２０１８年４月 绿己科技 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第８期 海绵城市的理念与技术 吴勇 （兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：指出了“海绵城市”理念的提出意味着我国一直以来完全依靠管道排放雨水的理念转变为优先考虑 把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水。从“海绵城市”提出的背景出发，介绍了城市排水 理念的发展和演变，探讨了植草沟、下沉式绿地、绿色屋顶、雨水湿地四种“海绵体”技术。 关键词：海绵城市；内涝；排水理念；“海绵体”技术 中图分类号：ＴＵ９９２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—９９４４（２０１８）８－０１５９—０２ １ 引言 近年来各地频繁出现“城市看海”现象，不仅仅是排 水系统建设未能跟上摊大饼式的城市建设，更深层的原 因是城市中大量灰色建筑和基础设施导致不透水面增 ３海绵城市与城市海绵体 海绵型城市也可以称为城市低影响开发（Ｌｏｗ Ｉｍ— ｐａｃｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，简称ＬＩＤ），是指城市能够像“海绵” 一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好 加、河湖水体破碎化、地表水与地下水连通中断，极大改 变了降雨时的地表径流量，增加了排水管网负担，导致 城市逢暴雨必内涝。同时，不合理的排水工程规划和薄 弱的雨水资源利用意识造成了城市水生态问题和水资 的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存 的水“释放”并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动 更加自然 。“城市海绵体”则是实现海绵城市弹性功 能的基础设施，是海绵城市的重要组成部分。绿色屋 顶、透水铺装、下凹式绿地、雨水花园、植草沟等设施，可 源短缺问题日益严重＿１］。城市面临的水资源短缺、内 涝、水质恶化等问题是一个系统性、综合性的问题，需要 更为综合全面的解决方案，“海绵城市”的提出正是针对 这一状况。 以使建筑与小区、道路与广场、公园和绿地等具备对雨 水的吸纳、蓄滞和缓释作用，均是构成“海绵城市”这一 个“大海绵”的海绵体。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞 蓄、净化、回用，部分径流通过管网和泵站排至天然水体 中，从而实现缓减城市内涝的压力、充分利用雨水资源 的功能。 ２城市排水理念的转变 雨水是通过下垫面下渗的，城市发展导致下垫面的 改变，进而改变雨水下渗率 ］。相关研究表明，自然状 态雨水能够下渗５Ｏ ，农村地区下渗４２ ，城镇化下渗 ４“海绵体’’技术 传统的“以排为主”雨水排放理念认为，雨水排得越 多越快越好，这种“快排式”的传统模式没有考虑水的循 环利用，而海绵城市的雨水管理模式遵循“渗、滞、蓄、 净、用、排”的六字方针 ］，通过下沉式绿地、植草沟；雨 水花园、雨水湿地；绿色屋顶；透水铺装、透水路面；渗透 塘、调节塘等一列“海绵体”具体设施单元的组合应用， 实现雨水的排放与利用。 植草沟是指种有植被的地表沟渠，可收集、输送和 ３５ ，而城市化下渗率只有１５ ；城区径流量则从自然 状态下径流只有２０ 、村镇径流３５ ，上升到城市径流 达到６５ ，城市地下空间开发使得径流加剧。依照过 去“以排为主”的排水理念，随着城市面积的扩增，势必 要增加雨水管道的管径和铺设面积，但是对于许多城市 来说，一年内降雨比较集中，雨水管道大部分时间处于 闲置状态，既造成资源浪费，又不能解决城市内涝问题。 现在应打破传统的城市雨水管理理念，在城市水环 境系统之中考虑雨水管理，由“水适应人”转向“人适应 水”口］。将雨水径流引起的内涝频发和地表污染物在降 雨径流的冲刷作用下导致面源污染问题，与雨水资源利 排放径流雨水，并具有一定的雨水净化作用。植草沟下 垫面有基质层、过滤层和排水层，雨水径流在植草沟内 用、城市水环境保护、城市生态景观布置等问题综合考 虑。