根据联合国报告, 城市化进程不断加快是当今气候变化的重要原因之一。随着城市化快速发展, 因城市消费而产生的温室气体排放也不断升高, 对气候变化产生巨大影响。反之, 气候变化也影响城市, 如城市供水、排水、交通、生态系统、能源供应、工业生产和居住等^[1]。

为改善这种情况, 国外很早就采用低影响开发措施进行海绵城市建设。如美国、德国、英国、日本等较早关注低影响开发对城市供水、排水产生的积极影响。日本自1980年开始建设海绵城市, 关注雨水下渗, 新建的大型公共建筑均配建雨水下渗设施。美国在1970年制定海绵城市相关条例, 要求在新开发城区强制建设雨水利用设施和滞洪蓄水设施。德国也制定相关标准, 规定新开发城区必须建设雨水利用设施。

海绵城市指城市像海绵一样, 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、蓄水、渗水、净水, 需要时将蓄存的水“释放”并加以利用^[2]。

海绵城市建设应遵循生态优先等原则, 将自然途径与人工措施相结合, 将“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针作为海绵城市建设的主导理念, 统筹考虑城市内水环境现状, 在确保城市排水防涝安全的前提下, 最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化, 促进雨水资源利用和生态环境保护^[3]。

海绵城市建设主张低影响开发, 即以原本自然地貌为主, 在尽量减少开发建设情况下, 保护城市生态系统, 对生态进行修复。海绵城市建设不仅能有效改善内涝, 还可提高生态系统服务功能。

1) 海绵城市能对城市原有生态系统进行保护, 维持开发前的自然地貌特征, 尽量保留原有水体、湿地、绿地等自然生态系统。

2) 对已经进行粗放城市建设的区域进行生态修复, 采用生态手段, 恢复一定比例的生态用地。

3) 海绵城市重点推行低影响开发, 在开发过程中注重城市生态系统, 维护其原有水生态环境。

4) 海绵城市通过透水铺装、下沉式绿地、生物滞留池等设施减少径流量, 减少暴雨对城市运行的影响。

居住用地通常占城市建设总用地面积40%~50%, 对气候的影响和受气候影响均十分显著。随着科技进步, 人民生活水平不断提高, 居住小区环境和品质也日益受到重视。以硬质铺装为主的小区规划已逐渐转为低影响开发模式, 即“海绵城市”。

随着海绵城市建设的深入, 透水铺装、屋顶绿化、雨水利用、生态排导等一系列低影响开发措施不断应用于小区内部, 不仅推进水资源合理高效利用, 增加小区防汛排涝能力, 还可使居住小区及其生态环境协调发展 (见图1) 。

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建 (试行) 》提出海绵城市建设要以城市建筑、居住小区、道路、绿地与广场等建设为载体, 使城市形成一定规模的“海绵体”^[4]。居住小区分新建小区和既有居住小区2种, 因此在海绵城市建设时需分别对待。

1) 新建小区按照所在区域省市发布的《海绵城市建设技术指南》中的指标要求进行海绵城市建设。

2) 既有居住小区已建小区要进行海绵城市改造。海绵城市改造也需根据《海绵城市建设技术指南》要求, 遵循“以人为本”理念合理改造建设。既有小区海绵城市改造时存在改造部分和已建区域整合不协调问题, 需设计者在改造时统筹考虑。目前居住小区内约2/5的道路是硬化路面, 未来海绵城市改造前景广阔。

透水铺装是海绵城市建设的一项重要技术手段, 能实现水资源循环, 有效改善生态环境^[5]。

透水铺装在居住小区中广泛应用的产品包括透水混凝土、透水砖和植草砖。透水混凝土是由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互黏结形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构, 具有透气、透水和质量轻等特点;透水砖是以固体工业废料、生活垃圾和建筑垃圾为主要原料, 通过粉碎、成型、高温烧制而成且自身也能透水的环保建材新产品^[6];植草砖由混凝土、河砂、颜料等优质材料经高压砖机振压而成, 同时绿草根部可在植草砖下继续生长, 保证居住小区的绿地率。

