时间:2023-07-25 17:17:35
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇海绵城市的特征,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
一、引言
城市作为一个巨系统,与生态环境存在相互作用的关系。由于城市化过多关注经济功能、忽视城市的生态功能,造成下垫面硬化,湿地、湖泊被部分填埋,绿地减少。此外,现有的管网设计多偏重末端集中控制,造成城市地表径流增大,既浪费了雨水资源又使城市埋下了内涝多发的隐患。实践表明,采取单一的工程措施很难全面解决城市旱涝、水体污染、绿地减少等问题,城市建设与管理亟需树立系统整合的理念,以此缓解城市化进程中带来的生态环境压力。在此背景下,海绵城市作为一种全新的建设理念,开始在我国推广。那么,如何建设海绵城市、避免一哄而上导致决策失误,首先要认知海绵城市的内涵及其建设的核心主旨。
二、海绵城市内涵及核心主旨
海绵城市的内涵可概括为通过保护河流、湖泊、湿地等“海绵体”,修复已被破坏的城市水生态系统,通过采取“慢排缓释”和“源头分散”的排水方式,进行技术创新,提高生态环境治理水平,保障城市水安全,解决水污染及生态退化等问题。海绵城市的本质在于解决城镇化与资源环境的协调问题,构建可持续、健康的水循环系统,最终目的是使城市具备能够“弹性”适应环境变化的能力。正如有关专家所言:诸多水问题的本质是水生态系统整体功能失调,从生态系统服务的角度出发,跨尺度构建水生态基础设施,并结合多类具体技术建设水生态基础设施,是“海绵城市”建设的核心。因此,从海绵城市的内涵及建设的核心主旨出发不难发现,海绵城市项目具有不同于一般项目的自身特点。这些特点决定了海绵城市建设项目的推进相比普通项目的推进,面临的问题更为复杂和隐性。
三、海绵城市PPP项目特点
第一,多层次特征。从城市雨洪管理绿色海绵技术到城镇海绵系统,再到综合水安全系统与水生态基础设施,每一项海绵城市的建设项目都要为实现微观实效-中观实效-宏观实效服务。第二,集成性特征。海绵城市PPP项目是海绵城市系统的各微观组成要素,面对的是动态的生态系统,与轨道交通、管线建设等不同,具有一定的稳定性和固定性特征,其内部运行机制更为复杂,集成性和隐性程度也更高。第三,动态性特征。海绵城市PPP项目具有一定的前瞻性和运行上的灵活性,为不断发展中出现的新问题及项目间的协调配合留有一定的动态发展余量。第四,公用性特征。海绵城市承载的雨水回收利用、污染控制、改善生态环境等职能使海绵城市PPP项目大多带有公用事业性质。第五,成本相对性特征。短期上,由于很多城市在生态规划、设计、建设等方面欠账过多,因此建设海绵城市的投入比较高;长期上,从理论上讲,综合经济收益高于运营成本,如果能在最初的规划阶段将这一理念融入建设过程中,其成本可大大降低,甚至比传统的以灰色基础为主体的城市建设设施更加节省成本,相对旧城区的改造成本也会更低。第六,不确定性特征。海绵城市项目生命周期较长,参与各方多且相互关系复杂,在立项、融资、建设、运营等环节会有很多不可测、不可控的因素出现。由于当事各方很难约定各种情形下的责权利,因此会呈现出资产专用性强、信息不对称等特征,导致不完全契约状态下风险和效率的不确定性且呈现动态化发展。
四、海绵城市建设面临的潜在问题
由于我国在海绵城市的理论与实践、技术与管理等方面处于起步阶段,加之海绵城市项目自身的特点,所以必须充分认识到海绵城市建设将面临项目选择、规划、设计、融资、运营、监管等方面的潜在问题。这些潜在的问题将会随着海绵城市建设的不断推进浮出水面,直接或间接地影响海绵城市的建设速度和实际成效。为了有效应对、妥善解决这些可能出现的潜在问题,应充分分析并探求相应的解决方法。
(一)项目选择
海绵城市PPP项目前期评价机制的不完善。2014年12月,国家发改委在《关于开展政府和社会资本合作的指导意见》中明确规定:“物有所值”审查结果将作为项目决策的重要依据。世界上很多国家运用资金价值(Value for Money,VFM)评价方法,对PPP项目进行评价,而我国PPP项目前期评价中VFM的评估体系尚不完善,对PPP项目本身所带来的社会福利和外部性考虑不足,缺乏大量影子r格与行业数据等基础数据。由于缺乏大量准确的基础数据积累支撑,定量VFM不仅成本高而且缺乏准确性。
(二)规划层面
第一,规划过程中控制参数的选择问题。虽然美国低影响开发、英国可持续排水系统管理、澳大利亚水敏感城市等为海绵城市建设提供了大量的案例和经验,但是海绵城市建设具有因地制宜的特点。从我国提出建设海绵城市到具体实践,目前还没有成功的本土化案例可供研究。因此在规划的过程中,调控参数标准的选择成为瓶颈,亟需政府部门、研究机构进行全面论证。
第二,两类系统的有机衔接问题。从系统衔接角度讲,多年来,我国的城市建设已经建成了大量灰色基础设施,如何在实际管理和操作层面实现海绵城市建设与现有灰色基础设施的衔接,如何将绿色建筑(海绵建筑)有机纳入海绵城市的发展战略中亟需进行深入论证。
(三)设计层面
低影响开发(Low Impact Development)是海绵城市建设的重要指导思想,其在我国的具体实施需要大量详细的海量数据支持。但是,我国很多部门和企业尚不具备低影响开发的设计能力。
(四)融资层面
社会资本对政府与社会资本合作模式普遍持谨慎态度。2014年7月,财政部第43号文件,提供了新一届政府对城市融资和地方债务治理的框架,其中明确提出将逐步剥离地方融资平台公司的政府融资职能,推广使用政府与社会资本合作模式(Public-Private Partnerships)。虽然中央和地方政府大力推行政府与社会资本合作的创新型项目投融资模式,但是社会资本对此却普遍持谨慎态度,其中的原因之一即海绵城市PPP项目的融资环境存在很大的不确定性。这种不确定性具体表现在海绵城市建设项目融资主体的地位和权责不清晰,无法律层面界定。特别是随着地方融资平台公司的政府融资职能逐步剥离,需要与PPP模式下的特殊项目公司(Special Purpose Vehicle,SPV)实现市场机制下的分工合作,要求必须针对海绵城市各类项目的特点以及不同企业的自身条件和优势,探索不同阶段、面对不同主体下的运行模式,否则将很难形成持续的市场化推进力。
五、海绵城市项目在我国实行存量资产证券化的实践操作层面缺乏可行性论证和实证研究
(一)建设运营模式
1.政府购买服务型,项目公司进行设计、建设、资金筹措和运营。这一类型的项目有可能出现项目资产所有权所属对运营服务价格管理的有效性问题,如果处理不当会加大财政支出以及公私部门之间风险分配的纠纷,有悖于海绵城市PPP模式实现政府建设与管理成本的最小化和社会效益的最大化。而关于所有权的配置问题,即使是PPP模式做得比较成熟的发达国家对所有权配置的部分影响因素进行了理论研究,但是在实证研究方面还很欠缺。
2.消费者付费型。政府部门仅参与项目计划和许可,项目公司独立进行设计,资金筹措和运营通过收费收回投资和实现利润。需要注意的是,海绵城市涉及的生态水基础设施服务如何与消费者的间接付费合理联系是难点之一。宏观上讲,这是一个在分税制基础上跨区域的水生态系统治理问题,决定了社会资本进入海绵城市建设的方式、数量和质量。而方式、数量和质量将会直接影响海绵城市的进度和成效。
(二)监管层面
海绵城市建设涉及的水生态质量信息问题需要智慧城市系统大数据支撑和物联网技术下的智能监测与信息传导,以提高政府内部监督和社会外部监督的质量和效率。从我国目前推进智慧城市建设的进程看,很多城市还不具备提供大数据支撑和物联网技术的能力,由此必将为海绵城市项目的整体启动和运行带来影响。此外,从项目后评价层面的角度讲,PPP项目绩效指标多以问卷调查、模型计算归纳得出,很难动态纠正项目过程中的错漏,并且PPP的绩效指标体系也不尽完善。
六、对策
解决海绵城市建设面临的诸多潜在问题是多方参与的一个系统方案,涉及法律体系、公共政策、技术体系、管理机制、公众参与等多个层面,最终这些层面的问题都将归结于城市基础设施管理体制改革的问题,因此明确分类管理是重要前提。
第一,推进PPP项目VFM评价体系建设,建立适用于我国水生态基础设施的计算条件和指标参数,为VFM执行制定统一的量化范围和标准,科学计算以往管理体制下政府为海绵城市建设项目的支出总量和采取PPP模式政府的支出总量。第二,每个城市的自然地理条件和气象水文条件都有其各自的特点,要因地制宜科学论证具体项目立项的可行性,以分区目标、用地分类目标、用地控制指标为基础,综合考虑现有的灰色基础设施的运行能力与拟建的绿色基础设施的运行能力,在此基础上统筹考虑海绵城市所涵盖的灰色基础设施与绿色基础设施有机融合的问题。因此要设立协调机构,协调住建、水利、财政、环保、交通、农林、气象、规划等部门,建立区域协调管理机制,推进海绵城市建设。第三,加快开展LID技术应用研究及相关专业人才培养体系的建设工作,提高海绵城市建设本土化的设计能力。第四,推进城市基础设施建设分类管理。在过去的一段时间里,很多城市组建了投资建设公司,对基础设施企业的资产进行重组上市,但是这些举措都没能从根本上解决基础设施有效管理的问题,对社会资本进入公共项目的作用很有限。海绵城市建设同样面临这一问题,其所涉及的水生态基础设施系统不仅是城市基础设施系统的重要组成部分,而且海绵城市建设的一部分项目属于非盈利性质,有些又属于盈利性质,因此必须区分海绵城市的项目组成并实行分类管理。比如,以非盈利性质项目为主的政府投资建设管理与以盈利性质项目为主的社会资本投资建设必须分离管理,即以城司为代表的地方融资平台和SPV共生的局面,并以法律的形式明确各主体权责,保障海绵城市PPP模式的政府一方、项目一方和社会资本一方等各主体的利益。同时,要建立和完善产权交易和经营权有偿转让机制,促使政府投资从经营性水生态基础设施领域稳妥、有序地部分退出。此外还应完善金融市场,特别是要与发展银行、保险、信托、证券交易所等金融机构加强合作,开展海绵城市项目在我国实行存量资产证券化的实证研究工作。第五,目前,一些发达国家已经制定了征收雨水排放费的法律法规。我国对于海绵城市项目的服务定价研究需要与监管环节相联系,结合实际数据研究并制定雨水排放标准,并对现有的财政政策、税收政策加以改进和完善,确保政府对海绵城市项目全生命周期的管理合理。第六,加快推进数字城市向智慧城市转变的进度,特别是要加快城市信息管理平台建设。海绵城市建设是智慧城市建设的重要组成部分。海绵城市建设项目库的信息应达到实时网上公开化,让公众能够分享海绵城市项目的规划、设计、融资、建设及运营信息,这对于推进社会资本投入、加快混合制经济发展将会产生明显的推动作用。第七,加强对海绵城市PPP项目的后评价实证研究工作,根据实际情况建立海绵城市PPP项目后评价指标体系,为进一步推广海绵城市建设积累理论与实践经验。
综上,在海绵城市建设的过程中,政府、规划部门、项目公司、业界和社会资本必须针对本地实际,在建设模式、技术体系、城市管理体制等方面积极创新实践,这是推M海绵城市建设的先决条件。
参考文献
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关键词:海绵城市;园林规划;建设;分析
1规划海绵城市建设中的园林绿地层次
保证足够的绿地量,是园林规划中的重要任务,同时绿地建设是建设海绵城市的根本所在。“渗、滞、蓄、净、用、排”六个建设项目是建设海绵城市的六大重头戏,它们实质上都是需要园林绿地来完成的。在对园林绿地的规划中,主要任务是确定绿地的用量,一般而言,绿地面积越多,海绵城市的功能就显现的愈加明显。再者,确定了绿地量以后,方能提升绿地的质量,使其达到海绵城市的建设标准。园林绿地在海绵城市中占据着较大的空间,在功能上发挥着蓄水调节的作用。绿地的多少是衡量园林绿地质量的重要标准,绿地滞留雨水的层次自上而下分为三个层次:一是,冠层滞留,滞留雨水较多的绿地一般符合以下特征:树木高、树冠密、层次多、叶片细等。因此,乔木以及多层植物是园林人经常种植的树种。轻冠幅、低层次是目前园林行业面临的主要问题,这种现象与我国园林行业的育苗方式和工程用苗标准有紧密相连的关系。二是,表土疏渗,表土性状、植被层次、根系状况以及雨水状况是影响雨水疏渗量的关键因素,一般含沙量适中以及表土不板结的沙壤土截留雨水的性能较好,植被覆盖率较高并且根系发达,对雨水的疏渗能力较高。三是,根基滞留,除了冠层以及表土等因素,根系也是影响雨水疏漏的关系因素,根系的拓展能力需要通过树穴和土壤来保证。
2园林绿地的建设
