0 引 言
2013年12月12日，习近平总书记在中央城镇化工作会议上为新时代城镇建设提出了新的历史要求——建设海绵型城市。随后，财政部、住房和城乡建设部与水利部联合下发了《开展中央财政支持海绵城市建设试点工作的通知》，并出台《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》。
2015年4月，在全国范围内选定16个城市开展建设试点[1]。试点城市的老城区一般存在以下问题：城市高强度开发、硬化面积大，建筑(小区)老旧、绿化率低，区域内透水铺装少，市政管网建设标准低，内涝频发，水体黑臭，水生态和水资源利用少，改造实施空间有限。
如何结合老城区内涝问题和未来发展建设需求，在城市发展有机更新的过程中，系统地解决存在的区域性水安全、水资源、水环境问题，形成海绵城市建设连片效应，体现整体成效，促进城市建设和发展方式的改变，有效提高城市防灾能力、保护和改善城市生态环境，是城市建设工作者面临的历史使命。
1 老(旧)城区海绵城市系统构建理论
我国海绵城市建设起步较晚，故需借鉴国外低影响开发理论、经验，针对海绵城市政策、理念、技术进行解析[2-4]，探索与实践适合国内的海绵城市建设技术体系[5]。
海绵城市建设思路之初强调低影响开发设施的建设，主要通过建设源头减排设施，对点源工程(建筑与小区、城市道路、园林绿地与广场等工程)进行海绵化改造，减少地表径流，促进雨水的自然渗蓄和净化，实现径流控制率；对于城市防洪防涝等各类问题普遍选用“终端治理模式”，依靠改善排水系统来解决[6]。但老(旧)城区由于早期高强度开发造成的城市内涝和水体黑臭现象尤为突出，内涝原因极为复杂[7]，点源项目的改造和局部排水管网改善尚不能形成面，不能解决区域问题，海绵城市建设效果不明显。同时，原有项目还依旧按照传统模式建设，一些工程尚未贯彻海绵城市建设理念[8]，灰色建设模式对城市生态的破坏影响还在继续。城市热岛效应、内涝等极端现象并没有得到有效遏制，与海绵城市建设目标差距较大。
1.1 设计思路
内涝问题严重的老(旧)城区，应以系统思维推进海绵城市建设，坚持系统构建、分区治理的建设思路来构建海绵城市体系。
首先，协调统筹城市建设区空间资源，利用自然肌理，保护河流、湖泊、塘堰、滩涂等自然蓄滞空间的生态格局本底，结合公园绿地、市政道路总体布局，构建海绵城市骨架。
其次，基于排水系统的总体构架，按照城市排水分区、竖向特征、功能特征、问题特征、建设条件等因素划分流域片区[6]。
最后，在片区建设方案上体现“上截—中蓄—下排”的海绵城市系统治理思路[6]，通过上截(源头低影响开发改造)、中蓄(过程管网提标改造、调蓄池建设)、下排(末端泵站)等系统设施相配合，实现消除片区内涝，削减水体污染物排放。
1.2 总体目标
为系统解决城市建设区的水安全、水资源、水环境问题，提高城市防灾能力、保护和改善城市生态环境，应根据老(旧)城区内涝问题和未来发展建设需求，以问题为导向，制定解决内涝区问题的工程技术方案需达到的任务目标，包括年径流控制率、径流污染物控制率等海绵城市指标，以及雨水管渠设计重现期、防涝标准、积水深度、积水时间等排水防涝指标。
1.3 设计原则
1)目标突出、问题导向原则。结合城市现状，制定合理的工程分布和规模，以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体的治理为突破口，以解决问题为根本目标。
2)因地制宜、蓄排结合原则。结合城市建设区的气象水文、土壤地质等条件，从流域和排水分区出发，统筹片区内部和上下游片区，因地制宜地选择渗、滞、蓄、净、用、排等海绵设施，实现区域目标。
3)系统整治、局部改善原则。新建与改建工程、地上与地下工程、灰色与绿色基础设施、工程措施与非工程措施建设相结合，形成一个系统的整治工程[9]。
4)规划衔接、理念落实原则。与城市总体规划、控制性详细规划等规划相协调，在城市有机更新过程中落实海绵城市建设理念。
5)近远期建设相结合的原则。根据海绵城市建设要求，对老(旧)城区建设项目进行长期系统性的安排，合理安排建设项目时序。
1.4 技术路线
老(旧)城区结合城市发展更新，坚持“系统构建、分区治理”的建设思路来构建海绵城市体系，以问题为导向，重点解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体等的治理问题，通过源头减排、过程转输控制、末端调蓄治理等系统设施相配合，在海绵城市建设体系中多个环节制定工程设计方案，综合实现工程总体治理目标。工程立案技术路线如图1所示。工程可选用的主要措施如下：
1)源头径流污染控制：结合老(旧)城区改造，对道路、建筑与小区、公园广场等融入海绵城市建设理念，通过源头绿色基础设施的建设，实现源头径流与污染的控制。
