向浩

（武漢市城市防洪勘測設計院，湖北　武漢 430014）

海綿城市相關措施在青山港綜合整治工程中的應用

向浩

（武漢市城市防洪勘測設計院，湖北武漢 430014）

武漢市是“海綿城市”建設試點城市之一，青山港位于青山示范區(qū)，屬該示范區(qū)重要的排水廊道。采用多層次的“海綿城市”生態(tài)措施，重新對該港渠進行了整治。根據(jù)評估，整治之后的港渠可滿足武漢市“海綿城市”主要控制指標的要求。

青山港；海綿城市；控制指標；“海綿”措施

1　項目概況

武漢市“海綿城市”建設采用“集中示范、分區(qū)試點、全市推進”的思路和“2+N”的模式［1］，加快全市海綿城市建設推進工作。其中青山示范區(qū)為探索“海綿城市”在舊城區(qū)改造中的集中示范區(qū)，其工程目標主要為年徑流總量控制率75%，內澇防澇標準達到50 a一遇，城市防洪標準達到1954年一遇洪水。

青山港屬青山示范區(qū)兩河文化區(qū)，北接武鋼沉砂池，南至落步咀閘，全長2 805.8 m，紅線寬度為60～113 m，總用地面積為20.47 hm2，其中水域面積為10.43 hm2。

青山港是青山區(qū)重要的排水廊道及“大東湖”生態(tài)水網(wǎng)構建工程重要的引水通道，又是武漢市“海綿城市”建設的啟動項目之一。該項目的實施對保障“海綿城市”順利推進，增強青山區(qū)排漬防澇能力，改善城市濱水環(huán)境景觀，推動青山區(qū)舊城區(qū)改造工作，提升區(qū)域城市功能，改善城市形象，促進社會經(jīng)濟發(fā)展均具有重要意義。

2　項目建設的必要性

（1）提高城市排漬防澇標準的需要

青山示范區(qū)總體建設面積為23 km2，其中青山港匯水面積為309 hm2（含武鋼沉砂池117 hm2）。

目前，青山示范區(qū)排水標準為1 a，根據(jù)新的室外排水規(guī)范［2］，在提高至3 a后，青山港目前過流能力則不能滿足區(qū)域排水需要。沿渠過流斷面較小，且建構筑物較多，影響了渠道過流，抬高了過流水位，制約了城市排漬防澇，特別是遭遇較大暴雨時，存在漫溢而局部淹漬的可能。因此，為進一步提高區(qū)域排漬防澇能力，改善該片區(qū)濱水環(huán)境，按“海綿城市”相關要求同步實施港渠綜合整治是非常必要的。

（2）經(jīng)濟社會發(fā)展的需要

隨著青山濱江商務區(qū)的開發(fā)，青山區(qū)城市發(fā)展格局發(fā)生了重大變化，原核心區(qū)的青山港及其周邊區(qū)域，已成為青山區(qū)未來發(fā)展的重點。

為了城市發(fā)展的需求，對青山港進行海綿改造，可提升區(qū)域排漬能力，改善城市與濱水地區(qū)的環(huán)境，更好地滿足經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需求，帶動沿線的經(jīng)濟發(fā)展。

（3）改善環(huán)境的需要

武漢新一輪總體規(guī)劃明確提出：到2020年，把武漢建成宜居、創(chuàng)業(yè)、生態(tài)和文化的現(xiàn)代化大都市。青山區(qū)作為武漢市的一個新興工業(yè)城區(qū)，環(huán)境問題十分突出。按照市委市政府要求，青山區(qū)正進行產(chǎn)業(yè)結構調整，由傳統(tǒng)的工業(yè)之區(qū)向宜居之都、智造之都轉變，改善生態(tài)環(huán)境工作顯得尤為重要。青山港及其周邊區(qū)域由于工業(yè)、商業(yè)的高度集中，用地緊張，綠地面積和濕地面積相對較少，生態(tài)環(huán)境不佳，未能體現(xiàn)青山港及青山公園的優(yōu)勢。

