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【关键词】城市水灾 规划建设 防灾工程体系 科学架构
【中图分类号】 TU984.2 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2016.21.004
近年来,我国城市水灾频发,造成了巨大的经济、财产损失,严重影响了城市的正常安全运行,并受到了媒体、公众和政府的高度重视。城市水灾包括城市洪灾和城市内涝,很多专家学者从不同的角度探讨了城市内涝的产生原因和解决途径,并各有建树。城市水灾产生的原因是多方面的,包括:政府的重视和投入、社会和市民的期望值等社会因素,气象条件等自然因素,防灾工程建设等工程因素,工程设施的运行、调度与管理等管理因素和民众的防灾减灾意识等多方面因素。目前来看,政府的重视和投入、社会和市民的期望值等社会因素都期望减少和避免城市水灾的产生,气候变化等自然因素可以通过科学的预测体现在防灾工程的建设标准之中。所以,笔者认为:建设高标准的防灾工程设施是最关键且最重要的防灾措施。有了高标准的防灾工程设施,才能有效地通过工程设施的运行、调度与管理等措施实现防灾减灾的目的。为了科学规划建设城市水灾防御工程,抵御城市内涝,本文仅从工程的角度探讨如何构架城市水灾防御工程的系统科学问题。
我国城市水灾的二元体系架构
人类从农耕社会逐步发展到现在以城市为中心的现代化社会,现代文明促进了城市的发展、壮大。城市是一个人口和社会财富高度集中的区域,为了提高城市的土地承载能力,城市从自然生态系统逐步转变为人工生态系统,它的生态安全、排水安全和防灾安全都依赖于相应的工程设施提供保障。目前,我国已经建设了比较完善的城市防洪工程和城市雨水排水工程。
滨水城市一般沿河、湖、海岸线等水体岸边建设有防洪、防潮堤坝,相关河流水系建设有高标准的防洪水库、堤坝和滞洪区以保护城市免受外部洪水的危害,城市防洪工程的设防标准与城市的重要性有关,设计依据是城市防洪工程设计规范。在设防标准以下,防洪工程应保证城市的防洪安全。目前,城市防洪工程已经有比较完善的规划设计标准体系和工程实践经验。
几乎所有的城镇规划建成区范围以内,都建有地下雨水排水管网或合流制管网,用来排除规划建成区以内的暴雨径流,保障城市排水安全。其作用是补偿城市建设过程中对地表排水沟渠的破坏、提高排水能力、保护城市免受暴雨灾害和为市民提供舒适的生存条件。城市雨水排水工程的设计标准、设计依据应符合城市排水设计规范。在设计标准以下,排水工程应保证城市的排水安全。目前,城市排水工程也已经有比较完善的规划设计标准体系和工程实践经验。
城市规划建设的防洪工程和雨水排水工程共同构成了我国城市水灾的二元体系架构。城市防洪工程由水利部门负责,有专业的人才培养体系和高等院校、工程规划建设的理论、技术标准体系以及运行维护机构。城市雨水工程由城建部门负责,同样有专业人才培养体系和高等院校、工程规划建设的理论、技术标准体系和运行维护机构。在两个体系都正常运转的条件下,为什么还会发生城市内涝灾害呢?其原因是城市雨水管网设计标准偏低,经常发生雨水排水系统“失效”工况,而且没有对超标雨水做出安排,任由超标的地表漫流雨水流到城市低洼地区造成内涝灾害,而城市的管理者处于没有任何解决之道的尴尬状态。
2012年,由住房与城乡建设部完成的亚洲发展银行技术援华项目“城市雨水管理与内涝防治”的咨询报告全面分析了我国法律、机构、技术和投资等方面存在的问题,并提出了解决问题的建议。研究发现,我国城市雨水排水设施设计标准偏低,超过雨水排水标准的内涝事件经常发生,且许多城市没有对超标雨水产生的地表漫流做出相应的工程安排。调研发现,发达国家采用两种方式解决导致城市内涝的超标雨水地表漫流问题:其一是建设高标准的城市地下雨水排水设施;其二是利用城市道路排除超标雨水,对超标雨水进行约束,设计标准可以达到“百年一遇”。我国的经济处在高速发展之中,即将迈入中等发达国家行列,国外发达国家的先进经验和技术值得借鉴,那么我们应采用哪种方式解决城市内涝问题呢?