居住小区海绵城市建设可全方位进行透水路面铺装, 如透水混凝土敷设于小区主干和支干道路, 透水砖应用于小区广场, 植草砖应用于小区地上停车场 (见图2) 。

屋顶绿化指不与自然土层相连接的各类建筑物、构筑物等的顶部及天台、露台的绿化 (见图3) 。

屋顶绿化对海绵城市建设具有重要作用, 可高效吸收雨水, 减少屋顶雨水地表径流, 吸纳未及时排入雨水管道的雨水, 减少雨水污染, 达到蓄水减排和水循环利用的目标。研究显示, 屋顶绿化可减少暴雨径流30%~90%, 延迟排水峰值5~30min, 还可去除雨水中的磷、氮和重金属等污染物;能减缓“热岛效应”, 降低室内温度, 减少CO₂排放。

建议新建小区尽量采用平屋顶或坡度<15°的缓坡屋顶, 便于进行屋顶绿化。屋顶绿化可采用多种植被, 如乔木、灌木、草坪多层次设计, 设置休憩空间, 方便居民休息。植被选取上需偏向于易成活的植被物种, 既可保证屋顶绿化植被的高成活度, 又能减少维护成本。

如果小区屋顶没有过高荷载, 可考虑采用简单式屋顶绿化, 既满足小区屋顶绿化要求, 又不增加屋顶负担。

小区屋顶若为斜坡, 需采用钢丝网对坡面屋顶进行加固, 防止土壤和植被下滑。绿化植被主要选取攀援类植物, 如爬山虎、常春藤等。若在屋顶种植草坪或乔灌木等植被, 需增加屋顶加固材料。

海绵城市雨水收集系统主要分屋顶雨水收集系统、地面雨水收集系统和道路雨水收集系统。

居住小区内的雨水收集系统由住宅区屋顶、地面及地面排水沟、管道等组成, 雨水收集后进入生态净化池。净化后的雨水进入小区雨水蓄水池, 后续可用于道路清洗、植被浇灌等。在非雨季, 为保证生态净化池内植被生长, 可从附近的自然水体或人工水体抽取河水或湖水引至净化池^[7] (见图4) 。

净化雨水的生态净化池一般由雨水花园构成。雨水花园是采用自然植被并由人工建成的浅凹绿地, 能将雨水收集系统输送来的雨水进行滞留、汇聚、净化, 并利用植物根系和砂石过滤雨水, 对雨水进行生态净化, 最终排放到雨水蓄水池进行后续利用。

小区内雨水生态排导主要有植草沟、生态树池等形式 (见图5) 。植草沟指种有植被的地表沟渠, 具有滞留、蓄积、净化、排导等多种功能, 用于衔接雨水净化系统和雨水收集系统。

小区内植草沟主要设置于主干路两侧, 可收集地面径流和道路径流的雨水, 排至附近雨水蓄水池或自然水体内。植草沟分干、湿植草沟, 一般居住小区建议使用干植草沟, 可减少蚊虫滋生。植草沟沿主干道两侧敷设, 具有生态净排效果。除采用生态方法, 还可采用人工管网进行雨水排放, 如渗透管、雨水管等。在植草沟下方敷设渗透管, 可让雨水自然渗透进土壤, 不能渗透的雨水可排导至雨水收集系统或自然水体, 降低小区内涝风险。

小区内景观片区可设置生态树池, 兼具雨水净化、收集、排导作用。

积极开展居住小区海绵城市建设、大力推行低碳开发理念是居住小区未来建设的必然趋势。居住小区海绵城市建设需结合小区实际情况, 对各环节采用的海绵技术进行细节考量, 同时还需估算最终的年径流总量控制指标, 满足当地《海绵城市建设指南》要求。从长期看, 海绵城市能解决城市痼疾, 前景广阔。海绵城市建设具有全新性、复杂性和长期性, 任重而道远。