前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的海绵城市优点主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:风景园林;适宜性评价;对比研究;海绵城市;水敏性城市设计
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)08-0100-02
1.引言
当今中国正面临着水资源短缺,水质污染,洪水,城市内涝,地下水位下降,水生物柄息地丧失等各种各样的水危机,问题非常严重。在这样的背景下,2014年10月中华人民共和国住房和城乡建设部了《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》),其总体目标是强化城市径流雨水源头减排的刚性约束,使城市开发建设后的水文特征接近开发前,有效缓解城市内涝等。因此,海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发。20世纪90年代的澳大利亚出现了一种城市规划新方法――水敏性城市设计(WSUD),如今WSUD为解决城市水体、污水和暴雨雨水等问题提供了更多的商业机会,并转向关注水体污染、水土流失、城市内涝等近年来影响人们生活的城市水问题。《水敏性城市设计评估选项》(以下简称《选项》)编写于2009年,并随水源提倡法案条文(National Water Initiative(NWI))的发展而得到了一定的发展。
《指南》建设流程和内容已成为海绵城市建设试点的参考依据,通过对《选项》的评估过程和方法进行介绍,并比较研究国外雨洪管理体系,促进中国海绵城市的建设。比较方面包括二者的目标、场地类型、具体设施三个方面。我国在海绵城市建设过程中应当注重不同基址条件对海绵城市建设的适宜性,因而还补充介绍了WSUD的评估选项和内容,以说明在海绵城市设计阶段的场地评估对海绵城市建设的必要性。
2.设计目标
WSUD的目标设定包括以下几个方面:从功能角度出发,注重雨水措施的生态多功能性。“水质”目标包括减少污染荷载及环境保护的多重目标。“水量”目标包括对径流持续时长、洪水频率、峰值流量和径流总量控制。“养护”目标包括敏感区域维护和自然排水系统养护等目标。“水供给”目标包括饮用水需求和供给缩减及可持续循环。我国《指南》的目标设定于规划阶段,目标包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用。其中低影响开发雨水系统的径流总量控制一般采用年径流总量控制率作为控制目标。且径流总量控制目标以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌的径流排放量为标准。
《指南》的目标着重于雨洪径流总量控制,目前径流污染强调对悬浮物(SS)年总量进行控制,在污染严重的区域并具有过量的有害化学成分类型的情况下,其原有功能会受到影响的同时也可能发生二次污染。因此用地类型应当具体到实际项目中,宜结合专业分析软件与单项设施事先进行适宜性评价。
3.具体设施
最佳管理实践(BMP):是指在WSUD中具有保护、收集、治理、传送、存储和再利用水资源的结构和非结构性元素。WSUD结合了工程和非工程措施,并且能够影响开发过程中居民的用水行为。导则将工程性BMP分为了两个种类集群,包括“饮用水需求缩减技术”以及“暴雨雨水管理技术”,并对其特征进行介绍。
《指南》中将具体设施按功能分为渗透、存储、渊节、传输和截污净化设施。指南列出了每种设施的施工做法。在实际建设项目中,应当注重设施中不同土壤类型的渗水能力需要与设计目标的降雨频率相适应,以确保在规定时间内各个设施能够将其中的雨水排空以承担下次降水事件;此外《指南》中欠缺对每种措施所承担的污染物去除功能的量化评估方法。
4.场地类型
最佳规划实践(BPP):指WSUD的基址评价,规划和设计部分,是由在城市范围内能够达到特定的管理目标的最佳实践规划方法所构成的。它基于基址的物理和自然属性以及容量评价,将水体和相关环境管理目标融入规划和设计中。
《选项》中将BPP所涉及的场地类型划分为:公共开放空间网络;房屋、道路布局;街道景观等几种场地类型。《指南》巾的场地类型分类也囊括了所有城市室外用地类型,针对各实际情况提出了参考设计理念,并提供了设施规模计算方法,此方法已运用于大量理论研究中。
基于现有的BMP,在具体的发展类型和用地规模中则可以在现有工程技术成果中选用适当的BMP达成WSUD设计目标。与中国海绵城市建设导则不同之处在于,该导则同时也将饮用水供需缩减技术与雨洪管埋技术同时加入到了WSUD中,每项技术措施各自对应各种类型的场地提供了一系列是否适宜的建议,并由等级评分的方式决定是否选择某项具体措施。
5.WSUD选项的评估
《选项》的特点在于其WSUD选项评估,可以分为对WSUI)选项的价值评估和WSUD评估过程。WSUD选项的价值评估方法利用了三重底线对各个选项进行评估,但这种方法若进行量化则更佳;在WSUD评估过程中,将评估尺度分为了三个等级,第一等级是广域评估,作用是保证WSUD达成总体目标:即现有成果是甭达到总体水文影响最小化、是否保护环境的特定生态功能、是否具有备用水源、是否达到总污水处理目标、总成本是否最低等;第二等级是局部范围评估,该评估确定的是具体目标(包括水质,水文和饮用水,污水减排目标等)所对应措施的类型。第三等级是详细评估,即埘详细设计要素的评估以及检查与导则不相符的技术措施。评估过程由第一等级逐级发展至第三等级。
5.1局部范围水敏性城市设计目标的评估
在局部范围WSUD目标评估中,导则将评估过程以不同的技术类型分为两部分:“暴雨雨水管理技术”评估和“饮用水缩减技术”评估。在前者的评估中,评估方法分为两步,第一步是WSUD措施针对特殊的基址的可行性、适宜性和威胁性的基址评估。基址评估利用评分系统来衡量WSUD措施实施的危险因子的重要性,如果危险闪子得分高,其重要性也会随之提升,危险因子包括平均坡度、年均降水量、土壤渗透能力等。并且对每一项危险因子进行权重分配再合计总分,从而得出该项评估结果。根据不同的分数段又推出了低、中、高实施风险所分别对应的评估等级和与其形成正比的所需信息量(图1)。
第二步则需确定WSUD所采用的过滤净化技术是否能达到相应过滤目标。例如在暴雨过滤净化评价中,单一过滤设施都应有多种功能和形态,该导则罗列出不同占地面积的治理设施所能承担的过滤和净化能力,其研究成果显示其面积与所承担的过滤功能数量和可过滤的污染物粒径以及限制因素数量成正比。所以需要根据设计方法措施的限制性因素因地制宜地选择合适的对象及规模。
5.2综合化的暴雨、雨水和污水评价
在局部评估过程之后则是整个设计方案的综合化评估。WSUD综合化适宜性评估项是基于水质、水量、水供应、污水、环境设施的WSUD总体目标而设立的,选择适当的BMP并进一步进行量化评估,以确定最适合解决基址特定问题的措施,量化评估中得分过低的项目需要对其必要性进行判断。
针对分值低的特定低分BMP则需要对其缺欠功能进行补充,并对为每个BMP重新进行适宜度量化评分,具体设施正如前文所述分为两个方面,“饮用水缩减技术”以及“暴雨雨水管理技术”。用这些具体BMP设施再次与以上评价方面一一对应,分析评估其适宜性,得出的评价结果对整个WSUD项目都有参考性的价值(图2)。
《选项》以评估的方式将基于实际条件的BPP所对应下的BMP与最初的总体WSUD设计目标相互融合,一旦在评估过程中发现某些BPP与整个项目不相符合,则会进行调整和重新评估,即第三等级详细评估的任务。
6.结论
经过对《指南》和《选项》的目标、设施、场地三个方面的相同与不同之处的分析,应当认识到我国海绵城市还处于初期建设阶段并且详细介绍了后者的评估过程和方法,从而得出《选项》对我国《指南》所具有的借鉴性意义。
(1)从二者的设计目标量的比较可知,在总体目标的设定阶段益将目标设定得更为充分,需要考虑污染较为严重和降水频率较高的条件下,降雨事件对设施排水的不利影响;并在污染物净化目标方面加以完善,以保证设计目标对项目的整个生命周期发挥导向作用。
(2)由于《指南》中的各种技术措施相比于《选项》缺乏系统的评估及评估方法的介绍,其在不同条件下的净化能力、使用寿命、建设成本、适应能力等各项数据据应经过专业评估和实验得出,为项目各个目标提供参考数据。
(3)与《选项》极为相似的是《指南》中的场地类型的编制,应当注重各个地区场地的特殊性,根据各个地区的特点,并通过量化评估选择适当的措施类型,在评估过程中应当借鉴国外对水文、地形高程等数据的相对易于获取的优点。
【关键词】柯桥区;排水;合理性;水资源;河道;下沉式广场
一 、引言
绍兴市柯桥区位于浙江省中北部,绍兴市北部,会稽山北麓,地处长江三角洲南翼。柯桥区位于浙江中北部地区,北部地处绍虞平原,南部紧靠会稽山脉。气候温和,四季分明,雨量充沛,降水时间分布季节性明显。属于东亚季风区,季风气候显著。年平均降雨量1469.8mm,最多年雨量为1806.2mm,出现在1975年;最少年雨量为911mm,出现在1967年。汛期主要集中在5月到10月。年平均雨日为158.6天,年最多雨日达227天;年最少雨日为134天。
防洪排涝河道整治一期工程是以防洪、排涝为主,结合改善水环境等功能的综合性水利工程,2009年被省发改委列入省重点建设工程A类项目。截止2014年底,柯桥区已建成滨海闸枢纽工程和姚家埠至滨海排涝闸17.6公里河道治理工程,完成总投资约4.5亿元。2015年以来,柯桥区水利水电局一面增强施工力量、优化施工组织,一面与相关镇街紧密配合加大政策处理力度,深入村居及时协商解决问题,进一步加快推进防洪排涝河道整治一期工程,取得了明显成效。
工程建成后,将基本形成绍兴平原排涝快速通道,使河道防洪标准达到50年一遇,治涝标准达到20年一遇最大24小时暴雨不受淹,切实增强绍兴平原的整体防洪排涝能力,优化水生态环境,促进柯桥区经济社会的可持续发展。
二 、城市排水系统
城市排水系统是一项不可或缺的基础设施,对城市的正常运行起到了重要的作用。城市排水系统与给水密不可分,共同组成了现代城市的水循环系统。城市排水系统的合理与否直接关系到了城市的全局发展,而城市排水工程是处理城市污染、城市排涝和防洪等的骨干工程。排水系统包括道路排水管网、泵站、具有调水蓄水功能的湖塘、河道以及污水处理厂等相关设施。
城市排水系统作为城市的使用设施,受到了气象、地表水位差、电力中断和排水系统规划等因素的影响。在南方一些城市中,城市排水设计过程中存在很大的不足,如城市河道设计过于拘谨,城市治水不合理,治水机制缺乏合理性。给水缺乏节水系统的控制,造成水资源的浪费。在排水过程中,经常会由于污水造成周边土地和环境的破坏,影响城市的可持续发展。
如今,我国很多城市一逢暴雨就“看海”的情况经常出现,这种现象的产生就是由于在规划初期未能对城市排水充分考虑。通常,在进行排水系统规划时要考虑排水分区、排水管网设置、可持续、与周边区域结合和加强管理体制等几方面。