将雨水就地资源化、径流调控等工程设施与城市中 排水管网、湿地系统等统一规划、管理，并与城市中河 汇集、输送时，一部分雨水能够被土壤蓄存，而另一部分 通过植物拦截、土壤的渗透、过滤，有效去除雨水径流中 的多数悬浮颗粒污染物和部分溶解态污染物后，被植草 沟底部设置的管渠汇集至排水管网中。合理设计的植 草沟，可以做为传统排水管网前端的一部分，又可以有 效控制进入受纳水体前的污染物，植草沟内径流速度越 慢，植草沟的雨水净化效越好。其结构如图１所示。 流、湖泊等水体形成统一的“海绵式”雨水系统，让城市 弹性适应环境变化。 收稿日期：２Ｏ１８—０３一Ｏ１ 作者简介：吴勇（１９９１一），男，兰州交通大学环境与市政工程学院硕士研究生。 １５９ 吴 勇：海绵城市的理念与技术 图ｌ 植草沟 下沉式绿地可汇集周围硬化地表产生的降雨径流， 利用植被、土壤、微生物的作用，截留和净化小流量雨水 径流，超过绿地蓄渗容量的雨水经雨水口排入雨水管 网 。下沉式绿地可用来处理小面积和频繁积水问题， 使用植被和土壤过滤和留住雨水，植物和土壤中的微生 物群落将雨水有机污染分解利用，净化后的雨水通过土 壤下渗；水量较多时，通过溢流管渠排入排水管网中。 常见的下沉式绿地有渗透花池和生态树池，一般设置在 人行道和车行道区域。其结构如图２所示。 层２００ ３ｏｏ １＂１１１］（１ 层５０．１００ ｒｌｌｎｌ 图２下沉式绿地 绿色屋顶也称为生态屋顶、植被屋顶，是指建筑屋 顶的部分或全部由绿色植物、植物生长基质及屋顶防水 结构覆盖的一种景观屋顶形式 ，其结构从上至下分别 是：植被层、基质层、过滤层和排水层、防水层和防护层。 过滤层是为了防止基质层的土壤流失，防水层和保护层 可以保障屋顶结构不被破坏。绿色屋顶对雨水的水质 水量有着良好的控制，在夏季可以滞留降雨量的７Ｏ ～９０ ，冬季可以滞留降雨量的２５ ～４Ｏ ，而对雨水 中ＮＨ。一Ｎ、ＴＰ去除率分别达到７５．３５ 、６５．１６ 。此 外，绿色屋顶还可以有效地调控建筑物内的温度，夏季 采用绿化屋顶的建筑比非绿化屋顶建筑平均低４．５℃， 冬季会平均高２．４℃，起到冬暖夏凉的效果。绿色屋顶 的结构如图３所示。 植被 基质层 过滤层 排水层 保护层 防水层 图３绿色屋顶 ｌ６Ｏ 环境与安全 雨水湿地也称人工湿地，是一种由人工建造和调控 的湿地系统 。它可以起到调节、储存径流水量，净化 雨水水质，补充地下水源，提供城市景观和野生动物栖 息地等作用，能够有效降低暴雨地表径流的洪峰、控制 面源污染、保护生物多样性。雨水湿地一般由进水口、 前置塘、沼泽区、沉淀池、溢流出水口、护坡及驳岸、维护 通道等构成。进水Ｉ：１和溢流出水口设置碎石、消能坎等 消能设施，防止水流冲刷和侵蚀。利用前置塘、沼泽区、 沉淀池的物理、水生植物及微生物代谢等作用调蓄和净 化雨水。雨水湿地是一种生态可持续的雨洪控制与雨 水利用设施，合理的规模与布局可以有效改善城市水生 态环境。其结构如图４所示。 图４雨水湿地 ５结语 海绵城市的建设对于解决目前城市内涝频发、城市 水环境污染、水资源短缺等一系列问题具有重要意义， 不仅可以有效管理城市雨水径流，还能修复城市水生态 环境。而建设海绵城市，关键在于不断提高“海绵体”的 规模和质量，应该因地制宜，选择合适的海绵体协同组 合运用，使海绵体单元之间、海绵体与城市设施单元之 间、海绵体与排水系统之间、水系之间的搭配发挥出最 大作用。 参考文献： ［１］俞孔坚，李迪华，袁 弘，等．海绵城市理论与实践ＣＪ］．城市规划， ２０１５，３９（６）：２６～３６． ［２］吴丹洁，詹圣泽，李友华，等．中国特色海绵城市的新兴趋势与实践 研究Ｅ１］．中国软科学，２０１６（１）：７９～９７． ［３］徐光来，许有鹏，徐宏亮，等．城市化水文效应研究进展［Ｊ］．自然资 源学报，２ｏ１ｏ，２５（１２）：２１ ７】～２】７８． ［４］刘航波．追梦“海绵城市”的“生态池州”ＥＪ］．中国招标，２ｏｌ５， ２１：００３． ［５］仇保兴．海绵城市（ＬＩＤ）的内涵，途径与展望ｌＪ］．给水排水，２０１５， ４１（３）：１～７． ［６］程江，徐启新，杨凯，等．下沉式绿地雨水蓄渗效应及其影响因 素＿Ｊ］．给水排水．２００７，３３（５）：４５～４９． ［７］张善峰，宋绍杭．绿色屋顶——建筑屋顶雨水管理的景观学方法 Ｅｌｉ．装饰，２０１１（９）：１１２～１１３． ［８３张海清，潘远智．雨水净化湿地的设计初探 以天目湖旅游度假 区沙河湿地设计为例＿Ｊ］．湿地科学与管理，２００７，３（２）：４２～４７．