在城鎮化的大背景下，我國每年有一千多萬人進城，新建成的建築相當于世界建築總量的一半若繼續采用傳統開發模式，城市地表徑流量就會大幅度增加，引發洪澇集水，河流水系生态惡化、水污染加劇等問題，因此需要引進海綿城市的減少模式。海綿城市是指采取“滲、滞、蓄、淨、用、排”等措施，充分發揮建築、道路、綠地和水系等生态系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現自然積存、自然滲透、自然淨化的城市發展方式。要實現上訴願景，海綿城市建設的設施及材料選型非常關鍵，但國内海綿城市建設剛剛起步，幾乎沒有人進行過此方面的探索。本文對海綿城市設施及材料選型進行探讨，推薦不同條件下的優化組合，為相關研究墊底基礎。

1、設施材料概況

海綿城市___低影響開發（LID）技術按主要功能一般可分為滲透、儲存、調節、傳輸、截污淨化等幾類。通過各類技術的組合應用，可實現徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目标。實踐中，應結合不同區域水文地質、水資源等特點及技術經濟分析，按照因地制宜和經濟高效的原則選擇低影響開發技術及其組合系統。各類低影響開發技術又包含若幹不同形式的低影響開發設施，主要有透水設施、初期雨水棄流設施、調蓄設施、過濾裝置、下沉式綠地、生物滞留設施、滲管/渠等，本文對部分設施的材料性能進行分析比較。

1.1透水設施

透水産品具有多孔自透水功能，其技術性能指标符合《透水路面磚和透水路面闆》（GT/T25993）标準要求。

1.1.1透水瀝青混凝土

透水瀝青混合料，實質上是一種主要由單一粒徑碎石組成的，有相對較大孔隙率的間斷級配瀝青混合料。這種結構的特點是粗顆粒集料彼此緊密相連，細集料較少，混合料的空隙率較大（通常大于20％）。透水瀝青混凝土強度較高，可使用于非重載的機動車道。采用透水鋪裝路面對，為避免雨水侵入路基，影響道路強度，在路面結構的基層和中下面層采用非透水性材料，在上面層采用透水瀝青混凝土，雨水進入透水瀝青混凝土面層采用透水瀝青混凝土，雨水進入透水瀝青混凝土面層結構的内部，從不透水頂面沿橫坡排至盲溝或路測分隔帶中，若與人行道相接時，在基層埋設排水管，縱向收集雨水，每隔一段距離排至雨水檢查井内。其結構示意見圖1.

1.1.2透水水泥混凝土

透水水泥混凝土是指材質為沙、水泥、水、再添加一定比例的透水劑而制成的混凝土制品。與普通磚相比，混凝土透水磚具有透水性、保水性、防滑功能、降噪功能。與樹脂透水磚、陶瓷透水磚、縫隙透水磚等其他材料透水磚相比，混凝土透水磚生産成本低、制作流程簡單、易操作、廣泛用于非機動車道、人行道、廣場和荷載較小的道路中。

1.1.3生态砂基透水磚

生态砂基透水磚是通過“破壞水的表面張力”的透水原理，有效解決傳統透水材料通過孔隙透水易被灰塵堵塞及“透水與強度”、“透水與保水”相矛盾的技術難題，常溫下免燒結成型，以沙漠中風積沙為原料生産出的一種新型生态環保材料。其水滲透原理和成型方法被建設部科技司評審為國内首創，并成功運用于“鳥巢”，水立方、上海世博會中國館，中南海辦公區，國慶六十周年長安街改造等國家重點工程。生态砂基透水磚經過發展和改良，種類也逐漸增多，如矽砂濾水磚/石/岩、陶瓷矽砂透水磚等。

由于強度等級不同，矽砂濾水磚适用于人行道，廣場、甬道等非機動車道路面鋪裝，矽砂濾水石、矽砂濾水岩适用于慢行車道，停車場等路面鋪裝。矽砂濾水磚主要有以下優點，以風積沙為原料，免燒結成型，節能環保，化害為利，不易被灰塵堵塞，透水的同時具有過濾淨化水的功能，接通地氣，下雨不濕鞋，下雪不結冰，可再生循環利用。

陶瓷矽砂透水磚據歐透水、透氣、防滑、減躁等諸多特點。可廣泛鋪設與人行道、廣場、公園及住宅區等。降雨時，雨水可迅速滲入地下，涵養地下水，減輕城市熱島效應，良好的抗凍融性可承受北方地區的凍融環境。陶瓷矽砂透水磚外表美觀，制作工藝特殊，其透水機理是通過破壞水的表面張力，提高雨水的滲透力，透過微空隙透水，解決了傳統透水材料依靠大孔隙透水而被灰塵堵塞和透水系數衰減大的難題。

