“海绵城市”在粮食仓储物流工程中的应用探讨

◎ 王曙光

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450053）

1 海绵城市概念

2012年4月，在“2012低碳城市与区域发展科技论坛”上首次提出“海绵城市”，之后国家相继出台了一系列的纲要文件、指导意见及相应技术指南和文件，加快推动“海绵城市”理念在全国城市和流域规划中的落地执行进程。经这几年的大力推广，已逐渐为大众所熟知和接受。

“海绵城市”是具有中国特色的雨洪管理概念，在国际上其通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。低影响开发（Low Impact Development，LID），指在场地开发过程中采用源头控制、分散式措施维持场地开发前的水文特征，也称为低影响设计（Low Impact Design，LID）。由于我国城市土地开发强度较发达国家要大许多，仅在场地采用分散式源头消减措施，难以实现开发前后径流总量和峰值流量等目标参数维持不变的目的，所以必须借助中途、末端等综合措施，来实现开发后水文特征接近于开发前的目标。海绵城市，顾名思义就是指城市能够像海绵一样，在适应环境和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、储水、渗水、净水，需要时将储存的水“释放”并加以利用。

2 粮食仓储物流工程中雨水系统现状

粮食仓储物流工程的构（建）筑物主要是各种仓房及配套设施，保存和流转的产品主要是各种粮食及相关制品，其主要任务是尽量保持所储存的产品的原有品质，并采取一定措施减少不应有的储存损耗。粮食安全储藏的基本条件是干燥、低温、密闭，所以在项目设计过程中对于排水要求较高。该类项目选址的第一原则就是地势较高，地形平坦，有一定坡度，利于排水。在项目实施时，场地雨水管网的基本要求是要迅速将场区的雨水排放至周边城市管网或河流水道，以保证库区内构筑物及粮食的安全。单就一个项目来说，这样的设计原则是正确的，也是已被社会普遍认可的。但以“海绵城市”的理念来看，这么做存在以下两点弊端。

（1）场地开发后，场区雨水以节点流量的形式汇入城市管网或河流水道，对企业而言可以保证场区的整洁干燥和产品的安全，但对于城市或流域而言，场区的建立改变了该节点开发前后的径流总量和峰值流量，加大了后续的城市管网或河流水道的行洪压力，极易造成城市内涝和下流河道的洪峰流量的增加，对下游人民的生命财产安全造成危害。

（2）雨水是一种资源，不经处理或经简单处理即可回用于景观水、工业冷却水、生活杂用水等多种用途，这么直接简单的排放掉是一种极大的浪费。由于降水的不均匀性，还往往会出现“旱涝急转”的情况，这时又需要从城市供水系统大量引水以满足生活和生产的需要。这种情况对粮食仓储单位而言，增加运行成本；对于城市或流域而言，易引起“水荒”情况的出现。

因此，需要改变这种落后的雨水设计（管理）理念，但是现实中执行“海绵城市”设计理念的项目却很少。

3 贯彻“海绵城市”理念的工程项目较少的原因

（1）“海绵城市”理念从提出到现在还不到10年，时间较短。现在“海绵城市”理念广泛应用的领域大部分还是城市和流域规划等国家及区域层面项目，以政府投资占主导。在粮食仓储物流工程相关行业中还未真正推广。①在项目规划和设计沟通工作中，设计单位强调的主要是工艺流程设计的先进性、场区平面布置的合理性及操作维修的便利性，对“海绵城市”提及的较少。而业主单位的着眼点也往往在于投资成本、运行（保管）费用、操作维修等方面，对本单位场区开发对于所在城市和区域的影响考虑的较少。②在设计单位内部，关于“海绵城市”内容归到哪个专业或由哪个专业主导还没有定论，根据其处理对象主要是雨水来看好似应该由给水排水专业负责，但从《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》（试行）（以下简称技术指南）中可以看出，给排水仅仅是部分技术上的支持，更多的内容属于规划、建筑及景观专业。

