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沥青路面是公路常用的柔性路面,由于受到交通量的增长,抗变形能力差、脆性大,在温度变化等因素的影响下,易出现病害。
一、沥青路面常见的病害及成因
1、沥青路面常见病害
沥青混凝土作为一种路用结合料,在世界各国得到了广泛的应用,从乡村道路到城市道路,从三级路到高速公路,从路面底基层到路面面层,均普遍采用,成为道路建设长久使用的一种材料,但由于沥青混凝土材质本身的差异,以及受设计和施工水平的影响,沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命。
2、病害出现原因分析
1、原材料的影响
(1)矿料:设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材,严格控制矿质原材料备料质量。目前,市场上供应水泥砼用或建筑用集料多采用传统小型锷式破碎机生产,加工的碎石针片状含量大,级配和材料均匀性差,采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。
(2)沥青:各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号,并使用优质的沥青,对预防沥青路面早期出现车辙,有效防止路面开裂,保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。
2、设计规范存在的问题
在路面设计中,一方面交通车辆调查资料,是为通行能力服务的,没有考虑到超载的问题,使得设计中得不到准确轴载,造成设计年限内累计标准轴载出现与事实不相符的情况。这样,对于一些道路而言,从一开始就降低了累计标准轴的数量,使得设计弯沉值偏大,基层、低基层的拉应力偏小,造成路面整体刚度不足,导致路面提前破坏。
3、气候的影响
(1)低温裂缝。沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长,混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂,产生裂缝。由于沥青路面宽度有限,收缩路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。
(2)温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。沥青路面具有高温软化特性,尽管设计及施工中尽可能降低油石比,最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性,但在车辆长期作用下仍要产生车辙。泛油一般出现在高温天气,由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。
4、车辆超载的影响
随着我国经济的迅速发展,某些部门仅从自身利益出发,车辆超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。严重超载是造成早期破坏的主要原因之一。
5、施工方面存在的问题
(1)沥青砼配合比设计存在的问题。沥青混合料的配合比不合理,如:油石比较大,已铺筑的路面会产生拥包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。
(2)沥青砼拌合的控制。拌和设备出现意外情况:刚开炉,料温低、含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎,当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。
(3)养护与管理。路面早期养护措施不及时、不完善等也是干线公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入干线公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。
二、沥青路面常见病害的防治措施
1、设计方面
从目前的设计规范来看,结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用,通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响。
(1)在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。
(2)选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。
(3)在稳定度满足要求的前提下,优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。
(4)沥青面层采用密实型沥青混凝土。
(5)采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期问一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
2、沥青混合料的质量方面
(1)沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优 质国产或进口沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高基性 能指标。
(2)集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与 沥青粘附性能好的集料。 如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉, 确保混合 料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。
3、施工方面
