浅析海绵城市建设背景下的雨洪管理技术手段应用

摘要：城市化进程加快导致了土地原有的水文条件发生改变，洪涝灾害加剧、水质污染严重，传统工程手段来排水、防洪已经无法应对日益严峻的雨洪问题。为推进我国海绵城市建设，进一步改善我国大中城市的雨洪管理情况，解决水体污染、城市内涝的问题。首先分析了城市湿地景观在我国推进海绵城市建设中重要生态作用，并提出了针对集雨型绿地雨洪管理、改善水质策略。实现集雨型绿地改善生态环境、提升景观效果、缓解城市内涝的作用，并达到实现区域内外排雨水净流总量控制率，消减流经客水污染物排放总量的目标，解决川中大市场雨污水、公园内河及水塘黑臭水体的目的，并营造季节性雨水景观。将生态湿地公园改造成为兼具功能性及观赏性的城市景观。

关键词：雨洪管理；湿地公园；雨水景观；海绵城市

1.研究背景

由于城市化进程加快，水资源被过度开发利用，水质严重污染，加之我国的地理位置和气候条件导致我国洪涝与干旱并存，市政工程基础设施存在相当的局限性，排水能力有限，落后于城市化进程；基础设施将排水和防洪视为唯一目标，其功能也受到限制，缺乏在雨水资源利用、生态环境恢复、游憩休闲方面的作用。

与此同时，生态文明建设已经渐渐成为主流思想，随着全球一体化的发展，国外雨洪管理的概念也影响着我国生态文明建设的轨迹，通过生态手段来解决雨洪问题逐步成为主流。

1.1现行雨洪管理技术存在的诸多问题

我国气候条件较为复杂，水资源短缺的问题比较普。我国西部北部城市极度缺乏水资源，但对于可利用的雨水资源却缺乏相应的管理措施，造成干旱与内涝灾患并存的窘况。多数城市因过于追求城市化导致硬质地面替代了自然植被，地表径流下渗困难，城市排污系统也并不完善，污水净化系统不能起到相应的作用，直接导致了雨污合流的问题，一方面地表径流得不到妥善管理和利用，另一方面污水得不到处理和排放，对于雨水的利用程度非常低。此外，面临暴雨天气之时，城市排水系统往往无法承担这样的排水压力，更造成了城市内涝等严重问题。

我国的雨洪管理措施尚停留在防治与排放上，但随着城市化的推进，城市排水系统已经无法承担日益恶化的生态环境所带来的内涝问题，建立一个新型智能的雨洪管理系统迫在眉睫。

而西方国家对于雨洪管理的研究则开始的更早，自二十世纪七八十年代以来，多个国家已经形成了符合自身国情及气候、生态条件的雨洪管理体系，如新加坡ABC水敏计划、美国低影响开发等等。

1.2亟待提升的雨洪管理水平

随着城市化进程的推进，经济高速发展，工业化水平也迅速提高，人民生活水平也相应提高。但城市化进程的加快带来的影响也是双向的，不仅在于生活水平的提高，同时还有带来诸多环境问题，城市范围扩大使得生态环境发生改变，生态系统遭到破坏，其中水资源短缺成为了首当其冲的问题，因此提升雨洪管理水平成为了全世界范围内面临的挑战，对于我国来说则先等更为严峻。我国幅员辽阔、气候条件多样，随着城市的迅速扩张，原有的森林与草地被城市硬化面积替代，绿地率越来越少，直接导致了城市雨水难于下渗，只能通过雨水管道设施吸纳和排放，市政雨水处理设施因多年使用而老化，加之极端天气出现频率加快，面临极端天气时，雨水难以及时排出城市内部，这就造成了城市内涝等问题。

1.3雨洪管理在景观规划与设计领域的应用

从我国雨洪管理的现状来看，大多数城市的排水管网已无法应对高强度降雨，仅凭借市政灰色基础设施，已经无法解决日益复杂的城市雨洪问题，而应当以绿色生态基础设施和灰色市政设施相结合的方式来改善恶化的环境，建立一个多目标的雨洪管理体系。而绿色生态基础设施的建设则是通过土壤、植物等场地本身的自然资源，对场地水质进行净化，同时维持或恢复场地原有的生态系统，进而解决雨洪问题。这就要求在雨洪管理系统的建设过程中，与景观设计充分结合，在恢复场地生态效益和提升景观效果的同时，解决城市雨洪问题。

