徐世明

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

2012年4月舉辦的“2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇”首次提出“海綿城市”的概念，2015年國務院辦公廳出臺了“關于推進海綿城市建設的指導意見”，至今陸續(xù)開展了30個海綿城市試點，取得了一定效果?！昂＞d城市”是新一代城市雨洪管理的概念，也可稱之為“水彈性城市”、“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建”。在當代新形勢下，海綿城市是推動綠色建筑建設、低碳城市發(fā)展、智慧城市形成的創(chuàng)新表現(xiàn)，是新時代特色背景下現(xiàn)代綠色新技術與社會、環(huán)境、人文等多種因素下的有機結合。2016年，遼寧省人民政府辦公廳發(fā)布了《遼寧省人民政府辦公廳關于推進海綿城市建設的實施意見》，旨在通過采取“滲、滯、蓄、凈、排、用”等綜合措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境的影響，要求將70%以上的降雨就地消納和利用，提出到2030年城市建成區(qū)80%以上的面積達到示范區(qū)目標要求。考慮北方地區(qū)缺水、寒冷的實際情況，海綿城市建設較南方相對緩慢。北方地區(qū)海綿城市的有效建設一直無明確的答案。本文將結合沈陽市渾南區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)白塔堡河支流河道改線工程，簡述對北方地區(qū)海綿城市建設的理解。

1 工程概況

為增強國際交流合作，沈陽市提出在渾南區(qū)規(guī)劃建設產(chǎn)業(yè)園，以“健康與醫(yī)療、智慧家居、城市生活++”為產(chǎn)業(yè)主導方向，建設創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)鏈，打造全方位的國際合作交流平臺。2020年12月，沈陽市自然資源局對區(qū)域控制線詳細規(guī)劃修編方案進行了批前公示。

產(chǎn)業(yè)園坐落于自貿(mào)區(qū)、高新區(qū)、新市府商圈三區(qū)疊加的黃金板塊，壓占城市內(nèi)河白塔堡河支流長度約1.5km。為更好地開展產(chǎn)業(yè)園建設，計劃對壓占的白塔堡河支流河道進行改線。

白塔堡河支流位于白塔堡河左岸，河道全長約16.3km，流域面積約48km2，多年平均徑流量182萬m3，河道平均比降0.59‰。白塔堡河支流流經(jīng)沈陽市渾南區(qū)，除主汛期外其余時段基本處于斷流狀態(tài)，河段設計防洪標準為20年一遇。為保證產(chǎn)業(yè)園生態(tài)景觀建設，恢復河道水面是改線工作的重要任務之一。另外，受下游全運路道路、園區(qū)規(guī)劃影響，下游與原河道銜接處斷面平均寬度僅為15m，為上游斷面寬度60m的1/4，解決該行洪卡口問題亦是本工程重要任務之一。

2 工作思路

工程建設分別從海綿城市、防洪安全、生態(tài)景觀、文化設施建設4個方面入手，在建設過程中有機融合。

因白塔堡河支流為城市河流，其改線工程應滿足防洪安全需求，契合海綿城市建設需求，符合城市河流生態(tài)治理要求，融合產(chǎn)業(yè)園文化建設需求。將上述四者有機融合是本工程建設的重中之重，也是難中之難。加之受北方地區(qū)水資源匱乏、冬季寒冷等客觀條件的影響，工程建設尤其是海綿城市建設在生態(tài)環(huán)境建設、生態(tài)補水、凍脹影響等方面需有諸多考慮。

2.1 海綿城市

北方地區(qū)水資源匱乏雖然對海綿城市有一定影響，但其本身即為雨洪管理工程，通過雨季或汛期蓄水能有效解決一部分枯水季用水的問題，用于解決部分生態(tài)流量、生態(tài)環(huán)境建設等方面的用水問題。其余部分仍需考慮生態(tài)補水等。

本工程建設從“滲、滯、蓄、凈、排、用”6個方面入手，采取綜合措施，全面契合海綿城市建設要領，如圖1所示。

圖1 產(chǎn)業(yè)園海綿城市建設典型橫斷示意圖(調蓄區(qū))

(1)河道全線布置卵礫石、砂礫料、透水磚等易滲材料，保證雨季雨水下滲；整體設計為柔性結構，凍脹對其結構安全影響相對較?。荒緲兜确雷o工程基礎埋至凍土深以下，受凍脹影響相對較小。

(2)利用地下蓄水池收集下滲雨水；地下蓄水池部分仍在凍土深范圍內(nèi)，為盡量降低凍脹對工程安全的影響，地下蓄水池采用了塊石填充的方式，雖然減少了儲水空間，但增加了蓄水池及蓄水池上部結構的安全系數(shù)，另外在水體凈化方面亦能起到較大作用。