三、 排水系统新理念
2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”概念首次提出;2013年12月12日,在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调:“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”。而《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建(试行)》以及仇保兴发表的《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》则对“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。提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。
国务院办公厅出台“关于推进海绵城市建设的指导意见”指出,采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施,到2020年将80%的降雨就地消纳和利用。建设海绵城市,首先要扭转观念。传统城市建设模式,处处是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水,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。根据《海绵城市建设技术指南》,城市建设将强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。
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。建设“海绵城市”并不是推倒重来,取代传统的排水系统,而是对传统排水系统的一种“减负”和补充,最大程度地发挥城市本身的作用。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。
作为城市发展理念和建设方式转型的重要标志,我国海绵城市建设“时间表”已经明确且“只能往前,不可能往后”。全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。确定的目标核心是通过海绵城市建设,使80%的降雨就地消纳和利用。围绕这一目标确定的时间表是到2020年,20%的城市建成区达到这个要求。如果一个城市建成区有100平方公里的话,至少有20平方公里在2020年要达到这个要求。到2030年,80%的城市建成区要达到这个要求。
四 、设计合理性――以绍兴市柯桥区为例
2015年,柯桥区实现全部工业总产值3971.83亿元,其中规模以上工业总产值3478.32亿元,增长2.5 %。全部工业实现主营业务收入3880.30亿元,其中规模以上工业实F主营业务收入3386.79亿元,增长2.9%。
实现规模以上战略性新兴产业产值939.95亿元,占比为27.0%。大纺织业实现产值2263.76亿元,增长5.4%;实现利润120.75亿元,增长16.9%。非纺业实现产值1214.56亿元,下降2.4%;实现利润69.90亿元,下降12.6%。新产品产值1139.35亿元,增长25.8 %,占规上工业产值32.8%;规上高新技术产业产值277.76亿元,增长4.0%,占规上工业产值8.0%。
结合柯桥区域经济特殊性,以合理运用城市水资源,达成现代化城市的可持续发展为目标,需要从三个不同角度去设计,在进行排水系统设计时还应充分考虑纺织产业的分布。
1. 宏观层面。
从宏观角度分析得出排水系统设计所面临的问题,相邻城市、相邻地域已不是规划区内的问题。一方面,给水安排需要围绕水源及节能、合理供水及保证溯源平衡为基础;另一方面,排水系统需要以防洪排涝及控制污染为目的。
(1)防洪排涝
防洪排涝可分为两部分,即防外洪及排内洪,外洪重在防,内洪重在排。考虑源头不同的水,也通常用不同的解决方案。城市的水一般是雨水降落产生,所影响范围不会太大。
瓜渚湖位于柯桥中国轻纺城东北,南阔北狭,南北长2公里,东西长约1公里,水面面积1.5平方公里,为绍兴平原第三大湖。瓜渚湖与大小坂湖是柯桥海绵城市的重要组成部分。柯桥河网密布,将河湖连通不仅将改善了周边区域的生态环境,也为工业及农业发展提供丰富的水源保证,对柯桥经济社会发展和水生态文明建设起到重要和不可替代的作用。从当前和未来经济社会发展及生态恢复等方面的需求来看,实施河湖连通工程意义深远,效益重大。
(2)水资源平衡
合理供水及保证水资源平衡可在一定程度上解决水资源短缺及分布不均的情况。在规划城市建设时,必须考虑水资源供需是否平衡。合理供水可改善水质,节约资源,推动供水行业发展。
(3)污水处理
污水集中处理,水质水量稳定,但建管道总费用高,设备庞大,耗能大,技术和管理水平要求高。污水分散理优点与缺点共存,如何将污水集中处理和分散处理相结合,二者取长补短显得尤为重要。
2. 中观层面。
本层面有承上启下的作用,其重心主要在于城镇及片区的给排水系统(包含并不限于中心城区的给排水规划设计和污水处理厂的规划设计)。
(1)给水系统
在大多数居民及单位使用了变频装置,尤其是广泛适应了城市给水管网智能化供水设备的前提下,供水的日变化系数增大以及高峰用水量的增加导致水厂的供水工程加大,这是中观最值得注意的问题。
(2)雨水系统
雨水系统、防洪排涝和城市竖向规划三者相辅相成,市区内河通常采用五年一遇水满不外流的设计标准,洪峰相遇的概率很高,而排水管道的出流往往也是高压性的。因此,雨水系统需要定期校对压力流,并且及时调整竖向标高,防止溢水情况的发生。
(3)污水系统
柯桥老城区与新城区并存,在老城区应采用分流制,而在新城区宜选用合流制。根据污水处理厂厂外管网工程实验表明,分流制需要在化粪池口开口,并选用具有专业技术的团队实施监督及施工。柯桥属于中小城市,因此也应考虑在进河流前设置截流干管,使早期雨水和污水通过截流干管都进入水处理厂,节省投资。另外,污水也可经过中水回用等处理,投入景观设施,或者运用物理及化学方法,改善水质后再使其流入内河。
3. 微观层面。
要实现可持续发展必须进行创新,运用创新思维及技术去解决问题。城市排水规划环环相扣。在微观层面,重担就要落到每一个工厂、每一个居民区和每一个排水系统的设计上。
重度耗能低量负荷的这种低形式是不符合中国现代国情的,而延时曝气的方案也会适时淘汰。而移动床、流化床、A/O工艺法均可为中国当下的发展方向。污水管道最常用材料是塑料复合管材,PE管质量好,PVC-U管使用广泛,具有较高的抗冲击性能和耐化学性能,PVC管通常用于排污管道。在施工时要分层夯实,尽量保证管道的回填质量,防止管道因回填质量的问题而变形超标。雨水属于水循环中的一个环节,若对其合理拦蓄和利用,将可以节省资金,促进生态发展。
(1)疏河道。“深淘滩,低作堰”,这是久经历史检验的治水良策。疏拓作为柯北直排钱塘江骨干河道的滨海大河,充分利用钱塘江潮位低、持续时间长的排涝优势,畅通北排通道,有效降低柯桥地区水系水位。结合清水工程和河道总体规划,疏浚拓宽柯桥所有骨干河道,如瓜渚湖、直江、东小江,整治河道上的违章建筑物和构筑物,经科学预测,此项措施可在暴雨期间降低城区水位12厘米,降低柯北水位10厘米。
(2)建设城市下沉式广场,起到分流雨水的作用。
(3)控制绿化标高,颠覆原先的绿化种植设计思路,从高于路面到低于路面,至少绿化地面与路面齐平,最好能低于周边地面标高5至25厘米,形成下凹式绿地,使绿地上的自然降水能渗入地下,减少路面径流。四是科学制定雨水径流控制标准,扩大可渗水地面面积。通过这些措施,既增强了城市排水防涝能力,又提高了城市的亲水性、透水性,对于减轻管网排水防涝压力也大有裨益。
五 、结语
在五水共治的大背景下,柯桥区坚持科学发展观,贯彻节能环保理念,加大雨水公园、植草沟、雨水调蓄池、下凹式绿地和可渗透停车场建设,分类别,科学定标准;治点线,注重抓管理;强预测,提前降水位;调蓄洪,多举措并重,在城市排水方面取得了显著成效。
参考文献
[1]李春院. 浅谈城市市政给排水的规划设计[J]. 江西建材,2016,14:16-19.
[2]徐晓星. 试论海绵城市建设中的抗涝问题[J]. 智能建筑与智慧城市,2016,05:30-31.
[3]温善荣,黄金军,陈阿萍. 浅谈生态水利在城市水利设计中运用[J]. 湖南水利水电,2016,02:74-76.
[4]李兵. 株洲市城市排水(雨水)防涝综合规划综述[J]. 中国市政工程,2016,01:31-33+91-92.
消声器是能够阻挡声波的传播、而又允许气流通过的一种器件,是消除空气动力性噪声的重要措施和有效工具。消声器通常作为一种装置安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中以降低噪声。
消声器的种类很多,但究其消声机理,又可以把它们分为六种主要的类型,即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器。
阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列,就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时,一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉,使通过消声器的声波减弱。阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路,吸声材料类似于电阻。因此,人们就把这种消声器称为阻性消声器。阻性消声器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。
小孔消声器的结构是一根末端封闭的直管,管壁上钻有很多小孔。小孔消声器的原理是以喷气噪声的频谱为依据的,如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替,当气流经过小孔时,喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频,使频谱中的可听声成分明显降低,从而减少对人的干扰和伤害。
于是本人想到把“小孔消声器”和“阻性消声器”的原理结合起来,利用“小孔消声器”的结构和“阻性消声器”的消声方式发明一种综合两种消声器优点的复合消声器。
首先选择一种外表凹凸不平的矿泉水瓶(图1),然后在矿泉水瓶的表面打孔(图2)。打孔的目的是为了在保持喷口的总面积不变的前提下,用很多小喷口来代替,当气流经过小孔时,喷气噪声的频谱就会转向高频或超高频,使频谱中的可听声成分明显减低,从而减少对人的干扰和伤害。