在对园林规划建设中,要从绿地地形、绿地水体以及下沉式地形等三个方面来建设。第一,绿地地形,首先在园林绿地建设中,要尊重因地制宜的原则,充分尊重当地的地形地貌和植被种类,在此基础上,在一些地势较低洼的地方,人工改造成为水塘、旱溪以及拦水坝等,增强该地标的截留雨水的能力,而在过于平坦的地势可以建设公园或者是开凿人工湖,增加水体面积,园道两边的平台均要高于中间的绿地,方便雨水的疏渗。第二,绿地水体,适当增加低洼处的水体面积,可以通过建造景观蓄水小坝、蓄水池等来蓄留雨水,在起伏较大的公园建造山塘、洼地以及湿地,增加蓄水的功能。第三,下沉式绿地,无论是广义上的下沉式绿地,还是狭义上的下沉绿地,其实质是能够截留住雨水的低洼绿地,能够成为下沉式绿地的绿地要具备以下几个条件:土壤较疏松,且透气性较好,土质较黏,植物选择以乔木为主,耐涝性强。
3园林的生态铺装
园林的生态铺装是让园林具备海绵体的特性,能够吸纳雨水,调节地表径流,比如对园林中绿地以及河湖水体等的铺装都属于生态铺装,举例进一步说明园林的生态铺装如何进行的:首先针对道路与平台的铺装,透水透气以及不污染土壤是生态铺装的目的所在,目前来讲,在众多的铺装方式中,透水铺装的效果比较比较好,但是尚且还存在着孔隙堵塞问题以及透水性不佳等问题;其次,是对水体与堤岸的覆盖,在城市中不少自然河流的、水体都因为建设而进行了人工覆盖,将天然河流变成不见天日的下水道,这种做法无疑是顾此失彼,笔者建议我们在园林建设中尽量少改造那些天然的河流和水体,恢复城市的自然循环系统。
4屋顶的绿化设计
绿地、生态铺装进行完了,紧接着就要针对屋顶进行绿化设计,降峰减流是屋顶绿化设计的主要手段,通常采用以下四种途径来达到这个目的:对植被层进行截水,通常10厘米高的地被层可以截留2到5厘米的雨水;土壤层截水,土壤基质和孔隙均可以截留雨水;利用蓄水层截水;蓄水系统截水。以上这几种方法,要根据具体的屋顶形态来做出具体的选择,从而让其符合实际需要,也能够达到美观的效果。
5结语
海绵城市的建设已经成为建设生态文明城市的重要途径,海绵城市与园林建设是宏观与微观的关系,科学合理的园林规划有助于早日实现海绵城市的建设。相关人员要注重园林建设质量的提升和发展,让园林建设为我们的家园发挥出更大的功效和作用,让“海绵城市”范围逐渐扩展,带给人们更为“绿色的”享受。
作者:于焕龙 单位:沈阳市园林规划设计院
参考文献:
关键词:海绵城市;生态选择;园林设计
中图分类号:TU991.14
文献标识码:A 文章编号:16749944(2016)11016302
1 引言
近年来,我国部分城市出现雨季内涝的情况频频发生,由此引发了关于传统城市给排水系统建设的热烈讨论。海绵城市逐步成为我国相关行业内的前沿思想和热门话题。2013年12月,在中央城镇化工作会议上发表讲话时提到了“海绵城市”,他指出要建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。2014年2月,中华人民共和国住房和城乡建设部城市建设司在工作中提出了海绵型城市设想。2014年10月,中华人民共和国住房和城乡建设部贯彻在讲话中涉及到会议精神,证实了《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建》。2014年12月,住房和城乡建设部、财政部以及水利部联合印发了《关于开展中央财政支持海绵城市建设试点工作的通知》[1]。
2 海绵城市的概念与意义
众所周知,海绵有其独特的物理特性。借助其独特的物理特性来形容城市的某种功能,就出现了海绵城市一词。海绵城市强调建立一个完善的“海绵体”城市,使水在城市中的运动和迁移实现“自然化”,以便有效缓解雨季城市内涝的压力、提高雨水资源利用化水平、减弱河流污染、调节城市微气候以及改善城市生态景观等,最终实现城市水循环的健康和可持续发展[2]。国外对海绵城市概念的提出,最早是在澳大利亚,用来比喻乡村人口向城市的迁移以及城市对乡村人口的吸附效应[3,4]。我国《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建》一书中,对海绵城市的概念做了如下定义:城市能够像海绵一样,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,当有需要时又可以释水,从而具有良好的“弹性”来应对自然灾害和适应环境变化[5]。
海绵城市也有着深层的意义:①具有弹性的海绵城市有着应对自然灾害的思想,在面对干旱或洪涝时,能够发挥其韧度来适应各种水环境危机;②海绵城市的开发中,前后的水文特征要求保持不变,这主要是通过降低影响的开发思想和技术来实现的;③海绵城市对雨水资源以及水环境有着综合管理的可持续思想,要求城市储存雨水,在急需的时候加以利用,从而保护水生态环境[1]。
3 海绵城市建设的方案编制
3.1 要收集材料做相关分析
海绵城市的建设与当地区域特征有着密切的关系,在建设过程中,要充分考虑地形、流域、水文、水质、地质等基础情况,结合土壤、降水、蒸发量等规划建设数据,来综合分析当地年降雨量与平均径流总量控制率之间的关系。
3.2 确定建设目标
在海绵城市的建设过程中,要充分考虑建设需求,从人民生活、社会发展、经济条件等因素入手,确定重点要解决的问题,根据建设的难易程度做长期规划。
3.3 制定海绵城市建设的具体方案
从当地水流域治理入手,调整优化水系,利用水利工程综合治理小流域,最终实现整体流域的控制。在对海绵城市进行分区建设的过程中,要结合植被、河流分布、土壤等情况进行重点问题突破性解决,对每个分区制定出具体的规划指引方案,综合利用多种措施来建设海绵城市的道路、绿地以及水系。
3.4 对海绵城市建设的方案进行优化
科学合理的对海绵城市进行指标评价,考虑经济、科学、量化原则,及时调整方案,计算水文、水力时要充分考虑低影响开发设施的规模。总之,绝不能死搬硬套发达国家建设模式,应因地制宜结合当地条件进行综合规划建设[6]。
4 海绵城市理论在园林设计中的应用
海绵城市在规划设计中,主要朝着削减径流污染、缓解雨洪压力、提高雨水利用、改善城市景观等目标进行。城市在开发建设中,很可能对水质造成不同程度的污染,控制降雨的径流可以适当提高水质改善污染状况。在园林规划设计中,按照海绵城市规划理论来建设,可以提高防洪要求,提升防洪能力,降低建设成本,简化管理难度。
景观设计与低影响开发结合起来,可以充分发挥海绵城市理论在园林设计中的作用。在公园规划设计时,要充分考虑景观生态结构布局。具体包括土壤、水质、河流等基本状况,保护现有生物物种,考虑当地居民的生活需求,适当进行当地河道采砂、农田开发等,力求生态环境保持平衡,保护生物多样性,尊重自然,运用“基质――斑块――廊道”等景观结构分析方法,来对整个园林设计进行生态学层次上的把握,将公园生态与城市生态一体化建设,以做到可持续发展[2]。
5 海绵城市建设的生态选择
海绵城市建设中,非常重要的一个环节就是生态基础建设。具体来讲,典型的下凹式绿地生态设计模式、绿地植物的生态选择、绿地土壤生态系统的选择、降低空气粉尘的生态选择、透水硬化地面的生态选择都是必须详细考虑到位的理论建设基础[7]。
对城市雨水综合利用,可以达到最大限度的生态效益和经济效益。城市绿地在设计规划过程中要做到分散性,也就是要分布在不同区域进行雨水接收,避免生态系统受损。绿地植物在海绵城市的建设中起着非常重要的作用,具有较强的忍耐力,因此在选择物种过程中,要考虑尽量选取耐盐碱、耐干旱、耐淹耐湿的种类,并因地制宜的考虑当地土壤、气候、水文以及管理等综合条件,提高绿地的集雨时间和能力,从而提升生态空间的利用度。绿地土壤生态系统的适当选择,为绿地生态系统充分发挥作用奠定了基础。土壤是一个拥有巨大空隙的海绵体,具有强大的吸附和渗透能力,土壤较好的持水能力可以保证植物充分的吸收水分,最终做到调节绿地生态系统的平衡,进一步做到净化水源、改善空气以及改善环境等重要作用。土壤是生态系统中分解者的活动场所,为分解者提供充足的养分和有机物,土壤中的微生物还发挥着巨大的杀菌、拮抗等作用,这些都对城市居民的生活有着重要作用。透水硬化面作为城市建设中的铺装,已经被广泛应用在各地的建设中,尤其吸水性较好的透水砖,可以较快吸收雨水,方便市民出行,但过量应用,会减少自然土地,对整个生态系统造成潜在危险。因此要做到适量发展,避免造成更大的经济损失。
6 结语
海绵城市的应用仍处在发展中,建立具有中国特色的海绵城市理论与体系,仍然任重而道远[8]。要从海绵城市概念的引入,到结合园林设计、引入碳排放测算、分区进行测评奖罚制度以及海绵城市建设的智慧化等多方面进行努力,以加快推动海绵城市理论体系的整体化发展,走出具有中国特色的海绵城市建设的可持续发展之路。
参考文献:
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【关键词】海绵城市理念;市政给排水设计;应用实践
1引言
海绵城市效应的重要内容是通过对城市有关设施开展综合改造,如同海绵一般,吸附大量的雨水资源,进而改善城市用水难的现状,同时,减少城市内涝,提升城市对自然灾害的抵御和应对能力。加强对海绵城市的研究和应用,对于新时期的城市创新发展有着非常突出的借鉴意义。海绵城市效应能够通过人工干预与疏导,优化自然资源利用,为市政给排水减轻压力而节省的水资源,可在绿化、灌溉、卫生等诸多领域显现应用价值,促进城市水资源的循环利用,维护城市健康有序运转。市政给排水系统的设计者应该加强对海绵城市理念的研究与分析,认清这种理论和思想的重要意义,并把其中借鉴的原理和方法运用到给排水工程建设当中,为水资源开发利用提供支持。
2海绵城市概述
海绵城市理念在现代城市的改革发展当中扮演着重要角色,是城市现代化和创新性发展进程中出现的新理念,重点是对城市雨水进行科学管理,对于水资源进行有效利用,加强洪涝灾害防控,从而有效满足新时代建设要求。海绵城市主要借助渗、蓄、净等处理方法,形成完善科学的水资源管理体系,强化对水资源的弹性管理,改进和优化城市给排水系统,并且为整个系统的良性运转提供优良的资源储备。海绵城市表现出非常鲜明的生态环保特性,可以为城市的生态建设提供支持,也可以助推城市转型升级,为城市的战略性经营与发展提供强大的推动力。海绵城市理念的应用为城市发展提供了全新思路,尤其是转变了传统城市给排水设计方面的滞后观念,实现自动化储水和出水,运用了雨水花园下沉绿地、植草沟等设施,收集和排放丰富的雨水资源,对道路与绿化系统进行改进,缓解城市发展过程当中出现的内涝和干旱等问题,减少水资源开发利用过程当中花费的成本,顺利实现对资源的科学调控,为实现城市的可持续发展提供动力。可以说海绵城市既是一种先进的城市,建设理念又是城市现代化发展当中的理想状态,能够为目前的城市建设提供创新发展的思路,也可以在新时期创造更加丰富的城市发展成果。
3海绵城市理念在市政给排水设计中应用的意义
海绵城市理念是城市化发展与现代化建设的重要指导思想,这种科学化的思想观念对于当前的城市给排水系统设计来说有着很强的指导作用。正确认识海绵城市与市政给排水设计结合的意义,可以为未来的给排水工程运转提供创新思路。总体来说,海绵城市理念应用的意义主要体现在以下3个方面:第一,提高水资源利用率。人类得以生存发展的基础资源就是水资源,这一点毋庸置疑,且在大量实践当中得到了验证。就目前而言,在全世界水资源都表现出非常短缺的现实情况,所以关注并且解决好水资源方面的问题,成为目前城市发展建设时要完成的首要任务。在以往的城市建设以及市政给排水设计当中,对雨水资源的重视程度并不高,也没有做好对这类资源的科学管理和利用,最终出现了雨水资源利用不足,甚至是严重浪费的情况。海绵城市理念的产生,让城市发展对雨水资源的重视度大幅度提高,在市政给排水建设当中推动对水资源的高效利用,特别是通过对给排水系统进行创新设计来提高城市整体的蓄水水平,运用科学技术方法重新利用雨水资源,改善资源短缺的现状。与此同时,改善城市整体的给排水功能,可以不必局限在传统的给水和排水管道方面,可以建立一个自然给排水系统,确保城市的稳定安全运转,发挥自然给排水系统的运行优势。第二,改善内涝内旱问题。对海绵城市理念进行学习和渗透,能够帮助城市化解目前存在的内涝和内旱现象。在目前的城市发展当中,雨季内涝明显是非常显著的特征,特别是在我国的南方城市,降雨表现得非常集中,假如城市自身市政给排水系统无法发挥应有功能,就会出现严重内涝灾害,危及城市群众的生产生活。除此以外,海绵城市理念还能够在很大程度上改善城市的干旱问题,尤其是能够对雨季时收集的雨水资源进行恰当处理,待干旱时顺利调取和使用,确保城市整体功能的提高,也为城市的稳定和可持续发展提供动力保障。第三,减少城市水污染,维护城市环境。生产活动会不可避免地影响自然生态环境,特别是在传统经济发展模式的影响下,人们因为过度关注经济发展,反而忽略了环境保护,以牺牲环境为代价换取经济效益的提升,这无疑为城市环境带来了严重污染,自然也为水环境带来了不良影响,不仅造成水资源浪费,还为后续发展带来了极大阻碍。海绵城市理念的应用能够对当前的城市环境进行改善,有效减少人类生产生活对自然生态的不良影响,保证居民的生产生活质量。值得一提的是,海绵城市理念和市政给排水设计的结合,能够大大增强城市污水处理能力,改善水体环境,为城市迎来可持续发展局面提供支撑。
