海绵城市专项规划编制技术方法探讨——以天津市海绵城市建设专项规划为例│实践探索
2016年3月11日，住房和城乡建设部印发《海绵城市专项规划编制暂行规定》，要求各地按照要求，结合实际，抓紧编制海绵城市专项规划，于2016年10月底前完成设市城市海绵城市专项规划草案，按程序报批。为加深对《暂行规定》的理解，进一步探讨海绵城市专项规划编制技术方法，中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院于7月22日举办了“海绵城市专项规划”技术交流研讨会。水务与工程院洪昌富总工程师主持会议，水务与工程院全体在京技术人员参加了本次交流。
会议选取了南宁、天津两个城市的海绵城市专项规划项目，对项目的特点、难点以及解决问题的技术手段进行了讨论，通过集中分析点评，对项目进一步提出了完善意见和建议，也解答了各项目组在编制过程中的一些困惑，为后续工作理清了思路和方向，也为现在正在开展的全国各地海绵城市专项规划编制工作提供了更多的经验心得。
本文着重以《天津市海绵城市建设专项规划》为例，梳理了海绵城市专项规划编制技术思路形成过程，探讨了编制技术要点。感谢作者授权发布。感谢会议主办单位给予支持！
基于低影响开发雨水系统的海绵城市建设理念，在中国已经过十多年的探索与实践，日趋成熟，并逐步得到各层面广泛接受和推广。然而，在我国快速城镇化过程中，仍有不少城市不能按照生态文明理念指导城市建设，为错误的政绩观所引导，对城市生态系统造成严重破坏、改变原有水文特征，频频出现内涝问题、水体生态环境急剧恶化，同时面临水资源短缺、气候变化条件下洪涝问题突出的矛盾。2013年12月，习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。在《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》（国办发〔2013〕23 号）、《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发〔2013〕36 号）等国家政策文件要求和指导下，各有关方面积极贯彻新型城镇化和水安全等方面取得了积极成效。
为贯彻落实中共中央、国务院相关文件精神，指导各地做好海绵城市专项规划编制工作，住房和城乡建设部研究制定并印发了《海绵城市专项规划编制暂行规定》（以下简称《暂行规定》），对海绵城市专项规划的编制程序、组织方式、技术内容等进行了规定。但具体编制过程中，编制部门仍需结合城市自身条件和问题特点，形成切实可行的技术路线和针对性策略措施。
本次技术交流从对《暂行规定》等政策的理解入手，梳理海绵城市专项规划（以下简称“专项规划”）编制技术思路形成过程，并以《天津市海绵城市建设专项规划》案例探讨编制技术要点。
1 政策理解
为有效指导各地开展海绵城市建设，有序推进海绵城市建设试点，国务院办公厅出台了《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发〔2015〕75号），提出要“坚持规划引领、统筹推进。因地制宜确定海绵城市建设目标和具体指标，科学编制和严格实施相关规划，完善技术标准规范。统筹发挥自然生态功能和人工干预功能，实施源头减排、过程控制、系统治理，切实提高城市排水、防涝、防洪和防灾减灾能力”；并明确提出各城市2020年和2030年达到海绵城市建设目标要求的面积要求，强调编制城市总体规划、控制性详细规划以及道路、绿地、水等相关专项规划时，要将雨水年径流总量控制率作为其刚性控制指标，这些都体现了政府层面在海绵城市建设中的主导作用和规划引领作用。
国办发〔2015〕75号同时提出：从2015年起，全国各城市新区、各类园区、成片开发区要全面落实海绵城市建设要求，老城区要结合城镇棚户区和城乡危房改造、老旧小区有机更新等，以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理为突破口，推进区域整体治理，逐步实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解；各地要建立海绵城市建设工程项目储备制度，编制项目滚动规划和年度建设计划，避免大拆大建。可见海绵城市建设的的问题导向与目标导向的兼顾，是“专项规划”编制的重要出发点。《暂行规定》明确要求：编制海绵城市专项规划，应根据城市降雨、土壤、地形地貌等因素和经济社会发展条件，综合考虑水资源、水环境、水生态、水安全等方面的现状问题和建设需求，坚持问题导向与目标导向相结合，因地制宜地采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施；海绵城市专项规划的主要任务是：研究提出需要保护的自然生态空间格局；明确雨水年径流总量控制率等目标并进行分解；确定海绵城市近期建设的重点。
由此可见，“专项规划”编制首先应体现“规划引领、全面统筹、因地制宜”的思路：（1）采用“问题与目标”双导向，着力解决城市的实际问题；（2）注重近远期结合，结合建设时序、把握近期重点；（3）重视空间统筹和保障落实，各项措施应具有针对性和可操作性。
其次，从“暂行规定”第三章“基本内容”构成来看，并不是一般的大纲形式，因此规划成果的内容形式不应固化，而应强化内涵，鼓励创新；强调应重视分析，科学合理推导结论和措施。
2 “专项规划”编制技术思路
2.1 技术路线形成
技术路线的目标导向，重在落实国家《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》、《水污染防治行动计划》等国家要求，具体目标和指标达到《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》的要求，全面推动海绵城市建设，明确近远期建设时序，合理有序保障海绵城市建设。而问题导向，则需要系统梳理城市涉水问题，如内涝积水问题、黑臭水体问题、水资源利用问题、水生态问题等，提出系统的解决方案，重点改善城市建成区民生问题。
同时，由于各城市规划层次与范围不同，城市海绵城市建设的条件和面临的主要问题不同，相关规划支撑力不同，即便采用相同的技术方法，各个城市应有不同的技术路线。
图1 规划技术路线图（以某市为例）
2.2 基础研究
2.2.1 规划背景研究
规划背景的研究，有利于确定工作重点、梳理规划层次，并能有目标的引导基础分析。可从国家政策要求、海绵城市建设基础条件、建设理念研究和本次规划作用切入。
2.2.2 问题和需求指向
除按《暂行规定》要求，分析城市区位、自然地理、经济社会现状和降雨、土壤、地下水、下垫面、排水系统、城市开发前的水文状况等基本特征，还应对城市水污染、热岛效应、岸线情况等进行分析，识别城市水资源、水环境、水生态、水安全等方面存在的问题以及可能存在的风险。
2.2.3 规划范围与层次
