水問題，也進行了大量的研究工作。唐清竹等人[22]以山東省濟南市主城區為研究對象，基于SWMM模型構建城市雨洪模型，從全局和局部角度分別采用GLUE方法與修正Morris篩選法，以流域出口流量數據為模型率定依據，對不同暴雨情景下SWMM模型中11個參數進行敏感性分析。李銘[23]以撫州市金溪縣作為研究區域，提出基于土地利用類型智能解譯的深度學習融合方法，以此探索城市匯水區的精細劃分方式，并在此基礎上構建SWMM水文與水質模型，對匯水區域不同時間尺度降雨情境下的模擬效果進行分析與優化，為SWMM模型在不同時空尺度下的應用提供更有針對性的優化調整方案。于星濤[24]采用MIKE"FLOOD構建一二維水動力模型，模擬流域洪水演進過程，分析現狀薄弱環節和問題，提出豎向和防洪相結合的規劃對策，為國土空間防洪排水體系完善、規劃用地和設施布局提供支撐。何沛英等人[25]以廣州市2個不同匯水面積的區域為研究對象，基于蒙特卡羅的Sobol指數法分析不同匯水面積下模型不同結果的參數敏感性，探究不同匯水面積下影響總徑流量、流量峰值、峰現時間的敏感參數。

3"雨水調控研究進展

水量水質問題隨著城鎮化的快速發展出現了一系列問題，給居民生化帶來了很多不便。城鎮化的急速發展導致不透水鋪裝面積增加、雨水滲入地下量降低，引發極端降雨時地表徑流量增加，城市內澇頻繁發生；城市水環境日益惡化，黑臭水體破壞可原有的生態環境，降低了居民的生活水平；城市水資源供求緊張等。這些問題對城市的進步和居民的生化帶來了極大的不利"[26-27]。

為了解決此類問題，很多國家都自主研發了相應的雨水調控系統。當面，我國正在進行全面的海綿城市建設，試圖借助“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿措施提高雨水利用率。時艷婷等人[28]分析了城市內澇治理與雨污分流改造的措施，有利于為城市打造全新的排水系統、雨污分流系統，促進城市發展。宋永波[29]開展了雨水花園系統對雨水徑流調控效果研究。侯東瑞[30]選取武漢南湖匯水區為研究對象，基于現狀及規劃城市管網系統和地形數據建立南湖匯水區SWMM雨洪模型。劉明瀟等人[31]以鄭州2021年“7.20”特大暴雨為例，對城市新區極端雨洪匯流淹沒特性與致災機理進行了調查研究，通過致災機理研究分析表明，極端暴雨匯流遠超城市排水管網泄流能力，雨洪選擇阻力小的街道快速行洪，街道交匯處壅阻引起局部積水嚴重，這是極端暴雨致災的直接誘因。國內雨水調控方面研究較少，但可借鑒國外成功的經驗。

4"老舊小區內澇治理措施

極端降雨所導致的徑流量超過了原有的最大排泄量，此時應增加改造措施進行改善。對徑流量調控的常用措施主要有水利措施（如設堰或閘門等）和海綿城市措施（如下沉式綠地和植草溝等），優化組合達到高的防洪排澇標準。"“海綿城市”就是通過雨水收集利用設施、低洼綠地等手段，將城市建設成具有海綿的特性，以滿足可持續發展需求。海綿城市建設可以通過分散式綠色基礎設施從源頭截留雨水，通過中途轉輸設施將雨水進行暫時儲存，邊儲存邊運輸，邊回收邊利用，可以起到緩解降水造成的路面積水、基礎設施奔潰、造成人民生活不便等問題，還可以大幅降低傳統排水系統建設和運行帶來的碳排放。從自然方面講，綠地、渠道等滲透性較高的地表是“天然調蓄池”，提高了雨水的滲入量，降低地表徑流。這可以在一定程度上緩解城市熱島效應和氣候變化，同時美化和改善生活環境，提供生態、社會和經濟效益。

從水利措施和海綿城市措施兩方面進行優化改造，提出系統的優化提升改造策略，用來緩解區域排水壓力，提高其在極端降雨時研究區域蓄滯水和排澇能力，并把雨水資源回收利用，保護環境和降低成本消耗，為城市內澇積水的診斷（初評技術）、片區和城區城市海綿體的規劃、海綿城市建設的防洪排澇效果等提供一定的理論依據。

5"結語

老舊小區的海綿化改造已成為海綿城市建設的重要內容，但改造過程中往往存在基礎設施落后、用地功能混雜、空間條件限制等問題，缺乏科學的指導，改造難度較大。首先分析了國內外老舊小區海綿城市改造研究進展，然后分析了雨洪模型及雨水調控研究進展，最后歸納了老舊小區內澇治理措施，為老舊小區海綿城市改造提供一定的技術指導。

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