4海绵城市理念在市政给排水设计中应用的原则
海绵城市是一种科学化和现代化的城市管理思想,可以对城市生态系统的平衡性提供有力支持,也能够助推经济社会与生态环境的和谐发展。在如今的城市建设与实际的工程规划当中,可以把海绵理念作为指导思想,融入海绵吸水功效,积极吸纳地表水,补充地下水,强化疏通效果,防止内涝内旱等极端问题的出现。当然海绵城市还能够促进淡水资源循环利用,为如今的生态恢复事业发展作出积极贡献。海绵城市和市政给排水设计相结合,是提高市政给排水工程建设质量的重要方法,但在实际的系统设计当中,应该遵循正确的原则,把握内在规律。第一,防涝原则。在目前的城市化发展当中,有很多给排水设施比较老旧,无法正常发挥作用,因此,出现了明显的积水、洪涝等问题,这无疑为市政给排水系统正常运行效果带来了消极影响。面对这种情况,设计者需要在实际设计活动当中贯彻防涝原则,提高洪涝防范和应对能力。在城市建设中排除积水是非常关键的,既可以确保给排水系统的设计质量,也可以在此基础之上回收水资源,减少资源浪费,改善水资源紧缺的现状。第二,节约原则。节约一直以来都是我国备受推崇的文化观念,当然这种节约原则也适合用于市政给排水设计当中。设计者应该认清资源节约的重要意义,在系统设计和动态优化当中,都要始终坚持节约准则,避免对原有管路进行修改,而是立足原有基础展开科学化设计,注意水资源的回收再利用。第三,尊重自然原则。想要切实推动城市的长效发展,就必须把环境建设放在一个非常重要的位置,因为这直接关系到城市的整体发展。市政给排水设计,应该始终秉持尊重和顺应自然的原则,牢牢把握自然规律,如果违背自然发展规律,不仅无法完成对生态环境和资源的保护,还会伤害大自然,最终限制城市的可持续发展。尊重自然是促进人与自然和谐相处的基础,也是设计者在给排水系统设置环节应有的观念,为实现生态平衡和城市健康发展提供新思路。
5海绵城市理念在市政给排水设计中的具体应用
5.1路基排水设计
市政道路是一个非常复杂而又完整的系统,路基是整个体系当中非常关键的组成部分,会对道路结构稳定性带来极大的影响。在路基的设计过程中,海绵城市理念的应用是非常重要的,通过科学有效的排水设计,可以大大延长道路使用寿命,减少雨水积压所带来的坍塌陷落等风险,这也是市政给排水设计当中需要关注的问题。在路基排水系统的设计过程中,首先应该做好全方位的准备工作,针对现场环境做好全方位调研,掌握本地降水量、气候条件及其规律,检测好路基土质,为下一步的计划和系统设计打下基础;其次需要秉持提高路基排水与透水性能的准则,科学设计路基工程建设方案,着重对填补技术进行优化,严把填补材料质量关卡,选用透水性强的材料,加强对新型材料的使用,确保路基结构平稳。
5.2人行道设计
人行道会给市政给排水设计带来重大影响,尤其是会影响到整个系统功能的发挥,所以应该将人行道的合理设计作为一项重要工作来抓,结合工程施工建设的要求,改善和提高市政给排水系统功能,彻底变革以往落后的人行道设计思想,用海绵城市理念推动设计创新。设计者应该对城市地形情况进行综合考量,恰当选取科学材料,设计人行道给排水系统,着重促进雨水资源的利用。例如,新型排水系统设计需要随地形变化而发生相应的变化,做好科学化的密度分布。西高东低的城市需要确保设计的给排水系统顺应这样的地形趋势,呈现样态分布特征。东高西低的城市,当然也遵循着这样的规律和地形趋势保持一致。在人行道给排水系统设计中,要注意对新材料的使用,选择性能好、经济安全以及可再生的材料,确保雨水渗透有效性,提高雨水资源的收集效果,并为后续利用打基础。
5.3车行道设计
车行道的设计也是不容小觑的,想要综合提高市政给排水系统的设计效果,也要特别关注车行道设计和海绵城市理念的结合。事实上人行道和车行道在实际设计当中是比较相似的,设计人员需要结合施工现状,做好科学把控,提高整体给排水能力。全面研究车行道使用的特殊性,明确在道路当中车辆行驶速度相对较快,所以设计者需要结合施工现状确定出相应的密度,维护路面平稳,减少行车中的风险。海绵城市理念要求在车行道给排水系统设计中应该运用优质材料,完善排水功能,改进以往设计当中排水构筑物密度不足的问题。另外,设计者应该考虑到路面应该具备防滑性,尽可能在路面铺设当中运用性能优质的防滑材料,在确保车行道基础功能的同时增强给排水效果。
5.4绿化带设计
绿化带的设计应该对海绵城市理论进行有效借鉴,因为绿化带设计也是城市给排水设计当中不可忽视的内容,而且对设计的要求非常严格。在绿化带的设计中要特别注意:第一,有效收集雨水资源。在设计活动当中应该把海绵城市思想理念作为指导,坚持水资源循环利用的行动准则,科学设计和提高雨水收集功能,重点做好绿化带材料和绿化带高度等方面的恰当设计。通常,绿化带的高度应该设置为15~20cm,同时,要注意超过区域内土壤高度。第二,加强水质过滤。为满足水质过滤要求,一般情况下会利用种植土设置砂石层等方法,确保雨水的过滤效果,提高水质。第三,对排水功能进行优化提升,结合绿化带的布局情况,设计好排水装置和设施,恰当设置高度、位置,便于雨水排放,防止雨水资源过度积压影响植被正常生长。
5.5附属设施设计
附属设施是市政给排水设计当中极易被忽略的一部分,但附属设施的实际设计效果会为系统的应用功能发挥带来极大的影响。为优化整体的系统设计,应该针对周围情况做好调研,明确设计指标要求,并在标准指导之下,把控好附属设施的设计质量,改进施工方法,落实海绵城市理念。在这一过程中要特别注意绿地衔接部分的合理设计,更新思想观念,运用多元化策略,确保排水功能的发挥效果,例如,运用雨水分流、下沉式绿地等设计方法。除此以外,设计者还可以在衔接部分布置雨水花园,利用好丰富的雨水资源。为提高附属设施的吸水效果,应该以草植沟替代混凝土材料的使用。
6结语
市政给排水系统在城市的整体运营发展当中提供了优质的基础条件,但是随着城市发展水平的提高,对于市政给排水系统的应用要求也大幅度提高,传统落后的市政给排水系统设置方法也表现出明显缺陷。为促进城市创新发展,满足市政给排水系统建设的要求,优化市政系统的运转效益,对海绵城市理念进行吸收借鉴显得非常重要。结合海绵城市理念的要求,市政给排水系统设计者要加大城市雨水的管理与利用力度,运用有效处理方法,形成一个全新而又完整的水资源循环管理系统,优化资源储备,体现生态环保要求,助推城市转型升级。
【参考文献】
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关键词:海绵城市 低影响开发 下沉式绿地 海绵体 措施
1、海绵城市建设的理念
海绵城市就是指城市能够像海绵一样吸水,是在城市建设过程中兴起的一个新型的关于城市建设的概念。它突破了传统的“以排为主”的城市雨水管理理念,依托建筑、绿地、广场、道路、水系等多种基础设施,并以之为载体,充分考虑到城市基础设施运行安全和城市水安全,在此基础上,分析水文条件和规划指标的差异性,以及项目操作的可行性,综合利用渗透、滞留、蓄存、净化、回用、外排等多种生态化技术,从而起到补充地下水、调节水循环的作用,并构建起新型的城市低影响开发雨水系统,在遇到降雨时能够最大限度地留住雨水。无论是湿地、草地、树林还是湖泊,都能吸收大量的雨水,把雨水就地消化,有效避免它们汇集到一起形成洪水。当大量的雨水被城市海绵体吸收之后,城市也就不存在大面积积水了。这些被“海绵体”充分吸收的雨水还可以被再次利用,例如用做绿化用水、景观用水等,在很大程度上可以缓解城市水资源紧张的局面。
2、海绵城市-―低影响开发雨水系统构建的原则与措施
2.1概念和构建原则
2.1.1概念。
海绵城市-―低影响开发雨水系统是指在场地开发过程中采用源头控制、分散式贮存维持场地开发前后的水文特征较为一致,维持场地开发前后水文特征不变其核心内容。从水文循环角度,要维持径流总量不变,就要采取渗透、储存等方式,实现开发后一定量的径流量不外排;要维持峰值流量不变,就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值,延缓峰值时间。低影响开发设施包括透水铺装、绿色屋顶、狭义下沉式绿地、生物滞留设施、湿塘、雨水湿地、蓄水池、调节塘、植草沟等。
2.1.2基本原则。
海绵城市-―低影响开发雨水系统构建的基本原则是生态优先、规划引领、安全为重、因地制宜、统筹建设。要将这一原则真正落实,就需要对城市空间进行重新梳理和规划利用,必须将低影响开发雨水系统构建提升到城市规划层面以及职能部门相互配合的操作层面,要以各层级规划为控制途径,一方面保护现有可能影响城市水生态的敏感区域,限制开发;另一方面将低影响开发这一理念植根于新开发或需要改造的城区,并落实到建设规划的每个环节和细节中。海绵城市建设既要实现功能目标,也要满足生态目标。这就要考虑城市基础设施安全运行和城市水安全的问题、各地区水文条件差异性、规划指标及项目操作层面的可操作性。各城市可根据自身的水文条件、水安全要求、水资源状况,确定符合自身需要的海绵城市建设目标,创新建设和管理模式。
2.2建设海绵城市的具体措施
2.2.1转变城市建设的观念。
建设海绵城市,首先要转变观念。在传统城市建设模式中,硬化路面占有较大面积。排水功能主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施,以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念,往往造成逢雨必涝,旱涝急转的尴尬局面。而现在海绵城市的建设理念则要求让城市回归自然,强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等低影响设施来组织排放径流雨水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念,先利用场地源头设施对部分径流雨水予以调蓄净化和回收利用,最后是实现安全有序排放。
2.2.2提高现有“海绵体”的质量。
海绵城市建设的主要途径有3个方面:保护城市原有的生态系统;生态修复和恢复;低影响开发。首先要对原有的“海绵体”进行保护,现代城市水系统建设过程中应最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等城市雨水滞纳区不受开发活动的影响。其次,对已经受到破坏的水体、绿地、湿地等“海绵体”,应运用物理、生物和生态等综合手段逐步进行修复,并维持一定比例的生态空间,使其水文循环特征和生B功能逐步得以恢复。再次,在缺水地区,通过生物滞留设施、下沉式绿地、雨水花园、植被浅沟、绿色街道、绿色屋顶、透水铺装等低影响技术措施,强化雨水积存、渗透,补充地下水,削减地面雨水径流,其他地区则利用池塘、雨水湿地、蓄水池等措施调蓄、净化雨水,以削减径流峰值,防止内涝。
2.2.3扩大城市“海绵体”的规模。
在提高原有“海绵体”质量的基础上,还要建设具有一定规模的城市“海绵体”。首先,以城市建筑、道路、绿地、广场等建设为载体扩大绿化规模,设置包括垂直绿化在内的多种绿化形式,例如推行屋顶绿化。绿色屋顶在滞留雨水的同时还能起到节能减排,缓解“热岛效应”的作用;其次,通过构建生态廊道来保护城市生态多样性,改善城市的生态环境,为生物迁徙和水资源调控提供必要的通道网络;再次,通过建设人工湿地等措施来修复水生态环境。湿地素有“城市之肾”的美誉,因地制宜地建设人工湿地,对保护城市水系统生态环境有着极其重要的意义。
3、海绵城市建设的意义
3.1社会意义