我国一直以来都采用城市排水工程和城市防洪工程的二元工程体系架构来解决城市的水灾问题。2011年以前,主要采用排水管网工程排除城市雨水,没有对超标雨水做出工程安排。传统的思维方式是通过提高地下雨水管网的设计标准来解决城市内涝问题,可以学习的范例有我国香港地下雨水排水工程“50年一遇”的设计标准、英国伦敦“30年一遇”的设计标准。采用这种方式进行管网改造或重建的优点是没有理论和技术方法方面的困难,而缺点是大范围开挖对城市造成的负面影响以及管网沉积造成的运行维护费用增加,同时还应考虑地下空间利用等问题。因此,这种方式适合在新建城区进行探索。
《室外排水设计规范(2011版)》首次提出“内涝”的概念,在《室外排水设计规范(2014版)》颁布以前,一直将排水标准作为内涝的防治标准。因此,很多人将排水管网提标改造作为解决城市内涝的核心技术。《室外排水设计规范(2014版)》从顶层设计角度,建立了涵盖“源头控制体系”“排水管网系统体系”和“内涝防治体系”的城镇排水系统标准体系框架。根据该规范提出的体系框架,第二种建设与改造的方式是参考北美与澳大利亚等国家,建立城市排水、内涝防治和防洪三套工程体系架构,一并考虑城市雨水系统的防灾问题。内涝防治的工程措施包括源头的削峰调节池、利用道路纵坡排除超标地表径流的行泄通道、建立大型调蓄设施以及城市内河、湖的排涝泵站等。
两种解决方式的差别在于是将眼光局限于城市排水的范畴,还是从整个城市雨水系统的角度出发来构架工程系统。为深入探究,我们必须提高现有排水管网的设计标准,同时制定新的内涝防治标准,并且要与城市排水标准和防洪标准相衔接。
国务院2013年的《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》为科学防治城市内涝灾害提出了从规划做起的基本要求。2014年1月1日颁布的《城镇排水与污水处理条例》为科学防治城市内涝灾害奠定了法律依据。《室外排水设计规范(2014版)》为科学防治城市内涝灾害制定了防治标准。在《住房城乡建设部关于印发城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲的通知(建城[2013]98号)》的基础上,全国各地都在应用《城镇内涝防治技术规范》中提出的相关技术,积极编制城市排水(雨水)防涝综合规划。目前,海绵城市建设已经被提上城市排水防涝综合规划的议事日程。为了更好地将以上精神落实到工程之中,定义科学防治城市内涝灾害的设计工况就十分必要。国务院办公厅2015年出台的《关于推进海绵城市建设的指导意见》中要求:“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解,通过海绵城市工程建设逐步完善城市内涝防治工程体系。”
由于城市内涝是最近提出的概念,城市内涝灾害相关的基本概念一直困扰着工程技术人员和社会公众,因此应进行深入研究予以澄清。城市内涝灾害是城市水灾的一种,城市内涝灾害防御工程是城市水灾防灾工程的重要组成部分。
我国的城市水灾防灾工程体系
城市水灾防灾工程体系包括城市雨水的管理、排除和防止河水倒灌或洪水泛滥的一整套工程设施,这一整套工程设施是防治城市内涝灾害的重要基础条件。
为了实现城市排水(雨水)防涝工程体系防灾、减灾的目的,并考虑到定量化规划、设计该工程体系,我国参考国际发达国家的经验和本国具体实践,按照雨水的流动方向,从上游到下游将城市水灾防灾工程体系划分为5个单项工程:源头控制工程(海绵城市建设――低影响开发部分)、雨水排水管网工程(小排水系统)、内涝防治工程(大排水系统上游)、排涝工程(大排水系统下游)和防洪工程。5个单项工程互为上下游关系,定量化共同分担防止内涝灾害发生的责任。
源头控制工程。降落到城市规划区范围以内的降雨,在小区或街坊内产生地表径流,地表径流的量取决于用地性质和地表覆盖种类。科学地规划建设各种用地性质的雨水径流过程,可以有效地控制进入雨水管网的流量过程线特性。
源头控制工程采用调蓄或增加入渗等低影响开发(LID)和雨水利用典型技术,主要设计参数为降雨量(mm)。常用的设计调蓄水量为10~30mm,实际降雨量小于设计值时,源头控制工程将所有降雨蓄存在建设小区以内。实际降雨量超过该工程的设计值后,该工程会失效,将产生向源头控制工程以外的排水过程。
从原则上讲,通过工程设施可以将全部的降雨滞蓄在进入雨水管网之前的地表径流阶段,但是,在大城市寄希望于通过源头控制工程解决城市内涝问题可能是不经济和不安全的。采用源头削峰技术可以有效解决超过雨水排水管网能力的雨水外排问题,还应对有关问题进行深入研究。
