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海绵城市,顾名思义是指城市能够像海绵一样,让城市变为能够吸纳雨水、过滤空气、过滤污染物质的超级大海绵,具有降温、防洪、抗旱、捕碳等效益,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。
海绵城市的建设注重保护与源头控制,遵循的是顺应自然、与自然和谐共处的基本原则,“渗、滞、蓄、净、用、排”是海绵城市的六字方针,强调对原有水生态的保护,对周边水生态环境低影响,城市建成后地表径流量能保持不变。因此,海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发(Low impact design or develop-ment)。
目前国内海绵城市规划方面的主要实施路径有三个方面,宏观方面,区域生态安全格局的保护,以实现区域的生态循环体系;划定城市生态红线,保护城市中的河流、湖泊、公园绿地等海绵体;相关工程技术实施。海绵城市的建设有利于推动城市迈向真正的生态与低碳。
二、西咸新区介绍及海绵城市建设经验
1. 西咸新区介绍
西咸新区是国家批复的首个以创新发展方式为主题的国家级新区,旨在控制西安、咸阳的圈层式扩张蔓延,以“现代田园城市”为发展理念。2015年,西咸新区获评国家首批海绵城市建设示范城市试点,成为西北地区唯一入选的城市。
西咸新区在海绵城市建设过程中秉承“理念引导,规划先行”的原则,以建设集约、绿色、低碳、智慧的现代田园城市为目标,利用城区范围内的山川河流、宫殿墓葬大遗址群、都市田园区等共同建构了西咸新区绿色基底,划定了文物、生态及水体保护区域,建设整体区域的“大海绵”,借助自然力量排水,让雨水“停一停、留一留、渗一渗”,实现雨水在城市中的自然迁移、低碳循环。
2. 海绵城市建设经验
海绵城市的建设需要因地制宜,深入识别存在问题进而将对策本地化,从建构“山水林田湖“系统入手,兼顾水资源安全、生态安全、环境安全等多方面要素,提出西咸新区海绵城市规划方案。并在此基础上协同规划、建设环保、财政等多部门,实现政府、企业及社会合作的共赢。
经验一:划定生态底线,建构海绵基底。
最大限度的保护原有“山水林湖“的体系,维持城市开发前的自然水文特征,并结合目前正在开展的城市增长边界划定工作,将规划方案中提出的海绵体纳入增长边界,为区域海绵体预留充足的生态空间,以防止其在城市扩张中被侵占。同时,对区域范围内的生态空间进行空间分区,提出空间管制要求,并提出生态保育措施。最后,梳理区域“大海绵体”及由建成区内部公园、绿地构成的“小海绵体”,与区域水系、排水渠等相结合,构成“水绿相融”的蓝绿网络体系,提升海绵体的连通性及排水能力。
经验二:完善基础设施,分类生态环境修复.
对传统城市的粗放型水系统进行恢复,完善污水、雨水排放系统,强化市政排水体系网络,完善生态驳岸、再生水补水、湿地修复等工程建设,增强区域生态功能,并同时在分类修复工程中融入城市游憩、观赏等多样功能,以实现修复工程一举多得的作用。
策略3:践行低影响开发
西咸新区处于快速建设阶段,因此将在各类建设空间内选择适宜的低影响技术,控制透水面积比例,以加强水系吸渗及径流速度,增加全区域的雨水吸收及排放能力。此外,还通过明确分区管控目标,对不同建成区域及组团提出建设指引,将重点组团及一般组团予以区别,达到因地制宜的作用。同时,对组团内部不同空间如公共空间、建筑场地等提出因地制宜的建设导引,以指导城市实际的建设。
三、小结
温室工程行业发展现状
总体发展情况
过去人们认为,海南是天然大温室,用不着温室大棚设施。事实上,在国际旅游岛建设进一步深化、海南国家冬季瓜菜基地与海南省常年瓜菜基地开始建设的背景下,温室大棚设施对海南的重要性逐步显现。
海南作为我国最大的热区之一,其“热带”的特点将是海南发展设施农业的独特之处。温室大棚设施在海南的发展与内地有着很大的不同,可以直接拿来用的经验比较少。海南地区的热带(高温高湿)、台风、暴雨等气候特点是岛内发展设施农业的最大制约因素。因此,探索“热带(高温高湿)、台风、暴雨”条件下的设施农业发展模式在海南应该得到足够重视。
海南规模化发展设施农业起步较晚。至2000年以来,在有关项目资金的支持下,海南省温室大棚栽培瓜菜面积逐年增加。大棚种植的作物由单一的哈密瓜,发展到蔬菜、花卉、食用菌,以及部分热带果树。大棚设施栽培的地域也从南部几个市县向全省扩展。特别是近两年来,在现代农业生产发展资金补贴的推动下,海南省温室大棚栽培瓜菜的面积不断扩大。截至2011年底,海南全省温室大棚设施栽培瓜菜面积达到1.2 万公顷(18 万亩)。
基于海南热区气候特点的主要温室大棚类型介绍
目前,在海南使用范围较广的温室大棚类型主要包括:简易圆拱形连栋大棚、平顶荫棚(网室)、部分锯齿形连栋温室。PC板及玻璃覆盖的文洛型温室仅限于部分的科研、观光、育苗等使用。
对简易圆拱形连栋大棚而言,随着其覆盖材料和局部通风措施的不同,又分为不同的使用类型,即防雨棚、防虫网室、防虫荫棚等,如图2所示。防雨棚由于四周采用防虫网,同样具有防虫功能;防虫网室除具有防虫功能以外,顶部保留圆拱形结构能够在暴雨时缓冲雨水对叶菜类的冲刷,兼具了一定的防暴雨作用;防虫荫棚既具备防虫网室的优点,同时又具有遮阳作用,能够为夏季瓜菜生产创造良好的光热环境。正是由于这类温室大棚灵活多变、适应海南地区的气候特点,造价低,使得其推广使用的面积最大,成为目前海南温室大棚的主流类型。
同时,高温是制约海南地区温室大棚夏季使用的又一大障碍,特别是屋顶为薄膜覆盖时,内部集聚的高温严重影响作物的生长。海南地区在温室大棚建设使用过程中,逐步形成了以自然通风形式为主的通风降温措施。由于本地区的温室大棚四周立面多为防虫网覆盖或卷膜开窗,因此通风的主要区别在于屋顶的通风形式。主要包括:屋脊通风帽式、屋脊锯齿式、屋肩通风口式(如图3所示)。这几种屋顶通风形式在海南地区较为常见,其中屋肩通风口式在三亚及周边地区应用普遍。
设计施工过程中应注意的主要问题
如前所述,海南岛地区独特的气候和地理特点决定了本地温室的设计与建造不能直接照搬大陆地区,特别是北方地区的温室设计。也正是由于这样的原因,本地区建造的温室大棚在材料的几何尺寸、结构形式、材料性能选择和结构抗风等方面出现较多问题。
天沟的设计问题
目前,海南多处温室出现天沟截面小,排水不畅的问题。主要原因是由于海南的降雨强度大,如海口地区降雨强度q5为151 L/(s.100m2),而部分设计和施工单位并没有严格按照海南地区的降雨量及相应的温室结构几何尺寸进行计算,仅简单地沿用北方少雨地区的天沟截面和形状造成。同时,海南地区的常年温度较高,温室内部结露现象基本没有,在天沟截面形状设计时,可考虑设计为平底形式,以方便节点设计,减少加工量,降低成本,集露槽同样也没必要在本地区采用。笔者曾遇到在三亚地区建设的育苗温室采用集露槽的设计,均是没有仔细考虑本地区气候特点出现的问题。
材料的腐蚀与老化问题
海南地区的光照(紫外线)强,材料老化速度快,特别是在温室金属结构受热后,在局部高温和外界紫外线的双重作用下,进一步加快了覆盖材料的老化速度。因此,增强材料的抗老化性能,特别是局部抗老化措施显得尤为重要。
