发布时间:2023-09-04 16:40:21
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【关键词】海绵城市;景观设计
引言
近年来,伴随着城市化进程的加快,经济得到了快速发展,但城市发展过程中面临的一系列的生态与环境问题也日益加剧:一方面,水资源的过度开发和水质严重污染,特别是北方地区,大量河流出现断流局面,湿地和湖泊面积大量消失,许多地方地下水位不断下降,已面临地下水资源枯竭的严重危机;另一方面,雨洪雨涝频繁发生,绿化用水、工业用水等与城市用水竞争频繁上演。如何留住雨水并回补地下水,强调自然积存、自然渗透、自然净化为目标的海绵城市理论应运而生。近两年,国家连续颁布了多项海绵城市建设指导意见,标志着我国海绵城市建设从理论形成向实践应用的过渡。海绵城市建设如何与景观设计相结合,已经成为亟待解决的问题之一。
一、海绵城市内涵
《海绵城市建设技术指南―――低影响开发雨水系统构建 (试行)》对海绵城市的概念下了明确的定义: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。
建设海绵城市,即构建低影响开发雨水系统,主要是指通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术途径,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的“海绵”功能。解决城镇化与资源环境的协调和谐、让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害、转变排水防涝思路、开发前后的水文特征基本不变是海绵城市建设的本质内涵。
二、国内发展现状及案例
国内发展状况及案例:我国的海绵城市起步相对较晚,随着国内雨水问题的日益加重,雨水方面的研究和应用才逐渐多起来:北京、大连、宁波、长沙、杭州、昆明等先后于2010年左右开始研究雨水收集、利用方案,涉及道路、绿地、湿地等多方面城市建设,内容涉猎下沉式绿地、生物滞留槽、雨水湿地、打孔立缘石、透水铺装等等。
2012年北京大学在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次提出“海绵城市”一词;2014年住房和城乡建设部发表《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中首次提出海绵城市的概念;同年10月,住房和城乡建设部出台了《海绵城市建设技术指南》。2015年,住房城乡建设部宣布了海绵城市建设试点:西咸新区、武汉、重庆、贵安新区、遂宁、南宁、常德、鹤壁、济南、萍乡、厦门、池州、嘉兴、镇江、白城、迁安16个城市,至此,海绵城市建设在全国如火如荼的开展起来。
三、海绵城市景观设计要点总结探讨
海绵城市”的提出有其深厚的理论基础,又是一系列具体雨洪管理技术的集成和提炼,是大量实践经验的总结和归纳。
1、道路景观设计要点
道路作为城市城市发展中的重要廊道,在海绵城市的建设中发挥着重要作用。这里主要对道路中的硬质景观(铺装样式及铺装材料)和绿化景观的设计要点进行分析总结。
绿化设计:在道路隔离带或路测绿化带设计中,设置植草沟、植物缓冲带和下沉式绿地,对雨水进行截留,当设施内雨水饱和时,可通过溢流口经过滤处理后排入雨水集水池中,干旱时可向周边绿地提供水资源。
硬质铺装:指通过改变地面铺装材料自身的透水性或扩大材料之间相互衔接的缝隙面积,使雨水下渗到场地内部。即一方面增加透水混凝土和透水面砖的使用面积,促进水体渗入地下,另一方面,增加汀步、石材拼接间的绿化面积等,以至当有降水时,雨水可顺着材料自身的孔隙或之间的缝隙下渗留存;当没有降水时,材料自身的孔隙或之间的缝隙又可作为土壤通风换气的通道,减少城市干岛效应的发生。
2、广场景观设计要点
广场是城市中面积广阔的场地,是市民进行政治、经济、文化等活动的空间。这里指的是不含自然水体的平面型广场。
纪念性广场由于其政治思想性更强一些,可以采用大面积透水瓷砖或者透水混凝土铺装,通过不同色彩和样式的组合,形成不同的图案,提高广场的美观性和艺术性;商业和游憩类的广场,基于其休息、娱乐、观赏等功能,结合运动、休闲设施和场地规划,合理设置下沉式广场、下沉式生物滞留带。
3、水景(湿地)景观设计要点
河湖水系、坑塘湿地等是城市天然的雨水滞纳净化场地,是生物多样性保护和栖息地恢复的重要场地,可以调节局域性的雨洪管理、水质净化、地下水补充、棕地修复、生物栖息地的保育,甚至是局部微气候调节等等。水景(湿地)景观设计要点即构建“水质净化(水景营造)-蓄滞水湿地(水景)-地下水回补”多级水景景观。
由于景观设计者所处的设计阶段往往处在规划阶段的后期,因此这里不去研究宏观层面水生态安全格局及中观层面的“城镇海绵系统“,只研究微观层面的海绵体。设计要点主要有三种途径:一是尽可能保护利用原有生态系统如河流、湿地、湖泊、坑塘,在其基础上设计相应的景观设计;二是对遭到破坏的海绵体,采用生态方法进行景观的修复和恢复;三是在缺乏海绵体的场地内新建新的海绵体。
雨水花园就是海绵城市建设中水景(湿地)景观设计最小的海绵体之一。即在浅洼区域种植花草、灌木,甚至树木等植物的工程性措施它可以减少径流量、净化雨水、美化环境。
结语
社会各界广泛的关注和讨论城市洪涝问题和一系列相关的生态和环境问题,海绵城市建设越来越受到国家重视,这是改变城市规划建设理念的重大契机。本文主要探讨了在海绵城市构建的框架下,通过对海绵城市的解读和国内外案例的分析总结,提出景观设计方面的相关要点。希望为景观工作者在海绵城市建设景观设计中提供借鉴参考。
参考文献
[1]俞孔坚.“海绵城市”理论与实践.《城市规划》,2015年第6期.