青山港綜合整治工程的實施，在確保排漬防澇安全的前提下，將工程技術與景觀設計緊密結合，尊重自然環(huán)境，凸現(xiàn)生態(tài)綠化特色，為居民在中心城區(qū)提供豐富的休閑、娛樂和親水活動場所，從而提高城市的綜合功能，為市民創(chuàng)造更多的濱水休閑空間，改善了當?shù)鼐用竦纳鏃l件和生活質量。

3　項目建設方案

工程建設主要包括渠道工程、景觀及綠化工程、排水工程、橋梁工程等，其中渠道工程和景觀及綠化工程是滿足區(qū)域排漬防洪、實現(xiàn)“海綿城市”改造的重要環(huán)節(jié)，承擔著“大東湖”生態(tài)引水、區(qū)域排漬、銜接周邊區(qū)域“海綿”改造的任務。

3.1設計原則

本次渠道及景觀設計以“海綿城市”為設計藍本，本著以人為本、有利于區(qū)域排漬防澇、推進“海綿城市”建設試點的原則進行設計。方案注重與區(qū)域內青山公園、戴家湖公園海綿城市改造相結合，強調濱水環(huán)境營造及城市綠道交通改善，創(chuàng)造和諧的城市濱水景觀，為青山區(qū)提供發(fā)展的環(huán)境基礎。其主要設計原則為：

（1）提高排漬防澇標準，保障區(qū)域排水安全；

（2）充分結合現(xiàn)狀，遵循上位規(guī)劃，遵循海綿城市建設的相關要求，堅持貫徹自然積存、自然滲透、自然凈化的理念，充分利用明渠周邊的綠地空間、港渠水面等，使其發(fā)揮“海綿”的“滲、滯、蓄、凈、用、排”作用，從而改善區(qū)域生態(tài)條件；

（3）結合場地現(xiàn)狀、規(guī)劃定位及現(xiàn)狀植被，打造生態(tài)的、多樣性的生態(tài)駁岸，從而構建以自然、野趣特色植物為主的景觀；

（4）堅持以人為本的理念，為市民提供休閑、舒適的濱水娛樂場所。

3.2“海綿城市”控制性指標

根據(jù)《武漢市水生態(tài)文明城市建設試點實施方案（2015～2017年）》、《武漢市海綿城市建設試點城市實施方案》、《武漢市海綿城市規(guī)劃設計導則（試行）》，青山港將通過低影響開發(fā)模式，在采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多重技術措施后，主要達到以下主要海綿城市控制性指標：

（1）年徑流總量控制率達到85%，對應設計降雨量為43.3 m m；

（2）硬化地面可滲透比例不少于40%；

（3）面源污染物消減率（主要是TSS）達到50%；（4）雨水資源化利用。

3.3“六字方針”解讀

推進建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，節(jié)約水資源，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境，重點在于落實“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針。

本次青山港綜合整治工程，主要采取污染控制工程、水環(huán)境綜合整治工程和景觀改造工程來布置和建設相關海綿措施，以滿足“海綿城市”相關需求。具體措施如下：

（1）滲——綠道、生物草溝、綠化帶、跌水；

（2）滯——生態(tài)草溝、綠化帶、跌水；

（3）蓄——生態(tài)水位至最高水位之間的渠道；

（4）凈——生態(tài)跌水口、生物草溝的面源凈化；

（5）用——生態(tài)渠道蓄水的綠化用水、青山公園景觀水體用水，以及武鋼的以用代排；

（6）排——渠道作為青山示范區(qū)內兩縱之一，是超標準雨水排放的最主要通道。

針對該工程主要控制性指標，本次“海綿”生態(tài)保護措施主要是針對入渠地面徑流、面源污染和點源污染。其中點源污染問題已在前期完成的《青山港濕地污水整治及環(huán)境修復工程》中采取了針對型措施，本次僅針對點源出口處采取生態(tài)跌水口處理。