(3)利用中部調蓄區(qū)進行整體滯洪，即利用中部60m寬河道進行有效的滯洪，削減下游洪峰流量，保證行洪卡口及下游河道的防洪安全。

(4)收集的雨水可用于園區(qū)平時的綠化灌溉、消防、車輛清潔等；冬季凍脹以下的部分仍為可利用水源。

(5)表層草皮、植物滲水材料等可對雨水進行凈化，地下蓄水池填充的塊石可對下滲的水體進行凈化，噴泉、抽水設施保證了水體的流動和交換，可實現(xiàn)進一步凈化水質的目的。

(6)園區(qū)設置了雨水管網(wǎng)和雨水泵站，可將區(qū)域雨水集中排入河道，結合地下蓄水池的蓄水空間，除滯留的有用水量，其它多余或無用的水體通過河道向下游排放。

2.2 防洪安全

防洪安全是本工程建設的前提。本工程防洪安全主要從攔、蓄、泄3方面考慮。

(1)通過上游設置攔沙堰，能有效地防止泥沙落淤至行洪卡口區(qū)，同時避免泥沙落淤至園區(qū)，影響整體生態(tài)景觀建設；攔沙區(qū)間隔100m設置2道攔沙堰，輔以植物促淤措施，汛期可將上游下泄洪水帶下的推移質進行有效攔截，待汛后及時對落淤泥沙進行清理。

(2)充分利用中部調蓄區(qū)調蓄能力，使下部15m寬泄洪區(qū)卡口泄流滿足20年一遇防洪標準要求。調蓄區(qū)調蓄庫容約14萬m3，利用調蓄區(qū)域10萬m3調蓄量調解后，設計洪峰流量由113m3/s下降至約80m3/s，基本滿足卡口段及下游防洪安全需求。白塔堡河支流流量過程線及相關水文特征值統(tǒng)計表見表1，產(chǎn)業(yè)園調蓄區(qū)流量過程線及調蓄能力示意圖如圖2所示。

圖2 產(chǎn)業(yè)園調蓄區(qū)流量過程線及調蓄能力示意圖

表1 白塔堡河支流流量過程線及相關水文特征值統(tǒng)計表

(3)通過調整河道比降、合理選用斷面型式，消除因河道改線縮短行洪通道造成的水位壅高的影響，增加河道的泄洪能力。泄洪區(qū)河道過流寬度為14.2m，計劃采用鋼筋混凝土矩形槽型式，其優(yōu)點為：一方面過流面積相對較大；另一方面材料自身糙率相對較小，對泄洪阻礙影響較小。調蓄后斷面水位較岸頂仍低0.5m以上，滿足防洪安全需求。

2.3 生態(tài)景觀

生態(tài)景觀建設是本工程的重要目標。河道形態(tài)和斷面選定過程中，為了避免寬度、形式均一化、單一化的問題，保留河道的彎曲形態(tài)，充分發(fā)揮河流的生態(tài)系統(tǒng)自我凈化及自我調節(jié)能力。選用復式斷面，保證水體流暢及水體正常的物質能量交換。護岸選用了環(huán)境友好、適宜動植物生長的木樁護岸。另外，河道形態(tài)制定過程中，在不影響河道正常行洪的情況下，建設了4處生態(tài)小島，進一步提高了河道的生態(tài)性能?？傮w而言，本工程生態(tài)性能保持較為良好。

工程計劃制定枯水河槽平均寬度6m，主行洪通道平均寬度30m。主行洪通道內(nèi)可適當布置對河道行洪影響不大的基礎設施，類似足球場、噴泉、親水平臺等。主行洪通道外可適當布置微地形、景觀帶、停車場、木棧道等。

2.4 文化設施建設

文化設施建設是產(chǎn)業(yè)園建設、河道改線工程不容忽視的環(huán)節(jié)。

通過合理規(guī)劃河型，建設相關基礎設施，將國際交流合作文化融入其中，給周邊區(qū)域百姓、外來交流合作人員一種家的溫暖。如：足球場等體育設施、園區(qū)主題智慧家居、區(qū)域自有文化等。

3 結語

基于海綿城市理念的可持續(xù)性，結合未來城市發(fā)展、河流生態(tài)建設及人民幸福感等綜合考慮，開展海綿城市建設是十分必要的。

海綿城市概念提出已近10年，南方地區(qū)海綿城市試點已陸續(xù)完成建設，受氣候條件等影響，北方地區(qū)海綿城市建設相對滯后。在保證海綿城市建設效果、工程自身安全的基礎上，如何最為經(jīng)濟、合理地開展北方地區(qū)海綿城市建設是北方地區(qū)海綿城市建設的攻堅方向。

本文融合海綿城市、防洪安全、生態(tài)景觀、文化設施4個方面建設需求，通過采取適當?shù)墓こ檀胧?，在小幅增加工程造價的基礎上，基本消除了北方地區(qū)海綿城市建設中制約因素的影響，在未來北方地區(qū)海綿城市建設方面具有一定的參考價值。