规划的范围和层次，应通过详细的分析确定，除按《暂行规定》要求对中心城区进行规划外，还应结合城市规划范围适当调整，如将“城市规划区”、“都市区”、“市域”等范围纳入，提高规划的指导性、操作性以及控制要求的覆盖度。
2.3 规划目标初设
根据降雨条件可初步确定海绵城市建设目标（主要为雨水年径流总量控制率），但需在各项系统规划基础上，结合水资源条件与水质条件、建设情况与下垫面条件等进行校核调整，最终确定径流总量控制率，进而明确近、远期要达到海绵城市要求的面积和比例，并提出海绵城市建设的指标体系。
2.4 规划框架确定
在技术路线指导下，可以形成规划技术框架或成果框架，各城市因自身条件和问题、需求的差异，技术路线千差万别，成果形式也不尽相同。但其中，海绵城市建设基础与特征应是各项技术工作的基础；水安全、水资源利用、水环境、生态系统规划方案则是规划可操作实施的重要条件，应通过各系统的梳理，形成相互呼应的应对措施和管控策略，进而在空间上得到落实，形成建设时序和保障措施。
3 天津市海绵城市建设专项规划编制案例
3.1 区域概况
天津市地处太平洋西岸渤海湾边，是我国中央直辖市之一。西北距北京137千米（铁路里程），东北距唐山125千米，是我国资源开发较早，经济发达和城镇分布密集的地区之一。天津作为海河水系的入海口，扼南北大运河咽喉，是华北地区的海上门户。天津南北长约186千米，东西最宽101千米，总面积11919.7平方千米。天津市地势北高南低，西北高东南低，平原面积占全市陆地面积的94.2%。
天津市多年平均降水量为511.4mm，由北向南递减。春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋高气爽，冷暖适宜；冬季严寒，降水稀少。2001年至2013年天津市年均水资源量下降至13.2亿m³，是全国人均水资源占有量最低的省份。全市各类水体水面面积1256.6平方千米，占天津市国土总面积的10.5%；河口闸坝众多，水系调度复杂。
全市有27条黑臭水体，中心城市内水环境质量普遍较差：在监测的主要河段中，除海河中段水质为Ⅳ类外，其它主干河流如海河下段、北运河、永定新河、子牙河、新开河-金钟河、北塘排水河、大沽排水河、独流减河、马厂减河、子牙新河、蓟运河、潮白新河水质均为劣Ⅴ类。
3.2 问题与需求
3.2.1 问题梳理
（1）资源性缺水严重，生态用水紧缺，非常规水资源利用率偏低。自2001年以来，天津市水资源总量基本呈衰减态势，2001年至2013年天津市年均水资源量下降至13.2亿m³，当地产水量远不能满足天津市用水需求（近年平均约23亿m³），即使大量利用外调水，现状人均用水量仍为全国最低的省份，资源性缺水严重。由于资源性缺水严重，经济社会发展长期挤占生态环境用水。由于河道生态补水不足，水体长时间不流动，又加剧了水环境恶化。
（2）天然湿地萎缩，水域面积锐减，城市海绵体受损。近十年，经天津市下泄入海的水量年均为13.0 亿立方米，较多年平均减少了48.3 亿立方米，境内所有一级河道基本常年断流，大部分河道一年断流300天以上。与此同时，由于城市发展建设的需要，占用了大量的坑塘、滩涂湿地，造成大量湿地萎缩。河湖、湿地、洼淀日趋萎缩，全市水域面积锐减，水域面积率由建国初期的27.3%降至10.5%，湿地和湖泊面积与上世纪五六十年代相比减少了80%，水源涵养能力远远不足。
（3）排水出路不畅，设施能力不足，城区部分地区内涝严重。对中心城区的内涝风险分析表明，未建设泵站造成易涝区14片，影响范围4354公顷；管网不完善造成易涝区15片，影响范围938公顷；排水系统不完善造成的易涝区23片，影响范围2322公顷；地道建设不完善造成的易涝点30处。
（4）全过程污染控制与治理不足，水环境质量普遍较差。全市水体水质较差，近岸海域环境质量也不容乐观，70%的监测点位水质为Ⅳ类和劣Ⅳ类（海水水质标准）。中心城市黑臭水体分布较多，目前中心城市范围内有黑臭水体17条，其中中心城区4条，滨海新区1条，环城四区12条。
3.2.2 重点需求
天津市海绵城市建设有四方面突出需求：
（1）广泛开源，完善水源调配系统，保障城市生态需水。
（2）保护修复，构建海绵城市生态安全格局，增强海绵体功能。
（3）加强能力，构建建高效生态的城乡排涝体系，缓解城市内涝。
（4）强化控污，全面推进水环境保护与治理，重塑健康水生态。而其中，最突出和直接的需求是水资源条件的改善与水环境的提升。
3.3 总体建设目标
3.3.1 目标与指标
规划围绕美丽天津和节水城市建设目标，提出了“河畅岸绿、人水和谐、生态宜居、滨海特色的海绵天津”总体建设目标，选取年径流总量控制率、年SS总量去除率、雨水资源利用率为天津市海绵城市规划关键控制指标，分市域、中心城市、中心城区和滨海新区分别给出相应控制要求。
在中心城市范围内，对各汇水分区进行指标分解；在中心城区和滨海新区范围内，结合控规单元形成管控单元并对各项建设目标和工程措施类指标进行分解。
图2 天津市中心城市汇水分区划分
3.3.2 生态安全格局与海绵城市建设分区指引
落实京津冀区域生态格局保护与生态修复要求，细化市域“南北生态”总体布局，结合天津市域生态空间格局，保护中心城市内“河、田、湖、海、林、湿地”等自然生态本底，构建中心城市“一河、一带、两环、三廊、多节点”的生态安全格局。在此基础上，形成中心城市海绵城市格局，提出各要素建设要求。
图3 天津中心城市海绵格局图
根据海绵建设适宜性评价，结合不同区域的自然地形地貌、地物的集聚特点、自然和人工元素，将天津中心城市划分为五个不同功能片区，分别为生态保护与生态修复区、雨水资源综合利用区、雨水污染控制区、高强度老城区海绵建设区、工业集中区域海绵建设区。
图4 海绵城市功能分区
3.4 系统方案构建
3.4.1 水安全工程体系
水安全工程主要解决城市内涝问题，同时还应考虑城市饮用水安全保障。在内涝方面，工作内容与排水防老规划较为接近，但首先应继承城市防洪格局要求，进而将重点放在防涝格局、内河水系整治、雨水管渠系统、内涝片区整治等内涝防治工作上。
3.4.2 水资源系统
通过水资源供需平衡测算，梳理各项工程和非工程措施，形成区域水资源优化配置方案，其中：地表水及入境水用作农业和生态用水，地下水用作农村生活和生产，外调水作为城市生产和生活用水，提高再生水水质作为市政用水、园林绿地和生态用水，雨水收集利用作为市政用水、园林绿地、生态用水，淡化海水用于城镇工业、生活。
对雨水利用，建设分散式雨水蓄水池，雨水调蓄设施的平均蓄放水次数约10次，每次可利用约8d；同时考虑自然坑塘、水域、河道等自然调蓄空间以及新建调蓄工程（每新建或改造1ha硬化地面，配建300m³分散式雨水蓄水池，考虑现状城区建设条件，按10%比例考虑工程量），中心城市总调蓄容积525万立方米。对再生水设施，近期完善再生水设施，建设再生水管道约360km，近期供水规模达到21.5万m³/d.
