关键词：海绵城市；量化目标；水量平衡；数值模拟
引言
海绵城市是随着城镇化进程的加快，城市硬化面积的不断加大，洪涝灾害、水资源短缺、雨水径流污染等问题越发严重，关于雨水渗透、排泄、水资源的再利用等问题而提出的理念。本文结合我国对于海绵城市的一些要求，探讨海绵城市设计中的一些问题。
1城市水量平衡的内涵与条件
城市人工湖水量平衡状态可定义为：在城市人工湖水量重现期的任意时段内，人工湖湖体中的蓄水量保持在最高蓄水位与最低蓄水位之间，确保城市人工湖良性运行的蓄水量状态。其中，对于城市人工湖的最高水位，一般不以满蓄水位作为最高水位控制指标，而应腾出容纳汛期水量的必要空间。而最低水位除遇特大旱年，必须以维持生物多样性和生态系统完整性且不对生态环境及自身造成严重破坏的最低生态需水量作为控制指标。
2城市水量平衡的海绵城市设计
2.1基于水量平衡的海绵城市措施选择
不同海绵城市单项措施对水循环过程的影响效果不同。在海绵城市设计中，应根据地域特征、建设需求针对性的选择海绵城市单项措施。在本研究典型案例中，由于雨量在时间分布不均，在达到建设目标后，应该以“蓄”为主要目标，选择雨水桶、蓄水池等增加蓄水量的海绵城市单项设施。类似研究也表明在陕北黄土丘陵沟壑区应根据水土保持需求关注雨水排放量，选择植草沟等传输型海绵城市设施，以确保雨水安全排放。海绵城市设计方案不仅需要进行径流总量控制率的效果检核，还需要在此基础上针对所在城市的水资源问题，进行基于水平衡量化分析的措施选取和设计。
2.2屋顶绿化
屋顶绿化不仅具有美化环境、隔热、节能环保的特点，而且还能减少屋面径流量，提高排放水质。屋顶绿化分为３种类型：简单式种植、花园式种植、容器式种植。图１ａ和图１ｂ是对既有建筑屋面改造的简单式和花园式种植屋面；图１ｃ是新建建筑屋面的容器式种植屋面。简单式种植是仅种地被植物、低矮灌木，种植土宜选择轻量化的改良土或无机种植土，厚度宜为１００～３００ｍｍ；花园式种植是种植乔灌木和地被植物，并设置园路、坐凳等休憩、观赏设施，种植土宜选用无机种植土，也可采用改良土和田园土，种植土厚度宜为３００～６００ｍｍ；容器式种植是在可移动组合的容器、模块中种植植物，并码放在屋面上，种植土宜选轻量化的改良土或无机种植土，厚度宜为１００～３００ｍｍ。但是屋顶绿化并不适合所有的屋面改造。在设计过程中，不可轻易草率地将屋面改造为屋顶绿化。《种植屋面工程技术规程》（ＪＧＪ １５５－２０１３）３．２．３条（强制性条文）规定：种植屋面工程结构设计时应计算种植荷载；对既有建筑屋面改造为种植屋面前，应对原结构进行鉴定。
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2.3景观要素调节水量的可行性
景观要素作为承担水文功能的潜力空间与物质载体，能够整合水体与周边空间的关系，为水文循环过程提供必要的发生界面，如铺地会对汇流路径产生影响、植被会对产流条件产生影响等。因此，若对景观要素和城市人工湖水量平衡过程进行梳理，求解二者在空间结构、物质载体与功能作用上的契合关系，利用景观要素为自然水文环节（蒸发、入渗、径流等）提供必要的作用界面，建立稳定的水文循环过程，最大限度地借助自然动力进行水分转化与时空分布，并配合进行集水结构如植草沟等的设计，是可以促进景观要素对于城市人工湖水文循环过程中部分水文功能的实现的，进而辅助水量平衡可持续性，提升城市滞涝防旱的能力。
2.4雨水回用工程设施
雨水回用是将雨水进行收集、贮存和净化后，水质达到《建筑与小区雨水利用工程技术规范》，将其用于冲洗路面、绿化、洗车、冲厕等。与生活污水和工业废水相比，雨水具有污染程度小，处理、回用简单的优势。因而，对其收集、处理回用，近年来日益受到各级政府的重视。雨水处理回用工程应以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。控制管理处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度。对于屋面雨水，一般将雨水经屋面雨水斗收集后接至室外雨水管网，统一排至室外雨水调节池，调节池前应设置弃流井，排除初期雨水。对于地面雨水，经地面雨水沟和雨水口收集后排至雨水调节池，调节池前同样设置弃流井。屋面雨水、绿地雨水和道路场地雨水尽量先引入附过的下沉绿地、植草沟等生物滞留设施下渗净化。对超过绿地最大储存容量和下渗量而形成的地表降雨径流再利用边沟或雨水管道收集至雨水调节池。雨水调节池容量较大，一般在地下设置，常用的调节池材料包括混凝土、塑料、玻璃纤维等。雨水处理方法应根据污染物的来源及性质、回用水要求来确定。雨水回用处理一般包括预处理、主处理及深度处理三个阶段。预处理主要为格栅和调节池两个部分，雨水调节池前必须设置格栅。格栅的主要作用是去除纤维、木材等大小不同的杂物。调节池主要是均匀水质和水量，调节池同时有沉淀作用，可去除一部分泥沙等悬浮质；主处理阶段主要作用是去除污水的溶解性物质；深度处理阶段主要作用是消毒处理，保证回用水水质达到相应标准。主处理阶段常用的方法有生物处理法、物理化学处理法及膜处理技术。其中生物处理法是利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中碳源污染物，并有脱氮除磷的作用，因雨水可生化性较差，生物处理法应用较少。物理化学处理法以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附为主要方式。膜处理技术一般采用超滤、微滤或反渗透膜处理，其悬浮物去除率很高，占地面积少，但造价较高。中水回用处理一般采用多种工艺相结合的办法。
结语
水量平衡作为城市水资源利用的重要理论基础，现已广泛运用于流域研究。我国海绵城市相应建设考核指标日渐完善，其中已经涉及了水量平衡相关的控制目标。但对于总体海绵城市建设而言，生态绿地等海绵措施主要还是关注年径流总量控制，对复杂的水量平衡问题研究不够深入。本论文对典型案例的多个设计方案进行了模型模拟，从蒸发量、地表径流量、地下水补给量以及雨水排放量四个水量平衡基本要素分析其水量平衡的差异性。结果表明达到了年径流总量控制目标的各个方案，水量平衡存在较大差异，其原因在于设计选取的海绵城市单项设施不同。研究初步提出了基于城市水量平衡的海绵城市设计方法，明确指出在进行海绵城市设计时，应该因地制宜细化水量控制目标，通过水量平衡数值模拟进行科学决策，从而更科学地指导我国的海绵城市建设。
参考文献
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[2]成玉宁,谢明坤.相反相成：基于数字技术的城市道路海绵系统实践——以南京天保街生态路为例[J].中国园林,2017,33(10):5-13.
论文作者:刘彪
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/11/1
标签：水量论文; 雨水论文; 海绵论文; 屋面论文; 城市论文; 径流论文; 人工湖论文; 《城镇建设》2019年第18期论文;