第二步,剪掉矿泉水瓶的末端,然后往矿泉水瓶子里面塞满海绵,同时在矿泉水瓶的外壁也包一层海绵,目的是当声波进入矿泉水瓶时,由外面海绵和矿泉水瓶阻挡掉一部分声能,使之进入矿泉水瓶内部,经过多孔材料的空隙中摩擦转化成热能消耗掉,从而使通过消声装置的声波减弱甚至消失,以此来达到消声的目的。
第三步,在矿泉水瓶的两端各插一根筷子用作带动装置,如图3所示,然后在窗户的两端用带动装置使消声装置动起来,从而达到消声的效果。
关键词:人工生物浮岛;载体;植物;水体;徐州
收稿日期:2012-02-02
基金项目:江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目“水上花园营造及其对水体净化的技术设计”;徐州市科技计划项目“徐州市采煤塌陷区湿地公园建设关键技术研究”(编号:XJ08062)资助。
作者简介:刘 雷(1988―),男,江苏南通人,徐州工程学院环境工程学院大学生。
通讯作者:杨瑞卿(1966―),女,山西晋中人,副教授,主要从事城市景观生态及城市园林绿化方面的教学与研究工作。
中图分类号:X524
文献标识码:A
文章编号:1674-9944(2012)02-0099-03
1 引言
水体富营养化问题是当今世界面临的最主要水环境问题之一。在修复富营养化水体的各种措施中,人工生物浮岛生态修复工程是一种低成本、低能耗、易管理,同时又可美化环境的新技术,有着其它水富营养化治理技术不可比拟的优点,尤其适用于城市景观水体的净化。
徐州市城区内水系丰富,湖、河交错。南有云龙湖,北有九龙湖,东有金龙湖,西有九里湖,形态各异,姿态万千;故黄河、玉带河、奎河、徐运新河等纵横交错,遍布市区,并形成各具特色的湖河风光带,极大地丰富了城市景观。然而,受各种因素的综合影响,这些湖、河的水质出现不同程度的富营养化,影响了其生态和景观功能的充分发挥,因此,建设人工生物浮岛,对其水质的改善具有重要意义。
2 人工生物浮岛技术
人工生物浮岛技术是按照自然界自身规律,人工把高等水生植物或改良的陆生植物,以浮床作为载体,种植到富营养化水体的水面,通过植物根部的吸收、吸附作用,削减富营养化水体中的氮、磷及有机物质,从而达到净化水质的效果,同时又可营造水上景观。与其他处理方式相比,生态浮岛技术具有以下优点。
(1)不受水深及水体透光度限制。人工生物浮岛技术把生活在岸边淤泥中的水生植物移栽到漂浮的浮岛上,整个浮岛可以在水面上自由移动,在水深较大的地方同样可以发挥作用。
(2)基本不产生二次污染。人工生物浮岛在治理水污染过程中主要通过植物的吸污能力净化水体,植物老化后可人工采收后带离水体,基本不会产生二次污染。
(3)在净化水体的同时,又可美化环境。在人工生物浮岛上种植具有一定观赏价值的植物如美人蕉、鸢尾、旱伞草等,在净化水体的同时,这些浮岛又像一个个漂浮在水上的袖珍花园,丰富水面景观,美化河湖环境。
3 人工生物浮岛在徐州的应用研究
3.1 研究背景
徐州是一座传统的重工业城市,资源的开发、工业的发展、日益增加的城市人口使得城市环境受到破坏,水资源的污染尤其严重。徐州市的云龙湖、九里湖是城市两座体量较大的蓄水湖,享有徐州市“绿肾”的美誉,在城市的建设和发展、维护生态平衡等方面具有不可取代的作用。
云龙湖作为徐州市大型人工景观湖,是徐州市城市景观多样性的重要组成部分。近年来,滨岸带的过度开发对该湖生态系统的影响较大,导致水质质量逐年下降,生态系统较为脆弱,水体处于富营养化的边缘,对其的治理迫在眉睫。
九里湖是由于煤矿开采地表塌陷积水形成,2006年徐州市政府斥资15亿元,用于九里湖的改造建设,2008年10月,九里湖湿地公园建成开放,是徐州继新沂骆马湖后,第2个获得省级湿地公园认定的景区,但地处采煤塌陷区的环境背景,使其水质受到一定影响。
为改善这两个湖的水质,同时为探讨适用于徐州的人工生物浮岛建设技术,2010年课题组分别在云龙湖、九里湖各建了一个生物浮岛进行观察实验,以对其今后的建设和发展起到一定的参考作用。
3.2 人工生物浮岛载体材料的选择
浮岛载体材料选择及植物配置是人工生物浮岛技术的核心组成部分,在选择浮岛载体时,应尽量满足以下几个条件。稳定性,浮岛载体必须具备一定的强度,在开阔水面的浮岛必须具备一定的抗风浪能力;耐久性,浮岛材料在水里浸泡的时间较长,在污染较严重的水体中,水体可能还具有腐蚀作用,所以要求浮岛材料具有较强的耐腐蚀能力;经济性,浮岛材料应尽量价廉易得,以便于浮岛技术的推广应用,降低成本;环境的协调性,生物浮岛应尽量和周围环境协调,以免影响景观;结构的简易性,浮岛必须结构简单易于建造,移动性和维护性等都要求较好。
根据以上要求,考虑到两个湖的具体情况,同时也为了便于比较研究,分别采用了以下两种载体。
云龙湖是云龙风景区的重要组成部分,游人量大,景观要求高,因此选用了比较美观的PVC材料,浮床主体部分由圆形塑料栽植盆构建,盆与盆相互连接,形成统一整体,具有抗风浪、保稳定的效果。盆中央留有一圆形孔洞,将种植植物用海绵包裹缠绕放入孔洞,即可使用,效果如图1。
九里湖由于距市区较远,游人量少,故选用了生态性强、造价低但景观效果一般的竹排结构。竹排长7.2m,宽4.2m,两根竹子1组,植物种植在两个竹子的夹缝之间。每个竹排17组,每组间距12~14cm,为植物留有足够的生长空间。竹排之间相互连接并用木桩进行固定,防止风浪冲击。竹排底部用尼龙网包裹,防止鱼虾等水生动物撕咬植物根部,导致植物死亡,效果如图2。
3.3 人工生物浮岛植物种类选择
根据国内相关文献报道,美人蕉、旱伞草、鸢尾、千屈菜、再力花、梭鱼草、花叶芦竹、菖蒲、灯芯草、水葱、慈姑等水生植物都可栽植于人工生物浮岛上并均具有较好的水质净化功能。在选择两湖生物浮岛的的植物种类时,主要考虑以下因素。
(1)适生性。为选择适于两湖生长环境的植物,先在室内模拟两湖环境对植物的生长状况进行试验,将美人蕉、旱伞草、常绿水生鸢尾、灯芯草、梭鱼草、菖蒲6种植物栽植到打孔后的塑料泡沫板上后放到用NH4H2PO4、MgSO4•7H2O、Ca(NO3)2•4H2O、KNO3等量混合物配制的营养液中,观察其生长状况。观察结果表明,美人蕉、旱伞草、菖蒲生长状况相对较好。
(2)净化能力。净化水质是生物浮岛植物的首要功能,因此植物的选择需要根据水质检测结果,植物本身吸收污染元素的能力等众多因素来确定。
首先对两湖湖水进行采样并对其水质进行分析检测。分析检测结果表明,云龙湖湖水平均pH值为7.80,为弱碱性,COD含量为9.70mg/L,主要污染物为N、P;九里湖湖水平均pH值为7.90,为弱碱性,COD含量为9.77mg/L,主要污染物同样为N、P。通过查阅相关文献,在拟选择的6种植物中,美人蕉、旱伞草、菖蒲对N、P的吸收能力相对较强。
(3)景观效果。考虑到云龙湖、九里湖都是徐州重要的景观湖,景观要求较高,因此在植物选择时也充分考虑了其观赏性及冬季景观效果。
综合以上3个因素,确定使用美人蕉、旱伞草、菖蒲、常绿水生鸢尾4种植物作为人工生物浮岛的植物种类。阔叶开花的挺水植物美人蕉,生命力旺盛的旱伞草、生长周期长、外观形态优美的菖蒲和四季常绿的鸢尾高低搭配合理、季相分明,在景观化水体的同时,满足了不同季节的造景需要,确定好人工生物浮岛的结构材料和植物选择后,着手浮岛的建设,2009年9月云龙湖、九里湖两处人工生物浮岛建成投入使用。
3.4 人工生物浮岛建成后的作用分析
(1)对水体污染的净化作用。通过人工生物浮岛技术的运用,水体中COD、TP、TN 含量有所下降,九里湖水华现象得到一定程度的缓解;云龙湖浮岛周围氮含量明显下降,湖水水质有所提升。
(2)景观作用。人工浮岛建成后,宛如两个袖珍的绿岛,漂浮在水面上,丰富了水面景观,尤其在夏季,美人蕉花大艳丽,旱伞草婆娑多姿,别有一番风趣。
(3)消波、护坡作用。人工生物浮岛浮于水面,在一定程度上具有消波的作用。云龙湖、九里湖体量较大,风浪对坡岸的侵蚀比较明显。在试验区域,湖中波浪经过浮岛的阻隔,对坡岸的侵蚀程度明显下降,整体上起到消波、护坡作用。
(4)生态效益。由于人工生物浮岛的建设,周围的鸟类、昆虫有了充裕的活动、捕食区域,鱼虾等水生动物也常聚集在浮岛周围,构成了和谐繁荣的自然生态景象。
3.5 人工生物浮岛建设中存在的问题
(1)浮岛材料及构造存在不足。云龙湖塑料浮岛材料的连接经过一个冬天的严寒天气,由于湖面封冻及日晒雨淋,加上管护不当等原因,部分已经破坏分解,整体景观受到严重破坏。九里湖的竹排经过风吹日晒、波浪冲击也有不同程度的损毁。
(2)植物景观冬季效果差。因为受到徐州的气候、水质等自然条件的影响,人工生物浮岛冬季景观效果较差,大多植物都已经枯萎,失去了浮岛原有绿荫葱葱、景色宜人的效果(图3)。
(3)植物种植用材料对水体产生一定污染。植物种植时都是用海绵缠绕根部后插于孔洞和竹排夹缝中,经过水体长时间的浸泡、侵蚀,海绵已经分解碎裂沉入水中,对水质环境造成了污染。
(4)后期管理维护有一定困难。因为人工生物浮岛建设在水中,后期管理维护比较困难,植物都是自由生长,不能对其进行修剪整理,所以生长状况及景观观赏功能被削弱。
4 结语
通过对人工生物浮岛技术在徐州市应用的探索,不难发现,在建设人工生物浮岛的过程中还存在不少技术问题。需要在浮岛材料、植物选择、栽植方法和后期维护等方面进行更多的探索与研究,以寻求更好的解决方案。
人工生物浮岛作为新兴的生态水处理方法,在处理水污染、美化城市环境、修复生态等方面有着其他水处理方法无法替代的优势,希望更多的人关注人工生物浮岛的建设与运用,让它在净化城市水环境,美化城市景观,构建和谐美好的家园中发挥重要作用。
研究过程中得到徐德兰老师和张建昆老师、赵侨、梅丽、於敏敏、别广和、蔡骏、梅古阳等同学的指导和帮助,谨致谢忱。
参考文献:
[1]
李英杰,金相灿,年跃刚,等.人工浮岛技术及其应用[J].水处理技术,2007,33(10):49~51.
[2] 王 ,刘 阳,王泽民,等.人工浮岛技术应用前景[J].环境保护科学,2008,34(5):23~25.
[3] 马风有,李 强,邓辅商.人工浮岛载体设计研究[J].中国农村水利水电,2007(5):85~87.
[4] 唐林森,陈 进,黄 茁.人工生物浮岛在富营养化水体治理中的应用[J].长江科学院院报,2008,25(1):21~25.
[5] 史秀华,梁素娟,杜林根,等.人工浮岛的制作解析及其在湿地中的应用展望[J].广东科技学报,2008(108):201~202.
[6] 丁则平.日本湿地净化技术人工浮岛介绍[J].国外水利学报,2007(2):63~65.
[7] 张 敏,梅 凯,张 睿,等.组合植物型人工浮岛连续净化生活污水研究[J].安徽农业科学,2011,39(9):5 199~5 200,5 202.
[8] 宋思铭,张振明,余新晓,等.植物人工浮岛对湿地污染物净化效果研究[J].水处理技术,2011,37(10):121~124.