3.4.3 水环境系统
分单元测算环境容量与污染负荷，形成污染物污染负荷削减方案，并提出具体策略与措施：
（1）污水处理厂提标改造工程，改造现有污水处理厂处理工艺，其中，中心城区改造污水处理厂4座；滨海新区改造污水处理厂5座。
（2）合流制污染控制工程，调蓄管道总长约15公里，调蓄容积99000立方米，在双林截污泵站处配建初期雨水调蓄处理池1座，解决五大道地区合流制溢流污染问题。完成其它合流制地区雨污分流改造。
（3）雨水径流污染削减工程，包括源头削减工程和末端处理工程两大类，主要工程量为源头建设下凹式绿地15114公顷，生物滞留设施2707公顷，生态湿地330公顷。
3.4.4 水生态系统
一是优化、协调城市河道功能区划，对各河道的流经区域、主导功能、控制水质标准等进行了确定。二是进行河湖水系岸线建设时尽可能多地保留自然原始形态，减少对生态的破坏，实现防洪、水土保持、生态、景观、休闲等多种功能集于一体。三是结合河道护岸生态化改造，因地制宜，对河道内部进行水生态修复，在河道内营造适宜的生物栖息环境，调整河道结构，创造符合当地实际情况的河道自然环境，促进河道生态系统的良性循环，恢复河道生态系统的自净功能。同同时，通过海绵城市建设格局，强化城市绿廊和冷源布置，缓解城市热岛效应。
3.4.5 单元管控与多目标融合
各系统策略措施自成体系，但相互之间尚需充分协调，最终形成空间布局一致、具有可实施性的措施。
3.5 保障措施
规划的实施保障体系包括规划管控与衔接、建设施工与维护、监测评估考核体系、建设保障体系等方面。其中建设保障体系目前尤为重要，包括：（1）完善组织机构，成立海绵城市建设工作领导小组，明确部门职责，加强部门沟通和协作。（2）完善规划建设管理制度，将海绵指标纳入地块开发的规划建设管控，完善技术标准体系，建立绩效考核与监督评估机制、相关设施管理制度。（3）资金保障，创新投融资机制，引入社会资本，采用ppp模式，创新金融模式，加大政府投入，完善财政补贴制度，建立中长期财政预算制度。
4 结语
海绵城市建设必然采用“政府主导、规划引领、全面统筹”的方式，方能全面贯彻生态文明理念，建立尊重自然、顺应自然的低影响开发模式，系统解决水安全、水资源、水环境问题。但是海绵城市专项的编制，必须重视城市特征把握和因地制宜的策略措施，强化管理落实，重视强制指标的确定和与法定规划的衔接与落实。
天津生态城：雨水综合利用典范/海绵城市应该怎么建 /低影响开发设计与海绵城市
天津生态城：雨水综合利用典范
原创 2016-06-24 徐志强，等 中国给水排水
编者按坚持绿色发展的理念，以探索生态文明建设为发展路径，天津生态城建设之初总体规划中明确了充分利用城市雨水资源，控制雨水径流污染，用生态化的“源头控制”技术代替传统的“终端处理”技术，尽量缩小和降低不透水面积，以维持自然的水文状态；提高城市雨水综合利用效率，从而减轻雨水引起的面源污染并缓解洪涝灾害，实现城市水环境健康循环；结合城市特点合理规划，协调好雨水综合利用与城市建设之间的关系，强化生态化的、综合性的雨水处理与利用工程措施，从而实现生态城经济、社会及环境效益的和谐发展。
为满足生态城区域用水，生态城在建设之初就确立了地表水、地下水等常规水源与再生水、雨水、海水淡化水等非常规水源相结合的水资源供应体系，其中地表水由汉沽水厂、津滨水厂和开发区水厂提供；地下水由岳龙地下水源地提供；再生水由区内营城再生水厂和旅游区再生水厂提供；雨水由区内雨水集蓄利用系统提供；海水淡化水由北疆海水淡化厂提供。雨水被定为继地表水、地下水、再生水之后的城市第四水源。
①雨水自排区域（图1中黄色区域）
充分结合天津生态城丰富水域特点，减少雨水泵站规模、数量，降低日后运行维护管理费用，邻近水域的小面积建设地块以及临水绿地考虑雨水自流入周边水系，定为雨水自排区域。
图2 天津生态城雨水处理与综合利用路线天津生态城雨水综合利用设施主要有屋顶集雨系统、低势绿地、植被浅沟、透水铺装、雨水花园、人工湿地等工程技术措施，经处理后的雨水可以补充地下水，或作为景观用水与市政杂用水。天津生态城通过雨水资源的收集、渗透、储存、调蓄、处理、涵养地下水以及外排技术路线的实施，充分体现了海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”的建设要求，通过各类技术的组合应用，实现了径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。4 天津生态城雨水利用建设现状4.1 雨水收集利用天津生态城利用区域全部道路、广场、绿地、屋面等场地收集雨水，在这些场地中集成应用低势绿地、植被浅沟、透水铺装、雨水花园等技术，实现对雨水的综合处理与利用，并兼顾调峰和蓄滞功能。
①路面雨水收集利用生态城道路采用铺设渗透路面、草坪砖、生态砂基透水砖等，达到将雨水入渗地下的目的。部分雨水通过透水路面渗透到地下，可以对地下水起到补给作用。另外，具有一定吸附性的土石料可以对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的吸附作用。庭院、停车场、广场等集雨区主要采用嵌草铺装的地面材料，增加雨水下渗量，减小雨水径流系数，保证城市排水安全，便利出行。
生态城道路雨水的收集充分利用道路绿化带，使之成为道路径流渗透与污染物截留的第一道屏障。生态城道路雨水收集系统如图3所示，道路采用三条绿化带分隔机动车道与非机动车道，非机动车道设置为5 m，每个绿化带的宽度都设置为3 m。绿化带高程控制在道路高程以下100 mm，设计为低势绿地或植被浅沟。道路雨水通过径流流入两侧的绿化带内，由设置在绿地内的雨水口收集后经雨水管道输送至雨水泵站。
图3 道路雨水收集系统图3中，中央分隔带铺设防渗土工布，防止雨水渗入路面结构，雨水通过绿化带中设置的渗沟排出，渗沟每隔100 m左右设置一道横管，横管出水口直接接入雨水井。根据不同需求在侧分带中每10~25 m设置一个雨水井，每个雨水井两侧都设置雨水收水口，收水口中内置雨水箅子进行雨水收集。道路雨水收集井全部设置在机动车道两侧绿化隔离带内，采用隐蔽式盖板，既能很好地收集雨水还能保证道路交通安全级面层、基层的结构稳定，在施工过程中也按照规划实现了道路无井盖及慢行系统中采用隐形井盖。
②绿地雨水收集利用生态城绿地雨水收集如图4所示，在小区及公园绿地设计上，生态城利用地势起伏变化，形成下凹绿地，以利于滞留、调蓄，以达到市政雨水汇流的洪峰交错，降低终点泵站的过流量，延长雨水径流时间，达到了储存雨水的目的；同时在这些区域适当建设地下储水池，且每个储水池都配套建有一套雨水净化设施，通过简单的处理即可就近回用作城市绿化用水。
图4 绿地雨水收集系统③屋面雨水收集利用屋面雨水污染较少、水质较好，经简单处理即可用于灌溉、保洁或补充景观用水。生态城屋面雨水利用如图5所示。
图5 屋面雨水系统屋面雨水的利用以单体建筑物为单位，采取就地收集、就地处理、就地利用的原则，屋面雨水经过收集系统后进行初期弃流、沉淀、过滤,然后进入储水罐，最终回用于小区的市政杂用。生态城内国家动漫产业综合示范园建设综合性、全覆盖的雨水收集系统，雨水全部汇入园区内部公园沉淀和净化，既可补充景观用水，也可用于绿化灌溉，园区雨水回收率达80%。4.2 绿地景观工程
