王吉亮

（煙臺(tái)市勘察設(shè)計(jì)審查服務(wù)中心有限責(zé)任公司，山東煙臺(tái) 264003）

1.海綿城市的基本理念

海綿城市這一理念最早于2012年提出，其基本的概念就是讓城市像海綿一樣，能夠在各種環(huán)境變化特別是降雨影響下具備良好的彈性，因此海綿城市這一理念也可以被稱為水彈性城市。而在國(guó)際術(shù)語(yǔ)中，海綿城市一般被結(jié)構(gòu)為“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”，因?yàn)楹＞d城市具備在雨水天氣時(shí)的吸水、蓄水、滲水、凈水功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的儲(chǔ)存以及過(guò)濾釋放再利用，實(shí)現(xiàn)雨水在城市中的任意遷移和高自由化應(yīng)用。而在新形勢(shì)下，海綿城市則不只是具備上述的雨水再利用功能，更是推動(dòng)綠色建筑建設(shè)、低碳城市發(fā)展的創(chuàng)新表現(xiàn)。

2.海綿城市的產(chǎn)生背景

海綿城市是城市建設(shè)和規(guī)劃的概念，有其深刻的歷史背景，包括水資源的短缺、水污染的嚴(yán)重、熱島效應(yīng)明顯等都是海綿城市理念出現(xiàn)、發(fā)展、應(yīng)用的背景條件。

2.1 水資源相對(duì)短缺

水資源短缺一直是困擾全人類的重要問(wèn)題，雖然我們生活的地球有超過(guò)70%以上水資源，但其中可用的淡水資源不足3%，在僅有的3%的淡水資源中，超過(guò)78%的水資源是冰川淡水資源，難以使用且使用成本高昂?？傮w來(lái)說(shuō)，人類生活生產(chǎn)中可用的淡水資源是極為有限的，我國(guó)水資源狀況更是不容樂(lè)觀，雖然總量能夠位居世界第六，但人均水資源量只有2300m3，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一[1]。我國(guó)的地理位置及氣候條件決定了國(guó)內(nèi)降水的分布不均以及降水季節(jié)集中，春旱夏澇及不同地區(qū)水資源含量差異，成為國(guó)家發(fā)展和民眾用水的重要問(wèn)題。因此，自新中國(guó)成立以來(lái)，國(guó)家就十分重視對(duì)水資源的利用與保護(hù)，目前水資源的利用率已是成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的重要工作之一。也正是國(guó)內(nèi)淡水資源缺乏，以及迫切需要提高水資源的利用率的形勢(shì)下，海綿城市這一理念應(yīng)運(yùn)而生，并且這一理念通過(guò)自身對(duì)降水資源合理吸收儲(chǔ)存再利用的功能，而受到國(guó)家和民眾廣泛重視。

2.2 水污染問(wèn)題嚴(yán)重

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)水資源應(yīng)用還存在嚴(yán)重的水污染問(wèn)題。水污染問(wèn)題在我國(guó)的具體表現(xiàn)為，一方面國(guó)內(nèi)水資源污染問(wèn)題存在廣泛存在的情況，也就是不論地區(qū)、地域和城市農(nóng)村都有一定的水資源污染情況；另一方面是國(guó)內(nèi)水資源污染問(wèn)題存在長(zhǎng)期的情況，也就是水資源的污染已存在多年，甚至已經(jīng)出現(xiàn)了國(guó)內(nèi)淡水生態(tài)體系嚴(yán)重退化和水體自凈能力下降的嚴(yán)重后果。這種水資源的污染不但深刻影響了國(guó)內(nèi)水生態(tài)環(huán)境，而且影響了國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和居民用水安全。在農(nóng)業(yè)方面，我們以歐美發(fā)達(dá)國(guó)家為例，歐美國(guó)家農(nóng)業(yè)灌溉用水的指標(biāo)基本保持在0.7左右，而國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉用水利用平均系數(shù)僅有0.45。在工業(yè)用水上則主要體現(xiàn)在工業(yè)用水的重復(fù)利用上，現(xiàn)階段歐美發(fā)達(dá)國(guó)家與中國(guó)的重復(fù)利用率分別為75%～85%和55%，總體存在較大的差距。上述問(wèn)題極大地造成了水資源的浪費(fèi)和影響了水資源的安全應(yīng)用，因此在這一背景下國(guó)家提出了建設(shè)海綿城市的構(gòu)想。海綿城市這一理論在目前發(fā)展中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)低影響技術(shù)的應(yīng)用，也就是可以在雨水流徑控制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用生態(tài)自然環(huán)境對(duì)雨水的滲透吸收，進(jìn)而促進(jìn)城市污染問(wèn)題的減緩。

