海绵城市研究

7月6日，受持续特大暴雨影响，武汉市汉口武胜路与京汉大道交汇处、解放大道航空路、新华路、武广、中山公园等处积水严重。中山公园水漫金山，整个公园成为一个大湖，紧邻公园的新华路足球场成了一个圆形的蓄水池。6月24日，重庆发布暴雨洪灾三级预警主城四处“看海”。江北大石坝红原路中段积水严重，部分车辆被淹。今年入汛以来，多轮强降雨让南方多个城市重启“看海模式”。为打破城市内涝、缺水困局，我国正着力推进“海绵城市”建设，力争让城市内７０％的降雨，就地得到消纳和利用。

6月28日上午8时，重庆綦江区綦河城区河段水位达到221.90米，超警戒水位1.40米。9时25分，水位已达到保证水位222.50米。根据重庆市水文局初步预计，綦河水位将上涨至225.5米，超过保证水位3米。海绵城市：是指通过加强城市规划建设管理、充分发挥建筑、道路与绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄滞和缓解作用，有效控制雨水径流、实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。（国办发【2015】75号）海绵城市的内涵1

2013年中央城镇化工作会议的提出海绵城市概念，并引起广泛的讨论，开启了海绵城市建设的方向。

2014年11月国家住建部出台《海绵城市建设技术指南》，提出要建设“海绵城市”（eco-spongecity）。2015年中央城市工作会议，会议强调通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地以及水系等生态系统对雨水的吸纳和缓释作用，有效控制雨水径流、实现自然积在，自然渗透、自然净化的城市发展方式。2015年10月11日国务院颁布的《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》提出将70%的降雨就地消纳和利用，到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求，到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。2015年7月10日住建部发布《海绵城市建设绩效评价与考核办法》，制定了包括“水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况、显示度”六个方面的考核指标。2016年3月11日住房城乡建设部关于印发《海绵城市专项规划编制暂行规定》的通知。2016年7月29日至31日中国海绵城市高峰论坛在京召开。时间中央对海绵城市的要求2中央对海绵城市的要求2海绵城市的本质和特性海绵城市的要求海绵城市的要求海绵城市的要求

城镇化与环境资源协调发展的重要体现即自然积存、自然渗透、自然净化的--海绵城市。水分特性是：-吸水、持水、释水。力学特性是：压缩、回弹、恢复

从排水管理的角度，要求顺应自然，在确保排水防涝安全的前提上，最大限度地实现降雨的积存、渗透、净化，并充分加以利用。

从生态环境的角度，要求城市建设和发展与自然相协调，不污染环境，不破坏生态，更要提升生态质量。

从防洪减灾的角度，要求城市能够与雨洪和谐共存，具有“弹性适应”环境保护与自然灾害的能力。什么是海绵城市？3近些年来，逢雨必涝逐渐演变为我国大中城市的痼疾。人们首先声讨的是城市排水系统。海绵城市的发展4在城市里看海传统城市海绵城市的发展4人们认为，一定是因为排水管管道老化，排水标准低、排水系统建设滞后，我们的城市才一次次经受内涝的威胁。我们应当建设更好的城市排水系统，“尽快把水排出去”。这个“共识”是正确的吗？把目光完全盯着建设城市排水系统，未必是最有“良心”的选择。维克多•雨果在《悲惨世界》中的名句“下水道是城市的良心”，现在被人们拿来指责“没良心”的排水系统。传统城市海绵城市的发展4我国的下水道主要学习了前苏联排水的经验，排水管口径小，不易应对骤增的大流量雨水。然而，如果为了解决城市内涝问题，把目光完全盯着排水系统的建设，反而有可能为城市环境带来更多糟糕的问题。我国下水道到2008年，日本东京都对下水道管线是按照降雨强度最高达到50毫米来设计的，但往往一些暴雨或台风天气的降雨量什至会超过100毫米。不过值得一提的是，近年来，虽然东京遇到不少这样的天气，但是还没有发生过洪涝灾害。如宫殿般的日本下水道下水管道传统城市海绵城市的发展4对自然环境的破坏我们都知道在森林、农田等自然环境中不会形成积水灾害。这是因为暴雨时，雨水可以直接渗入土壤中，在城市化进程中，由于城市道路、硬质景观、建筑屋面等大量非渗透性表面的扩大，以及对河湖等自然水体的填埋、河道大量采取硬质化处理等，城市原有的生态系统受到了极大的扰动。城市化之前，降雨时因为土壤的涵水缓冲作用，大量的雨水并不会迅速汇入地下水系，河流的水位不容易在短时间内大起大落。城市开发之后，裸露的土壤面积大大减少，因为雨水无法渗入土壤而形成的在城市地表流动的水流，被称之为“雨水径流”。