所谓海绵城市,是指城市能像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存水“释放”。在海绵城市里,一旦突发暴雨,所有的绿化带、水池、湿地都将发挥蓄水、净水的功能;净化后的雨水可以用于道路冲洗、绿化灌溉、洗车、消防备用水源等。更通俗地说,海绵城市就要像海绵一样能吸附雨水,解决城市淹积水问题,还能将收集到的雨水释放利用,破解自然干旱难题,促进人与自然生态环境的和谐发展。
目前,海绵城市是针对城市通病的总体解决方案,是一种具有“韧性”的城市发展新模式。海绵城市建设如今已成为全国城市工作重中之重。那么,海绵城市怎么建?治涝排水效果怎么样?暴雨是检验城市管理系统的特殊“试卷”。简单来说,就是要达到小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解的效果。当然,海绵城市建设是一项复杂的、长期性的市政工程,告别“逢雨即涝、雨后即旱”的任务十分艰巨,绝不能“就水论水”,不能头痛医头、脚痛医脚,一哄而上,一蹴而就。要加强规划引导,统筹有序治理,系统建设海绵城市。
第一,要正确理解海绵城市的内涵和本质。尤其在海绵城市成为当今城市建设一大热门的今天,各级决策者更要深刻理解海绵城市背后的内涵和本质,只有这样,才能使其不会再沦为新的形象工程,避免由此带来的新一轮水生态系统的破坏。海绵城市是一种理念,旨在转变城市规划建设理念,减少城市内涝,改善城市生态环境。海绵城市本质上讲是对长期以来城市建设中“重地表、轻地下”“重工程手段、轻自然方法”的反思和修正,是一种人与土地、人与水的生态关系的回归。强调人水共生的理念,用系统的方法和整合的生态技术,解决城市中突出的各种与水相关的问题,是对简单、粗暴工程思维的反思。因此,海绵城市的建设绝不能再搞“一刀切”,要因地制宜建设,警惕跟风投资。
第二,要科学制定规划,有序推进“海绵城市”建设。结合《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》和各地制定的《关于推进海绵城市建设的实施意见》,因地制宜制定标准规范及其工程建设标准明细表和技术导则,科学指导海绵城市建设的具体实施,实现“以人为本,建设城市”的根本目标,特别要防止挖湖堆山之类的新一轮“破坏性建设”。
第三,建议创办生态智库,对国内外海绵城市建设经验进行总结、提升。通过收集国内外海绵城市建设相关标准,前瞻性地研究提出海绵城市建设所需的相关“硬”标准。尤其要研究探讨特殊地理条件下海绵城市与生态城市绿化建设的解决方案,加快树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,切实提高城市与人、城市与水的生态效益、环境效益和经济效益。
关键词:风景园林;生态城市发展建设;海绵城市
中图分类号:TU984
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)07-0077-05
1 引言
生态城市是在城市发展的基础上,依托于城市建设而不断发展的人文生态系统。发展标准并不是一成不变的,随着生态技术发展,生态城市将会被注入更加科学化、多样化的内涵和标准。生态城市不仅反映了人类谋求自身发展的意愿,也反映了人类对人与自然关系认识的提高[1]。而城市景观的发展与居民生活息息相关,生态城市建设除了提供良好的生态环境以外,对城市的资源、经济、居民生活质量发展具有重要意义。
2 城市水问题
2.1 城市排水存在的问题
水是区域生态过程规划中重要的环节,直接决定生态规划格局的生态因子[1]。海绵城市建设是生态城市水环境资源利用方面的新型发展理念,传统城市建设模式雨洪管理中存在一些问题:①主要依靠硬性设施来外排径流雨水,增加了市政雨水管网及水体容纳排涝设施压力。②降雨初期,没有经过植物层的净化,大量污染物随雨水入河,影响城市水环境质量。同时雨水大量流失,浪费了大量水资源。③排不出水,但实际又缺水的矛盾。
2.2 传统城市给排水存在的局限性
近年来,我国大中城市频繁出现逢雨必涝、地下水补给不足、炎热干旱等痼疾,对城市居民生活形成恶劣的影响。提起内涝、城市看海、地下水供给不足等问题,人们都会认为是下水道设计不够好,或者是过于陈旧。其实一个重要的原因是由于城市发展速度过快,原本可以渗透雨水的水沟、绿地全部被硬质化了,变成了房屋、停车场、道路,雨水无处可去,就形成了积水。传统城市雨洪管理模式的建设目标是实现城市雨水径流的快速排放,避免城市雨洪问题干扰正常的城市秩序、影响人居生活。因此,不再出现“城中看海”(图1)这种问题,不仅仅需要的是大修城市地下管道这些事情,还需要一种在涝时能吸收水,在干旱炎热时又能吐出水的“海绵城市”,这也与生态城市的发展方向相契合。
3 海绵城市理念与生态城市发展建设的关系
海绵城市发展体系通过结合生态城市总体规划,控制径流总量,逐步构建并完善低影响开发雨水系统,其中以城市绿地系统为主要载体构建海绵城市体系,不仅便于应用低影响开发雨水系统的技术措施,也有助于实现生态城市建设中低影响开发雨水系统的建设目标。在规划阶段生态城市绿地系统与海绵城市体系可相互指导,但两者的结构布局存在差异。海绵城市发展体系的规划强调城市绿地系统对雨水径流量、峰值流量与径流污染的控制能力,进而对城市绿地的建设提出了更高的要求(图2)。生态城市绿地布局、规模与建设情况也会反过来影响海绵城市体系的规划,两者在规划阶段相互指导。
由于海绵城市体系在用地范围的布局上不只限于城市建设用地范围,而是站在更大的维度上来处理城市雨洪问题。海绵城市体系的结构分布解决存在雨水径流与雨水污染问题的区域,均衡了城市中雨水难排的情况。针对局部地段的少量雨水径流,海绵城市体系可通过建设“雨水花园”控制雨水径流。针对大面积的城市易涝区,海绵城市体系可通过建设“暴雨花园”实现控制雨水峰值流量、削弱污染的双重目标。对于城市已建成区,海绵城市体系的布局以点状、线状为主,从多个角度结合软化改造、而不是在城区大改大造,相对更多样化、全面化。
4 海绵城市建设概述
4.1 概念和构建原则
4.1.1 概念
海绵城市在涝时能吸收水,在旱时炎热时又能吐出水,并对水体进行绿色净化。从源头植物层开始到末端的全过程控制雨水系统。相对之前的旧模式,自然渗透和自然净化,需要时再将储存的水释放并加以利用,是构建海绵城市的切入点,水循环收集与释放更是一种绿色可持续的雨水排放模式(图3)。
4.1.2 基本原则
低影响开发雨水系统构建的基本原则是生态优先、规划引领、安全为重、因地制宜、统筹建设[2]。要真正地落实这一基本原则,要把更多问题考虑进来。包括城市基础设施安全运行和生态城市水安全的问题,水文条件各地区差异性,和各方案的可实施性和操作性。不同地区可根据自身的水文条件、水安全要求、水资源的不同状况,从实际出发确定符合自身需要的生态海绵城市的发展路线。
4.2 建设海绵城市的指导思想
4.2.1 转变城市建设的观念
建设海绵城市,首先要转变传统的观念。在传统城市建设模式中,城市道路逐渐被硬化,雨水无处可去。排水功能主要依靠管道这些“灰色”硬质设施,以“快储快排”为主要理念,往往造成逢雨必涝,无雨就旱的极端局面。而现在海绵城市的建设理念则要求让城市回归自然,强调优先利用雨水花园、屋顶绿化、植草沟这些软质绿色的低影响设施来储存雨水,以慢排储存,先利用绿色植物的源头设施对雨水进行调蓄净化和回收利用,最后在利用了雨水资源的同时也解决了城市雨涝的问题。
4.2.2 对城市中建设的“海绵体”进行改造
