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摘要：本文通过实际案例，对“海绵城市”中透水砖铺装系统进行了分析，阐述了建设“海绵城市”的意义，表明“海绵城市”在今后城市化进程中将发挥更加重要的作用。
关键词：海绵城市；硅砂透水砖；初期雨水污染；生态城市
Application of permeable brick pavement system in "sponge city"
Abstract：This paper through an actual case，to sponge City permeable brick pavement system are analyzed，expounds the significance of building sponge city "，showed that the sponge city" in the process of urbanization in the future，you will play a more and more important role.
Keywords：sponge city；silica sand permeable brick；initial rainwater pollution；ecological city
1 前言
近年来，随着社会经济的发展，人口不断集中，城市不断向周边扩张，城市化进程不断加快，大量农田、山地、湖泊、河流被钢筋混凝土覆盖，据相关统计国内许多城市的不透水地面比例已超过70%，由此造成地表径流大幅度增加，城市内涝、初期雨水污染、热岛效应已经成为一种常态。寻找新型雨洪管理方法和理念已成为一件刻不容缓的大事。“海绵城市”是通过各种生态排水设施，结合人工措施（大管径排水）与自然途径（自然渗透），实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护，能够有效的解决城市内涝和初期雨水污染问题，使城市成为一个能够自我调节的湿地生态。
本文针对“海绵城市”理念下的透水铺装系统，结合实际案例，对其功能、原理进行分析，总结经验，可为今后大面积推广提供成功的范例和有益的参考。
图1 海绵城市原理图
2 建设“海绵城市”的概念及透水砖铺装系统应用的意义
面对城市化进程中，城市抗自然灾害能力降低，内涝、初期雨水污染等切实存在的现状，各国都在寻找解决问题的途径，美国推出了“绿色基础设施（GI，GreenInfrastructure）”、“低影响开发技术（LID，Low Impact Development）”、英国发展“可持续排水系统（Sustainable Drainage Systems，SuDS）”、澳大利亚采用“水敏感性城市设计（Water Sensitive Urban Design，WUSD）”，我国在2014年10月住建部推出了《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》，杭州市在2015年也出台了《杭州市人民政府关于推进海绵城市建设的指导意见》、《海绵城市低影响开发建设项目暂行管理规定》，可以说国内对“海绵城市”理念已相当的重视。
建设“海绵城市”通俗地讲是指恢复城市化进程中消失的“海绵体”，“海绵体”既包括湿地、湖、池塘等天然蓄水池，也包括绿地、花园、树池、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高城市排水系统的标准，提高城市面对自然灾害和环境变化时的适应力，缓减城市内涝的压力，净化雨水。透水铺装系统作为“海绵城市”理念下的重要措施之一，重新构建了城市化进程中被钢筋混凝土、沥青等所破坏的“降雨一径流一下渗一过滤一蒸发（回用）”的良性循环（如图2所示），对修复城市水环境、净化水质、减少雨水初期污染、实现雨水资源化利用具有重要意义。
图2 降雨一径流一下渗一过滤一蒸发（回用）
3 透水铺装的功能特点
3．1 对雨水径流总量的控制
研究表明，开发前的自然生态系统可以截留、渗透、吸收70％的降雨；而城市化后，硬化地面大幅度增加，仅能截留10％-15%的降雨，大部分雨水形成地表径流。城市化使得径流量增加，行洪历时缩短、洪峰流量增加，造成严重的城市内涝问题。2016年大范围的特大暴雨，全国四分之三的省份、一千多县域的土地上内涝严重、洪水泛滥，受灾人口高达三千多万，因灾死亡近两百人，因灾损失数百亿元。