传统城市因为地下排水管道的快速输送，降雨时河流的水位很容易在大量雨水径流汇入后突然升高，这严重改变了河流的自然水文。河流水文遭受冲击工业废水和生活污水通常会经过处理严格排放，而雨水径流因为在流动过程中接触点状分布的污染源（如城市污水固定排放口）造成“点源污染”，接触非点状分布的污染源（如屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾等）造成“面源污染”。严重的水质污染海绵城市的发展4传统城市危害传统城市“快排”城市发展“渗、滞、蓄、净、用、排“从“尽快把水排出去”到“尽量把水留下来”下渗>80%排放降雨蒸发（腾）年径流总量（多年平均）透水铺装、下沉式绿地、生物滞留设施等蓄水池、雨水罐、湿塘、雨水湿地等<40%下渗减排集蓄利用蒸发（腾）降雨排放年径流总量（多年平均）海绵城市的发展4思维转变海绵城市建设5透水铺装透水砖铺装、透水水泥混凝土铺装和透水沥青混凝土铺装，嵌草砖、园林铺装中的鹅卵石、碎石铺装等也属于渗透铺装。（1）透水铺装对道路路基强度和稳定性的潜在风险较大时，可采用半透水。（2）土地透水能力有限时，应在透水铺装的透水基层内设置排水管或排水板。（3）当透水铺装设置在地下室顶板上时，顶板覆土厚度不应小于600mm，并应设置排水层。海绵城市建设5下沉式绿地下沉深度指下沉式绿地低于周边铺砌地面或道路的平均深度，下沉深度小于100mm的下沉式绿地面积不参与计算（受当地土壤渗透性能等条件制约，下沉深度有限的渗透设施除外），对于湿塘、雨水湿地等水面设施系指调蓄深度：透水铺装率=透水铺装面积/硬化地面总面积；绿色屋顶率=绿色屋顶面积/建筑屋顶总面积。（1）下沉式绿地的下凹深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定，一般为100-200mm。（2）下沉式绿地内一般应设置溢流口（如雨水口），保证暴雨时径流的溢流排放，溢流口顶部标高一般应高于绿地50-100mm。海绵城市建设5控制雨水径流速度在道路旁边打造一系列透水的、植栽多样化的低洼区域“生态草沟”（bio-swale），能够生态滞留与吸收雨水的浅凹绿地“雨水花园”（rainwatergarden）,等。这些措施都能让场址内的雨水径流减速。

