海绵城市理念在住宅小区设计中的应用探讨
——以池州市为例

汪颂晖，徐成林，刘俊超

(池州学院 地理与规划学院，安徽 池州 247000)

近年来我国的城镇化进程给水资源的利用带来了一定影响，一方面城市建设对水资源的需求量加大，水资源总量将面临持续压力；另一方面伴随着城市现代建筑的增多，地表硬化率越来越高，城市内涝问题日益凸显[1]。据统计，自2010年以来，全国城市内涝带来的损失一直保持在较高水平。在此背景下，我国政府开始重视水生态安全问题，国内学者也开始了雨洪管理的相关技术研究。此外，为了提高水资源利用效率，实现高质量的城镇化，政府出台了相关政策以支持海绵城市建设，在2015年全国推选产生第一批16个海绵试点城市，池州市成为试点之一。

一、海绵城市内涵

由于海绵具有吸水、存水、释水的特殊物理性质，因此将城市比作“海绵”，形象地表达了城市的蓄水功能：通过在降雨时节渗水、蓄水，经过中途的净化环节，最后对较为纯净的雨水进行排放再利用，能有效地应对城市洪涝等自然灾害，解决城镇化进程中面临的水资源问题。

“海绵城市”这一理念，一方面旨在提升城市雨洪管理的技术水平，通过水生态治理与修复措施，减少城市污水、洪涝等灾害的发生，另一方面旨在提升城市综合水资源利用能力，在城市建设的各个环节中做到节水、绿色、循环，从而推动城市可持续发展。因此，将“海绵城市”理念运用于住宅小区的设计研究中，不仅能够改善小区局部的环境状况，还能提高城市建设的科学性和现代化水平。

二、海绵城市理念下的池州市住宅小区设计应用现状

池州市地处长江中下游，位于安徽省西南部，市域地形南高北低，呈阶梯状分布。南部多丘陵地貌，土壤质地以黏性土为主，通透性较差，地表雨水下渗能力较弱[2]；属暖湿性亚热带季风气候，全年雨量充足，多分布于夏季，季节分配不均。由于池州市特殊的地理位置及地质条件，加之特殊的土壤、水文状况，使得池州市积涝情况时有发生，多表现为市政道路、居民小区积水，阻断城市交通，带来严重损失[3]。

(一)池州市海绵城市建设现状

根据国家对海绵城市建设的要求，池州市结合自身情况编制了《池州市海绵城市试点建设三年实施计划》(2015-2017)，选取中心城区18.5平方公里作为示范区，以解决主城区内城市积涝、黑臭水治理、水资源再利用、水环境污染等问题。三年计划内，为了更好地筹集建设资金，池州市引入通过PPP模式，从而实现市政府与私人组织之间的合作共建。建设期内的主要项目包括老城区的改造、齐山大道、池州一中、三台山公园等园林的绿地建设，烟柳园南湖沟黑臭水体治理，高速入口处的道路交通改造等，目前较为成功的建设案例主要体现在海绵校园、海绵城市道路、海绵公园、污水处理等几个方面。

海绵校园建设以池州一中项目最为突出，通过调整场地及绿化标高、改造雨水排放系统，更替透水铺装等措施解决地形处理不当、路面淤泥堆积等问题；海绵城市道路建设中，齐山大道项目较为成功，主要通过局部积涝点整改解决路面积水问题，通过车行道和人行道整改、绿化景观提升措施来改善污染状况；海绵城市公园项目中，三台山公园的改造项目较为典型，通过建设生态湿地系统改善区域水环境，实现径流量和雨水厚度的控制；污水处理项目主要通过尾水湿地工程改善水系和植被状况，对污水先进行集中处理再排放，从而加强生态建设。

(二)池州市住宅小区设计中取得的相关技术成果

池州市也积极开展老旧小区改造工作，围绕蓄水、排水加强小区基础设施建设，主要成果体现在渗透技术、储存技术、调节技术、传输技术、渗透净化技术五个方向。

在渗透技术的应用中，多数小区已选择将透水水泥混凝土更替为透水铺装、透水沥青混凝土，一些小区通过调整场地和绿化标高改善了路面积涝和雨后泥泞的状况，部分有条件的住宅小区尝试了生物滞留设施。在储存技术的运用方面，部分小区尝试雨水湿地的建设，以调节小区局部气候；在调节技术中，一些住宅小区通过建设调节塘以削减径流峰值，另一部分人口密度较低的住宅小区采用植草沟以代替路边的排水沟或雨水管渠系统。在截污净化技术方面，部分小区尝试建设植被缓冲带以减缓地表径流流速，并通过植被过滤以去除径流污染物。