生态城市发展下,对城市中建设的海绵体进行改造主要途径有3个方面:保护城市原有的生态系统;生态修复和恢复;低影响开发[3]。首先,保护原有生态系统,不受现代开发活动的影响和破坏,例如城市公园、大型湿地、原有的河流、湖泊、湿地等。其次,在生态修复方面,对已经受到破坏的“海绵体”,应运用综合手段逐步慢慢地进行修复,使其水文特征和生态功能逐步得以恢复。再着,通过生物滞留带、下沉式绿地、雨水花园、屋顶绿化、垂直绿化、透水铺装等低影响技术措施,加强雨水储存。以城市建筑、道路、绿地、广场等建设为载体扩大绿化规模,设置包括垂直绿化在内的多种绿化形式,通过构建生态廊道来保护城市生态多样性,改善城市的生态环境[4,5],为改善生物生存环境和水资源调控提供必要的生态通道;通过建设人工湿地等措施来修复水生态环境,湿地一直都有“城市之肾”的美称,生态城市建设人工湿地,对保护城市水系统生态环境有着至关重要的作用。
5 建设海绵城市的具体措施
5.1 雨水花园
雨水花园是自然或人工后天挖掘的下沉式绿地,收集汇合雨水把雨水储存起来(图4)。通过雨水花园中的植物和沙石过滤层分解储存使雨水得到净化。慢慢渗入土壤,涵养地下水水源,或进行中水利用之后,达到补给景观绿化用水、厕所用水等的用水标准。雨水花园利用植物、土壤层渗透净化雨水、过滤雨水杂质,可改善小环境,缓解城市“热岛效应”,为鸟类、蜜蜂等动物提供食物和栖息地,给人以新的亲近大自然的感受。
最表层是植物层,第一层也称蓄水层。表层植物可通过光合作用,吸收利用氮、磷等物质,植物根系对污染物质,特别是重金属的拦截和吸附作用,选择根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物再深层的覆盖层和种植土壤层,可滞留削减洪峰流量、减少雨水排放,净化水源。可过滤杂质和涵养水源,以导致雨水过滤到砂层和砾石层通过穿孔管收集水源。
5.2 生态滞留带
生态滞留带是一块活的“海绵体”,表现形式为条形或者长条形,雨水篦子换成豁口导入植物中,减慢雨水流动速度,把雨水储存起来,成为活的“海绵体”(图5)。生态滞留带在植物的选择上应优先选用本土植物,选用耐涝又可抗旱的植物。本土植物能更好地适应当地的气候和水土,打造更好的生态滞留带景观。
5.3 绿色屋顶
绿色屋顶是指建筑屋顶的部分或全部作为绿化的一种改造景观措施。由植物部分、植物生长基质部分以及屋顶防水结构层一起所组成的一种景观屋顶形式(图6)。绿色屋顶在雨水控制上,在建筑屋顶的源头上来减少雨水径流总量、削减洪峰流量。增加屋顶雨水停滞时间,降低屋顶雨水径流流速,以及净化屋顶雨水水质。绿色屋顶还可减少建筑制冷、降低制热能源消耗。
5.4 垂直绿化
垂直绿化,绿化范围是指对建筑物外表面及室内垂直方向上的建筑竖向绿化(图7)。作为一种装饰实用技术,附属在建筑主体之上,需要融合于周围的环境,不仅仅是植物彼此生长间融洽,更要做到与周边的环境相融合,最重要的是能丰富生态城市的自然景观,完善整个城市的生态系统。
虽然垂直绿化成为建设海绵城市不可或缺的重要部分不能计入绿地率等经济技术指标中,但是毋庸置疑的是对整个生态城市发展建设和景观绿化构成呼应效果。据北京市园林科学研究所观测推算,绿化覆盖率达30%时,气温可下降8%;绿化覆盖率达40%时,气温可下降10%。同时太阳福射经过植物后,60%~80%会被植物所吸收,这样就削弱了热源的作用,从而使周边温度降低3~8 ℃。与此同时,在相对湿度为47%~53%时,人体最为舒适,当处于干燥环境中时,植物叶子还具有蒸腾作用能够增加其周围的湿度。数据可以表明在全球气候变暖的今天,垂直绿化也有降温增湿的作用,另外对空气环境影响而言,也起到了通风防风,净化空气的效果。
5.5 透水铺装的应用
现我国城市市场的硬质地面材料常见主要分为:砌块砖、水泥路、植草砖和塑胶地面等(表1)。
现在我国的城市人行道使用的透水铺装以透水砖为主(图8),透水地面由于渗透蒸发能力强,在下雨天可以将雨水渗透到土壤层,防止路面径流缓减市政排水的压力;天晴时蒸发作用可以降温,改善路面上方的微气候,对于缓减城市热岛效应有明显的作用。塑胶橡胶多用于游憩和儿童场地,但不好维护,有一定吸水性(图9)。所以在实际使用时透水面砖是一种生态的,有利于生态的铺装材料(表2)。6 海绵城市理念对于生态城市发展建设的意义
6.1 社会意义
6.1.1 经济性、生态性
老旧城区改造面临空间改造条件有限、改造难度大等问题。相比建设大型地下雨水储蓄池、大规模改造雨水管道等硬性灰色方案,设置改造软性的海绵设施不妨为更好的方法。在改造设计中,可通过两个大方面进行改造。一是原有的老旧建筑雨水管断接技术,集中贮存雨水,将雨水管线接入周边城市绿地中,也可利用小区已有内部的花坛、绿地、雨水池等建筑设施空间布置雨水花园、生态滞留带;二是城市道路可结合城市道路绿化带、树池、花池等绿化空间,布置成生态树池、生态停车场等低影响开发设施,有效地对老城区雨水管理加以蓄、留、渗、排等。
6.1.2 海绵城市建设对于减少城市内涝也有明显改善
通过海绵城市的建设,能很大程度上减轻城市防洪排涝的压力,将防、排、蓄、渗、滞等措施合理地结合起来。有利于减少城市洪涝灾害的发生,城市生态水系统需要海绵城市的措施加以解决,维护城市居民安定的生态生活环境。可减少雨水渗透的时间,缓解雨水的压力,补给地下水,有效减轻城市内涝。
6.1.3 海绵城市的建设可改善城市水资源短缺的问题
经济发展越来越快,我国城镇化的速度也越来越快,随着城市人口不断增多,城镇化水平的不断提高,许多城市水资源匮乏的问题日益突出。通过海绵城市建设,为实现自然生态雨水收集的有效再利用,在很大程度上缓解城市用水资源难、排水难的压力。
6.2 经济意义
海绵城市建设跟以往不同偏向重视对已有的对天然水系保护利用,减少了巨大的管道改造工程量,减少工程资金投入,提高了经济效益。另外还减少了城市水灾发生的可能性,以及避免水灾所带来的城市经济损失。建设的海绵城市建设的储水设施与城市已有的生态景观、绿地、景观水体紧密结合,丰富完善城市生态系统。成本相对管道的修理与改建较低,还能大大减少城市水环境污染治理维修费用,降低城市内涝所带来的损失。
6.3 生态意义
建设海绵城市应用有利于城市生态环境的发展与建设。海绵城市强调增加绿地,多进行的是软化改造,降低城市地面的硬化比例,对硬质地面材料也有相应要求。有研究表明,城市越来越多的地面硬化,第一时间直接阻断了雨水补给地下水的途径,让雨水白白流失了,实际上又是缺水的,使地下水水位难以回升越来越低。软化改造还可以增加城市绿色空间,改善人居环境,提高绿地率,促进城市生态建设。
7 结语
我国提出的海d城市体系主要参考了美、德等国的雨洪管理理论研究与实践经验,和近年来我国频繁出现的城中看海的现象。在海绵城市理念指导下的生态城市建设不仅可以满足城市绿地的生态环境发展、游憩娱乐、文化教育、环境美化等基本功能,同时还可以有效地辅助城市水利设施处理城市雨洪问题,发挥出生态城市中绿地系统更大的潜力。生态城市的构建也会反过来影响海绵城市体系的规划,使海绵城市体系的结构布局更为合理、构建过程更为流畅、作用效果更为明显。海绵城市体系的构建不要求大改大建,更多的是一种软化的改造手段,以最小的资金投入取得最佳的建设结果。生态城市绿地系统虽可作为海绵城市体系的重要载体,但是由于海绵城市体系对城市雨水管渠系统具有较强的依赖性。 随着生态城市建设的发展,也会探索出更多合适的海绵城市建设手段和新的发展方向。
参考文献:
[1]王云才.景观生态规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:192~212.
[2]王文亮,李俊奇,王二松,等.海绵城市建设要点简析[J].建设科技,2015(1):2 ~3.
[3]刘章君,郑志磊,洪兴骏,等.城市雨水径流生态处理研究现状与进展[J].海河水利,2011(3):39~40.
