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我國正處于經濟的轉型時期，日益嚴峻的城市內澇和水體污染正逐漸成為制約經濟發(fā)展的阻力。因此，借鑒國外成熟的理論和實踐成果，結合我國的國情、自然條件等因素，尋找解決問題的技術方法、構建途徑及實施策略，對我國經濟的健康持續(xù)發(fā)展具有積極的現實意義，“海綿城市”的理論應運而生。

1.海綿城市的理論介紹

1.1國內外研究現狀

自上世界70年代開始，美國先后提出了最佳管理措施(BMPs)^[[i]]、低影響開發(fā)(LID)^[[ii]]和綠色基礎設施(GI)^[[iii]]。因此，海綿城市設計是一定意義上的系統(tǒng)設計或者說是生態(tài)設計。

住房城鄉(xiāng)建設部組織編制的《海綿城市建設技術指南--低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》對“海綿城市”的描述是“指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用” 。仇保興^[[iv]]提出“海綿城市的本質是，解決城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的協調和諧。傳統(tǒng)城市開發(fā)方式改變了原有的水生態(tài)，海綿城市則保護原有的水生態(tài)；傳統(tǒng)城市的建設模式是粗放式、破壞式的，海綿城市對周邊水生態(tài)環(huán)境則是低影響的；傳統(tǒng)域市建成后, 地表徑流暈大幅增加，海綿城市建成后地表徑流量能盡量保持不變。因此，海綿城市建設又被稱為低影響設計和低影響開發(fā)”。

1.2海綿城市的特點

海綿城市建設將會降低洪峰和減小洪流量，保證城市的防洪安全。當城市面臨最大的降雨時，由于海綿城市有足夠的容水空間（濕地、湖泊、洪泛區(qū)、河漫灘、農業(yè)地、公園、下凹式綠地等等）及良好的就地下滲系統(tǒng)，城市的防洪能力會更強，洪流量、洪峰都會大大降低，暴雨的危害性也會降低。總結來說，海綿城市具有以下兩個特點：

1）海綿城市建設視雨洪為資源，重視生態(tài)環(huán)境。

海綿城市建設的出發(fā)點是順應自然環(huán)境、尊重自然環(huán)境。城市的發(fā)展應該給雨洪儲蓄留有足夠的空間，根據地形地勢，保留和規(guī)劃更多的濕地、湖泊，并盡可能避免在洪泛區(qū)內搞建設，使之成為最大雨洪的蓄洪區(qū)、濕地公園、農業(yè)用地等，以減少城市內澇。與此同時，也保證了水資源的安全。

2）海綿城市建設的目標就是要減少地表徑流和減少面源污染。

要量化年徑流量控制率、綜合徑流系數、濕地面積率、水面面積率、下凹式綠地率等指標指導城市生態(tài)基礎設施建設。減少地表徑流，就能減少面源污染，這對水系水質保障和水質安全很重要。減少地表徑流，雨水就能就地下滲。這對地下水補充很重要。因此，在某種意義上講，海綿城市設計，就是要最大限度地爭取雨水的就地下滲。

1.3海綿城市和低影響開發(fā)

減少地表徑流、減少水土流失、減少面源污染、減少雨洪資源損失、減少洪水和旱災危害，以及增加雨水就地下滲、補充地下水，就成為海綿城市設計的具體指標（目標）和核心技術的關鍵。而這些具體指標和核心技術要素，就是低影響開發(fā)（Low Impact Development, 簡稱LID )的核心內容。

海綿城市建設是通過低影響開發(fā)的技術得以實現的：低影響開發(fā)足在開發(fā)過程的設計、施工、管理中，追求對環(huán)境影響的最小化，特別是對雨洪資源和分布格尚影響的最小化。

如果說，海綿城市是城市建設的生態(tài)基礎設施建設，或者說，海綿城市建設是生態(tài)城市建設的關鍵，那么，海綿城市建設的目標是通過低影響開發(fā)的技術得以實現的。在小尺度的小社區(qū)和小區(qū)域上，目前所提倡的海綿城市建設的理念、技術和設計，也是美國所提倡的低影響開發(fā)的理念、技術和設計。

