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关键词:海绵城市;理念;规划
海绵城市,下雨时吸水,干旱时放水,自主调节城市干湿度。较为官方正式的海绵城市概念是指全新的城市雨涝管理概念,是城市适应环境变化、应对雨涝灾害的一种城市建设方式。
1海绵城市的优势
(1)渗、排:通过透水铺装、下洼式绿地、渗渠等渗透措施可以使部分雨水渗入城市地下,补充城市地区的地下水资源,有效缓解城市地下水位下降的问题,提高城市的地下水位。(2)蓄、滞:在城市缺水问题突出的情况下,可以通过雨水罐、蓄水池蓄积部分清洁雨水。同时,通过建造调蓄池和雨水花园还可以滞留部分雨水,减少峰值流量,缓解排水管道的压力,减少城市内涝问题和控制溢流污染。(3)净、用:贮存下来的雨水可以用于城市绿化和浇洒道路,从而在一定程度上缓解城市缺水问题。通过合理的净化措施净化贮存的雨水后,还可以将雨水用于冲厕、洗车等,从而减少自来水的用量,进一步缓解了城市缺水问题。
2海绵城市规划原则
2.1以实际出发为原则
对于每一个城市建设来讲,都有着属于自己地域和环境的特点,而海绵城市理念的提出,需要依靠于城市建设的先天环境问题,在相关的规定中也明确了实现海绵城市建设需要结合当地的实际情况,例如城市的经济状况、当地的水环境、雨水资源等问题都是需要考虑的因素。
2.2生态优先安全为重原则
生态优先是海绵城市建设当中最为重要的基本原则,也就意味着建设海绵城市就要时刻以当地的生态问题作为重点考虑的对象,安全为重不仅仅意味着水资源的保护问题,最为重要的是海绵城市建设需要得到一定的安全保障,在构建海绵城市的基础上要加强城市基础设施的保护。
2.3规范化建设原则
任何一个项目的建设都需要依据科学合理的规范化目标与方案,对于现代城市建设来讲,海绵城市的建设需要依靠于一个完整的城市规划方案,设计的方案不仅要着眼于生态与建设的平衡,还要根据当地的水文和水利的数据进行分析,针对海绵城市建设中的各项功能或设施所起到的作用以及将来会面临的问题都要考虑其中,例如建造的费用、是否与城市经济发展保持平衡、维护问题等等。
3海绵城市规划方法
3.1水系湿地规划
水系湿地作为城市的净化器对城市环境保护、气候调节、生态平衡有着重要作用。(1)划定限建区和禁建区,通过法制等强制手段划分蓝线和绿线,让这些天然海绵体保持良好的调洪能力以及海绵吞吐能力。(2)修复自然生态,通过淤泥疏浚、生态砌岸、水植物培育等来修复绿色生态系统。但要注意重建设的同时更要重管理,充分发挥自然与人工水系湿地的蓄水、补水、净水作用,建设海绵城市,保护生态环境,减少旱涝灾害,造福城市居民。(3)生态走廊的构建,有利于海绵城市发展的生态走廊,例如河流、水渠和植物等,并通过生态走廊来加强多个生态板块之间的联系,形成系统性的生态海绵体;另一方面也使得生态环境形成必须的网络和通道,方便搜集和利用雨水。
3.2城市道路
现如今城市道路越建越宽广、越建越气派、越建越坚实,但不可忽视的是这些道路并不渗水,甚至严重阻碍雨水的排泄,造成城市内涝。因此城市道路在建设中应该注意完善下水道系统,牢固井盖安全,充分利用透水透气材料建设城市交通道路,减少旱涝灾害,真正实现海绵城市的建设。近年来,深圳市开始大力提倡完善城市下水管道系统,建立完善的小水管道体系,减少城市内涝,充分利用雨水,缓解城市用水紧张等问题。
3.3地块内部
作为城市建设必不可少的一部分,地块内部的规划在海绵城市的建设中也发挥着重要作用。地块规划应根据城市的实际情况,有的放矢,合理安排每一部分用地。建设海绵城市,就要注重绿化、园林、湿地、湖泊等方面的建设,因此在建设过程中,在保证城市正常有序运行的基础上,应把此部分作为重点建设对象,实现合理规划海绵城市。
关键词:海绵城市;鄂尔多斯市;防洪排涝
随着我国城镇化的发展,城市规模不断扩大,城市建设与自然环境的矛盾不断凸显,很多城市面临水害频发、水资源短缺、水污染严重、水生态恶化等问题。特别是近些年,汛期部分大城市出现城市内涝问题,鄂尔多斯市也存在同样的问题,对人民群众生命财产安全造成了极大的威胁。海绵城市建设是国家基于提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害提出的新的城市建设模式,笔者重点探讨该模式对鄂尔多斯市城镇防洪排涝的启示。
1海绵城市建设的提出
2014年10月,国家住建部下发了《海绵城市建设技术指南———低影响开发雨水系统构建(试行)》,对“海绵城市”的概念给出了明确的定义,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。
1.1海绵城市的内涵
海绵城市以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划建设理念,追求城市人水和谐,将传统的城市建设方式转变为低影响的建设模式,通过生态化措施,尽可能维持城市开发建设前后水文特征不变,有效缓解不透水面积增加造成的径流总量、径流峰值与径流污染的增加等对环境造成的不利影响。通过“自然积存”,来实现削峰调蓄,控制径流量;通过“自然渗透”,来恢复水生态,修复水的自然循环;通过“自然净化”,来减少污染,实现水质的改善,为水的循环利用奠定坚实的基础[1]。
1.2海绵城市建设的途径
海绵城市的建设途径主要有以下几方面:①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。②生态恢复和修复。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。③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,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[2]。
2国内外海绵城市建设经验
海绵城市这种城市可持续发展模式目前已经成为各国城市建设的重要选择。同时,我国也于2015年确定了17个海绵城市建设试点,逐步转变城市的发展模式。
2.1国外海绵城市建设经验
国外较早的开展了海绵城市建设。美国采用城市低影响开发来解决城市雨水问题,其核心是通过合理的场地开发方式,模拟自然水文条件并通过综合性措施从源头上降低开发导致的水文条件的显著变化和雨水径流对生态环境的影响。英国建立了可持续城市排水系统,从源头处理径流和潜在污染源,保护水资源免于点源与非点源的污染。澳大利亚城市建设则以水循环为核心,主要是把雨水、给水、污水(中水)管理作为水循环的各个环节。在这些理念的指引下,国外各大城市在完善法律法规的基础上,通过建设雨污分离的城市排水系统、建筑物雨水收集系统,严格控制建筑排水标准,广泛使用透水砖,推广屋顶绿化,加大生态建设等方式减少水灾害和保护水生态。各国也非常重视公众参与,采用税收减免和补助津贴等政策鼓励民众建设节能型房屋,使雨水得到循环利用,从源头控制径流和污染,减少水灾害。
2.2国内海绵城市建设情况
国务院办公厅2015年10月印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设工作。要求通过海绵城市建设,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年,城市建成区20%以上面积要达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积要达到目标要求。目前,部分海绵城市建设试点,出台了海绵城市建设管理办法,编制完成了各项建设规划及“海绵体”设计指南,并已开始了公园广场、整体式雨水暗渠、水库联通工程、雨水收集调蓄设施等“海绵体”的建设改造,以及对“海绵体”的监测系统建设。例如,武汉市出台了《武汉市海绵城市建设管理办法》,明确了建设目标、内容、措施、部门职责、绩效考核等内容;沣西新城编制完成了《西咸新区海绵城市建设规划设计技术导则》等5项技术标准,《西咸新区海绵城市总体规划》等4项专业规划;厦门市将启动试点区海绵城市管控平台,评估海绵城市建设情况,大小海绵体将装传感器,可实时监测降雨量、流量、水位、易积水位置等;济南、南宁、池州等都开始了道路、公园、广场等的“海绵体”改造工作。