雨水排水管网工程。在城市规划范围以内,都要求建设城市雨水管网,来排除设计重现期以内的暴雨径流,以保证城市居民在降雨期间出行方便。降落在城市规划区内的暴雨,产生地表径流后,从建筑小区、工厂、学校、单位等区域设计地面流向道路,并通过道路边沟进入设置在路边的雨水口,之后进入地下雨水管网系统,雨水管网收集地表径流以后排向下游的受纳水体(排涝工程或防洪工程)。由于城市雨水管网的设计重现期与城市内涝防御工程设计重现期相比有很大差别,并且都比较低,所以北美和澳大利亚等国称城市雨水管网为小排水系统(minor drainage system)。在我国的规划设计理念中,超过雨水管网排水能力的暴雨径流可以暂时蓄存在地表低洼处,待暴雨过后或管网有富余排水能力时再排出,所以在超过管网排水能力的大暴雨条件下,一定会产生城市区域内积水问题。
根据推理公式法设计理论,城市雨水管网的主要设计参数是设计暴雨强度(mm/min或l/s.ha),常用的设计重现期为2~5年。如果将设计标准提高到30~100年,有很多新的问题需要探索,尤其是对下游排涝设施的影响。
内涝防治工程。城市规划区范围内产生积水问题是一种自然现象,超过城市雨水管网排水能力的暴雨径流聚集在城市低洼地区,造成一定经济或财产损失,即产生内涝灾害。城市内涝灾害是一种发生在城市规划区范围内新的自然灾害,是改革开放以后经济发展带来的新问题,确定城市内涝防治标准、建设城市内涝防御工程是保护市民财产和保证城市快速、安全运行的重要前提。我国原有的城市规划设计理论不包含城市内涝灾害防治的内容,所以内涝防治工程规划建设是一种新的需求。为了科学构建城市内涝工程防灾体系,《室外排水设计规范(2014版)》列出了城市内涝综合防治标准,设计重现期范围在20~100年,远远高于城市雨水管网设计标准的2~5年。美国、日本、欧盟等国家均对内涝设计重现期做了明确规定。我国在此之前没有专门针对内涝防治的设计标准,《室外排水设计规范(2014版)》修订增加了控制地面积水方面的内容,并规定了内涝防治系统设计重现期和积水深度标准,用以规范和指导城市内涝防治工程的设计。
发达国家和地区均建有城市内涝防治系统,北美和澳大利亚等国称为大排水系统(major drainage system),主要包含雨水明渠、坡地、道路、深隧、内河河道和调蓄设施等。由于我国行政管理和专业分工与国外有一定的差异,排涝工程和防洪工程由水利部门负责,城市排水和城市内涝防治工程由建设部门负责。城市内涝防治工程包括行泄通道和调蓄设施,其中行泄通道由道路和大排水通道组成,将超过排水管网排水能力的地表径流排入下游水体。
城市区域内规划设计的道路除了保障交通运输的任务以外,还应承担排除雨水的任务,即:排除自身产生的暴雨径流、排除上游和周边区域产生的暴雨径流以及作为输送超标雨水的行泄通道。雨水口和检查井都设置在道路之上,源头区域产生的地表径流只能通过道路才能进入雨水管网,超标的暴雨径流一般都聚集在道路之上,只能通过科学合理地设计道路的坡度和断面才能及时排除。因此,道路设计方法的改进和创新是构建城市内涝防治工程体系的关键。
排涝工程。城市排涝工程是保证城市运行安全的工程设施,是城市雨水管网和城市内涝防治工程的下游排水通道,由河道和排涝泵站等工程设施组成,是保证城市雨水排水工程和城市内涝防治工程正常工作的重要工程设施。
城市排涝工程采用与暴雨强度相关的排涝模数进行设计,设计标准一般为设计重现期20年,设计依据一般为城市或区域的水文手册,主要由水利工程师负责设计。
排涝工程的设计水位超过城市雨水管网和城市内涝防治工程的下游设计水位,就会对城市雨水管网和城市内涝防治工程的排水造成顶托,影响排水能力。如果水位过高就会通过城市雨水管网和城市内涝防治工程设施倒灌进城市规划区范围以内,形成严重内涝灾害。
目前城市排涝工程的设计方法是从农田排涝实践发展而来,排水时间等设计参数还应该从城市的需求来考虑,模型技术的推广应用也应予以重视。
防洪工程。城市防洪工程是保障城市安全、保证城市免受洪水灾害的工程设施,由水库、河道和滞洪区组成。它是城市排水、防涝和排涝工程的下游排水通道,对城市内涝防治的作用非常重要。
城市防洪工程一般采用设计流量作为设计参数,设计标准一般为50年以上,设计流量通过对观测河流的洪峰流量进行数理统计的方法确定,设计水位是城市排水、防涝和排涝工程的重要设计参数。水位超过洪水设防标准以后,所有的排水设施,包括城市排水、防涝和排涝工程都会失效,将产生严重洪涝灾害。对此,应研究包括城市雨水排水工程在内的所有影响因素的水力模型,全面评估各种情况下城市的防灾能力。
