第三节 海绵城市的技术应用

用雨水资源化解决水危机及洪灾问题一直是很多学者关注的重点，它对于缓解水资源危机，补偿城市生态环境及防洪减灾等方面具有重大社会、经济和环境效益。同样，对于海绵城市的建设，也起到至关重要的作用。以下总结和归纳了建设海绵城市所涉及、并在建设试点广泛运用的前沿技术。

1.雨水滞留系统

雨水滞留矩阵模块可以方便地安装在任何工程项目中，相对于混凝土建造的水池，不需使用地基、砖、预制混凝土等，不仅施工工期短，而且建造成本低廉。滞留矩阵包裹在一个耐用、高强度的防水层里，坚固、耐用。雨水滞留矩阵模块创建所需的存储空间，暴雨时雨水流入存储箱内，待雨洪过后，再排到指定的雨水排放口，可减轻城市雨水管网暴雨时的排放压力，有效防止暴雨带来的城市洪涝，如图2-11所示。

图2-11 雨水滞留矩阵模块

1—屋顶花园 2—排水网络 3—重力雨水管 4—过滤井 5—雨水模块 6—干净的粗河砂 7—排泄水井 8—虹吸雨水管 9—过滤网 10—市政管道 11—地表渗水 12—土工织物 13—防水层

雨水滞留矩阵模块可安装在所有的园林绿化区域及行车道、停车场等行车区域。模块化的特性使得设计、使用更灵活方便。雨水经过雨水井或雨水控制排泄坑来过滤，从而保证水源的质量，减轻对滞留矩阵的维护作业。然后通过安装节流装置减缓雨水到指定的雨水排放口的排放。

雨水花园是城市雨水利用基础设施的重要组成部分，通常被称为生物滞留区域或生物过滤器，具有减少雨水径流、降低污染物浓度并促进地下水补给的作用，结构上通常采用在浅沟槽中填充多孔介质的土壤并种植大量的植物，通过沉积、渗透、吸附、沉淀、生物转化和分解程序降低雨水径流中的污染物。当然，增加乡土植物群落的密度更有助于生物滞留效率的提升。雨水花园结构简单、建造灵活、成本较低，是值得推广的绿地雨水利用设施。

2.雨水回用系统

雨水经过加工处理有以下功用：进行草地灌溉，景观喷泉、景观湖补水；冲洗汽车，冲洗广场、马路等；冲厕、洗衣；空调冷却水补水；用作饮用水（经过水处理工艺）等。

此外，充分利用雨水还有以下好处：①可节约50%的饮用水，雨水可用于冲厕、洗衣、清洁和其他非饮用用途，大大降低了饮用水的使用；②可节约可观的成本；③保护自然水资源，而且“软质”的雨水可减少去垢剂的使用；④更少的雨水流入污水处理厂，从而实现更少的能源消耗和化学药剂的使用；⑤雨水性软，因此在洗衣、冲厕过程中可减少水垢积存。

图2-12 住宅雨水回收利用

3.雨水收集系统

（1）住宅使用——小型应用

雨水收集矩阵提供一个具有成本效益和灵活应用的雨水利用方案。在安装一个地下雨水矩阵时，因我们的模块非常坚固，可以安装在绿化带区域或行车道的下面，这样不但可节约许多宝贵的土地资源同时又不影响景观布局。

一套完整的“雨汇”雨水收集系统包括：雨水模块、雨水过滤井、防水层、按照要求组成的雨水矩阵、土工织物的保护。模块可拆卸包装，能大量减少运输成本。雨水收集矩阵可以根据所需要的尺寸和容积，最适合的可用土地空间，将雨水储水矩阵的水通过水泵出水管连接到地面，供家庭使用：如冲厕所、洗衣和灌溉等，节水量高达40%。选择安装“雨汇”雨水储水矩阵，可以大大减少我们对自来水的供水需求，如图2-12～图2-14所示。

图2-13 住宅雨水收集模型

图2-14 住宅屋面收水系统

1—屋顶花园 2—排水网络 3—重力雨水管 4—过滤井 5—雨水模块 6—干净的粗河砂 7—防水层 8—吸水管路 9—地表渗水 10—虹吸雨水管 11—地面水泵 12—土工织物

（2）商业——工程应用

雨水收集矩阵提供一个具有成本效益和灵活应用的雨水利用方案为地下蓄水要求。模块化系统的灵活性提供了巨大应用范围，可最大限度地提高水的存储量，矩阵可应用在每一个工程项目中。