2.国内外研究现状

2.1国外研究现状

国外对于湿地公园应用于雨洪管理的研究已经较为成熟，20世纪以来，全世界范围内都面临着水资源短缺与洪涝灾害频发的问题。世界各国对于雨洪管理的重视程度都达到了一个很高的层面，其中美国、日本等国家着眼于将城市雨洪管理建设成为一个完善的系统，将雨水资源在源头处收集、净化及利用，从而解决国家水资源短缺、自然水体受污染的问题。国外优秀雨洪管理体系当中以美国低影响开发（LID）、澳大利亚的水敏感性城市设计（WSUD）、新加坡ABC水计划尤为突出。

2.2国内研究现状

我国自20世纪八九十年代以来，开始着眼于城市雨洪管理系统的研究，为此也开展了许多工程项目实践，因城市化进程加快，水资源严重匮乏，对于雨洪管理系统建立的重视程度也随之提高。加之国外新型雨洪管理理念引入，我国对于雨洪管理、雨水净化与利用的研究也进一步深入。

2000年，中关村生命科学园在建设过程中就对将人工湿地建设为收集、蓄存、净化雨水的绿地水循环系统进行了积极探索。中关村生命科学园生态系统总体分为两个部分，一是在园区外部边界和污水处理温室结合的线性湿地走廊，集中了各个功能区域产生的污水，再引入污水处理系统，缓慢地环绕园地一周使湿地植物与其他介质和污水充分接触，同时起到降解作用；二是中部以观景和休闲为主的湿地，配植丰富多样的植物，营造湿地景观。这一人工湿地系统，已构成了一个能够自我更新并可持续发展的生态基质。

自2014年我国正式提出大力推行低影响开发建设模式，加快研究建设海绵型城市的政策措施，海绵城市建設进程加快，湿地公园有关于海绵改造的建设也更为系统化。

2.3对国内风景园林绿地建设的反思

我国目前对于风景园林及绿地的功能定位大多还停留在休闲游憩、景观提升方面，绿地系统规划普遍也从空间格局的角度出发，注重城市中“轴、带、环”等结构的规划和设计，将绿地规划和风景园林视作单纯的表现城市形态美学的手段，而忽视了城市绿色空间所承载的其他功能。但随着城市化进程的迅速推进、生态环境问题愈发严峻、自然资源短缺、生物栖息地破碎，单纯以城市空间结构形态为出发点的城市绿色公共空间规划与设计显然无法充分发挥城市绿色空间的作用，存在很大的局限性。

2.3.1对自然水域过度开发

现行对绿地系统的规划中缺乏对水文过程的研究和考虑，对自然水域缺少重视，导致湿地、湖泊、河流等对生态环境有显著调节的区域被过度开发和占用，原生地貌被大面积修改，水域被回填移作他用，导致自然水文情况发生变化，水域面源污染加重，不透水面积增加，这就影响了城市排水系统的正常工作，同时面源污染增加也直接影响了生物多样性，生态环境受到破坏，区域排水压力明显增大。

2.3.2缺少雨洪管理专项规划

由于对自然水文条件的研究较为缺乏，所以在绿色空间规划和设计时，对城市雨洪管理专项规划则显得较为薄弱，对生态手段解决城市内涝问题、减缓城市排水压力的意识较为欠缺，对雨水资源的重视程度也较低。参照美国低影响开发的概念，我国对在源头控制污染，集蓄、管理、利用雨水资源的领域研究较少。

3.海绵城市建设背景下的雨洪管理技术手段

雨洪管理的诸多技术手段在国外已经有普遍应用，较为突出的有雨水湿地、生态植草沟等，都是以生态和工程手段相结合的雨洪管理措施，在雨洪管理的过程中，每个设施的功能都是复合的，大多都承载了雨洪管理系统中的多项功能，如：渗透、传输、存蓄等等。以下按照雨洪管理设施所承载的主要功能进行分类，归纳雨洪管理系统中的常用技术手段。

3.1渗透设施

3.1.1透水铺装

先行城市公共空间尚存在过度设计的误区，认为活动场地必须以硬质铺装的形式出现，过多的硬质铺装代替了草地、林地，导致地表径流下渗困难，导致城市排水压力进一步加重。所以将公共空间场地中的不透水铺装替代为透水铺装，并改良下垫面增强其渗透性则非常必要。透水铺装的应用主要分布于活动场地、用地道路、停车场等区域，其功能在于延长地表径流下渗的时间，在雨量较小时使其在透水铺装表面进行下渗，雨量较大时透水铺装可延缓地表径流进入市政排水管道的时间。

