西安：湿陷性黄土地区海绵城市建设案例

4.2 构筑四大水系统

根据西安市现状水生态、水安全、水环境、水资源四大水系统存在的问题，结合海绵城市建设目标，通过水生态修复、水安全保障、水环境提升、水资源利用西安市中观海绵城市建设系统。

4.2.1 水生态修复

建设水循环系统。规划利用现有供水管道、河流干渠等连通城市内28湖池水系，提升水循环、改善水体水质(见图6)。沟通串联大峪水库—兴庆湖—护城河—汉城湖——漕运明渠—渭河，沣河干渠—仪祉湖—昆明池—汉城湖—渭河，再生水汉城湖—太液池—渭河，丰庆湖—护城河—汉城湖—渭河水系链，完善健全西安市水系连通。其次规划涝河、沣河、泾河、浐河、灞河等10条河道作为新建生态护岸及生态恢复护岸。共计新建生态护岸长度405.13 km，恢复生态护岸长度34.85 km。

Fig.6 Xi’an City reclaimed water diversion series project

4.2.2 水安全保障

首先，落实低影响开发雨水系统，加强雨水源头控制。结合西安城市地貌、下垫面现状，确定综合径流系统控制标准如下：规划新建区域≤0.5，已建区域<0.7，绿地<0.15。

其次，灰绿结合，对雨水管渠进行提标改造。规划新建雨水管网1 171.62 km、改建现状雨水管网124.51 km，达到管网覆盖率1.85 km/km²。对于新建城区，雨水管网按照排水目标要求建设，并提前预留未来调蓄与调节空间。

最后，建立超标雨水排放系统，加强雨水末端调蓄。对17座不达标泵站进行达标改造，同时新增15个城市雨水泵站。规划建设行泄通道8处共27 km，同时在长乐东西路，纺渭路设置雨水泵站，进行5年提标改造。

4.2.3 水环境提升

首先，完善雨污分流管网系统改造。对于新建区域推行雨污分流制，对于城墙以内合流管及北关、东关、纺织城、洪庆区域的合流管实施近期截留，并随城市改造逐步进行雨污彻底分流改造。以中心城区顺城北路为例，现状顺城北路敷设为DN1 000~900×1 250合流制管，规划对其进行改造，采用雨水分流制，敷设DN2 000污水干管和DN1 000~2 000雨水管，将污水输送至污水处理厂进行处理后排放，提升周边护城河水体水质。对长安老城区域的合流管，因其大部分建于80年代前后，建议采用保留合流管，修建截留管道截留旱季污水及初期雨水，截留的污水及初期雨水输送至污水处理厂处理。近期无纳管条件的，建设小型设施就地处理，其周边污水系统预留其纳管条件和容量。

其次，提高污水处理厂运行标准和处理量。提高14座污水处理厂入河水质，达到一级A的排放标准，尤其是一污、二污、九污，同时新增污水处理厂4座。

最后，河道综合治理。通过河流水系与湖池联通、雨洪水与再生水补水方案、缩短23湖池换水周期及河道生态治理，改善河湖水质。

4.2.4 水资源利用

首先，优化水资源配置体系。优化用水结构，提高用水效率：到2020年，供水管网漏损率控制在10%以内，2030年降至8%。至2020年，引汉济渭工程向西安市供水量为4.5亿m³/年，地下水供水9.07亿m³/年，地表水供水量为7.50亿m³/年，共修建16座地表和地下水厂。

其次，加强非传统水源利用，中心城区新规划再生水厂8座，提标改造3个。2020年再生水回用量56.1万m³/d。强化雨水收集，结合海绵城市建设到2030年实现城市雨水资源化利用率12%。

4.3 落实地域特色的海绵建设指引

在上述宏观和中观海绵城市建设系统分析的基础上，结合西安市地域特色，通过分区管控、湿陷性黄土海绵建设、典型区域建设指引落实海绵建设。

4.3.1 分区管控

分区管控主要是在总体海绵城市建设目标的基础上，结合不同区域的建设条件，将管控指标下分到各个管控单元。

(1)海绵城市建设适宜性分析。根据建设区域的15个现状基础条件(高程、坡度、古迹、积水点等)对海绵建设不同的影响程度赋予不同的影响因子，通过GIS空间分析海绵城市建设的适宜性，见图7。

Fig.7 Sponge construction suitability analysis t

(2)管控分区的划分。为了与城市规划管理相衔接，保障海绵指标的落地性，本规划一级管控分区与行政分区相对应，二级分区落实城市控规单元，三级分区落实到地块，共划分14个一级分区和293个二级分区，详见图8。

Fig.8 Sponge construction control zone map

(3)管控指标的分解。

①统计西安市各类用地面积，并依据14个管控分区、293个管控单元现状建设情况，结合西安湿陷性黄土等特殊影响因素，划分4类核算类型：城市建设新区、城市建设老区、湿陷性黄土建设新区、湿陷性黄土建设老区。