2)内涝综合整治：内涝整治是项目最重要的工作内容，主要通过排水管网、泵站、调蓄设施等灰色基础设施建设解决城市内涝。
3)水环境改善：通过源头径流污染控制措施和合流制溢流污染控制措施，减少区域内污染负荷的排放，改善水质。
2 老(旧)城区海绵城市综合改造应用
下文以国家海绵城市试点城市——萍乡市西门内涝区综合整治工程进行应用实践。
2.1 西门内涝区基本情况
萍乡市海绵城市试点区面积为32.98 km2[10]，其中，西门内涝区在3个老城内涝区中情况最复杂、内涝最严重。其内涝区区位图如图2所示，西门内涝区核心任务区北以昭萍东路、东以萍水河、南以跃进南路-八一西路-西环路、西以萍水河为界，面积为0.94 km2。协调区为萍水河以西片区其他区域、示范区外跃进南路-铁工巷-铁路-萍水北路-西环路围合区域、蚂蝗河综合整治及山下内涝区。
图1 工程方案技术路线
Fig.1 Technical route of the engineering plan
图2 西门内涝区区位图
Fig.2 The position of Ximen Waterlogging area
西门内涝区地面标高为89.12～106.45 m，最大相差17.33 m，整体地势北高南低，东高西低，地面纵坡较大，坡向萍水河。
萍乡属于亚热带湿润季风气候区，年平均气温为18 ℃，年平均降雨量为1600 mm，年最高降雨量为2083 mm，年最少降雨量为1086 mm，历年上半年平均降雨量为1050 mm，4—6月降雨量集中，3个月雨量约为700 mm，占全年平均降雨量的44%。
萍水河由北向西从中心城区穿过，工程范围内萍水河宽为38～55 m，深为5～8 m，河岸高程为84.9～92.3 m；长兴馆河河宽为2.6～6 m，深0.5～3.9 m，河岸高程为88.2～89.5 m。
2.2 西门内涝区主要问题
1)水安全问题。
西门内涝区排水不畅，内涝严重，现划分为8个排水分区，80%的管网不能满足1年1遇的排水能力。西门内劳区积水点分布如图3所示。成片积水点有3处，分别为八一街-西门内涝区、北桥区域、吉星街及周边区域；分散积水点有5处。汛期遇萍水河水位较高时，排水管网受到水位顶托。在发生30年一遇降雨条件下，总积水面积达到2.79hm2，总积水量为 3.12万m3。
2)水环境问题。
西门内涝区排水系统为雨污合流制，在萍水河岸共有8个合流制溢流口。旱季污水汇入萍水河右岸截污干管，送至下游污水处理厂处理。汛期排水管网里大量未经处理的雨污水溢流进入萍水河，污染萍水河水质，同时下游污水处理厂的污水进水量剧增，待处理的污水污染指标远低于设计进水标准。
成片积水点：1—八一街-西门内涝区； 2—吉星街及周边区域；3—北桥区域；分散积水点： 4—磨盘巷； 5—南门桥北； 6—正大街；7—党校北； 8—西门铁路桥下道路。
图3 西门内涝区积水点分布
Fig.3 The flood position of Ximen Waterlogging area
2.3 工程技术目标
根据西门内涝区主要问题和城市发展建设需求，制定工程技术方案的任务目标：
1)内涝防治标准：有效应对30年一遇设计暴雨，一般道路积水深度超过15 cm的时间不超过30 min且最大积水深度不超过40 cm。
2)雨水管渠设计标准：按重要地段3～5年取值。
3)年径流总量控制率：年平均径流总量控制率为75%。
4)年径流污染控制率：面源污染SS到2020年削减率达到50%以上。
5)水质标准：需达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准，且不得低于现状。
研究区域现状排水体制主要为合流制，城区道路管网复杂、实施空间受限、雨污分流改造工程量大，本次仅对本工程建设项目实施雨污分流改造，后期根据城市建设计划逐步实现雨污分流，因此现阶段污水溢流将对水体产生一定影响，上游来水难以达到Ⅲ类水要求，本项目建设过程中，水质标准按GB 3838—2002 Ⅳ类水控制。
2.4 综合改造方案
多次现场踏勘、走访，并调查流域范围内1∶500实测地形图、下垫面、日降雨和蒸发、现状排水管线(含管道类型、检查井、出水口)、现行暴雨强度公式等资料，利用MIKE FLOOD水利分析软件进行现状评估、方案比选和效果确认。MIKE FLOOD城市内涝风险评估模型构架详见图4。
图4 城市内涝风险评估模型构架
Fig.4 Technical route of city waterlogged risk assessment model
通过调整优化现状排水分区，布置源头减排工程(建筑小区、学校、医院、公园广场及道路LID改造项目)、过程转输控制工程(排水管网、调蓄池)和末端调蓄治理(泵站、截污干管)等各类海绵工程设施，以目标为导向，对多种组合方案进行目标评估、比选及最终选定，形成西门内涝区海绵城市综合整治工程技术方案如下：