3对鄂尔多斯市城镇防洪排涝的启示
鄂尔多斯市全年降水集中在7~9月,且常以暴雨形式出现,易造成洪涝灾害。海绵城市建设是基于提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害提出的新的城市建设模式,对鄂尔多斯市城镇防洪排涝有重要的指导意义。
3.1城镇防洪排涝存在的问题
鄂尔多斯市城镇防洪排涝存在以下问题:①城市暴雨强度加大。鄂尔多斯市乌审旗乌审召、呼吉尔特和东胜地区是沙漠暴雨中心,其中东胜区城镇发展规模较大,“雨岛效应”使东胜城区暴雨频率与强度高于周边地区,发生洪涝灾害的可能性增加。②排水设施标准较低。城镇建设过程中,排水设施标准较低,地下排水管网建设跟不上城镇建设进度,缺乏长远规划,没有骨干排水管网,而且部分排水管网老化、破损、淤塞等问题严重,城镇排水能力不足。③雨洪调蓄能力弱。城镇下垫面大量硬化,不透水面积增加,城市湖泊、洼地、河道等蓄水空间随之减少,城镇滞留雨洪的能力较弱。④防洪管理水平有待提高。目前各旗区城镇防涝管理模式不明晰,存在城建和水务部门共同管理、城建和水务部门单独管理、水务公司管理几种模式,或管理机构不明确等问题。⑤城镇还存在暴雨预测预警体系不完备,防洪排涝基层力量薄弱,防汛物料储备不足,防灾救灾培训演练不够等问题。
3.2对鄂尔多斯市的启示
鄂尔多斯市对城镇防洪排涝和应急管理有迫切需求,应该以海绵城市理念为基础,采取以下防洪排涝措施。①转变城镇防洪排涝观念。要从单纯城市排水转变为渗、滞、蓄、净、用、排等措施联合将降雨就地消纳和利用的应对理念,减少对自然环境的影响。②科学规划城镇。在规划时,尽量保持场地开发后能维持原有的水文功能,提高土壤入渗能力,减少地表径流;最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、沟渠等不受开发活动影响,并修复已破坏的水生态环境;新建建筑雨水收集系统,综合利用雨洪,调节城镇地表径流;水域治理时充分考虑河道的功能和水生态环境,尽量保留原有河道的自然形态,避免采取对其有重大影响的工程措施。③精细化设计城镇“海绵体”。根据城镇水文条件对河道、绿地、湖泊、湿地、沟渠、储水池等“海绵体”进行精细化设计,通过改造道路、广场、公园等,增加下渗,减少径流;通过建设模块式的雨水调蓄系统、地下水的调蓄池或者下沉式雨水调蓄广场等设施,最大程度地把雨水保留下来。④提高防洪排涝管理水平。基于海绵城市理念的城镇防洪排涝涉及城建、水务、环保、园林、国土等多部门,需要通过完善体制机制协调部门间关系。城镇建设中应增加水务部门职能,如核发建设用地规划许可证、城市排水许可证时需要经过水务部门核准。⑤应根据自然气候、城市规模、蓄排水体系建设等因素的变化,不断修订完善城镇防洪排涝应急预案,加大城镇防洪知识宣传教育和防汛救灾演习等。
4结论
国外部分城市在完善法律法规基础上,通过建设雨污分离的城市排水系统、建筑物雨水收集系统,严格控制建筑排水标准,广泛使用透水砖,推广屋顶绿化,加大生态建设等方式减少水灾害和保护水生态。同时,非常重视公众参与,采用税收减免和补助津贴等政策鼓励民众建设节能型房屋,从而使雨水得到循环利用,从源头控制径流和污染,减少水灾害。国内海绵城市建设试点主要通过制定管理办法,编制建设规划及“海绵体”设计指南,开展公园广场、整体式雨水暗渠、水库联通工程、雨水收集调蓄设施等“海绵体”的建设改造,以及对“海绵体”的监测系统建设等方式建设海绵城市。鄂尔多斯市对城镇防洪排涝和应急管理有迫切需求,应该以海绵城市理念为基础,转变城镇防洪排涝观念,通过科学规划、精细化设计和建设城镇“海绵体”,完善管理体制、应急预案等方式修复保护生态环境,实现城镇与水和谐发展,从而达到防治城镇洪水内涝的目的。
作者:周海光 路宁 闫江鸿 单位:鄂尔多斯市水利勘测设计院 鄂尔多斯市防汛抗旱指挥部办公室 鄂尔多斯市水务局
参考文献:
关键词:海绵城市;气象概念;问题思考;池州市
中图分类号:TU984
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12016004
1引言
随着我国城镇化的发展,气候变化对城市的影响日益显现出来。我国相当多的城市不仅面临着缺水问题,还面临着城市内涝,每到夏季,受强降水侵袭,“城市看海”在多地出现。城市建设带来的水资源紧缺、水安全威协、水生态恶化等问题已成为当下城市急需解决的难题。如何科学规划城市的空间布局,使城市在遭遇气象灾害时经得住考验,值得我们思考。因此,海绵城市建设已成为新型城镇化建设的迫切需求。
海绵城市是一种形象的表述,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[1]。自2015年4月国家启动海绵城市试点项目以来,目前全国海绵城市建设如火如荼。池州市作为全国首批海绵城市建设试点城市,各项建设顺利推进,一些建成的示范区,水患大为降低,减少了城市居民生命与财产损失。因此,有必要总结海绵城市建设中如何将城市气象灾害减少到最低限度的成功经验。鉴于海绵城市建设技术在国内尚属起步阶段,示范项目建设和推广实践较少,笔者结合工作实践,就海绵城市建设中的气象问题进行了探讨。
2“海绵城市”中涉及的气象概念
2.1雨水与降水
目前,我国城市排水基本上采取的是快排模式,雨水落到地面汇集后,通过地下管道排出。这种以“快速排除”和“末端集中”控制为目标的建设模式[2],往往容易造成逢雨必涝,涝旱急转,雨水的循环利用考虑较少。建设海绵城市,就是利用工程措施解决雨水资源流失、城市内涝灾害频发等一系列问题,减少市政管网压力和投资。优先考虑把有限的雨水留下来,涵养城市水资源,补充城市地下水,促进城市水循环。由此可见,海绵城市具有两大功效:一是防治城市内涝,二是雨水的收集利用。
显然,这里的“雨水”实际上就是气象上所说的降水。降水是水自然循环的重要环节,是地下、地表径流的唯一源泉,也是人类水资源的唯一来源。建设海绵城市,首要问题就是要摸清楚城市降水的底,在防治城市内涝和雨水收集利用上做文章。海绵城市依据的重要数据是城市水循环中自然降雨量的多少,这是涉及气象的核心问题。
2.2年径流总量控制率与设计降雨量
在《海绵城市设计技术指南》中,有两个术语c气象关系十分密切,即年径流总量控制率和设计降雨量。
作为海绵城市的设计和考核指标,年径流总量控制率是根据多年日降雨量统计数据分析计算,通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式,场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。而设计降雨量是为实现一定的年径流总量控制目标(年径流总量控制率),用于确定低影响开发设施设计规模的降雨量控制值[3],一般通过当地多年日降雨资料统计数据获取,通常用日降雨量来表示。
2.3城市内涝
海绵城市建设是针对城市内涝现状提出来的。城市内涝是指在城市区域遭遇暴雨或短时强降水天气后发生的气象衍生灾害。当城市地区降水量过多,超过其排水能力时,往往形成低洼地段积水,当积水过深、范围过大,影响到城市交通、居民生活和生产活动时即形成内涝气象灾害。
根治内涝的关键是要保护和恢复城市内原有的河湖、湿地、坑塘等具有集水涵养功能的自然“海绵体”,通过科学规划,完善城市排水防涝系统,打造人工湿地、雨水花园、下沉式绿地、“绿色”屋顶等人工“海绵体”,就地蓄留和消化雨洪,提高城市防御内涝的能力。