与传统不透水路面相比，采用透水铺装，雨水能够通过透水结构层较快的渗入地表，这样不仅可以延缓地表径流产生时间，同时还能够减小径流总量，有效地减少径流峰值和延长径流排放时间，在直观你能感受到雨天地表水坑、水溅等情况明显减少。透水铺装的结构层孔隙率较大，雨天，雨水首先不断的渗入地面，直到结构层孔隙被雨水蓄满或者降雨较大，渗入量小于降雨量时，地面才会产生径流或者积水，类似于现行市政设施来不及排出雨水，造成雨水满溢，呈现这种现象的主要原因是透水铺装路面的渗透能力是有限的，暴雨强度较大时，地面渗透速度影响径流产生的快慢。有研究表明，透水铺装系统作为生态排水设施，可将降雨渗透率由硬化路面的10％一15％增加到70％以上，大大降低地面径流量，削减洪峰，避免或减轻大暴雨或连续降雨造成城市洪涝灾害。
3．2湿地效应
随着城市化进程，大量不透水路面阻碍了雨水渗入地下土层，使得地下水得不到有效补充，城市地下水水位不断下降；同时初期雨水拥带大量的污染物通过市政排水系统进入城市河道等自然水体，加重了水环境污染问题。透水铺装结构具有渗透的功能，可以将过滤后的地表水渗入到地下土壤中，这不仅维持了地下水水位稳定，同时保障了地下水水质安全。
不透水路面经过太阳辐射后会保留并反射大量太阳能量，这样加剧了城市热岛效应。同时由于地表湿度和蒸发量减少，空气日益干燥，表现出城市热干化现象。透水铺装具有多孔构造，太阳辐射后土壤中的毛细水可以通过蒸腾作用离开地面，这样会吸收大量的热量，使得地表温度降低，同时蒸发出来的水蒸气增加了空气湿度，减少了地面起尘，有效的减弱了城市热岛效应和热干化现象，起到了城市湿地的作用。
3．3对雨水径流污染的控制
初期雨水，顾名思义就是降雨初期时的雨水。一般是指地面10-15mm厚已形成地表径流的降水。由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物质，前期雨水的污染程度较高，甚至超出普通城市污水的污染程度。经雨水管直排入河道，给水环境造成了一定程度的污染。美国环保署已把地表径流作为引发江河湖海水体污染的第三大污染源。
透水铺装具有较大的孔隙率，因此它对下渗雨水有过滤吸附作用。实验表明，透水铺装对悬浮固体（SS），化学耗氧量（COD），总氮（TN）和总磷（TP）均有一定程度的去除能力。这种特点使得透水路面对雨水径流污染控制有较强的能力，降低了初期雨水污染程度。正是由于孔隙率大、结构松散的特点，透水铺装存在易被颗粒物堵塞的问题。透水沥青路面实践发现，透水排水能力在2年后降低了60％ 以上，4年以后基本丧失透水能力。所以对透水铺装要定期采取相应的养护措施，例如采用高压水冲洗，去除孔隙内的颗粒物质，保持路面的透水性能。
图5 一种常用的“海绵城市”系统剖面图
4 相关项目透水铺装系统的结构
由我单位承建的XXXXG20整治工程，采用全透水结构，主要材料为硅砂透水砖，其结构从上到下依次为：透水面层、铺贴层、透水混凝土渗透层、碎石垫层、防水层，降雨时人行道上雨水通过透水结构下渗，经过结构层过滤，排水暗沟收集后，汇入蓄水池内；道路上雨水通过雨水边沟收集，经过排水暗沟汇入蓄水池内。蓄水池内收集雨水通过滴灌技术用来浇灌绿化，当雨水较多时满溢入市政雨水管网。该系统不仅收集雨水进行资源化利用，结构层还起到了过滤、蓄水的作用，对治理初期雨水污染、城市热岛效应等问题均起到了一定的作用，为后续类似项目的实施提供了一个可参考的范本。
图4 XX项目“海绵城市”系统剖面图
5 结束语
目前，在杭州市采用“海绵城市”理念的实例越来越多，像“五水共治”的相关项目丁桥兰苑、朝晖公园、上城区城管局推进的中河馒头山蓄水工程等均采用了“海绵城市”的理念，并且得到了较好的反应。我们应该在现有的基础上，总结经验，抓住政策机遇，不断推进杭州市海绵城市建设，让杭州成为一个适居城市、生态城市，为全国城市建设提供一个范本，为城市化进程提供一条绿色、环保的途径。
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论文作者:陈文峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/5
标签：透水论文; 雨水论文; 城市论文; 径流论文; 海绵论文; 地表论文; 内涝论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;