在屋顶落水处放置收集雨水的“集雨桶”(rainbarrel)等。海绵城市建设5各种方式收集雨水以上方式称为“可持续性城市排水法”（sustainableurbandrainage）或“自然排水法”（naturaldrainage）。这样的处理方式可以有效地控制雨水径流，减轻雨水径流污染，并且收集储存的雨水还可以用于景观灌溉等用途，相应地减少了对可饮用水的消耗。海绵城市建设5总述目标：透水性地面≥70%（其中下凹式绿地≥25%）径流系数≤0.5地下雨水调蓄池模块式雨水调蓄设施下沉式雨水调蓄广场海绵城市建设5改造城市道路广场目标：透水性地面≥75%绿地率≥30%（其中下凹式绿地≥70%）径流系数≤0.45下沉式绿地广场下凹式绿地与植草沟延时滞留池居住区、工商业LID设计海绵城市建设5居住区、工商业LID设计海绵城市建设5目标：人均≥20m2绿地率≥40%，绿化覆盖率≥50%透水性地面≥75%（其中下凹式绿地≥70%）径流系数≤0.15雨水景观滞水下凹式绿地滞留塘海绵城市建设5园林、绿化LID设计北京奥林匹克公园北京奥林匹克公园中心区是2008年北京奥运会的核心区域，南临北四路，北临科荟路，西临景观路，东临湖边东路，占地面积84.7hm2，周边是奥运会的主要场馆。案例5在中心区建造了一套全覆盖、规模化、智能化、高标准的雨洪利用示范工程，面积84.7公顷，其中：绿化面积22.64公顷透水铺装面积17.16公顷非透水铺装面积19.13公顷水系面积16.47公顷其他9.3公顷案例5北京奥林匹克公园基于水体自然净化的雨水利用下渗为主，回收为辅先下渗净化，再回收利用留在地下，留在绿地，留在水系标准高——2~5年一遇24小时降雨量（81-151mm）设计标准：非透水铺装区域为2年一遇24h降雨透水铺装区域、绿地及下沉空间等重点区域为5年一遇24h降雨透水地面蓄水池灌溉渗滤沟透水地面案例5北京奥林匹克公园A1—800m3B—800m3A3—800m3A4—800m3F1—1823m3F2—972m3E—400m3D—400m3C—400m3流速流量仪（3个）渗压计（6个）雨量计透水铺装地面约17公顷下凹式地形17公顷，滞蓄雨水，减少灌溉量水系滞蓄16.5公顷雨洪集水池9个，容积7200方下沉花园蓄洪沟调蓄8000方渗滤、收集管网长60多公里雨水利用新组件研发，共安装560套案例5北京奥林匹克公园全透型排水管案例5北京奥林匹克公园案例5北京奥林匹克公园下沉花园在2007年初施工期间、2008年奥运期间（1h降雨量108mm）、2011年6月23日的暴雨（超过20年一遇标准）。下沉花园各项设施运行正常，地面没有出现任何积水的现象。6.23雨后，蓄洪涵水深1.3m，蓄水容量约为4700方，水质清澈，可就近用于奥运水系补水。蓄排结合，是不怕水的花园案例5北京奥林匹克公园示范工程控制范围内，67mm以下日降雨可实现无径流外排，全部滞蓄在区域内；小于33.55mm的次降雨量时，蓄水池收不到水。奥运后年平均雨洪利用总量40万方，外排量为8万方，排放到奥运湖。收集的雨水主要用于绿化、喷洒道路路面、冲洗广场以及水系补水等。历次暴雨未见任何积水。雨洪利用率高达80%。案例5北京奥林匹克公园混凝土透水砖：以碎石、水泥为主要原料，经成型工艺处理后制成，具有较强的渗透性能。风积沙透水砖：主要是靠破坏水的表面张力来透水。透水砖和结合层材料完全采用沙漠中的风积沙，是一种变废为宝的新技术，这种材料的使用在雨水下渗的过程中还能起到很好的净化过滤作用。露骨料透水混凝土：是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种孔隙均匀分布的蜂窝状结构混凝土，有足够的强度和良好的透水性，能够将雨水渗透到地下，起到改善地下生态，减少地表径流，节省能源的作用。植草地坪：是通过钢筋将用模具制作出来的混凝土块连接起来，形成一个整体，再在空隙中填满种植土，播种或栽种草苗的施工工艺。

案例5北京奥林匹克公园木塑地面：是以锯末、木屑、竹屑、麦秸、谷糠、椰壳、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环再生利用、健康环保、形态结构多样的基础性材料。嵌草石板汀步：工艺简单，施工方便，可适应地基变形，石缝中植草，并很容易生长。下凹式绿地：比周围路面或广场下凹50～100mm，路面和广场多余的雨水可经过绿地入渗或外排。增渗设施采用PP透水片材、PP透水型材、PP透水管材以及渗滤框、渗槽、渗坑等多种形式。案例5北京奥林匹克公园透水地面树阵等绿地树阵、树池为美观考虑，每棵树之间采用不透水铺装，其中参合有透水的沟槽收集雨水，沟槽由透水砖和透水垫层铺装而成，其下埋设透水花管，将水汇集到收集管道收集后引入专门的蓄水池存蓄，可用于绿地灌溉。下凹绿地绿地比周围路面或广场下凹50～100mm，路面和广场多余的雨水可经过绿地入渗或外排。增渗设施采用PP透水片材、PP透水型材、PP透水管材以及渗滤框、渗槽、渗坑等多种形式，绿地均通过地形设计，增强渗水能力。案例5北京奥林匹克公园海绵城市专项规划内容要求6

（一）综合评价海绵城市建设条件。分析城市区位、自然地理、经济社会现状和降雨、土壤、地下水、下垫面、排水系统、城市开发前的水文状况等基本特征，识别城市水资源、水环境、水生态、水安全等方面存在的问题。

（二）确定海绵城市建设目标和具体指标。确定海绵城市建设目标（主要为雨水年径流总量控制率），明确近、远期要达到海绵城市要求的面积和比例，参照住房城乡建设部发布的《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》，提出海绵城市建设的指标体系。

（三）提出海绵城市建设的总体思路。依据海绵城市建设目标，针对现状问题，因地制宜确定海绵城市建设的实施路径。老城区以问题为导向，重点解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理等问题；城市新区、各类园区、