城市水灾防灾工程体系各个组成部分的相互关系
源头控制工程、雨水排水管网工程(小排水系统)、内涝防治工程(大排水系统上游)、排涝工程(大排水系统下游)和防洪工程这5个单项工程共同分担防止内涝灾害发生的责任,5个单项工程缺一不可。目前,我国内涝灾害频发以及对内涝灾害认识混乱的根本原因是由于内涝防治工程缺失和整个系统的不完善。科学构建适合我国国情的城市水灾防灾工程体系,并建立各个组成部分的相互边界关系,对于提高城市防灾能力来说十分重要。
城市排水(雨水)防涝系统的规划建设涉及到城市防洪排涝、内涝防治、城市排水、低影响开发、雨水利用和合流制改造等多个研究领域,与水利工程、市政工程、市政道路工程和环境工程密切相关。目前,由于各个领域的交叉衔接等问题,造成很多概念混淆。为保证我国排水(雨水)防涝系统的规划建设工程实践沿着正确的方向发展,笔者认为应通过学习国外发达国家的先进经验,结合我国的实际技术经济条件,建设5个单元工程体系,依据中国国情建设城市水灾防御工程规划的体系架构。
内涝防治工程是城市内涝防灾的主体。城市排水(雨水)防涝系统包括城市洪水灾害的安全处置、城市内涝灾害的安全处置和城市排水安全。城市化发展过程中片面追求发展速度以及地上、地下不和谐的发展倾向,导致了近年来中国城市区域内涝灾害频发,这不仅严重影响城市居民的正常生活,也对城市的安全运行和城市的良性可持续发展构成了挑战。在我国,城市防洪由水利部门负责,经过几十年的建设已经形成比较完善的体系。城市内涝灾害防治和城市排水由城建部门负责,已经建成的城市排水管网只能排除小重现期条件下的降雨径流,能够应对高重现期条件下内涝灾害的防御体系几乎是空白。城市雨水排水标准普遍偏低,虽然已经制定了城市内涝防灾标准,但是缺乏相应的工程体系建设经验,同时预警机制不够健全、部门之间缺乏协调联动等,暴露出了城市内涝风险管理体系的不完善。
各个单项工程的责任。由源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程共同组成应对城市水灾的工程体系,应明确它们之间的边界条件,以便分清责任。
城市防洪工程的边界条件是保证城市的过境河流和水系不泛滥成灾,即:防止外洪威胁城市的安全,从流域层面保证河流行洪通道通畅,蓄滞洪区工作正常;从城市层面应保证城市安全,防止外部洪水泛滥进城。主要由地方政府的水利部门和国家水利部负责,国家和地方的防汛抗旱指挥部负责协调防汛、抢险和救灾事项。
城市排涝工程是城市防洪工程的重要组成部分,城市排涝工程的设计标准是保证排除城市涝水的设计水平,是城市区域降雨径流可能排入受纳水体的限制性条件。
城市排水工程的边界条件是保证在小重现期暴雨(一般地区2~5年)的条件下,城市区域不产生严重积水,不影响城市的正常运行。主要由地方政府的城建部门(或水务局)和住房与城乡建设部负责规划、建设、运营和管理。
城市内涝防治工程的边界条件是保证在大重现期暴雨(一般20~100年)的条件下(与城市内涝防治工程设计标准有关),城市区域不产生内涝灾害,不影响城市的正常运行。城市内涝防治工程的上游边界条件是城市排水工程,即超过城市排水管网排水能力的降雨产生的地表径流进入城市内涝防治工程,下游边界条件是城市防洪工程(排涝工程),即城市河流水系等所能够接纳的城市区域的降雨径流水量。因此,城市应建设排除或蓄存超过排水工程排水能力、小于内涝防治工程建设标准的暴雨径流的工程设施,保证在发生城市内涝防治工程建设标准以下的暴雨事件时不发生内涝灾害。笔者认为,该项工程应由地方政府的城建部门(或水务局)和住房与城乡建设部负责规划、建设、运营和管理。
源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程5个单元工程体系构成一个完整的应对城市区域洪、涝灾害的工程系统,它们相互联系、相互影响,是一个有机的整体,缺一不可。由于我国缺乏足够的经济实力,无法效仿香港将排水、防涝、防洪三套工程合为一套,按照防洪工程标准建设同时具有防洪、排水和城市内涝防治功能的排水工程。我国现有的排水工程建设标准偏低,也学不了英、美等国建设高标准的城市排水工程和城市防洪工程,辅助建设部分城市内涝防治工程设施的方式。我国可以参照澳大利亚建设三套工程体系的经验,结合我国具体实践,创新性地构架中国防治城市区域洪、涝灾害的工程系统,科学规划建设城市排水工程、城市内涝防治工程和城市防洪工程三套工程体系,即5个单元工程。
