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摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。城市基础设施建设作为国民经济支柱产业之一，不仅能带动地方经济发展，更是人类城市文明的窗口。在全球城镇化推进的进程中，“城市问题”层出不穷，尤其在水与城市可持续发展的关系问题上缺乏系统的研究，我国正面临水资源短缺、城市内涝灾害等多种城市问题。近年来，海绵城市的发展理念在全国受到逐步推广，大力推进海绵城市建设可有效解决城市的内涝问题。目前，住建部发布的《城市综合管廊工程技术规范》明确规定，海绵城市的发展与城市地下综合管廊技术统筹发展，不仅可以有效改善城市地下空间紧张的问题，而且可以显著提升排水防涝的标准及城市的防洪、防涝能力。本文就海绵城市建设对地下水影响研究展开探讨。
关键词：海绵城市;雨水入渗;地下水
引言
海绵城市建设旨在维护良性水循环的城市水系统建设与改造，随着实践的不断深入，人们越来越认识到基于系统性视角研究海绵城市建设的重要性。而目前尚缺乏基于城市水循环视角，对海绵城市系统进行界定，未明确海绵城市系统与整个城市水系统之间的复杂作用关系，亟待系统和全面地梳理海绵城市建设背景下的城市水循环过程。
1海绵城市建设的地下水文、水环境效应分析
海绵城市建设强化了城市建设区地表水、土壤水和地下水的水力联系，通过海绵城市设施额外进入地下水系统的这部分径流及可能携带的污染物会引起复杂的地下水文、水环境效应。目前针对海绵设施的水量、水质外排过程开展了大量的研究，而对深层入渗进入地下水系统的水量、水质输出过程关注不足，并且缺乏必要的监测手段与研究方法。有必要在海绵城市建设区针对性的开展浅层地下水水文监测与水质采样分析，并对位于中间过程的包气带进行深入的土壤与包气带环境调查。在数据监测分析的基础上，评估海绵城市建设对局地和区域地下水流场的影响，以及海绵设施的污染物入渗规律及对地下水环境的影响，并从地下水水文、水环境效应的角度，提出海绵城市建设的改进建议。
2海绵城市系统建设目标
相较传统城市建设区而言，通过海绵城市系统的构建，能够在降水和污染物输入保持不变的前提下，根据海绵城市建设目标，优化海绵城市系统输出项，即蒸散发、地下水、外排径流、雨水回用量之间的分配比例。对照《指南》中给出的海绵城市建设目标，减少外排水量及污染物无疑是最为关键的，此外还强调通过海绵城市建设增加雨水回用量。但通过海绵城市建设减少的这一部分外排径流究竟是增加了蒸散发量，还是回补了地下水，或是滞留在海绵城市系统内部，是非常复杂且不应回避的问题，需要结合实际的区域特点与具体的海绵城市建设目标，从水循环的角度进行深入的分析讨论。
3海绵城市建设对地下水影响的数值模拟
海绵城市 LID 措施的建设会改变雨水的入渗方式以及地表汇流过程，从而对地下水的水位和水质造成影响，与地下水的联系密切，因此研究海绵城市建设对地下水的影响时，运用地表水的数值模拟软件去模拟 LID设施建设下的城市水文过程及对地表径流的影响，可以直观的了解到不同 LID 措施方案下地下水的动态变化。国内外在模拟海绵城市的建设措施对城市水资源造成的影响时，主要通过城市雨洪模型、城市水文模型等数值模拟研究，以数学和物理上的模拟实验来认识和理解海绵城市建设下的水文循环。
4海绵城市建设对地下水影响
4.1海绵城市建设对地下水水位影响的研究
海绵城市的建设使得雨水的入渗方式，地表径流峰值峰量及排泄方式发生了变化，从而引起地下水的水位、水质动态变化。对某市区的3个雨水渗透调节池的地下水位和水质动态变化进行监测，雨水渗滤几分钟后地下水位上升。研究得出土壤非饱和带的蓄水效果延迟了入渗补给过程，地下水的最终补给量受到非饱和带可存储水量的限制。利用数值模拟海绵城市建设对地下水资源的补给作用与低影响开发工程设施的类型有关，也与其规模有关，仅当海绵城市建设达到一定规模之后才能对区域地下水资源产生较为明显的补给效应。通过统计学的方法来对黄土区雨水花园地下水影响的多年观测试验数据进行分析，雨水花园的集中入渗对抬高局部地下水位有显著影响，在降雨期间内及后续时间里土壤非饱和带会蓄存下渗水并缓慢释放来稳定补给地下水。以某雨水花园为研究对象，实地监测获得降雨前后地下水位的变化数据，认为雨水花园对降雨径流具有良好消减效果，降雨对地下水的补给具有滞后性且对地下水的水量补给效果显著。从上述研究结果可以看出，LID设施能够对地下水资源起到良好的补给作用，土壤的非饱和带对地下水的补给具有滞后性。