在卡槽处,薄膜、防虫网、遮阳网等材料这方面问题尤为突出,如薄膜、防虫网沿卡槽边局部老化破损(图4所示)。主要原因在于薄膜等材料的需紧贴卡槽,卡槽受热后加快了材料的局部老化,卡槽处也是荷载作用下的主要传力部位。因此,沿卡槽处的膜、网破坏的现象在海南地区比较突出。
另外,高温、高湿的特点也极易诱发薄膜及防虫网出现青苔(图5所示)的现象,影响温室内部的采光。海南北部部分地区的温室使用不到一年时间,此现象就已非常严重。
结构抗风问题
独特的海洋气候特点,使得海南地区遭遇台风的几率大大增加。冬季温暖少雨,蔬菜等作物可不依赖温室大棚而进行大规模生产;而夏季的频繁暴雨使得露地蔬菜生产困难,蔬菜的供应主要依赖于岛外的输入,一旦遭遇台风,运输中断,将面临“无菜可吃”的局面。因此,海南常年瓜菜基地的建设离不开温室大棚设施,在台风时期,设施的作用尤为明显。探索经济、合理的抗台风措施(结构形式),保障本地蔬菜的常年生产已成为当务之急。
温室工程企业情况
据不完全统计,海南本土从事温室工程行业的企业有10余家,多为近年随着海南设施农业的快速发展而成长起来的,多数面临经验少、底子薄、技术不成熟等较多问题,发展的空间还很大,需要社会各界的共同努力。
温室工程人才培养现状
目前,海南开设设施农业相关专业的院校仅海南大学,即海南大学园艺园林学院设施农业科学与工程系。专业开办之初,如同多数院校一样,主要是从蔬菜栽培等专业方向转型而来。近几年,海南大学的设施专业加大了设施工程方向建设。通过努力,目前基本实现了设施栽培和设施工程两个方向的融合,培养方案中工程方面的课程占到50%。
目前,开设温室工程方面的主要课程包括:工程制图、测量学、CAD、建筑结构与构造、设施农业工程学、农业建筑学、温室设计与建造、温室灌溉、农业园区规划、设施农业工程概预算等。同时,学校注意加强了实践教育环节,学生大四一年主要以毕业论文、毕业实习等实践教育为主。
设施农业科研现状
目前,海南地区从事设施农业科研的单位主要有:三亚市南繁科学技术研究院(海南省热带设施农业工程技术中心)、海南省农业科学院蔬菜研究所、海南大学园艺园林学院、中国热带农业科学院等,科研力量正在逐步壮大。
海南热区温室工程面临问题探讨
设计方面问题
设计问题在方案阶段、施工图及加工图设计阶段均存在。现场任意更改温室几何尺寸或材料规格,导致经常出现加工的构件尺寸错误,现场装配效率低,大量存在现场焊接的施工方式等。其主要原因在于,部分企业缺乏完整的设计能力。
材料加工方面问题
海南在温室材料加工方面能力差,没有专业从事温室材料加工及热镀锌的企业。而本地相关加工企业对温室材料的加工能力差、成本高,导致大量的加工材料依靠岛外运输。由于运输距离及管理问题,往往导致材料成本增加,材料的质量和加工精度也难以保证。如遇到一些量少或损耗需补充的构件,更是让工期与成本难以控制。
施工方面问题
由于工厂加工,现场组装的施工方式对加工设计的能力要求较高,相关企业缺乏相应的专业技术人员,加工设计能力差,同时又要控制材料成本,现场焊接成为常采用的施工方式。这也是目前海南地区温室大棚施工方面存在的最严重问题。
发展理念、模式方面问题
可以看出,目前,海南温室行业的发展模式还是快速、粗放的模式,处在探索前进的初级阶段,缺乏专业人才、积淀深厚的企业和成熟的使用者(建设业主)。
但也应该看到,海南地区发展设施农业的有利方面:独特的地理位置、气候特点、种植特点统一,这些都非常有利于温室标准化建设的实施。建议根据海南的气候特点和使用特点,通过调研、计算和验证,充分发掘并设计出适合海南建设的温室大棚类型,按照标准规范设计出不同类型的温室大棚各专业施工图等,形成一套标准化方案和施工图集。
通过以上的标准化方案,可以让从事设施农业领域的各方明明白白,做到心中有“底”:
在设计阶段,可避免不切实际的夸大性能,盲目选择;
关键词:海绵城市;绿地系统;雨水管理
1 引言
城市作为区域政治、经济、文化中心,近年来却频频出现“看海”的窘况,引发了社会各界对城市排水系统建设的广泛关注。而在城市综合防灾减灾体系中,城市绿地系统占有十分重要的位置,是城市规划和建设中的一个重要组成部分,它不仅具有美化城市环境、净化空气、平衡城市生态系统、为城市居民提供休憩游乐场所等作用,同时,在减轻城市内涝及雨水灾害也有较明显的作用[1]。在此背景下,海绵城市的概念应运而生,这是我国继园林城市、森林城市、生态城市、低碳城市等一系列政策引导的城市理念后出现的新概念[2]。因此基于海绵城市的城市绿地对降低城市径流污染,减轻城市内涝,保持城市水环境具有重要意义。笔者基于海绵城市的概念及内涵,提出了新型城市绿地雨水管理与传统城市绿地系统相结合的城市雨水管理模式。
2 海绵城市概念的提出及演进历程
2.1 海绵城市概念提出背景
随着城市化进程的不断加快,城市地表不透水面积不断增加,雨水下渗减少,地表径流增加,加之城市市政排水系统不完备,使得城市内涝现象越发严重。近年来,国内许多大中型城市屡遭暴雨而频现内涝灾害,如广州“5・7”暴雨,南京“7・18”暴雨,2016年夏,武汉、北京、重庆等多地再次遭遇暴雨袭击,重启“看海”模式。内城“看海”的景象所付出的代价却是众多遇难的生命和惨重的经济损失,雨洪问题已被推到了城市中生活的每一个人面前。
我国传统的城市建设却不能较好的解决城市内涝和洪水问题,其主要问题在于传统的管道排水设施、防洪设施、排水工程落后以及对雨水资源利用意识的缺乏。管道排水是我国传统的城市排水的主要方式,这种全人力的排水模式依然体现了人定胜天的思维模式。然而,随着人地观念更新,这种滞后的排水系统不能改善城市水生态服务功能,而引导城市可持续发展的有效途径,逐渐被专业领域的学者提出并推广,成为了国家和地方政府解决城市雨洪综合管理的指导方针和战略目标。
2.2 海绵城市概念及内涵
海绵城市顾名思义就是让城市具备像海绵一样的吸水能力,其概念的产生与发展也经历了漫长的过程,杨阳等人综合国内关于海绵城市的研究和讨论,将海绵城市的形成与发展归纳为概念雏形、实践探索、概念发展和概念形成四个阶段[2]。2013年12月,在召开中央城镇化工作会议时强调提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。 2014年12月住建部、财政部、水利部便联合印发了《海绵城市建设技术指南―低影响开发雨水系统构建(试行)》(建城函[2014]275号),明确提出了海绵城市的概念及建设路径[6]。此后,仇保兴[7]在《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》中指出海绵城市即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,提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。最佳管理措施(BMPs)、低影响开发(LID)和绿色基础设施(GI)是海绵城市建设的理论基础,为构建“海绵城市”提供了战略指导和技术支撑[8]。海绵城市建设的目标主要包括:保护原有生态系统、恢复被破坏的水循环及生态特征以及推行低影响开发[7]。
3 城市绿地系统与城市绿地雨水管理的发展