3.1.1海绵城市建设的理念为城市老旧城区“海绵体”建设提供了新思路。大中型城市中老旧城区占的面积比较大,与新城区相比,老旧城区的洪涝灾害、雨水径流污染、水资源匮乏等问题更为严重,且老旧城区改造还面临空间条件有限、改造难度大等问题。相比建设大型地下调蓄池、大规模改造雨水管线等方案,改造设置一些城市“海绵体”是一个更加可行的思路。在整个设计过程中,可通过原有的老旧建筑雨水管断接技术,将雨水管线接入周边公园、水体、集中绿地等,集中贮存雨水,也可以利用小区内部的花坛、绿地等建筑设施空间布置雨水花园、下沉式绿地;城市道路可结合道路绿化带、树池等绿化空间,布置生态树池、植草沟等低影响开发设施,有效地对地表径流加以蓄、滞、渗、排等。
3.1.2海绵城市建设可以减少城市内涝的发生。通过海绵城市的建设,将防、排、蓄、渗、滞等措施合理地结合起来,大大减轻城市防洪排涝的压力,有利于减少城市洪涝灾害的发生,维护城市居民安定的生活环境。
3.1.3海绵城市的建设在一定程度上解决了城市水资源短缺的问题。自20世纪70年以来,我国城镇化的速度越来越快,随着城市人口不断增多,城镇化水平的不断提高,许多城市水资源匮乏的问题日益突出。海绵城市建设为解决城市水资源供需矛盾提供了新的思路。通过海绵城市建设,可以实现自然生态雨水的有效利用,在一定程度上缓解城市水资源短缺的压力。
3.2经济意义
海绵城市建设非常注重对天然水系的保护利用,减少了给排水管道的混凝土工程量,经济效益显著。海绵城市减少了城市水灾,以及水灾经济损失。水利的调蓄设施又往往与城市既有的绿地、园林、景观水体相结合,“净增成本”比较低,还能大幅减少水环境污染治理费用,降低城市内涝造成的巨额损失。
3.3生态意义
建设海绵城市有利于城市生态环境的改善。海绵城市强调增加绿地,降低城市地面的硬化比例。有研究表明,城市地面硬化直接阻断了雨水补给地下水的途径,使地下水水位难以回升。通过海绵城市的建设,可以增加城市绿色空间,收集并处理雨洪水,这些被处理过的水可以用于生产和生活,或者作为景观用水,补给地下水等,从而改善城市生态环境。可以说,海绵城市建设的实施为构建绿色美好家园做出了突出的贡献。
4、结语
随着现代城市建设步伐的不断推进,海绵城市作为该进程中的一部分,必将得以广泛应用,从而发挥其在解决城市洪涝灾害频发与水资源短缺矛盾方面的重要价值。
参考文献
1.1产生背景
近几年的快速城镇化带来了中国经济的飞速发展,促进了区域协调发展以及全社会的进步,但是同时,快速城镇化也带来了新的问题———环境污染和资源短缺,尤其是水资源短缺。这种外延式的城市发展模式给城市带来了巨大的创伤,所以必须改变城市发展模式,转为内涵式发展和集约式发展。在生态文明建设中,海绵城市是一项重要内容,它具有自然积存、自然渗透和自然净化功能。
1.2概念解读
海绵城市是指城市能够像海绵一样吸水、蓄水、释水,在适应环境变化和应对自然灾害的时候具有良好的“弹性”。海绵城市建设应遵循生态优先等原则,应用低影响开发设施与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。低影响开发是指在开发场地时,为维持场地开发前后水文特征不变,采用源头式、分散式的措施。其核心是维持场地原始的径流总量、峰值流量和峰现时间等水文特征不变。
2.研究思路
随着城市化进程的开展,武汉也遭遇着水污染和内涝的严重问题。建设海绵城市,制定相应的规划设计方法,加快海绵城市的建设步伐,是本文研究目的所在。文章从规划角度出发,与城乡规划各个层级规划相结合,为将来的武汉市海绵城市建设提出具备可操作性的工作思路。海绵城市建设应具备的特色:1)保护性开发“海绵体”城市开发建设过程中应保护河流、湖泊、湿地等这些大的水生态敏感区,这些是大自然原生态的海绵体,理应保护不被破坏,并且结合区域及周边有利条件进行低影响开发的雨水系统规划设计。2)水文干扰最小化设置人工海绵体如植草沟、湿地、下沉式绿地等实现地区径流总量控制、径流峰值控制和径流污染控制等,保护区域内河道不被污染,水体不被污染。3)统筹协调低影响开发雨水系统建设内容应该纳入城市总体规划、专项规划、控制性详细规划和修建性详细规划之中,且各规划在编制和实施过程中,应相互协调相互衔接,做到多规融合,共同指导建设海绵城市。
3.海绵城市在城乡规划中如何实施
海绵城市建设作为一项繁琐又巨大的工程,武汉市人民政府理应作为责任主体,同时统筹协调规划、国土、排水、道路、园林和水利等部门,在海绵城市相关规划的编制和实施过程中,共同落实海绵城市建设的详细内容。
3.1总规定目标
在规划编制之始,应优先开展相关专题研究,同时为了更准确的确定城市年径流总量控制率和对应的设计降雨量目标,应结合武汉市的生态保护、土地利用以及水系绿地、市政环保等相关内容,最终根据设定的降雨量目标制定武汉的低影响开发雨水系统构建的实施策略、实施原则和重点实施区,同时应在城市水系、排水防涝、绿地交通等专项规划里纳入海绵城市建设的相关内容和要求。结合武汉市的现状实际状况,展开专题研究的同时,也要在绿地率、水域面积率等相关指标基础上,城市总体规划还应增加城市年径流总量控制率、峰值流量控制率等指标,具体要点如下:(1)优先保护水生态敏感区。水生态敏感区作为城市里的大的天然海绵体必须受到足够的重视和保护,河流、湖泊、湿地、坑塘和沟渠等在空间管制里应纳入禁建区和限建区的范围,严格划定城市蓝线范围,城市构建低影响开发雨水系统和城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统应于城市水体做好衔接,保护水体不被二次污染。(2)集约式城市开发。合理保障城市生态空间,提倡集约式开发,为防止城市无序蔓延,应确定城市空间增长边界和城市的规模,避免开发造成破坏。(3)确保合理的透水面积。目前城市地面都是大面积硬化,影响雨水的渗透,因此要设定不同性质的绿地率和透水铺装率指标,确保透水路面的比例。(4)合理控制地表径流。根据武汉的竖向分区,合理确定雨水的排水区,优先保护和修复自然径流通道,建设植草沟、下沉绿地、雨水湿地等汇集分区雨水,控制地表径流。
3.2控规定指标
海绵城市建设在控规层面应该与相关专业协调,通过土地利用空间优化等一系列方法,在控规内容里细化和分解总规以及上级规划提出的低影响开发控制目标及要求。在建筑密度和绿地率等指标的约束下,应提出各地块的单位面积控制容积和下沉式绿地率、透水铺装率和绿色屋顶率等控制指标,作为土地开发的规划设计条件,要点如下:(1)地块的低影响开发控制指标应明确。控规应该分解细化城市总规和专项规划的低影响开发控制目标,根据规划用地分类的比例和特点对各指标进行分类分解。地块的地影响开发控制指标看依据地块的分区而定,比如已建区、新建区、改造区等。(2)地表径流组织应合理。根据汇水区的划分,协调地块内建筑道路的布局和竖向,使得地块内地表径流有组织的汇入周边绿地系统和城市水系,同时汇水区应与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统相衔接,充分发挥低影响开发设施的作用。(3)低影响开发设施应统筹协调。根据地块实际情况,确定地块内的低影响开发设施的类型及其规模,合理布局地块内规模较大较为复杂的低影响开发设施。
3.3修规定坐标
【关键词】城市建设;海绵城市;研究;探索
一、引言
顾名思义,海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性,协调给水、排水等水循环利用各环节,并考虑其复杂性和长期性。
二、海绵城市建设的主要途径
海绵城市的建设途径主要有以下几方面:
一是对城市原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地,维持城市开发前的自然水文特征,这是海绵城市建设的基本要求。
二是生态恢复和修复。对传统粗放式城市建设模式下,已经受到破坏的水体和其他自然环境,运用生态的手段进行恢复和修复,并维持一定比例的生态空间。
三是低影响开发。按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念,合理控制开发强度,在城市中保留足够的生态用地,控制城市不透水面积比例,最大限度的减少对城市原有水生态环境的破坏,同时,根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积,促进雨水的积存、渗透和净化。
海绵城市建设应统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。低影响开发雨水系统可以通过对雨水的渗透、储存、调节、转输与截污净化等功能,有效控制径流总量、径流峰值和径流污染;城市雨水管渠系统即传统排水系统,应与低影响开发雨水系统共同组织径流雨水的收集、转输与排放。超标雨水径流排放系统,用来应对超过雨水管渠系统设计标准的雨水径流,一般通过综合选择自然水体、多功能调蓄水体、行泄通道、调蓄池、深层隧道等自然途径或人工设施构建。以上三个系统并不是孤立的,也没有严格的界限,三者相互补充、相互依存,是海绵城市建设的重要基础元素。
三、低影响开发雨水系统
所谓低影响开发(Low Impact Development,LID),指的是在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征,也称为低影响设计(Low Impact Design,LID)或低影响城市设计和开发(Low Impact Urban Design and Development,LIUDD)。其核心是维持场地开发前后水文特征不变,包括径流总量、峰值流量、峰现时间等(见图1)。从水文循环角度,要维持径流总量不变,就要采取渗透、储存等方式,实现开发后一定量的径流量不外排;要维持峰值流量不变,就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。发达国家人口少,一般土地开发强度较低,绿化率较高,在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量(总量和峰值)。我国大多数城市土地开发强度普遍较大,仅在场地采用分散式源头削减措施,难以实现开发前后径流总量和峰值流量等维持基本不变,所以还必须借助于中途、末端等综合措施,来实现开发后水文特征接近于开发前的目标。
图1 低影响开发水文原理示意图
从上述分析可知,低影响开发理念的提出,最初是强调从源头控制径流,但随着低影响开发理念及其技术的不断发展,加之我国城市发展和基础设施建设过程中面临的城市内涝、径流污染、水资源短缺、用地紧张等突出问题的复杂性,在我国,低影响开发的含义已延伸至源头、中途和末端不同尺度的控制措施。城市建设过程应在城市规划、设计、实施等各环节纳入低影响开发内容,并统筹协调城市规划、排水、园林、道路交通、建筑、水文等专业,共同落实低影响开发控制目标。因此,广义来讲,低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的“海绵”功能。
四、海绵城市――低影响开发雨水系统构建途径
海绵城市――低影响开发雨水系统构建需统筹协调城市开发建设各个环节。在城市各层级、各相关规划中均应遵循低影响开发理念,明确低影响开发控制目标,结合城市开发区域或项目特点确定相应的规划控制指标,落实低影响开发设施建设的主要内容。设计阶段应对不同低影响开发设施及其组合进行科学合理的平面与竖向设计,在建筑与小区、城市道路、绿地与广场、水系等规划建设中,应统筹考虑景观水体、滨水带等开放空间,建设低影响开发设施,构建低影响开发雨水系统。低影响开发雨水系统的构建与所在区域的规划控制目标、水文、气象、土地利用条件等关系密切,因此,选择低影响开发雨水系统的流程、单项设施或其组合系统时,需要进行技术经济分析和比较,优化设计方案。低影响开发设施建成后应明确维护管理责任单位,落实设施管理人员,细化日常维护管理内容,确保低影响开发设施运行正常。低影响开发雨水系统构建途径示意图如图2所示。
图2 海绵城市――低影响开发雨水系统构建思路示意图
五、城市道路在海绵城市建设中的注意事项
(1)城市道路低影响开发设施进水口(如路缘石豁口)处应局部下凹以提高设施进水条件,进水口的开口宽度、设置间距应根据道路竖向坡度调整;进水口处应设置防冲刷设施。
(2)城市道路低影响开发设施应建设有效的溢流排放设施并与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统有效衔接。
(3)城市道路低影响开发设施应采取相应的防渗措施,防止径流雨水下渗对道路路面及路基造成损坏,并满足《城市道路路基设计规范》(CJJ194)中相关要求。
(4)当道路纵向坡度影响低影响开发设施有效调蓄容积时,应建设有效的挡水设施。
