西咸新区海绵城市建设对南昌市的启示

杨志鹏，刘小平

（江西省水利科学院，江西 南昌，330029）

0 引 言

随着城市化进程的快速推进，城区不透水下垫面面积成倍增加，城市水循环过程受到严重影响，使得城市降雨地表径流量增加、城市暴雨洪涝风险陡增[1，2]。据了解，近年来，我国大约有400 多个城市因暴雨遭受不同程度的洪涝灾害。一些路面积水较深的地区，不仅城市排水系统瘫痪，而且还造成了重大生命财产损失。尤其是2020 年7 月，受持续性强降雨与长江来水影响，江西省遭遇21 世纪以来最大洪水，造成江西96 个县（市、区，含功能区）473.2 万人受灾，直接经济损失56.4 亿元人民币。2021 年7 月，受短时强降水、雷电等强对流天气影响，郑州市城区多个路段遭遇连续性特大暴雨，内涝积水严重，一夜之间，全城进入了“看海模式”。与此同时，降雨产生的地表径流对下垫面的冲刷亦随之加剧，并携带地表污染物进入受纳水体，造成城市湖泊、河流的污染[3-5]。为解决日益严重的城市水环境问题，习近平总书记在2013 年12 月的中央城镇化工作会议上首次提出了“海绵城市”新概念。

海绵城市是指城市就像具有良好“弹性”的海绵一样，下雨时可以“吸收、渗透、储存、净化”雨水，需要时可以“释放”储存的雨水进行二次回收利用，即对雨水进行源头减排，过程控制，加强对雨水的综合利用[7]，概念图如图1 所示。低影响开发（LID）作为海绵城市建设的核心，在实现海绵城市净流量削减及雨水径流污染控制方面起着至关重要的作用。本文在介绍陕西省西咸新区海绵城市规划建设情况的基础上，分析南昌市海绵城市建设过程中存在的问题和不足，并有针对性地提出对策和建议，从而为南昌市海绵城市建设提供参考借鉴。

图1 海绵城市概念图

1 西咸新区概况

1.1 西咸新区海绵城市建设条件分析

1.1.1 水资源特征

西咸新区作为陕西省西安市新开发的新区，水资源具有数量少、面源污染严重、季节性分布不均衡的特点。西安市人均地表水资源占有量为380m3，远远低于国际公认的人均地表水资源占有量1000m3，水资源严重短缺。西安市城区及附近郊区地下水污染面积约470km2，其中重污染面积已超过城区及附近郊区地下水污染面积的1/4，面源污染形势十分严峻。西咸新区开发前多采用地下水供水，造成地下水位逐年下降。

1.1.2 水文气象特征

西咸新区位于陕西省西安市关中平原，年平均气温为13.3℃，多年平均降水量520～600mm，属温带季风气候，降雨时空分布不均，一年中降雨集中在5～10 月，占全年降水量的80%，多数为暴雨，再加上硬质路面占比大，使得新区内极易发生内涝，适合用低影响开发（LID）设施进行调节改善。

