海绵城市理念在城市水土保持中的运用研究

陈丹CHEN Dan；方宗福FANG Zong-fu

（广东方莫工程咨询有限公司，广州 510510）

0 引言

生态环境保护战略下城市水土保持长期以来受到相关学者关注与重视，如何进一步加强与完善城市水土保持运用成为广大社会讨论的高发区域。其中，海绵城市主要目的与城市水土保持理念抑制一致，主要通过加强城市规划和建设管理，充分发挥建筑、道路、绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透和自然净化的城市发展方式。据此，深入研究与分析海绵城市理念在城市水土保持中的运用，有利于为我国城市水土保持提供理论指导与帮助。

1 海绵城市与城市水土保持的关系

通过对城市水土保持研究，可有效地保护和美化城市生态环境，并能有效地防止各种自然灾害。海绵城市目标就是降低对城市、环境影响，同时也要保证水资源合理使用，特别是要合理地处理雨水，以达到节约和释放目的。据此，从生态环境保护的角度来看，海绵城市建设与城市水土保持都有着相同起点。同时，建设海绵城市，也能为水土保持工作中降雨控制提供一定参考，这与城市水土保持思想一致。

2 城市土壤环境保护中存在的问题

2.1 植物保护措施不当

城市土壤保育植物的品种选择和设计是影响城市绿化和城市生态环境的重要因素。如忽视城市水土流失特征，未结合地形地貌、气象、水文、土壤等因素进行分析，不但造成林草结构单一，而且对城市植被的成活生长不利，导致城市植被覆盖率、水土保持效果、城市景观效果、群落多样性、城市生态环境质量下降等问题。

2.2 没有考虑到土壤和土壤的资源

城市以土地为载体，大量的水土流失会流入河流、湖泊、水库等各种水域，对各种水体的生态环境造成严重的损害。在制定水土保持措施时，常常忽略土壤和水的相互作用，从而影响土壤和水的综合效益及其对生态的综合效应。

2.3 水土保持与土地利用的关系不够紧密

由于水土保持措施未对相应设置措施而引起的水土资源变化进行统计，致使各措施在水土资源开发中的作用不能得到充分体现。同时，因城市土壤侵蚀治理措施更多地注重控制土壤侵蚀的控制作用，多倾向于采用工程方法，导致缺少植物和工程的综合利用，致使水资源浪费。

2.4 监督工作亟待提升

由于水土保持与环境监测并不紧密地联系在一起，既造成资源的浪费，又影响了对生态环境的监控。当前，施工单位的水土保持监督工作是业主自行组织的，因此，存在着业主为了节约工程造价，或者对水土保持工作缺乏认识等问题，从而影响了监督实施的力度和效果。

3 水土保持措施布设——以A工程为例

A项目总占地面积7.63hm2；容积率0.38，建筑密度11%，绿地率35%。项目由教育展示馆、办案楼、体能中心、食堂及其他附属设施等组成。建设内容主要包括建筑物工程、给排水工程、绿化景观工程、道路交通系统以及供电工程等组成。

3.1 水土保持防治措施布局

在各个区域建设中，要积极地实施临时保护，在每个区域都要建立排水沉沙系统，以便对雨水中淤积进行初步沉淀。加强对各地区表层土临时堆场和土石方物料堆放场防冲加固，并在场地周围采用袋式土垒法、土方排水渠等临时保护措施，对临时堆土造成土壤侵蚀进行集中拦截，并对“点”进行拦截。在填方区内，由于施工过程中所产生新地表（如路基、堤岸等）采用截流（洪）沟保护边坡和稳定坡脚，从而达到治理土壤侵蚀“线”。各地区在建设完成后，要对建设用地进行平整，并在已修复土地上栽植植物，通过采取绿化、美化等手段，实现“面”控制。采用水土保持综合控制系统，可有效地保护地面，防止土壤侵蚀，使生态环境得到较好控制。