【关键词】海绵城市;排洪;规划方法
一、引言
经济的快速发展加快了城市化进程的脚步,但是在快速城市化的建设过程中忽视了对水资源等环境保护。另外,城市基础设施的建设也导致了植被破坏、水土流失等一系列问题,最终导致城市内涝问题的出现。我国多个城市经常出现逢雨必涝的问题。基于此,我们必须提出一个系统性的综合解决规划方法。海绵城市理论的提出正是立足于当前城市内涝问题及其相关生态和环境问题。
二、海绵城市的内涵
海绵城市指的是城市要像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有较好的弹性,在下雨时能够吸水、蓄水、渗水和净水,等到需要的时候能够将存蓄的水释放出来并对其进行利用。海绵城市具有下面几个方面的特点:1.能吸收、能渗透、能涵养、能净化、能释放;2.生态文明、生态优先,可持续发展的思想;3.新的治水理念融入城市开发建设中;4.因势利导、顺应自然;5.渗、滞、蓄、净、用、排;6.师法自然、效仿自然。海绵城市最初提出的主要目的就是解决初期雨水的污染,从而实现对雨水的源头控制。随着该理念的不断发展和丰富,其理念已经发展成为综合性的雨水管理,实现保障水安全、治理水环境、涵养水资源、改善水生态。
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,促进生态环境保护和雨水资源的利用。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利用,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。
三、海绵城市建设对于城市洪涝的意义和作用
纵观我国实际情况,我国大部分城市都是坐落在江河湖泊之滨,很多城市都在遭受着不同程度的洪水、内涝积水威胁。因为在城市化进程中城市的不透水面积会不断地增大,从而会导致地面径流汇集速度增快,洪峰流量增大,洪峰出现的时间也会提前,导致洪水的危害性变大。城市的排水系统一时间无法承受过大的水压,最终造成城市内涝的发生。根据相关调查统计发现,我国642座有防洪任务的城市中仍然有340座城市还没有达到国家规定的防洪标准,另外有一些新兴的经济开发区和新建城市的防洪工程建设也比较滞后。近年来,我国北京、上海、深圳、武汉、杭州和南昌等多个城市频繁出现城市内涝,受灾城市数量、规模、经济损失程度和人员死伤均呈显著上升的态势。2013年,全国31省(自治区、直辖市)中县级以上城市受淹234个,直接经济损失3100多亿元。解决城市缺水问题,必须顺应自然,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。通过海绵城市的建设,可以将多种防洪措施进行有机的结合,实现从快排、及时排、就近排、速排干的工程排水时代跨入到“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的综合排水,生态排水的历史性、战略性的转变,从而极大地减轻城市防洪排涝的压力,进而有效地减少城市洪涝灾害发生的频率和损失。
四、海绵城市理念下的排洪规划方法
(一)海绵城市理念下排洪规划原则
现阶段城市排洪设计需要注重排洪系统设计的整体效果,更要结合城市的建设,保持可持续发展。因此,在排洪规划中应当遵循以下原则。
1.规划引领。深入贯彻落实海绵城市建设以及低影响开发雨水系统构建的内容。根据排洪规划进行设计,从而让规划的控制和引领作用充分发挥。
2.生态优先。在排洪规划中,应该保护水生态敏感区,如河流、湖泊、湿地、沟渠等,对自然排水系统进行优先利用,从而保证对雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环能够有效实现。
3.安全为重。在规划过程中应当以社会经济安全和人民生命财产权为出发点,采用工程和非工程措施对建设质量和管理水平加以提高,消除安全隐患,增强防灾减灾能力,保障城市水安全。
4.因地制宜。根据本地自然地理条件、水文地质特点、降雨规律等,合理确定设计方案,科学规划布局和选用下凹式绿地、植草沟、人工湿地、可渗透路面、沙石地面和自然地面,以及透水性停车场和广场等低影响开发设施及其组合系统。
(二)海绵城市理念下排洪规划方法
基于上述原则,海绵城市理念下的城市排洪规划,应系统解决截、滞、排问题,可以从以下几方面制定城市排洪规划。
1.协调河湖库塘排滞洪体系,是解决现代城市防洪安全的基本措施。河流应重点关注其行洪能力,其坡度、断面应满足行洪安全要求,一般断面越大、河道坡降越陡,行洪能力越大,越安全。而合理的湖库塘可以有效截洪、滞洪和泛洪,有效匀化洪水过程,降低洪峰流量,进而减轻河道行洪负担。
2.海绵型入渗的城市下垫面,是降低城市排洪压力的基础。大力实施采用低影响开发技术,设计中通过透水铺装、下沉式绿地、绿色屋项、生物滞留设施、雨水湿地、渗管/渠等方式来现雨水的“渗、滞、蓄、净、用、排” 六位一体的综合排水。规划设计时,城市的下垫面采用海绵型生态下垫面,增加径流形成的历时过程,合理选取径流参数,计算径流过程,进而降低洪峰流量,减少行洪压力。
3.系统的雨污分流及排洪系统,是城市水生态文明建设的保障。规划时,城市应规划完善的地下雨污分流系统和排洪系统,避免雨污混流,防止雨水污染,降低污水处理数量和成本,增加水资源利用效率,有利于现代城市水生态文明建设和水环境保护。
4.协调互适防洪体系和城市体系,是城市安全根本保障。城市体系应建在高于防洪水位以上的地方。同时辅以必要的防洪体系,确保防洪标准下的行洪安全。
五、案例分析
五年来,合肥一直处于暴雨常涝的状态。合肥市政府将海绵理念融入城建细节中,让土地恢复自然属性,一改五年前“暴雨常涝”的尴尬困境。如今城市不仅提升了排水能力,还有助于恢复土地自然生态。2016年,城合肥遭遇30年以来最大汛情,受灾损失却是最小,最终把五年前的“暴雨常涝”变成了如今的罕见汛情无内涝。
合肥在海绵城市的建设中,2010年以来完成造林100多万亩,投资超200亿,在城区形成了六大片总面积约10万平方米的公园布局,天鹅湖、方兴湖等人工湖星罗棋布,建成滨湖森林湿地公园、柏堰湖生态湿地等四大湿地。研究表明绿地径流系数约为0.2,意味80%雨水渗透地下,而硬化地面为0.9,表示90%雨水靠地下管道外排。另外,海绵理念在道路、广场等城建细节中随处可见。以人行道为例,合肥要求使用能让雨水渗透的透水砖;环城高架走廊下,见缝插针搞绿化;建设、改造大批下沉式绿地、植草沟,提升了绿地汇集雨水、补充地下水功能;建设下沉式广场,平时供市民休闲,汛期被淹没,可发挥调蓄池作用;利用城市公园地下空间,建成杏花、逍遥津等雨水调蓄池工程。同时,合肥还选取了新站区少荃湖等五大片区作为海绵城市建设先行示范区,尝试改变传统“以排为主”的做法,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化技术,开展低影响开发雨水系统试点。