1.1.3 地形地质特征

西咸新区位于关中平原腹地，地形平坦，区域内土壤地质类型复杂多样，有自重湿陷性特征，粘滞性较强，土壤渗透性较差。

1.1.4 政策扶持情况

西咸新区作为国家首批16 个海绵城市建设试点城市之一，得到了政策和资金的大力支持，这为西咸新区海绵城市建设提供了有力保障。

1.1.5 建设管理情况

西咸新区设立了独立的海绵城市建设管理部门，制定了相应的参建单位会议制度，充分发挥各职能部门的管理权限，有效地解决了海绵城市建设出现的组织和协调问题。

1.1.6 排水系统概况

西咸新区排水管网建设较为滞后，部分已建成的污水管道排放能力不能满足规划要求，有的排水管网尚未启用。

1.2 西咸新区海绵城市建设概况

西咸新区作为2015 年国家第一批16 个“海绵城市”建设试点之一，规划用地总面积882km2，承担着“海绵城市”在中西部地区示范引领、模范带头的作用。

西咸新区以沣西新城为海绵城市重点建设区域，其中试点区域范围为西宝高速新线与西宝高速之间区域，总面积约45km2。前期22.5km2的海绵城市试验区共有62 个专项开工项目，已建成80×104m2的海绵公园绿地、5500m2的绿色屋顶、7km 长的中央绿色走廊、超过50×104m2的海绵小区和公园、35km 的海绵道路，形成了包括屋顶花园、住宅小区、景观绿地、市政道路在内的雨水综合利用体系。沣西新城生态住宅小区、广场、绿地、道路等地多余的雨水通过路边植草沟、雨水管道、市政雨水管网等设施进行收集、储存、排出，使得城市热岛效应得以缓解，城市内涝风险得以控制，城市水环境得以改善。

2 西咸新区海绵城市规划设计要点

陕西省西咸新区所采用的典型“海绵城市”规划设计要点有：雨水花园（生物滞留池）、透水路面、生态滤沟、雨水收集系统等。

2.1 雨水花园（生物滞留池）设计

西咸新区以雨水综合利用为核心，在城市绿地上进行雨水花园设计，形成城市景观供人观赏。作为海绵城市建设低影响开发措施之一，生物滞留技术对于消纳、净化降雨径流具有重要作用。

案例一：康定和园雨水花园试验基地

位于康定和园10#楼东北角的绿地内，于2016 年12 月底开始施工改造，2017 年3 月完工。雨水花园占地350m2，花园池体直径5.5m，深度0.8m，蓄水层15cm，填料层65cm，汇水面积2175m2，池体底部设置了20cm 淹没区，并布设穿孔排水管，花园底部及周边用土工膜做防渗处理，花园填料组成为：60%种植土+30%沙子+5%给水厂污泥+5%锯末。Chunbo Jiang[8]等在2017年康定和园雨水花园的10 余场次有效降雨监测中发现，设施水量削减效果基本可以达到60%以上，运行初期花园内部有污染物大量溶出现象，运行稳定后，其对NH3-N、TP 的负荷削减率基本在70%以上，对SS、COD和硝氮的负荷削减率分别在23.33%～96.69%，14.7%～89.04%和22.33%～87.59%，水量削减和水质净化效果整体良好。

案例二：同德佳苑雨水花园试验基地

位于同德佳苑小区内，形状为长轴6m，短轴5m的两个椭圆，填料深度50cm，汇流比12：1。入渗型雨水花园的蓄水层深度为20cm，超标雨水通过溢流堰排入雨水井内；防渗型雨水花园用防水土工膜做防渗处理，下渗雨水通过底部穿孔排水管进入出流三角堰，最后排入小区雨水管网。该处试验基地可实现雨水花园水量水质调控效果的监测分析，准确了解花园内土壤水分运动机理及污染物消纳情况。蒋春博[9]等在2015-2017 年33 次降雨监测中发现，同德佳苑入渗型雨水花园仅2015 年8 月2 日和2016 年8 月25 日降雨事件出现溢流现象，水量削减率分别为45.7%和36.19%，其他场次汇集的雨水径流全部入渗（见图2）；对于中雨、小雨降雨事件（降雨量小于25mm），防渗型雨水花园水量削减率基本可达60%以上[9]；防渗型雨水花园对TN、TP、NH3-N、COD、SS 等雨水径流污染物负荷削减率分别为23.7%～100%，11.66%～100%，33.19%～100%，46.36%～100%和44.72%～100%，水质净化效果良好[9]。

图2 入渗型雨水花园水量调控效果

2.2 透水路面设计

目前大多数城市市政路面仍是不透水硬质沥青路面，表面硬化程度高，地表雨水下渗速率较为缓慢。传统道路排水口易堵塞，排水能力有限，当遇到暴雨及特大暴雨时，路面极易发生积水，存在较大安全隐患。