傳統(tǒng)的低影響開發(fā)，一般是對一個小區(qū)的雨洪管理和地表徑流的設計；而海綿城市設計則多是在一個較大的城市或區(qū)域尺度空間的規(guī)劃和設計。另外，低影響開發(fā)涉及的是小的匯水面積，而?？s城市考慮的則是流域。而且，流域的總體設計還包括了產業(yè)和城市空間布局、土地利用性質的轉變等諸多要素的總體空間規(guī)劃設計。

1.4海綿城市的意義

伍業(yè)鋼^[]等人的研究結果是海綿城市不僅是生態(tài)的，更是經濟的和社會的最優(yōu)化選擇根據我們的分析，海綿城市建設的區(qū)域房地產價值可以增加25 %~4 0 %；通過海綿城市設計的環(huán)境整治和一級開發(fā)成本可以節(jié)約10 %~20%。這種海綿城市的設計，提高了城市的品質和宜居程度，提高了城市土地的價值。海綿城市設計將提高城市的生態(tài)效益、經濟效益和社會效益，城市建設和發(fā)展也更可持續(xù)3這些都進一步凸顯了社會對海綿城市建設的強烈渴求

海綿城市之于城市發(fā)展的意義主要為以下幾個方面：提高雨水下滲率，將雨洪蓄滯存儲，補充水資源；減少地表徑流產生的面源污染，有利于水環(huán)境保護和水質改善；減小洪峰流量，延遲峰現時間，增加城市水面面積率、綠地率豐富城市態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)廊道，增加生物多樣性，維持生態(tài)平衡，使城市得以可持續(xù)發(fā)展。

2.海綿城市的技術手段

海綿城市的基本目的,除雨洪資源的利用外，還有一個重要的社會目的，即構建一個集展示、休閑、活動和防災避難為一體的多功能城市開放空間。一方面，海綿城市建設的現有載體如河流、湖泊、溝渠和綠地等，在建設中要加以保護。利用好這些公共資源，給市民提供一個生態(tài)的公共空間。另一方面，建設的新載體如新建綠地、街道、廣場、停車場和水景設施等，都要打造成可供市民活動的公共空間。

1 )廣場：廣場作為城市的重要公共開放空間，不僅是公眾的主要休閑場所，也是文化的傳播場所，更是代表著一個城市的形象，是一個城市的客廳。在廣場的設計施工中，要采用海綿城市的理念及手法打造生態(tài)型的廣場，如廣場中的景觀水池、透水鋪裝、髙位花壇、下圍綠地、樹池等生態(tài)廣場不但是公共空間，也是海綿城市建設的科教展示場地，同時也成海綿城市建設的示范點。

圖1公共綠地

2 )公共綠地：公共綠地是城市態(tài)系統(tǒng)和景觀系統(tǒng)的重要組成部分，也是市民休閑游覽及交往的場所。海綿城市建設所涉及的雨水花園、濕地公園、河道駁岸改造、微型雨水塘、植被緩沖帶、植物淺溝、雨水罐、蓄水池，屋頂花園和下凹綠地等，豐富了城市公園的種類，也提高了公園的品質和景觀價值。

圖2公共綠地

海綿城市建設中引進先進設計理念，充分利用雨洪資源，并結合自凈化系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)修復技術、治污截污及雨污分流技術，凈化水質，構建水生態(tài)系統(tǒng)。水生態(tài)治理首先保證水的流動性和流量，滿足水生態(tài)系統(tǒng)的水質要求，恢復河湖水生態(tài)功能。

2.1水體自凈措施

1）濕地泡塘。濕地泡塘通常是指濕地淺坑，適宜分布在岸邊濕地或水質較差的區(qū)域，對污染物的沉淀降解起到很好的作用，類似污水處理工藝中的沉淀池。

圖3濕地泡塘

2）富養(yǎng)曝氣。河流濕地富養(yǎng)曝氣設計體現以下三個層面:①水動力層面：加速水體中氧 的交換；②微生物層面：有禾廳微生物的快速繁殖；③植物層面：為水生植物的生長提供充足的氧^[[v]]。富養(yǎng)曝氣在河流濕地中的體現形式主要有兩種，一是揚水曝氣裝置，二是多級跌水堰設計。

圖4公共綠地

3) 原位微生物激活素。原位微生物激活素生態(tài)修復能很好地分泌植物促生物質，激活本地物種的快速生長，改善植物根際的營養(yǎng)環(huán)境，形成豐富的本地生物種群，對污染物進行降解。