2.4暴雨强度公式
城市内涝在很大程度上是由暴雨造成的。城市排水系统的工程预算和相关设施建设与其设计的流量,特别是暴雨形成的流量息息相关。一般说来,设计流量的合理计算依赖于所采用的暴雨强度公式的精准程度,其计算结果直接影响城市排水工程的安全性与经济性。
暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式,它依据水文气象频率分析的理论,基于已有的降雨记录数据,采用数理统计的方法得到的城市暴雨量、暴雨强度、降雨历时、时间空间的分布等,是科学表达城市降雨规律的一种方法[4]。
目前我国城市建设所采用的暴雨强度公式多为20世纪80年代初期编制,受当时气象资料、观测站点及计算条件所限,准确性大大降低。近30年来,在气候变暖的背景下,极端的暴雨频率、暴雨强度和局地强降雨特征发生了变化,现行的暴雨强度公式已不能客观反映当地暴雨的实际情况,因此,有必要重新修订和编制适用性更强、精度更高的暴雨强度公式,以适应“海绵城市”建设的需要。
2.5降水监测和内涝风险预警
降水监测是城市内涝风险预警的前提。由于城市各区域内地形地貌不同,遭遇强降水时,各处的内涝程度也不尽相同。因此,有必要开展易涝点的实地调查和研究,圈定易发洪涝及积涝点,划分高风险区域。要利用区域自动气象站的实时雨量观测数据分析雨情,为内涝风险预警提供参考依据。同时要根据强降水的监测,及时强降雨临近预报和城市内涝风险预警信息。
随着海绵城市建设的深入,越来越多城市的气象部门在开发研究以城市内涝仿真模拟为基础的城市内涝风险预警系统。在城市遇到强降水时,可根据自动雨量站的逐时雨量、应用数值预报产品、雷达估测、预测降水产品等,结合城市河道、路面、地下管道等多种不同地理信息,模拟出城市积水深度,并实现城区分区预警,全面提升城市内涝灾害的预报预警服务能力。
2.6城市干旱与缺水
城市缺水的主要原因是少雨干旱,此外,城市地面硬化面积的增加,使城市内能够涵养水源的绿地、湿地、河流、湖泊面积减少,破坏了自然水循环,加上地下水过度开发,城市水资源便会出现紧缺。
解决城市缺水问题,应顺应自然,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,补充地下水、调节水循环。同时,应加强生态绿地等“海绵体”建设,涵养水资源。在干旱缺水时,可发挥“海绵体”的功效,让这些涵养和蓄存的水资源能够“释放”出来,并加以利用。
当然,在城市干旱缺水严重时,气象部门开展人工影响天气,选择合适时机,适时启动增雨作业,在一定程度上也可缓解城市旱情和缺水问题。
2.7城市热岛效应
城市热岛效应,是指城市市区的气温高于郊外的一种气候现象。由于城市的工业、公共设施与居民等耗费大量燃料,使城市成为一个重要热源。无论从早上到日落以后,市区的气温都比周边地区高,相对于温度较低的农村,城市好像是一个“热岛”[5]。
减轻热岛效应的关键是改造城市的生态环境,最有效的措施是增加城市的绿化面积,增加市区的水体容积,营造新的小气候。开展城市绿化既可美化环境,又可调节空气温度、湿度是改善城市气候的途径之一。城市水体的热容量大,在吸收相同热量的情况下,升温值最小,表现出比其他下垫面的温度低;水面蒸发吸热,也可降低水体的温度[6],在一定程度上能够缓解热岛效应。
3池州市海绵城市建设分析
3.1自然气候
池州市位于安徽省西南部,长江中下游南岸,市域地形为东南高、西北低,自南向北呈阶梯分布;境内有三大水系十条河流,江河湖水面348.4 km2,占总面积的4%,水资源极为丰富。池州市属暖湿性亚热带季风气候,季风特征明显,雨量充沛,但是自然降雨的季节分布却极不均匀,根据池州地面气象站的观测资料发现,池州市每年2~11月均有暴雨发生,其中5~8月为暴雨多发时段,暴雨日数占全年的78.9%。近50年的气象统计数据显示,池州市的年平均降水量为1556.1 mm,其中总暴雨1107 场次。由于其地理位置和环境十分复杂,天气复杂多变,池州市降水年际变化大,春、夏季易涝、秋、冬季易旱,总的说来,旱、涝年份多于风调雨顺的年份。
3.2背景与现状
作为中国第一个国家生B经济示范区,池州市拥有园林城市、森林城市的称号,具有得天独厚的“海绵城市”架构,市区内绿化面积大,水体容积大,水域面积占中心城区面积的11.7%,湿地面积达11 km2,天然“海绵体”硕大丰满。然而,伴随城市在短期内的急剧扩张,快速的城镇化挤占河湖,城市建设侵占雨水通道和雨洪调蓄空间,河流行洪能力减弱;同时,由于城市排水系统不完善,原有城市排水管网规划设计标准偏低,排水基础设施滞后,严重降低了城市调蓄水量的能力,在遇有强降水条件下,无法及时排除地面积水。加上城区受到长江洪水和上游山洪的双重威胁,一方面,下游城区段直接受长江水位顶托;另一方面,上游山洪未得到有效控制,涝情显得尤为严重,城区内不少易涝点往往不堪重负,积水成涝。
据池州防汛部门统计,近几十年来,池州主城区多次发生水灾,内涝严重时,中心城区易涝点高达200多个,主要积水区域有30多处,多表现为市政道路、居民小区积水,阻断城市交通,带来严重损失。由此可见,池州市海绵城市建设的重点是要解决好城市的内涝问题。
3.3规划目标
为积极保护和改善城市环境现状,引导海绵城市建设示范区及其他新建的建设项目实践低影响开发建设模式,池州市在成功申报全国首批海绵城市建设试点城市过程中,制定了《池州市海绵城市建设水系及湿地规划》,根据规划,选取中心城区核心区域18.5 km2的范围,辅之点、线示范,先行先试。示范区覆盖池州市主要建成区(老城区)和典型新城区(天堂湖新区)。其中,老城区10.68 km2,占比57%;天堂湖新区为7.82 km2,占比42%。试点区域人口17.6万人。同时,专门编制了3年实施计划,计划建设水生态水安全系统等5 大类117 个项目。到2017年底,示范区年径流总量控制率72%,对应设计降雨量24.2 mm/d,城市内涝防治标准达30年一遇,城市防洪标准达100年一遇,基本建成现代雨水控制利用系统和海绵城市建设长效管理机制。
此外,池州市天然拥有丰富的水系,城市内河管道复杂,平天湖、天堂湖、月亮湖和秋浦河、白洋河、清溪河所构成的“三湖三河”六块“大海绵”,为池州市打造“海绵城市”提供了充足的自然优势,方便在降雨的时候充分将雨水留住。在这样的前提条件下,通过科学规划,优质施工,可以为雨洪创造足够的蓄洪空间并进行资源化利用,充分发挥自然海绵体系功能,既能在多雨时避免洪涝,又能在干旱时缓解缺水,真正构建名副其实的“海绵城市”。
2017年6月绿色科技第12期
4海绵城市建设中的气象思考
海绵城市建设是一个全新的课题,如何在海绵城市建设中更好地发挥气象的作用,有如下思考。
关键词:海绵城市建设、生态、工程技术、新概念
2012年,海绵城市这个概念首次被提出,就引起了不小的反响。海绵城市(LID)指的是城市能够像海绵一样,在降水时,利用一些绿化植物的保水功能和蓄水池等收集雨水,实现放内涝及蓄水抗旱等功能。从而有效缓解城市水资源短缺与城市内涝之间的矛盾,并助力于修复城市水生态环境。构建海绵城市的经济效益不可小觑。海绵城市建设非常注重对天然水系的保护利用,相比于建设排水管道和钢筋混凝土水池的工程量,海绵城市建设在劳动力成本上又有了一大突破,调蓄设施往往与城市既有的绿地、园林、景观水体等相结合,“净增成本”减少。倘若海绵城市概念能够得以广泛实施,必然是现代社会的一大生态革命。
一、海绵城市建设中出现的问题及解决办法
1新旧观念的对抗