3.1 城市绿地系统的产生与发展
城市绿地系统是城市生态系统的重要组成之一,伴随着城市的产生而产生,其出现便是为了调和人类改造自然建设城市的实际需要和作为自然产物对自然的依赖与保护心理之间的矛盾。对于城市绿地系统的定义,目前尚没有统一概念。李素英综合不同领域对城市绿地系统的定义得出城市绿地系统是城市绿色空间中以植被为主体,以土壤为基质,以自然和人为因素干扰为特征,在生物和非生物因子协同作用下所形成的有序整体[9]。此外,中国大百科全书中对此的释义为城市中由各种类型、各种规模的园林绿地组成的生态系统,用以改善城市环境,为城市居民提供游憩境域[10]。
城市绿地随着社会经济的进步而不断发展。早期社会生产力水平底下,经济水平落后,城市规模较小,这一时期的绿地主要出现在达官贵人的宅院之内,其主要功能为满足人们的观赏与休憩,主要以点状的形式分布于城市的各个区域。随着生产力的发展,到近代工业革命时期,工业企业不断增加,人口集聚现象日趋明显,为城市的快速发展奠定了基础。随着城市的快速增长,城市环境问题日渐凸显。于是,在英、法、美等国率先掀起了“城市公园运动”及“田园城市”理念,大量修建城市公@,使得城市绿地逐渐形成规模[11]。城市绿地系统理论也初现于这一阶段。随着信息产业革命的进行,生产力得到极大的解放,人民生活水平不断提高,对生活环境质量的要求也不断提高,对于城市建设城市绿化的要求也逐渐提高。因此,这一阶段的城市绿地系统建设更多的是根据城市规划要求结合城市特色,发展具有地方特色的城市绿地系统[12]。
3.2 传统城市绿地系统的不足
随着城市化进程的加快,人民生活质量的提高,传统的城市绿地系统已经不能满足城市发展的需要。一是现有城市绿地系统雨水管理功能尚未得到充分发挥。研究表明城市绿地系统有美化环境、休憩娱乐、调节气候、净化空气、水土保持、维护生物多样性等功能[9]。但传统城市绿地系统依然被作为休憩娱乐和环境美化等方面,其在雨水管理上的作用没有得到充分体现。传统的城市雨水管理多依赖市政雨水管网系统,注重雨水的收集与快速排放。但随着城市雨水管理观念的转变,雨水已不再是无用之物而是被视作一种资源而加以利用,因此传统的城市绿地系统并没有充分发挥其蓄水、排水和补充地下水的功能。二是传统城市绿地系统要素空间形态单一,金云峰等[13]在对国外的城市绿地系统结构中发现城市绿地系统要素空间形态主要呈现点、线、面3种形态。然而在我国的《城市用地分类与规划建设用地标准(GB50137-2011)》中,只是对点状要素进行了明确的规范和要求,因此说明我国当前的城市绿地系统要素主要为点状要素。要素单一且要素之间相互隔离使得城市绿地并没有成为一个整体系统,系统功能也不能得到充分发挥。
4 城市雨水管理c城市绿地系统的发展趋势
在当前建设海绵城市的背景下,将传统的城市雨水管理系统与现有城市绿地系统整合为城市绿地雨水管理系统是城市绿地与城市雨水管理发展的必然趋势。其原因如下。
(1)城市雨水管理系统与城市绿地系统的整合能够保证和促进各自功能的正常发挥,两者在功能上并不矛盾,而是相互促进的。传统城市雨水管理系统由于其蓄水的局限性往往不能及时将短时大量雨水输送出去,因此传统城市雨水管理系统输水功能结合城市绿地系统蓄水功能可实现其各自功能的最大化,因此两者满足实现整合的前提。
(2)两者的整合有助于提高空间的利用率,实现城市空间的高效可持续利用。无论是城市绿地系统建设和城市雨水管理系统建设都将占用大量的城市空间,而如果将两者进行空间整合,建立立体的城市可持续绿地雨水管理系统,将大大节约城市空间,提高城市空间利用率。同时,城市绿地系统的线状和面状布局本身也可实现更多的城市生态与社会服务功能,实际上,两者整合之后大幅度提高了城市空间的利用效率。
尽管现有的城市绿地系统与城市雨水管理系统可以实现空间整合,形成城市绿地雨水管理系统,但这种系统依然存在需要不断完善和提高的地方。首先,现有城市绿地系统,其本身的功能与结构尚不够完善,因此整合后的城市绿地雨水管理系统的整体性和连续性也有待进一步提高,这样才能保证其城市雨水管理功能的最大化。其次,现有的城市雨水管理规划与城市绿地建设规划的连接性不强,缺乏统一的城市绿地雨水管理规划,因为城市雨水问题不仅仅是城市排水系统或者城市绿地雨水管理系统的问题,应协调各个系统各个方面的整体功能,才能确保最大程度上解决城市雨水问题。因此,在海绵城市概念下的城市绿地雨水管理系统除了保证系统内部的有序性以外,还应保证其与其他系统的连续性。
5 结语
在建设海绵城市的理念下,现有城市雨水管理系统应当在空间上完成和城市绿地系统的整合,形成城市绿地雨水管理系统。不断完善城市绿地系统自身功能与结构并实现与城市雨水管理系统的良好对接,同时协调与城市其他系统的关系,实现雨水在复杂城市系统内的有序流动,只有这样,城市绿地雨水管理绿地系统才能整合城市间其他系统来共同解决城市的综合雨水问题。
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Study on Rainwater Utilization of UrbanGreen Land
System Based on the Sponge City Perspective
Zhou Wei , Zhang Kai, Zhang Lijuan
(Chengdu Huaxing Zhongzhi Engineering Consulting Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610047,China)
关键词:海绵城市;城市环境;作用及浅析
引言:主席高度重视城市化发展的质量,并且发表了“加强海绵城市建设”的讲话,明确指出要大力构建“海绵城市”。目前海绵城市理念在多个发达国家,如美国、加拿大、新加坡、日本等都发挥了巨大的功效,我国海绵城市理念的提出相对较晚,要善于借鉴发达国家的成功经验。建设海绵城市,是实现城市建设和自然生态系统协调发展重大举措,从根本上解决“城市病”,推动我国城市发展早日走上生态化、持续化的道路,实现城市发展的可持续。
一、海绵城市的概念和特征
1.海绵城市的概念
我国《海绵城市建设技术指南―――低影响开发雨水系统构建》中对海绵城市的概念进行明确了定义: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。在这一“吸”一“收”的过程中实现了城市内部良性的水循环系统,还能自动吸收水系统的污染物质,保持城市水土。
2.海绵城市的特征
第一,注重城镇化和自然环境的协调发展,在对城市地下水、自来水等进行存储、排放、使用时不是依靠传统的地下管道而是依靠城市自然环境综合利用各种措施吸收、存储大气降水和地下水,进而缓解城市的洪涝问题;第二,让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害,海绵城市建设思路不仅注重恢复和保持城市内部的水系统,更注重原有自然生态系统的保护,重视城市系统的自我调节;第三,转变了排水防涝思路,海绵城市彻底摒弃了“快排式”传统的排水模式,在城市排涝过程中始终坚持“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针;第四,开发前后的水文特征基本不变,海绵城市构建了一个良性的水系统。