三、海绵城市理念在池州市住宅小区应用过程中存在的问题

经过计划期内的探索与实践，尽管池州市积累了关于海绵城市建设的经验，也取得了一定的技术成果，但仍然存在诸多方面的问题。为了解目前住宅小区改造建设中存在的问题，笔者经过实地走访，结合“问卷星”软件展开居民调查(发放500份问卷，回收有效问卷数463份)，发现存在以下主要问题：

(一)老旧小区改造难度大

老旧小区的各项功能和基础设施趋于饱和，建设条件也相对固定，很难在原有的布局上腾出新的空间建设。此外，受长期以来生活习惯的影响，老旧小区居民改造意愿较低，这些都增加了小区改造的难度。

(二)建设模块区域小

从建设区域来看，现有建设项目多分布于核心示范区内(见图1)，即池州市中心城区和天堂湖新区，而对于其他区域涉及较少，市县级以下区域的覆盖度则更低；从建设的成果来看，调查中多数人表示所接触到的海绵城市建设成果多体现在学校、公园、道路等公共项目，仅有24.84%的人选择“住宅小区设计”(见图2)，这表明真正贯彻海绵城市理念的小区较少。

图1 池州市海绵城市建设规化区域图

图2 池州市海绵城市建设成果应用情况调查

(三)群众认知度低

在463份有效答卷中，虽然多数人表示近年来池州遭受过强降雨发生过洪涝灾害，但却仅有19人表示针对本市洪涝灾害采取的海绵城市建设措施“较为了解”，占比仅为4.1%，绝大多数人(68.7%)表示不够了解(见图3)。这足以说明多数居民对小区蓄水、排水技术措施的了解较为被动。

图3 池州市居民对于海绵城市的认知情况调查

(四)技术应用单一

调查中，在问及“您所在小区的主要储水、排水设施有哪些”，绝大多数人选择透水铺装、渗井等必要设施，仅有9.10%的人选择绿色屋顶，8.60%的人选择调节塘(见图4)。这表明住宅小区对生物蓄排水技术措施的应用不够充分，技术手段单一，创新度不高。

图4 池州市居民小区相关技术设施应用情况调查

四、海绵城市视角下的池州市住宅小区设计改进

(一)住宅小区设计改进的方向

针对目前池州市住宅小区设计实施过程中存在的问题，本文从以下几点提出相应的改进方向：

1.评估小区改造潜力。在对小区的改造建设中，首先应进行居民调查，了解其改造意向，整合居民的实际需求。改造前还应对小区的布局进行研究，评估其改造潜力，拟定具体的改进方案。

2.加强住宅小区改造的政策支持。住宅小区的改造建设是最贴近居民日常生活的一部分，与人居环境的提升息息相关，小区道路、绿化、水体景观及建筑实体的设计中有诸多方面涉及到蓄水、排水环节。因此，政府应当给予住宅小区改造更多的政策支持。

3.提高群众的认知水平。针对于调查中池州市居民对海绵城市建设缺乏系统认知、对相关技术了解不充分、改造意愿低等问题，应从多方面加大对“海绵城市”建设宣传力度，相关部门还可加强对小区改造建设的技术引导，让居民更积极地参与到“小区海绵体”建设中来。

4.尝试多种技术措施的综合应用。目前池州市小区应用的蓄排水技术主要为渗井、透水铺装等常见必要设施，而对于调节塘、绿色屋顶、植草沟等生物技术措施的应用较少，技术手段较为单一，缺乏创新。在后期小区的改造建设中，可加强对生物技术措施的应用，并加以创新。

(二)住宅小区设计改进的原则

1.生态优先原则。即遵循低影响开发模式，充分利用自然力进行蓄排水，尽可能多地采取生物技术措施。如在小区绿化、水体景观中可尝试调节塘、渗透塘、植草沟等技术；小区道路两旁的乔木可以进行雨水渗透技术的改造，强化雨水的下渗能力；在小区建筑实体中可尝试绿色屋顶等技术，将蓄水技术与净化空气相结合。

2.因地制宜原则。要根据各小区特殊地势条件确定适宜本小区的开发方案，根据具体建筑风格及特点选择相应的改进措施，同时技术措施还要满足池州市当地气候、土壤、水资源等条件。

3.经济节约原则。优先选用施工程序较简单、工程造价相对较低的技术方案，尽量在花费费用少的条件下提升环境质量，保持生态平衡。

(三)住宅小区设计改进的方案

1.蓄排水技术——绿色屋顶、蓄水罐

在住宅的屋顶处，可尝试种植绿色植被，形成以地被植物和低矮灌木绿化为主的绿色屋顶(见图5)。绿色屋顶大致由防水、保护、排水、过滤、基质、植被几层组成，其中过滤层、基质层、植被层三部分是绿色屋顶的关键工艺。植被层即覆盖于屋顶之上的绿化，应优先选用抗风、耐水性较强的植被。基质层即种植土壤，为了减轻屋顶荷载可考虑采用低密度轻质土壤。过滤层宜选用聚酯纤维无纺布等材料铺设。通过屋顶土壤和绿植的蓄水作用，再经过过滤层去除雨水中泥沙，得到较为纯净的雨水后再排放储存，可以起到节水、净化空气的作用。