(5)城市径流雨水行泄通道及易发生内涝的道路、下沉式立交桥区等区域的低影响开发雨水调蓄设施,应配建警示标志及必要的预警系统,避免对公共安全造成危害。
(6)城市道路低影响开发设施的竣工验收应由建设单位组织市政、园林绿化等部门验收,确保满足《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1)相关要求,并对设施规模、竖向、进水口、溢流排水口、绿化种植等关键环节进行重点验收,验收合格后方能交付使用。
(7)面层出现破损时应及时进行修补或更换;
(8)出现不均匀沉降时应进行局部整修找平;
(9)当渗透能力大幅下降时应采用冲洗、负压抽吸等方法及时进行清理。
六、综述
维持和恢复城市绿地与水体的吸水、渗水、净水能力,是建设海绵城市的重要手段。因此,在保证城市道路、绿地原有功能的同时,还要合理规划用地布局与竖向设计,使低影响开发雨水设施与城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统有效衔接,充分发挥城市“绿色”基础设施与“灰色”基础设施协同作战的能力。
海绵城市建设,要以城市建筑与小区、城市道路、绿地与广场、水系等建设为载体,城市规划、设计、施工及工程管理等各部门、各专业要统筹配合,突破传统的“以排为主”的城市雨水管理理念,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化技术,构建低影响开发雨水系统。
参考文献:
【1】海绵城市建设技术指南【S】.北京:住房与城乡建设部,2014.10:87~88
海绵城市,是城市降水管理一种新型模式,它是指城市在遭受气候变化和降雨等自然灾害时,能够表现出很强的自我修复能力,抵御一些突发的自然灾害。2013年,在就城镇化建设中指出:“在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’”。这就要求我们顺应自然,建设自然,加强对城市成天环境的保护与利用,创造合适生态空间。通过合理地运用雨洪原理,创新新形势下的城市给排水工作,让我们合理去利用水资源,把其转化成有利方面,解决城市缺水问题和环境恶化,促进城市健康有序发展,实现发展绿色城市,营造环保人文的新环境。
二、建设海绵城市对于促进城市发展的重要意义
1.海绵城市建设有利于缓解城市缺水问题。海绵城市,就像海绵一样,可以对于涵养水源、保护环境起到关键作用。随着城镇化建设的推进,很多城市出现了水资源短缺的问题,这极大影响了城市的发展和社会的稳定,对于建设现代化城市有极大的阻碍作用。在全国城市当中,多数一线城市开始出现了缺水的现状,尤其在北京、天津、河北地区,城市缺水问题已经上升为一个关键问题。有关资料显示,在降水中,将近一多半的雨水可以被土壤吸收,一小部分水作为径流水流失走。但是由于城市为公共交通让步,很多地方都地面硬化,造成大多数水白白流失,极少部分被土壤吸收。故而,推进海绵城市建设可以缓解城市缺水这一问题,即通过把水涵养起来转化为地下水供给人们利用,以减少缺水对人们生活的影响。2.海绵城市建设有利于减少城市洪涝灾害。2016年是近10年来降水最多的一年,连续几天的特大降雨造成许多城市成为“威尼斯小镇”。出现这种现象,主要是城市排水设施跟不上城市发展的需要。这种情况下推进海绵城市建设成为解决这一问题的关键。通过海绵城市建设,将“排水、渗漏、储存、滞留”等处理降水的设施有机的结合在一起,让城市降水不单单通过排水这单一手段来解决,通过综合手段来治理,极大地增强城市防洪排涝的能力,很大程度的减少城市洪涝灾害的发生。3.海绵城市建设有利于提高城市人文和自然环境。由于地面硬化导致城市地下水位降低,城市缺少自然资源对气候的净化和吸附,造成空气质量降低和城市温度的显著提高,产生热岛效应,这些都严重影响了居民的安全生活。海绵城市的建设必然需要对城市进行科学的规划和分析,创造出适合城市发展的自然资源和生态环境。这些不仅可以提高城市抵御降水的能力,同时可以提高城市的自然环境,促进城市发展成自然美丽宜居的环境,提高城市居民的生活质量,使城市人民能够享受到海绵城市给生活带来的便利。
三、海绵城市是科研与教学密切融合的标志
1.我们利用给排水的知识和原理,解决城市洪涝和缺水的重大难题。通常的雨水系统通常是及时、快速的处理城市表面径流,让降水快速的流到出城市,减少降水对城市的危害,也就是说,扩大城市排水设施建设,增大下水管道的管径,将雨水排放出去,但是这种指导思想忽略了对表面径流雨水的利用,会进一步加剧城市缺水问题。地下水不能得到很好的补给,造成城市用水困难,需要从周边县调水来解决,这就造成水资源的紧张,增加国家公共设施开支。这就需要我们给排水工程的学生开动脑筋,充分利用现学的技术和知识,把城市降雨转变为我们所需要的水资源。通过根据不同地区下垫面特征和土壤性状,采用不同雨水收集方式和吸收方式,对中小型降雨实现就地入渗和利用,对大型降雨实现就地滞留,在滞留后进行延期排放,错开城市排水设施使用的高峰期,缓解城市排水设施的压力。这种模式在新加坡已经开始实现了。新加坡作为著名热带国家,降水量处于世界前列,每天都有数场“说来就来”的瓢泼大雨,但是它极少出现洪涝灾害。因为他们国家设计了雨水收集与城市排水系统共同调节的设施,预先规划城市排水系统。在遇到暴雨同时加强雨水疏导,建立大型雨水储集设施,来应对特大降水。积极建立地面下渗,让雨水能够迅速被土壤吸收,增加城市地下水的需水量。2.遵循城市规划和自然环境相统一的设计原理,增加城市抵抗风险能力。从20世纪开始,欧洲西方国家开始注重绿色基础设施建设。尽管不同国家绿色基础设计建设不尽相同,但是从整体理念上看,都是加强绿地、湿地、公园及雨水贮存渗透设施的建设。在城市开发和土地利用过程中,利用自然环境中植被防御自然灾害和水质净化这一特性,大力实施城市储水渗透设施建设和人工湿地的建设。增加城市的植被覆盖率,让城市融入到自然环境当中。海绵城市是我们给排水工程的一种创新,它的实现正是对于给排水的专业知识的融合和发展,是一种新的模式下的城市管理和规划。如何进行科教融合促进本科生创新和实践能力培养,提高本科生的教学,这就需要我们教育工作者认真考虑。
四、科教融合促进学生创新和实践能力,需要培养正确的科研态度
本科教学是本科生走入社会的一个重要学习阶段,这就需要我们创新本科教学思路,增加科研促进本科教学的影响力。科研工作是一个自我实现发展的重要手段。科研工作要求我们树立正确的科研态度,不能存在一丝一毫的偏差。要求我们统筹兼顾,具备缜密思想,充分考虑需要面临的问题和潜在困难,提前做好打算,在实施当中避免重新设计,减少资源和人力物力的浪费,实现设计项目又好又快的发展。这就要求我们教师将科研态度融入到本科教学当中,培养学生的自我思考、自我创新能力,积极去统筹考虑实验设计的原理,保证实验项目能够顺利的开展。1.科教融合促进本科教学,需要积极参与到社会实践中去。“实践是检验真理的唯一标准”这句话突出强调了实践在验证自己观点和设计是否合理的重要性。我们本科教学对于社会实践这一方面投入的力度不够,学生只能在书本上面学习有关给排水的知识,通过自己假想来设计城市规划,这种模式很不利于学生的发展。因为书本和实践是有一定误差的,需要学生充分考虑一些实际的情况,积极的把知识运用到实践当中去。只有学生参与到社会实践中去,他们才会真正体会到课本知识的重要性,这对于培养学生自主学习能力和促进学习积极性具有很大作用。2.科研融合促进本科教学,需要创新教师传授知识方法和思路。本科教学一般都是教师课堂上讲解,学生在下面听讲的模式。由于大学上课人数增多,教室面积过大,使学生在课堂上听课效率显著降低。这就要求我们教师去创新传授知识的方法和思路,通过丰富有趣的课堂知识,通过视频和PPT向学生展示本课程需要掌握的内容。同时要注重学生的兴趣的培养,引导学生在课堂上积极发言和提问,以便于教师及时发现学生不懂的知识和问题。同时要鼓励学生上台讲解课程和知识,让学生真正融入到课堂当中,增加学生自信心和学习的热情。海绵城市建设是一场重要的城市革命,它需要给排水工程在海绵城市建设中发挥重要作用。我们应该积极去发现目前建设海绵城市所需要的知识和能力,创新城市排水的方法和策略,利用专业知识和技能,来尽快实现海绵城市建设目标,同时海绵城市建设是需要多学科、多技术、多部门、多人才来参与的革命,需要多方面的协调配合,需要统筹各个平台的工作,使其相互渗透和交融,这一工作也符合现代城市管理的发展方向。
作者:仇付国 单位:北京建筑大学
参考文献:
关键词:海绵城市;城市公@;城市道路;城市建设
2000年以来,厄尔尼诺现象正席卷全球,世界各国纷纷陷入“水火”两重天的境地。当我国南方连续迎来强降雨时,上海、常州、合肥、佛山等多地均会遭受暴雨侵袭,各地“看海”剧情不断上演;然而,在山东半岛等地则会出现大面积干旱。
随着我国城镇化的发展,城市水问题凸显:缺水严重、内涝频发。究其原因,一方面是由于原有河流、湖泊、湿地等水生态系统遭到破坏,城市对水资源的自然调蓄能力“积贫积弱”;另一方面,在长期粗放式发展模式下,城市多实行“快排式”排水防涝手段,不重视水的循环利用,加之相应的硬件设施和标准建设不到位,雨水排不掉、雨水全排掉的现象普遍存在,导致城市内涝、缺水问题交替出现。在这样的前提条件下,重视保护水环境、保持水循环的海绵城市建设则已成为大势所趋。
1 海绵城市的概念
海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
海绵城市建设的六大要素:
(1)渗:由于城市下垫面过硬,到处都是水泥,改变了原有自然生态的本底和水文特征,因此,要加强自然的渗透,把渗透放在第一位。避免地表径流,减少从水泥地面、路面汇集到管网里,同时,涵养地下水,补充地下水的不足,还能通过土壤净化水质,改善城市微气候。
渗透雨水的方法多样,主要是改变各种路面、地面铺装材料,改造屋顶绿化,调整绿地竖向,从源头将雨水留下来然后“渗”下去。
(2)蓄:把雨水留下来,要尊重自然的地形地貌,使降雨得到自然散落。因为人工建设破坏了自然地形地貌后,短时间内水汇集到一个地方,就形成了内涝。所以要把降雨蓄起来,以达到调蓄和错峰。
(3)滞:延缓短时间内形成的雨水径流量。通过微地形调节,让雨水慢慢地汇集到一个地方,用时间换空间,延缓形成径流的高峰。
(4)净:通过土壤的渗透,通过植被、绿地系统、水体等,都能对水质产生净化作用。因此,应该把雨水蓄起来,经过净化处理,然后回用到城市中。
(5)用:在经过土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理多层净化之后的雨水要尽可能被利用,不管是丰水地区还是缺水地区,都应该加强对雨水资源的利用。我们应该通过“渗”涵养,通过“蓄”把水留在原地,再通过净化把水“用”在原地。
(6)排:是利用城市竖向设计与工程设施相结合,排水防涝设施与天然水系河道相结合,地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放,避免内涝等灾害。有些城市因为降雨过多导致内涝。这就必须要采取人工措施,排掉雨水。
当雨峰值过大时,地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放,避免内涝等灾害。经过雨水花园、生态滞留区、渗透池净化之后蓄起来的雨水一部分用于绿化灌溉、日常生活,一部分经过渗透补给地下水,多余的部分就经市政管网排进河流。不仅降低了雨水峰值过高时出现积水的几率,也减少了第一时间对水源的直接污染。
2 国际海绵城市实际案例思路
德国是最早对城市雨水采用管制的国家,目前德国的雨洪利用技术已经进入标准化,主要包括:一是屋面雨水集蓄系统,收集的雨水经简单处理后,主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水;二是雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水;三是生态小区雨水利用系统。
另外,美国的雨水资源管理以提高天然入渗能力为宗旨,通过工程和非工程措施相结合的方法,进行雨水的控制和处理,强调源头控制、自然与生态措施以及非工程方法。
3 合肥市地理位置及气候分析
合肥,安徽省省会,古称“庐州”、“庐阳”。位于安徽省正中央,长江、淮河之间、巢湖之滨,襟江拥湖,沿海腹地、内地前沿、具有承东启西、贯通南北的重要区位优势。
合肥土地资源类型多样,耕地面积27.87万hm2,占土地总面积的38.3%;水面7.6万hm2,占10.5%;林地2.47万hm2,占3.4%;其他用地34.73hm2,占47.8%。
