中铁一局集团勘察设计分公司 陕西西安 710054
摘要：海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，也称“水弹性城市”，是指城市在应对雨水、适应环境变化等自然灾害等方面具有良好的“弹性”。近年来，我们国家在很多城市展开了海绵城市的建设试点工作，用以提高尤其是内陆城市的防涝排涝能力，以及节约水资源、净化雨水、修复被破坏的城市水生态，以此来提高新型城镇化的质量，促进人与自然的和谐发展。
关键词：海绵城市；低影响开发技术；海绵体
前言
“海绵城市”顾名思义，是将城市的雨水系统打造为像海绵一样，具备吸水-蓄水-释放功能于一体的水处理系统。但是，目前我国关于“海绵城市”的概念仅仅建立在日本、北美、西欧的拿来主义之上。由于我国和这些发达国家基础设施存在差距，城市的排水系统以及自然气候都有着较大差异，这些都使我们无法直接照搬这些国家的成功经验。
近年来，随着气候加剧恶劣，极端天气越来越频繁，超强暴雨更是经常造访我国诸多城市，因而雨水内涝成为我国内陆城市面对的一大难题。现有排水系统越来越无法承接瞬时暴增的降雨量，唯有借助这些发达国家海绵城市相关的思想和经验，在不大兴土木、大肆改造现有排水管网的前提下，提出了LID——低影响开发理念（全称是Low Impact Development）。
这个理念利用城市海绵体对于雨水具有吸纳、阻滞、储蓄的能力，可以缓解城市排水系统在单位时间内的排水压力，由此避免内涝的形成。
所谓低影响开发，就是在不影响或少影响城市交通、居民生活的前提下，实现海绵城市的功能。为什么要采用LID技术，总结为以下几点：
1）雨水是宝贵的资源，却因为径流污染，无法利用，还会造成环境负累。
2）大肆改造排水系统，成本高，影响大，尤其是人口密集的大城市难以实施。
3）LID技术更加合理、更加充分的利用了空间及景观。
下面将具体介绍LID——低影响开发雨水系统的构建：
1 LID的应用目标
1.1径流总量控制
2015年10月16日，国务院颁布了《关于推进海绵城市建设的指导意见》，意见中提出“ 要完善标准规范，要尽快形成一批可推广、可复制的示范项目，到2030年，城市建成区80%以上面积70%的降雨要就地消纳和利用。”年径流总量控制率可通过日降雨量统计分析，最终得出的年径流总量控制率是和设计降雨量相互对应的。在海绵城市LID构建时，所采纳的海绵体带来的径流总量控制率需要满足当地年径流总量控制率的指标。
1.2径流污染率控制
我国城市径流污染严重，引入径流污染控制率，将使城市水体污染得到有效控制。中国降雨呈现出明显的季节性、地域性，因此需要针对不同地区制定不同的径流污染控制率指标。
2 LID应用设施
LID应用设施有诸多形式，总体均是为了雨水调蓄、净化。该设施根据不同功能分为以下几种：透水铺装、下凹式绿地、生物滞留设施、植草沟等。
以下详细讲述关于最常使用的下凹式绿地、雨水花园、透水铺装这几种海绵设施的应用。
2.1下凹式绿地
下凹式绿地，顾名思义，中间下凹两侧凸起与路面齐平。见图1。
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图1 —下凹式绿地示意图
下凹式绿地的下凹深度在《海绵城市建设技术指南》中规定为100-200 mm，具体还需要依据土壤下渗能力确定，相对应采取的植物应为耐淹品种。有降雨径流时，雨水顺着路面坡度，流入绿化带，绿化带吸收消纳一部分雨水；另外，下凹式绿地中间设置有溢流雨水口，溢流口顶部标高一般高于绿地50-100 mm，当暴雨来临，下凹式绿地无法容纳过量雨水或者雨水来不及下渗时，便由溢流雨水口排入道路下的市政雨水管网，进行有组织排放。下凹的几何结构，使得雨水不会未经下渗就排入雨水口，这样的设计可以临时积蓄雨水，即便暴雨时来不及渗透，也能积蓄10厘米雨水，缓慢下渗。因此当降雨量比较大的时候，下凹式绿地既起到了缓冲暴雨排放量、调节径流，为下游排水系统减轻瞬时排放压力的作用，又能为平时积蓄雨水，起到节约绿化用水的目的。除此之外，下凹式绿地还具有补充地下水，以及削减径流污染物的作用。此时的下凹式绿地便成为一座天然“蓄水池”，有利于城市生态循环。
下凹式绿地中设置有溢流雨水口时，道路上可以少设或不设雨水口，但在设计中，溢流雨水口常常不作为单独存在的雨水排放设施，行车道路缘石边沿亦每隔一段距离设置一处联合雨水口，作为溢流雨水口补充之用，以防特大暴雨造成道路积水。事实证明，下凹式绿地在海绵城市构建中承担着中流砥柱的作用，也是目前应用最为广泛、最为经济的一种LID雨水调蓄设施。
2.2植草沟