各个单项工程的相互关系。源头控制工程、雨水排水管网工程(小排水系统)、内涝防治工程(大排水系统上游)、排涝工程(大排水系统下游)和防洪工程这5个单项工程共同承担防止城市内涝灾害发生的责任,5个单项工程缺一不可。其中任何一个环节出现问题都会导致城市区域严重积水,并引发城市内涝灾害或城市下游发生洪水灾害。
城市附近的水利工程是城市排水工程的下游受纳水体,目前排水工程和水利工程的设计衔接关系是水利工程的设计水位,一旦水利工程的实际运行水位超过设计水位,城市区域内的雨水就无法顺利排入下游水体,就会产生由洪水引发的城市内涝灾害。在大暴雨期间城市区域产生的大量积水就相当于流域的滞洪区,对削减下游河道的洪峰流量有一定好处。如果不加评估就增加向河流排放的洪峰流量,就会产生由城市内涝导致的下游洪水灾害。
在规划设计城市雨水管网时,应根据规划用地地表情况确定径流系数,因为该径流系数决定了城市雨水管网的排水能力。如果在管网建成后改变了用地特性,增加了不透水地表的比例,就会出现由地表特性改变导致雨水排水管渠工程提前失效和实际排水标准变低的现象。
工程失效。当实际运行工况不能满足设计工况条件,如实际的暴雨超过了排水和防涝工程设计的能力,或者下游受纳水体水位超过了设计水位,都会导致排水(雨水)防涝工程失效。对此,应该建立评估方法和评估程序对城市产生内涝灾害的原因进行科学评估,分清责任,对城市内涝灾害造成的损失建立追责和问责机制。
规范标准的衔接问题
在源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程5个单元工程体系中,设计标准的表述方式不同,大体可以分为3类:源头控制工程采用降雨量;城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程采用降雨强度,用重现期表示设计标准;城市防洪工程采用观测洪峰流量的重现期。源头控制工程只能计算出总调蓄水量,没有数理统计的重现期设计标准概念,也无法计算出设计流量,因此对于高重现期极端暴雨事件的应对能力应慎重对待。城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程都采用降雨的重现期来确定设计标准,《室外排水设计规范(2014版)》已经推荐采用年最大值法采集暴雨样本资料,为协调3个工程的设计标准奠定了基础。如果采用相同的基础暴雨资料,应采用同样的资料整理方法,则在相同设计标准条件下,暴雨强度值应该是相同的。城市防洪工程的设计标准与其他工程的标准不同,没有对应关系。
采用年最大值法采集暴雨样本资料,设计工况条件下假设有充沛的前期降雨,因此源头控制工程设计调蓄水量对城市排水工程、城市内涝防治工程和排涝工程的影响很有限。
城市防洪工程、排涝工程与城市排水工程和城市内涝防治工程的设计标准衔接可以简单地处理成设计工况的水位衔接,将来可以采用流量演算的方法进行流量通行能力的衔接。
结论
为了科学构架城市排水防涝工程体系,结合我国国情和现行的规范标准体系,本文提出了5个单元工程体系架构的设想,并探讨了5个单元工程的组成、分担的任务、相互关系和设计标准衔接问题。
源头控制工程以调蓄降雨量为设计参数,无法与排水工程的设计暴雨强度相衔接。
城市排水工程、城市内涝防治工程和排涝工程都采用设计暴雨强度作为设计参数,并且采用相同的年最大值采样分析方法,设计标准和设计计算方法应进行协调,以保证系统的安全性和可靠性。
在总体框架下,应科学划分5个单项工程的任务和上下游边界条件,各个单项工程应完善其设计计算方法,并建立完善的监管体制,明确产生城市内涝的工程原因。
在5个单项工程中,除城市内涝防治工程是新的工程以外,其余4个单项工程都有比较完善的设计规范标准和技术方法,所以建立城市内涝防治工程的规范标准和技术方法体系是当前的重点和难点。
关键词:园林节水设计;合理植物配置;节水型灌溉 ;雨水及中水的利用
一、广州园林绿地建设发展规划及水资源状况
广州地处南亚热带地区,优越的气候条件孕育了丰富的植物资源,按广州2001至2020年的规划目标,规划中心片区到2020年,绿地率: 38%,绿化覆盖率:43%,人均公共绿地:20m2。充分利用广州山水环抱的自然地理条件,按照生态优先的原则和可持续发展的要求,构成“青山、碧水、绿地、蓝天”的景观格局,将广州建设成为国内最适宜创业和居住的国际化、生态型华南中心城市。