2.3 熱島效應(yīng)極明顯

在城市建設(shè)的建設(shè)開(kāi)發(fā)中，鑒于城市土地的寸土寸金以及早期規(guī)劃對(duì)綠植比率的考量不足，當(dāng)下很多城市并沒(méi)有多少實(shí)際的綠化面積，并且由于城市道路多為混凝土和理清鋪設(shè)，故而容易出現(xiàn)明顯的熱島效應(yīng)。熱島效應(yīng)就是一個(gè)地區(qū)的溫度遠(yuǎn)高于其周邊地區(qū)，熱島效應(yīng)可以分為青藏高原熱島效應(yīng)和城市熱島效應(yīng)兩種，而相對(duì)于青藏高原這種自然形成的地理氣候效應(yīng)，城市效應(yīng)則是完全由人為因素導(dǎo)致和產(chǎn)生的，城市熱島效應(yīng)的產(chǎn)生就是城市建設(shè)過(guò)程中建筑建設(shè)較為密集，且城市中鋪設(shè)的柏油路、水泥路相對(duì)于自然土壤和植被具備更大的吸熱率和更小的比熱容，就容易造成城市快速升溫并向四周及大氣中大量輻射，進(jìn)而造成同一時(shí)間城區(qū)溫度遠(yuǎn)高于周邊郊區(qū)溫度，因此就形成了熱島效應(yīng)。為解決熱島效應(yīng)，應(yīng)用海綿城市理念進(jìn)行水資源的存儲(chǔ)并循環(huán)利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱島效應(yīng)的緩解是完全可行的。

3.海綿城市建設(shè)的原則

海綿城市理念在城市建設(shè)中具備重要的價(jià)值意義，海綿城市的良好應(yīng)用是確保城市建設(shè)中熱島效應(yīng)、水污染問(wèn)題、水資源匱乏問(wèn)題的有力解決方案，因此海綿城市的應(yīng)用具備高度的經(jīng)濟(jì)意義和生態(tài)意義。在現(xiàn)階段的海綿城市建設(shè)中，為確保對(duì)這一理念的有效應(yīng)用，以及建設(shè)過(guò)程中對(duì)民用建筑給排水設(shè)計(jì)需求的滿足，相關(guān)設(shè)計(jì)人員和城市規(guī)劃建設(shè)人員就需要落實(shí)設(shè)計(jì)中的遵循規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為主、因地制宜的基本原則，在這些原則基礎(chǔ)上進(jìn)行合格的海綿城市建設(shè)。

4.海綿城市理念在民用建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在城市建設(shè)規(guī)劃的過(guò)程中，民用建筑作為城市建筑群的主體構(gòu)成，民用建筑自身的給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)是不可忽視的重要部分?，F(xiàn)階段，為了盡可能地實(shí)現(xiàn)對(duì)城市規(guī)劃和民用建筑建設(shè)過(guò)程中，城市環(huán)境因此產(chǎn)生的不良影響，相關(guān)工作人員就需要在民用建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)用融入海綿城市理念，合理應(yīng)用各類給排水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源應(yīng)用效率、應(yīng)用安全性的全面提升。

4.1 滲透技術(shù)的應(yīng)用

在海綿城市理念下，民用建筑給排水設(shè)計(jì)的實(shí)施首先要做好滲透技術(shù)的應(yīng)用，而具體分析可知滲透技術(shù)的應(yīng)用主要涵蓋如下重點(diǎn)內(nèi)容。