合肥水资源较丰富,南有巢湖,北有瓦埠湖、高塘湖,东可由滁河提引长江水,西可引淠史杭总干渠水。市区西北部董铺水库,是合肥最大的水库,面积3000hm2,库容量2.45亿m3。此外,三县一郊还有中小水库455座。水利库容5.1亿m3。全市多年平均径流总量21亿m3,多年平均拦蓄量9.6亿m3。
合肥市气候湿润,水系发育分别源于江淮分水岭两侧,或南流注长江,或北流入淮河。属长江流域的河流主要有南淝河、店埠河、丰乐河、派河等;湖泊主要有巢湖。属淮河流域水系的河流主要有东淝河、高塘河、庄墓河等;湖泊主要有瓦埠湖、高塘湖。兴修的有跨流域的淠杭灌溉河总干渠、滁河干渠、瓦东干渠等工程以及几十座水库和数千口塘坝。这些水流组成水网,为防洪、灌溉、供水、航运、养殖、旅游提供了有利条件。
地面广泛粘土覆盖,丘陵岗地渗透性较差,地下水比较贫乏。
通过中国气象数据网数据显示,合肥的年平均降水量如下图所示:
主要降水量在6月、7月、8月3个月份,最高降水量达173.3mm。合肥的累年各月最大日降水量如下图:
合肥市的累年各月最大日降水量高达448.1mm,且在6月、8月两月的最大日降水量均在330mm以上。
以下是合肥市的累年各月平均相对湿度:
通过对合肥市的降水量分析可以得到:合肥市的降水主要集中在夏季,冬季降水较少,夏季降水量是冬季的4倍,降水强度大。春季降水量比秋季略多,反映了降水量在1年内的分布不均匀。这种不均匀很容易给合肥市带来洪涝或者干旱。
4 合肥市城市道路系统积水现象
当合肥遇到强降雨时,合肥市道路排水能力为每小时40mm。在雨势较急时,降雨量则已经远远超出排水能力范围。城市便会出现严重的积水问题。如下图:
强降雨不仅考验着城市道路排水能力,也考验着水库运行能力。目前全市20座大中型水库都能在汛限水位以下安全运行。
在2010年曾出现因超汛限水位,开闸泄洪,部分圩区出现积涝的现象。
每当遇到强降水r,在合肥城区北一环张洼路下穿桥、阜阳路下穿桥和全椒路立交、望湖南路、省立友谊医院东区周边、芜湖路万达广场大门口等23处低洼路段则会出现不同程度的积水,积水深度(不包括下穿桥)20~30cm。
5 合肥海绵城市“海绵体”探索
合肥是全国重点防洪城市之一。合肥市地处江淮丘陵,地势西北高,东南低,东部紧邻巢湖,犹如一方巨大的簸箕,排水不是强项。合肥城市防洪曾经存在诸多软肋:排水设防标准低,城市排水系统仅能应对30mm左右的降雨;老城区2/3的排水管网没有改造,雨污管网超负荷运行,极易导致内涝。
5.1 城市绿地公园
一般来说,在自然植被条件下,总降雨量的40%会通过蒸腾、蒸发进入大气,10%会形成地表径流、50%将下渗成为土壤水和地下水。而城市建设打破了这种雨水分布格局,很多城市过度硬化、绿地偏少、湿地被占,土地丧失了吸纳渗透的能力,内涝愈演愈烈。合肥“海绵城市”建设首要的理念应该是“造湖”“造绿”,通过生态屏障渗、滞增强“锁水力”。
从2010年开始,合肥完成造林6.7万hm2,在城区形成了6大片总面积约10万m2的公园布局,建成滨湖森林湿地公园、柏堰湖生态湿地等。
这些公园湿地不少都有景观水体,能够起到吸收与蕴含雨水的作用。公园道路、花圃等细节也采用了新型透水材质,并在地下埋人人工灌渠,一旦遇到暴风即可将周边的积水顺着地势汇集,被植被吸收。
研究表明,绿地径流系数约为0.2,意味着80%雨水渗透到地下,而水泥或沥青硬化地面为0.9,表示90%雨水靠地下管道外排。新建这么多湖泊湿地,相当于增加4倍多的地下管网排水能力。
5.2 道路管道系统
近年来,合肥的地下管网有些“动脉硬化”:雨污不分、狭窄不畅。
自2010年起,合肥启动排水设施专项治理,全市的地下管网被切成2894个网格,逐一整改、验收、管理。2013年开始,合肥对298个老旧小区进行管线改造,对制约排水的管网瓶颈进行加宽升级,管线从原来直径20cm变为如今平均直径80cm。
在通过对合肥市城市建设的调研中了解到:
“渗”、“滞”、“蓄”的“海绵”功能在合肥市的建设中已经大力运用到实践中。
而对于海绵城市建设的要素“净”、“用、“排”将是合肥市下一步的建设着力点。
蓄水重新利用,让城市生态系统实现自主循环。随着主汛期结束和高温来袭,调蓄池中收集的雨水将被用于园林绿化景观浇灌、市政喷洒等用水。以湿地公园为代表的城市生态系统实现自主循环,调节城市气候。
“海绵城市”理念纳入城市规划,制定更细更高的标准。比如人行道使用雨水可渗透的透水砖;改造下沉式绿地、植草沟,提升绿地汇集雨水、补充地下水的功能;修建下沉式广场,平常供市民休闲,汛期发挥调蓄池作用。
综合管廊建设,打通城市地下动脉。合肥将建设约152km干线管廊,不仅热力、给水、中水等管线管网要布设到这个“地下长廊”中,未来燃气、雨水等管线也要纳入其中。
6 合肥市海绵城市建设状况研究建议
海绵城市建设应遵循生态优先原则,将自然途径与人工措施相结合建设海绵城市,统筹发挥自然生态功能和人工干预功能,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式,有利于修复城市水生态、涵养水资源,增强城市防涝能力,扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,促进人与自然和谐发展。
6.1 多功能屋顶花园系统
屋顶花园不但降温隔热效果优良,而且美化环境,净化空气,改善局部小气候,丰富城市的俯仰景观,补偿建筑物占用的绿地地面,提高城市的绿化覆盖率。
6.2 立体绿化
立体绿化是城市绿化的重要形式之一,是改善城市生态环境,丰富城市绿化景观重要而有效的方式。能丰富城区园林绿化的空间结构层次和城市立体景观艺术效果,有助于进一步增加城市绿量,减少热岛效应,吸尘,减少噪音和有害气体,营造和改善城市生态环境。可以滞留雨水,缓解城市下水、排水压力。
6.3 雨水花园渗透系统
能够尽可能地使宝贵的降雨不白白流走,减少雨季地表径流,保持水土,减缓土地沙漠化,可以道道节能减排,绿色环保能有水可取。另外可以用到生活中的杂用水,节约自来水,减少水处理的成本。
6.4 河道净化治理系统
合肥的水资源较为丰富,可以通过过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等机械、化学和生物过程,使进入河道水体的径流污染物毒性减弱,污染程度降低。河道护岸带还能影响河道的泥沙搬运和沉积。
6.5 多功能蓄水系统
雨水收集的整个全过程,包括四个方面:初期弃流――过滤――储存――回用。完成了这4个阶段,就是一个雨水收集的全过程,也就是雨水收集系统。
6.6 城市综合管廊系统
将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体,设有专门的检修口,吊装口和监控、监测、防盗、报警等一整套完善的管理系统。
6.7 开放空间雨水收集利用系统
停车场的雨水,储存净化再利用,减少雨水的排放量,可以使干旱,紧急情况(如火灾)能有水可取。可用于植被的灌溉,车辆的清洗,景观水的循环,另外可以用到生活中的杂用水,节约水资源。
关键词:城市洪涝;成因;防治对策
中图分类号:TU992
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)8016803
1引言
2016年的夏天,对全国人民而言是不平凡的夏天。受超强厄尔尼诺现象的影响,入汛以来我国南方大部分城市多次受强降雨袭击,局部地区洪涝多发,长江水位一度超过同期水位,湖北、安徽、江苏、河南、贵州等地均受到不同程度的洪涝灾害,造成人员伤亡、农田损毁、山体塌方等,经济损失惨重。
2016年6月1日至7月25日期间,多轮强降雨导致武汉城市洪涝灾害发生。其中6月30日晚到7月2日20时,武汉市近两天累计降雨量达到315.8 mm,按武汉市国土面积8494 km2计算,相当于下了22.5个东湖的水量(东湖最大容量为1.2亿m3),超过武汉全年雨量的1/3。强降雨不仅导致武汉市数百处路段出现不同程度渍水,还造成长江武汉关水位快速上涨。长江武汉关水位自7月5~25日超警戒水位27.3 m,持续21 d,最高峰达28.37 m,超过1937年的最高水位,在武汉历史上排名第五位。2016年武汉遭受洪涝灾害,造成巨大的人员伤亡和财产损失,因此,解决城市洪涝问题迫在眉睫。
2城市内涝与洪水灾害
城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过排水系统排除能力致使城市道路及低洼区产生一定程度积水,影响城市交通和产生其他灾害的现象。
洪水灾害是由于江、河、湖、库水位猛涨,堤坝漫溢或溃决,水流入境而造成的灾害。洪水可分为河流洪水、湖泊洪水和风暴洪水等。最常见的洪水是河流洪水。
从名词解释的角度分析,城市内涝与河流洪水灾害成因的相同点均为强降水,不过城市内涝的形成机制主要是由于城市排水能力不足,从而导致降雨不能及时通过自然下渗、地表径流、地下管网系统或者排涝泵站排走,造成路面低洼地段积水,影响区域一般为单个城市内部;而河流洪水灾害的形成机制主要是流域内长时间暴雨造成河流水位居高不下而引发的堤坝决口,影响范围一般为流域周边城市等大面积区域,对城市、工业、农业、交通运输、生态环境等均造成严重危害,洪水灾害的成因与影响范围均大于城市内涝。
单个城市内涝可能是由于城市排涝系统建设不到位而造成的,而多个城市同时内涝则可能说明广大区域均遭受强降雨袭击,不仅降雨范围大,而且降雨强度超过多个城市的排涝能力。当长江中下游水位超过城市设防水位时,引发洪水灾害的可能性较大,不仅对城市正常排涝造成不利,易造成城市内涝,而且对城市各堤坝的安全构成威胁。
3武汉城市内涝成因
一般而言,城市内涝成因众多,除了与全球气候变暖、极端天气频现等自然环境有关外,还与各城市地势特征、发展状况、排水设计标准与系统建设以及维护管理等有关。
3.1武汉地形地势因素
武汉,别称江城,地处江汉平原东部、长江中下游,除少数山丘和湖塘外,武汉市区一般地面标高在20~24 m,部分地区地势低于长江多年平均洪水位23.87 m。在梅雨季节,长江流域降水集中、降水量增多,长江中下游水位迅速上涨,武汉城区雨水主要通过排涝泵站抽排出江。2016年汛期连续强降雨不仅使武汉遭受城市内涝的重创,还饱受洪灾威胁,可谓“内忧外患”。2016年长江武汉关水位上涨至最高水位28.37 m,远超过城区地面平均高程;汛期排涝泵站超负荷运作,加上泵站规模不足等因素,武汉城市内涝十分严重。武汉地处长江中下游、地势较低等先天排涝条件不足是城市内涝发生的原因之一。
3.2城市天然海绵设施逐渐减少
湖泊、河流、绿地等是城市的天然海绵,在暴雨降临时可起到自然蓄水、自然渗透、调洪错峰的功能。
武汉原有“百湖之城”的美誉,1949年武汉城区湖泊有127个,但随着城市化进程的加快,大量湖泊被填满,2005年湖泊数只有38个。建国以来,武汉城区近90个湖泊消失。围湖造田、填湖造城等导致城市内湖泊、沟渠、湿地等自然蓄水容积锐减,调蓄分流能力大大折扣,取而代之的排水管网能力却无法弥补。2016年多雨使得武汉市多个湖泊调蓄容量饱和,汤逊湖、南湖、巡司河、夹套河、南太子湖等主要调蓄河湖水位几乎与路面持平,各湖泊水位严重失控,武汉市共187处路段出现不同程度渍水,部分地势低洼处因湖水倒灌导致低强度降雨下发生了严重渍水,交通严重受阻。
武汉城市大开发大建设过程中路面硬化率迅速上升,导致自然土壤逐步被不透水路面取代,雨水下渗途径和渗透量逐渐减少,不仅造成路面雨水只能通过城市排水管网等灰色设施排走,缩短了雨水汇流时间,易形成高峰流量,而且增大了地表径流量和径流系数,从而增加了城市内涝风险。
3.3排水管网设计标准偏低
1970~2014年,武汉市修建的排水工程暴雨设计重现期为1年,相当于每小时降雨强度为34 mm。2014年排水设计标准才提高至3年,相当于每小时降雨强度为48 mm。由于地理、气候等先天因素,武汉每年遇到的暴雨强度不定而且有日益偏大的趋势。据武汉市江夏雨量站数据显示,2016年6月30日20时至7月6日10时,东湖新技术开发区累计一周降雨量达696.7 mm,超过50年一遇;最大单日累计降水量为240.1 mm,接近20年一遇;最大一小时降雨量为61.3 mm,超过10年一遇,已建成的排水管网输水能力无法满足强降水量,超标径流雨水只能通过路面R流至低洼处,导致地势低洼处积水。
3.4排水系统建设不够完善