2.4.1 LID改造工程
建筑小区LID改造20项，总面积为233548 m2；公园广场改造1项，面积为11323 m2；道路改造5条，总长度为4.142 km。
建筑小区和公园广场LID改造：①竖向优化。遵循自然地势，进行合理的竖向调整设计，对场地内拟布局的海绵设施收水范围进行划定。②确定各类海绵设施的规模。根据控制目标，布置植草沟、下沉式绿地、生物滞留池、雨水花园、透水铺装、雨水罐、高位花坛、蓄水池等技术措施。③综合经济、环境等要求，进行设施优化组合。核算径流控制指标，对年平均径流量不能达到要求的，调整设施类型、布局和规模。④海绵城市设计与传统雨水设施有效融合。实现雨污分流，对现状老旧管网清淤后作为污水管网，新建雨水管线与海绵设施相互衔接，多余雨水经LID设施溢流排入市政管网。⑤景观恢复设计。植物配置上尽量遵循现状，维持场地内长势较好的乔灌木不做大的调整，在下沉式绿地内增加具备较强净化能力、耐水耐旱、少维护、低成本的水生植物和部分耐湿灌木，形成乔、灌、草相结合的多层次植被群落。建筑小区LID改造案例详见图5。
图5 萍乡第四中学海绵城市平面
Fig.5 The plan of the Pingxiang Fourth Middle School
市政道路LID改造：对道路绿化带进行下沉式改造，人行道采用透水铺装，并铺设渗排管接入检查井。
2.4.2 内涝防治工程
内涝防治工程内容主要包括：
1)雨水工程：西环路、八一路、跃进路及昭萍路新建雨水管渠管径为DN(1000～3000) mm×1700 mm，总长度为3.6 km。
2)内涝调蓄设施：在市汽车西客站、市社区服务中心、市公交西站、萍乡二中各布置1个内涝调蓄池，总调蓄容积为24520 m3。
3)泵站工程：在西门铁路桥和北门桥各新建排水泵站1处，规模均为4.5 m/s。
4)管道清淤：对现状15.4 km合流制管道进行清淤。
2.4.3 溢流污染削减工程
溢流污染削减工程主要包括：
1)针对萍水河西侧现状河底截污干管破损等问题，沿萍水北路新建管径为DN1350的截污主干管810 m。
2)合流制控制调蓄设施：在市公交西站、萍乡四中、老市政府各布置1个合流制调蓄池，总调蓄容积为11500 m3。
3 工程建设成效
在30年一遇2 h，降雨量86.6 mm条件下，通过MIKE FLOOD水利分析软件评估上述工程方案，结果显示如下：年径流总量控制率为75.8%；污染负荷削减量为COD 177.9 t、SS 125.3 t、TP 0.9 t、NH3-N12.0 t，SS削减率为68.9%。2018年6月，累积降雨量接近设计峰值时，萍乡市海绵城市监测系统显示，项目范围内以往的积水点地区未有明显内涝现象，工程各项技术目标均达到设计要求。
该工程是萍乡市海绵城市建设重大民生工程，在无既有经验可寻的情况下，对西门内涝区采取以老(旧)城区海绵城市建设难题为导向，结合城市发展更新建设需求，坚持“系统构建、分区治理”的建设思路，大胆探索与实践，为海绵城市建设提供了可借鉴的建设经验。
[1] 中华人民共和国财政部.2015 年海绵城市建设试点城市名单公示[J/OL].2015,4.http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/tongzhigonggao/201504/t20150402_1211835.html.
[2] 王国荣,李正兆,张文中.海绵城市理论及其在城市规划中的实践构想[J].山西建筑,2014,40(36):5-6.
[3] 周迪.海绵城市在现代城市建设中的应用研究[J].安徽农业科学,2015,43(16):174-175.
[4] 刘强,康晓鹍,翟立晓,等.北京市雨水控制与利用工程设计规范规划指标解读[J].给水排水,2014,10:84-88.
[5] 曾金凤.萍乡市海绵城市发展需求与建设思路初析[C]//2016 第八届全国河湖治理与水生态文明发展论坛论文集.2016：280-285.
[6] 叶华林.海绵城市建设的“萍乡答卷”：萍乡市海绵城市试点建设的做法和成效[J].老区建设，2018(1)：45-49.
[7] 张建云,王银堂,胡庆芳,等.海绵城市建设有关问题讨论[J].水科学进展, 2016, 27( 6): 793-799.
[8] 何志诚，周洪兵，孙乔治，等. 浅析国内海绵城市建设现状及对策[J].江西建材，2016(21):74-75.
[9] 徐海东，赵晨辰，吕梅,等.萍乡市万龙湾内涝区海绵城市综合整治实践[J]. 中国给水排水，2017,33(18):9-13.
[10] 戴超,张佩兰.萍乡市蚂蝗河流域海绵城市方案设计[J].城市建设,2018(8):56-57.