广东省水资源总量表面上看在全国属比较丰富的省份,而实际上广东省水资源形势却比较严峻:水资源时空分布不均,汛期降雨径流占全年的70%―85%,主要以洪水的形式出现,枯水期易出现旱情。受全球气候变化和区域水环境改变的影响,随着全省城镇化、工业化进程的加快,水资源供需矛盾日益突出,水环境安全面临严峻挑战,水资源利用效率低,城乡人均耗水量偏大。广东省年人均用水量为499立方米,高于全国人均427立方米用水量;城乡人均生活用水量分别为每日227升和每日147升,分别高于全国城乡人均每日212升和每日68升的生活用水量(2)。
二、园林节水设计研究的目的及意义
水是不可替代的自然资源,是人类赖以生存和发展的物资基础,因此水资源在整个社会发展中的战略地位愈来愈重要,是支撑整个人类生存和社会经济发展的重要保障。但在广州,大多数公园及绿地的浇灌水源都是市政自来水,且它们的浇灌方式大多数都是洒水车及人工胶管式的手动喷淋浇灌。全自动的智能喷灌系统至少比人工系统浇灌节约30%的用水量,如果能利用雨水、公园本身的湖水及公园自身的卫生间排水(经处理达到绿化浇灌水质要求时),就可进一步达到节约用水目的。随着广州绿地率不断加大,园林的节水设计也是势在必行,其现实意义也是不言而喻。
三、广州地区,园林节水设计普遍所存在的问题
1、整体规划不到位,中水的利用率仍然较低。广州市年污水处理量已达四亿吨,大部分都排入了珠江,造成了“中水”资源的巨大浪费。对于有条件的新区,许多也没有统一规划实施雨水及生活污水处理后的再利用,从而也影响了园林绿地节水的实施。
2、许多节约用水的政策及要求没能真正的贯彻及落实,即使设计方考虑了园林节水方面的内容,往往是使用方也不予采用。
3、园林节水设计是靠各个专业紧密配合才能完成,由于节水意识薄弱,许多设计人员没有将节水设计放在重要的位置上,各个专业之间也没有密切的配合,仍然各自为政,导致园林节水设计专业间脱节。
4、广州对于常用的不同植物耗水量的基础研究几乎是一片空白,
对园林节水设计非常不利,因为没有这个最基本的基础资料,节水设
计无从谈起。所以这些基础数据的研究、测定,都是园林节水设计迫
切需要解决的问题。
5、在园林建设中许多园林植物配置不合理,盲目建设大广场、大草坪,与城市的规模和发展定位不协调。既没起到应有的良好效果,又浪费了珍贵的土地资源。以草代木,造成了大量人力、物力的浪费,耗掉了大量的淡水资源。
6、目前城市园林绿地灌溉方式多种多样,在广州是以人工胶管式灌溉为主,且水源多数以市政饮用水为水源,而节水型灌溉方式如喷灌、滴灌乃至地下滴灌等则应用较少。即使采用了喷头或滴灌溉方式浇灌,但仍然是人为控制浇灌的时间及地点。对于人工控制浇灌,它们不能保证灌溉均匀、适量,经常会出现灌溉过度,影响植物生长且水源浪费严重。由于较多园林绿地管理单位人员素质不高,不会使用全自动灌溉的设备以及供货商的服务不到位,也是造成全自动灌溉普及不高的原因。
7、在园林建设过程中,为了收到立竿见影的效果,很多园林绿地和居住区绿地,大量移植大树及外来品种的树木。大树从购买、运输、栽植到后期管护的费用都远远高于规格较小的同类树木及本土树木,而且其成活率也较低,死亡后需要进行二次栽植,对于外来娇贵的木种,也需较多的水及肥料精心栽培浇灌,造成了资源的浪费。
8、盲目地设置许多水景观设施,没有考虑其运行成本,而且没有配备相应的水处理循环系统,导致水景水质很快变坏,需全部重新换水,造成大量的水资源浪费,因此就出现刚开始水景景观设施有运作,但长时间后,水景就成了摆设,既造成投资的浪费,又没有达到所需要的景观效果。
四、针对以上所存在的问题,园林节水型设计应采取的措施
1、城市园林绿地系统规划是城市环境可持续发展的基础。在总体规划阶段,应合理布局新区域各类绿地, 善于利用雨水及天然的河流、湖泊水系,使它们形成良好的城市生态水景系统,尽量减少以生活饮用水源维持各类人工水景用水、城市天然水系、绿地灌溉系统,使水资源最大限度地被重复利用。应尽早日由“耗水型园林”向“节水型园林”发展,走可持续发展之路。同时在新建区域推行饮用水和非饮用水分网供水的制度,新建的污水处理厂都应将污水进一步处理为中水,使其成为供新区的农业灌溉、农业养殖、工业用水、环境用水、绿化用水的水源,并逐步实施对旧城区的供水管网改造,将已建好的污水处理厂的污水进一步深化处理为中水,配套老城区的管网改造,逐步实现旧城区也能有中水给水管网的供给。
2、将节水政策落实到位,指标到位,使具体的用水单位要求设计相应的节水措施,这是园林节水设计真正实施的有力措施。
3、园林节水设计应遵循的一些基本原则:
(1)园林绿地用水总原则为若有市政中水水源,尽量直接采用该水源;没有该水源时可将在工程范围内利用已有的河流、湖泊、池塘或设置新的湖泊、池塘作为雨水调节及绿地、水景的水源;对于非常小的公共绿地而又没有中水源的,才使用市政自来水。