②根据4类区域内各类建设用地典型用地概况，初步设定其海绵城市建设指标体系，并构建对应典型用地SWMM模型，选取西安市1986~2015年30年降雨数据进行模拟，确定各典型用地年径流总量控制率，举例如表2。

③根据不同区域类型的典型地块指标，计算地块指标、二级分区指标和一级分区指标，并对应反馈调整，最终满足总体指标。详见图9。

Fig.9 Classification of control unit

4.3.2 湿陷性黄土地区建设指引

我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量在250～500 mm，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右或更低一些，但是当湿陷性黄土随着雨水的渗入而含水量不断增加，超过液限值，黄土的结构将会出现湿陷性。我国几个典型湿陷性黄土地区的天然含水量、塑限值以及液限值如表3所示。西安市属于湿陷性黄土地区，本文针对不同用地特点提出了相应湿陷性黄土应对措施。

(1)建筑与小区海绵设施地基湿陷性的应对措施。通过实地考察、测定黄土湿陷性的试验，确定建筑小区内湿陷性黄土等级。原则上在湿陷性黄土地区不使用深层、大型入渗设施，若为非连续性、小深度、地下水埋深适宜(10~30m)等，可采用人工雨水渗井等设施解决局部管网不健全、排涝无出路区域的雨洪控制问题(结构穿越湿陷性黄土分布层，进入潜水地下水上部沙层区)。在采用浅型、小型入渗设施时，应采用防渗措施。

①普通海绵设施远离建筑物基础水平净距3 m以上，同时在靠近建筑的一侧采取防水土工布进行防渗。水平搭接长度≥50 cm，有地下室、车库顶板或其他重要构筑物，且湿陷性等级较高时，须做全面防渗。

②在建筑物布置、场地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料和接口等方面，应采取措施防止雨水或生产、生活用水的渗漏。

③检漏防水措施：在基本防水措施的基础上，对防护范围内的地下管道，应增设检漏管沟和检漏井。

④在建筑物周边设置雨水调蓄池时，当难以满足3 m安全距离时，需设置钢筋混凝土挡墙，深度6 m。安全距离大于3 m时，设置雨水调蓄设施仍要核算其安全性。

⑤设置雨水调蓄池时应消除地基的全部或部分湿陷量，或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿陷性黄土层上。

⑥结合海绵设施及周边环境等因素，选择适宜于具体海绵设施地基处理方案。主要的地基处理方案有：3∶7灰土垫层法、冲击压实法、强夯法。

(2)城市道路海绵设施地基湿陷性的应对措施。黄土地区城市道路水损坏主要包括3个方面：黄土边坡土壤侵蚀、黄土路基湿陷和排水设施自身的水损害。城市道路在湿陷性黄土地区建设低影响开发设施时，主要包括以下几个方面：①新建道路，侧分带较窄时一般分段布设钢筋混凝土挡墙结构，考虑经济性，可只在生物滞留带低点换填段(滞留段)及集中进水口部位设置，底部采用防水土工布防渗。②改造道路，侧分带较宽时，可采用自然放坡加两布一膜(两层土工布，一层防水膜)进行防渗。③侧分带较窄的改造道路、新建道路的不换填路段，原土回填时采用防水砖墙+两布一膜进行防渗。

(3)城市绿地与广场海绵设施地基湿陷性的应对措施。绿地作为一种天然的渗透设施，能使不透水汇水区的产流量流入下凹式绿地，增加降雨的下渗量，然而降雨下渗量的增大不可避免的会侵蚀周围路堤，产生破坏。绿地及广场地区的LID设施应做好对应积水区域的防渗工作，并做好对应的预防措施。

5 结语

本文根据西安市海绵城市规划及建设相关经验，统筹考虑特性条件和水系统问题，确定海绵城市建设指标体系和分级控制、分类引导、系统建设的海绵城市建设思路，并将湿陷性黄土的特殊条件，融入在海绵城市规划和设计阶段，相关借鉴如下：

(1)“大、中、小”3个海绵构建层次。宏观层面构建西安区域绿色大海绵，中观层面构筑西安四大水系统，微观层面落实区域特色的海绵城市建设指引。

(2)特殊条件和共性问题融入海绵城市规划建设各个阶段。构建 “蓝”“绿”“紫”大海绵，突出了历史文化遗址的保护区域;构筑四大水系统，除解决水安全、水环境相关问题，亦统筹考虑了地下水位下降、地下空间开发等特性问题;分区管控结合15个现状基础条件、湿陷性黄土、新旧城区等因素，分类建模，确定年径流总量控制率和指引性指标。

(3)湿陷性黄土地区海绵城市设计建设指引。针对建筑与小区、城市道路、绿地和广场等不同用地类型的湿陷性黄土区域，分别提出了相关的设计和建设技术要求。