针对这种情况，还需要继续加大“海绵城市”理念及技术的推广工作，扭转人们关于“海绵城市”仅仅是城市规划的看法，使公众知道在单个小区、企事业单位都可以进行“海绵城市”建设，特别是要加强在各个设计单位的推广和执行力度，使其成为“海绵城市”理念的宣传和执行中坚力量。同时，要理顺规划设计单位内部协同工作，根据工程项目的主要属性，确定主导专业，在城市及流域规划中，规划专业主导；在民建相关项目中，建筑主导；在道路建设项目中道路专业主导等。给水排水专业需要根据主导专业的要求进行技术配合，所以在粮食仓储物流行业中，应以建筑专业主导，在项目规划期间建筑专业就应考虑如何落实“海绵城市”的设计理念，并在具体设计时做好平面布置工作，为“海绵城市”具体技术的实现打好基础，在与建设单位进行交流的过程中向建设单位推广“海绵城市”理念。

（2）建设单位主观能动性差。建设单位相关人员对“海绵城市”的理念不了解，即使有所了解因为增加投资带来的效益可能很少或者基本没有，对于企事业单位来说不做更好，这就造成建设单位主观能动性差。要调动建设单位的主观能动性就需要采取行政措施和经济措施进行刺激。

（3）政府政策配套不到位，也就是第二点中所提的采取行政、经济措施刺激建设单位的主观能动性。在企事业单位规划设计中贯彻“海绵城市”对城市或流域层面的影响较大，但政府配套政策现在下探的深度还未涉及具体的相关单位，仅仅是在城市或流域规划时设定了相对应的控制目标，对企事业单位的规划设计中还未有硬性指标或奖励措施。技术指南中也建议“社会投资项目的低影响开发设施建设一般由企事业建设单位自筹资金。当地政府可以根据当地经济、生态建设情况，通过建立激励政策和机制鼓励社会资本参与公共项目低影响开发雨水系统的建设投资”，所以当前应当加快配套政策的完善和细化。

（4）现有的“海绵城市”技术措施与企业生产相关性差。技术指南中所涉及的技术措施按功能大致可分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等，按设施分包括透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿溏、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节溏、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施和人工土壤渗滤等。技术指南为保证其指导性和适用性，在内容上往往弱化行业特点，强调通用性，所以技术措施与各个企业生产相关性较差。若这些技术措施能够与企业生产过程相关联，如降低企业运行成本、改善产品质量、提高企业形象等等，那么建设单位建设相关设施的积极性就会提高。

4 技术措施探讨

笔者认为，研究能与企业生产过程相关联的技术措施，是现阶段推广“海绵城市”理念的方向。比如，一些工业企业生产过程中需要较多的冷却用水量，那么就可以将收集的雨水回用做冷却水补充用水，节约市政用水量、减少阻垢除藻药剂的使用量从而降低企业生产运行成本。

根据技术指南及其他参考文献，并结合粮食仓储物流工程项目本身特点，在此类工程项目规划和设计中可以从以下几个方面考虑建设低影响开发设施。

4.1 粮食安全

粮食仓储物流工程对于排水系统的要求是快速排出场区的雨水，其本质是排除粮食仓储构筑物周边的雨水，以保证构筑物及所储藏粮食的安全。最近几年，我国城市化进程过快，且开发强度过高，即使较低重现期的暴雨强度也往往导致河流水道出现较高重现期的洪水位，在这种情况下很有可能发生场区内涝或者洪水倒灌，导致粮食被浸泡发霉变质，造成较大的损失。通过建设低影响开发设施，特别是蓄水池、调节池（塘）、雨水湿地、渗透塘等储存和调节设施可以提高粮食仓储物流企业在雨季的粮食安全系数。当承接场区雨水的城市管网或河流水道无法接纳场区雨水时，将雨水短时间内暂存于场区，既可以保证粮食的安全，同时也不会给下游管网或河流水道造成新的行洪压力，对企业本身和整个区域都有益。同时，建立这些低影响开发设施，还可以为后续建立雨水回收利用系统提供基础，以便利用雨水进行仓房温控和粮食降温等保粮作业。

4.2 仓房温控

在粮食仓储物流工程中，温控是仓储工作中的重要技术措施，低温可以创造一个不利于虫霉生长的环境，有助于粮食产品品质的稳定，所以储备粮一般都采用低温密闭储藏。外界气温的变化对仓房内粮食的影响非常大，比如夏季高温时，环境温度的升高和阳光的曝晒都会导致仓房顶部和侧壁向阳面温度的升高，但是粮食又是热的不良导体，这样就会出现热皮冷芯、仓顶结露等现象，导致粮食霉变、板结和虫害，其本质是温差的出现导致粮堆内部水分的转移，所以温控非常重要。