(2)加大园林节水宣传,使发展节水型园林的观念广泛深入人心,让每一位设计者都意识到园林节水的重要性及紧迫性。使节水型园林必将成为广州新型园林的主要建设模式。
(3)园林节水设计不是任何单一专业能够解决,而是需要各个专业都能高度重视、通力协调、积极配合完成。
(4)对于设计实体需在总体规划时就应将节水设计考虑在内。在进行现场勘查时应注意其所在地的地质土壤情况、气候气象情况、现场与外部接壤的水文水利情况、现场原有的地形地貌情况(在低洼处是否已有天然形成的湖泊、河流、小溪等)、周围市政设施实施情况、原有地块各种植物地被的生存现状等等。结合园林的特色要求及现场的勘察所得的第一手资料,如果没有市政中水水源,尽量利用已有的湖泊、河流,作为我们绿地灌溉水源,如果没有这些水源,在条件许可的情况下尽量在绿地实体的地形低凹处设置人工湖泊、池塘。在需设置排水沟的地方,条件许可时,尽量由传统的排水沟改为生态草沟。人工湖泊、池塘及草沟的作用:一是可以储存、调节雨水高峰的水量,减轻市政雨水管网的排放压力;二是与目前所提倡的建设海绵城市―让人造城市,转变为能够吸纳雨水、过滤空气、过滤污染物质的超级大海绵,达到降温、防洪、抗旱、捕碳等效益,从而迈向生态与低碳城市相一致;三是生态草沟可将雨水通过滤层的过滤改善雨水水质;四是解决绿地的灌溉水源问题,达到节水的目的。生态草沟示意见(图一)
(图一)
(5)对于大中型园林绿地的设计,宜进行全园用水平衡计算。
4、广州虽然拥有丰富的植物资源,但对于不同植物耗水量的基础研究几乎是一片空白,针对此种情况,应尽快加大此方面的投入使园林节水不再是空谈。
5、合理选择植物种类,优化植物配置结构,发展节水、抗旱型绿地。
(1)因地制宜,注重乡土树种的开发和应用尽量减少移植大树。当前部分城市在绿化建设过程中,忽视甚至避而不用乡土树种,转而追求一些不适宜当地环境的外来树种,这给养护管理工作带来了很多问题。乡土树种是在长期演变中形成的地域性植物,具有较强的适应性和抗逆性。同时,乡土树种还具有丰富的林相变化,可以形成不同的特色景观。因此,乡土树种应成为园林绿化的首选树种(4)。
(2)大量应用耐旱植物。耐旱植物包括旱生植物、 中生植物的耐旱种类,以及通过培育而成的耐旱园艺品种。 耐旱植物的应用,能减少绿地的用水量。
(3)优化园林植物配置。园林植物品种多样,用水量差异较大。在园林绿地种植中,必须坚持以树木为主体。乔灌木不仅是城市园林景观的主要载体,而且对改善城市生态环境功效显著。乔木(含落叶与常绿乔木)虽在株数上不占优势,但其绿量却占园林植物总量的84%,释氧固氮、蒸腾吸热等生态效益的量化值占园林植物总量的85%-87%。园林绿化应符合植物群落生态学特性,减少大面积单一种植草坪、色块、花卉带来的水源严重浪费,提倡以乔、灌、地被植物组成的复合式立体生态群落为植物造景主体,改善植物生长环境,减少地表径流,达到减少灌溉的目的。对于草坪的建植应遵循“不可不建,亦不可滥建”的原则,提倡发展节水型、耐旱型草坪。
6、大力推广节水型灌溉方式
在城市园林的灌溉方式上,需推广节水型灌溉方式,对灌溉系统进行认真全面的设计,园林灌溉的精准化是以智能化技术为基础,其是通过对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、蒸发量等参数的综合考虑,据不同植物的需水规律,适时、适量地向植物供水,才能科学的控制水的灌溉量,提高水资源利用率。为了推广使用全自动灌溉系统的运用,需加强对园林绿地管理单位相关人员的技术培训。
7、不同类型的园林绿地应采用与之相适宜的科学灌溉方式,同时由于不同类型植物特性及栽种地方的不同,也要求不同的灌溉方式与之相适应。
(1)对于森林类公园,如果树木已经长成,就不再需要浇灌。对于树木仅为幼苗类的森林公园,由于用水量不多,且树木成林后就无需灌溉,为节省投资,只需沿着园路旁每隔30~40米设置快速取水阀。
(2)对于地势起伏很大的山地类公园,就不适宜采用喷头类系统灌溉。如果树木繁茂,用水量不大,仅需设置快速取水阀,而在平缓地带可采用快速取水阀加喷头或滴灌类系统灌溉。
(3)一般的公园及绿地,对于成条状的灌木类,需采用直立型喷头或滴灌类系统灌溉,对于草坪及低矮类花卉植物可采用埋地式旋转喷头喷灌,无论采用哪种灌溉方式一般都应设有快速取水阀系统,作为自动喷灌的一种补充。