城市排水管网建设是一个长远的发展过程。排水管网作为一个地下输水系统,管道之间需要连通才能真正发挥作用。在武汉新城区,为避免道路的重复开挖,市政排水管网往往作为新建道路的配套一并形成,但往往由于建设分散且未按规划统一实施,下游排水管网尚未完全形成或已形成的排水管网建设标准偏低,上游来水因无排水出路或因下游排水管网过流能力不足而出现积水。
排涝泵站等建设速度跟不上城市发展速度,也是城市内涝的原因之一。2016年汛期,作为武汉市武昌区、洪水区、东湖高新区、江夏区主要的调蓄水系之一,汤逊湖水位最高水位达到21.33 m,超过规划最高控制水位(18.65 m)约2.68 m,汤逊湖水系水位失控,而最主要的排江通道,汤逊湖泵站连续11 d满负荷工作,抽排量超过1.2亿m3,相当于一个东湖。面对周降雨量超过50年一遇的暴雨,汤逊湖泵站抽排能力仍显得不足,而第二排江通道正在建设中,区域排水系统建设尚不完善。
3.5维护管理措施不完善
随着城市的发展与扩大,配套的城市排水系统也随之形成。但因维护管理意识薄弱,路边垃圾、施工渣土随意丢弃,经清扫进入雨水口等排水设施后直接排入到排水系统中,易造成管道堵塞。此外,许多现状排水管网自投入使用后,久未进行清淤疏浚,造成排水效能下降。武汉市目前处于大发展大建设时期,武汉在建工地数已超1万个,因缺乏对排水设施进行保护意识,部分工程施工中常常对现状雨水口造成损坏,却又未及时就近新建恢复,导致降雨时路面雨水无法排入到现状管涵中,造成地面积水。
由于管理不善等原因,新城区部分雨、污水管存在一定程度的混接、错接,如雨水通过篦子排入污水管、污水错接入雨水管涵中,造成暴雨时污水井盖翻水、雨水管涵因污水管或初期雨水带入大量污物,沉积下来后形成淤塞,又因常年未清淤疏浚,不仅使排水管沟过水断面减小,还增加了排水阻力,排水量大为减少,导致排水不畅。
4城市内涝防治对策
4.1统筹规划,科学发展
城市规划是城市建设过程中的重要组成部分,为城市性质、规模和发展方向的确定与建设提供基本依据,涉及到多个部门,具体到区域用地性质划分、路网与排水系统的形成、建设资金的筹集等均受城市规划统一指导和综合部署影响。作为系统性指导方针,武汉市城市规划应从总体规划、分区规划和详细规划等不同角度,Y合各项城市基础设施建设,综合考虑城市防涝策略,比如明确城市排水系统规划,综合城市防洪排涝规划,合理划分排水设施用地,优化用地竖向控制等。通过系统合理的规划,从源头上降低渍水风险,充分发挥排水规划的龙头作用。
4.2合理提高排水设计标准
我国大多城市在建设初期采用的是前苏联的城市建设理念,前苏联降雨较少,排水管道标准较低,而我国城市在建设排水管网时由于受资金、技术等因素限制,加之当时城市规模较小、人口密度偏低,导致排水管网的建设没有充分考虑到未来城市发展,也缺乏科学发展的超前意识。随着近几年城市内涝的频繁发生,该问题越来越突出,因此,《室外排水设计规范》于2014~2016年进行了修订,设计暴雨重现期有所提高。武汉市在实施过程中,应结合城市自身特点,在重要地区、地铁站、下沉式立交桥、地势低洼地等排涝不利区,可因地制宜地提高排水系统建设标准,合理布局排水设施,在新建与改造项目中逐步优化城市排水设施,减少引发城市内涝的隐患。
4.3完善海绵排水系统建设与管理
近几年,我国大力推进海绵城市,提倡将以排为主的传统排涝方式转变为以“渗、滞、蓄、净、排”等多技术途径的低影响开发雨水系统,通过自然积存、自然渗透、自然净化实现城市水文良性循环。2015年4月,武汉正式成为首批16个“海绵城市”建设试点城市之一,武汉市计划三年投资162.9亿元开展青山和四新示范区试点工作,此外洪山区、东湖新技术开发区等各区在市政建设中逐渐采用海绵城市建设理念,通过设置透水路面、透水广场、下凹式绿地、池塘、湿地等绿色海绵设施,让雨水降落后率先通过透水地面渗入地下,或通过生态调蓄池进行蓄水滞水收集,延迟径流洪峰峰值形成时间,增加超标径流雨水排水出路,减轻城市排水管网排涝压力。 为深化、 细化国家相关规范和技术指南的要
求,指导和促进武汉市海绵城市的规划建设,武汉市结合区域特点,分别编制了《武汉市海绵城市规划导则》和《武汉市海绵城市建设技术标准图集》。
作为城市发展的新理念、新方式和新模式,海绵城市建设与工程技术还不够成熟,武汉市在海绵城市建设中应根据自身特点,不断完善海绵排水系统建设与管理,形成蓄排结合的城市内涝防治体系,有利于提高城市抗涝能力。
4.4加大宣传力度,提高保护意识与公众参与度
除了过去“重地表、轻地下”偏见性建设发展方向外,很多人对城市排水设施重要性的认识也比较薄弱。无论是工程施工队伍,还是街道清扫员,对现有排水管网、雨水篦子等缺乏保护意识,往往在日常生活、工作中图方便,造成排水管涵局部遭受一定程度的破坏,或将垃圾、灰尘直接扫入雨水口,无意间造成雨水口的堵塞,从而影响排水管网的正常排水功能。武汉市相关部门可通过广播、书籍、讲座等形式加大宣传力度,提高公众对排水设备重要性的认知,让广大人民群众加入到自觉维护公共设施的行列。
4.5加强排水智慧城市与应急预案的建设
随着科技的不断发展,智能化产品、信息化管理逐渐融入到日常生活中。在国家“十二五”期间,宁波拟投资407亿元,在五年内把宁波建设成为国家示范性智慧城市,其中包括采用全自动智能化操控,城市管理者可在监控中心24小时监测城市的排水状况。为降低城市内涝造成的影响,武汉市相关部门应借鉴宁波等城市的成功经验,对排水智慧城市进行研发建设,并相应编制高效的应急预案,比如除了监控生活污水和工业废水的分区、分时排放外,还可通过现代信息技术手段,增加降雨前对暴雨强度进行前期掌握与及时预报,对渍水高风险地段进行智能化定位并对渍水深度提出明确警示,建立排水系统GIS数据库,当受到渍水灾害时,应能按照应急预案及时采取措施,安排人员组织救援等,以将损害降到最低。
5结语
城市内涝现象是伴随着城市发展而出现的,其成因众多,防治城市内涝的发生是一个系统性工程,需要多部门配合、多技术结合,科学规划,提高建设标准,加强排水系统建设与维护,鼓励公众参与,开发排水智慧城市,策划高效的应急预案,逐渐地解决城市内涝问题。
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关键词:海绵城市;老城区;工程改造;镇江市
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.102
1 前言
近几年来,随着极端暴雨天气的增加,我国城市内涝事件呈多发态势。这反映了我国既往城市建设过程中雨洪管理方面的短板,为解决这些问题,“海绵城市”的理念应运而生。海绵城市建设是通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等工程措施,使城市像海绵一样,在雨水管理方面具有良好的“弹性”,下雨时能够对降雨径流实现水质、峰值、外排流量、存蓄量等管理,晴天时又能够对雨水进行综合利用。建设海绵城市,对雨水实施源头、过程、末端的全方位管理,对于保护生态、改善民生、促进经社会可持续发展具有重要意义。
中国的海绵城市建设,必须是“绿色”源头设施和“灰色”过程、末端设施的组合才能发挥最大效益[1]。“绿色”海绵设施是指下凹绿地、绿色屋顶和生态调蓄塘等结合景观建设的雨水管理设施;“灰色”海绵设施主要是指雨水泵站、雨水管网和调蓄池等市政雨水设施。两者相互补充,才构成了中国的雨水管理和海绵城市体系。
海绵城市建设过程中的城区海绵化改造,属于源头控制措施,是城市面源污染控制和雨洪管理的首道防线[2]。但是由于牵涉范围较广,老城区的海绵化改造推进往往会面临困难。由于设计资料缺失、设施陈旧、现场情况复杂等原因,使老城区的海绵化改造在设计、工程前期准备和施工过程中容易出现反复迁延和中居民不理解的问题,对项目实施造成影响。镇江市是全国首批海绵城市建设试点城市之一。试点区域位于城市主城区,陆地面积29平方公里,水域面积11.5平方公里,人口27.6万。镇江海绵城市建设项目对于老城区的源头控制方案主要是老旧小区海绵化改造工程。
通过对参与的镇江市老城区海绵化改造工程进行总结和探讨,希望能为今后的类似工作提供借鉴。
2 老城区海绵化改造工程实践
在老城区海绵化改造中,主要的改造对象是居民小区和学校。海绵工程内容包括下凹绿地、管道改造、雨水罐、透水铺装以及部分绿地贴等海绵措施。这些海绵措施通过有机组合,形成了不同小区和学校中的雨水花园、海绵广场、透水停车场等各具特色的海绵综合设施。
2.1 地面改造
地面海绵化改造是镇江老城区海绵化改造的主要内容,主要工程形式是地面透水铺装改造和下凹绿地改造。在大多数的老小区改造中,透水铺装的改造主要是采取“结构式透水”的铺装形式;而在学校和公共广场则采取了传统透水混凝土砖的铺装形式。结构式透水铺装采用的混凝土砖并不透水,而是通过砖缝实现透水。其做法是在级配碎石铺就的基层上,用10cm厚的混凝土预制砖作为面层砖体,砖与砖之间的缝隙宽度增加至8mm,在砖缝中填充级配为2-6mm的砾石作为透水结构。
结构透水铺装和透水混凝土在应用中各有优势[3]。结构透水铺装的优势包括两个方面:一是结构透水铺装的造价较低,与透水混凝土相比,造价不到其二分之一。二是结构透水铺装后期维护简单,价格低廉。与透水混凝土需要高压水枪冲洗或专门负压真空抽吸设备相比,结构透水通过表面清掏和冲洗即可;即使对砖缝中的砾石进行换填,成本也是较低的。透水混凝土的优势包括:一是铺装面平整;二是色彩多样,形式美观,能满足开放性公共区域的适用需求。在镇江的工程实践中,结构性透水铺装一般用于老小区地面改造,而透水混凝土铺装则多用于广场和学校的地面改造。
在老小区的海绵化改造中,下凹绿地是起到削峰调蓄作用的主要设施[4]。下凹绿地由下至上的结构为不透水土工膜、厚25-27cm的粗砾石层、厚3-5cm的细砾石层和60cm厚的生物过滤介质层。在下凹绿地中设有溢流井,井底有透水花管与之相连,下凹绿地中积蓄的雨水通过花管缓慢进入溢流井,再通过溢流井流到小区外的市政管网中,从而对雨水径流起到削峰作用。在每个溢流井都设有溢流口,溢流口低于地面10-15cm。当绿地中积蓄的雨水超过溢流口高度,则通过溢流进入管网,避免小区内发生内涝。
下凹绿地和透水铺装道路的关系如图1所示。透水路面下的基层和下凹绿地之间是水力连通的。通过透水铺装路面下渗的雨水最终也会汇集到下凹绿地中,再经由下凹绿地流到市政管网。透水铺装的改造有效地解决了路面积水的问题,而下凹绿地则是对雨水径流起到了缓流削峰的作用,两者相互配合,成为了老城区地面海绵化改造的主要工程措施。
2.2 屋顶绿化改造
城市化进程中,建筑用地对公共绿地的挤占,也是造成城市地表硬化的重要原因之一。在城市中,建筑物屋顶面积大约为一座城市面积的四分之一至三分之一左右,屋顶也被称为城市建筑的“第五面”[5]。可见在用地有限的城市中,进行建筑物屋顶海绵化改造,建设绿色屋顶,是海绵城市建设中的一项重要措施。绿色屋顶可以在一定程度上对雨水径流起到削峰和净化的作用,同时也能缓减城市热岛效应并美化城市环境。
镇江老城区绿色屋顶改造所面临的主要问题是屋顶大多年久失修,承重、排水等条件均较差,且屋顶上多有居民私自搭建的设施。在这种背景条件下,传统屋顶花园式的绿色屋顶改造由于对屋顶的承重、防水要求较高,在老城区的使用中受到限制。与之相对的,轻型屋顶植被绿化毯的形式凭借对屋顶结构要求低、形式灵活、后期管养方便等优势在老城区改造中得到广泛运用。
镇江运用的轻型屋顶绿化毯简称为“绿地贴”, 主要植物类型是佛甲草和锦竹草,其基质厚度约2-3cm,净重量为15-20kg/m2,保水重量为25-35kg/m2,适用于平屋顶改造。绿地贴能够对小雨起到一定的滞蓄作用,对10mm以下降雨可以做到不外排。绿地贴除了对雨水的削峰作用外,也能对建筑物室内温度起到一定的调节作用,在镇江的海绵城市改造工程中主要运用于社区学校和有条件的老小区建筑物屋顶绿化改造中。
2.3 雨水排水系统优化
老城区改造另一个重点雨水排水系统的优化[6]。在居民小区和社区学校,将原本接入污水管的建筑物雨水立管断接至下凹绿地,以达到雨水调蓄的目的。在雨水出流口,设置消能石,防止雨水径流对下凹绿地的冲刷,如图3所示。在场地允许的条件下,会在雨落管末端增加雨水罐,实现一定程度地雨水利用。
合流制管道溢流(Combined Sewer Overflow,CSO)是城市收纳水体面源污染的主要来源,随着我国污水处理能力的逐步提高,CSO已成为城市河流的主要污染源。通过雨污分流改造,能够有效改善因为CSO导致的水体面源污染。镇江除了针对社区进行雨污分流改造,也对市政雨水管网进行了排查,对一些错接、逆接的管道进行了改正。此外,镇江在2017年还有修建大管径雨水管道的计划,该管道管径预计为DN4000 mm,长度为5-7km,建成后其满管容量超过了6×105m3,兼具了雨水调蓄和转输的功能。