（1）透水鋪裝。透水鋪裝就是在路面、廣場(chǎng)等場(chǎng)所規(guī)劃建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)用高透水性材料，包括透水瀝青、透水磚、鵝卵石、植草磚等進(jìn)行表層的鋪裝，以此實(shí)現(xiàn)雨水下滲，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面徑流量的控制，并實(shí)現(xiàn)地下水的補(bǔ)充，緩解給水系統(tǒng)的用水壓力。在透水鋪裝正式應(yīng)用過(guò)程中，需要注意透水鋪裝率與透水鋪裝面積硬質(zhì)路面總面積呈正比，而一般情況下的鋪裝工作進(jìn)行需要將鋪裝層和基層孔隙率分別保持在30%和20%左右，并且透水鋪裝層面要具備較高的承載力，以能夠發(fā)揮其對(duì)車輛、行人來(lái)往的基本承載能力。在現(xiàn)實(shí)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員還需要注意根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)所和設(shè)計(jì)場(chǎng)合設(shè)計(jì)不同的透水鋪裝方案，例如對(duì)于民用建筑的地下車庫(kù)頂層設(shè)計(jì)中，其透水層鋪裝就需要注意保障車庫(kù)頂層土層厚度在60cm以上，并且為實(shí)現(xiàn)對(duì)滲水圖層水資源的有效收集、轉(zhuǎn)移，在透水層之下還需要設(shè)置滲透管，以發(fā)揮上述作用[2-3]。例如，在民用建筑小區(qū)的人行道設(shè)計(jì)中，結(jié)合小區(qū)內(nèi)部人行道本身無(wú)需較大的路面負(fù)荷，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以采用滲水混凝土和鵝卵石材料混合應(yīng)用的方式進(jìn)行透水表層的鋪裝，以此在保障基本承載力的同時(shí)，確保路面在26.8mm情況下的降水時(shí)不會(huì)出現(xiàn)地面徑流情況。

（2）下沉式綠地。對(duì)于城市規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中海綿城市理念的應(yīng)用，本文認(rèn)為還需要注意對(duì)下沉式綠地的應(yīng)用，因?yàn)橄鲁潦骄G地與上述的透水鋪裝技術(shù)是相輔相成的，因?yàn)橥杆佈b技術(shù)主要是借助各種透水材料實(shí)現(xiàn)雨水向地下的沉淀轉(zhuǎn)移，而下沉式綠地則是憑借土壤植被實(shí)現(xiàn)雨水徑流外排的減少。而對(duì)于下沉式綠地的應(yīng)用，主要是需要相關(guān)工作人員注意在設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，做好對(duì)土壤運(yùn)動(dòng)情況的分析，這一分析工作主要是通過(guò)對(duì)土壤滲透性的分析實(shí)現(xiàn)水在土壤中的運(yùn)動(dòng)狀況[4]。而一般來(lái)說(shuō)，在土壤中水的滲透情況可以分為3個(gè)階段，分別為浸潤(rùn)、滲漏、滲透階段，一階段浸潤(rùn)階段就是水在分子粒的作用下對(duì)土壤浸潤(rùn)；二階段滲漏則是在毛細(xì)管力作用下，水在土壤中逐步滲漏；三階段則是在重力作用下，實(shí)現(xiàn)水在土壤的滲漏。而在不考慮氣體壓力的情況下，只要土壤不存在水分飽和的情況，水的總勢(shì)能是由重力勢(shì)能和基質(zhì)勢(shì)能共同構(gòu)成的，以公式來(lái)表達(dá)就是φ=φm+z（φ表示下滲容量；φm表示基質(zhì)勢(shì)能；z表示重力勢(shì)能）。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，不存在草皮的裸露土壤相對(duì)于存在草皮的土壤低大約25%的滲透率，而種植草皮的土壤相對(duì)于種植灌木的土壤低大約15%的滲透率。結(jié)合上文的公式分析和試驗(yàn)分析可以明確設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)用下沉綠地的重要性，以及在下沉綠地應(yīng)用時(shí)對(duì)不同綠地植被選擇帶來(lái)的不同影響。而現(xiàn)階段的綠地應(yīng)用主要可以范圍狹義和廣義兩種綠地類型，其中狹義綠地主要是低于道路周邊或地面約200mm的綠地，這一類綠地主要應(yīng)用于道路的兩側(cè)，也就是生活中常見(jiàn)的道路兩側(cè)綠化帶；而廣義綠地則是只要具備滯留、精華徑流雨水的綠地都可以稱之為綠地[5]。無(wú)論是廣義還是狹義綠地，其在應(yīng)用的過(guò)程中都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的滯留、匯集、凈化，并且成規(guī)模的城市綠地也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市噪音、灰塵、氣候的調(diào)節(jié)，因此在當(dāng)前的海綿城市理念應(yīng)用過(guò)程中，做好對(duì)下沉式綠地的建設(shè)使用十分重要。