(4)对于新修的马路,为减轻城市硬地化的问题,绿化带低于路面,马路雨水可以直接排入绿化带,在绿化带内设置可渗水的排水沟或渗水管,一般5~10年的雨水可以直接渗入土壤,当雨水暴雨强度大于5或10年一遇时,再通过溢流一部分排入市政雨水管网,一部分流入雨水蓄水池,该条形绿化带的浇灌就可通过雨水蓄水池、水处理装置及加压泵送至灌溉给水管网(如果已有市政中水供水管网,绿化灌溉给水管可直接接市政中水管网)。灌溉形式可为喷头或滴灌类系统灌溉。对于此类的绿化带植物要求是耐涝性比较好的植物。对于旧的马路,一般绿化带都高于马路面,如果没有市政中水供水管网,可在较为宽敞的马路交接地带的绿化带下设置雨水蓄水池(马路部分雨水溢流至该池内)、水处理装置及加压泵送至灌溉绿化给水管网,浇灌马路绿化带的植物。
(5)屋面绿化植物,可以根据不同种类的植物,设置喷头或滴灌类系统灌溉。条件许可时建议推广使用深圳大学建设工程生态技术研究所所做的绿色屋顶。该绿色屋顶的特点:一是雨水通过下渗种植层后再汇集至屋面周边的雨水汇集管,再由抬高一定高度的溢流口排至雨水口及雨水落水管内,其好处是延缓暴雨峰值达到的时间,同时部分雨水会存留在屋顶的介质层里,保持土壤层的湿润;二是该屋面所种植的是既耐旱又不怕涝的植物:非洲霸王树、大将军、仙人掌、金虎仙人球、柱叶虎尾兰、巴西龙骨等,降雨过后,由于有存留在屋顶的介质层里的部分雨水,除极端气候外,该屋顶的植物一般不用浇水灌溉;节约灌溉用水;三是屋面的雨水通过植物的种植层过滤后,水质可达Ⅲ类水质指标,通过雨水落水管直接排至小区水景池塘内可做水景观补水及小区的绿化用水。
(6)人行天桥及高架桥两旁的绿化带的灌溉。由于该地方的环境恶劣,要求所选的植物生命力强、耐干旱、落叶少、花色鲜艳、适合广州南方气候等特点的植物,目前在广州运用最广泛的是勒杜鹃(1),其具有耐修剪、容易扦插繁殖,而且具有一定的垂枝性、叶面占整株的比例较大、密被柔毛枝叶可以在一定程度上吸附空气中的灰尘和有害气体,被广泛使用;其他如马缨丹、云南黄素馨、软枝黄蝉、希美莉(1)等应用还较少,可以适当发展,这些植物普遍具有抗污染、抗病害、生长粗犷等特性,而且花色鲜艳、花期长、有悬垂效果,比较适宜作为桥面绿化整饰植物,以增加绿化种类和花期色彩变化。滴灌系统主要是通过一条细小的软管把水输送到桥梁的花槽中,用电磁阀、时间控制器、土壤湿度控制器控制浇水量和时间。这样不仅保持了植物生长的泥土潮湿,促进植物的生枝、长叶,而且还大大节约人工,提高用水效率,也解决了跑水漏水的状况。设置多出口压力补偿滴头,每个滴头根据花盆大小和植物品种连接不同数量滴箭。滴灌系统装置包括有:调节水压不足问题的调压阀、保证灌溉均匀度的压力补偿器、电磁阀、过滤器、时间控制器、土壤湿度控制器、降雨自动停灌的雨量传感器等。设置保险箱保护控制器和电磁阀,安装位置尽量放置于桥梁下以便于操作与检修,具体见(图三)。
(图三)
8、目前《民用建筑节水设计标准》中已明文规定在新建、扩建和改建的居住小区及公共建筑区内所设的景观用水水源不得采用市政自来水和地下井水(3)。目前许多的公共绿地、公园等场所所设置的景观用水水源大多数是市政自来水,由于没有考虑其运行成本,加上没有配备相应的水处理循环系统,水景水质很快变质,需全部重新换水,导致水资源浪费严重,所以要求我们在做设计时一是应慎重考虑景观水的运行成本,尽量少采用需时时用动力设备的景观;二是要求按规范规定设置水处理循环供水设备(封闭水景);对于面积大于500平方米,水深大于0.5米的湖泊、水塘建议采用水生物处理法保持水质要求;三是景观用水水源首选是中水水源,避免市政水资源的浪费。
小结
综上所述,随着我国城市化进程的不断加快,城市园林绿化建设将得到快速的发展,高效利用城市水资源,积极发展节水型园林,从而更好地发挥城市园林的生态效益,实现城市的可持续发展,目前已引起全社会的高度关注。每个城市都有各自不同的区域环境、资源优势、历史背景和文化特色,自然条件差异大,在建设节水型园林的实践中,广州应根据自己的具体情况,因地制宜,遵从科学的理念和原则,充分利用好本地的地理环境、植物品种、山水资源和文化特点;走出自己特色的园林绿化建设路子,走上创新、节约、环保和谐之路。广大园林工作者积极开展节水方面的技术研究,并将已取得的成果广泛应用于园林绿化设计中。应积极推广国内外行之有效的节水灌溉经验,推广非常规水的利用,把广州建成绿荫秀美之地,为人民造福。
参考文献
[1]广州市《人行天桥、立交桥绿化种植养护技术规范》DB440100/T112-2007
[2]《广东省水资源综合利用“十一五”规划》
[3]《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010