1.2棄流過濾裝置

1.2.1電動棄流裝置

電動棄流裝置可調節棄流量大小（1~5mm）。棄流分流器平時處于開啟狀态。降雨時，雨量傳感器在降雨量達到控制值時，将指令傳至控制箱，關閉棄流器，棄流狀态結束，開始收集雨水，待達到設定的裝置狀态後，裝置複位。

電動棄流裝置的自動控制設計，能對前期污染的雨水實況控制排放，在暴雨時實現完全分流，功能齊全，節省人力。缺點是過多使用電子元件，耗電、損壞和維修頻率較高。電動棄流裝置适用于别墅、住宅小區屋面、商務樓等屋面雨水的棄流、過濾等需精确控制棄流量的區域。

1.2.2浮球閥式棄流裝置

在棄流裝置内設有浮球閥，随着水位的升高，浮球閥逐漸關閉，當收集到一定雨量後，浮球閥完全關閉，棄流後的雨水沿旁通管流至雨水收集管道。浮球閥式棄流裝置可用于道路雨水收集，分散控制。

1.3調蓄設施

1.3.1鋼筋混凝土蓄水池可用作雨水回用為主要目的的場合，水體滞留不超過5d。鋼筋混凝土蓄水池綜合造價800~1500元/m³。但鋼筋混凝土蓄水池施工工藝複雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆築、養護等），同時對施工場地的條件要求較高。鋼筋混凝土蓄水池自重大，易産生不均勻沉降。一旦破壞，修複加固較困難，不易清理，有二次污染的風險。混凝土水池為一次性使用，壽命結束後會産生大量建築垃圾。

1.3.2 pp模塊

PP模塊是由可循環使用的嵌段共聚丙烯（PPB）經一次注塑成型的單元長方體，能通過各種方式組裝成一個結構整體，其功能用于儲存雨水。在以下滲，補充地下水位為目的時優先考慮PP模塊。綜合造價方面請聯系我們（龍康公司）。

PP模塊組裝效率高，施工安裝方便，僅為傳統水池施工周期的1/3，可長時間儲水。抗壓能力強，空隙率達95％以上。但由于結構複雜，PP模塊清洗較不方便，維護困難。

1.3.3矽砂蓄水池

矽砂蓄水池由矽砂透水砌塊與矽砂濾水砌塊組合成“蜂窩狀”的淨水儲水池，以徑流控制為主要目的時推薦采用。收集後的雨水彙入淨水蓄水池中進行儲存保鮮，儲存保鮮系統是通過模拟地下水地層中儲存的結構原理儲水，底部鋪設的透氣防滲砂具有透氣不透水的功能，能夠接通地氣，實現水體與底層間的離子交換，起到對水質的保鮮作用。綜合造價請聯系（龍康公司）。

蓄水池采用蜂窩狀結構，既能達到結構穩定相應指标，又可以實現過濾淨化同步，防滲防蒸發一體化，同時透氣保鮮。進入矽砂蓄水池的雨水需在蓄水池前進行截污、沉砂等預處理，蓄水池後無需後續過濾措施。池底基本無沉積物，維護方便，較少量過濾沉澱物，可定期通過排泥設施自動處理。矽砂蓄水池結構平面示意見圖2.

1.3.4滲管

滲透管，溝是由無砂混凝土或穿孔管等透水材料制成。埋設于地下周圍填礫石，兼有儲存、滲透和排放功能。當雨量較小時，可儲存雨水，當雨量較大時，雨水從上方孔洞溢出。這種裝置構造簡單實用，但需要一定的人工維護。滲管通常用于道路旁生物滞留或下凹式綠地下。

1.4過濾裝置

1.4.1截污雨水口

前端過濾裝置。截污式雨水口是在雨水口處設過濾裝置的新型雨水口，内部濾料以爐渣，石英砂為主，對SS去除率在90％左右，對TP去除率在80％以上，對COD的去除率為40.8％對TN處理率為55.3％截污式雨水口主要由截污挂籃，濾料包、溢流件組成、截污挂籃和濾料包和定期拆分清洗，結構如圖3所示。

1.4.2活性炭過濾裝置

後端過濾裝置。活性炭過濾器過去廣泛應有于水處理的深度淨化工藝，水流通過活性炭濾層，利用活性炭的吸附性能，使水中的有害物質，如有機物、膠體。微生物。油類、餘氯及嗅味等吸附在活性炭表面而被去除，當活性炭濾層-失效後，可用反沖洗的方法使其恢複吸附能力。活性炭過濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力，通常能夠去除63％~86％膠體物質、50％左右的鐵以及47％~60％的有機物質。

活性炭過濾器是一種常用的水處理設備，處理精度高，可有效保證後級設備使用壽命，提高出水水質，防止污染。活性炭的過濾效果與來水渾濁度在5mg/L，以下時，應4~5d反洗一次。