3.2 工程措施

3.2.1 砖砌排水沟

按《室外排水设计规范》GB50014-2006相关规定，对排水工程进行严格设计。排水系统设计防洪标准是以五年为基准。根据下列公式，计算斜坡洪水：Qs=q×φ×F

式中：Qs—设计径流量（L/s）；φ—径流系数（建筑密集区取0.85）；q—暴雨强度及频率（L/s·hm2）；F—汇水面积（hm2）。

以下水道截面积A为例，按照下式中设计频率，以平均流速公式为准，采用梯形形式。“最大流速”计算公式如下

式中：R—水力半径（m）；N——糙率，为0.015；C——流速系数；I——排水沟比降，纵坡不应小于1/1000。

3.2.2 沉砂池

由于该工程施工阶段，沉沙池在施工期间起主要作用，因此，施工中沉沙池主要是在施工阶段进行。在施工期间，该项目在各个区域截排水渠末端设置16个沉沙池和6个沉沙井，所产生废水和收集雨水通过截流槽进入沉沙池、沉沙井，最终沉淀进入主要排水管网。沉沙池、沉沙井剖面尺寸，要考虑汇水面积、流量、沉淀时间等因素，初步设计沉沙池尺寸为：长×宽×高=2.0m×1.0m×1.8m，沉沙井设计方案是：长×宽×高=1.0m×1.0m×1.0m。沉沙池、沉沙井清挖工作要经常或不定时进行，特别是在大雨过后，要进行彻底清除。沉沙池截面为长方形，直径2m*1m*1.8m，用水泥砌成红砖，表面M10。沉沙池上部覆盖有盖板，采用φ22钢筋进行加固。具体如图1所示。

3.2.3 边坡防护

针对项目区不同地形特征，在主体设计中，采取“浆砌石骨架+植草”、“植草”等多种护坡措施，既能保护土壤，又能美化环境。填方边坡对工程周边环境稳定性有很大影响，因此，在施工过程中要考虑到保护和绿化问题，而填方边坡以场地平整为主，土壤质地松软，清除表面杂土，并用种植土进行覆盖。本项目开挖边坡采用人字型骨架植草法进行保护。针对该工程地形特征，结合实地调研，提出在该工程开挖土方边坡上设置骨架植草护坡措施，从而有效地控制土壤侵蚀。经测算，该工程共需设146m挡墙。如图2所示。

3.2.4 洗车池

在工地各主要出入口设置洗车池，确保工程泥浆不会随着车辆进入而污染城市道路。洗车水池设有1个水池，其出口连接周围排水沟，水池间隔宽度为2m，水池长度为10m，宽度为4m，深度为1m。

3.2.5 雨水蓄渗工程

雨水蓄渗法是一种新技术，它主要在城市和居民区内进行，采用蓄水处理，既能有效地补充地下水，又能降低地表径流，减轻城市防洪压力。

下凹绿地设计：绿地应采用下凹形式。与路面、广场、建筑散水等硬地相连绿化场地，其地面标高应在50-100 mm以下。在绿地有必要进行排水情况下，在绿地中设置雨水出口，其顶部高度要比绿地高出20-50mm。

渗透浅沟式渗滤井组合渗透设备设计：由于项目区域绿化表层土壤入渗率较低，可采用渗透设备来提高渗透性。考虑到该工程绿地汇水面积、场地地形和土壤结构性质，采用“渗透-浅沟-串联渗井”方法，以提高雨水就地入渗能力，达到减少水损失效果方法。渗透设备基底渗透面与地面高度之间间距应该超过1.0m。该工程在工程中设置647m渗透槽和26口渗井，以提高土壤入渗能力、增加降雨入渗能力、降低渗漏率。

3.2.6 透水铺装地面

为有效降低地表径流量，将地下停车场改造为可渗透式路面，以提高路面入渗能力、控制水分流失、缓解城市排水压力、保护水资源等。透水面：可选用透水面砖、透水混凝土、草坪砖等作面层，在使用可种植物面层时，面层填料必须是有利于植物生长的透水混凝土、干砂、碎石、石粉等；有效孔隙率不得低于面层，厚度不宜在20-50mm之间。透水性和透水底基层：渗透率比表层高，底层可选用中细砂、中细砂、自然级配砂砾石等。由于该工程地面硬化程度比较高，因此在地下停车场采用透水铺装层，可提高路面降水量，降低城市排水压力，同时也有利于节约用水。该工程共设置612m2透水铺面。