可渗透路面（Permeable pavements）采用的路面材料透水性较好，可使雨水快速入渗到地下土层中，路面积水的概率大大降低，不仅能够使城市排水压力得以缓解、城市水体污染得以控制、城市水资源平衡得以维持，还可以降低城市噪声、实现废弃物的资源化利用[10，11]，被广泛应用于市政道路、城市公园、城市广场等。新型道路路缘石排水口分为断口式路缘石排水口和开孔式路缘石排水口，其作用是将雨水引流至道路雨水口或绿化带排出，这两种路缘石排水口均能有效缓解路面积水问题。人行道透水砖铺装及新型断口式路缘石排水口如图3 所示。

图3 透水砖铺装（人行道）及新型断口式路缘石排水口

2.3 生态滤沟设计

西咸新区道路两侧侧分带宽5.5m，设计为下凹式，作为生态滤沟进行雨水利用。生态滤沟由两个区域组成，分别是生物滞留区和转输区，溢流口至其上游5.0m处为生物滞留区，转输区在生物滞留区上游。其中：转输区采用种植土换填，换填范围为滤沟中间2.0m，换填深度为0.3m；生物滞留区填料分为两层，上部为填料层，填料层总深度为0.3m，自上而下分别为0.2m 种植土层、0.1m 炉渣层，填料层孔隙率为0.05；下层为“砾石+中粗砂”排水层，深度为0.5m，宽度为2m。据相关研究，生物滞留区填料具有进一步强化雨水下渗和污染物截留效果的作用[12]。西咸新区道路两侧侧分带平面设计图及剖面图如图4、5 所示[13]。

图4 侧分带平面设计图

图5 侧分带剖面图

2.4 雨水收集系统设计

沣西新城主要采用雨水花园和下凹式绿地两种LID 措施汇聚并吸纳雨水，通过生态植被、土壤、填料的综合作用实现雨水净化，形成地下径流。住宅小区道路旁设置生态滤沟将路面雨水收集、过滤、净化后排入生态滞留设施，富余的雨水溢流进入喷泉景观池中，形成水体景观。

案例一：康定和园雨水收集系统

康定和园主要采用虹吸雨水收集系统实现地下车库顶板下渗雨水的排放、存储和利用。该系统采用虹吸原理将雨水汇集并输送到雨水调蓄系统，进行绿植浇灌并循环使用。不仅有效解决了车库顶板易积水的问题，而且达到了良好的雨水综合利用效果。其主要利用方式如下：

（1）收：通过线性明沟将硬质屋面、硬质地面及人行道路雨水进行汇集、渗排。

（2）渗：利用硅砂透水砖蓄渗单元入口处地表径流；在车库顶板上景观绿地内设置渗排水板补充绿化用水。车库顶板外景观绿地内雨水自然下渗补充地下水。

（3）蓄：以浅水景观池作为中间调蓄构筑物将收、渗过程中富余的雨水进行汇集；以模块蓄水池作为终端调蓄构筑物将小区内无法下渗和收集的雨水进行储存。

（4）排：遭遇暴雨及特大暴雨时，将超过模块蓄水池储存容量的雨水通过市政管网进行排放。

通过以上4 种方式的综合运用，小区在设计重现期2 年的情况下，雨水收集率达到90%以上，并能抵御重现期5 年甚至更大的降水量，极大地提高了小区的防涝标准。

案例二：同德佳苑雨水收集系统

同德佳苑小区主要采用下沉式绿地的形式对雨水进行收集，主要措施如下：

（1）屋面雨水通过落水管收集，经生态滤沟充分净化后进入绿地中心。

（2）在各绿化块最低点设置雨水口，并使雨水篦子高出该点15cm，绿地内雨水充分下渗后多余部分经地下管网排放。

（3）雨水篦子低于路面标高5cm，确保绿地内积水不高于道路。

（4）雨水口距建筑物基础大于3m，保证房屋结构安全。

通过下沉式绿地的收集方式，可使小区在2 年一遇暴雨强度，日降雨强度50mm 的情况下，雨水收集率达到100%。并能实现在10 年一遇的暴雨强度下，在日降雨量达到200mm、绿地积水高度12cm 时雨水不溢流，基本实现了雨水的全部利用，保障了小区雨水利用的安全可靠。