雨水收集矩阵可以安装在园林领域、绿化地区、行车道及停车场下面，不需占用外部空间。安装在行车区，路面组成部分包括路基的加固：如沥青或钢筋混凝土板等，需要安装在这些地面下的雨水收集矩阵都要根据专业的工程师的规范进行设计，使雨水模块矩阵被包裹在一个耐用、高强度的防水层里。防水层需经过专业人员的施工处理，以确保整个矩阵完全密封防水。进水口和出水口连接到一个预制的混凝土井坑，它位于矩阵旁边，这个混凝土井不仅能起到维护和检查井的作用，同时还可以通过这个井连接地面上的水泵。

绿色屋顶被认为是雨水滞留和降低径流的有效方式。在不同的坡度下和不同的雨量下，绿色屋顶都具有较高的滞留率，带有深层基质和绿色植物的复合绿色屋顶能大量减少雨水流失。据推测，当复合屋顶的建造数量增加到10%时，城市雨水滞留量可增加2.8%，将渗滤沟和绿色屋顶相结合对降低雨水径流具有较高的效率，如图2-15和图2-16所示。

图2-15 商业雨水收集系统

1—屋顶花园 2—排水网络 3—重力雨水管 4—过滤井 5—井盖 6—排放控制井 7—回用管路 8—过滤网 9—雨水模块 10—干净的粗河砂 11—防水层 12—市政管道 13—地表渗水 14—地面水泵 15—虹吸雨水管 16—土工织物

图2-16 绿色屋顶

1—栽培基质 2—过滤层 3—排水系统 4—防根透屏障 5—绝缘层 6—防水层 7—屋顶加固层

4.雨水渗透系统

雨水渗透系统可补充地下含水层，防止暴雨排泄导致下游洪水。在各地都会有对雨水现场渗透和雨水滞留的要求，“雨汇”渗透矩阵系统被证明是一种最有效和低成本的能够有效解决环境问题的雨水管理方案。渗透矩阵由坚固的模块组成，暴雨被捕获并快速地流入被土工布包裹的储水矩阵中，暂时滞留，并经土工布回渗到地下，自然消散。回渗的速率由土工布的性能及周围土壤的状况而定，矩阵可以被安装在各种类型的土壤，事实证明，由于其具有卓越的渗透性，其作业效率比砾石填充的渗透系统高达6倍。高抗压强度的模块可以应用在可通车的各区域如停车场和道路。暴雨水的预过滤在系统设计中是必不可少的。结合雨水过滤井和适当的雨水排泄控制井，组合成一个完整的暴雨渗透系统。

渗透设施包括：①绿地、透水铺装地面；②浅沟与洼地（干塘）；③浅沟渗渠；④渗透管沟；⑤埋地渗透池。跟其他系统相比，雨水渗透系统具有明显的优势：①渗透池由渗透单元拼装而成，埋地布置，节约地面空间；②地下渗透池可承受交通负载及动态载荷；③布置灵活，根据地形或土壤渗透系数的要求，可带状、网状、放射状布置等；④安装方便，无须大型设备，施工时间短；⑤渗透单元的空间利用率高达95%，是传统的砾石渗透系统的3倍，从而可大大节约地下空间及施工工程量，如图2-17～图2-19所示。

图2-17 透水广场路面

1—石涡 2—54号水洗石 3—2号骨料石

图2-18 透水铺装

a）透水铺装原理图

图2-18 透水铺装（续）

b）透水铺装实景图

图2-19 地下渗透储水结构

我国的雨水资源利用已有较长的时间，并取得了一定的成绩（见图2-20），海绵城市建设是国家层面上对解决城市水资源问题提出的对策，保证了政策上和资金投入上的延续性和稳定性。未来可以“生态海绵”地区构建为借鉴，创新雨水利用规划理念，进一步完善雨水利用规划的技术、法规、管理政策，尽可能将雨水利用纳入城市规划，引导社会认识雨水利用的重要性，加大相关研究和实践的投入，从法律、经济和教育等方面提供保障，创造适合我国雨水利用的技术和艺术。

图2-20 湿地、池塘

5.增设雨水罐、道路变“透水路面”

东营是石油之城，作为油气资源型城市，东营市提出了中心城“海绵城市”的建设方案。该方案显示，到2020年，城市建成区25%以上的面积达到海绵城市建设目标，黑臭水体控制在10%以内；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到海绵城市建设目标，黑臭水体总体得到消除，把城市建设成水清岸绿、环境优美的生态文明典范城市。