六、结语
海绵城市是雨水和洪水利用的发展和创新,是当下治水思路的不断发展和完善的过程,对解决城市内涝频繁发生具有十分重要的作用。随着城市快速发展,国内多数城市都遭遇了雨洪积涝问题,引发对城市建设的深度思考,必须构建海绵城市体系。基于海绵城市理念制定排洪规划,通过协调河湖库塘排滞洪体系、海绵型入渗的城市下垫面建设、系统的雨污分流及排洪系统、协调互适防洪体系和城市体系,不仅可以解决新型城市排洪问题,减少雨洪风险,而且能够提高城市雨水的综合利用效率,降低污水处理成本,改善城市水生态文明建设和保障生态安全。
【参考文献】
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高碑店利用自身优势,城区中有两个硕大的已经形成的雨水储蓄坑,将这两个大坑充分利用起来储蓄城市雨水,使雨水由城市的害变为城市的宝。使高碑店城市变的更为水生态,更具有景观艺术,更为清新的城市。
【关键词】自然地形、生态城市、海绵城市
1.改变传统单一的排放雨水理论与做法
城市扩大发展,给城市雨水排放不断地带来新的问题。传统的排出雨水理论和做法显然无法解决城市雨水排出日渐突出的问题。传统理论是雨水排的越多越快越好。传统做法是小管道收集、大管道汇集,集中到末端只依靠河道排泄单一的三级体系。
对我国北方大多城市,城市周边河流少,接纳雨水的水体少,尤其是平原城市,城市的纵坡小流速慢,当城市的雨水在管道中汇集到河渠时,管径自然放到很大,但是,仍然不能满足排出雨水要求,遇暴雨时城市经常出现积水,局部形成内涝。
近年来国际上在排水规划理论、技术、方法等方面都有了很大的发展。如:美国的低影响开发、最佳管理实践,英国可持续发展排水系统以及澳大利亚的水敏感性等规划理论与设计方法,其核心都是城市的雨水不要又快又干净的排出城市,城市中要留住城市的雨水。在我国,政府也在积极提倡建设海绵城市,不能再一味的追求修建庞大的雨水管道,把城市的雨水彻底排走。应把雨水转变为生态的、绿色环保的、具有充足水域面积的城市水体。
2.充分利用自然地形,留住城市中的雨水
河北省高碑店市地理位置:位于河北省保定市东北部,地处京、津、保三个城市的腹地,京广铁路、京广高速铁路及京港澳高速公路均从城市中穿过;气候特征:近十几年来,年平均气温11.5℃,一月平均气温-5.5℃,七月平均气温26.1℃,极端最高气湿41℃(2000年7月1日),极端最低气温-19.3℃(2001年1月15日),年平均降水量558.7mm,年最大降水量934.6mm(1956年),降水年际变化大,具有春旱秋涝,旱涝交替的特点,最大冻土深度65cm;地貌水纹:高碑店市西部为太行山东麓的洪冲积扇边缘地带,东部为河流冲积平原,地势自西北向东南方向倾斜,海拔高度40.4―10.9米,东西向地面坡降1/1500―1/1700,南北向地面坡降1/3000―1/3600,地势较平坦。
高碑店规划发展城区面积70多平方公里,老城区雨水出路主要排入运粮河、斗门河和紫泉河支流。京广铁路以西的雨水排入运粮河(面积约5.7平方公里);京广铁路以东、斗门河以西的雨水排入斗门河(面积约10平方公里);从斗门河以东到京港澳高速公路以西的雨水全部排入紫泉河支流(面积约22平方公里)。
新开发建设的城区主要布局在京港澳高速公路以东与京广高速铁路以西之间,面积约30多平方公里,雨水的出路全部排入京广高速铁路以东的紫泉河内。由于该区域至紫泉河的距离较长,南面的二趟雨水管距紫泉河还有2公里多时管径已经放大到2200mm,再继续向前铺设若不放大管径就无法接纳两侧区内雨水,若再放大管径,管道高程又会与紫泉河底的高程产生矛盾。这种情况不单是高碑店有,凡是平原城市一般都会出现类似的问题,最终只能依靠提升泵站来解决。庞大的管径,巨额的投资,依然不能解决城市积水和内涝问题。
充分利用现有的自然地形条件和人造工程建设相结合,因地制宜,从根本上解决雨水问题。这就需要我们建设海绵城市,海绵城市就是改变传统的排出雨水理论和传统的排出雨水做法。不是尽快的将城市中的雨水排走,而是将城市中的雨水留在城市中。
高碑店开发区南部和北部各有一个废弃的大坑,两个废弃的大坑具备着很好的城市雨水储蓄自然条件,南部大坑面积约20万平方米,平均深度3―4米。北部大坑面积约12万平方米,平均深度6―7米,两坑的容积为130―160万立方米。北部大坑自然连接着三条紫泉河支流。根据城区排水系统的实际情况,除老城区少部分的雨水排入运粮河和斗门河以外,城区大部分雨水包括老城区和开发区全部排入城区紫泉河支流,也就是城区内的雨水管网与城区内河流相结合基本上形成了一个较为完整的雨水排出系统,如果将城区内南北两个天然储水大坑再充分利用起来,与现行较为完整的雨水排出系统有机地结合起来,就很容易实现城市的雨水留在城市中。将雨水渗透、滞留、集蓄、净化、循环、使用及排除紧密结合起来,也就是建设海绵城市所依照的“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针。
按照当地多年统计数据,以当地暴雨强度及其它有关径流、重现期等系数参加,加以估算,一般一次暴雨降雨量以50mm计算,城区以70平方公里计算,所产生的径流量约160―200万立方米。从理论估算值看,两个储蓄大坑基本上可以接纳城区大部分面积的一次暴雨量。通过对雨水的滞留,可使城市雨水径流量得到有效的控制,减小径流峰值,避免城区积水形涝。同时,还可将下游庞大的雨水管径缩小。两坑的地质条件渗透性很强,可以很好的补给缺乏的地下水。高碑店城区能有这样两个天然蓄储雨水大坑在一般城市是很难得的,这个储量不但可以供给城市每天的绿化、道路等市政用水,更重要的是应急时,作为城市备用水源,完全可以解决几十万人数十天或几十天生活用水。另外,据中国城市科学研究会水技术中心推出的一些技术如:在池塘底铺设表面经过处理的砂层,沙地雨水处理池的含氧量比普通池塘可提高3倍之多,从而能长时间保持水的新鲜度。
建设高质量的生态城市要使城市进入良性循环,就要建设水生态环境,建设水生态环境就一定要增加水域面积;建设海绵城市就一定要努力滞留城市中的雨水。高碑店城区两个硕大的雨水储蓄坑与城区地面雨水自然渗透量之和,每年将80%的雨水留在城市中是可以实现的。
3.尽快完善城市雨水体系,早日实践海绵城市
高碑店城区的两个废弃大坑作为现在讲,可以说是就有形成的,北部的大坑连接着紫泉河水系,城区北部大部分雨水由管道汇集分别排入三条紫泉河的支流,三条支流汇流到大坑,由大坑排出经一段东西向的紫泉河支干后,进入南北流向的紫泉河。城区北部实际上区内雨水管道和区内紫泉河支流及北部大坑已经构成了一个相对独立较为完整的雨水系统,但是,所欠缺的就是没有充分有效的利用大坑进行雨水的储蓄与调节。南部的大坑相对孤立,但是,南部铺设的雨水管道都有从大坑的四周经过,尤其是大坑的南侧就有两趟管径2000mm雨水管道从大坑的东西向穿过。根据现状南部的排水系统稍加改造就可将南部大坑有效地利用起来,形成南部较为完善的雨水系统。如:南部北边的另外一条紫泉河支流从城区由西向东流径需向南改造800多米就可进入南部大坑,大坑南侧的两趟雨水大管道就没必要一直向东铺设下去,可在经过大坑处直接接入大坑,大坑四周的雨水管道没必要连续铺设的可直接接入大坑。