3 南昌市在海绵城市建设中存在的问题

3.1 南昌市海绵城市建设条件分析

3.1.1 水文气象特征

南昌市属于亚热带湿润季风气候区，年均气温17.5℃，年均降水量1600mm 左右，年内降水时空分布不均，夏季降水集中，内涝频发。时间上，城市内涝多发生于4 月份之后，集中于5～6 月，6～7 月短时强降雨发生频次较高。空间上，城市内涝发生地点一般出现在地势低洼的地段、部分新建小区以及短时强降雨降雨量远超市政规划的地段。

3.1.2 水资源特征

南昌市水资源较为丰富，但也存在着面源污染严重、时空分布不均衡等特点。南昌市雨季一般为3 个月，从4 月到7 月之间，占年降水量的50%以上，其中6月降水量占年降水量的18.23%，雨季发生洪涝灾害的概率大，适合开展海绵城市建设对其进行调节改善。此外，径流水体裹挟着路面污染物进入河道、湖泊，面源污染情况亦不可小觑。

3.1.3 地形地质特征

南昌市位于赣江和抚河冲积平原地带，市区河网密布，水系发达，其中赣江将南昌划分为一江两岸。西岸是以湾里区、新建区为代表的丘陵地区；东岸是南昌市中心市区，主要为冲积平原，地势低洼，更易形成洪涝灾害。南昌市土壤类型复杂多样，粘滞性较强，渗透性能较差。

3.1.4 政策扶持情况

近年来，南昌市政府大力推进海绵城市建设，得到了政策、资金的大力支持，如作为2016 年省级海绵城市建设试点城市之一，南昌市已连续三年获得省级财政资金支持，这为南昌市海绵城市建设提供了保障。

3.2 存在的问题

近年来，南昌市政府大力推进海绵城市建设，并依据2017 年12 月印发的《江西省海绵城市建设技术导则（试行）》进行了整体布局。但是，南昌市在海绵城市建设中仍然存在许多问题，主要表现在以下几个方面：

（1）缺乏海绵城市建设管理部门。南昌市海绵城市建设所涉及的项目设施种类繁多，投资、建设、运营主体各不相同，缺乏一个独立的海绵城市建设管理机构对其进行统筹建设管理，这为海绵城市建设带来协调上的障碍。

（2）城市排水管网系统建设相对滞后。城市排水系统是城市重要基础设施之一，承担着城市雨水、污水的收集、运输和排放工作。城市建设快速发展，而城市排水管网系统升级却明显滞后于城市建设。南昌雨季短时强降雨频繁，降雨量大，部分新建小区路面排水系统排水能力有限，雨水无法渗透到地下，导致城市路面常出现内涝积水。

（3）海绵城市建设缺乏专业技术人才和技术支撑。一方面，海绵城市的建设涉及多个专业门类，如市政工程、城乡规划、水利、园林设计等，对跨学科专业人才的需求很大。但是，目前国内高校还没有设立相关专业，也没有开设相应的课程，专业人才的大规模培养也未能实现，导致人才供给的严重短缺。另一方面，我国对海绵城市的研究起步较晚，建设管理经验和技术大多借鉴国外，缺乏自主创新能力，缺乏适应我国城市发展的专业技术。同时，以海绵城市为研究对象的科研机构较少，技术实力相对较弱，难以为海绵城市建设提供技术支撑。