該工程“海綿城市”生態(tài)措施共4層，具體如圖1所示。

圖1　青山港標準段主要海綿生態(tài)保護措施

從圖1中可以看出，在渠道紅線寬度范圍最外側，本次布置有自行車道、人行步道等綠道設施，與周邊區(qū)域進行過渡和銜接。自行車道和步道采用透水材質鋪裝，其中自行車道鋪裝為40 m m厚彩色透水混凝土、80 m m厚大孔徑透水混凝土、200 m m厚級配碎石墊層，綠道采用80 m m透水磚、30 m m透水找平層、150 m m透水混凝土及200 m m級配碎石墊層。采用上述透水材料鋪裝后，既可以保證區(qū)域外匯流通過綠道、步道有效下滲，也可以緩解匯流速度、降低面源污染。綠道設施如圖2所示。

第二層保護分布于綠道與渠道岸頂之間，為火山石做成的石籠矮墻（見圖3），以達到對雨水的過濾，有效阻擋了水土流失，起到綠化緩沖帶的作用。區(qū)域外雨水經(jīng)過綠道設施凈化下滲后，大部分雨水將在石籠矮墻段進行進一步凈化入滲，以保證入渠匯水水質。

圖2　綠道設施結構層示意圖

圖3　石籠矮墻示意圖

第三層保護為岸頂布置的生態(tài)草溝，如圖4所示。為控制地面徑流雨水給水體帶來的面源污染問題，沿道路外側修建生態(tài)草溝。生態(tài)草溝面積為7 800 m2。生態(tài)草溝的設計是海綿城市的重要體現(xiàn)，通過生物滯流設施和植被緩沖帶，可以有效降低面源污染，同時起到“滯”、“滲”、“凈”的作用。因渠道現(xiàn)狀問題，同時還起到阻隔人群的功能。生態(tài)草溝的結構為50 m m厚細石，400 m m厚種植土，100 m m厚砂層，300 m m厚碎石層，在碎石層布有150穿孔排水管。

圖4　生態(tài)草溝示意圖

第四層保護為渠邊的緩沖綠化帶，以低矮灌木、挺水植物為主。當雨量超過設計標準，地面徑流通過生態(tài)草溝漫溢至渠道進行調蓄時，渠邊緩沖綠化帶可有效減緩徑流速度、滯緩匯流時間、削減面源污染，起到“滯、滲、凈”的作用，如圖5所示。

圖5　綠化緩沖帶示意圖

此外，對于現(xiàn)狀地勢較高、與渠頂有一定高差的區(qū)域，本次采用植生擋土墻的方式進行處理，以銜接渠頂和周邊地勢，如圖6所示。

圖6　植生擋土墻

對于匯入渠道的排水口，在其匯流區(qū)域完成“海綿”改造后，污染物指標已得到有效控制和削減。為進一步保證入渠水質，本次擬采用生態(tài)跌水口進一步緩沖入渠雨水，并削減其污染物含量。

生態(tài)跌水口一般采用兩級跌水，一級略低于排口高程，二級低于設計水位。入渠水量較小的可采用干砌塊石壘砌，流量較大的可采用混凝土基礎，上層采用漿砌塊石壘砌。塊石壘砌范圍內可種植挺水植物以削減入渠污染物，如圖7所示。

作者簡介：馬曉莉，女，江蘇常州人，江蘇省常州市紅溪實驗幼兒園，大四班，班主任，教師，本科學歷，研究方向：幼兒園繪本教學。

圖7　生態(tài)跌水示意圖

4　“海綿城市”評估

4.1年徑流總量控制率

本次青山港的年徑流總量控制率為85%，對應設計降雨量為43.3 m m。根據(jù)《武漢市海綿城市規(guī)劃設計導則（試行）》，該工程85%的年徑流總量控制率對應的需蓄水量容積為：

式中：V為設計調蓄容積或需蓄水容積，m3；H為設計降雨量，該工程對應降雨量為43.3 m m；φ為場均綜合雨量徑流系數(shù)，該工程以綠地為主，取φ= 0.20；F為匯水面積，該工程匯水面積為10.34 hm2。