1.4.3砂缸過濾裝置

砂缸過濾裝置是利用濾沙将池中微小污染物消除。濾沙作為清除污染物的介質，被裝填在過濾器内的腔體内。用HDPE材質纏繞制作成型，耐變形、耐腐蝕、耐磨損的專用設備。當水流過砂罐濾床時，水中的雜質和有機物被濾床截流，水被過濾。濾床截留的東西越多，砂罐過濾的水越清，砂罐效率越高。

砂缸過濾裝置過濾精度高，濾速大，清洗快，濾料不流失，操作維護簡便，缸體壽命長。但砂缸介質多為石英砂，長期使用存在闆結的風險，需定期更換介質。此外設備需專人定期反沖洗。

2、不同條件适用的LID設施及工藝

2.1建築小區

建築屋頂多為不透水屋面，徑流系數可高達0.95，是城市徑流的主要産流面之一。為減少其産流量，需采取以雨水利用和滲透設施為主的LID設施，如綠色屋頂、儲水罐、高位雨水花台等。利用綠地屋頂的植物和土壤對雨水截流和吸收，并根據儲水容積采用小型儲水罐系統收集綠地屋頂的外排水，實現對雨水的源頭控制。

小區道路是雨水的主要收納區域，傳統的小區道路多為硬質鋪裝，大量雨水徑流和其中的污染物給下遊管道造成了極大的負擔，因此有必要對小區道路進行透水鋪裝，增加下滲，削減徑流峰值。建議采用生态砂基透水磚，透水、透氣、防滑、減躁、環保并且美觀，對于高檔小區十分适用。

建築小區公共場地的低影響開發是小區海綿化建設的主要内容，可結小區景觀布置雨水花園，下凹式綠地，生物滞留設施等LID設施，接收小區道路和屋頂排放的雨水，達到污染控制徑流控制的目的。

若是以雨水回用為主要目的，需對水質進行更深度的處理，可加入棄流裝置和過濾消毒裝置。小區雨水管管徑較小，加入電動棄流裝置成本較低，同時能對前期污染的雨水實況控制排放，精确控制棄流量，砂缸過濾裝置過濾精度高，儲水濁度較低（＜2NTU）對，COD和SS的去除都有顯著效果，能滿足雨水回用的要求。

2.2廣場、停車場

廣場、大型公共停車場雨水系統的組織主要依靠綠色基礎設施發揮作用。條件允許的廣場可進行投訴鋪裝，滲透并淨化區域内雨水。對于硬化面積較大的集中片區，應将有限綠化與源頭控制相結合，将植草溝，雨水花園、生态樹池等小型綠地分散設置，減少大面積集中綠地的設置。

要達到污染控制和雨水回用的目的，還可在雨水管網中加入棄流過濾裝置，将污染較嚴重的初期雨水排入污水管道，同時設置沉沙池和矽砂蓄水池，将淨化的雨水加以儲存，用以澆曬道路、沖洗廁所等。

對于公共廣場，還可結合景觀布局在區域排出口設置雨水塘，淨化并調蓄片區雨水，進行未端處理。為防止雨水塘水體長期滞留缺氧，可設置曝氣裝置增加氧含量，同時優化景觀。

2.3道路

在海綿城市道路系統中，透水鋪裝不能完全取代城市道路硬化路面，應根據實際情況，在強度滿足規範要求的情況下盡可能的增加道路透水面積。對于非重載機動車道，可使用透水瀝青混凝土，對于非機動車道，可使用透水水泥混凝土，對于人行道可使用生态砂基透水磚。

同時在路邊設置植草溝，生物滞留帶，下沉式綠地等綠色措施，在源頭淨化雨水的同時最大程度地延長彙流時間，達到錯峰的目的。對于某些難以采用綠色措施進行源頭處理的地段，可以采用截污式雨水口，減少後部壓力。

對于道路，初期雨水水質較差，若将初期雨水全部棄流至污水管，大面積的道路收集的初期雨水容易對污水管道系統形成沖擊，因此可以考慮收集的初期雨水排入适宜的滲透系統（如滲井、滲透管溝等）達到污染控制的目的。

3、結語

随着國家對環境問題越來越重視，環保要求越來越高，因此對雨水的收集處理就顯得日益重要，LID設施種類繁多，根據項目條件合理地選擇LID措施，有針對性地進行海綿城市設施及材料的設計與運用十分必要，LID設施選擇需遵守以下原則： （1）應嚴格考察彙水區域的場地條件、水文地質條件等，為LID設施的選擇提供參考，在條件較差的區域選擇LID設施時為防止次生災害的發生，可以先進行必要的處理。

（2）在後面城市設計中，應以現狀實際情況作為設計基本條件，以解決實際問題作為設計的基本方向。根據區域雨水排放的不同情況和雨水管控的不同目标，因地制宜采用多種形式相結合的LID措施。

（3）若場地條件允許，在滿足控制目标的前提下，優先選用投資成本較低并且景觀效果較好的LID設施，在後面城市建設的同時達到經濟效益最大化。

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