从资源利用角度来看,不难发现,传统城市建设大都采用“以求应供”的模式,导致大量资源的不合理堆滞浪费。而海绵城市的建设模式却如它的名字一般,有弹性地“以供应求”。从根本上与传统的城市雨洪管理模式区别开来,也就使得大部分企业难以适应,从而成为海绵城市建设中的一大阻碍。传统的城市雨洪管理建设设施在社会生活中随处可见,地面下纵横交错的下水道正是最好的体现。仔细想想,我们不难发现:雨水直接变成了废水。事实上,随着温室效应的加强,全球气候变暖,水资源的逐步稀缺,雨水——资源回收率及其低的天然水资源,是具有超能的创造力的。不仅仅是经济上的效益,生态上带来的益处简直是国人的福音。所以,深入贯彻落实“海绵思想”不失为一个好方法。海绵思想,即有弹性的思想,以海绵城市为出发点,不拘泥与时代,不拘泥于生活。以此逐步构建生态和谐的社会。
2规模化系统的建立难题
此规模化系统大抵可以定义为建立在全国各地的完善的雨水湿地、下沉式绿地、植被缓冲等具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市系统和城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。但是就目前来说,大多中小型城市都没有足够的资金投入及管理意识,加之很多中小企业根本没有能力来试水,前期投入资金的缺乏,相关技术经验的不足,市场行情的不确定性都为海绵城市的持续推进构成了一种隐形障碍。以生态文明建设为中心,从政府出发,企业为辅。借鉴于以往的“先富带动后富”,依旧可以采用“公带私,大带小”的管理经营策略。正所谓“大树底下好乘凉”,但是,这并不意味着盲目跟从,在发展中创新才是根本。
3各领域间的配合问题
生态建设的促进与利益的分工化及其合理化。随着社会经济科技的发展,可持续发展战略正在生态文明建设道路上显得越发不可忽视,而海绵城市这种概念直观地体现了“循环”的意义。这是一场传统与新治的较量,各个领域。各个企业间的合作是必不可少的。然而,海绵城市由于落实的反差性,在城乡规划具体实施中不占优势,使它成为了一种单一的概念。国家鼓励中小企业的全面推进生态文明建设。相关技术捐赠、开设海绵城市专题讨研会、项目外包、组织交流沟通等均可以尝试一番。
二、海绵城市建设相关技术问题及解决办法
1科技研发的滞后性
海绵城市建设在中国是一个新生事物,现有的雨洪管理经验和技术利用率不高,从“零”开始研发,需要大量的实验积累与经验海绵城市建设及相关技术问题分析杨振雷西安市第二市政工程公司陕西西安710075分析,专业人才的需求量很大,但专业研发人才却很少,以致海绵城市的持续推进受阻。培养人才是关键,可以先从教育界入手,新增大学生生态文明建设之类的专业,加强对环境维护、给排水等专业的重视,注重实践。
2低影响开发技术的选择
一般情况下,规划定位的目标是海绵城市建设过程中的关键因素,从径流峰值控制、径流污染控制等条件中筛选,开发出系统海绵体。既是要点,更是难点。因地制宜,分析各个城市的区域位置、气候特点、降雨规律、水文特点等,作出不同的规划定位目标,并在此过程中,遵循资源节约、经济适用、环境保护的原则,合理选择低影响开发雨水技术,例如,针对降水较多的南方城市,侧重点应该在雨水的储蓄与排放,而较之降水较少的北方城市,侧重点则是雨水的净化与利用。
3突袭式建设的挑战
作为一种新概念,我们可以亲切地把海绵城市叫做一个时代的衍生物,生态文明建设的促进与利益的分工化及其合理化一直是一项有意义的挑战。接纳新事物的同时也就意味着旧模式的没落,反之,旧模式的正常运行,就是新模式最大的阻碍。政府及时制定出有关海绵城市的政策已经成为刻不容缓的事情,鼓励海绵城市的推进,出面筹集资金等都行之有效。
海绵城市在我国的生态文明建设道路上一抹清泉般骤然冲击到社会这股浪潮中,是时代的战利品,也是时代的附属品。在国土、排水、道路、交通等各个方面都将起着举足轻重的作用,虽然面临的挑战不少。但是,一旦成功覆盖实施,在可持续发展战略的衬映下,对建设美丽中国具有非同寻常的意义,也必然会使绿色生态家园在这个时代火树银花般精彩绽放。
作者:杨振雷 单位:西安市第二市政工程公司
【参考文献】
[1]俞孔坚,李迪华,袁弘,等.“海绵城市”理论与实践[J].城市规划,2015,39(6):26-36.
“《指南》得来不易”
《决策》:作为长期倡导海绵城市建设的业内人士,您如何看待《指南》的出台?
刘波:海绵城市的技术理念和产业体系在欧美已经发展了20多年,不仅极大地改善了城乡环境,并且形成了完备的产业体系,成为绿色经济新的增长点,带动了就业和经济发展。
近几年来,海绵城市技术在我国还处于理念推广阶段,设计体系、工程技术体系还没有适应海绵城市建设的需要,形成社会共识和市场需求还需要一定时间。
但不可否认的是,《指南》的是中国城乡建设史上一个里程碑的事件,标志着我国城乡生态环境建设迈入了一个新的起点,展现了我国生态环境建设光明的前景。相关的技术体系、产业体系也会逐步建立起来,对我国经济发展转型起到促进作用,粗放型的城市建设发展模式也将逐步退出历史舞台。
海绵城市比喻城市像海绵一样,国外称为低影响开发(LID),即指遇到有降雨时城市社区能够就地或就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水,补充地下水、调节水循环;在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来,并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”,同时丰富城市景观,增强城市生态功能,让城市更加宜居。
海绵城市技术将改变传统的城市建设技术路线,降低人类活动对环境的影响,达到城市可持续发展的目的。
《决策》:海绵城市对我们传统城乡建设理念会带来怎样的影响?
刘波:改革开放30多年来,我国城乡建设长期处于粗放发展阶段,过度硬化与大拆大建伴随着城乡建设的全过程。在水与城市可持续发展的关系问题上,缺乏系统科学的研究和安排,使城乡水生态环境领域逐渐积累了一些深层次的矛盾和问题,城市发展已面临诸多窘境。
城市内涝、城市天坑、热岛效应、雾霾等一些城市病态现象持续出现,给城乡居民带来严重的生命财产损失,社会全员劳动生产率普遍降低,碳排放增加,流域治理能力不足,地表水和地下水水质改善进展缓慢;城市应对极端气候的能力普遍降低,多地城市备受雾霾袭扰,引发民众诟病。
在造成严重的城乡生态环境问题的同时,也给经济发展造成巨大阻碍。所以,《指南》也是经历了反复阵痛而达成的这一成果,得来不易。
《决策》:海绵城市适用于哪些领域?
刘波:海绵城市技术有着广泛的适用领域,是生态建设和生态修复的基础技术,它反映了社会对水资源的可持续利用与管理,以及对生态环境的延续性的高度关切,海绵城市技术就是这种关切的表达。
社会应该如何利用雨水资源?如何看待洪水?在经济社会发展中我们如何处理水、土壤、空气的辩证关系?这些问题都能在海绵城市技术中找到答案。
海绵城市技术最重要的原则就是以社区(汇水区)为单元,包括工业、农业社区,雨水就地蓄留处理,完成地上地下的循环。如果每一个城乡社区都完成了这一使命,那么美丽中国的梦想就实现了。
当然这是一个较长时期的过程。我估计5-10年初见成效,10-15年大见成效,但我们必须从现在起就有所作为。
有必要强调的是,在建设生态社区时,我们不能孤立地看待社区生态功能,要看到社区(汇水区)与湿地、河湖的关系,也要看到大的流域关系,这样我们在社区生态建设时才不至于迷茫,避免投资浪费,达到投资效益。
除了水资源利用外,海绵城市技术在生态修复领域具有很强的实用性,在社区生态、农田水利、高速公路和铁路、大型机场、重金属土壤污染、河道治理、农田水利等领域都有很好的修复效果。
研究表明,海绵城市技术也是治理热岛效应和雾霾的最佳手段。在石油、燃气管道的生态修复治理领域,也将发挥重要作用。
“破除体制与
部门利益牵绊”
《决策》:海绵城市是一项系统工程,从体制上看需要破除哪些障碍?