Application of Artificial Floating Island in Xuzhou City Liu Lei,Yang Ruiqing
(School of Enviromental Engineering,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou 221018,China)
清华大学建筑设计研究院有限公司副院长、副总建筑师。中国工程咨询协会副会长、教育部教育建筑专家委员会委员、香港建筑师学会会员。主要代表作品:徐州博物馆、大连理工大学创新园大厦、清华大学医学院、先正达北京生物工程实验室、清华大学图书馆北馆等。
王宇婧
清华大学建筑设计研究院有限公司综合三所建筑师。清华大学建筑学学士、城乡规划学硕士。
为什么要建设绿色中小学校园
目前,随着低碳节能观念和技术的成熟,绿色节能成为建设领域的共识和必然路径。中小学校校园的绿色设计成为关注的热点之一,在绿色设计方向提升其目标和动力既是可持续发展的要求,也是学校建立自身特点和提升教学效果的途径之一。
可持续发展的发展观已成为人类的普遍共识,作为世界上人口最多的国家之一,教育未来世界主人的中小学校,是践行这一理论的重要阵地。“绿色校园”建设的重要性体现在校园的全过程建设中,也体现在校园作为环境对学生人格的塑造中。
根据教育部2014年全国教育事业发展统计公报中的数据,我国现有小学20.14万所,初中学校5.26万所,高中阶段学校2.57万所。全国中小学校在校生人数1.8亿人,校舍面积总数达162606万m2。尽管其每个规模不大,但总数众多。目前的中小学校园普遍存在校园环境建设单一、建筑能耗管理缺失的问题。郑观应曾说:“学校者,造就人才之地,治天下之大本也。”学校建设对于社会发展的意义不言而喻。推进总数庞大的中小学绿色校园建设,将有力推进整个社会的绿色发展、循环发展、低碳发展。
据美国Heschong Mahone Group的研究成果表明,学校教室的自然采光设计直接影响着学习效率和成绩。其他条件相同时,在自然采光条件最好教室中的学生比在自然采光条件最差教室中的学生在一年的数学测试中进步20%,在阅读测试中进步26%。另一研究则表明,当通风方式得到改善时,学生的缺勤率减少达60%。可见,建设绿色的中小学校园,改善学校建筑采光通风等环境对营造健康的学习、工作环境和提高教学质量意义重大。
中小学校园是学生学习成长的环境,人改变环境,环境也影响人的行为,中小学绿色校园是学生可持续教育的直接载体。我国古代就有钟灵毓秀一说――只有凝聚了天地间的灵气,才能孕育出优秀的人物。被称为“俄罗斯教育心理学的奠基人”的乌申斯基也说过:“美丽的城郊、馥郁的山谷,凹凸的原野,蔷薇色的春天和金黄色的秋天,难道不是我们的老师吗?”环境对人产生的潜移默化的作用是不可忽视的。因此,中小学绿色校园本身即是可持续发展理念的载体。建设绿色校园有利于充分发挥环境育人的功能,让学生从小树立绿色、环保、低碳的理念,养成良好的节能环保的生活习惯,对推广绿色理念、节能意识发挥着深远的社会影响。
同时,中小学绿色校园本身也可成为一种有效的教育资源,将校园内的一些绿色措施与可持续教育结合起来,让学生在真实环境中进行体验,主动探索研究,可以激发其对环境的热爱,同时培养学生调查研究的能力。
中小学校园绿色设计
“绿色校园”是指“在其全寿命周期内最大限度地节约资源(节能、节水、节材、节地)、保护环境和减少污染,为师生提供健康、适用、高效的教学和生活环境,对学生具有环境教育功能,与自然环境和谐共生的校园。”如何建设绿色中小学校园,在校园设计时需要从哪些方面着手,绿色校园建设有哪些原则和方法?下面将从绿色校园环境、建筑节能以及建筑舒适性三个方面来具体阐述。
绿色校园环境
(1)校园总体布局
在进行校园规划总体布局设计时,应基于校园所在地的气候环境,结合建筑功能,形成校园总体布局策略。在此基础上通过校园物理环境仿真模拟技术,如日照模拟、风环境模拟、照明系统模拟以及立面采光遮阳模拟等的应用,将校园总图布局方案进行不断修正,最终形成符合绿色校园要求的能够营造良好校园物理环境的布局,如图1为北方某小学风环境分析图。
(2)生态绿化系统
如果说教学楼、体育馆、礼堂等是中小学校园中的“图形”,那生态绿化系统就是承载这些建筑的“基底”。一个有机丰富的生态绿化系统对于中小学校园环境的塑造不可或缺,有时还能弥补建筑布局的不足。在进行生态绿化系统的构建时,可灵活借鉴景观生态学的理念。其主要目标是将校园环境中的自然、建筑与人类活动三方面统一为一个相互促进、相互影响的有机整体。
在具体设计过程中,应先从宏观区位出发,使校园的景观格局与其所在大区域的地形、地貌、植被以及水体等要素协调。中观层面,可借鉴景观生态学中的“斑块一廊道一基质”模式,基质是整个校园绿化系统,斑块是规划设计中的景观节点,而廊道则是将各节点与整个校园联系起来的道路、河流等。微观层面,在植被的选择上应充分考虑学校所在地域气候特征,选用合适的树种。在具体“斑块”设计时应考虑到多样性,并利用不同种类动植物在时间、空间和营养生态等方面的差异来合理配置。同时,还可循环利用绿地凋落以及绿肥等形成整个系统的自肥循环机制,这样也可减少绿地维护工作,进而降低运营费用。
(3)“海绵”校园
随着我国经济的发展和城镇化水平的提高,许多城市在快速建设的过程中也面临着严重的内涝问题,并伴随着径流污染、水资源匮乏等发展困境。在这样的背景下,国家提出了“海绵城市”的概念――“海绵城市就像一块海绵那样,能把雨水留住,让水循环利用起来,把初期雨水径流的污染削减掉。”
学校校园作为城市中的小社会,也应引入海绵城市理念,着力构建能弹性适应环境变化与自然灾害的“海绵校园”。具体来说,要结合校园内水系、道路、广场、绿地等空间载体,建设低影响开发的雨水控制与利用系统。如加深蓄水池深度、降低水温;改造道路、广场,增加透水性地面比(透水路面砖每平方米可储存雨水量达8~12L),提高校园蒸发能力;改变传统集中绿地建设模式,将小规模的下凹式绿地渗透到校园中;将收集到的雨水循环利用到卫生间排水和绿地灌溉水等,如图2为德国某学校采用下凹式绿地等形成海绵校园。
建筑节能
在建筑的全生命周期中,只有不到30%的能耗来源于建造过程,而大部分源于建筑使用过程中。能源的使用效率不仅仅是节约问题,更影响到温室气体排放甚至气候变化。中小学校园建设中需要将节能充分考虑到建设和运营的各阶段中,具体可围绕如下九个核心方面开展:建筑材料选择、新能源利用、建筑护、供暖(北方供暖地区)制冷系统、通风系统、遮阳系统、照明系统、设备调控、学校管理。每个方面需要遵循的原则列举如下。
(1)建筑材料选择:保温材料具有热阻大、可以延缓热量传入和传出维持室内温度稳定的优点,在实际工程中应选用保温性能好、难燃的保温材料。例如混凝土材料,既有优异的防火和保温性能,也可减少建造和运营成本,在使用过程中碳排放量远小于钢结构建筑。
(2)新能源利用:应优先考虑利用可再生能源,然后再考虑利用传统的化石能源。以太阳能为例,可考虑采用太阳能热水器为学生宿舍和食堂提供热水、使用太阳能光伏发电(图3)为校园路灯供电、利用地源热泵进行供暖等。中小学校建筑的用能高峰与太阳能的供给时间基本一致,因此利用效率较高。学校还可利用活动场地敷设中小型风力发电设施。此外,还应充分考虑附近联合用能的可能性,如利用临近生产企业的余热进行供暖等。
(3)建筑护:应提高建筑围护的热工性能(保温性、密闭性),减少建筑本身的热量损失,降低供暖、制冷负荷。同时还应当注重建筑保温和隔热材料的异同,针对不同地区气候和热工分区,采用低传热系数或高热稳定性的材料。
(4)供暖(北方供暖地区)制冷系统:应选用合理的能源供应方式。供暖系统需实现以楼宇、楼层或房间可调,房间散热器应安装温控阀,热耗应可计量。
(5)通风系统:建筑应安装机械通风系统,保证供暖(或供冷)季节在窗户关闭的情况下有足够新风量,春秋过渡季节则以能够开窗自然通风为宜。
(6)遮阳系统:适当采用外遮阳设施,既可以防止室内过热和眩光,又可将自然光导入室内,提高室内照度。
(7)照明系统:以充分利用自然光为前提,灯具的布置与窗户方向平行,按照与窗户的距离分组独立开关。在开关和调控上也可选择体感调控、下课自动关灯、上课需手动开灯、与外遮阳系统联动控制(外遮阳打开时自动关灯)等方式。
(8)设备调控:采用能效级别较高的设备(如冷凝锅炉、能效等级二级以上的制冷机、T5灯管和LED照明设施等)。合理配置诊断用能设备,建立有效的用能设备控制系统(如非授课时段供暖设备的低温运行、可根据作息时间控制的照明灯具开关系统等),提高能源的利用效率,最大限度地节约终端能源和一次能源。
(9)学校管理:建设过程只是节能的开始,如何在使用过程中贯彻节能理念则是重要问题。因此,应提高节能减排在学校管理中的重要性,提高相关技术人员的针对性政策和技术培训,完善管理制度,将节约能源的各项措施作为学生的第二课堂。
建筑室内舒适性
中小学校学生正处于生长发育的重要阶段,而他们学习生活中的大部分时间在教室等室内空间中度过,因此提高建筑室内舒适性对中小学生的健康成长具有重要意义。中小学校的室内舒适度主要包括空气质量、声响效果、采光照明及防止眩光等几方面。下面将从这几个方面列举改善室内舒适性的具体措施。
(1)光环境
良好的照明是理想课堂环境的必要条件。国家标准中对于各空间的光照强度指标都有相应规定,设计应遵从这些指标。无论从心理学角度还是从能效角度来说,教室都应尽可能地做到自然采光,特殊方式有天窗、导光板等。金属百叶帘外遮阳也是一种高效利用自然采光的方式,上部可以将自然光引入房间深处并反射至天花板,下部还保持遮阳,当教师采用投影仪时还可遮挡过强的阳光。此外,室内采用浅色有利于漫反射的涂料进一步改善室内采光效果(图4)。当需要人工照明来补足照度时,应采用有镜面反射格栅灯罩、电子镇流器。
(2)声环境
一个舒适、良好的声环境不仅能使学生清晰识别和理解讲课内容,还可减轻教师上课时的教学负担。改善教室声环境,首先应保证采用的墙体、门、窗等满足国家规定的隔声标准。同时,教室内还需要控制混响时间,避免不利反射声,提高语言清晰度。许多教室通过增加吸声吊顶可以把混响时间降低到合适的水平,局部墙面加装吸声的做法也可大幅减少墙体之间的反射声。在控制噪声方面,教室地面采用耐磨的橡塑合成材料地面可有效减少学生在地面上拖动桌椅时所发出的噪声。此外,还应减少教室内机械设备产生的噪音,如风机盘管、分体空调以及风扇等。
(3)空气质量
室内空气质量直接影响学生的学习效率,奥地利某研究项目对室内空气质量与学生注意力关系进行了分析(图5)。为保证良好的空气质量,德国在供暖地区的普通教室安装机械通风设备。在无法安装通风设备的学校,安装带有绿、黄、红三色显示的空气质量探测器(图6),实时了解空气质量状况并根据情况开窗通风,其做法值得我们借鉴。