生态城起步区形成了“一带一轴六片”的绿地系统。“一带”指“动漫园-南部次中心-科技园商业带”，这条商业带还串联了第二社区中心、万科社区公园、商业街、美食城、轮滑公园等配套项目，是起步区商业氛围最浓、最具有活力的区域。“一轴”指生态谷，以绿化为主，提供静谧的休闲、漫步场所。“六片”指起步区内三个已建和三个在建设的配套设施集中区域，每片都以社区中心、社区公园为核心，服务周边居民。公园休闲区的大面积绿地可以滞留更多的初期雨水，使其径流总量相应减小，一定程度上延缓了径流，使产污量减小。绿地表面对径流产生滞留作用的同时也吸附了很多径流中的污染物，这使得其径流中污染物的含量较低，污染物的产生量也较小。生态城已建成绿地景观工程如图6所示。
图6 绿地景观工程实景4. 3 生态水系修复工程生态城在保护修复自然湿地的同时，实施了与水生态修复、绿化景观建设相结合的人工湿地工程。仅3年时间，先后修复性建设了蓟运河故道示范段、慧风溪公园、永定洲公园等人工湿地，慧风溪生态廊道修复对比如图7所示。
图7 慧风溪生态廊道修复对比
生态城景观水体主要包括清净湖、蓟运河故道和慧风溪，水域面积为417 hm2，水体约1 400×104m3。由于天津地区水蒸发量大，下渗量大，降雨量小，景观水需求量大，绿化景观用水接近总用水量的1/2，景观用水费用接近绿化养管费用的1/2。绿化景观补水是节水的重要领域，生态城大规模利用污水厂一级A出水、雨水、过境水和再生水，作为景观补水，实现水资源循环利用，减少源水使用比例，降低景观用水费用。生态城景观补水主要用于弥补水系蒸发和水系渗透，以及水体更新，以确保景观水质达标。生态城水系补水方案如图8所示，生态城水系生态用水量约为2 750×104 m3/a，雨水经过处理利用后全部作为景观补水，约占生态总用水量的20%，年均近550×104 m3，可节约费用4 000万元，取得了良好的经济效益。
图8 生态城水系近期补水方案天津生态城公用事业运行维护中心已于2013年5月正式投入使用，是智能化管理平台的运行载体，中心将排水、供水、污水处理、水质监测、道路、桥梁、燃气、热力、环卫、交通等16个专业集成，实现了对整个生态城的高效管理。生态城智能化管理平台如图9所示，通过智能化管理平台的实施，生态城建成了水环境管理专网，并投入使用，连接了生态城环保、市政、水务等多家公司，保证了水环境运行数据传输、运行监测、应急指挥的信息化需要，连接了生态城污水厂、雨污水泵站、防汛管理等业务系统，实现了排水、雨污水泵站以及水环境各类运行数据的实时监测与动态报警，并根据预案进行调度指挥，形成了高效的闭环管理。
图9 生态城智能化管理平台5 建议
生态城建设过程中，通过上述技术的应用以及实际工程的实施，大大削减了雨水中的污染物，充分利用了雨水资源，进而提高了水资源的利用率，补充了地下水，起到了调蓄雨水洪峰的作用，但建设和管理过程中仍存在一些问题。
来源：《中国给水排水》
海绵城市应该怎么建
2016-08-11 来源：河北新闻网 责任编辑：侯猛
今年入汛以来，全国极端降雨频发，一些城市接连出现内涝。由此承担着增强城市防涝重任的海绵城市建设，也更加受到社会各界关注。
金螺峰公园的透水路面和山路边的生物滞留池，看上去并不复杂，但它们的效果已经受过了暴雨的考验。周聪聪摄
河北日报记者 周聪聪
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今年入汛以来，全国极端降雨频发，一些城市接连出现内涝。由此承担着增强城市防涝重任的海绵城市建设，也更加受到社会各界关注。
作为城市发展理念和建设方式转型的重要标志，旨在实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的海绵城市建设应该包括哪些方面？投资问题如何解决？各地在海绵城市建设中又有哪些做法和理念值得我省重视和借鉴？
带着这些问题，记者展开了调查——
海绵城市示意图。制图/喻萍
海绵城市到底咋“吸水”
“目前，全国大部分海绵城市的试点建设规模，一般都只有二三十平方公里，而且过去的一年也只完成了几平方公里——这样小规模的建成区还无法解决整体城市的内涝问题。这也是前段时间部分海绵试点城市出现内涝的一个重要原因。”
7月31日，中国城市规划设计研究院城镇水务分院资源能源所所长、住建部海绵城市建设技术指导专家委员会委员王家卓告诉记者，但经过海绵城市改造完成的试点片区防治内涝效果非常明显。
8月2日，在位于全国第一批海绵城市建设试点城市江西省萍乡市滨河西路的金螺峰公园里，正在休闲纳凉的当地普通居民、67岁的退休工人张军平，用切身感受向记者证实了海绵城市的“吸水效果”。
今年7月17、18日，江西萍乡市连续两日暴雨，平均降雨量79.8毫米，老城区内多条道路出现内涝积水。“可是雨一停，我们现在站的这个公园里，就一点积水都看不到了。”聊起不久前的那场大雨，张军平老人一再称赞，“这个‘海绵’还真是有用。”
据了解，金螺峰公园位于萍乡市老城区，“以前一下大雨，公园里很难正常行走，积水至少会淹没脚踝。而现在雨一停就能出来锻炼。”张军平说。
植草沟剖面图
金螺峰公园为什么能够做到雨停水消？
当中的秘密就在于公园里建成的一块块“海绵体”——路面上重新铺设的2275平方米透水砖和透水型混凝土，以及山上的一层层梯田状分布的生物滞留池，就像海绵的“孔洞”一样，行之有效地“吸干”了雨水。
“城市‘海绵体’既包括原生态的河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。”王家卓介绍，目前海绵城市建设常用的绿色措施主要有：一是将水泥硬化路面改装成透水铺装、透水沥青、透水混凝土等，有些地方还会在绿地下埋入蓄水模块；二是把高于地面的草坪改为低于地面的下沉绿地，将雨水引至渗水能力更强的泥土中，同时通过沉淀下渗过滤作用降低初期雨水污染；三是建设雨水蓄水池。此外，建设绿色屋顶、植草沟等也是常见的方式。
在江西萍乡市建设局小区，记者就看到了一个由雨水花园、下沉式绿地、植草沟、调蓄池四部分组成的“海绵系统”。这四个部分通过溢流管和底部的渗水管等环环相连，周围建筑的排水管道经过雨污分流改造后，将雨水直接引入雨水花园，雨水经过一层层净化最终成为清水排入小区原有的景观水池。
“这个小‘系统’，就是在落实海绵城市理念的具体措施——‘渗、滞、蓄、净、用、排’的6字箴言。”萍乡市海绵城市建设技术服务部负责人、北京清控人居环境研究院有限公司水务与工程所所长助理郭迎新解释说。
“渗”，是利用各种路面、屋面、地面、绿地，从源头收集雨水；“滞”，是降低雨水汇集速度，既留住了雨水，又降低了灾害风险；“蓄”，是降低峰值流量，调节时空分布，为雨水利用创造条件；“净”，是通过一定过滤措施减少雨水污染，改善城市水环境；“用”，是将收集的雨水净化或污水处理之后再利用；“排”，是通过地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放，避免内涝等灾害。