刘波:推进海绵城市建设工作要做好顶层设计,要将海绵城市建设纳入国家绿色发展的战略框架。首先要做好战略规划,包括法律体系、财税政策、管理体制、技术与产业体系、人才培养、公众参与等环节综合考虑实施,海绵城市技术才有发展的巨大空间。如果受到体制与部门利益牵绊,任何好的发展路径都会夭折。
所以,我们不能只依靠住建部一家来完成这一使命,需要全社会都来支持这一领域的发展。海绵城市技术是城乡生态建设的基础技术和方法,也是实现城乡水资源可持续利用与管理的基本途径,其最终目标是实现城乡可持续发展。
我们不仅要在宏观层面解决流域性法律缺位的问题、行政管理分散的“九龙治水”的体制问题、财税政策和投融资政策支持空乏的问题,而且,还要从微观层面解决技术规范和标准问题、流域性的水生态建设规划问题、市场和企业培育问题、人才培养问题等等,最后实现我国生态工业腾飞的战略目标。
《决策》:从试点城市来看,应该怎样推进海绵城市建设?
刘波:海绵城市技术只代表一种技术体系和方法,而不能代表城市发展的全部内涵。我们要利用海绵城市技术,达到城市水资源可持续利用与管理,最终实现城市可持续发展的战略目标。在推进海绵城市建设时,我们要从如下几方面入手:
一是遏制城市无限制硬化趋势。为解决我国城市面积成倍扩张,城市地表无限制硬化而带来的城市生态环境问题。各流域城市政府应以2014年城市硬化面积为基准,每年减少城市硬化面积3-5%,国家应将这一指标纳入各流域城市政府的年度考核体系。同时,对农村地区城镇化过程中的地面硬化情况进行管理,维护农村地区的生态环境。
二是积极实施城市生态修复。从现在起,试点城市要有步骤地开展城市生态修复工作,推进截污、控污工程,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、湖塘、沟渠,减弱城市热岛效应,提高城市雨水渗透率。重视城市地下管网的普查、检测和修复工作,防止城市地质灾害。
海绵城市技术普及以后,原有城市生活污水量会大大减少,雨水进入污水管道的情况会逐步改善,污水处理厂处理污水的能力与效益均会提高,污水直排进入河道、土壤和地下水的状况也会得到改善。
三是高度重视水资源战略规划,将水资源及生态环境规划纳入城市发展战略规划,支持、鼓励公民和社会组织参与和监督水生态规划的制定和实施过程。确立水生态规划在城乡规划中的基础地位,充分认识和利用水资源的资源功能和生态功能,注重开发和保护水资源在城市发展进程中的历史文化价值,培育和引导亲水产业健康发展。
四是建立科学的流域管理行政体制。充分理解一个城市的发展与流域上下游地区发展之间的内在逻辑,任何城市开发措施都要照顾到本地区和上下游地区人民的合理诉求,积极参与流域地区的环境与发展对话,制定流域治理行动计划及时间表。
五是构建完备的水资源法律和政策体系。将立法先行与政策配套相结合,积极开展水生态法律和政策调研工作,认真总结实践经验,支持构建我国完备的水资源法律和政策体系,立法机构应借助水利改革的契机,率先构建流域管理法律法规体系。
“催生万亿产业机遇”
《决策》:海绵城市建设需要大量投资,这对产业发展来说将带来哪些机遇?
刘波:海绵城市建设首先带来我国绿色技术创新,我国工程设计界长期以来沿用灰色排水方案,造成城乡社区大量的硬化地面,生态环境受到破坏。实施海绵城市技术以后,新的技术规范和技术体系建立起来,需要大量的转型人才,高校要更新教材,设立新的专业,以满足社会需求。
社会资本被引导到绿色科技领域投资,大量的企业创新转型,相应的产业技术装备也会跟进,形成新的绿色产业链,带动就业及经济增长。另外,海绵城市建设也将在我国节能减排领域发挥关键性的作用,并带动产业转型,绿色生态产业将成为我国的支柱产业。
以北京市为例,北京市现有2万多个社区,假设每个社区投资500万元进行生态修复,仅北京市的投资就是一个很大的数字。有专家估计,我国城乡生态修复领域的投资,将从最初的几千亿元发展到成熟期的数万亿元,市场规模庞大,生态工业体系将得到完善。
这些投资带来的直接效果,就是城乡生态环境的改善,绿色GDP成为经济增长的原动力,国家经济呈现健康势头。
《决策》:现在,中央和一些地方也开始行动起来了,如何看待各地海绵城市的探索和实践?
刘波:2015年1月27日,中国海绵城市技术创新联盟在陕西省西安市西咸新区正式成立,组建了国内第一个专家顾问团队和大型海绵城市实验区。今后,类似的技术团队和探索实验将在全国各地开花结果,城市创新发展将成为我国城乡发展的主旋律。
【关键词】海绵城市;给水排水;城市建设;新型材料
海绵城市理念的提出能够帮助城市建设者提高城市应对城市内涝的能力,降低城市发生洪灾的风险,降低经济损失。
一、海面城市理念
海绵城市是一种应对城市雨洪而产生的管理概念,其目的在于使城市能够更好地适应环境变化以及雨水等自然灾害。海绵城市在应对城市内涝等问题时能够展现出巨大的作用,海绵城市也被称为水弹性城市,在国际通用术语当中,海绵城市被描述为“低影响开发雨水系统构建”。2012年海绵城市概念首次被提出后国务院办公厅也出台了关于推进海绵城市建设的相关指导意见,为海绵城市的进一步推广和发展指明了方向[1]。海绵城市所遵循的是生态优先原则,通过人工措施进而使城市能够更好地应对城市内涝风险,最大程度将区域内的雨水进行渗透净化,最终循环利用。海绵城市是一种对传统排水系统的改进与发展,最大程度发挥了城市本身的作用,在海绵城市的建设过程当中将雨水、地表水、地下水多个水循环环节综合考虑起来,在此基础上提出相应城市建设方案,实现对于水资源最大程度的利用,以及对于自然灾害最大限度的防范[2]。当前海绵城市建设在德国、瑞士、新加坡、美国等诸多国家均有显著成效。在我国,近年来也逐步加快对于海绵城市建设的相关投入与支持。
二、城市给水排水技术及建设现状
(一)缺乏足够的前瞻性。海绵城市理念实现的是对于水资源的高效利用,以及对于区域水资源的合理调动。当前在部分城市建设过程当中,给水排水建设存在前瞻性不足的问题。前瞻性不足是指在给水排水技术设计的过程当中,并没有考虑到城市长久发展的变化因素,仅仅单纯地完成给水排水建设工程。城市变迁对于城市的整体给水排水结构将会造成重大影响,也正如此在进行给水排水建设过程当中应当要充分考虑未来城市格局的变动以及城市可能出现的供水排水需求变动。例如在城市化建设水平不断推进过程当中,城市排水需求将会进一步增大,因此在管网的建设过程当中应当要留有相应的空间,保证城市内洪水的及时排出。
(二)未重视区域水资源平衡与区域供水。城市建设是一个系统性的工程,在城市建设的过程当中也需要充分考虑到区域水资源的平衡性以及区域供水问题。当前部分城市在给水排水建设过程当中,并没有充分考虑到水资源时间和空间上的分布不均衡性。这就导致了城市管网建设过程当中,其实际承载量与需求量不相匹配,一定程度上造成了资源的浪费。例如对于生活用水、绿化灌溉、工业用水等等均有不同的用水需求,在开展给水排水规划建设的过程当中,应当要根据不同地区的发展情况进行选择。
(三)水资源循环使用率低。水作为人类赖以生存的自然资源,虽然其总量较大,但是可供人类直接使用的淡水资源总量很少,人类发展离不开水资源,最大限度的利用水资源是解决水资源有限性与需求不断扩张矛盾的出路。水资源的循环使用便是实现水资源的一水多用,既要收集可利用的水资源,又要最大限度的利用好水资源。就城市发展来说,最大限度的实现对于水资源的高效利用便要将雨水转化成城市用水,水资源的循环利用并不是对于生活废水的处理和再利用,还包括对于自然降水的收集。在许多城市当中并没有重视对于自然降水的收集处理,这不仅加大了城市内涝的风险,同时也一定程度上造成了资源的浪费。因此在给水排水规划设计过程当中,应当要充分考虑到自然降水的吸收与再利用,实现水资源的高效利用,一定程度上降低城市的管理成本。
三、海绵城市理念在城市给水排水建设中的应用