负压通风设备也可保证教室内必要的换气次数,并且成本较低。但负压通风只适用于于人员不是很密集、冬天不是很冷并且采用单走廊模式的教学楼。带热回收的送排风机组也是可提高室内舒适度的设备,建筑布局为一侧教室,一侧走廊的教学楼较适合采用这种技术。
(4)热舒适性
保证热舒适性分为冬季供暖与夏季制冷。
在选择供暖系统时,应优先采用能效高的制热系统,如燃气锅炉、热泵或利用热电联产的市政供暖系统等。在一些条件不满足的学校,应改造燃煤锅炉,使其配有先进的控制和过滤除尘装置。
在散热器的选择上,应针对学校寒暑假、周末和夜晚使用率低的情况采用可以实现分室温度调节的散热器。散热器供暖系统还应能对学校教室迅速、强烈的使用变化做出迅速响应,因此推荐采用水容量较少,并能快速加热和冷却的散热器,不建议采用辐射供暖装置(如地暖等),或仅用其满足基本负荷。
在考虑制冷技术前应先设法将冷负荷降到最低,这方面的措施有:1)在建筑南向安装金属百叶遮阳装置或较为简单且经济实用的固定遮阳装置;2)安装吊扇;3)在凉爽的夜晚利用被动式通风或机械式通风对建筑的主体结构进行降温;4)通过绿化、井水、水池改善建筑微环境;5)外墙和屋面的外表面颜色尽量选择浅色。
若采取了上述被动措施后依然有供冷需求,则建议在改造时采取分体式空调,先进高效的分体式空调能效比较高,相对于陈旧设备可节电50%。
关键词:雨水径流;控制;生态城市
中图分类号: S891 文献标识码: A
前言
进入 21 世纪后,世界城市生态问题呈现出愈演愈烈的态势。基于工业文明
的传统城市发展模式已举步维艰、难以为继,生态问题和环境压力促使人们必
须考虑在城市化进程中应该选择怎样的发展路线图,实施怎样的缓解生态压力的基本策略,生态城市概念应运而生。发达国家的实践表明,充分利用雨水生态化技术对城市雨水径流进行渗透、调蓄以及净化,是解决城市化带来城区水文、水质条件恶化问题的一个重要途径,也是减少城区面源污染的重要措施。在土地资源紧张的城市,基于雨水径流控制措施空间合理利用的雨水生态来构建城市生态环境具有污染物处理能力强、维护管理成本低等诸多优点。此外,将城市屋面、绿地等下垫面的较清洁雨水简单处理后存储,并用于浇灌、道路冲洗等市政工程用水,能节约大量优质自来水,不仅有利于生态城市的构建,也符合当前节约型社会的理念。
一、雨水径流控制对生态城市发展的重要性
对于一般城区而言,雨水径流污染是城市非点源污染的重要组成部分之一,其通过天然降雨及形成的雨水径流的淋洗、冲刷作用,使空气、地面、表层土壤中的悬浮或沉积的污染物质,被雨水径流携入各类地表水体。影响城市雨水径流污染的主要因素有地表堆积物、大气污染状况及雨水径流量。城市地表堆积了大量的污染物质,包括颗粒物质、重金属、营养物质、耗氧物质、细菌及其它污染物,这些地表堆积物就是城市非点源污染的最初来源。地表堆积物通过降雨径流进入受纳水体,造成水体富营养化及其他形式的污染,进而破坏水生动植物的生存环境,导致水体水环境质量恶化。而城市地表积累的污染物数量与积累时间呈正比,因此,雨前晴天数对径流中的污染物浓度影响较大。大气污染状况雨水中的污染物浓度有一定的贡献,但与地表径流冲刷相比,该项影响不是很大,可忽略不计。径流量与降雨强度、降雨量、降雨历时以及城市地表的不透水程度有关。降雨强度是影响雨水径流对地表污染物质冲刷程度的决定性因素,降雨量大小则表征径流中污染物的稀释水平,城市地表的不透水程度决定污染物稀释水量的大小,降雨历时既为地表径流对污染物的冲刷时间,也是降雨期间污染物向受纳水体输送的时间。雨水径流污染是城市面源污染的重要组成部分,调查分析城市典型下垫面的雨水径流污染状况是了解城市面源污染状况的关键环节,为控制城市径流污染,缓解面源污染提供了必要前提。
随着我国城镇化水平的不断提高,城区人口数量、活动强度和非渗透性区域面积比例随之增加,由此引发的城区水文、水质条件恶化,城市内涝、面源污染和水资源短缺等问题日益凸显,亟需寻找技术经济合理的解决方案。欧美等发达国家的理论研究和实践经验表明,充分利用城市雨水径流的生态化利用技术,综合利用城市发展所产生的非渗透区域的雨水是缓解土地开发带来的上述问题的重要途径之一。城市雨水径流的生态化利用不但是能缓解水资源的短缺,更能提高城市绿化率与生态环境,是构建生态城市必不可少的环节。
二、基于生态城市下的雨水径流处理原则
2014年 11月,住房与城乡建设部了《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建》。指南中提出,在城市建设中应该把雨水留下,建设成自然留存、自然渗透、自然净化的海绵城市。建立“渗,蓄,滞,用,排”五位一体的新型城市雨水处理系统,把80%左右的雨水留住,以便涵养水源,改善城市生态效益。
(1)因地制宜 不同的区域的雨水径流污染状况不尽相同,应根据各个区域的特点优先选用适合的技术方法,包括所在地的自然环境条件、水环境方案、经济技术水平等。
(2)有针对性地选择 不同的技术措施对不同污染物的处理效果相差很大,应根据各主要污染物有针对性的选择技术措施。
(3)优先选用 优先选用的措施可以是投资少、效果好且易于运行管理的技术方法。
三、基于生态城市下的雨水径流控制措施
(一)雨水源头
1 屋顶绿化
屋顶绿化是以绿色灌木植物为主要覆盖物,配以植物生存所需要的营养土层、蓄水层以及屋面所需要的植物根系阻拦层、排水层、防水层等共同组成,它可以有效改善城市生态环E、调节小气候、净化空气、降低室温,同时还是消减雨水洪峰径流量,丰富城市景观、构建生态城市的一项重要举措。
绿化屋面宜用于平顶屋面,以及小坡度的坡屋面。屋面的植物种植土增加了建筑屋顶负荷、同时需要进行防水等特殊处理因此会增加建筑物的建设费用。城市区域的建筑屋面约占到城市总面积的 30%,屋顶绿化能够增加城市绿地面积,减小城市热岛效应,因此条件允许时应该优先采用屋顶绿化。
2 低势绿地
低势绿地是一种低于周围地面高程的、雨水渗透能力良好的绿地,不但可以汇集自身面积上的降雨,还可以消纳周围非渗透性铺面产生的雨水径流。应用低势绿地一方面可以削减洪峰流量、减轻洪涝灾害,增加地下水的入渗补给;另一方面绿地所汇集的径流经渗透、沉淀、截留作用,其中污染物得到部分去除,可减轻城镇非渗透性铺面的面源污染,因而低势绿地具有滞留利用雨水与控制面源污染的双重作用,是一种具有优良净化能力的绿地生态系统。
低势绿地具有投资少、蓄渗效果好、可净化径流雨水、不易堵塞等优点。低势绿地宜设置在建筑密度低且绿地空间较大的城镇区域,譬如居住区、大型公共绿地;其局限是在地下水埋深小、土壤粘重的地区应用,容易发生积水,影响绿地的景观生态效果。在相关地区应用低势绿地,需考虑改良土壤、使用下排水设施。
3 生物滞留设施
生物滞留设施是一种雨水砂滤和渗透技术,整合了两种技术的功能,在城市开发区域的低洼区域设置种有灌木、花草乃至树木的滤床,利用自然系统中生态作用对非渗透性铺面径流进行自然净化、消纳。这类设施主要通过土壤和植物的过滤作用、以及介质中微生物的作用净化雨水,同时通过将雨水暂时滞留而后逐渐渗入土壤以减少径流量,增加对地下水的补给与雨水资源的利用。生物滞留设施因其水量负荷较高、便于分散设置、维护管理简单,是当前发达国家城镇雨水径流源头分散控制中最受关注的设施。在城镇绿地中设置生物滞留设施,不仅可以增加绿地内部雨水的滞留利用,也有可能利用绿地空间改善绿地周边非渗透性铺面的径流控制。
生物滞留设施一般建在汇水区域内地势较低的区域,由耐淹植物、蓄水层、树皮覆盖层、种植填料层、砾石层组成,在设计、管理恰当的情况下可望获得良好的景观效果;通过装置中天然/人工土壤、植物、微生物的渗滤、截留、吸附,以及微生物的作用净化汇水区域上游非渗透性铺面的径流雨水;通过存储、滞留作用削减洪峰水量,可以同时达到净化水质、削减径流量、涵养地下水等目的。发达国家的研究表明生物滞留设施是一种高效的雨水径流污染控制措施,与下凹式绿地等相比,其运行负荷高、占用土地少,一般为汇水区域不透水面积的5~10%,生物滞留设施可建造在建筑、人口密度较高的城镇绿地空间,通过分散汇集处理方式,利用小尺度的分散绿地消纳、利用城镇绿地中道路、停车场、服务设施周边的非渗透性地块的径流。
4 植被浅沟
植被浅沟是指在地表明沟(渠)中覆盖自然植被的一种工程性措施,该技术主要功能是在明沟(渠)重力排水的过程中,利用植物截留、土壤过滤等作用消减径流污染负荷。植被浅沟可以用作收集、输送雨水的生态措施,能够增强雨水下渗,降低流速,有利于污染的沉淀去除,并且浅沟内的植被能够吸附、降解污染物,同时节约管道建设费用。浅沟可用于道路排水以及建筑小区内的排水,在条件允许的情况下,应优先选用浅沟排水,只有在不适合采用浅沟时才应用管道排水系统。
5 透水铺装
透水铺装是用透水混凝土、透水砖等具有透水性能的铺装材料或采用草坪砖、碎石卵石铺面等透水的施工与铺装形式覆盖地表,从而大大提高地面的透水性能。透水铺装适用于人行道、停车场以及交通较少的道路。这些铺装完全能够取代传统的不透水铺装,其成本却不一定高。透水铺装能够有效促进雨水入渗,补给地下水,减少地面集水几率;径流量的消减还降低了雨水径流对硬化铺装的冲刷,污染物流失量得到控制。此外,嵌草砖里种植的植物,能更有效的净化径流雨水、调节大气温度和湿度、延缓径流速度及美化环境。
(二)雨水汇流
1 雨水截污挂篮与截污雨水井
雨水口为污染物进入管网的入口,污染物进入管道后会由于沉淀而沉积在管道内,有时会堵塞管道,长时间积累的污染物会发生腐化分解,在雨水的冲洗下排入水体。在雨水口设置截污挂篮可以截留雨水中的悬浮物(垃圾、树叶等),同时旱季进入雨水口的垃圾等能够被挂蓝收集,通过清扫易于清除,从而避免了管道内积累垃圾等对雨水的污染。
此外,对于特定排水区域,如未实现最终的污染物控制目标,可在雨水干管设置具有沉淀(过滤)作用的环保雨水井。雨水井内设置沉淀区域、或过滤设施,可去除较为细小的悬浮污染物质。雨水井左侧为沉淀、隔油区域,中间设置透水挡墙,右侧能够进一步取出更为细小的污染物质。道路、停车场加油站等区域的雨水沉淀井需要设置隔油区,住宅区、公园等无油类污染的区域则只需要设置沉淀区。
2 渗透渠(管)
渗透渠(管)是在传统雨水排水渠(管)的基础上通过在渠(管)体上打孔或采用多孔管材,并在渠(管)回填砾石等高孔隙填充物,改造为渗透渠或渗透管(穿孔管)。雨水径流进入渗透渠(管)后,首先向四周土层渗透,待径流量变大或图层含水率达到饱和时,径流才向下游排放。通过渗透和表层土壤过滤可去除雨水径流中的固体小颗粒污染物质,对营养物(氮、磷)、重金属及病原菌都有一定的处理效果,还可削减部分或全部径流量,如能对地下水进行一定的补给。