以生物滞留池为例，郭迎新介绍说，它比路面地势低20多厘米，建筑雨水和透水铺装下渗雨水经渗排管排入其中，池内种有芦苇、美人蕉等耐水植物，池底装有渗排管。“一旦下雨，雨水会流入生物滞留池，池内的植物则把水中的泥沙留下。经过净化的雨水再通过植草沟传输流入景观水池，水池里设置循环系统，可将水提至生物滞留池循环净化，每天下午还可以取水池里的水喷洒路面和浇灌小区花草，海绵的效果就在整个雨水渗透、调蓄、净化、循环、回用体系中充分体现。”
“海绵城市的建设旨在实现‘小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解’的目标，目前我们首先是针对城市面临最突出的内涝问题，建立起内涝防治系统。这既然是一个关于水循环的系统工程，就绝对不能只关注某个具体设施的作用，而忽视了水从哪里来、到哪里去以及怎么去的大问题。”王家卓表示，这也是目前各地海绵城市建设中需要注意的一个问题。
记者在萍乡采访时，刚好遇到郭迎新与承接了该市某段道路透水铺装改造设计任务的某设计院工程师就施工设计进行沟通。期间，郭迎新一直强调前期设计“关键在于摸清透水路面周边管网、河流的分布情况”，并在此基础上，给出雨水下渗后，排放或收集的最优方案。而不是将透水铺装改造等同于海绵城市建设，仅单纯地做一个透水面层的改造。
“要通过建设周边绿地、调蓄池等具有积蓄和净化功能的‘海绵体’削减产汇流，比如道路中间的绿化带建成下凹的，收集经过净化的道路上的雨水；小区中高于地面的草地改为下凹的草地绿化带，能够使雨水自然地渗透到泥土中，而不是形成地面雨水径流……”
河北省城乡规划设计研究院市政工程三所所长司绍林表示，传统城市建设模式，主要依靠管渠、泵站等“灰色设施”来排水，以“快速排除”和“末端集中”为主要规划设计理念；而海绵城市建设正是强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色设施”来组织排水，以“慢排缓释”“源头分散”和“生态需求”为主要规划设计理念。
海绵城市建设如何“不差钱”
7月8日，迁安市政府与迁安市华控环境投资有限责任公司正式签约海绵城市PPP项目。
此次引入社会资本的签约，使迁安建设海绵城市变得“不差钱”：35个建筑与小区、69项道路与管网、现有8万吨污水厂的提标改造、新建5万吨东部水源地和第三水厂、新建4万吨工业污水厂、新建三里河郊野公园、三里河生态走廊改造、三里河下游疏浚及一体化信息监控平台等9个子项目113项具体工程，将于8月底开工。
根据国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》的目标要求，通过海绵城市建设，实现将城市70%的降雨就地消纳和利用，到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。
显然，面对这样的“时间表”，业界和公众一方面充满期待，一方面又难免普遍关心其资金来源。
“针对资金问题，指导意见中明确提出，要积极推广政府和社会资本合作（PPP）、特许经营等模式，吸引社会资本广泛参与海绵城市建设的基本原则。作为试点城市，河北迁安的融资探索走在了全国前列。”王家卓表示。
针对海绵城市建设项目散、小等特点，迁安将可经营性项目和非可经营性项目“肥瘦搭配”，采取将19.32亿元的项目整体打包的方式引进社会资本。迁安海绵城市建设投资金额总计33.98亿元，其中PPP项目融资解决了一半多的资金问题。
“迁安将项目整体打包给专业公司运营，最后按效果付费，如果项目完工不能实现年径流总量控制率目标，迁安市政府可以按照合同不支付或少支付约定的费用。”王家卓介绍说，迁安模式，不仅使海绵城市的建设资金得到保障，也有利于实现资本、技术、设计、施工、运营维护各环节各方面权、责、利明晰，从而确保财政投入效果实现最大化。
迁安的融资模式，为资金的“开源”提供了借鉴；而萍乡的实践，则为资金的“节流”提供了参考。
据介绍，萍乡市海绵城市示范区总面积为32.98平方公里，其中新城区近21平方公里，老旧城区12平方公里。今年6月底，财政部、住建部、水利部对全国30个试点城市第一年的工作进行了考核，萍乡市在老旧城区类海绵城市改造方面受到了专家的一致好评。
“因为老旧城区结构固定，改造难度大，其改造历来被业界视为‘难啃的骨头’，也一直被认为是资金投入最大的部分。”王家卓介绍说，正是为了便于总结摸索老旧城区改造经验，在组织全国第一批海绵城市建设试点城市申报时，曾明确要求示范区必须同时包括新建片区和老旧片区。
“老旧城区要以问题为导向，哪有问题集中解决哪里，而不是把每寸土地都翻开重建。”萍乡市海绵城市试点建设工作领导小组办公室第一副主任、萍乡市建设局局长李新民告诉记者，自申报试点城市成功，2015年萍乡市已完成了12个老旧小区的改造。
记者在现场看到，即使在改动较大的一些小区院子里，也并未出现“大手术”，而是在保留了原有的乔木的基础上，主要对原有的绿地进行下凹处理，如建设局小区通过构建循环系统，使之前水池里发臭的死水变为活水，并对建筑排水管进行改造，实现雨污分流。
而对于公共绿地较少、改造条件不好的老旧小区，郭迎新表示，是以小的汇水片区为出发点，将改造难度大的小区与同在一个小汇水片区内的改造难度较小的小区的道路、绿地一起考虑进行整体指标分解，避免大拆大建，一般每个老旧小区平均花费只有五六十万元，效果却往往非常明显。
“萍乡市海绵城市建设的总体要求是使75%的降雨就地消纳和利用，但结合老旧片区的现状，并不意味着要求每个具体的小区、每条具体的道路都要达到75%的标准，而是通过区域内的统筹协调，整体控制在标准之内。”郭迎新举例说，“比如在有改造条件的萍乡市建设局小区，经过改造可以达到80%的就地消纳率。而与它毗邻的萍乡市总工会小区改造条件不好，只能消纳50%左右。但可以通过管网的设计，使前者帮后者消纳一部分雨水，使它们总体达到标准。”
“老城区改造，还应在尊重现实的基础上，充分结合现有条件进行改造，尽可能避免大拆大建。”王家卓表示。
郭迎新告诉记者，萍乡市海绵城市建设试点城市申报前，商业区文昌路的道路整修已经开始。“海绵城市实施时，混凝土垫层和碎石层都已经铺装完毕了，再把它‘豁开’整个改掉，不仅严重资源浪费，也会因延长施工而给群众造成不便。”
鉴于这些原因，文昌路的设计并没有简单照搬透水路面的通常做法，而是经过技术论证，在已经铺好的混凝土层和碎石层上面加铺透水混凝土层和滤石层。然后在不透水的混凝土层和碎石层每隔6米切一条排水盲沟，沟内安放渗排管，并与排水管网连接，以实现透水。从而在保证透水效果的基础上，降低了返工成本，并有效缩短了工期。
萍乡不仅在建设投资上严把关，还在节约成本上下足了功夫。
“海绵城市的建设，甚至带动了我们本地产业结构的战略性转型。”李新民表示，陶瓷是萍乡的传统产业，目前当地陶瓷企业已经开始利用废旧陶瓷原料生产透水砖，使其成本下降到原来的十分之一。
“经过测算，市内人行道、公园的透水路面，连材料加施工，总体成本算下来每平方米造价也就200多元，比之前采用的花岗岩路面成本低得多——里外里都是合适的。”
海绵城市怎么克服“水土不服”
最近，萍乡市西门区、蚂蝗区、万龙湾区的海绵城市改造勘察、设计工作已基本完成。随着后续建设施工，这三个萍乡市区内涝最严重的片区即将彻底告别“城市看海”的历史。