海绵城市建设在我国也有很好的范例,这里以浙江省金华市燕尾洲公园为例,2015年11月,燕尾洲公园获世界建筑节“最佳景观建筑奖”,成为该年度我国唯一获得该奖项的建筑。在燕尾洲公园的设计中,大量的是用来透水混凝土、下凹绿地、人工湿地。这使得燕尾洲公园能够实现很好的蓄水排水功能,现在每日超过4万人使用燕尾洲公园。在海绵城市建设理念下城市给水排水建设过程当中绿化带所发挥的作用很大,绿化带下面可以通过修剪水果的方式将雨水汇集之后进行排出。同时还能够很好地存储雨水,为植物做灌溉水源。
(一)道路断面的设计。城市道路由于在长时间的使用下很容易出现一定损伤,正因如此,对于道路的横断面,经常采用的是双面坡形式来进行排水,这种方法能够使得在下雨时雨水对于车辆行驶的影响降到最低,雨水能够快速进入到道路两侧的排水系统,减少路面积水的可能性。
(二)城市道路材料。在海绵城市理念指导下,城市给水排水建设过程当中,对于材料的选择也需要充分进行考量,目前在城市建设当中主要运用的材料有透水沥青混凝土、透水砖等等,虽然这些材料能够很好地解决问题,但是由于这些材料的单位造价较高,同时在一定程度上取材很不方便,因此需要考虑新型路面材料。地质聚合物作为一种新型凝胶材料,具有较强的耐久性和快硬早强性。
(三)下沉式绿化带设计。在现有道路特点的基础之上,通过设计下沉式绿化带,能够更好地利用植物的吸水特性,来提高水资源的利用效率。下沉式绿化带设计在道路的两侧能够美化城市,同时当自然降水较多,地表径流量迅速增加时,下沉式绿化带还能够像海绵一样吸收多余的雨水,或者让雨水能够进入到排出系统当中。下沉式绿化带能够促进城市的水流循环,将城市水资源动态调节起来,在道路中,由于地表径流量较大,水流速度较快对于管网的排水压力较大,同时各种城市垃圾的存在,也会使得水资源受到污染,因此下沉式绿化带的另外一个作用是,对于地表污染物进行截流,同时减缓地表径流速度。图1为下沉式绿化带。
(四)路沿石及道路。路沿石是城市道路边缘排水的主要设施。在路沿石的设计过程当中,应当选用具备良好透水能力的材料。在一般的城市建设当中,对于路沿石的设计往往是利用普通混凝土进行预制,或者是对于石材进行加工之后制成的这种不透水材料。当降雨量较大时,路面积水不能够较快排出,极大影响人们的出行安全。因此就路沿石而言,应当要选用透水的材料进行设计,可以采用多孔混凝土与普通混凝土混合浇筑[3]。当前城市建设中主要采用沥青路面,此种路面不易透水,当遇到较大暴雨时很容易滞留雨水,因此在车行道设计上采用透水沥青;人行道上可以采用聚合物纤维混凝土透水砖来进行铺设,此种透水砖掺杂有聚丙烯纤维,主要骨料选用花岗岩,此种透水砖能够很快将地表径流转化为地下水,防止城市内涝的出现。
(五)雨水口。雨水口设计也是在城市建设当中,收集地表径流的重要设施。为了更好的实现对于水资源的利用,在传统雨水口上可以加装截污装置,同时为了更好的清洗雨水口,在雨水口上,应当要加入滤网换防堵塞侧壁进水排水帽,截污铁蓖代替传统的雨水篦子,铁篦帽檐能够阻止杂物流入到雨水口当中,减少管道内发生堵塞的情况[4]。一般来说在雨水口设计过程当中,对于连接管管径的选择,一般选择20~50米之间。雨水口长度需要在25米以下,连接管的个数将要控制在三个之内,同时对于雨水口的深度应当要保证其深度在一米之内。对于人口密度较大的地区,还需要在雨水口内安装沉泥槽。同时也需要对于雨水口附近的汇水能力进行计算,在此基础上,进一步进行合理的雨水口设计。雨水口汇水能力:Q1=φqA/1000其中φ为综合径流系数,q代表设计暴雨强度,单位为L/(s·hm2),A是汇水面积,单位是m2。对于此公式分析可以发现在城市中雨水口汇水能力受到暴雨强度、汇水面积以及综合径流系数影响,而其中综合径流系数很大程度上受到地面类型以及地面植被覆盖率的影响,为此在设计雨水口的过程中应当要充分分析该城市中地面类型、气候条件以及地面覆盖情况,综合多种因素综合考量。在此基础上计算雨水口的泄水能力。雨水口泄水能力:Q2=23μPbL槡2gh在此公式中,μ为流量系数,其取值0.60~0.62,P指的是铁盖孔隙比,(其计算公式为P=s(s+d),其中s指进水缝隙宽度,d指两缝隙之间的距离),L指进水有效长度,h指的是雨水篦上的水深,一般此值取0.04~0.06m。通过此公式能够计算得出不同尺寸的雨水口其泄水量,进而为雨水口设计提供参考。
四、结语
关键词:海绵城市;雨洪管理; 奥林匹克森林公园; 哥本哈根暴雨管理
1 引言
低影响开发(Low Impact Development,简称 LID)孕育于西方发达国家20世纪七八十年代的雨洪管理实践中,美国马里兰州乔治王子郡的环境资源部在 1990年首次提出了在源头对径流进行控制的LID[1],LID 是近年城市雨洪管理方面重要的发展趋势之一。随着低影响开发理念的发展以及我国城市地下水过度开采、水资源紧缺、水质污染、城市内涝、雨水资源流失等一系列复杂的雨水问题,破坏水资源循环体系,导致生态环境恶化。我国逐渐关注雨水资源的管理、开发、利用,于2014年10月住房和城乡建设部提出《海绵城市建设技术指南―低影响开发雨水系统构建》。
2 海绵城市理论
2.1 海绵城市的概念
海绵城市在《海绵城市建设技术指南》中对其有界定: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[2]。海绵城市的建设时刻以生态环境为优先考虑因素,将城市绿地、景观设计与人工雨水控制利用措施结合,在确保城市雨水安全的情况下,把城市绿地和河道中的雨水收集、雨水渗透和雨水净化达到最大化,实现雨水的资源化和环境资源的保护,保护城市的水生态系统和自然生态环境。
2.2 海绵城市的本质
海绵城市的本质目标是城市建设与自然和谐发展的生态城市:可以“弹性适应”环境改变,同时能够保持原有的水循环和生态环境。海绵城市的理念发端于自然生态的水循环过程,优先利用自然生态手段,通过生态处理的方法对土壤、绿地、生态水景等雨水,进行自然下渗、存蓄、净化和回用,转变原有的城市建设发展模式和与大规模的灰色建设理念,将城市发展与生态环境保护结合起来,全面统筹协调发展。
2.2.1 生态性
自然界中的河流、湖泊、湿地等生态体系使之尽量维持在城市建设开发前的自然状态,达到地块开发前后水文条件不变的要求,实现低影响开发的目标。海绵城市的多项雨水设施如绿地、土壤渗透、屋顶绿化、生态水景都具有绿色生态的属性,对维护城市生态平衡,维护国家和地区的水生态安全,保持城市生态多样性都有着重要的意义,其打造的不仅是一块“城市海绵”,更是一块“绿色海绵”。因此,自然生态是海绵城市的一大特征。
2.2.2 弹性
弹性是海绵城市的一个本质特征。所谓弹性,主要针对的是将所有降雨量均匀、大面积地收集到城市的每个角落中,通过多种雨水调蓄收集手段,应对不同降雨量的天气。强降雨时启用所有的调节容积,弱降雨时只启用普通调蓄设施,具有良好的“弹性”[3]。当强降雨来临时,海绵体起到了一定的缓冲作用,降低了灾害的破坏性,将雨水均匀地收集到城市中。同时,城市需要水资源时,又可将收集的雨水释放加以利用,因此弹性与释放相呼应,是海绵城市的主要特征。
2.2.3 低影响开发模式(离散式)
海绵城市强调了分散式的源头控制的特征。改变原有的集中收集污水及雨水、集中处理、集中回用等集中式模式。庞大的管网、大型处理厂都难以应对暴雨带来的灾害,目前很多城市仍然是这样的现状才会出现“城市看海”的景象。海绵城市就是要求雨水分散地收集在城市中大大小小、形态各异的城市海绵体中,不仅能有效降低暴雨灾害的损失,同时补充地下水。因此,海绵城市是从原先雨水集中后直排到分散式蓄留的一种理念的转变,是低影响的开发模式。
3 海绵城市的雨洪管理规划