将两个废弃大坑充分利用它的自身蓄水能力,从技术方面、景观艺术方面、生态水循环方面、作为应急水源等方面进行科学地论证、规划、设计,使两个废弃大坑成为接纳城市雨水,将雨水能渗透、能滞留、能集蓄、能净化、能使用、能循环、能为城市应急水源的两个城市生命体。
参考文献:
摘 要:本文研究了海绵城市排水防涝关键问题,提出海绵城市、排水防涝与低影响开发概念及相互关系,排水(雨水)防涝综合规划的定位,内涝防治综合系统如何落实等问题。
关键词:海绵城市;排水;防涝
海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、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。
1.如何深刻认识海绵城市、排水防涝与低影响开发概念及相互关系
海绵城市是从城市雨洪综合管理角度来描述的一种城市形态和建设模式,其内涵是,现代城市应该具有像海绵一样吸纳、净化和利用雨水的功能,以及应对气候变化和特大暴雨、保障城市安全、维持城市生态系统的能力。很大程度上与国际上流行的一些其它的雨洪管理理念和方法异曲同工,如绿色雨水基础设施(GSI)、水敏感性城市设计(WSUD)等[6],都是将雨洪管理理念与水资源可持续利用、生态环境、土地利用、城市建设及管理机制等紧密联系起来的一种顶层的城市建设和雨水管理模式。总体上,根据笔者对发达国家及城市雨洪管理发展状况的理解和资料分析,许多发达国家及城市都在顺应国际潮流,朝着水敏感性城市发展,如奥克兰、柏斯、鹿特丹、墨尔本和新加坡这几个城市或国家,虽然在雨洪管理方面较为先进,但实际现状距离水敏感性城市的目标,仍然有不同差距。而纵观我国的城镇发展和水系统状况,由于发展的极不均衡,涵盖了图中的多个阶段,许多欠发达地区可能还处于供水和排水城市阶段,而北京、上海等发达城市已部分跨入水循环城市阶段,尤其污水处理及利用水平已达到相当高标准,但雨水管理仍然是一个短板,拖了城市整体发展水平的“后腿”。不过,我们发展的火车头(海绵城市和低影响开发),在某些方面和某种意义上,正在与国际接轨,朝“水敏感性城市”目标努力。因此,对解决我国城市(雨)水领域问题的长期性和艰巨性应该有一个清醒认识,如何实现跨越式发展也具有极重大的意义。
毫无疑问,排水防涝不是海绵城市的最终目标,只是在历史欠账、严峻现状下,自然突显出的一个紧迫任务而已。换言之,排水防涝目标固然重要,径流排放总量控制、污染控制、良性的水循环以及生态系统修复等其它多重目标也同样不可忽视。
值得注意的是,为了实现海绵城市建设的综合性目标,在《指南》中,LID理念已从狭义的源头分散措施的概念拓展为广义LID理念,涉及源头、中途及末端全过程及多尺度,类似美国近年来提倡的绿色雨水基础设施(GSI)。不过,尽管LID/GSI设施是海绵城市建设极为重要的一种理念、方法和一类措施,但并非全部,它们不可能完全取代传统的灰色基础设施。因为在高密度的城市化区域,“灰色与绿色”、“地上与地下”、“源头与末端”、“蓄与排”的有机结合才是海绵城市建设的关键。即使在低影响开发推行得十分成功的新西兰奥克兰,在他们的设计手册中也提到管道系统是支持水敏感设计的重要途径,有时甚至作为主要系统,这是一种务实和科学的态度。
2. 排水(雨水)防涝综合规划的定位
根据《排水(雨水)防涝规划编制大纲》要求,各城市在2014年应完成《排水防涝综合规划》的编制,但从目前已经完成该规划的一些城市情况看,规划涉及的范围、主要内容、技术路线、关键措施、科学性和合理性以及与《指南》的要求符合程度等方面都参差不齐,甚至有很大的差距。而且,也有一些城市已经做过或正在编制《低影响开发规划》、《雨水利用规划》、《非点源污染规划》甚至《海绵城市规划》,这些密切相关的规划究竟应该如何定位?它们的关系如何处理?多年前,笔者就提出,应积极开展“城市雨洪控制利用专项规划”,综合解决雨洪多方面的问题,而不是采取“头痛医头,脚痛医脚”的方式。另一方面,国家相关的规范标准体系尚未形成,因此,当务之急的《排水防涝综合规划》之内涵究竟如何?在原有整个规划体系中如何准确定位?如何响应《指南》之要求?这些都是业内急需面对及明确的重大问题。
澳大利亚昆士兰的相关规划体系可作为一个参照。在专项规划方面,除雨洪管理规划外,还有流域管理规划、城市雨洪水质管理规划、总体排水规划以及洪泛区管理规划等一系列雨洪相关规划,因此,在规划内容上也必然有重叠之处,落实过程中也会面临协调上的冲突。但有一点,他们各州有权根据当地已有研究及相关规划内容,对其中核心的雨洪管理规划目标及内容进行调整,使得雨洪管理规划更务实、更具针对性,并且也缓解了与相关规划的冲突。
S多发达国家和城市也多采用雨洪管理综合规划。但综合规划对管理体制、专业人员规划技术水平及各专业间的协调能力有更高的要求,并且规划前期需要长期的调查研究及数据信息积累。因此,应客观认识我国目前雨水规划存在的一些问题,逐步通过相关的规划规范编制和修编,对雨水规划的框架、目标和控制指标及其他具体内容进行完善。在具备条件的城市或一些新城规划时,在城市总体规划体系下开展雨洪管理综合规划是可行和必要的;而在已建成区进行改造规划时,可在传统排水规划中合理纳入防涝、LID及海绵城市建设相关的新内容,来进行补充和完善。
3.内涝防治综合系统如何落实
排水防涝综合规划的编制是一项重大举措,但更重要的还是如何落实。一个城市内涝防治综合系统的建立是一个异常复杂的过程,丹麦哥本哈根即使在较为完善的管道基础设施基础上(已达10年一遇的管道标准)编制的暴雨管理规划,仍然预计需要20年时间才能完成,实现100年一遇的洪涝控制标准[13]。我国城市发展水平差距大、管道建设落后、提标改造难度大,尤其大量已建成区涉及到拆迁、多部门协调、土地用途变更和协调等多方面复杂问题,在此情况下进行全城范围,甚至全国范围的大规模改造,带来的经济、社会及环境影响是无法想象的,要想在10年内建成较完善的城市排水防涝工程体系是有相当大的难度。
目前,《室外排水规范》已明确了管道小排水系统以及防涝大排水系统标准,同时《海绵城市建设技术指南》中又提出了径流总量控制率的建议性标准。研究表明,实现径流总量控制会对小排水系统标准甚至整体排涝标准产生影响,如何协调这两方面内容是对规划设计的一大挑战。一方面,面对规范对管道标准的明文要求;另一方面又面临着在已建成区大规模改造重建难以承受的高难度和社会影响,径流总量控制要求的落实过程中LID设施建设也涉及政策、激励机制和大量建筑、场地改造和用地协调困难等多重障碍,以及巨额资金需求对经济条件较差的许多二、三线城市的严重制约等等。摆在建设部门及政府面前的是多方压力以及“改与不改”、“局部改还是全面改”、“如何改”的艰难选择。