二、分析“海绵城市”对城市环境的作用
根据《指南》的相关规定,海绵城市建设规划实施的主要内容包括以下几点::一是充分保护城市原有生态系统;二是对已经受到破坏的自然环境及水体进行修复;三是低影响开发。海绵城市的建设对解决城市内涝问题、调节地下水、净化水中污染物质、维护自然生态环境的多样性、美化城市环境等发挥了巨大功效。
1.缓解城市内涝问题
海绵城市建设理念在城市发展过程中的应用,起初就是从解决城市雨洪问题出发,发挥着雨洪调蓄、雨水资源收集利用与地下水涵养等作用,完善城市雨水管理体系。海绵城市的建设,改变了以往单纯使用市政地下排水管道和泵站的现状,侧重于依靠城市自然生态系统来吸收、存储、排放降水,综合利用自然生态调节和人为调节措施来缓解城市内涝问题。
群力雨洪公园是海绵城市建设理念运用的一大成功案例。该区域在历史上是洪涝灾害多发区,在对其进行设计的过程中,以保护湿地为原则,巧妙的将其打造成收集雨水、储蓄雨洪、下渗雨水、补充城市地下水、涵养水源、净化水中污染物质、增加生物多样性等功能于一体的湿地公园。在具体实施的环节中,尽量保持原有的湿地区域,群力雨洪公园成功的运用了海绵城市建设理念,湿地公园的开发,为调节湿地公园的生态系统发挥了巨大的作用。
群力雨洪公园的成功案例实现了缓解城市内涝带来的问题和危害,增强城市排水系统的能力,通过协调市政道路和地下排水管之间的关系,增大城市的绿色植被覆盖率,完善城市水系统等措施来达到排涝的目的,确保在雨季时城市市民依然享受安逸的生活。
2.形成良性的水循环系统
海绵城市的建立,不仅有效的减轻城市洪涝灾害,还能够缓解我国水资源不足、水质恶化的局面,为建立良性的水生态系统提供助力。
武夷新区践行“海绵城市”在此方面取得了非常成功的效果。其主要理念体现在以下几个方面:一是注重对森林生态的修复工作,闽北地区原生态的森林在被人为的滥砍乱伐之后正呈现急剧下降的趋势,鼓励当地林农还林于上,加大对林业种植的补贴力度;二是城市生态修复同样不可忽视,一些贴近地面的建筑如广场、硬地、建筑等工程在材料的选择上采用通气、透水性较好的;三是恢复和修复自然生态环境,保持生态物种的多样性,扩大生态用地的面积,净化水资源,淡化水质,减少暴雨对城市的影响。
笔者认为,海绵城市就像被放大了的“湿地”一样,最大程度的修复城市原有的水生态系统,注重开发雨水的渗透、调蓄、净化、利用等综合作用,实现雨洪资源的有效利用,使地表径流和地下径流维持着一定的径流量。森林植被、湿地等大大提升地下水的涵养能力,净化水质,吸收水中的污染物质,确保居民生产和生活用水的安全性,促进雨水资源的利用和生态环境保护,同时实现地表水、地下水和自然降水三者之间的平衡循环。
3.保持城市水土
不可否认,城市水土保持是实现涵养水源、防风固沙、提供动植物栖息地等的关键,而海绵城市的建设,又能够给城市水土保持工作的雨水控制环节提供便捷。在建设海绵城市的过程中,做到了开发前后的水文特征基本不变,始终坚持低影响开发的原则,城市水土保持离不开对雨水的控制。
比如,我国投资建设的重庆海绵城市,其建立了完整的防水控制,也因为重庆地处高原,山地较多,在进行海绵城市建设的时候发展了绿化工程,让绿色植被对城市的水土进行保持。雨水较多季节植被能够吸收水分,保持水源,对于雨水能够做到有效控制。并且,绿色植被与重庆城市的人文特征相符,也是海绵城市与其人文气息相得益彰构建之处。
鉴于此,笔者从海绵城市建设和城市水土保持出发提出以下建议:一是结合海绵城市建立起合适的雨水控制利用设施,做到真正的系统优化;二是加强对水土保持工作的监测,纠正雨水控制期雨水控制的不当之处;三是注重低影响开发理念和水土保持临时排水措施相结合;四是政府部门要积极引进和开发雨水利用控制系统的新工艺、新技术、新手段等。
4.改善城市的人文和自然景观
在实施“建设海绵城市”的规划策略时,对居住区和城市道路进行分割,增大了建设绿地的用地面积,合理的修建了广场,广场铺装多采用透水式铺装,城市道路人行道也采用了透水式铺装的方法,增强了城市内部的水循环系统;另外,城市内湿地、公园面积增大,提供了良好的生态环境。
比如,嘉兴海绵城市的建设,便是对居住区和城市道路进行有效规划,开垦绿地面积,增加绿化建设,让百姓在享受到其“海绵”作用的同时还能够欣赏到美丽景色,增添了城市的人文气息,美化了城市的自然景观,可以说是一箭双雕。嘉兴海绵城市建设是全国海绵城市建设的标杆,也得到了全国各地的争相效仿。
结语:
海绵城市的建设是实现城市化和自然生态系统协调发展的有效途径,有力克服了城市化发展过程中的问题。当前,无论城市规模的大小,建设海绵城市已经是大势所趋,其推动了新型城镇的建设,在城市化发展中贯彻落实了以人为本的思想理念。
参考文献
[1]仇保兴. 海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J]. 给水排水,2015,03:1-7.
据环保行业专业人士介绍,根据国际经验,当治理环境污染的投资占GDP的1%~1.5%,可以控制环境恶化趋势,当达到2%~3%时,环境质量可有所改善。若“十三五”环保投资达到GDP的3%,则可带来10万亿以上投资。“在生态环境恶化和宏观经济低迷的背景下,环保作为既能改善环境,又能拉动投资的行业,未来的需求在‘铁腕治理’下必将有广阔空间。”张啸伟告诉记者。
为了解决环境污染质量问题,政府推出了海绵城市、地下管廊、流域治理等措施,不仅能很好解决环境污染问题,而由此带来的万亿级别投资更能起到稳定经济增长的作用。随着海绵城市的相关政策不断超预期,并已上升至国家战略。海绵城市项目模式未来发展趋势是从“碎片化”走向“集约化”,对企业综合实力要求不断提高,仅擅长海绵城市产业链部分环节的企业在获取海绵城市“打包”项目上存在挑战,综合实力企业将有选择地开展项目角逐,相关上市公司也将迎来飞速发展机会。
“新发行的富国美丽中国基金正是在环保这类有政策支持的强势行业中精选强势个股,”张啸伟强调,“但是美丽中国又不仅仅局限于环保行业。”他指出,与市面上一般的美丽中国基金只是聚焦环保等行业所不同的是,他们认为“美丽中国”概念是一个极为宽泛的内容,除了美丽家园,还应该包括美好生活和永续发展,三者的关系是相辅相成的,缺一不可。从需求端来看,美丽中国聚焦“美好生活”,无论是消费升级还是人口老龄化的医疗保健,不断创造有效需求,从而成为推动“绿色GDP”的不竭动力。而从创新层面来看,美丽中国强调永续发展,重点是产业升级和产业创新,不断挖掘经济增长中的“新基因”。
关键词:海绵城市;铺装材料;生态环境;透水性
中图分类号:TU984
文献标识码:A 文章编号:16749944(2016)07005102
1 引言
近年来随着我国经济的飞速发展,全民小康政策的实施,城市化发展越来越迅速,城市的数量在急剧增多,随之而来的问题也逐渐显露出来。环境的污染导致的雾霾问题,水资源短缺、河水污染、城市内涝、排水困难,解决这一系列问题成为了我国的当务之急。由于城市的道路结构绝大部分都采用不具有透水性的材料,那么解决城市内涝问题的关键在于道路材料的选择。2014 年 11 月住房和城乡建设部正式出台了《海绵城市建设技术指南―低影响开发雨水系统构建(试行)》,标志着海绵城市的建设已被国家提升到了国家环境的高度上来。透水性铺装材料的出现正是解决我国当前城市内涝问题的关键。透水性铺装材料的使用不会污染环境,它是绿色的环保材料,为我国实现绿色中国迈出实质性的一步,同时,新兴透水性铺装材料的出现还会进一步推动我国经济的发展。