渗透(沟)渠适用于沿道路、建筑物、景观水体四周设置,其适用条件有以下几点:①渗透沟底应离季节性最高地下水位至少 0.6 米。②设施应设计在离水源地至少 120 米的地方,离化粪池系统 30 米远,且离建筑物地基至少 6 米。③渗透沟设置在离硬化面积至少 3 米的地方。
3 雨水渗透池(塘)
渗透塘/池是指利用地面低洼地、水塘或地下水池,收集、暂时贮存进入的雨水,并在24 小时里将其渗入地下的雨水渗透设施,通过土壤的过滤以及填料层生长的微生物作用去除水体中污染物质,雨水渗透池/塘对雨水径流中污染物及径流削减都有较好效果的措施,能有效地去除细小颗粒物、营养物、重金属、病原菌以及碳氢化合物等雨水径流中的污染物,同时也能补给地下水,保护开发地区的自然水循环,并降低下游地区的洪涝危险,并且减少对接受水体的热量影响。雨水渗透塘/池适用于对小区域的雨水径流进行水质、水量控制的离线式(off-line)汇流控制设施,不宜将其设置在污染严重的区域,宜设置在公园、小区等污染不严重的地区。
4 雨水过滤设施
雨水过滤池是使雨水通过砂、沸石、粉煤灰等滤料或土工布、微孔管等多孔介质的作用,截流水中的悬浮物质,从而消减雨水径流污染物的构筑物。雨水过滤池对污染物的去除效果好,如对SS的去除率较高,并能去除一定量的营养物质,对金属、细菌去除效果也比较高。同时雨水过滤设施还可以间接消减雨水洪峰流量,减小雨水径流量过大时,对下游排水设施的水力负荷。雨水过滤池宜应用于土地利用率高,高度发展的城区,可减少该区域的不透水面积率,如商业区、工业区和高速公路等场所。它也可应用于土地价值高或者由于土壤、地下水位比较高不宜采用其它设施的小城镇区域。
(三)雨水末端
1 雨水塘
雨水塘一般设置于雨水进入受纳水体前,雨水径流中的悬浮污染物可通过通过沉淀作用而去除。雨水塘可分为两类,一类为湿式塘,长期具有水域;另一类是只有在雨季才具有水域的干式塘。湿塘通过物理沉降、吸附、自然的化学絮凝、微生物的降解以及水生植物和藻类的吸收,达到去除城市暴雨径流中所挟带的污染物的目的。此外湿塘还可减少一定的径流量,降低下游洪涝风险,是潜在的野生动物栖息地,具有一定的景观价值和娱乐功能。干塘主要起控制雨水径流流速的作用,对暴雨径流的悬浮物有一定去除能力,对其他污染物的去除能力一般。
雨水塘一般是在线式(on-line)和管网终端雨水径流污染物控制措施。湿塘由于对污染物有较好的去除效果,一般可应用于住宅区、商业区和工业区等区域,也可以设置在控制雨水径流量的地区。干塘一般设在控制雨水径流量的区域。
2雨水湿地
雨水湿地是一种由人工建造和监督控制的与天然沼泽地类似的雨水生态处理系统,由人工将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质,并有选择性地植入植物而构成。目前,国内外表面流湿地和潜流湿地在污水处理领域已得到成功应用。然而,由于潜流湿地用于暴雨径流处理容易堵塞以及对径流高峰流量的调蓄能力差,国外一般使用表面流湿地处理雨水径流。雨水湿地主要由基质和植物组成,通过沉淀、过滤、吸附和微生物转化等多种方式联合作用消减径流污染物。同时还能达到削减洪峰流量,调蓄利用雨水资源的目的。
雨水湿地作为一种高效的雨水径流污染控制措施,具有污染物去除效果好,操作管理简单,维护运行费用低,可丰富城市生态多样性等优点。由于湿地本身是城镇绿地中的一个组成部分,特别是在丰水地区,暴雨湿地在城镇绿地雨水利用技术方面具有一定竞争力,在水量调蓄方面较其它技术具有优势。然而,湿地在城镇绿地中使用也存在一些局限,如占地面积大,在小块绿地区域内可能面积不够或破坏总体景观而不宜使用;而且,雨水湿地还容易出现干旱季节景观效果不佳等问题。此外,在土壤渗透性好、地下水位低的区域,为维持一定的水位,人工湿地需要做防渗处理,造价较高。
四、结束语
本文从雨水径流方面来进行研究,通过雨水径流的控制措施来构建生态城市,具有成本低、效果好、节约水资源等优点,生态城市是一个复杂的系统,本文仅从雨水径流层面阐述其原理与具体措施,存在一定的局限性,在后续研究中会继续加强,以促进我国生态文明城市的发展。
参考文献:
[1] 李迅.低碳生态城市:我们共同追求的未来――对其现状发展与未来趋势的思考. 城市管理与科技,2012,4:13~15.
[2]李迅. 构建低碳生态城市的实践与探索.低碳世界 ,2012,4:56~60.
[3]田少白.邯郸城区径流污染特征及其控制对策[J].河南科技,2013,37(1)::188~189.
[4]车伍,张伟,李俊奇. 城市初期雨水和初期冲刷问题剖析[J]. 中国给水排水,2011,27(14):9~14
[5]边博. 前期晴天时间对城市降雨径流污染水质的影响[J]. 环境科学,2009,30(12):3522~3526
[6]韩易,何强,颜文涛. 城市径流污染模型研究现状及发展趋势[J]. 中国给水排水,2011,27(24):13~16
[7]晋存田, 赵树旗, 闫肖丽, 等. 透水砖和下凹式绿地对城市雨洪的影响[J]. 中国给水排水,2010, 26(1): 40-42
联丰兴业(集团)有限公司主席
旗下设有:金旭环保u品(深圳)有限公司
同高纺织化纤(深圳)有限公司
联丰纤维u品(始兴)有限公司等
香港无纺布协会创会理事长、永远荣誉会长
香港观塘工商业联合会会长
香港海内外华商联合会会长
香港中华总商会九龙东区联络部副主任
中国产业用纺织品行业协会第一至第四届
副会长
广东无纺布协会副会长
深圳纺织行业协会副会长
亚洲无纺布协会理事
广东省工商联常务理事
广东省外商工会常务理事
萌芽・从一块海绵肩垫开始
余敏先生祖籍福建,双亲皆为印尼归国华侨,父亲於1955年回国就读大学,後一直在漳州市第一中学任教,母亲回国大学毕业後也在漳州市工作。举家赴港之前,曾在家乡福建居住过一段时间。众所周知,福建人聪明能郑见多识广,敢拼敢闯,拥有大海般的胸襟和气概,在这种风土人情之下,余敏先生深受熏陶,日後逐渐显现出来。
1980年,余敏先生全家移居香港。八十年代的香港,服装行业发展正处於鼎盛时期,许多专做服装辅料的小工厂如雨後春笋般出现,这也为他们一家人在地他乡开启新的生活提供了便利。“上世纪八十年代,使用海绵肩垫成为服装行业的一种时尚潮流,而紧跟世界工业发展步伐的香港,源源不断地接到了许多海外订单。”当时,年轻的余敏先生在一家海绵肩垫厂找到了工作,头脑灵活的他,短短的时间内就摸清了整个海绵肩垫的生产工艺,勤於学习的他还将许多其它的工作主动承担了起来。
“因为是家庭作坊式的小工厂,许多事你都能接触到,只要你愿意去学。”那时,余敏先生不计报酬,什麽事都愿意去做,下单、跟单、选料、管理生产、送货、收款等,事无巨细,每一样都管理得妥妥当当,以至於只要有他在,老都可以安心外出去打麻将。不过,这段时间,也是余敏先生成长最快的阶段,时值1982至1984年,他一边在夜校读书,一边在工厂打工,读书打工两不误。
1984年,在工厂里挑大诺挠嗝粝壬萌生了开海绵肩垫加工厂的想法,得到了家人的大力支持,由父亲出资]册,即有了今天领衔业界的联丰兴业公司。成立之初,整个家庭作坊式的小加工厂由余敏及家人一起开办,一路上吃过不少的苦头。由於资金有限,请人专门u造一套模具费用昂贵,这时,他想到以往在内地时跟师傅所学的泥雕技艺,“做泥雕与做模具有同工曲之妙,我就先把某一产品以其泥雕形式做样板,再按此倒成石膏模,交给铸造厂就可以做出一套合金模具。”学以致用,不但令到余敏先生自己十分高兴,亦为工厂的发展省下一大笔资金。
随着慢慢发展,由於余敏先生在行业里轻车熟路,订单从少到多,从几千到几万,再到几十万……工厂因发展之需也一再扩大……
飞跃・从香港到深圳跨越式成长
1984年,《中英联合声明》确定了的具体日期,拉近了香港与祖国之间的距离。而改革开放後,各种优惠政策吸引到了大量港商北上;随着不断的发展,内地的各项基础设施日益完善,与此同时,香港本地的人工、租金大幅上涨……一系列的原因,促使余敏先生最终决定将工厂搬往内地,於1986年在深圳石岩投资设厂,先後成立了联丰海棉厂、联丰纤维u品厂。联丰海棉厂和联丰纤维u品厂即同高纺织化纤(深圳)有限公司的前身。
扎根深圳期间,无疑为联丰兴业的发展插上了腾飞的翅膀。
“当年,我们以服务外资企业为主,从深圳生产的产品运回香港,发展的势头依然很快。”来深的第二年,余敏先生就增加了第二栋厂房,K且开始生产无纺布的相关产品。“无纺布,又称非织造布、不织布,是从纺织行业里面分出来的一个产业,无纺布没有经过传统的纺纱与织布工艺,产量巨大,应用范围广。”依凭这些优点,仅在余敏先生的工厂里,无纺布就被做成多种多样的等各类产品。而无纺布的应用广泛,也迅速赢得了消费者的喜爱,公司得到空前的发展。
经过多年的打拼,於1994年,同高纺织化纤(深圳)有限公司成立,2001年金旭环保u品(深圳)有限公司成立。同高公司和金旭公司是无纺布行业的知名企业,年产能在6000吨以上。同高公司和金旭公司共椎6万平方米,各类建筑达15栋,所有房产全部拥有合法的红本产权,是深圳市“重合同守信用企业”、外商投资“双优企业”、“纳税大户”、“海关信得过企业”、“外商投资先进技术企业”。
2006年,为了适应经济全球化和区域经济一体化,余敏先生积极投资泛珠三角的广东省韶关市始兴县,建立联丰纤维u品(始兴)有限公司,兴建一个面积达150亩高规格、高品位和优美环境的和谐新小区――联丰科技工业园,是当地“生态型、科技型、创税型”工业园区。公司投资总额已超过亿元,为当地经济发展起了积极的带动作用。
2009年,为了实施专业化经营管理,专门从事儿童头部保护垫、身体保护垫、儿童汽车安全椅功能布垫及内衣配件生产的u品部从同高纺织化纤(深圳)有限公司中独立出来,单独成立了深圳融成儿童用品有限公司,K取得了巨大的成功。
2013年,余敏先生领导的金旭环保u品(深圳)有限公司斥资3000多万元人民币从欧洲引进一条全新的水刺生产线,重点开发医疗用品、环保产品、新型纤维材料,进军国家重点支持的高新科技领域。
同时,为了更大的发展,2013年,余敏先生在联丰科技工业园内再设一家新公司,即联丰医用卫生材料(始兴)有限公司,正努力发展成为“高规格、高品位、重科技、重环保、重品牌战略”的生产基地。
同高纺织化纤(深圳)有限公司、金旭环保u品(深圳)有限公司、深圳融成儿童用品有限公司、联丰纤维u品(始兴)有限公司、联丰医用卫生材料(始兴)有限公司共同组成了香港联丰兴业集团。经过30年的风雨洗礼,联丰兴业集团业务蒸蒸日上,销售网络遍雅分蕖⒚乐蕖⒀侵薜仁澜绺鞯亍
再出发・下一个三十年
每一个行业的发展都有高低起伏,前几年的经济发展态势,对於绝大部分的中小企业绝对是一个巨大的挑战,死亡还是生存?