4.2地面透水性的影响
我国地域辽阔，各地降水存在分布不均衡现象，因此，在海绵城市规划建设中不应生硬照搬他人的经验做法，而需要在科学的规划下，因地制宜采取符合自身特点的措施。依据国务院文件对海绵城市建设规定的“采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将70﹪的降雨就地消纳和利用”的目标要求，有学者通过对道路、坡屋面、绿地及铺装地面的排水量进行预估，给出湿地公园和储水水塘的最大滞水深度、绿地下沉深度、绿化面积率与日最大降水量的估算关系式。对于透水性路面来说，由于受长期载荷影响，经常会出现低洼不平段，此时，如何合理设计透水性路面，如何控制地表径流堵塞空隙、保障路面的长期透水性能，以及如何控制雨水渗透对地基承载力的不利影响等，成为道路设计者和施工者在海绵城市建设中必须要面临的技术问题，也是摆在科研人员面前的一项重要课题。
4.3海绵城市建设的水文效应
一般情况下，海绵城市建设会增加原有城市水循环过程中的蒸散发量、地表入渗量，减少产流量和管网顶托情况的发生，并根据现状条件和雨水管控需求调治管网排水过程、海绵设施溢流过程、深层入渗过程，建立表层土壤与渗透型管网的水力联系。海绵城市建设对城市水文过程的影响，包括径流减控、污染物削减、生态环境恢复等，都是直接水文转化过程的综合作用结果。
5结语
经研究认为，海绵城市的LID设施对城市的地下水具有补给效应但由于土壤非饱和带的存在会造成滞后现象，而由于国内海绵城市的建设并不完善，城市内部的LID设施大都是点状分布因此对地下水的补给只对局部区域的地下水具有明显效果。
参考文献：
[1]陈言菲.基于GMS的江南某地区浅层地下水溶质迁移规律分析[J].水电能源科学，2018（8）：33-38.
[2]杜新强.海绵城市建设对区域地下水资源的补给效应[J].水资源保护，2019（2）：13-17+24.
[3]冯艳如.地表水与地下水耦合模型开发与验证[J].水电能源科学，2018（5）：31-34.
[4]李怀恩，贾斌凯，成波. 海绵城市雨水径流集中入渗对土壤和地下水影響研究进展 [J]. 水科学进展，2019（4）：589-600.
（作者单位：长春建业集团股份有限公司）
关键词：海绵城市;雨水入渗;地下水
引言
海绵城市建设旨在维护良性水循环的城市水系统建设与改造，随着实践的不断深入，人们越来越认识到基于系统性视角研究海绵城市建设的重要性。而目前尚缺乏基于城市水循环视角，对海绵城市系统进行界定，未明确海绵城市系统与整个城市水系统之间的复杂作用关系，亟待系统和全面地梳理海绵城市建设背景下的城市水循环过程。
1海绵城市建设的地下水文、水环境效应分析
海绵城市建设强化了城市建设区地表水、土壤水和地下水的水力联系，通过海绵城市设施额外进入地下水系统的这部分径流及可能携带的污染物会引起复杂的地下水文、水环境效应。目前针对海绵设施的水量、水质外排过程开展了大量的研究，而对深层入渗进入地下水系统的水量、水质输出过程关注不足，并且缺乏必要的监测手段与研究方法。有必要在海绵城市建设区针对性的开展浅层地下水水文监测与水质采样分析，并对位于中间过程的包气带进行深入的土壤与包气带环境调查。在数据监测分析的基础上，评估海绵城市建设对局地和区域地下水流场的影响，以及海绵设施的污染物入渗规律及对地下水环境的影响，并从地下水水文、水环境效应的角度，提出海绵城市建设的改进建议。
2海绵城市系统建设目标
相较传统城市建设区而言，通过海绵城市系统的构建，能够在降水和污染物输入保持不变的前提下，根据海绵城市建设目标，优化海绵城市系统输出项，即蒸散发、地下水、外排径流、雨水回用量之间的分配比例。对照《指南》中给出的海绵城市建设目标，减少外排水量及污染物无疑是最为关键的，此外还强调通过海绵城市建设增加雨水回用量。但通过海绵城市建设减少的这一部分外排径流究竟是增加了蒸散发量，还是回补了地下水，或是滞留在海绵城市系统内部，是非常复杂且不应回避的问题，需要结合实际的区域特点与具体的海绵城市建设目标，从水循环的角度进行深入的分析讨论。