圖5原位微生物激活素

4）沉水植物系統(tǒng)。適用于水深1 ~ 2 m的河流區(qū)域，可以通過有效吸收和降解污染物，凈水質。

圖6沉水植物系統(tǒng)

5）浮島水質凈化系統(tǒng)。浮島中的水生植物，吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，吸附和截留藻類等懸浮物，浮島中的水生植物根系微環(huán)境也具有一定活性生物膜物膜功能。

圖7原位微生物激活素

6）濕地植被系統(tǒng)。濕地植物對污染物進行有效吸收和降解。起到凈化作用，適用于水深0~1.5 m的河流區(qū)域。

圖8濕地植被系統(tǒng)

2.2河道湖岸修復措施

1）生態(tài)駁岸

駁岸是位于水陸兩地交界的區(qū)域。岸線應盡量設計為生態(tài)駁岸，以提高水體的自凈能力。濱水綠化控制線范圍內的綠化帶可設計為植被緩沖帶，以削減相鄰城市道路等不透水面的徑流雨水的徑流流速和污染負荷。

具有水域和陸地兩種特性生態(tài)駁岸要保證駁岸結構穩(wěn)定和滿足生態(tài)平衡要求：海綿城市中生態(tài)駁岸主要有自然和人工駁岸兩種類型，其優(yōu)點是保護河岸，防止雨水沖刷損毀，并有利于建立河道自凈化系統(tǒng)，維持河流生態(tài)系統(tǒng)的完整與健康^[[vi]]。生態(tài)駁岸以植被護岸為主，其次結合河道本身特點合理選擇硬質駁岸或土壤生物工程駁岸。

圖9生態(tài)駁岸

2）跌水堰

跌水堰是指使上游渠道（河、溝、水庫、塘及排水區(qū)等）水流自由跌落到下游渠道的落差構筑物。跌水堰多用于落差集中處，也常與水閘和溢流堰連接作為渠道上的退水及泄水建筑物。根據落差大小，跌水可做成單級或多級跌水堰主要用磚、石或混凝土等材料建筑，必要時某些部位的混凝土可配置少量鋼筋或使用鋼筋混凝土結構。

圖10多級跌水堰                       圖11單級跌水堰

2.3雨水利用措施

硬路面及建筑屋面是降雨產生匯流的主要原因：對城市道路而言，人行道、車流量和荷載較小的道路宜采用透水鋪裝，道路兩旁綠化帶和道路紅線外綠地可設計為植被緩沖帶、下沉式綠地、生物滯留帶及雨水濕地等。此外，植草溝、生態(tài)樹池和滲管或渠等也可實現雨水的滲透，儲存及調節(jié)。

1）滲濾池：結合池塘、洼地設置滲濾池，池塘與洼地維持少量水位，除有集水功能外還可維持水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，開放的水域還能提供親水及視覺美化的效果。

2）花畦：池底覆以土壤并種植吸附污染物的濕生植物，具有調節(jié)與改善水質的功能。

圖12花畦

3）植草溝：用植被覆蓋的集水、排水渠，主要用于疏散暴雨徑流以及移除污染物，提升水質，保留鄉(xiāng)土植被維護景觀品質，提供生物棲息的空間，且植草溝設置及維持保養(yǎng)的費用低于傳統(tǒng)的地下管線。

圖13植草溝

4）滲濾溝：滲濾溝是利用卵石、碎石等空隙為雨水提供滯蓄空間的方法，在地面設卵石溝或卵石槽導引地表徑流至卵石間的孔隙。

圖14滲濾溝

5）滲透性鋪裝：采用滲透性地面鋪裝是讓雨水回歸大地，解決地下水回灌問題，具有入滲、滯留的能力，有減洪、水質凈化與地下水涵養(yǎng)的優(yōu)點。

圖15滲透性鋪裝結構圖                       圖16滲透性鋪裝效果圖    

6）雨水花園是在自然形成或人工挖掘的淺凹綠池內種植地被植物、花灌木甚至 喬木等植物的專類工程設施。從功能上可以分為控制雨洪為目的和以降低徑流污染為目的兩類。

圖17雨水花園