“我们将萍乡市海绵城市建设示范区以河流为界分成了7个片区。老旧城区以问题为导向，新城区以目标为导向，每个片区都有需要解决的主要问题。”郭迎新介绍说，三个老旧城区虽然都有内涝严重的问题，但又有各自特点。比如，蚂蝗河存在合流制管道溢流污染的问题，因此蚂蝗区还要进行雨水管网改造。
“每个区域重点治理什么，都是在前期勘查调研基础之上进行的整体规划，是根据各区域具体需要解决的实际问题量身定制的。”李新民介绍说。“萍乡市在三部委的年度考核中之所以能够脱颖而出，主要是因为除了老旧小区改造外，萍乡市在规划体系完整度和监控一体化平台方面都是齐头并进。”
“绝大多数试点城市目前仅制定了一部《海绵城市专项规划》，相比之下，萍乡市制定的‘七项规划、三个标准’为海绵城市的建设、落地提供了详细、规范的指引。”郭迎新说，在海绵城市建设之初，萍乡市坚持规划先行，制定了指引城市生态功能布局、径流布局、水污染控制、水资源综合利用、城市基础建设开发等多个具体环节的一整套规划体系，同时对规划设计、工程设计、工程施工、工程验收等各环节都明确了技术要求和技术标准。
“海绵城市涉及到道路、园林、建筑等各个专业，必须规划先行，以防止出现盲目建设行为。”王家卓说，今年3月11日，全国《海绵城市专项规划编制暂行规定》印发，要求各地按照要求，结合实际，抓紧编制海绵城市专项规划。2016年10月底前完成设市城市海绵城市专项规划草案，按程序报批。
“在海绵城市建设专项规划中，首先就要明确，保护哪里开发哪里。然后综合考虑当地降雨、土壤和面临的主要问题，提出控制目标，并将控制目标分解到各个目标单元。”王家卓说。
为了保证建设效果，萍乡市大胆创新聘请专业技术团队，对设计、施工、验收、维护进行全过程把关，并建立了监控一体化平台。“在各个出水口，我们都安装了流量仪、浊度仪、降雨量测量仪等设备，监测数据会即时传到数据平台——即使是普通市民，在授权登录后，同样可以坐在家里看数据，真正实现了全方位在线监测。”
“目前对很多普通市民而言，‘海绵城市’还是个新概念、洋概念，实际建设中要克服水土不服，就必须要因地制宜。再好的规划和设计，也要得到老百姓的支持。”李新民说。
一年前，萍乡市进行老旧小区改造之初，曾因市民对过度拆建的担心遭到抵制。为顺利推进老旧小区的改造，萍乡市“海绵办”只好先拿机关小区“练手”。结果，实实在在的“海绵效应”很快改变了市民的观念。最近，先前曾让“海绵办”吃了闭门羹的萍乡金典城小区居民，联名投书“海绵办”，主动申请启动改造。
“海绵城市理念的提出，本来就是问题导向、因地制宜的结果。”王家卓表示，当下，仍有很多人简单地将其概念等同于国外的“低影响开发”，认为“只要建建屋顶花园、雨水花园、下凹绿地就是海绵城市”，这是很片面的。
王家卓解释说，“低影响开发”概念于上世纪90年代最早在美国提出，主要是用对环境影响较小的绿色手段对雨水进行多目标的源头控制。但此概念提出之前，美国已经初步解决了内涝和水环境问题。
相比之下，中国城市“灰色设施”部分，即排水管网、泵站、调蓄池等欠账太多，单纯依靠绿色方法不能彻底解决问题。必须双管齐下，用这两种手段综合、系统地解决城市内涝和水环境污染等问题。
7月19日起，北京遭遇将近50个小时的连续降雨，全市总雨量超过了2012年“7·21”特大暴雨，尽管仍有局部地区出现积水，但城区基本没有出现“看海”场景，也未造成重大财产损失和人员伤亡。“这其中，提高城市排水防涝设施建设标准，对易涝点进行治理，功不可没，当然，这些灰色设施的建设本身也是海绵城市建设的重要内容。”王家卓表示。
“在推进海绵城市‘绿色设施’建设的同时，切不可忘记推动排水防涝的‘灰色设施’建设，二者不可偏废。尤其是该提高标准的地方必须要提高，该修建雨水调蓄设施的地方必须修建。”王家卓表示。
打造“海绵城市” 彰显生态功能
作者：许贵元 来源：中国矿业报
夏季来临，逢大雨必内涝，成为不少城市面临的困境。海南省三亚市将城市生态修复与城市建设结合起来，注重恢复生态滞、净、用能力，为解决城市内涝问题进行了有益探索。日前，今年第3号台风“银河”从三亚市过境后人们发现，一些地势较低、极易积水的路段并没有像往年那样出现积水，三亚市“海绵城市”建设试点工作效果初显。未来3年，三亚市“海绵城市”建设总投资将超过40亿元。这则新闻着实令人欣慰！
所谓“海绵城市”，是一个通俗的比喻，即科学运用综合手段，因地制宜进行生态修复，增强城市吸水、排涝、抗灾功能，使城市小雨不积水、大雨不内涝、雨后行人方便、交通无阻，因此被称为“会喝水”的城市不怕涝。然而，多年来，随着城市建设规模的扩大，许多城市在建设过程中，一般都偏重于道路、管网、照明等必要设施的“硬件建设”，而忽视或轻视“生态修复”工程的配套建设，这种建设模式埋下了许多“城市隐患”。尤其是城市地下铺设的排水管网，常常因设计标准、资金不足、建设工期受限等因素，导致工程不达标或草率完工等。
很多城市一旦遇到大雨和暴雨，由于排水功能不适应，积水如同一片海洋，给人民生命和财产造成了不可估量的损失。这些沉痛的教训，并没有使一些城市真正醒悟，其依然习惯于“亡羊补牢”的做法。在一些城市，我们经常看到，刚铺好的马路没有几年就被挖开断行，重新更换大口径的地下排水管道，重复建设，不仅浪费了大量的财力、物力和人力，也给广大民众的出行带来了诸多不便。
三亚市坚持“生态效益优先于经济效益；民生安全优先于景观效果；长远利益优先于眼前利益”的理念，把建设“生态城市”作为头号民生工程和幸福工程，在推进“海绵城市”建设中，海南省主要领导旗帜鲜明地强调，把违背自然规律和民生诉求的项目坚决拆掉，集中力量打好城市生态修复攻坚战，保护生态环境就是保护“金饭碗”和“生命线”。海南省和三亚市领导的执政理念与党中央提出的建设“生态文明”和“美丽中国”的重大战略部署是一脉相承的，值得其他城市借鉴学习。
笔者认为，学三亚，首先要牢固树立“生态立市”的新型理念，让“生态就是生命、环境就是民生”的理念深入人心，不能让生态文明成为一句时髦的口号，写在纸上、说在会上、贴在墙上、挂在天上，而是要落实到行动上，形成以“领导带头抓生态、全民参与搞生态，齐抓共管保生态”的良好局面；其次是把生态修复与城市建设有机结合，同步抓起。三亚市在实践探索中也着力强调，防止“为了海绵而海绵”，将海绵城市与恢复城市生态滞、净、用能力有效结合，尊重自然规律和城市特点，因地制宜搞生态建设。由于生态功能的综合发力，今年汛期，面对台风洪水袭击的三亚市固若金汤，城市秩序井然，让广大市民尝到了加强生态建设的甜头。
三亚市狠抓生态修复、建设海绵城市的一系列举措和做法，值得倡导和推广。我们期盼全国可以涌现出更多的“会喝水”的海绵城市，在五大发展理念的指引下，不断开创我国生态文明建设的新局面！
【深度好文】低影响开发设计与海绵城市
原创 2016-08-12 吕伟娅 / 许道坤
进入夏季，我国多数地区开启新一轮暴雨模式，南方多个城市近期上演年度“看海”大戏。究其原因，由於城市大规模丶高强度的开发和建设改变了土地使用性质，使得用沥青丶混凝土和铺地砖等不透水材料铺设成的“硬地面”面积不断增大，造成城市下垫面透水性能减弱，渗水能力降低，径流量加大，而我们城市排水管网不堪重负，因此频频“看海”。