（4）公众对海绵城市建设缺乏参与意识。海绵城市是一个全新的概念，人们对海绵城市的概念、内涵和综合效益缺乏全面而深刻的认识。同时，也有人对海绵城市的建设持否定态度，认为海绵城市的建设是一项耗资巨大的工程，难以实现海绵城市建设理念的快速普及，大幅减缓了海绵城市的建设进程。

4 西咸新区海绵城市建设对南昌市的启示

4.1 相似性分析

通过对比西安市西咸新区和南昌市海绵城市建设条件，可以发现，两者在下垫面变化、地形地质构成、降雨特性等方面具有相似性，具体如下：

（1）年内降水时空分布不均。时间上，两地夏季降水均较为集中，占全年降雨量的50%以上，内涝多发。空间上，城市内涝发生地点一般出现在地势低洼的地段、部分新建小区以及短时强降雨降雨量远超市政规划的地段。

（2）水资源污染严重。两地径流水体裹挟着路面污染物进入河道、湖泊，面源污染状况均不容乐观。

（3）城市硬质路面铺装占比大。随着城市化进程的不断加快，两地因扩展城市建设，硬质（不透水）路面面积急剧增加，造成城市综合径流系数增大，导致城市内涝频繁发生。

（4）地形地质概况相似。两地均位于平原地带，地形较为平坦，土壤粘性强，渗透性差。

（5）植被选择配置准则相似。根据两地的降水特性及面源污染状况可知，雨水花园及生态滤沟的植被均要求抗逆性强，具体表现为植被抗旱、抗涝、抗污染及根系发达抗冲刷。

综上分析，西安市西咸新区的雨水花园、透水铺装、生态滤沟3 类LID 技术均可被南昌借鉴。

4.2 启 示

针对南昌市海绵城市建设当前存在的问题，充分汲取西咸新区海绵城市建设管理成功经验，南昌市海绵城市建设启示如下：

（1）设立独立的海绵城市建设管理部门。南昌市可充分借鉴西安市西咸新区的海绵城市建设管理经验，设立独立的海绵城市建设管理部门，制定相应的规范制度，统筹管理各职能部门，全面解决海绵城市建设出现的组织和协调问题。

（2）开展排水系统升级改造工程。实行雨污分流的排水机制，分流后雨水直接进入城市河道作为市政用水，污水进入污水管道经过净化处理进行二次回收利用。在雨污分流优化改造时可借鉴西咸新区的LID 技术，即通过设置雨水花园、透水铺装和生态滤沟来收集、输送、滞蓄、再利用雨水，从而解决城市内涝问题、减少水体面源污染、提高水资源利用率。

（3）加大海绵城市建设的专业技术人才培养力度。在人才引进和培养方面，南昌市政府应根据当地实际建设需要，明确人才引进的具体标准，定期到各大高校和人才市场举办海绵城市建设专题招聘会，积极招贤纳士。加强与南昌市各高校的交流与合作，加大对从事海绵城市建设的专业技术人员的培训力度，定期举办专题研讨会，不断提高专业技术人员的业务能力和技术水平。

在技术研发和推广方面，南昌市政府应加强对当地技术力量的培育，积极开发新材料、新技术，深化与高校、企业的技术沟通，让企业在技术创新发展道路上行稳致远。同时，要加快推进海绵城市信息化进程，利用互联网信息技术对海绵城市雨水监控系统等各类项目进行智能化管理。

（4）开展“海绵城市建设”知识宣贯，倡导全民参与海绵城市建设。南昌市政府应借助自媒体的力量，如互联网、电视等，对海绵城市的相关理念进行宣贯，让公众对海绵城市建设有一定了解；在公园、街道和社区定期开展宣传活动，如发放宣传手册、开展专题讲座等，使普通群众对海绵城市的认知得以加深；创建“海绵城市建设”专题邮箱，定期查看并回复居民的反馈意见，提高群众参与的积极性。