2005年以来,人民币汇率大幅上升,随之而来的金融海啸,加上国内宏经济政策趋紧,生产资源和劳动力成本上升,外销受阻等,令到大批的u造企业步履维艰。在这种情形之下,余敏先生选择转型。
首先,余敏先生将生产设施进行了更新换代,在近几年不断地淘汰高耗材、耗能、污染性强的落後机器,不断引进环保的先进生产设施,很大程度上实现了生产线的自动化,旗下数个年产能多达数千吨的工厂,所需的工人仅才四百多。其次,余敏先生不断减除低技术、低附加值的初级产品生产,提升核心技术,建立自有品牌。
“三十年来,我们不断地学习,在学习中成长和提升,现在取得的一点点成绩,是我们努力不懈的结果,是我们热爱无纺布事业的结果。这麽多年来,我们的口号不是什麽豪言壮语,但弘扬的一点就是:一个企业要生存就必须要发展,要发展就必须要不断地创新、改革。”
无纺布的可塑性很强,可广泛用於医疗卫生、环保过滤,婴童擦拭、服装、家用装饰、汽车工业、土木工程、以及其它工业方面。无纺布是国家《纺织工业“十二五”发展规划》重点发展的产业,具有广阔的发展前景。这使得余敏先生信心满满,同时也为他的下一个三十年的发展带来无限可能。
目前,他的企业目标定位於:提升无纺布的运用性能,开发高增值产品,以满足各种生产生活之需。为此,他於近日邀请到了无纺布领域的一位资深专家,正在紧锣密鼓地筹划自己的技术中心。另外,他亦希望在医疗卫生材料、婴儿用品等方面开发相关的专利产品,成为国家认可的高新技术企业。不难看出,在下一个三十年中,高新技术是余敏先生的主打方向,这也标I着其企业从以往代工走向了自主品牌的行列。
取斡械馈と刃纳缁峁职工作
智者有言:取是本真,问钦苎АH斡械溃张驰有度,方为人生最高境界。余敏先生取危在於自身与整个行业、社会之间的取巍
出於对无纺布行业的一份热情,早在1993年,他即在香立操办了一次大型的粤港无纺布同业交流会,推动业界之间的交流合作,贡献了自己的大部分精力,为日後中国无纺布行业的发展起了带头作用;2001年,他联合数家在业界颇有影响力的香港无纺布企业,率先成立了香港无纺布协会K出任创会会长。该会成立以後,与广东、台湾、日本、韩国、欧美等地的业界协会建立起广泛的联M,为香港业界与海内外的交流提供了窗口作用,还使欧洲无纺布协会在港顺利举行了大型研讨会。
值得一提的是,2014年7月份,余敏先生还当选了新一届香港观塘工商联合会的会长。香港观塘工商联合会是一个历史悠久的商会,历任会长皆为香港社会德高望重的知名企业家,如原港区全国政协委员蔡德河先生,全国政协常委杨孙西博士,廖汉辉博士、太平绅士,香港交通安全队总部特遣队指挥官陈延邦爵士等。1988年,余敏先生加入该会,1991年随该会访问美国时,为中国取最惠国待遇而做出努力。
今天,香港观塘工商联合会的会长之棒传递到余敏先生的手上,他深感责任重大。为了做好会长之职,在会务开展之时,他有两大目标:一传承和发扬,二更关心香港事务。“各位前辈为会的发展作出了重大贡献,希望在本人任期内,既往开来,奉行本会宗旨,切实做好服务工作,扮演好与业界、海内外的合作交流的平台角色。”
为此,他表示将积极团结工商各界,与内地、海外保持紧密联M,和世界各地商会缔约结盟。他指出,随着时展的变迁,会务服务对象不再局限於u造业,反而更多的是服务业、专业界,因而需更随着香港社会的变迁,更加注重与海内外的联M,更加关心中小企业的成长;其次,要注重青年会员的培养,关心社会,贡献社会。
“加入香港观塘工商联合会,我学习到很多东西,期间也使我明白:无论是一个企业还是一个人,成长过程中需要很多人的支持,我们刚创业时也很艰苦,到了有一点成就的时候就应用之社会。”为行业、社会做点事,成为了余敏先生回馈社会的最佳途径。
侧 记
平日里,勤俭节约、低调沉稳的余敏先生s有一个少为人知的嗜好,那就是收藏。进入他的藏品室,有一种恍如隔世的错觉,只见整个大厅以明清时期的中堂摆设而设计,中堂正中间摆有朴实、端庄的长方形台案,台案之下是规整的方案,两旁各放两把椅子,再往下,即是相对摆放的两行椅子,使得整个大厅看起来十分稳重、庄严,宛如走进了一个明清时期的大户人家。但凡懂行的人来到这里定会拍手称奇,因这些桌椅皆为当下难得一见的明清时期家具,而且每一件都堪称精品,令人大饱眼福。原来,余敏先生中学时学泥雕技术,不知不觉受到中国古典艺术的洗礼,进而对古董产生了一种浓厚的兴趣,从而有了今天如此之多的藏品。
关键词:隧道 一次浇筑 混凝土 整体道床
1 工程概况
广州市轨道交通四号线线路北起萝岗新区,经科学城、奥林匹克体育中心、东圃、琶洲、官洲生物岛、大学城、石、东涌、黄阁等地,南至南沙新港止,线路全长约68.96km,其中地下线29.14km、地面线1.5km、高架线38.32km。最小曲线半径295m,最大超高设计值120mm,最大线路纵坡为29.4‰,允许未被平衡加速度为0.4m/s2,曲线超高顺坡在缓和曲线或圆曲线两端直线段完成,顺坡率一般不大于2‰。轨底坡采用1/40,车辆轴重14t;最高行车速度90km/h。
施工的广州地铁四号线大学城专线段全部为地下线。
2 混凝土整体道床一次浇筑的关键问题
首先,钢轨支撑架作为一次浇筑整体道床的重要施工工具,公司以往采用的钢轨支撑架承载轨道的横梁都比较宽厚,厚度远大于轨底到道床面的净空高度,并且传统钢轨支撑架承载横梁为一体结构,在隧道内施工,受隧道限界影响,道床混凝土浇筑完成后,钢轨支撑架将无法从轨下取出。其次,由于工期紧,隧道未贯通,作业面分散,且下料口间距较长,采用哪种方式将混凝土运送至浇筑面也是施工需要研究解决的关键技术;需通过试验研究采用混凝土养护剂养生的可行性。
3 解决方法
3.1钢轨支撑架设计加工
轨底距道床面的距离是限制钢轨支撑架的一个关键因素。经统计广州地铁四号线的最小距离为40mm,决定在轨下部分采用30mm厚钢板代替传统设计的矩形钢横梁,虽然理论上钢轨支撑架设计承载强度和刚度能够满足要求,但仍需进行试验检测,设计出最合理的结构,确保施工后轨道各部尺寸满足规范要求。
根据钢轨支撑架设计图纸,加工出10套样品。在铺轨基地组装25m轨排,进行现场模拟架轨试验,检测钢轨支撑架强度是否满足要求,在使用方面是否满足要求;绘制了最终的加工生产图,进行批量生产,并在后续施工中得到了进一步的验证,切实可行。
3.2混凝土运输方案
在广州地铁四号线轨道工程施工中,由于工期紧,必须要在隧道未贯通的情况下,分段施工,那么混凝土的运送也要根据实际情况来定,主要采用轨道车和泵送两种方法。
3.2.1轨道车运送混凝土方法
整体道床混凝土都是采用商品混凝土,混凝土经汽车运输至轨排下料口,在下料口安装有溜槽,混凝土从汽车卸至溜槽内,经过溜槽进入装进放在平板车上的三个灰斗内,再用轨道车运送至铺轨龙门吊工作区域内,用三台龙门吊吊运至作业面浇注。浇筑完毕,铺轨龙门吊将三个空斗吊回到平板车,轨道车返回,以此反复进行。混凝土浇注采用插入式振捣棒振捣密实。
对于采用轨道车运输混凝土,与之配套的设备是溜槽。溜槽设置采用多节组拼,在地面轨排井口设置一个漏斗,根据井深采用多节溜槽按照计算的角度连接,角度的选择主要考虑混凝土通过溜槽自流到平板车上的漏斗内为合理角度。角度一定要合适,角度过大,容易造成混凝土离析,角度过小,溜放速度会很慢,影响施工进度。
采用轨道车运输混凝土,合理的运距应控制在5KM,混凝土从卸车溜放开始,经轨道车运输到作业面、铺轨小吊吊运灰斗浇注,整个过程时间不超过1小时,控制在混凝土的初凝时间内,反之超过初凝期,混凝土不可用。
3.2.2泵送混凝土的方案
在下面这三种情况下,宜选用泵送方式:第一种是隧道未贯通,必须采用泵送方式。第二种是区间距离较短的情况宜采用泵送方式。第三种情况就是下料口距离作业面比较远,达到七八公里的时候,不宜采用平板车运输时,可考虑采用泵送的方式。在运输距离比较远的情况,在确保安全,轨道车限速的时候,每运输一次混凝土到达作业面需要半个小时左右,加上气温高和运输过程中的震动,混凝土容易出现凝结的情况。
泵送混凝土是指通过输送管道浇筑流态混凝土,因而对混凝土的要求非常严格――不但要满足设计规定的强度和耐久性要求,还要求混凝土具有能顺利通过管道、摩擦力小、不离析、不阻塞和粘塑性良好等性能,也就是要求混凝土有良好的可泵性。经泵送水检查确保正常后,采用下列方法之一混凝土泵和输送管内壁:a.泵送水泥浆;b.泵送1:2水泥砂浆;c.泵送与混凝土内除粗骨料外的其他成分相同配合比的水泥砂浆。对混凝土已浇筑完地段拆下来的输送管道采用湿托把把管壁内的残留混凝土清除干净,在未拆除的管道内塞入海绵球,使用地泵将海绵球吹出,管内剩余混凝土也会同时被清理出来,然后将空压机接入管道,在管道内置入两块海绵球,海绵球之间加水,然后进行反复擦拭管壁两遍,即可将输送管道清洗干净。
采用地泵输送混凝土的施工方案,将很大程度上缓解隧道内施工组织压力,可以缩短浇筑混凝土的时间。每个工作面备有至少600m的混凝土输送管道,地泵1台,并配有部分90度、135度弯头管。
3.3道床混凝土养生
由于轨道线路混凝土整体道床施工区段狭长、分散,在水源充足的情况下,应采用洒水养生,这样比较经济,也容易操作。经施工实践,应用纤维网布等覆盖新浇筑的混凝土,保持混凝土处于湿润状态,能够更好的达到养生目的。
4 混凝土整体道床一次浇筑工艺流程
4.1作业内容
基底清理、凿毛(盾构不需要),架走行轨、架轨排、铺设钢筋网、立模、调轨、浇筑道床混凝土、拆模、养生。
4.2工艺流程
施工准备基标复测架走行轨铺底部钢筋架轨排粗调布钢筋网焊接道床立模精调轨道、隐检道床混凝土浇筑抹面复检轨道养生拆模、拆架整修养护。
4.3施工过程必须严格按规范标准及设计文件要求施工,同时需注意以下问题:
(1)每次施工前,对常用的道尺、方尺等量测器具进行校核,不标准或未经检校的量具严禁使用。
(2)在施工过程中加强基标的保护,不得破坏。
(3)在绑扎钢筋前必须把基底进行彻底清理,浇注混凝土前需再次检查,彻底清理。
(4)混凝土坍落度必须按规范要求检测,并有记录,不合格混凝土严禁使用。
(5)伸缩缝沥青木板按严格按道床伸缩缝截面尺寸加工,并应垂直线路方向,
固定牢靠,不得歪斜,车站范围左右线尽量对称布置,同时在土建有沉降缝的地方道床一定要设置伸缩缝,水沟地方也必须设置伸缩缝木板。
(6)浇注混凝土前,再进行一次精细调轨,特别是变坡点、钢轨接头处及曲线地段更要加强,同时对轨道模板、钢筋各部几何尺寸复核调整。
5 结语
通过广州地铁四号线(大学城专线段)轨道工程整体道床施工实践,证明所采用的一次浇筑整体道床施工工艺切实可行,实现了工程分区分段流水化作业,有效的确保了施工工期,工程于2005年9月底顺利通过竣工验收。随着我国城市轨道交通的不断发展,在轨道整体道床施工过程中,具体采用哪种施工方法,还有待进一步摸索改进,需根据不同工程情况合理确定,但应尽量考虑机械化、信息化施工,减少劳动强度和人为因素的干扰。一次浇筑整体道床施工方法已经成为城市轨道交通整体道床施工的主流方法。
参考文献:
[1]李惠民.土木工程施工技术[M].北京:中国出版社,2002.