显然,在新建城区,需要按照2-5年国标进行管网的规划设计,还应通过合理规划,尽量保留天然沟渠、坑塘,合理规划设计道路和开放空间等大排水系统,合理预留绿地空间,在满足防涝标准要求基础上,尽量达到85%年径流总量控制率的海绵城市建设要求。但需要明确,按要求实现的源头控制系统叠加2-5年重现期的管道系统,实际上将能应对更高标准的暴雨。
关键词:海绵城市;建筑材料;建筑构造
1海绵城市策略提出的时代背景
近年来,经济的快速发展使城市出现洪涝灾害、雨水径流、水资源匮乏等问题。另外地下水过度开发和回灌不足也对气候产生了严重的影响,例如热岛效应、土地沙漠化等,这些问题是当下城市建设中应当迫切解决的问题。在关于城镇化建设会议上发表重要讲话,特别谈到“海绵城市”快速建设的重要性。对于已经发展数百年的城市,尤其是近几十年的现代城市,在城市规划一开始就出现的弊端并不能尽快从根本上解决,只能从城市的水系统方面和建筑设计方面进行一定的技术化改造。而水系统的改造需要更大的经费和精力,有时甚至会妨碍城市交通及人们的日常生活,所以建筑本身的设计与改造尤为重要。
2“海绵城市”在建筑角度的实施分类
实施海绵城市计划可以综合利用渗透、滞留、蓄在建筑方面实施海绵城市的目标有2个问题值得我们思考:一是海绵城市理论提出后建筑的方案应该如何设计;二是对海绵城市提出前已经建好的建筑应该如何改造。下面从这两个角度出发对建筑场地材料、建筑材料的选用与建筑构造节点的创新方面进行详述。
3新建建筑设计
3.1设置渗水铺装渗水铺装与非渗水铺装相比有以下优势:①自然降水能够较快地渗入地下,适当地保持地下水资源存量。②路面积水量减少,使行人车辆安全出行。③有利于调节地表温度和湿度,维持生态平衡。另外,对城市环境来说还有吸收噪音、吸收粉尘的作用。选用渗水铺装时可采用渗水砖、透水混凝土,以及生态铺装等材料。(1)渗水砖具有较高的耐久性、渗水性等特点,可用于人行路、路侧石、围树石、盲道石等,在建筑总平上可提供帮助。如广西壮族自治区柳州市某小区广场(见图1)。另外其色彩丰富也可用于广场、塑模彩砖等。(2)透水混凝土具有较高的渗水性等特点,主要应用于园林、广场、景观道路铺装部位。另外其色彩丰富的特点,可以根据环境功能设计图案大型,其构造节点如图2所示。各个省均先后在公园、道路等地方实施。(3)生态铺装指铺装与铺装之间故意留出一定大小的空隙,可以在上面种植植被,优点是可以和植物相结合,主要应用于景观道路及生态停车场。如广西壮族自治区广西科技大学图书馆的地上生态停车场(见图3)。
3.2绿化屋顶绿化屋顶对于雨水一直具有良好的渗透和滞留绿化植物选择的主要原则如下:①选择抗寒性强、耐旱的草本植物和矮灌木。②较低的养护管理要求。③移植耐修剪、容易成活、生长较缓慢的品种。④选择能够吸收污染、抵抗空气污染的品种。⑤选择不易倒伏、耐积水、抗风的植物种类。⑥选耐瘠薄、阳性的浅根植物。如:乔木、花灌木、地被植物与宿根花能力,并且可以配合雨水收集装置设置渗透层实施净化。在南方地区雨季,时常几天连续下雨。通过绿化屋顶的植被会有大量雨水渗透且滞留在土壤之中,并可调节顶层建筑功能用房温度。新建建筑设计可按照正常绿化屋顶建造方法建造,以蓄水种植隔热屋面屋顶为例。卉、藤本植物、绿篱、抗污染树种等。种植层:在设计种植层时,主要对种植层的栽培介质的密度进行控制,其栽培介质的堆积密度不宜大于10kN/m3。滤水层:滤水层可分为根系发达、根系弱两方面。灌木或乔木等根系发达的绿化植物可在粗骨料上铺60~80mm厚细骨料,细骨料按5~20mm粒级配,上粗下细。绿篱、藤本植物等根系弱植物可选用聚酯无纺纱过滤层或玻璃纤维布过滤层,具有重量小特点。蓄水层:蓄水层的处理根据植物的选用不同而有所区分,当选用灌木或乔木等稍微大型的绿化植物时可选用轻质多孔粗骨料蓄积,粗骨料的粒径不应小于25mm,蓄水层(包括骨料和水)的深度不小于60mm。当选用绿篱、藤本植物等小型植物时,可选用80mm厚15~20陶粒,内铺穿孔PVC管,对土壤层保持相对量的水分。防水层:防水层的考虑需根据建筑屋顶的防水等级设置相应的防水方法,二毡三油、SBS防水卷材或复合防水。附加蓄水池部分需要选用等级不低于C25钢筋混凝土材料一次浇筑完成。
3.3雨水收集系统雨水收集系统包括自动系统和普通收集。自动系统是在建设时在屋顶檐沟排水处、地面地漏和明沟暗沟处、绿地低凹处设置集水口,经过一系列的过滤可以将雨水存储于水箱之中,以用于建筑内的生活用水及绿地的灌溉(见图5)。如果降水量过大,也可以通过收集装置合理规划依次排水,减少出现城市洪涝的几率。普通收集就是指通过简单的方式收集雨水,例如在建筑旁边设置蓄水池、渗透井,造价低,但适用范围有限,需要人力管理。雨水收集系统的造价及后期的维护比较昂贵,建筑可根据自身情况采取部分实施。而普通方法虽然造价很低,但始终影响整个建筑场地内的气氛。关于雨水收集系统我们可以参考瑞士政府的作法。瑞士政府将这种政策推行到每家每户,在各户居民住宅的屋顶设雨水回收口,利用水管将雨水引入室内的蓄水池。经过简单的沉淀过滤后可直接利用水泵将雨水输送到房屋的各个部分。如输送到屋顶处,建立屋顶花园,为花园植被提供水分。沉淀后雨水还可以被输送到卫生间和厨房,用于洗涤衣物、冲洗厕所、种花种草、清洁室内等。
3.4提高场地内绿化率除以上方式之外,我们还可以通过提高场地内绿化率来实现海绵城市计划。在南方,尤其是岭南地区气候,建筑更提倡通透性。在建筑设计中可设置下沉式庭院,下沉式绿色花园,也可将首层架空,尽量减少对该地区原有绿地植被的破坏,以及设置绿化停车场等一系列方式来提高场地内的绿地率。也可以在大型的建筑聚落群中设置人造湖,如小区、学校等。人造湖在一定程度上对建筑群起到了一定的蓄水作用,也可促进地下水的回灌,水量的蒸发使建筑群内的小型气候有很大的帮助。如:广西科技大学的积微湖、宗元湖,华林郡邸别墅区观赏湖,以及清华坊的人造湖畔等,大量的这种做法对市区的热岛效应也有一些改善。
4已建建筑改造
对已建建筑改造本文主要探讨普通屋顶改造为绿化屋顶,应该注意以下4个问题:
4.1旧建筑的屋顶是否能够承载住绿化屋顶的荷载原有屋顶一般是普通上人屋顶,均布荷载大约是150kg/m2,规范指出上人屋顶一般情况下不允许加建屋顶花园。因此,我们需要在不改变均布荷载的情况下,进行改造。
4.2改造后的屋面需要什么样的防水层可以将原结构的防水油毡层改为SBS防水卷材,这样既可以增强屋面的防水性,又可以降低结构的均布荷载,从35kg/m2降到10kg/m2左右。
4.3是否增设过滤层和排蓄水层过滤层可选用聚酯无纺纱过滤层或玻璃纤维布过滤层,重量小,具有良好的渗透性,不妨碍植物毛细管作用,且会保证蓄水能力。排蓄水层大致可以选用80mm厚15~20陶粒,内铺穿孔PVC管,对土壤层保持相对量的水分。既能保持水量充足,又避免植物水分过多而死。
4.4屋顶绿化植物种类对于已建屋顶绿化所选植物应具备耐旱,根系浅且弱,没有穿透屋顶防水层能力、抓地牢不易被风吹起、所需土壤层薄,对屋面荷载小等特点,如佛甲草、爬山虎、牵牛花、凌霄、地锦类、油麻藤、茑萝、木香等植物都具备以上特征。