3.1.2下凹式绿地

下凹式绿地的设置对土壤渗透条件有一定的要求，在下凹深度方面也有一定的控制，以布置于低洼地带及沼泽区域的上游位置为宜土质多以改良土质基质为主，利用场地、停车场周边绿地和建筑附属绿地空间进行布置。其原理是利用公共空间内地势较低的位置短时间收集雨水，从源头处减少在地表运行的雨量，从而达到减少场地内部地表径流外排的目的。下凹式绿地内部还需栽植一定的植被，一方面减缓雨水流速，延长渗透时间，另一方面对下凹式绿地内存蓄的雨水进行初步生态净化。除渗透功能外，下凹式绿地还承担了短时接纳、滞留雨水的功能。

3.1.3地下蓄渗

地下蓄渗与传统的“渗蓄”有很大不同，其一般位于地下，具有疏松多孔结构，能够较大限度的存蓄雨水，然后在降雨结束后能够不断向地下渗透，以回补地下水，国内多以卵石等大粒径物质作为填料，国外已经有很多现成的模块了，国内相对落后一些。

地下蓄渗是指在改良铺装透水性后，对下垫面材质的改良，雨水经由透水铺装下渗之后，若遇不透水下垫面则无法继续下渗，仍然有形成大量地表径流导致城市内涝的隐患。将下垫面改造为疏松多孔的结构可以最大限度的存蓄雨水，进而回补地下水，通常采取质地疏松的土壤或大粒径如鹅卵石等物质作为下垫面填料，该项技术在国内的应用还比较匮乏，国内对于渗透阶段的研究多集中于透水铺装的设置。

3.2传输设施

3.2.1生态植草沟

生态植草沟主要用于接纳和运输雨水，常常出现于雨洪管理系统中的前部，对雨水进行传输和预处理。通常与建筑落水口或雨水花园、下凹式绿地等相连接，一方面直接承接屋面雨水，另一方面将下凹式绿地等场地中过量且无法完全下渗的雨水输送至下游雨洪存蓄区域。生态植草沟内栽植抗涝性较好的植被，所以在功能上比传统雨水管道更为复合，不仅承担了传输雨水的作用，还在传输的过程中对雨水进行了初步净化。

生态植草沟通常是线性形态，多分布于建筑、各级道路、活动场地、停车场旁的带状绿地，其制式也有较为明确的规定，一般底边宽度在0.6米-2.4米之间，长度为确保过滤及净化效果多不小于30米。

3.2.2其他传输设施

除生态植草沟外，城市绿色空间内还存在雨水冲刷形成的旱溪及其他工程排水设施，这两者在功能上比生态植草沟单一，但也承担着传输雨水的功能，其中旱溪为自然冲刷形成，其形态与环境融合度较高，景观性也较强。

3.3存蓄设施

存蓄设施多以面积较大且能形成景观的湿地、水塘为主，其目的在于承接短时大量雨水，可以应对较大强度的暴雨事件，存蓄大量雨水后再缓慢排放，已达到雨洪调蓄的目的。

3.3.1季节性雨水湿地

收集并吸纳来自屋面或地表的雨水，通过植物根系、沙土砾石的过滤作用使雨水得到初步净化，并引导下渗进入土壤，一方面可以回补地下水，另一方面可以引入园内工程管道从而补给景观用水和生活用水。是生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。同时季节性雨水湿地在景观效益上也表现突出，不同季节的降雨量变化可以使季节性雨水湿地呈现不同的景观效果。

3.3.2内河湿地

内河湿地区主要采用清淤、疏通水系、清理水生植物，隔离未经处理的城市和村落的客水污染来解决水体黑臭问题。涪江夏季含沙量大，为保证内河水系的可持续性，在上游引水口处设置沉沙湖，江水经过沉沙和初步过滤之后进入内河湿地。

除此雨洪调蓄功能外，其还承载着雨洪管理系统中末端净化的功能，雨水通过该区域工程设施，得到进一步净化后，缓慢排向市政排水管道、自然水体，避免污染自然水体，同时也可以回补地下水、用作景观和生活用水。

4.小结

基于以上海绵改造的诸多技术手段可以发现，现行的雨水处理办法已经从以往的市政基础设施逐步演化为了绿色基础设施，通过生态手段去解决环境问题，具体来说就是通过各类绿色基础设施来实现低影響开发的场地内雨洪管理及雨污分流。随着科技水平的发展和社会对于雨洪管理认识的提升，雨洪管理的技术手段在未来也会有进一步的发展。

参考文献：

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