与其等仓房内粮堆温度变化后通过其他手段（夜间通风、谷冷操作）进行降温，不如在粮堆温度未变化之前对环境温度进行控制，如在高温时间段内通过喷洒冷却水降低仓房附近温度，防止仓内温度升高。施国伟等[1]曾做过浅圆仓仓顶间歇喷淋隔热控温的试验，从试验结果看喷淋措施可以明显地控制屋面层温度从而很好的控制仓温，效果良好。并且具有很好的经济效益，按试验结果计算，每吨粮喷淋费用为0.22元，对照仓采用谷冷机冷却折合成本约为1.1元/t，则仅从冷却费用上吨粮保管费用可节约0.88元，按仓容10万吨计算可节约成本8 800元。若采用雨水回收系统供水则节约成本可达11 000元。这还未包括因为降温不及时导致的粮食损耗价值。农世康等[1]通过其试验同样证明仓房喷水降温费用远远小于其他降温措施，若将喷淋用水以雨水回用水替代，经济效益将更加明显。

4.3 谷冷设备冷媒

在现有技术条件下，当仓房内的粮温升高时，最有效的技术措施是采用谷冷机进行冷却处理，可以快速降温，其优点是温度、风量、风压均可调，效果迅速，设备可移动，无基建投资，缺点也很明显，即压缩机功率大能耗较高，从而导致保粮成本增加。

当建设雨水回收利用系统后可以配合谷冷机进行降温作业，其技术路径有2种：①对谷冷机进风口的空气进行预降温除湿，降低谷冷机负荷。现在已经出现以水源做冷媒的谷冷机组，而限制其应用的正是水源问题。②研究水源热泵技术替代单纯压缩机制冷，降低能耗。

除了以上和粮食仓储物流企业生产过程相关的应用外，以下通用的低影响开发设施也可以应用于粮食仓储物流企业的规划和设计中。①透水铺装，在生活办公区的广场、停车场、人行道及负荷较小的办公区道路设计中应用。②绿色屋顶，在生活办公区的建筑屋顶应用，但对建筑屋顶荷载、防水、坡度和空间条件要求较严。③下沉式绿地（广义），包括狭义的下沉式绿地、生物滞留设施（含雨水花园、生物滞留带、高位花坛、生态树池等）、渗透塘、湿溏、雨水湿地、调节溏等，可以结合场区平面布置中的办公区景观小品进行布置，但在暴雨期影响观感，且运行维护麻烦，造价高。④植草沟，指种有植被的地表沟渠，可收集、输送和排放径流雨水，并具有一定的雨水净化作用，可用于衔接其他各项设施、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统。除转输型植草沟外，还包括渗透性的干式植草沟及常有水的湿式植草沟，可分别提高径流总量和径流污染控制效果。各根据总平面布置设置于厂区道路、广场、停车场等周边。⑤蓄水池、雨水罐、初期雨水弃流设施等，适用于有雨水回用需求的建设单位，根据雨水回用用途（绿化、道路喷洒及冲厕等）不同需配建相应的雨水净化设施；建设费用相对较高，后期需重视维护管理。

在以上技术措施中，笔者认为利用低影响开发设施建立配套的雨水回收利用系统应作为现阶段推广“海绵城市”理念的重点。最常见的回收利用方式包括绿化浇灌、景观用水补水、场地清扫、洗车、冲厕、回用作冷却水和回用作消防备用水等，其产生经济效益的途径是通过降低以上用途的市政用水量，为企业节约运营成本。而能与企业生产过程相关联的回收利用方式还需进一步的研究开发。这技术措施可以直接或间接的产生经济效益，在现阶段能够起到调动建设单位主观能动性的作用。

5 结语

在粮食仓储物流工程中贯彻“海绵城市”理念是可行的，从大的方面讲，企业场区增加低影响开发设施后可以从源头减轻城市（流域）径流总量控制、径流峰值控制和径流污染控制目标实现的压力，有助于建立环境友好型城市（流域）。从小的方面讲，通过建立低影响开发设施，企业的运营成本可以进一步降低，实现真正的绿色储粮。

参考文献：

[1]施国伟，姜武峰，江列克，等.浅圆仓仓顶间歇喷淋隔热控温试验报告[J].现代食品，2004（6）：23-25.

[2]农世康，苏进精，黄呈安，等.浅圆仓仓顶自动喷水降温试验[J].粮食储藏，2006，35（3）：24-25.