2 海绵城市和透水性铺装材料的存在意义
2.1 海绵城市
由于城市扩张和环境污染等因素导致城市频频面临自然灾害,强降雨量导致的城市内涝和水灾问题使城市的稳定发展面临着严峻的挑战,地面的硬质材料铺装和城市不堪重负的排水防涝系统都是急需关注的问题。海绵城市这一新的代名词出现在人们视野中,海绵城市是指城市像海绵一样具有较强的弹力和适应能力,能保障城市经济和环境更好的发展。在遇到内涝和水灾时将雨水渗透到地下储存,经过净化合理利用。海绵城市的建设不能以牺牲环境为代价,必须要保护生态环境这一大自然法则。透水性铺装材料的研制与应用解决了雨水径流对道路土壤结构的破坏,减轻了城市排水防涝系统的压力,通过透水性铺装材料的使用将雨水渗透到地表,令雨水净化储存。待水资源短缺时得以利用,解决城市用水问题。
2.2 低影响开发理念
海绵城市离不开低影响开发雨水系统,低影响的理念是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术,控制暴雨所带来的径流和污染问题,使开发区域尽量接近于开发前的自然水文循环状态。在低影响开发过程中,尽量避免因开发手段和方法造成的开发场地地质的破坏和水质的破坏问题。透水性铺装材料具有较强的透水性,可以将雨水渗透到地层表面。最大程度上保护了地质结构,遵循了保护自然这一生态法则。
2.3 提高城市雨水疏导能力
城市传统地面排水观念认为雨水排得越多、越快、越通畅,城市的排水系统越先进。实际上这种思维存在两方面局限性:一方面城市硬质铺装趋于逐渐扩张,城市防洪压力较大,许多城市排水系统的排水能力及速度难以适应城市扩张的脚步,许多城市在发展的过程中都出现了“逢雨必涝”的尴尬局面;另一方面则是这样的排水系统无法循环利用雨水,造成水资源的浪费。同时,夏季降雨量增多时,由于地表径流未能合理补充地下水,反而造成城市内涝这一困局。而透水性铺装材料能够很好地克服这两个弊端,形成环保而高效的排水系统,一方面能迅速适应城市扩张的快速与大范围规模,减小城市防洪压力,缓解城市内涝;另一方面能够循环利用雨水,合理利用水资源。下渗过程中能够及时滋养植被根须,另外储存水资源,进行循环利用,在减少了水资源浪费的同时还能应急城市的用水需求。
3 透水性铺装材料的发展过程与应用
3.1 透水性铺装材料的演变
透水性铺装材料并非近现代才被发明和使用,实际上它在国内外都有着比较悠久的使用历史。青砖、青瓦、砂砾、石板等材料,都是中国古代园林与城市建设中经常使用的材料,而它们都具有良好的透水性。 欧洲的传统透水性铺装材料为也较为类似,砂石、石块与草地的结合是欧洲宫苑景园常见的景象。透水性铺装材料的产生实际起源于西方国家,但现在的透水性材料实际意义是指在古代的基础上增强其原有的属性值,对硬度,耐磨度,透水性都有较高的要求。对于现代意义而言的透水性材料在20世纪就应用于道路的建设、城市的路面建设,现在更是作为一种环保型绿色的道路建设的主要材料。
3.2 透水性铺装材料的应用
透水性铺装材料的类型可以分4类:透水性水泥混凝土材料、自然型透水材料、透水性新材料和陶瓷透水砖。透水性混凝土材料主要应用于工程和道路建设;自然型透水材料透水性新材料因其有着良好的视觉效果而多用于景观设计、园林工艺;陶瓷透水砖是烧制而成的,人行道是其最好的应用。
4 透水性铺装材料在城市道路中的应用
以前城市道路的建设采用的大多是硬质型材料,渗水效果差,在面临强降雨时,城市排水防涝系统承担着巨大的压力,严重时会导致城市内涝和水灾。为保障城市的发展,采用了透水性铺装材料进行路面建设,透水性铺装材料渗水效果显著,大大地减轻城市的排水防涝系统负担。在载重问题上,透水性铺装材料弱于硬质型材料,但为满足其载重要求,透水性铺装的路面结构应有着特殊性。透水性铺装路面的结构应该在自然土壤上铺一层透水土工织物,在其上面垫上基石和过滤层,最后再铺上透水性混凝土和透水性沥青为面层。下雨时,雨水会通过层层铺装快速进入到地质表面,形成自然循环,不会破坏地质结构。雨水渗透到透水性铺装路面后会被净化储存在土壤中,各类生物会得到充足的水分来绿化城市环境,同时为城市提供用水,解决城市用水问题。
5 透水性铺装的生态功能及意义
5.1 透水性铺装的生态功能
透水性铺装路面透水性明显优于硬质材料路面。从城市视角来看,能更好地保护地质结构,防止城市内涝和水灾同时,给城市植物提供水分,净化空气改善城市空气质量。从生态角度上维护了自然生态平衡,更具备生态功能。
(1)雨水能够快速下渗到城市土壤,还原为地下水,一方面减少了城市地面径流,另一方面使得城市下垫面能够充分地和大气进行水气交换。同时因地表径流减少,携带污染物的机率也随之降低,一定程度上降低了城市污染度。
(2)透水性铺装具有良好的通透性,其表面温度及湿度要优于非透水性铺装。透水性铺装起到了调节温度及湿度的作用,即高温季节时,透水路面要更为凉爽;干燥季节时,透水路面要更为湿润。良好的透水性及透气性在一定程度上保护了城市的生态环境,使得下垫面生态空间得到了良好保护,植被根系能补充充足的营养成分,间接改善城市空气质量。
(3)透水性铺装中多孔隙结构能够吸收城市噪音、减少强光反射。非透水性铺装往往在降雨过后路面上存留积水,阳光强烈照射下会产生强光反射,对行人及过往车辆造成极大的安全隐患,透水性铺装能够很好地克服这一弊端,及时下渗,一方面滋养植物低下根系,一方面减少了地面上安全隐患。
5.2 透水性铺装的生态意义
透水性铺装材料是绿色的环保材料,对于透水性铺装材料的选择和使用有利于生态环境的发展,有益于城市人民身心健康,很大程度上节约资源和废物利用。当今世界,环境污染问题严重困扰着人们,保护生态环境刻不容缓。绿色建筑材料成为建筑行业中的主要材料,占着举足轻重的位置。由于透水性材料在建筑中环境绿化效果十分明显,其在原料采取、产品制作及废物处理上也都有着良好的生态性。工业废料、建筑垃圾都能用于透水性铺装材料的制作,即减轻环境污染,又提高经济效益,维护了生态环境。透水性铺装材料可以重复利用,展现出它作为绿色材料的一面。随着透水性材料的出现,作为21世纪新型绿色材料,被世界各国家追捧和推崇。透水性铺装材料也为绿化地球作出保障,是人类迈向绿化地球的重要一步。
6 结语
中国经济的飞速发展使环境受到严重的影响,城市化速度在加快,城市内涝和水灾问题急需解决,海绵城市必然成为我国未来城市的主要发展趋势和潮流。透水性铺装材料完全符合作为节约资源、废物利用、保护生态环境的新时代绿色建筑材料的要求,将被得到广泛应用。为更好地满足社会发展,需了解透水性铺装材料的特点及其结构,清楚掌握路面结构,为海绵城市建设提供科学的保障。虽然透水性材料存在价格偏高、承载力偏小等问题,但从社会生态环境长远角度考虑,必须坚持海绵城市这一策略,实现人类可持续的生存与发展。
参考文献:
[1]刘睿智.基于海绵城市视角的透水性铺装材料的研究[J].江苏建材,2015(6):14~17.