常规的应对措施就是在城市道路下敷设口径更大的雨水管，而基於低冲击开发理念的透水性铺装技术通过雨水渗透，可以缓解地表径流所带来的冲击，改善并维护城市的水环境。海绵城市正是基於这种低冲击开发理念而提出的，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水丶蓄水丶渗水丶净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。建设海绵城市，把被水泥硬化的“钢铁城市”，逐渐变为可以自由呼吸的“海绵城市”，使雨水自然积存丶自然渗透丶自然净化，有助於解决城市内涝和防洪问题，重新构建健康的城市生态回圈。
城市下垫面转变为具有透水性的铺装後，对减少下垫面径流量的改善程度有多大？不同的下垫面对城市雨水排水影响有多大？配合集团今年开始设计的两个微观尺度的海绵城市景观设计项目，本期《城设·志》特地邀请到了与我们集团紧密合作的，有份参与国家《绿色生态城区评价标准》编制的全国着名水系统和雨水利用综合规划专家，南京工业大学吕伟娅教授为我们分享她的研究成果。
摘要
透水性铺装根据地表渗透方式划分为缝隙渗透和自渗透，每一种渗水方式又涵盖了不同透水材料铺装的下垫面。这些下垫面的径流系数是城市雨水管网设计的重要依据。本文分两个部分探讨城市下垫面转变为具有透水性铺装后，对城市雨水排水的影响。其一，以降雨强度、降雨历时和路基承载条件三个影响因子考察对下垫面径流系数的变化，探求不同透水性铺装下垫面径流产生机理和趋势；其二，通过研究透水材料下垫面的径流量，对比不同透水性铺装的渗透效果，并分析各自下垫面径流系数，提出径流系数指标体系。综合以上两个方面，评价透水铺装对减少城市下垫面径流量的改善程度，践行城市低冲击开发模式。
关键词：透水性铺装，径流系数，下垫面
1. 背 景
城市的开发建设改变了土地使用性质，使得用沥青、混凝土和铺地砖等不透水材料铺设成的“硬地面”面积不断增大，造成城市下垫面透水性能减弱，持水能力降低，径流量加大。这些不仅改变了城市开发前的水文状态，而且削弱了对城市降雨的调蓄能力，加大了防洪压力，对交通出行等方面造成不利影响。常规的应对措施就是在城市道路下敷设口径更大的雨水管。而基于低冲击开发理念的透水性铺装技术通过雨水渗透，可以缓解地表径流所带来的冲击，改善并维护城市的水环境。
虽然透水铺装技术得到了推广，但在我国现行的排水规范中缺乏对透水下垫面的分类，也没有对应的透水下垫面径流系数值，见表1[1]，使得工程设计人员在设计透水铺装下垫面雨水管网时，无法选用与之相匹配的径流系数，影响到雨水管网设计的安全性和经济性。因此，亟需对不同类型的透水性铺装下垫面径流系数进行测试，以提供科学合理的径流系数值。
目前常用的城市下垫面径流系数可能存在以下局限性：
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没有区分不同降雨重现期。而径流系数同降雨重现期关系密切，随降雨重现期的增加而增大[2]，因此表1给出的下垫面径流系数取值上存在一定的不足；
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初降雨时，下垫面内部可能处于较为干燥的状态，能够存储吸收更多的径流雨水，使得下垫面径流折损量多，不能够正确地反映出二次降雨条件下的径流系数，这一影响因素对于透水铺装下垫面而言更为显著；
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不论是否透水铺装，下垫面不仅仅包含面层，而除面层之外的其它结构层厚度也影响其吸纳的径流量。透水铺装系统由透水面层、找平层、透水基层组成，按照道路的承载要求，透水基层中的级配碎石厚度是不同的，而级配碎石厚度的改变会影响到透水下垫面径流系数的变化。因此在测试径流系数时，应充分考虑重现期、次降雨条件和垫层厚度等影响因素，使径流系数测试更具科学性。
本文在测试透水性铺装径流系数时，首先对降雨重现期和路面承载力（以级配碎石厚度表示）进行划分，然后以初降雨对试验装置进行试水运行，在次降雨条件下开始测试不同透水下垫面的径流系数，最终给出城市不同透水性铺装下垫面径流系数。
2. 试 验 方 案 和 方 法
2.1 试验装置
试验中以《北京市透水砖路面施工与验收规程DB 11/T 686-2009》地方标准中的透水铺装结构为参考构建了试验装置，如图1[3]、2。
2.2 透水下垫面材料
常用透水下垫面种类包括：面包砖、混凝土透水砖、砂基透水砖、透水混凝土、植草砖等。试验铺装方案以这5种透水性铺装为主，并按照《联锁型路面施工及验收规程CJJ79-98》中的铺装方法铺装[4]，透水材料规格及来源见表2。
2.3 试验降雨强度设计
岑国平等学者在《水利学报》撰文“城市地面产流的试验研究”中表明：径流系数特别是次暴雨径流系数是降雨强度的增函数，由此考虑到雨水利用工程的降雨只取1、2年一遇，径流系数取值偏低[5]；丁跃元等学者在计算透水地面理论径流系数时对重现期选择为2年、5年、10年和20年[6]；而给城市排水管网设计对重现期选用是：一般地区选用0.5～3年；重要干道、重要地区或短期积水能够引起较严重后果的地区，选用2～5年；特别重要的地区可根据实际情况对重现期值予以调整[7]。在参考上述学者对降雨重现期选择的基础上，本试验选择2年、5年和10年重现期，每一个重现期对应的降雨历时为30min、60min、120min，以南京市暴雨强度公式计算降雨强度，共得9组降雨强度数据。试验装置透水性铺装面积2.6m2。降雨强度乘以透水性铺装面积，计算出所需的降雨流量，以此为依据进行模拟降雨，并将流量进行取整优化，见表3。
2.4 级配碎石厚度选择
路基的级配碎石层厚度以弯沉量作为控制指标[8]，也可参照经验数值确定路基厚度，其划分范围是：较繁忙人行道100-150mm；自行车、摩托车等轻型车道150-200mm；轻量轿车车行道及停车场等厚度为230-300mm[9-11]。因此试验中对透水性铺装结构层划分如下：
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透水铺装面层+找平层(30～50mm细砂)+透水基层、垫层(150mm级配碎石)
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透水铺装面层+找平层(30～50mm细砂)+透水基层、垫层(250mm级配碎石)
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透水铺装面层+找平层(30～50mm细砂)+透水基层、垫层(350mm级配碎石)
2.5 径流系数计算
径流系数ψ为地面径流量与总降雨量的比值，
式中，Q — 地表径流水量，m3
Qs — 总降雨量，m3
3. 测 试 结 果 与 分 析
3.1 150mm级配碎石层透水铺装径流系数
150mm厚级配碎石铺装中，各种透水性铺装下垫面径流系数变化趋势对比如图3：