植草沟指种有植被的地表沟渠，它的土壤结构可以起到净化雨水的作用，此外，暴雨径流过大时，还可收集、输送和排放径流雨水。既可以单独使用，也可以衔接其他海绵体，最终都由城市雨水管渠系统排放超标雨水。除转输型植草沟外，还包括用于提高径流总量的干式植草沟，以及用于控制径流污染的湿式植草沟。植草沟在城市的应用主要有建设费用低、易维护等优点。
2.3生物滞留设施
生物滞留设施指在地势较低的区域，利用植物、土壤，形成一座雨水滞留池，用以调节、蓄渗、净化径流雨水。
生物滞留设施分为简易型生物滞留设施和复杂型生物滞留设施，按应用位置不同又称作雨水花园、生物滞留带、高位花坛、生态树池等。
在市政道路设计中，路侧带常采用生态树池及雨水花园的方式实现生物滞留设施的功能。
生态树池常用于城市人行道一侧，树木周围采用透水材料或格栅类材料覆盖表面，形成一片收水区域，并对收水区域内的土壤进行结构改造，整体平面低于人行道铺装地面，能起到有限地参与地面雨水收集，延缓地表径流峰值的作用。
市政道路设计中，沿路每隔一定距离设置树池，既能完善城市景观设计，也能起到调蓄雨水的作用。与下凹式绿地不同之处在于，下凹式绿地不仅有调蓄雨水的功能，还能储存多余雨水，直至溢流排除。而生态树池在结构上仅仅用于接纳道路排入及下渗雨水，经敷设于树池底部的穿孔管排入雨水系统。
除了生态树池，雨水花园也是市政工程上常用的一种生物滞留设施。雨水花园多用于建筑小区或城市主干道附近街心花园中，多为人工挖掘的浅凹绿地，降雨径流产生时，用于接纳来自屋顶或道路的雨水。通过收集，可用于补给市政绿化用水、景观用水。还可通过植物、土壤的作用使雨水得到净化，在雨水渗入土壤的过程中，补充、涵养地下水。雨水花园作为一种建造成本养护成本双低的雨洪控制设施，在城市建设中，逐步取代了传统草坪，在海绵城市设计中应用日趋广泛。
2.4透水铺装
城市道路设计中，人行道常采用透水铺装的形式建造，透水道路作为一种新的环保型、生态型的道路种类，日益受到人们特别是业界的关注。人行道采用透水铺装，能够大量削减雨水径流，使雨水迅速渗入地表，平衡城市生态系统。
用于人行道铺装的陶瓷透水砖，滤过多余的雨水，下渗补充地下水资源。陶瓷透水砖还具有一定的保水能力，在天气干燥时，可将砖体中存蓄的水分蒸发到大气中，从而调节空气湿度，起到降温的作用。透水铺装一方面缓解了地面积水问题，同时也促进了地表水与地下水资源的循环。通过恢复地表水循环系统，在一定程度上解决了城市热岛效应、径流污染和城市内涝等问题。
3 LID应用前景
目前，在北美、日本等发达国家，对于海绵城市的应用已经过大力推广，针对我国的LID低影响开发理念，不论在生态上还是经济上，无疑是符合我国现阶段建设需求的。我单位近期从事的陕西西安、广西梧州等地的海绵城市设计，通过计算分析，也达到了雨洪控制、低影响开发的需求。
经过分析，这几种典型的低影响开发（LID）工程措施，通过不同的评价指标，对于防涝排涝、雨洪控制各有各的优势。结果表明，几种典型LID工程措施在单位工程面积的径流削减量依次为：雨水花园、下凹式绿地、透水铺装路面。此外，各工程措施在不同的降雨量下表现出不同的出水流量。当降雨量24.3 mm时，以上几种工程措施均无出水流量；其中，雨水花园在降雨量为37.2 mm时仍无出水流量，该工程措施在较高降雨量下对径流峰值的削减效果较显著。
4 LID应用实践
近期我单位在针对广西梧州市城市道路海绵体设计中，通过地块径流计算，采用下凹式绿地、生态树池等LID工程措施，实现控制降雨量26.9mm。气象资料显示年径流总量控制率取75%时，所对应设计降雨量24.7mm。因此在该设计中采取的LID工程措施能达到年径流总量控制率为75%以上。根据以上计算，年污染总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对污染物的平均去除率。通过计算本工程污染去除率可达到50%以上。这为我们以后的设计提供了成功的经验。然而计算只是理论支撑，还需结合工程施工，才能极大的发挥海绵城市建设对于雨洪控制、防涝排涝的优势。
结束语
随着城市化发展，防洪工程面临严峻挑战，2016年版《室外排水设计规范》（GB 50014-2006），对雨洪系统提出更高要求。为研究降雨径流变化规律，利用SWMM（storm water management model）软件对开发前后场地进行径流模拟，分析径流量变化情况。LID是一种新型的雨洪管理理念，采用雨水源头控制技术，通过滞留、渗透作用，对降雨径流进行控制。LID对雨水径流具有明显的削减和调控作用，能够有效降低城市内涝隐患，各个地方也已相继出台相关设计导则，相信日趋完善的LID技术在将会在未来得到广泛的应用。
参考文献：
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