关键词:低冲击;海绵城市;适应性;武汉
中图分类号:TU986文献标识码:A文章编号:16749944(2016)13018303
1引言
“低冲击”理念(LID)即Low Impact Development,旨在通过分散、小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制,使开发地区尽量接近于自然的水文循环。其核心思想是在城市化进程中,采取各种手段减轻城市建设对生态环境的冲击和破坏,保持和恢复自然生态。该规划模式主要有水资源平衡系统、防洪排涝系统、城市水文循环系统、城市水质保护系统以及城市水生态修复系统组成,其中城市水文循环系统是规划设计的重点[1]。
园林景观形式多样,现实中有丰富的景观素材供选择,其中就有集雨型绿地。集雨型绿地通过生态草沟、生态排水沟等形式,或是明沟,或是暗沟,排至集水湿地景观中,既起到了湿地的集水、防止城市内涝、补充城市地下水等作用,又起到了自然灌溉水源地的作用,同时作为景观的重要组成部分,是园林景观不可或缺的组成部分。
2“低冲击”理念在城市建设中具有积极
的现实意义(1)作为目前城市建设的先进理念,代表了人与自然和谐相处,资源循环利用,是发达国家新兴的城市规划概念,是近期发展起来的暴雨管理和面源污染处理技术。目前国内各大城市对当下遇到的“城市沙漠化”、“城市内涝”等问题非常关注,并在积极推进实践“低冲击”理念。
(2)以武汉市为例,水体面积约占全市面积的25%,绿地面积约占30%,作为全国区域性的大城市,“千湖之城”,四季雨水充沛,针对武汉市气候特点和区位特质,更适合该理念的实施。针对绿地和水资源总面积超过50%的武汉市,绿地和雨洪资源综合管理理念,可以极大的提高武汉市城市建设,尤其对于绿地建设的综合效益,解决目前该市经常遇见的城市洪渍问题,提升武汉市的生态环境。同时,水资源的保护和利用可以部分地缓解城市绿化用水问题,提高城市绿化的耐旱能力,保证城市水文环境的健康。
3“海绵城市”理论与“低冲击”理念的差异
何瑾等[2]在2015中国城市规划年会中对该两者进行了对比(图1),并提出从两个概念的内涵特征来看,二者具有内在一致性。但通过图1可以看出其存在明显的差异,“海绵城市”尺度较小,注重复合型的技术、集约性循环,“低冲击”尺度更大,注重大系统的生态目标。低冲击理念有别于刻意追求技术,牺牲绿化景观的的海绵城市建设技术,更适合于如武汉这种高地下水位城市的建设与推广。
4“低冲击”理念在武汉市绿地建设中的实践
4.1集雨型绿地建设
在武汉市公园、道路、广场等市政项目建设中,鼓励结合武汉市的气候特点,充分利用现有地形,形成山水空间,建造了大量具有长江中游地区的湿地景观。
张公堤城市森林公园就依托绿地和雨洪资源综合管理理论,在绿道边缘布置生态植草沟,并设置可透水的砾石小径收水,同时针对现有洼地保留其自然地貌,改善坡度,构造成自然湿地。该项目明显地减少了地表径流,收集的雨水同样可满足绿地浇灌和水文涵养功能(图2,图3)。
在三环线米粮立交建设中,因地制宜,低处挖湖、高处堆山,挖的池塘用于苗木养护灌溉和地下水补充,堆山造景实现良好的园林效果。解放公园、汤湖公园等建设有专门的雨水收集系统,排入河道湖泊做为水源的补充;解放、菱角湖等具有水体的公园采用生态驳岸,利用自然组织和设计能力,让其水中或水边生长出各种水藻、杂草、和昆虫,使其成为一个物种丰富的水生生物群落。在戴家湖公园范围内(包括高架桥)雨水通过地表径流组织排水,根据地形设计了生态草沟疏导,经生态草沟净化后的雨水通过暗涵管流入地势最低处的中心水体,这样自然地形成了一个雨水收集系统(图4,图5)。
4.2环保生态透水材料的应用
黄鹤楼公园部分区域游客集中,绿地践踏比较严重造成黄土。在过去,公园大多采取反复补种地被植物的办法,但效果不佳。现在在这些地方的周边钉上半截树桩(离地面高度12 cm左右),中间铺上木屑,形成小游路或者小集散场所,较好地解决了这一问题。解放公园芳香园内游园步道,均铺设厚度约15 cm的木屑,强化了生态自然特色,方便了游客进入参观。
2016年7月绿色科技第13期
李风涛,等:“低冲击”理念在武汉市园林建设中的实践研究园林与景观
长江江滩、竹叶海公园等处的广场、人行道使用了生态透水砖,透水砖既兼顾了人类活动对硬化地面的使用要求,又能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面的生态优势,减轻城市非透水性路面对地表生态的破坏程度,很好地发挥了对城市地下水的保持作用。同时在长江大道范湖示范段,路侧铺装均应用了PC透水砖,透水、透气。
张公堤城市森林公园通过透水路面建设,保证了森林公园绿地的涵养水分功能,同时配合雨水收集系统,形成一个更加生态的城市绿地(图6)。戴家湖公园中北入口广场铺装面层采用废旧耐火砖铺砌,减少了材料价格,二级园路面层采用透水的废旧红砖铺贴,三级园路采用透水的废旧红砖、碎石等生态、自然地材料作为三级园路为透水做法,不仅利于环保节能、减少造价,也满足了生态要求;公园建设中,停车场占有较大的比例,面积大,人流密集,景观中一直满足不了生态环保要求,戴家湖公园生态停车场采用两层级配碎石设计,不仅节约造价,而且雨水经多级过滤后排入人工水体,减少了水处理环节,也部分解决了人工水体的补水问题。
5结语
5.1“低冲击”理念的思考
通过实施低影响景观,减少硬化下垫面面积,可提高雨水径流渗透能力,提高开发区域的美学价值[3]。园林工作者一直坚持在其工作领域中,推广节约循环型理念。对于“绿地和雨洪资源综合管理”理念,在日常工作中,尤其是城市公园建设中,已在积极实践,并且取得了良好的经济、生态效益。该理论实践不能仅限于公园绿地,需要将雨洪资源利用技术和景观规划、建筑布局以及基础设施建设统筹考虑,有机结合,需要规划、城建、水务等部门共同努力,从而实现经济、社会及环境效益的整体优化。
5.2武汉市建设“海绵城市”的思考
目前武汉市作为海绵试点城市,正在大力推进下沉式绿地建设,该理念太过于依赖技术和资金投入,而忽略了水侵蚀对于道路路基严重的破坏,绿化景观对于土壤保肥、保水的要求,中部城市雾霾、灰尘、泥土等对下沉式绿地下渗作用严重破坏等因素,其真正效果与作用有待时间检验。
参考文献:
[1]李迎军,王民,陈巧红.基于低冲击开发理念的城市水系统规划研究[J].河南水利与南水北调,2011(22) :19~21.
[2]何瑾,冯祥源,高莺.基于低冲击开发理念的“海绵城市”规划策略探究[C]//2015中国城市规划年会.新常态:传承与变革――2015中国城市规划年会论文集.北京:中国城乡建设部,2015.
[3]王建龙,车伍,易红星.基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法[J].中国给水排水,2009(14):6~16.
刘波是湖南省常德市环卫处宣教中心的一名普通干部,却怀抱改变中国城市规划、城市水资源持续利用和生态修复的理想。
在接受《瞭望东方周刊》采访时,刘波给记者翻看他2012年5月4日向七大流域干流城市市长寄出80封信的邮局存根,脸上显出失望和无奈。“把上面的条形码输入中国邮政的主页就能查到,寄过去的信没有丢,都已经被签收了。”
2011年两会期间,刘波曾通过常德市一位九三学社代表提交了《关于建立完备的城市流域管理水资源法律法规体系》、《关于建设海绵体城市,提升城市生态还原能力》等7个方面内容的提案。水利部回复了近10页纸,但除了列举水利部多年来在这些方面所做的工作,可实质性操作的内容不多。
这条路没走通。2012年,刘波想起给长江、黄河、珠江、海河、淮河、松花江、辽河七大流域干流的80座城市市长写信,千字左右的《中国七大流域干流城市市长宣言》中明确写出了他的改造构想:七大流域干流各城市政府以2012年城市硬化面积为基准,从2013年起,每年减少城市硬化面积3%至5%;从现在起,以建立“海绵体城市”为切入点,有步骤地开展城市生态修复工作。