（3）屋面綠化。當(dāng)下城市建設(shè)規(guī)劃的過(guò)程中，很多城市并沒(méi)有多余的地面綠化空間，因此在當(dāng)下的城市建設(shè)規(guī)劃中需要將綠化的區(qū)域向其他方向看起，而經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下城市規(guī)劃中，城市屋面面積幾乎占據(jù)了城市硬質(zhì)表面的30%之多，這些懸浮于地面的硬質(zhì)表面是雨水的主要聚集場(chǎng)所之一，但是由于對(duì)這一場(chǎng)所的應(yīng)用不足，導(dǎo)致很多城市的屋面積水無(wú)法參與到城市水循環(huán)之中，無(wú)法對(duì)海綿城市的建設(shè)應(yīng)用發(fā)揮應(yīng)用作用。因此本文認(rèn)為在海綿城市理念下，民用建筑的屋面面積也應(yīng)當(dāng)做好綠化設(shè)計(jì)，通過(guò)屋面簡(jiǎn)單綠化和硫化處理的方式可以實(shí)現(xiàn)建筑給排水中對(duì)60%屋面雨水徑流的保存，這些雨水的保留在城市空氣凈化、屋頂溫度調(diào)節(jié)、城市熱島效應(yīng)環(huán)節(jié)等眾多城市調(diào)節(jié)工作上都能發(fā)揮重要作用。

4.2 輸送技術(shù)的應(yīng)用

城市規(guī)劃建設(shè)中海綿城市理念的應(yīng)用，以及城市民用建筑給排水規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也需要注重輸送技術(shù)的應(yīng)用，其中對(duì)輸送技術(shù)的應(yīng)用主要注意如下內(nèi)容。

（1）植草溝。在民用建筑的給排水設(shè)計(jì)中，植草溝的設(shè)置規(guī)劃是極為重要的，因?yàn)橹膊轀峡梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)綠化帶內(nèi)雨水的引流聚集，例如將綠化帶的雨水引流聚集到花園內(nèi)，一方面可以實(shí)現(xiàn)花園地下水的補(bǔ)充，為植被聲場(chǎng)提供充足水資源；另一方面也可以避免綠化帶內(nèi)水資源的外排浪費(fèi)，這在當(dāng)下城市水資源不足的背景下，具備重要的水資源循環(huán)應(yīng)用價(jià)值。而一般情況下，對(duì)于植草溝的設(shè)置建設(shè)主要是將植草溝設(shè)置在綠化帶內(nèi)并保持30cm左右的深度為最佳[6]。

（2）生態(tài)濾溝。在城市居民小區(qū)的主干道兩側(cè)，一般需要設(shè)置生態(tài)濾溝，這一濾溝主要由傳輸和生物滯留兩大區(qū)域構(gòu)成，這兩大區(qū)域構(gòu)成的生態(tài)濾溝共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨水的凈化應(yīng)用。對(duì)于生態(tài)濾溝的設(shè)置主要是注意遵循設(shè)置結(jié)構(gòu)，濾溝設(shè)置結(jié)構(gòu)從下往上分別為蓄水層、種植土層、填料層、砂石層，也就是說(shuō)雨水從道路流入濾溝內(nèi)，經(jīng)過(guò)砂石、填料、種植土3層結(jié)構(gòu)層曾過(guò)濾，最終到達(dá)蓄水層。此外，還需要注意，在一些徑流系數(shù)相對(duì)較大的區(qū)域，為了避免生態(tài)濾溝被腐蝕，相關(guān)工作人員可以在濾溝設(shè)置建設(shè)的過(guò)程中，在砂石層底部放置石塊和鵝卵石，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問(wèn)題的結(jié)局[7]。同時(shí)，生態(tài)濾溝內(nèi)部也可以設(shè)置擋水土埂，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水?dāng)y帶雜質(zhì)的過(guò)濾阻擋，另一方也可以保障布水均勻。

5.結(jié)語(yǔ)

海綿城市理念在當(dāng)下的城市規(guī)劃建設(shè)中，尤其是民用建筑給排水設(shè)計(jì)中的滲透應(yīng)用中，具備重要價(jià)值和作用。良好的海綿城市理論應(yīng)用以及在民用建筑給排水設(shè)計(jì)中的滲透可以實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)下水資源緊張、水資源污染問(wèn)題的有效控制緩解，海綿城市理念在民用建筑給排水設(shè)計(jì)中的良好應(yīng)用和滲透，可以有效地控制和緩解水資源短缺和水污染，若想實(shí)現(xiàn)上述價(jià)值的發(fā)揮，在實(shí)際的海綿城市理念滲透中應(yīng)當(dāng)做好滲透技術(shù)、輸送技術(shù)、凈化技術(shù)的綜合應(yīng)用，以此確保高質(zhì)量的民用建筑給排水規(guī)劃。