3海绵城市建设对地下水影响的数值模拟
海绵城市 LID 措施的建设会改变雨水的入渗方式以及地表汇流过程，从而对地下水的水位和水质造成影响，与地下水的联系密切，因此研究海绵城市建设对地下水的影响时，运用地表水的数值模拟软件去模拟 LID设施建设下的城市水文过程及对地表径流的影响，可以直观的了解到不同 LID 措施方案下地下水的动态变化。国内外在模拟海绵城市的建设措施对城市水资源造成的影响时，主要通过城市雨洪模型、城市水文模型等数值模拟研究，以数学和物理上的模拟实验来认识和理解海绵城市建设下的水文循环。
4海绵城市建设对地下水影响
4.1海绵城市建设对地下水水位影响的研究
海绵城市的建设使得雨水的入渗方式，地表径流峰值峰量及排泄方式发生了变化，从而引起地下水的水位、水质动态变化。对某市区的3个雨水渗透调节池的地下水位和水质动态变化进行监测，雨水渗滤几分钟后地下水位上升。研究得出土壤非饱和带的蓄水效果延迟了入渗补给过程，地下水的最终补给量受到非饱和带可存储水量的限制。利用数值模拟海绵城市建设对地下水资源的补给作用与低影响开发工程设施的类型有关，也与其规模有关，仅当海绵城市建设达到一定规模之后才能对区域地下水资源产生较为明显的补给效应。通过统计学的方法来对黄土区雨水花园地下水影响的多年观测试验数据进行分析，雨水花园的集中入渗对抬高局部地下水位有显著影响，在降雨期间内及后续时间里土壤非饱和带会蓄存下渗水并缓慢释放来稳定补给地下水。以某雨水花园为研究对象，实地监测获得降雨前后地下水位的变化数据，认为雨水花园对降雨径流具有良好消减效果，降雨对地下水的补给具有滞后性且对地下水的水量补给效果显著。从上述研究结果可以看出，LID设施能够对地下水资源起到良好的补给作用，土壤的非饱和带对地下水的补给具有滞后性。
4.2地面透水性的影响
我国地域辽阔，各地降水存在分布不均衡现象，因此，在海绵城市规划建设中不应生硬照搬他人的经验做法，而需要在科学的规划下，因地制宜采取符合自身特点的措施。依据国务院文件对海绵城市建设规定的“采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将70﹪的降雨就地消纳和利用”的目标要求，有学者通过对道路、坡屋面、绿地及铺装地面的排水量进行预估，给出湿地公园和储水水塘的最大滞水深度、绿地下沉深度、绿化面积率与日最大降水量的估算关系式。对于透水性路面来说，由于受长期载荷影响，经常会出现低洼不平段，此时，如何合理设计透水性路面，如何控制地表径流堵塞空隙、保障路面的长期透水性能，以及如何控制雨水渗透对地基承载力的不利影响等，成为道路设计者和施工者在海绵城市建设中必须要面临的技术问题，也是摆在科研人员面前的一项重要课题。
4.3海绵城市建设的水文效应
一般情况下，海绵城市建设会增加原有城市水循环过程中的蒸散发量、地表入渗量，减少产流量和管网顶托情况的发生，并根据现状条件和雨水管控需求调治管网排水过程、海绵设施溢流过程、深层入渗过程，建立表层土壤与渗透型管网的水力联系。海绵城市建设对城市水文过程的影响，包括径流减控、污染物削减、生态环境恢复等，都是直接水文转化过程的综合作用结果。
5结语
经研究认为，海绵城市的LID设施对城市的地下水具有补给效应但由于土壤非饱和带的存在会造成滞后现象，而由于国内海绵城市的建设并不完善，城市内部的LID设施大都是点状分布因此对地下水的补给只对局部区域的地下水具有明显效果。
参考文献：
[1]陈言菲.基于GMS的江南某地区浅层地下水溶质迁移规律分析[J].水电能源科学，2018（8）：33-38.
[2]杜新强.海绵城市建设对区域地下水资源的补给效应[J].水资源保护，2019（2）：13-17+24.
[3]冯艳如.地表水与地下水耦合模型开发与验证[J].水电能源科学，2018（5）：31-34.
[4]李怀恩，贾斌凯，成波. 海绵城市雨水径流集中入渗对土壤和地下水影響研究进展 [J]. 水科学进展，2019（4）：589-600.
（作者单位：长春建业集团股份有限公司）