按照刘波最初的计划,在2012年5月30日前,如有超过60%的城市回复同意,此宣言生效,他会将宣言交给国务院及国家有关水资源管理组织备案,并拟建议第三方机构对宣言中的实践内容进行跟踪评估。
然而,至今无人回复。
全流域管理
刘波关注水资源利用始于2000年他在湖南省环卫协会任职期间。那时他到湖南省各城市开会调研,看到许多地区垃圾场都是露天堆放,直接污染了当地水源,农村就地取的地下水基本不能喝。这些环境问题也引起了当地官员的关注,请来德国专家对湖南省负责垃圾管理的技术人员做培训。水资源管理的理念也是在当时湖南和德国的合作项目中被引入的。
2005年,在一位旅居德国的常德人牵头下,德国汉诺威市、荷兰乌特勒支市和中国常德三座城市联合向欧盟提交了城市水资源环境对话项目的申请。尽管申报材料并不十分完备,但水资源环境话题得到了欧盟的重视,在同时申报的100个项目中,唯独这个通过了。
欧盟提供了50万欧元的经费,项目于2006年3月在常德启动。在频繁往返于欧洲调研的过程中,刘波真正领会了欧洲的水资源管理理念。正是在这种理念的指导下,欧洲上世纪80年代曾经态势严重的德国鲁尔工业区、巴黎塞纳河的水资源污染问题都得到了有效治理。
“他们最主要的理念是全流域管理。大的流域管理是国家级的,地区性的流域管理要成立管理委员会,一二三级流域,形成树状结构,从根部管到每一片树叶。而我们现在不是树状,是碎片化管理。”刘波指出国内水资源管理理念中不科学的因素。
欧洲国家的水资源管理都是在《欧盟水框架指令》的指导下进行的,水框架指令的核心要点是强调整体流域系统的概念,所有河流改善计划的细节都要公布、让民众自由发表看法,所有国家都要定期向欧盟报告工作进展,配合以严格的惩罚条例,对无法完成指令的国家进行惩罚。
我国虽然有长江水利委员会和黄河水利委员会等组织,但是它们并没有行使流域管理的职能。我国《水法》中强调行政区域管理和流域管理相结合的方式,“实际上就无形中削弱了流域管理的作用,地方政府搞开发的时候,不会向流域管理系统申报开发项目对当地水资源造成的破坏和修复办法。”刘波解释。
打造“海绵体城市”
在严格的水框架监督下,欧洲的水资源管理、污水治理、城市生态修复在最近30年内“脱胎换骨”。
“完备的流域管理法律体系和有效的管理机构;注重流域管理规划和城市建筑开发中的水土保持;按就地处理的原则收集和处理雨水和污水;重视河流的生态保护和尝试亲水型防洪策略。”刘波对欧洲经验做出了总结,这其中,他对法律强制城市建筑小区蓄水的做法尤为印象深刻。
德国上世纪80年代末就把雨水的管理与利用列为90年代水污染控制的三大课题之一。当地在新建工业、商业建筑和住宅区前,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用措施,政府将征收雨水设施费和排放费。
上海市水务规划设计研究院副总工程师赵敏华告诉《瞭望东方周刊》,“德国法律要求每个建筑开发后限制排出来的水量,强制蓄水。上世纪80年代,全球水价最高的是德国,一吨水4马克,其中1马克是上水,脏水回到干净的水,处理费要3个马克,这就是在水价上做引导。而目前欧洲水价平均是1. 75欧元一吨。”
与德国重视雨水管理的方法类似,美国提出了雨水最优化管理方法BMPS,日本也在上世纪80年代末提出了“雨水流出抑制型下水道”,采用各种渗透设施截留雨水并收集利用,该计划纳入国家下水道推进计划,国家在政策和资金上给予支持。
借鉴上述经验,刘波将城市生态修复的理念概括为打造“海绵体城市”:建立雨水收集和利用系统,开发、改造城市社区建筑物、道路、绿化带、停车场、广场、公园等公共设施蓄留雨水的生态功能,尽可能恢复城市原有河道、水塘、沟渠,减弱城市热岛效应,提高雨水渗透率,重视地下管网的普查、检测和修复工作,防止地质灾害。
“要让城市像海绵一样,有时能吸水,有时又能挤出水。”刘波说,“这里说的吸水和挤水,几乎都是运用自然排放和收集的方法,实现雨水和绿地间的自然交换,不依靠抽水泵等高耗能高排碳的人工方法。实现从人工化城市向自然城市、生态城市的转换。”
从居民楼的屋顶开始改装
北京“7·21”特大暴雨山洪泥石流灾害,让城市蓄水排水问题成为社会关注热点。数据显示,在原始森林的天然流域状态下,98%的雨水都可以下渗和蒸发,只有2%从地表流走。但是随着城市化进程的加快,城市路面硬化率增高,失去了自我消化能力,雨水无法下渗,径流量超过50%,北京甚至达到90%,雨水流走后,地面蒸发马上产生热岛效应。
“怎样有效留住雨水,又在需要的时候挤出水,成为中国城市特别是北方缺水城市要重新考虑的治水观。”刘波说。
“7·21”暴雨过后,北京水务局和设计院专家也和赵敏华讨论过,认为是北京的排水标准太低。赵敏华说:“这种找原因的方式,还是头疼医头脚疼医脚,没有对症下药。北京地势高低不平,广渠门的积水是从上游流下来的,客水为洪,才造成了人员伤亡。改变‘只排不蓄’的概念,从蓄水到排水到用水,系统考虑才能治理好。”
雨水在数千年前就被人们利用,进入工业化时代,城市快速发展,雨水反而成为一种负担,被当做需要解决的“废水”。“北京团城的排水系统,是古人遵循天人合一、敬畏自然的观念修建成的,都江堰这样成功的水利工程也是因势利导的结果,成功治水,要顺应自然。”刘波说。
刘波建议,“海绵体城市”首先从小区居民楼的屋顶开始改装,屋檐做成凹形槽,雨水通过管道流下,在与地面交汇处堆上鹅卵石缓冲水流下泄压力,然后将雨水引到小区中央的生态湿地,湿地下面连接蓄水箱。“或者像德国一样,一些建筑物屋顶直接改装成生态绿地。但渗透速度必须经过科学计算,如果遇到暴雨,能不能满足最大的暴雨径流,这些都跟草皮下面的沙子直径有关。”刘波向本刊记者展示德国某小区内部的人工湿地资料,小型湖泊旁设置了瀑布景观,瀑布的水就是雨季蓄水。
用收集到的雨水补充地下水,是防止地陷、天坑现象的有力措施。在干旱季节,能够维持小区景观,调节小区的微气候,绿地土壤含水量较高,可以自然给小区降温。
“而单体建筑做了雨水收集处理,就是健全了城市的蓄水细胞,如果每个细胞都这样处理,那么城市生态必定大为改观。”刘波说,停车场和道路两旁也做同样的改装,做成下凹式绿地。绿化带路面稍有倾斜,水都流进绿化带设置的缺口里。初期雨水含有汽油等油污,含铅量比较高,土壤和草皮可以对前10分钟的雨水进行自然的净化过滤。
“通过海绵体城市建设保存好地下水,10~20年后收效会非常明显,100年之内,地下水基本恢复正常。”刘波说。
最近刚从杭州出差回来的刘波惊喜地发现,2001年开放的位于杭州市元宝街的胡雪岩故居,古宅建筑的屋檐采用了和欧洲一样的排水蓄水管道,雨水经过这样的系统收集到一个大水缸里,形成了天然的人工湿地。
“古人有‘天水不外泄’的观念,我正在考证这个系统是胡雪岩家里本来就有的,还是故居后期修缮加上去的。如果是早期就有的,那古人在很久以前就理解了‘海绵体’的意思,并把它运用到自家住宅当中,保持自然生态平衡。”刘波说。
“从飞机往下看处处是刀痕”
一些发达国家的停车场本身就具有储水排水的功能,对比中国式的道路绿化,刘波直言很多时候是做表面功夫,“绿化带的植物用托盆高高挂起,完全起不到涵养雨水、调节气候的作用。天安门广场那么大面积,如果结合湿地改造的功能,对调节北京城中的气候能起到相当重要的作用。”
在我国快速修建高速公路和城市高架桥、立交桥的同时,城市与乡村的天然河道被切割成碎片。“从飞机往下看处处是刀痕。”刘波说,“最典型的就是卧龙大熊猫自然保护区被公路割成碎片,大熊猫的活动区域因此进一步减少。”
理想的人工系统和自然系统应该紧密融洽地结合在一起,一些德国的案例显示人工桥梁下面就是步道,河流下面可以交流,河岸的生态廊道也不会被桥梁阻隔。而当地河流沿线布置着较大面积的人工湿地,积水通过公路下的缺口流下,硬化路面下面是沟通的。梯形拦水设施顺着道路坡度修建,一级一级流下来,水流的冲击力也得到缓解。