从图3可以看出：面包砖下垫面在降雨前5min径流系数迅速上升，15min后变化基本平稳；混凝土透水砖下垫面在降雨强度小于5.77mm/min之前，径流系数增加有限，但达到5.77mm/min后，前5-10min径流系数迅速上升，15min后径流稳定并呈缓慢增长趋势；砂基透水砖下垫面和植草砖下垫面随降雨强度的增加，径流系数也相应增加，但增加幅度要小于混凝土透水砖；透水混凝土下垫面基本不产流，径流系数为零。150mm级配碎石透水铺装按照下垫面径流系数高低依次划分为：
透水混凝土铺装 > 植草砖铺装-砂基透水砖铺装 >
混凝土透水砖铺装 > 面包砖铺装
透水性能由透水材料和下层的级配碎石共同决定。由于级配碎石层相对较薄，水可迅速穿透级配碎石层，对水的下渗不会造成阻碍，因此下垫面产流主要由透水材料的透水性能决定。分析如下：
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面包砖铺装仅依赖于缝隙透水，渗水性能最差；
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混凝土透水砖孔隙率很小，渗透速度有限，在小降雨强度下，可及时地将雨水渗透，但降雨强度超过最大渗水速度后，地表产流严重。与面包砖对比不难发现，在小于5.77mm/min的降雨下，普通透水砖通过孔隙和缝隙透水，径流系数小于面包砖；超过5.77mm/min后，两者径流系数非常接近，说明在大于5.77mm/min的降雨流量下，普通透水砖基本依靠缝隙透水；
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砂基透水砖有较大孔隙的粗骨料和植草砖的大面积开孔都十分有利于水的渗透，但是砂基砖下垫面受到表面材料风积沙渗水率影响，植草砖下垫面受到填充的土壤渗水率影响，因此两者的透水效果居中；
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透水混凝土由于上下孔隙度大，孔隙之间连通性好，加之渗透的水流可迅速穿透级配碎石，阻力极小，因此该下垫面透水性能最好。
3.2 250mm级配碎石透水铺装
250mm级配碎石层试验方法与150mm厚级配碎石透水铺装试验相同，得出结论如下：
250mm级配碎石透水铺装下垫面径流系数高低依次划分为：
透水混凝土铺装 > 植草砖铺装 >
混凝土透水砖铺装 > 砂基透水砖铺装
砂基透水砖铺装随降雨强度增大，下垫面径流系数在四种材料中增加幅度最大，略高于普通透水砖下垫面径流系数。透水混凝土，植草砖，混凝土透水砖随降雨强度的增加，下垫面径流系数也相应变大。试验中混凝土透水砖下垫面径流系数在降雨5min后基本达到稳定，而砂基透水砖、植草砖和透水混凝土下垫面径流系数则在20min后逐步稳定，呈缓慢的增长趋势。
对比150mm级配碎石铺装下垫面径流系数变化图可以发现：250mm级配碎石铺装下的砂基透水砖、植草砖和透水混凝土下垫面在同等降雨强度下，较150mm铺装下垫面产流量增多，径流系数变大，而混凝土透水砖铺装则在小于5.77mm/min降雨强度下，地表径流系数增加，超过5.77mm/min降雨强度，下垫面径流系数与150mm级配碎石下垫面径流系数相比有所降低。
试验分析如下：级配碎石厚度从150mm增加至250mm，水流在其内部渗透时，受到阻碍增加，入渗速度减小。因此，在渗透相同的水量时，渗透的水量相比150mm级配碎石要少，多余的雨量一方面储存在透水面层和找平层中，阻碍了降雨中透水面层对雨水的进一步渗透；另一方面也会逐渐累积最终上升至下垫面高度形成径流。
3.3 350mm级配碎石透水铺装
350mm级配碎石透水铺装按照下垫面径流系数高低依次划分为：
透水混凝土铺装 > 普通透水砖铺装-植草砖铺装 > 砂基透水砖铺装
级配碎石厚度增加至350mm，渗水阻力进一步增大。透水混凝土下垫面，植草砖下垫面，砂基透水砖下垫面径流系数进一步增大。
降雨强度小于5.77mm/min时的混凝土透水砖下垫面径流系数随降雨强度的递增上升。但降雨强度超过5.77mm/min后，混凝土透水砖径流系数与其他级配碎石厚度下的径流系数相当，对比如表4所示：
由面包砖下垫面径流系数较大的测试结果可知，砖与砖之间的缝隙透水在实际降雨过程中是十分有限的。对于混凝土透水砖下垫面而言，当降雨流量超过5.77mm/min后，径流系数接近面包砖径流系数，主要依靠缝隙透水，缝隙透水量占总渗水量的主导地位。由于径流系数大，渗透水量少，而降雨的总量基数大，因此无论在哪一种厚度的级配碎石中，混凝土透水砖下垫面径流系数在相应的降雨强度下都较为接近。据此也可以推断出不论在哪一种厚度的级配碎石中，面包砖下垫面径流系数也相互接近。
4. 径 流 系 数 归 纳 总 结
以上研究给出了透水性铺装径流系数在重现期为2a，5a，10a，降雨历时为30min，60min和120min的条件下的径流系数试验数据。根据这些径流系数测试结果，对径流系数做如下处理：每一个重现期内的3组不同降雨历时的径流系数以各自降雨量占总降雨量的比例求加权平均值。以此综合地反映对应的降雨重现期下的综合径流系数。计算公式为：
其中Q1、Q2、和Q3分别为不同降雨历时下的降雨量；Q总为总降雨量，Q总=Q1+Q2+Q3。
径流系数计算结果如表5：
面包砖下垫面主要依靠砖与砖之间的缝隙渗水，径流系数大，渗透水量少，无论在哪一种厚度的级配碎石中，面包砖下垫面径流系数在相应的降雨强度下都较为接近。因此在250mm和350mm级配碎石中的下垫面径流系数以150mm级配碎石中的下垫面径流系数为参考值。表5中可以看出，除了透水混凝土下垫面在降雨过程中不产流，径流系数为零之外，其余的不同下垫面降雨重现期在很大程度上影响下垫面的径流系数的大小。这种变化在混凝土透水砖、砂基透水砖和植草砖下垫面中尤为明显。变化的根本原因是不同透水性铺装地表雨水的折损量各不相同，在不同的降雨量下形成了不同的径流系数。由于不透水路面雨水折损量较小，不同重现期径流系数都非常接近。
值得关注的是透水混凝土下垫面的径流系数值。在试验透水混凝土制作过程中，用粗骨料、C40水泥和胶结剂制成的透水混凝土样品，凝结后相邻的粗骨料之间形成了孔隙，且孔隙度较高。经现场10个样品的测试，其不包含封闭和“布袋型”孔隙的有效孔隙率平均值为27.7%。这些相互联通的孔隙使得透水混凝土具有良好的透水性，且渗透速度快。在试验降雨强度下，渗透速度远大于降雨强度，降落的雨水能够迅速经过透水混凝土…找平层…透水基层，最终在透水铺装系统的底部形成积累，表层下垫面不积水，地表径流系数为零。
2011年7月26日上午10时和2011年8月2日下午4时左右，笔者两次观测了南京幕府西路和幕燕滨江广场透水混凝土下垫面产流情况，并调研了该时段的降雨强度，见表6。两次降雨过程中，除个别地段因地表平整度造成小面积微量积水外，绝大部分渗透迅速，未产生地表径流，图4和图5为当时在现场拍摄的透水下垫面与不透水下垫面产流情况比较的照片。
5. 结 论
透水性铺装下垫面对地表径流有较好的削减作用，其径流系数分别为：面包砖铺装径流系数0.4～0.7，混凝土透水砖铺装径流系数0～0.55，砂基透水砖铺装径流系数0～0.85，植草砖铺装径流系数0～0.65，透水混凝土铺装径流系数基本为0。来源：城市设计