城市海绵体具有吸收雨水的功能,形式多种多样,存在于城市的每个角落。海绵城市规划建设是一项系统工程,所涉及方面和达成的目标是复杂多样的,不能依靠单一的学科知识或理论体系完成,因此是一项综合复杂系统的工程。建设海绵城市不仅需要园林相关的规划设计,还需要城市绿地系统规划,更涉及到城市市政建设设施的规划和实施。
3.1 综合规划
城市的水生态循环系统是一个整体,单一的规划或按小区域进行设计无法形成安全的、完整的水生态系统。因此,海绵城市的雨洪管理规划不仅需要水利专业的专业技术,还需要其他相关专业相互配合,包括园林、城市规划及环境工程专业等。雨洪管理系统不再是单一方面的排水管网、处理设施等专业内容,而是包括城市中的水体、道路、建筑、绿地、场地等多方面系统相结合。它们在海绵城市建设体系中相互协调共同作用,所以建设海绵城市体系必须全面综合的规划,连接各个专业及学科,对城市的水生态系统进行综合分析并提出对策,从而解决城市水资源缺乏以及暴雨时的城市内涝和水质污染等多方面雨水问题。
3.2 控制径流的源头及污染
在源头处控制径流的产生和污染是实现海绵城市的关键措施。通过生态基础设施的建设,在降雨时收集雨水,例如城市中的绿地、场地、道路、建筑屋顶、渗透地面的源头处,使用多种措施来过滤、处理、储存雨水。充分利用土壤和植物对雨水的渗透、吸收作用以控制和处理径流,从而消减城市的排水问题。尽量维持场地与开发前的水文特征相同,降低硬质铺装面积,保护场地内的开放空间,缓解暴雨时雨水地表径流带来的排水压力,并确保能够下渗补给地下水资源。同时,将场地雨洪管理技术设施与景观设计相结合,提高渗透效率,既发挥景观的生态功能,又改善生态环境。
关键词:市政道路;海绵城市;建设理念;设计
中图分类号:TU99 文献标识码:A
近年来在雨季到来时,我国多个城市会发生严重的内涝,给人们群众的生命财产安全带来较大的威胁。当前城市内涝的发生与城市大量硬化建设有着直接的关系,这些硬化建设影响了雨方的渗透能力,导致地表径流量增加,一旦雨水量较大时,则会产生严重的内涝。针对于这种情况下,当前城市市政道路设计时,需要运用海绵城市理念,以渗、滞、蓄、净、用、排等作为设计的重要方针,有效的解决城市内涝问题,实现雨水的合理利用。
1.海绵城市建设理念
从字面意义上来讲,所谓的海绵城市即是吸水能力像海绵一样的城市。具体体现在在城市建设过程中,通过布置若干地块,并利用吸水性能良好的材料作为海绵体,这样在市场休闲和生活区域内就有了许多能够蓄水的地方,大量的雨水被吸收,使雨水能够消化在每一个布置好的海绵地块内,避免其汇集在一起形成大的地面径流。海绵体将雨水大量吸收后,城市的积水数量会明显降低,而且所吸收的雨水还能够实现再次利用,这对于缓解城市水资源短缺的局面非常有利。
在海绵城市建设理念中,有效地将雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水等诸多方面进行结合,并对内涝防治、径流控制、雨水资源化利用等进行统筹考虑,能够有效地满足城市的各项功能,而且还能够实现城市发展过程中的生态目标。因此在当前城市建设过程中,需要将海绵理念渗透到每一个建设环节中来,将城市一些基础设施作为重要的载体,而且各部门要做好配合协调工作,打破传统设计观念的束缚,从而为城市发展构建一个全新的生态系统。
2.市政道路建设在海绵城市建设中的重要性
市政道路作为城市发展过程中非常重要的组成部分,随着当前城市化进程的不断加快,市政道路硬化面积也随之增加,这也使市政道路路基范围内能够收集到更为可观的雨水量。一旦雨季到来,许多城市则会进入到“看海模式”,内涝忆发展成为当前城市治理中的顽疾。在当前我国城市快速发展的新时期,建设海绵城市已成为解决当前城市发展过程中水问题的必要举措。将海绵城市建设理念引入到市政道路设计中来,采用生态的设计来实现对道路径流的收集,使其作为地下水及路边绿化带的补充水源,这不仅有利于提高市政道路的使用寿命,而且有利于修复城市的生态环境,具有较好的生态效益和经济效益。
3.海绵城市理念下市政道路的设计
将海绵城市理念在市政道路建设中进行应用,在满足道路基本功能的同时,建设海绵城市理念下的所有配套设施,在提高市民满意度的同时,还能够为城市发展带来综合生态效益。针对海绵城市理念下市政道路的设计问题,可以针对某个城市一段试点海绵城市道路设计来进行具体的分析。该试点路段东西走向,为城市次干路,道路北侧为居住区及规划为居住和商业用地的基本农田,南侧为植物园和学校。在项目设计时,将该路段定位为海绵城市道路,而且在道路两侧打造景观带。
3.1 道路横断面的设计
在进行道路横断面设计时,确保满足道路基本功能的前提下,尽可能地布置宽一点的绿化带,这样道路范围内的雨水能够快速向生态滞留带内汇集,有利于地表径流量的降低。通常情况下,道路横断面以三幅路为主,即由中央向两侧依次为机动车道、绿化带、非机动车道和人行道。这其中可以将道路绿化带设计为生态滞留带,在道路北侧红线外设置下沉式绿地,道路南侧设计为植草沟,与植物园景观有效衔接,从而打造成路边景观带。
3.2 道路路面材料的选择
在道路路面材料选择上,尽可能选择透水沥青混凝土和透水砖,在满足道路使用功能的同时,有效地满足要道路透水、抗滑及降噪等要求,这对于城市建设水平的提升具有积极作用,而且还对城市生态环境进行了改善。在具体实施过程中,选用透水沥青路面作为车行道路面,以全透水式沥青路面和半透水式沥青路面为主,全透水沥青路面面层下面不进行防水层的设置,而且沥青下面层和基层都为透水层,这样地表降水能够有效地渗入到路下土基中。利用透水砖来铺砌人行道路面,采用碎石层作为垫层。这类透水人行道属于多孔结构,降水能够快速的渗透到地表,实现对地下水源的补充,而且对调节城市温度和湿度具有非常重要的意义。另外,这种多孔结构表面较为粗糙,具有较高的透水性,路面不易积水,更易于行人行走的安全。
3.3 生态滞留带、生态树池的设计
将种植土敷设在滞留式绿化带和生态树池中,在填入种植土之前,需要在滞留式绿化带和生态池的下部设有砾石和滤土层,砾石下部还要设置渗水管,种植土填入后,在其上面撒上陶粒,这样能够更充分地发挥渗透管的重要作用,保持土壤的湿润度。在绿化带设计时,尽量将其设计成低于车行道的凹型形式,这样能够有效地实现对雨水的收集。而且在绿化带下方还要设置碎石盲沟,在盲沟底面设置碎石层。
3.4 其他低影响开发措施
3.4.1 下沉式绿地。下沉式绿地典型结构为绿地高程低于周围硬化地面高程5cm~25cm左右,雨水溢流口设在绿地中,雨水口高程高于绿地高程且低于硬化地面高程。下沉式绿地可以在道路、广场、停车场等周围设置,用以汇集周围硬化地表产生的降雨径流,截留和净化雨水径流,超过绿地蓄渗容量的雨水经溢流口排入雨水管网。下沉式绿地可以起到削减径流量、减轻城市洪涝灾害、增加土壤水分含量的作用。
3.4.2 植草沟。在进行植草沟设计时,其包括的内容大致有雨水花园、雨水湿地等生态雨水设施。通过采取与亭台、堆土等结合的方式形成微地形景观,增加植草沟的可达性、观赏性与实用性。在植草沟中种植植物时,优先选择具有一定耐涝性的乡土植物,采用乔、灌、草结合的多种群落结构,形成季相变化丰富的绿地景观。由于在该路段的南侧一定范围内设计为植草地沟,能够与位于道路南侧的植物园有效地实现衔接,景观更具广阔性。植草沟本身具有渗透功能,在降雨较大或高坡绿地渗透饱和时,来不及下渗的雨水会顺坡汇入植草沟,水借助纵坡沿植草沟流向下游。
结语
针对海绵城市建设方面,住建部还了相关的技术指南,为海绵城市的建设提供了必要的指导和依据。在海绵城市理念在市政道路设计中进行运用,会涉及城市较多的部门,需要各个部门要有效地配合和协调,落实好政策及相关措施,确保城市道路实现吸水、蓄水、排水、利用,实现雨水资源化,有效地补充城市地下水及减轻城市内涝,进一步改善城市水环境,为城市的健康、持续发展奠定良好的基础。
参考文献
[1]李海燕,罗艳红,张悦. LID措施在道路雨水利用工程中的应用[J].节水灌溉,2013(11):44-49.