在中国许多地方,河道经历了由自然坡度向90度垂直大坝演变的过程,刘波的海绵体城市构想要做的,还包括把这个趋势逆转回去。
“修建大坝截断了河道,阻断了鱼类的回游产卵通道,破坏了生物多样性,生物链条阻断后,自然净化能力就变低,即使不向河里排污,水质也会变差。”刘波说,“建防洪堤都是堵的方法,应该改成生态堤岸,建生态水库、湿地,用柔性波岸代替硬性河床,可以减缓水流冲击力,还能恢复生物多样性。”
三峡大坝现在就在修复鱼类洄游的生态廊道。对于年久失修、已经丧失功能的病险水库,刘波建议直接打掉,把加固资金节约下来用于生态投资。
“生态产业在中国还是朝阳产业,将来它创造的GDP含金量非常高,产业分工明细后还能带动就业。目前我国的生态修复研究往往停留在纸面研究上,产业化程度比较低。”刘波说。
“阳光谷”和鸟巢模式不适合推广
幅员辽阔的中国,不同地域城市做雨水收集都有不同的考虑重点,据赵敏华介绍,北京、武汉、广州等容易形成内涝的地区,安全是首要考虑的因素;而昆明雨水利用则要从水资源的角度切入,上海的初期雨水规划,要从提升水质和建造水环境的角度切入。
国内的雨水利用方面,昆明走在了前列,昆明市政府2009年颁布了《昆明市城市雨水收集利用规定》,提出民用建筑、工业建筑的建筑物占地与路面硬化面积之和在1500平方米以上的工程项目,总用地面积在2000平方米以上的公园、广场、绿地,城市道路及高架桥等市政工程项目都要建设雨水收集设施。
2011年广州市了《广州市建设用地地表径流控制办法》。而早在十年前,北京就着手建立各类蓄水池、人工湖和下凹式绿地等集雨工程,但收集率却不到1%。
“7·21”大雨过后,北京市出台雨水利用奖励政策,凡小区内建设储水能力达一吨的蓄雨池,政府补贴500元,1000吨补贴50万元。
对收效明显的世博会集雨工程和北京鸟巢雨洪综合利用工程,赵敏华分析说,两者在技术上都套用了国外先进技术,但理念上还是没有脱离人工化的框架。
上海世博会的“一轴四馆”,集水屋面面积达20多万平方米,雨水收集主要用于景观水体补充、绿地浇灌和道路广场清洗。只“阳光谷”收集的雨水,就补给了世博园几十个厕所用水。
但是参与设计规划的赵敏华也承认:“这一套造价太贵,成本非常高,水价超过3元,而目前上海的水价是2元多,这种模式向市场推广,操作非常难。”
北京鸟巢的雨洪综合利用工程最大储水能力高达1. 2万立方米,鸟巢70%的用水都来自回收水,每年可节约400多万元的城市防洪费。
鸟巢附近的龙形水系,虽然是人工湿地,但下面没有与蓄水、回收利用的系统连接,草坪也没有集雨设施,仍然是独立的单元,没有系统化。
“‘阳光谷’和鸟巢这些工程的质量肯定是确保的,后期管理也跟得上,而普通城市小区的集雨工程管理跟不上,效益不大,做好了也只是个摆设,所以政府和公司都不愿意做。集雨工程可能是房子的卖点,但卖出去就没人管了。”赵敏华说。
刘波也不认为“阳光谷”和鸟巢模式具有可复制性:“阳光谷太人工化了,为了收集雨水而收集雨水,是大型的收集工程,不是生态处理方法。用自然的方法做地表的雨水收集才适合推广发展,大工程需要维护费用,本身就是高碳的。”
目前,刘波式“海绵体城市”正在他的家乡常德“试水”。
通过与德国的欧盟合作项目,常德请德国专家做了“水城常德”的重新规划方案。以水为中心,第一步是恢复古护城河;第二步治理穿紫河,穿紫河沿线有六座污水基地,从前的露天污水池改为封闭式,通过污水管道引到污水处理中心,新的河道只承接雨水,与柳叶湖打通,雨污分流;第三步建设城市的生态廊道,把整个城市用水沟通起来,上游农业地区要控制农药污染,水质在未来3~5年内得到彻底改观。
关键词:现行;泰城;城市建设;问题及对策
中图分类号: X321 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2017.13.057
1目前泰城城镇建设存在的主要问题
1.1城镇建设的理念问题
理论上因循守旧,缺乏创新,缺乏利用新技术对用地模式改变的感知,缺乏因对生活理念的改变对用地类别的选择。城镇建设理念采取了小区建设的理论,封闭式小区虽然减轻了小区外交通对内部环境的干扰,但建设过多的封闭式小区,出口少,导致小区出口附近拥挤,给交通带来很大的压力。现在城镇建设过于强调城市土地的利用率,理念上的绿色、运动、体育、休憩、文化用地不足。城镇建设中绿地、花园过少,有的绿地多是草坪,树木绿化较少,过于强调城镇中心的引力作用,较少考虑“互联网+电子商务”的发展。随着国家会议制度、网络视频技术发展和生活节奏的加快,大型桌宴变为自助餐,饭店减少,快餐店增加,用地供给缺乏。
1.2城镇建设和地下空间的规划及施工问题
规划缺乏新意,对地下规划兼容性探讨不够。对农贸市场、教育用地、能源利用的方式方法考虑较少。随着建立“海绵城市”风潮的兴起,相关规划缺乏,实施中与地下管廊管线建设缺乏协调意识。城镇建设中管线布局混乱,经常存在错开施工现象,不能预先统筹规划及统筹施工。地下土地利用的规划性不强 ,地下管廊规划缺乏兼容性。
一些旅游点过于保守,在预计未来产业的发展方面,对地下空间多数没有长远规划。预留产业用地中,地下停车场、地下水电供应、地下旅馆等问题考虑过少。
在城镇发展过程中,取缔了不少马路市场,设立了有顶棚的农贸市场,但农贸市场收费偏高,对商户收益和城市居民的消费带来不少的压力,农贸车辆的停放、管理等用地需求尚未引起重视。
在学前教育上,如幼儿园、特长教育、心理辅导教育上的用地缺少提前规划,布局不合理。城镇建设中,能源利用尚存在一些问题,如地热和光伏等能源利用还不充分。
2解决办法
2.1理念上的解决办法
在城镇建设中多建设开放性小区,小区四周都留出口并自由出入,所带来的安全隐患,可以通过多设置高清摄像头来解决;在校园四周多设置出口,这样既方便了群众生活,又解决了交通拥挤问题。例如新加坡的交通新模式就是采用立体交通空中走,地面交通相结合,地下跑管线。泰安的交通用地模式应结合实际学习与改进。土地规划设计理念上应当以“有余”的思想来统领,土地的区片开发应用,留出生态绿色、运动、体育、休闲、文化用地等空间。城镇建设中可以在楼顶等地方参照新加坡的经验,建设空中花园、空中绿地,建设的绿地应选择适宜的绿化树种,既可美化环境,又能提高土地的利用率,还可以净化空气,符合现在人们对城镇环保及绿化的追求。城镇建设设计中应注重网络和虚拟世界对未来电子商务的作用以及快递等物流业的发展,市级中心等应多极发展,减少地域中心的引力作用。一些旅游景点应着重未来人们对休闲、娱乐的追求,提前统一规划设计开发,适应人们在旅游景点的住宿、停车等需求,避免马路停车。提倡节俭成本耗费,个人婚宴、普通宴请呈现简单化趋势,要求我们提前规划。饭店、酒店、快餐店、自助店的减少和发展,应特别统计,找出规律,调整用地方式和选择。
2.2城镇建设及地下空间的规划及施工方案
“海绵城市”是个新兴事物,建设应提前规划,与地下管廊、地下车库等地下设施相兼容统I,与供排水系统相结合。在城镇建设中应该统筹规划管线,学习日本的长远设计,强化部门统一管理,提前提交施工计划,统筹施工,避免在城市建设中的重复劳动,浪费资源,给附近的居民带来诸多不便。当前,地下土地利用规划应该提前预留地下管线走廊,并统一设计、建造、测绘、管理、使用和登记造册,统一建立数据库、电子档案。其中地下管廊的设计、建造,应兼容统筹各种管线的特点,合理布设,减少干扰,兼容并行,便于管理。
对城镇中的农贸市场采取政策扶持,降低商户成本,让城市居民减少饮食耗费压力。在农贸市场的用地布局上,采取让他们有多种地点和层次的选择。在农贸市场用地中,应考虑地下停车场的建设和管理。
在小区和校园周围适当增加学前教育和特长教育预留适量用地,合理布局。用地建议参照义务教育用地的规划、取得、收费等。同时随着社会节奏的加快、科技的加速、人们生活压力的增加,要求心理辅导教育应当获得适当的空间用地,引导人们适应压力、化解压力,化压力为动力。