3 分析与探讨
我国的第一批海绵试点城市的建设期截止至2017年底,目前镇江市的海绵城市建设工作仍在进行。对镇江海绵城市项目建设中的老城区海绵化改造的经验进行阶段性总结,主要包括精细化设计、施工质量控制和注重公众参与等三个方面。
3.1 精细化设计
镇江海绵城市建设从顶层规划设计开始到每一个具体小区的海绵改造设计,都始终贯穿着精细化设计的理念[7]。镇江针对与洪管理的规划研究起步较早,已经根据当地多年的降雨记录总结了本地的降雨模型,并以此作为设计依据,这比套用一些通用的雨型公式更加符合当地的情况。
镇江市海绵城市建设的目标是至2017年底,在海绵城市建设试点区内:排水防涝标准达到有效应对30年一遇降雨;面源污染削减率达到60%;年径流总量控制率75%以上。顶层设计过程中,结合试点区内的汇水特征和积水点情况,将试点区划分为若干汇水区,并根据降雨模型模拟的结果将这些目标分解至各个汇水区,再从汇水区分解至各个居民社区内。汇水分区年径流总量目标分解如图4所示。
在居民社区层面上,结合小区的汇水特征、绿化率、可用空间等条件合理选取海绵工具并对径流控制、面源污染控制等目标进行模拟和校订,直至满足该小区的分解目标后,进入小区海绵化改造的方案设计阶段。在方案设计过程中,除了要考虑海绵设施的雨水管理功能,也用充分考虑其景观功能和居民诉求,杜绝过度设计。以下凹绿地为例,为了强化雨水下渗,下凹绿地改造中回填的介质土成分以沙土为主,介质土渗水性强,但营养物保持能力则不如原土。因此这种土适合种植草本植物和灌木,不适合种植乔木。这对小区的景观来说无疑是一种损失。针对这种情况,在满足径流控制指标的前提下,可对下凹绿地中的部分区域采用原土回填,用于种植乔木,使下凹绿地的雨水调蓄功能和景观功能都得到最大限度的发挥。
3.2 施工质量控制
施工质量是海绵设施发挥作用的重要保障。对于海绵设施施工质量的控制,必须从源头、过程和末端三个方面都予以重视才能保证海绵设施的质量。在源头上需要对海绵工程参建人员进行系统的海绵知识培训,建立对项目公司、现场负责人和施工人员的三级培训体系。由于老城区海绵改造项目多而小,往往是多个工地同时开工,这些工地施工内容和现场情况各有特点,如果不掌握一定的海绵理论知识,很难机械化地复制管理,因此对现场负责人的培训是必要的。此外,现场施工人员是海绵工程的实施者,对其进行一定的培训能更好地保证工程质量。例如一些绿化人员可能对绿地下凹的形式不理解,如果没有统一培训,往往会根据自身喜好将一些灌木种植区堆高,导致下凹绿地的调蓄功能下降。
在施工过程中的控制需要施工人员认真按图施工,质量巡视员及时发现问题并整改:一是要对施工控制指标严格控制。对于下凹绿地,主控包括各结构层厚度、绿地表面标高和溢流井口标高等。结构层厚度和绿地表面标高决定了下凹绿地的雨水调蓄能力;溢流井口标高则关系到大雨时小区内涝的问题,如果溢流井口标高过高,在大雨时就会造成涝水无法及时外排引起内涝,海绵设施也就失去了意义。而对于结构式透水装,需要把握砖缝宽度,砖缝太窄雨水渗透受限会造成路面积水,如果太宽又会影响路面功能。二是要注意施工顺序,以3.1节中提到的原土和介质存的下凹绿地施工为例,需要先回填原土区域,之后再回填介质土区域,其目的是防止回填过程中,原土覆盖在介质土表面,使介质土渗透性下降。同样在需要进行混凝土对侧壁抹面的下凹绿地或花坛,要先进行抹面施工,再逐层回填砾石层和土层,目的也是为了防止施工过程中混凝土堵塞雨水下渗面。
施工质量的末端控制包含三层含义,一是施工完成后及时进行工作面清理,防止下渗面被堵塞;二是在工程验收中不合格的工程要及时进行整改;三是要及时进行总结,镇江市的老城区海绵化改造过程中,已组织了多次“海绵回头看”活动,针对既往施工过程中的经验进行总结和梳理,为后续工程实施提供借鉴。
除此之外,镇江海绵城市建设工程针对海绵设施施工的全过程,提出了“智慧海绵”的管理模式,对整个施工过程的关键节点和相关资料,都会进行电子图片保存,并建立数据库,将来还会建立手机应用APP软件,既规范施工管理过程,也方便社会各界参与监督。
3.3 公众参与
老城区海绵化改造属于开放型的工程,与一些传统的封闭型工程或半封闭工程如污水处理厂建设、道路施工等不同[8]。它是直接在居民社区中进行的,与居民交互密切,工程的进展也受到居民态度的影响,因此在实施老城区海绵化改造过程中,一定要邀请公众参与,取得公众的理解和支持。
镇江市在进行老城区海绵化改造的过程中,通过公众媒体向社会普及海绵城市及雨洪管理的相关知识,让公众对海绵城市建设的必要性进行了解。同时,在进场施工过程中,采用宣传牌、宣传围挡等手段,向施工地点周围的民众宣传海绵城市相关知识,介绍工程内容和工期,完善公众意见反馈渠道。对于居民反馈的意见,进行及时处理,尽量减少施工对居民的影响。
对于预备进场的居民小区和学校等非开放区域,注重居民意见。从设计阶段就开始请业主方介入,组织业主见面会,与建设单位一同对设计方案进行评审,通过后才进行后续施工。进场前邀请居民代表参观已完工的海绵改造小区和改造中的小区,使居民切实看到海绵化改造给小区带来的改观,树立公众对老城区海绵化改造的信心,减少施工过程中的阻力。
4 结语
镇江市针对老城区的海绵化改造,主要是基于低影响开发理念进行的源头控制型海绵设施,包括下凹绿地、透水铺装和绿色屋顶等,此外也会针对性地进行现场排水系统优化。在建设过程中,通过精细化设计、施工质量控制和公众参与等理念进行管理,实现了环境效益和社会效益,老城区海绵化改造工程取得了当地居民的支持和认可。截止至2016年底,针对镇江市的源头老城区海绵化改造和建设工作已经基本完成,在2017年⒒嶙帕建设区域性雨水管网、雨水泵站和排口处理设备等灰色设施。随着“绿色”和“灰色”海绵体系建设完善,镇江市的雨洪管理水平将会得到明显提升。
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关键词:海绵城市;建设路径;园林规划
中图分类号:F292 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160732057
前言
伴随着生态学的出现与发展,风景园林设计思想也逐步经历着“人定胜天”、“以人为本”到“遵循自然”3个阶段。自19世纪下半叶至今,乡土化设计、自然式设计、保护性设计以及恢复性设计成为生态设计思想的4种倾向,在保护性设计中,麦克哈格开创了园林生态设计的科学时代。园林生态学是传统生态学向宏观方向发展的自然延伸,从研究内容来看,主要包括景观生态评价和规划,景观格局、生态过程和尺度,景观生态保护与生态恢复;从研究层次来分,由生态系统、景观和区域深入到城市园林绿地的范畴,其中生态评价、斑块和廊道等理论为园林绿地规划提供了可靠的数据与方法,使园林规划在形式和功能相结合的同时发挥着生态效益。
随着园林生态学研究的深入,新的学科生长点在知识交叉融合中得到形成与发展,其内容主要包括水域景观生态学、景观综合模拟、多功能景观研究、景观遗传学、景观生态学与可持续性科学5个方面,“海绵城市”则是解决城市水域景观生态环境问题的一种途径。
1 海绵城市理论内涵
海绵城市是指一个城市可以像海绵一样具有良好的“弹性”去适应环境变化、应对自然灾害。其工作机理为:在保证城市排水安全的前提下,通过自然方式与人工措施相结合,最大限度地实现城市雨水的吸收、蓄水、渗水、净水,并在需要时将储存的水释放,从而促进水资源得到科学合理利用,起到保护生态环境的效果。
2 海绵城市建设路径
海绵城市转变排水防涝思路,主要体现在对城市原有生态系统的保护、修复、低影响开发3个方面,其建设路径通过对雨水进行收集、储存、净化利用来实现。首先,在能产生雨水径流的起始场所以建造雨水花园、屋顶花园、下凹绿地、透水铺装等景观元素来汇聚并吸收降水,补充地下水源。当地面入渗能力小于降雨强度时,则结合园林设计手法配置植物、挖沟筑渠、建造景观等过滤净化雨水,随后将溢流汇集的雨水运输到生态湿地、景观雨水塘等,若景观水体容量达到饱和,则溢流至人工蓄洪池或城市河道。
2.1 雨水收集系统
2.1.1 绿地生态水渠
针对现存地形条件和景观需求设计3种形式各异的绿地生态水渠:对截洪沟改造利用,成为收集、存储、过滤3种功能兼具的生态水渠;在山坳设置引水渠,将雨水引入人工湿地进行过滤净化处理;结合现状地形设计渗透式采集通道。
2.1.2 道路渗滤沟
不同位置及不同使用功能场地在设置渗滤沟时同样采取不同形式:园路因行人较多,雨水受一定程度污染,渗滤沟需结合绿地过滤设计渗滤沟;硬质广场路面每隔20m左右设置渗滤沟,设计时需结合地面找坡及铺装设计;停车场应在植草砖停车区设计多孔沥青车道,尽可能让雨水下渗,并结合弃流及土壤渗滤设置穿孔管集水。
2.1.3 渗透性铺装
渗透性铺装具有入渗、滞留的能力,能够让雨水回归大地,解决地下水回灌问题。透水铺装成功实例很多,例如,乌鲁木齐经济技术开发区西山路道路,全长84km,断面宽50m,道路坡度2.8%,横坡1.5%,人非混行道横坡1%。机动车道为沥青混凝土路面,人非混行道路面为普通花砖铺砌。该工程通过雨水下渗实现道路年径流总量控制率85%,同时提高了绿化带土壤保水量,降低绿化用水量。然而,人流密集的主广场上在污染清理和耐用性上均存在一定问题,所以不宜选用透水性过高的铺装材料。因此,透水铺装的应用中有很大考究。
2.2 雨水贮存系统
2.2.1 人工湖
结合景观水景要求设计人工湖,建设时溢流口与驳岸的标高都应根据常水位设计,一般溢流口要高于常水位10cm,这样处理在保证使用者亲水活动的同时,又为雨季蓄水打下基础。此外,人工湖多设有若干水生植物种植池,丰富湖区景观效果;沉积雨水携带的泥沙,保证湖水清洁。
2.2.2 地下贮水池
结合生态水渠、道路渗滤沟等集水系统设计地下贮水池,根据场地条件及绿化灌溉就近原则可将贮水池分为2种形式:草坪高位坡地上多设自动滴灌式贮水池,将清水池中雨水抽取后贮存于坡顶土层下方贮水池中,利用重力作用灌溉下游草坪;高位集水沟收集过滤的雨水是山地贮水池的主要水源,经过滤后在重力作用下直接供给附近低标高厕所冲厕以及绿地灌溉。
2.3 雨水净化系统
2.3.1 土壤渗滤净化
大部分雨水先通过土壤渗滤净化后再进行收集,收集后的雨水由穿孔管排入次级净化池或贮存在渗滤池中,未经过土壤渗滤的表层水一般由水生植物过滤后排入初级净化池中。
2.3.2 人工湿地净化
人工湿地净化由2个处理过程组成,初级净化池,未经土壤渗滤的雨水在此经过第一步净化;次级净化池,初级净化池排出的雨水,以及经土壤渗滤排出的雨水在此进一步净化。初级净化池与次级净化池之间、次级净化池与清水池之间用水泵进行联接。
2.3.3 生物处理净化
生物处理净化为利用生物自身的新陈代谢净化雨水中的污染物,多与人工湿地净化系统结合。如生物滞留池,通过利用流经区域的土壤和植被来去除雨水中的污染物,最终,将径流作为片流传递到治理区。在治理区中有草地隔离带,水洼区,有机层或覆盖层等。
3 海绵城市理论在园林规划中的实例分析
位于柏林的波茨坦广场承载着东、西柏林分裂而遗留的历史创伤,由戴水道设计。广场建设中,水面用地占总面积的19%,可收纳周边屋面和地面雨水约1.5万m?,以水作为设计主题能够营造出的所有可能性捕获了人们的想象力;以雨水作为如厕冲水和灌溉绿色空间的建议符合生态需求。另外,这样的设计提供了建造阶段不降低地下水位、且能够适当收集建筑体滑落雨水、填充附近运河的可行性。
玛琳黛德丽广场水体是波茨坦广场设计的亮点,水体自主体部分向流动阶梯滑行,在此处创造出具有韵律感的波形结构,之后毗邻广场,水体从两侧缓缓移动穿过线形水阶,清晰地与建筑体形态呼应。最终,水流进入一个狭窄的水渠。这一设计的实施使水质保持很好,对于降雨也具备一定的缓冲能力,同时能够节约建筑物内部的净水消耗量。用设计语言来讲,这一处具有城市水敏特征的设计赋予了波茨坦广场开放空间独特的魅力。
4 结束语
海绵城市建设是生态设计研究的一大突破,是城市发展理念和建设方式的转型,它通过利用生态措施和工程措施相结合、地上和地下相结合、人工和自然相结合,解决了城市内涝、水体黑臭等问题,起到调节微气候、改善水生态的作用。本文通过对海绵城市相关建设的分析借以提醒在园林规划中应秉承节水优先、系统整治的原则,着力建设集自然渗透、自然积存、自然净化于一体的“海绵城市”。
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