3.3 植物措施

根据主体工程计划，完成2.67m2园林绿化。本项目没有进行详细设计，在此补充园林绿化水保要求。项目用地绿化是以水土保持和防止水土流失为先决条件，对可能造成水土流失地区进行必要防护，以达到生态环境和美化环境目的。在实施水土保持措施时，要将其周围绿化与工程区景观规划有机地结合起来，并结合办公场地、公路等设施，种植观赏树种，铺植草皮。

3.3.1 绿化方案要求

采用乔、灌、草立体布局，做到点、线、面相结合，在主体建筑前面空地上种植一些高大美观乔木，并在草坪中心或边缘种植灌木，在道路两侧种植姿态优美、树干笔直、树冠较大树木，达到绿化美化目的。因其所处地区降雨较多，因此，草坪排水坡度应为1%-5%。

3.3.2 草坪铺植

铺草原则：铺草要与周边环境相协调，营造出既舒适又优美景观，又要充分利用地形起伏，营造出各种垂直起伏空间。草种：选择匍匐、低矮、叶片细而柔软、绿色期长、适应性强、耐修剪、抗性强、平整、美观。

3.3.3 园林化植树

根据树种生态适应性和绿化美化功能需要，选择本地树种为宜。选择具有旺盛生命力，枝繁叶茂，外形美观，抗性强，病虫害少，滞尘，减噪，抗污染，观赏价值高，景观效果好。项目周边有樟树，碧桃，红枫，银杏，桂花，广玉兰，芙蓉，紫薇，月季，大叶黄杨，金叶女贞等。

3.3.4 植草护坡

填方边坡对工程周边环境稳定有一定影响，所以在施工中要注意保护和绿化。由于该工程具体地形、垂直设计条件，该工程最大坡度为8m，因此，该工程需种植草皮和护坡0.04hm2。

3.4 临时措施

3.4.1 临时拦挡工程

由于场地占用很大，需要大量土方，因此，在此项目中，我们将设置2个临时堆土场，以堆放已剥落表层土。表土堆积容易造成土壤侵蚀，可在裸露表面用篷布覆盖，并在土堆周围布置装土包。以填土、草袋为材料，在横截面上形成梯形，其大小为：高×顶宽×底宽=1m×0.5m×2.0m。在周围修建排水沟渠，与临时公路排水沟连接，在临时堆土面上撒上草种，进行临时绿化。在停止使用后，将现场挡墙拆掉，清除场地，清除垃圾，按照原设计要求进行重新利用。

3.4.2 临时排水沟

根据永临结合理念，在各区域内均设有临时排水管，通常在坡面、坡脚等排水不良部位铺设。草皮排水沟横截面呈梯形，其纵向坡度不低于1000m。

3.4.3 土质沉沙池

土壤沉沙池大小设计：为避免工程建设中排水渠汇水对土壤侵蚀及环境影响，在项目区域内设置临时淤泥沉沙塘，以达到对淤泥、浊水适当处置。沉沙池宽度和宽度之比通常是2:1，其长度比例为1:1至2:1，深度为1.5m。土制沉沙池池壁采用灰泥覆盖。沉砂量：设计有效沉沙量为0.3m，高于设计水位超高值为0.1m，沉砂池深d=1.5m，h4=1.2m，r=0.5m，h5=0.6m。沉沙池最大截沙量为m3=0.45，a/Ms×（t/km2.a）×km21.20t/m3。

最大可截留泥沙面积F=6.9×8/（66.78×0.8）=1.03hm2，换而言之，1个沉沙池最大可容纳1.03hm2淤泥。

3.4.4 临时覆盖

在雨季施工中，临时堆土、无保护边坡、草皮等植被保护措施，在其生长早期遇到降雨时，必须采用土工布进行覆盖，以防止土壤侵蚀。需要在裸露后绿化场地上临时覆盖面积26700m2。

4 结论

综上所述，文章以对城市水土保持为研究方向，城市水土保持可有效地保护和美化城市生态环境，并能有效地防止各种自然灾害。而海绵城市目标就是降低对城市、环境影响，同时也要保证水资源合理使用，依托海绵城市理念开展城市水土保持工作，有利于提高整体效率，以达到节约和释放目的。