[2]GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范.北京:中国计划出版社,1999.
关键词:引用水 过滤膜 微滤 超滤 反渗透
膜过滤的应用应为当前给水界的一件大事。该技术在20世纪50年代即在海水淡化,高纯水等方面应用,以后发展到世界上来。在给水方面膜过滤技术脱离以往的化学处理的界限,转为物理固液处理领域。应该说由19世纪应用快滤方法,作为现代化标志以来,100年后又一次重大的技术突破。现将过滤膜性能及应用于饮水水厂的作用予以介绍。
1 过滤膜性能
1.1 过滤膜技术定义
膜的过滤是固液分离技术,它是以膜孔把水滤过,将水中杂质截留,而没有化学变化,处理简易的技术,但因膜孔非常细小,相应的存在某些技术问题。在给水也有用生物膜处理原水的方法,但它与过滤膜分离技术不同。用作膜分离的叫做membrance,用作生物膜处理的膜叫做film.
1.2 过滤膜的种类和机理
过滤膜以截留原水颗粒的大小分类,膜孔从粗到细分为微滤膜(MF),超滤膜(UF),纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。MF膜孔径0.05um以上,或为1000以上分子量,以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100~1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间,以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量,以去除食盐类和无机盐为对象。RO渗透水的压力比其渗透压力要多1~2倍。除以上四种以外,还有离子交换膜和气体渗透膜。MF、UF、NF和RO以压力驱动使固液分离。离子交换膜则以电力驱动使盐类分子分离,促成海水淡化等。气体渗透膜是最近研究出来通过气体的新型膜,能使乙醇浓缩和海水淡化。
1.3 制膜材料
大体有纤维类、合成树脂类和陶瓷类三种。有的膜材质有弱于盐类和臭氧等氧化剂的材料和受微一物分解的材料。另外,用作海水淡化的RO有除去产生THM的溴的膜和不能去除溴的膜,要根据用途而定。
1.4 膜的型式
水体透过膜流速不大,因此为通过需要的水量,膜装置的单体面积要大,要在一个小的空间内装入很多根的膜细管。另外,厚度100um以下的薄膜因承受高压,还必须有耐压能力,为此应设法制造各种耐强压的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、桥式、管式及中空纤维式五种。板框式的膜应使用多孔质的材料,螺旋式和桥式的膜与板框式的相同。螺旋式的为卷状,桥式的为在折叠成小的体积中塞入大面积的膜。管式膜也需有多孔质的材料,原水从管的内侧通过,渗透水流出管外的为内压式膜,这种客用得很普遍,也有外压管式的。中空系统外径为几百um,系统内包有多数纤维细管,因为纤维管细小,没有必要特别用强度高的纤维管,膜本身就足以抵抗给予的压力,中空纤维系统有原水从中空系统内侧通过的内压式,及从外部加压的外压式两种。
1.5 膜的使用
使用过滤膜装置不需凝絮化学处理,也不需蒸发分离作用,只需要压力使水中固液分离,这是过滤膜处理的一大特点。过滤方式有两种:
(1)流动液体全部垂直地透过膜孔,将液体内杂质截留的全量过滤方式;
(2)流动液体的流动方向与膜面平等,形成液体与膜面成直角的透过膜孔,将液体内杂质截留的横流过滤方式。全量过滤方式适用于微滤和一部分超滤。横流过滤,由于液体在膜表面上流动,产生剪断力,减少在膜表面上因为杂质浓缩堆积的黏垢,适用于易于积垢的超滤、纳诺过滤和反渗透过滤。
1.6 过滤膜冲洗
流体通过膜期间,其含有杂质堵塞膜孔,使流体通过膜孔困难。为了恢复滤水效率,可采用以下方法:
(1)反冲洗
与过滤相反方向通过清水,使抑留于膜孔杂质冲走。也有通过空气冲洗法替代。
(2)海绵球冲洗
只单独用于内压式管形膜,它是将海绵球通过管膜内部,使海绵球与管膜内壁摩擦,把抑留物冲走的方法。
(3)空气泡冲洗
它是用空气泡搅拌力将附着膜壁的抑留物去除的方法。用空气泡搅动软质合成树脂中空系统的膜内壁,收到冲洗效果。
(4)药剂冲洗
膜经过长期使用,杂质进入膜孔之中,用一般冲洗方法不能解决,使用化学药剂清洗。化学药剂有苛性苏打、盐酸、次亚氯酸钠、柠檬酸及过氧化氢等。
1.7 过滤膜的用途
过滤膜除用作水处理以外,还可用于超纯水制造和海水淡化,一般采用反渗透膜(纳诺滤膜)。另外用于粪尿处理、城市中水道处理、各种废水处理等,一般采用超滤膜和微滤膜。在工业上可用于乳制品制造、半导体制造、食品制造、纸张制造及药品制造等,也一般采用超滤膜和微滤膜。
2 过滤膜对饮用水的应用
2.1 饮用水应用过滤膜设施
在MF、UF、NF及RO之中,除海水淡化应用RO以外,RO尚无使用之处。RO几乎将盐类全部除掉,处理后水成了一切盐类都没有的纯水,甚至比蒸馏水还纯,这样的水当然不能做饮用水使用。如果采用就得要加对人体健康有益的盐类,要达到这种要求,目前尚无条件做到。NF对盐类的去除仅次于RO,但去除率也很高,一般作为软水应用,对作饮用水由于上述原因也不宜采用。从而,用于净水处理的膜应为MF和UF膜。用这样的膜主要能将胶体和浮游生物等除去,能将不溶性的铁和锰除去,及能将菌类除去。但为了避免细菌在清水池内不再重生,不能省掉灭菌处理程序。考虑到UF去除物质的分子量程度,它没有能力将臭氧物质和三卤乙烯等有机溶剂除去,这些溶剂会在膜面上形成一层薄膜,这些薄膜今后可能有办法除掉,可在以后列题研究。在膜的型式上,外压中空系统或管型等膜适于采用。如果采用外压式膜,可将通过沉砂池的原水,直接与膜连接处理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水,为了使膜孔不被闭塞,在流入膜以前,应将原水中浮游物质除去。
2.2 饮用水应用过滤膜程序
净水厂常规处理程序为凝聚、沉淀、过滤,膜分离水厂在原水符合过滤膜处理条件下,处理程序简单,只需过滤膜装置处理即可(在原水水质恶化时,尚需增加常规处理或增加微筛网处理)。在能量消耗上,使用过滤膜全量滤过方式,由于通过过滤膜使压力提高,原水泵尚需在增强压力上考虑。
2.3 饮用水使用过滤膜处理的优点
(1)不需混凝剂
从过去使用膜的经验看,饮用水使用的原水(河水、水库水和富营养的湖泊水),用不加混凝剂的MF膜处理,和用混凝剂的凝聚、沉淀、过滤的常规处理相比,前者与后者所处理后水的水质相当或超过。
(2)自动化操纵简单,易于无人管理
采用膜分离技术只为供应原水提供必要的操作压力,并只需要运行一个较长时间才冲洗滤膜,别无其他工序。当前凝聚、沉淀、过滤净水处理则工序繁多,在投药上尚不能设定投加率。在这样情况下操纵膜装置很容易使其自动化,做到无人管理,而常规处理做到自动化则不容易。
(3)过滤膜水厂占地少
采用过滤膜水厂,膜装置占地面积小,很容易将同等产水量的常规处理所占厂地面积降低一半。剩余地方可设活性炭处理装置。由于过滤膜水厂可以无人化,职工居住的建筑物和配套设施都可削减。
(4)维护管理费用小
当前过滤膜使用寿命和价格尚是未知数,全部费用不好计算。但是从用膜处理用电费用和药剂费用都少来看,比之常规处理维护管理费用高的状况有很大优点。
(5)易于排水处理
由于用膜处理不需投药,处理污泥量减少,因此易于处理。是否如此尚正在研究阶段,未得出明确结果。
2.4 过滤膜处理存在的问题
(1)膜的使用寿命
膜孔受到水中杂质阻塞,使流体通过膜孔时水头损失加大,流体流速降低。这时通常可用水冲洗使膜孔恢复原有的渗过能力。在不能达到目的时,应适当用药剂清洗,使膜孔又能继续使用。但应考虑膜的使用寿命。因即使按上述办法处理,膜也会由于积垢过多,用药剂清洗收效不理想。在这样情况下,加混凝剂,延长使用寿命,也可减低渗过流速,使膜的寿命延长,但要增大膜的使用面积。
(2)过滤膜水厂施工管理
膜管本身强度相当高,有一定可靠性。但施工中多多少少有部分膜管损伤。当然由于一两根膜管受损,不会影响膜管渗透水的水质。但一个中等水厂有上万根膜管,就不是一两根膜管受损的问题了,因此有必要对膜装置加强部件管理和施工管理,不能与以往常规处理方式一样对待。
(3)采用过滤膜新技术补救措施
一般采用新技术会遇到意想不到的状况,尤其是采用过滤膜分离的场合,它整个变更了过去的常规处理系统,因此会有一定的顾虑。由于对膜技术没有实用经验,应当增加补充设施,以备在膜装置发生异常情况时补救。例如,是否在膜处理以后,再增设生物活性炭设施以除去臭味的措施,以及增设其他设备的考虑。