根據(jù)計算，該工程需蓄水量V=877.3 m3。

該工程渠道按照《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB 50288—99），渠道安全超高為0.5 m。該工程水面面積為10.34 hm2，在安全超高范圍內，可供蓄水的容積超過5.17萬m3，對徑流的控制率可達到100%，滿足年85%的年徑流控制率目標。此外，沿渠兩側大部分區(qū)域均布有生態(tài)草溝，兩岸岸坡均為緩坡生態(tài)岸坡，可在降雨初期有效滯緩初期雨水，并蓄積大部分初期雨水。

4.2硬化地面可滲透比例

該工程擬于渠道兩側新建綠道及廣場。按照《武漢市海綿城市規(guī)劃設計導則（試行）》的要求，本次新建步道、綠道及廣場均采用透水性鋪裝，其中綠道、廣場均按照《導則》中推薦采用的透水磚，基層采用碎石及大孔徑透水混凝土墊層，以保證渠道范圍內硬化地面滲透比例達到100%，滿足海綿城市硬化地面透水鋪裝率40%的要求。

4.3面源污染削減

該工程面源污染物削減率（主要是TSS）要求超過50%。

本次擬于綠道沿線布置生物滯留溝、石籠矮墻，在地勢較高或變化較大、開場面較狹窄而無法布置生物滯留溝的區(qū)域，采用生態(tài)緩坡以形成植被緩沖帶。

根據(jù)《導則》，通過以上措施，可對面源污染（主要是TSS）進行有效削減，其中生物滯留溝的污染物去除比例為70%～95%，植被緩沖帶可達到50%～75%，均滿足海綿城市對于削減面源污染50%的要求。

此外，入渠雨水排口，本次也相應設置了生態(tài)跌水設施，以進一步削減入渠雨水污染無含量。

4.4雨水資源化利用

該工程不僅是青山示范區(qū)主要的排水廊道，同時也是武鋼引水的重要通道之一。

根據(jù)上位規(guī)劃，武鋼需每日引水以保證其正常生產(chǎn)，而現(xiàn)階段青山港作為武鋼的引水通道之一，本身就承擔著武鋼日常引水功能。該工程在建成以后，匯入渠道的雨水可作為武鋼生產(chǎn)用水。

此外，該工程根據(jù)“海綿城市”要求，在區(qū)域內設置了噴灌設施，就地取用港渠內水體作為區(qū)域內及區(qū)域外的綠化及景觀用水，可滿足雨水資源化利用要求。

5　項目設計特色

（1）四層防護措施——該工程紅線范圍較為狹小，在與周邊地塊“海綿城市”銜接之后，采取綠道、綠化緩沖帶、生態(tài)草溝、渠邊緩沖帶的形式進行設計，既弱化了與周邊區(qū)域的界限，又使得“海綿城市”相應措施得到較好的實施，與周邊景觀、商業(yè)較好地融為一體。

（2）生態(tài)環(huán)?！椖烤坝^設計多采用本地特色的植物，在硬質鋪裝方面多采用透水鋪裝材料，充分貫徹了自然積存、自然滲透、自然凈化的理念，加強了對雨水的控制。另外，通過設置噴灌設施，較好地對雨水實現(xiàn)資源化利用。項目完成后，徑流總量控制率可達到100%，透水鋪裝率也可達到100%，面源污染削減率超過50%。

6　結語

青山港綜合整治工程擬于2016年年底開始實施，總工期為1年。

工程完工后，生態(tài)、低碳、環(huán)保、親水的青山港將作為武漢市第一個完工的“海綿城市”試點項目重新呈現(xiàn)于市民眼前。在這里，將融合武漢市多項海綿措施，成為“海綿城市”理念展示區(qū)、水生態(tài)文明和智慧城市集中示范區(qū)。

［1］武漢市人民政府.武漢市海綿城市建設試點實施方案［Z］.武漢：武漢市人民政府.

［2］GB50014-2006，室外排水設計規(guī)范（2014年版［S］.

TU992

B

1009-7716（2016）09-0023-04

2016-08-10

向浩（1985-），男，湖北漢川人，注冊水利水電工程師，主要從事水工結構及水環(huán)境設計與研究。