图5 绿色屋顶构造设计图

在住宅单元楼下，还可放置雨水罐，该装置占地面积较小且设计灵活，适合用于密度较高的住宅小区[4]。雨水罐结构简单，由塑料、玻璃钢、金属等材料制成，可根据住宅实体结构选择合适尺寸，雨水罐中的水可作为小区日常绿化用水。

此外，还可以尝试将以上两种方法结合使用，即通过管道将屋顶绿化与雨水罐进行连接，以便将过滤后的净水引入罐中存储。

2.水质净化技术——植草沟、雨水弃流装置

植草沟即在地表沟渠种植植被，植被和土层下设置排水管，将经过植被和土层过滤后的雨水输送出去，可有效补给地下水源，调节径流峰值和控制径流污染的效果(见图6)。植草沟中的种植土层应选用透水性较强的土壤，其渗透系数应大于10-5m/s；为了较好地实现调节径流洪峰值的作用，植草沟中植被厚度适宜为100-200mm，植被应选择适宜当地气候、经受住雨水浸泡的类型，同时应在植草沟入口处设置卵石以分散径流，并在出口处设置溢流管以及时传输雨水。

图6 植草沟构造设计图

雨水弃流装置用于收集屋面、硬化路面、草坪等介质中流经的雨水，目前主要采用容积法弃流装置(见图7)，该技术主要适用于初期流量较小的情况，其净化原理是让雨水先汇集在容器中停留一段时间，让水中的泥沙在装置中初步沉淀，高水位的雨水较为纯净，待水位超过出水口，较为纯净的雨水便通过排水管道排出，以补给地下水源。

图7 容积法弃流装置设计图

3.生态改造技术——生态透水树池、雨水调节塘、下沉式绿地

生态透水树池可用于小区绿化的改造提升(见图8)，即在传统的树池制作过程中采用透水铺装，其透水、透气性能较好，地面雨水汇集于树池时，易下渗于土壤，一方面改善土壤水分状况，补给地下水，另一方面有利于排放路面积水，便于通行。生态透水树池中的乔木一般选择大中型抗负压能力强的木本植物，种植土层埋深约大于1m较为适宜[5]。生态透水树池一般设置在人行道上，与人行道齐平，且比机动车道和非机动车道高出一个路缘石的高度。

图8 生态透水树池构造设计图

雨水调节塘则可用于小区水体景观的改造提升，该设施占用土地面积较大，适用于预留较大空间的住宅小区。调节塘设施由水口、调节区、出口设施、护坡及堤岸五部分构成，其作用原理是通过汇集地表雨水来降低地面径流峰值，雨水先经过碎石的过滤，再流向前置塘进行沉淀，初步净化水中泥沙，待水位上升时，高水位相对纯净的雨水再流向主蓄水区进行二次沉淀，在排放前经过格栅等装置进行再次过滤，起到了较好的削减径流洪峰值的作用，实现了补充地下水和净化雨水的功能(见图9)。

图9 雨水调节塘构造设计图

下沉式绿地是将普通绿地标高降低一定深度，从而形成一个汇水区域，以容纳径流的改造技术(见图10)。在下沉式绿地的设计中，下沉深度应参照植物耐淹性能和土壤渗透性能加以确定，一般将控制在100-200 mm最佳，种植土层厚度则控制在250mm较为适宜。此外，在下沉式绿地中还应设置溢流口和雨水管渠，保证暴雨时径流的溢流排放，溢流口顶部标高一般应高于绿地50-100 mm。

图10 下沉式绿地构造设计图

五、结语

目前，池州市海绵城市试点建设已经结束。总的来说，池州市海绵城市的建设还是取得了较为可观的成果，在城市生态环境建设中发挥了一定的作用，但池州市海绵城市的建设覆盖面还是远远不够[6]。从池州市当前海绵城市应用的成果来看，主要体现在道路、公共区域等方面，真正意义上涉及到的关于住宅小区设计的海绵城市建设项目却是凤毛麟角。

因此，在今后的城市海绵建设过程中，应补齐海绵城市建设下的住宅小区设计这块短板，注重将海绵城市理念更多地运用到城市住宅小区设计中，加强对住宅区域的“海绵体”建设的关注度，让广大居民更多地参与到“住宅海绵体”的建设中来。作为政府和开发商，要因地制宜，根据池州市地质水文情况和小区地势条件确定适宜本小区的开发方案，坚持经济节约原则，做到环境效益、经济效益和社会效益相统一，营造良好的居民生活环境，推动池州市海绵城市建设发展至一个新的高度。