5结语
“海绵城市”理论的实施已经刻不容缓,在建筑领域上已通过设置渗水铺装、建造或改造绿化屋顶、雨水的收集,以及建筑场地内绿化率提高等手段切实地贯彻“海绵城市”理论。只有坚持“海绵城市”理论,才能有效解决城市雨水问题,有效地改善城市气候。
参考文献:
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关键词:海绵城市;建设路径;园林规划
中图分类号:F292 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160732057
前言
伴随着生态学的出现与发展,风景园林设计思想也逐步经历着“人定胜天”、“以人为本”到“遵循自然”3个阶段。自19世纪下半叶至今,乡土化设计、自然式设计、保护性设计以及恢复性设计成为生态设计思想的4种倾向,在保护性设计中,麦克哈格开创了园林生态设计的科学时代。园林生态学是传统生态学向宏观方向发展的自然延伸,从研究内容来看,主要包括景观生态评价和规划,景观格局、生态过程和尺度,景观生态保护与生态恢复;从研究层次来分,由生态系统、景观和区域深入到城市园林绿地的范畴,其中生态评价、斑块和廊道等理论为园林绿地规划提供了可靠的数据与方法,使园林规划在形式和功能相结合的同时发挥着生态效益。
随着园林生态学研究的深入,新的学科生长点在知识交叉融合中得到形成与发展,其内容主要包括水域景观生态学、景观综合模拟、多功能景观研究、景观遗传学、景观生态学与可持续性科学5个方面,“海绵城市”则是解决城市水域景观生态环境问题的一种途径。
1 海绵城市理论内涵
海绵城市是指一个城市可以像海绵一样具有良好的“弹性”去适应环境变化、应对自然灾害。其工作机理为:在保证城市排水安全的前提下,通过自然方式与人工措施相结合,最大限度地实现城市雨水的吸收、蓄水、渗水、净水,并在需要时将储存的水释放,从而促进水资源得到科学合理利用,起到保护生态环境的效果。
2 海绵城市建设路径
海绵城市转变排水防涝思路,主要体现在对城市原有生态系统的保护、修复、低影响开发3个方面,其建设路径通过对雨水进行收集、储存、净化利用来实现。首先,在能产生雨水径流的起始场所以建造雨水花园、屋顶花园、下凹绿地、透水铺装等景观元素来汇聚并吸收降水,补充地下水源。当地面入渗能力小于降雨强度时,则结合园林设计手法配置植物、挖沟筑渠、建造景观等过滤净化雨水,随后将溢流汇集的雨水运输到生态湿地、景观雨水塘等,若景观水体容量达到饱和,则溢流至人工蓄洪池或城市河道。
2.1 雨水收集系统
2.1.1 绿地生态水渠
针对现存地形条件和景观需求设计3种形式各异的绿地生态水渠:对截洪沟改造利用,成为收集、存储、过滤3种功能兼具的生态水渠;在山坳设置引水渠,将雨水引入人工湿地进行过滤净化处理;结合现状地形设计渗透式采集通道。
2.1.2 道路渗滤沟
不同位置及不同使用功能场地在设置渗滤沟时同样采取不同形式:园路因行人较多,雨水受一定程度污染,渗滤沟需结合绿地过滤设计渗滤沟;硬质广场路面每隔20m左右设置渗滤沟,设计时需结合地面找坡及铺装设计;停车场应在植草砖停车区设计多孔沥青车道,尽可能让雨水下渗,并结合弃流及土壤渗滤设置穿孔管集水。
2.1.3 渗透性铺装
渗透性铺装具有入渗、滞留的能力,能够让雨水回归大地,解决地下水回灌问题。透水铺装成功实例很多,例如,乌鲁木齐经济技术开发区西山路道路,全长84km,断面宽50m,道路坡度2.8%,横坡1.5%,人非混行道横坡1%。机动车道为沥青混凝土路面,人非混行道路面为普通花砖铺砌。该工程通过雨水下渗实现道路年径流总量控制率85%,同时提高了绿化带土壤保水量,降低绿化用水量。然而,人流密集的主广场上在污染清理和耐用性上均存在一定问题,所以不宜选用透水性过高的铺装材料。因此,透水铺装的应用中有很大考究。
2.2 雨水贮存系统
2.2.1 人工湖
结合景观水景要求设计人工湖,建设时溢流口与驳岸的标高都应根据常水位设计,一般溢流口要高于常水位10cm,这样处理在保证使用者亲水活动的同时,又为雨季蓄水打下基础。此外,人工湖多设有若干水生植物种植池,丰富湖区景观效果;沉积雨水携带的泥沙,保证湖水清洁。
2.2.2 地下贮水池
结合生态水渠、道路渗滤沟等集水系统设计地下贮水池,根据场地条件及绿化灌溉就近原则可将贮水池分为2种形式:草坪高位坡地上多设自动滴灌式贮水池,将清水池中雨水抽取后贮存于坡顶土层下方贮水池中,利用重力作用灌溉下游草坪;高位集水沟收集过滤的雨水是山地贮水池的主要水源,经过滤后在重力作用下直接供给附近低标高厕所冲厕以及绿地灌溉。
2.3 雨水净化系统
2.3.1 土壤渗滤净化
大部分雨水先通过土壤渗滤净化后再进行收集,收集后的雨水由穿孔管排入次级净化池或贮存在渗滤池中,未经过土壤渗滤的表层水一般由水生植物过滤后排入初级净化池中。
2.3.2 人工湿地净化
人工湿地净化由2个处理过程组成,初级净化池,未经土壤渗滤的雨水在此经过第一步净化;次级净化池,初级净化池排出的雨水,以及经土壤渗滤排出的雨水在此进一步净化。初级净化池与次级净化池之间、次级净化池与清水池之间用水泵进行联接。
2.3.3 生物处理净化
生物处理净化为利用生物自身的新陈代谢净化雨水中的污染物,多与人工湿地净化系统结合。如生物滞留池,通过利用流经区域的土壤和植被来去除雨水中的污染物,最终,将径流作为片流传递到治理区。在治理区中有草地隔离带,水洼区,有机层或覆盖层等。
3 海绵城市理论在园林规划中的实例分析
位于柏林的波茨坦广场承载着东、西柏林分裂而遗留的历史创伤,由戴水道设计。广场建设中,水面用地占总面积的19%,可收纳周边屋面和地面雨水约1.5万m?,以水作为设计主题能够营造出的所有可能性捕获了人们的想象力;以雨水作为如厕冲水和灌溉绿色空间的建议符合生态需求。另外,这样的设计提供了建造阶段不降低地下水位、且能够适当收集建筑体滑落雨水、填充附近运河的可行性。
玛琳黛德丽广场水体是波茨坦广场设计的亮点,水体自主体部分向流动阶梯滑行,在此处创造出具有韵律感的波形结构,之后毗邻广场,水体从两侧缓缓移动穿过线形水阶,清晰地与建筑体形态呼应。最终,水流进入一个狭窄的水渠。这一设计的实施使水质保持很好,对于降雨也具备一定的缓冲能力,同时能够节约建筑物内部的净水消耗量。用设计语言来讲,这一处具有城市水敏特征的设计赋予了波茨坦广场开放空间独特的魅力。
4 结束语
海绵城市建设是生态设计研究的一大突破,是城市发展理念和建设方式的转型,它通过利用生态措施和工程措施相结合、地上和地下相结合、人工和自然相结合,解决了城市内涝、水体黑臭等问题,起到调节微气候、改善水生态的作用。本文通过对海绵城市相关建设的分析借以提醒在园林规划中应秉承节水优先、系统整治的原则,着力建设集自然渗透、自然积存、自然净化于一体的“海绵城市”。
参考文献
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