关键词:海绵城市;城市绿地;系统;规划
城市绿地系统的规划是城市建设中的一个重要环节,不但能够满足人民群众对于生活环境质量的要求,还能为城市解决降水分流的问题,此外,对城市预防洪涝灾害有重要意义。近年来,城市建设以及管理理念发生了很大程度的变化,城市绿地规划面临新的问题,在海绵城市背景下,对城市绿地建设进行系统性的规划势在必行。
1 城市绿地系统规划的重要性
“绿地”作为城市规划专门术语,在国家现行标准《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB50137-2011)中指城市建设用地类型,其中包括公共绿地、生产和防护绿地两个类型。城市绿地是指用以栽植树木花草和布置配套设施,基本上由绿色植物所覆盖,并赋以一定的功能与用途的场地。狭义的城市绿地,指面积较小、设施较少或没有设施的绿化地段,区别于面积较大、设施较为完善的“公园”。合理化、规范化、科学化的城市绿地规划能够提高城市自然生态质量,有利于对人们生活环境的保护,还能提高城市生活的质量。调试环境心理,增加城市建设的美学效果,增加城市的经济效益,有利于城市预防洪涝等自然灾害,净化空气污染。
2 城市绿地规划中存在的问题
2.1 对城市绿地规划认识不到位,形式化严重
城市绿地系统化规划的主要目的在于科学、规范地进行城市场地建设,不但满足人们的审美需求,还能预防城市洪涝等自然灾害。然而就目前的城市绿地规划现状来看,过于重视审美要求,而忽略了城市绿地建设其他的作用。近年来,在城市发展中,一边是过于重视审美要求的绿地规划,一边是大规模的滥砍滥伐,造成绿地中遮阴树木明显减少,此外,在强调绿地的美化作用和图案时,整形修剪的花灌木、草坪以及创意平平的雕塑占据大量的空间,造成绿地空间的浪费。更有甚者,在面对上级主管部门的检查时,一味地应付对待,采用喷漆、挂假花等方式达到目的。这种种行为导致城市绿地规划形式化严重,没有积极发挥城市绿地建设的主要意义,归根结底,是人们对于城市绿地建设理念的误读和认识不全。
2.2 在城市绿地规划中,缺乏长远发展的理念
现阶段的城市绿地建设中,普遍存在一个现象,大张旗鼓地喊口号“用三到五年时间创造生态化园林城市”,然而,城市绿地建设是一个长久性的工程,一味地追求眼前的效益,既不能让城市绿地建设科学发展,又违背了可持续发展的内涵。一些城市出现了很多从农村引进或者购买树木进城的现象,也就有了所谓的“大树进城”现象,可以将城市区域内的绿地建设覆盖率大幅度上升,可是因为缺乏长期性的规划,导致“大树进城”现象只能解一时之需,而不能长远发展。
2.3 在城市绿地规划中,缺乏科学理论的指导
城市绿地系统进行规划,需要科学的理论指导和专业的技术手段是前提,如果没有一定的理论做指导,则绿地系统规划就像一盘散沙,导致在绿地系统整体规划上,出现杂乱无章的现象,例如已经规划的地域出现再规划或者丝毫不考虑当地的地域特征、地理位置、气候条件等因素,只是一味地想当前,按照自身的想法进行城市绿地系统规划。就我国目前的城市绿地系统规划来看,依然处于主管和概括描述的阶段,例如在物种的选择和搭配,生态过程等方面,需要大量科研分析和相应技术的运用,现在绿化工作中主观决断比较多,量化分析比较少,容易造成决策失误。
目前国内的理论研究和技术运用同国外相比还有一定差距,国内也有一些相关学者对城市生态和绿地系统也进行了相应的研究,但由于中间结合环节的原因,并未在实际规划建设中得到充分应用,建设生态化城市不仅只是一个口号,更需要科学的决策以及理论和技术支持。尤其在我国目前城市用地紧张,资金有限的情况下,更需要谨慎、科学的决策和实施,通过系统性的绿地分局、合理的种类配置,用有限的投入取得更好的生态环境效益和社会效益。
3 海绵城市背景下城市绿地系统规划的优化措施
3.1 转变绿地系统规划理念
城市绿地建设对城市雨水有渗透、滞留和净化的作用,是城市绿地部分生态功能的体现。传统绿地系统规划虽然也强调绿地生态功能以及效益,重视绿地系统规划的科学性,而在海绵城市背景下,绿地系统规划以原有的规划为基础,不断深入微观层面的绿地空间建设雨水循环的作用,促使在绿地系统规划中更加全面地考虑当地环境因素、气候条件以及地理特征,保障了城市绿地系统规划的质与量。此外,还需确定具有海绵效应的绿地比重以及城市绿地的数量,在此基础上,进而促使城市绿地与自然河道、树木园林以及其他具有海绵效应的用地空间尽可能实现具有联系的循环系统,从而进一步强化绿地建设技术对规划目标是现代的保障。
3.2 强化绿地功能和增加绿地类型
不同的绿地类型其所构成的形态不同,因此也导致后期绿地的功能有所不同,而由于不同区域之间雨水量数以及城市水质有所不同,导致对海绵城市背景下的城市绿地系统规划以及城市绿地建设提出新的机遇和挑战。原有的城市绿地规划对城市中的降雨量能达到一定的储存,但是当降雨量变大的时候,雨水就会排出城市,这对久旱缺雨的城市无疑是种浪费。相反,连绵不断一直降雨的城市,在遇到这种情况时,则会考虑城市绿地的排水以及渗透功能,由此可见,原有的城市绿地系统规划中的绿地类型中只有如湿地、下沉式绿地等具有明显的存储、调节作用。针对这种情况,需要对城市绿地系统规划的雨水存储预计排出功能进行研究,并建设一些新的绿地类型。
3.3 不断加强城市绿地建设技术
城市绿地建设离不开相应的技术做指导,专业的绿地建设技术不但会大大提升绿地建设的工作效率,还会大幅度地提高了绿地建设的质量,因此要不断加强城市绿地建设的技术力量。在海绵城市背景下,新的城市绿地建设技术要在绿地系统整体规划下,着重考虑不同植物群落、不同绿地类型、不同规划目的绿地的建设技术的差异。通过在实践中对城市海绵效应的不断认识和全面了解,对海绵城市背景下城市绿地建设中各方面因素进行完善,直至成熟,进而促进城市绿地建设的进一步发展,为城市建设做好保障。
4 结束语
综上所述,随着我国经济的不断发展以及科学技术的进步,城市建设发展日趋成熟,城市绿地系统规划作为城市建设中的一部分,对城市建设的发展有着至关重要的作用。近年来,海绵城市的概念不断深化,人们也越来越注重城市绿地建设在城市中的作用,城市绿地建设不止只是为了满足人们的审美观念,而是上升到具有一定实际意义的层次,例如对城市洪涝等自然灾害的预防等,要不断对城市绿地建设进行完善,从而促进城市的快速发展。
参考文献
[1]尹路.从绿地系统视角浅议海绵城市系统规划――以科尔沁右翼前旗科尔沁镇绿地系统规划为例[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2016(05):59-60.