优秀的设计、合理的工期是修筑高质量的基础,而科学施工则是高质量的保证。首先是对材料的选配,特别是集料场应固定,选择1~2家能保证施工进度的厂家供料,使材料级配始终处于受控状态,不能偏离级配中线太远。在施工过程中从以下几方面进行控制:
(1)严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。
(2)半刚性基层碾压完成后,要及时养生。
(3)半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。
(4)透层或封层完成后,应尽快铺筑沥青面层。沥青的选用十分关键,要挑选符合各项规范要求的沥青,特别是沥青针人度、延度指标必须严格把关。在北方施工由于近些年的气候偏暖,因此,沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外,透层油、粘层油沥青应采用与沥青砼同一种沥青,特别是油石比的选择应考虑粘层油、透层油返油时的影响。沥青砼施工期间,交通管制必须有专人负责,禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油,保持路面干净整洁。
4、道路的养护方面
(1)沥青路面早期病害处治认定。沥青路面病害分形成、发展和破坏三个阶段,后两阶段的病害应专项治理;路面早期病害确定的依据,以病害表观特征确定范围,以沉降值,平整度核定病害程度,以钻孔取芯分析病害层次,确定专项处治。
(2)沥青路面早期病害处治的方法。
①路面出现网裂,没有明显的变形,也为出现唧浆,可采用改性乳化沥青灌缝涂刷一层,防止雨水的渗透。出现裂缝,但未出现明显的错台(在5mm内),也无啃边现象,可用灌热沥青的方法作防水处理,防止雨水的渗透;对于裂缝大于5mm的,可采用改性沥青灌缝或灌缝胶进行处理。对与裂缝很大的,必须将裂缝两边的沥青混凝土开挖,先用水稳定好,收缩性小的半刚性材料处理基层,再用新的混合料摊铺。
②路面车辙和功能性破坏的处治,近几年来改性沥青混合料的生产施工实践证明,采用改性沥青混合料是处治和延缓路面车辙的有效方法,也能提高改善路面的通行功能。
三、结束语
中图分类号:U457+.2文献标识码: A 文章编号:
一、常见的路面病害成因
1、公路路面病害的种类
(1)断裂类病害。断裂类病害按裂缝出现的方位和板断裂的块数可分为平行中心线的纵向裂缝、斜向或垂直中心线的斜向或横向裂缝、从板角到斜裂缝两段距离小于1.8m的角隅断裂和断裂板等四种病害。
(2)接缝类病害。水泥混凝土路面接缝类病害,按损坏的形态和影响范围分为填缝料损坏、纵向接缝张开、唧泥和底板脱空、错台、接缝破损以及拱起等六种病害。
(3)竖向位移类病害。在公路的投入使用过程中,路面竖向位移类病害按产生的原因不同,可分为胀起和沉陷两种,这种病害对公路交通的正常运行有着巨大的阻碍作用。
(4)表层类病害。在公路运行的过程中,水泥混凝土路面表层类病害可分为磨损和露骨、纹裂和网裂起皮、活性集料反应引起的网裂、粗集料冻融裂纹和坑洞五种。
2、路面病害的成因
(1)交通流量增长过快、运输车辆超载严重。随着经济的快速发展,公路上行驶的重车比例越来越大,为了追求最大利润,超载、超轴限的现象十分严重,这已经严重超过了按照标准轴载设计的路面结构强度,超轴载作用在路面上的荷载超重是造成公路早期破坏的主要原因。
(2)水对路面的损害。水对路面的损害是非常大的,路基毛细水上升或路基与基层间浸入水,受力后产生抽吸作用,结果就会使该处的土与水混合成为稀泥,形成水与土的软弱夹层,直接结果就是减弱基层的抗剪强度,最后致使路面产生开裂现象。当水和土混成的稀泥被抽吸到基层,从路面的裂缝中被排挤出,那么就形成了翻浆,一定程度上加速了路面的破坏。目前使用的多碎石沥青面由于碎石粗集料粒径偏大,大大改善了路面抗滑、抗变形等的性能,但是由于压实困难,往往压实度很差,与之前相比更容易产生较大的空隙。当路表水浸入时,如果没有及时地排除水,就很容易造成路面的早期破坏。
(3)接缝填料失效。路面上,在使用中水泥砼路面随气温变化而胀缝和冷缩,气温上升时板块膨胀填缝料被挤出,但是当气温逐渐下降时填缝料不能恢复,于是就在缝中形成空隙,或者会有泥砂等杂物掺入,且雨雪水沿缝隙渗透,会使得接缝处变形和破损。虽然缩缝随气温变化幅度不大,但是经日积月累若干次收缩,填缝料自身老化失效,假缝拉裂成真缝,和胀缝形成的破损相似。除温差对填料的破损影响之外,超重车后轴对接缝填料的破坏是填缝料失效的重要原因,施工养护不规范也是接缝破损的原因。如果接缝填料失效,地面水从接缝渗入基层,就会直接造成地基承载力降低,在行车荷载作用下,水就会引起冲刷,造成混凝土板底脱空、板角断裂等,进一步发展成砼板断裂破坏。
二、处理路面病害的技术措施
1、设计方案的措施
从目前的设计规范来看,结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用,通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响。a.在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。b.选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。c.在稳定度满足要求的前提下,优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。d.沥青面层采用密实型沥青混凝土。e. 采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期问一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
2、路面结构层施工措施
(1)底基层、基层
为了缩短半刚性基层混合料从拌和到碾压成型的时间和确保拌和、摊铺、碾压的质量,基层必须采用固定式拌和机搅拌、摊铺机摊铺等,以确保底基层、基层的分层流水连续作业,优质、高效、快速施工,基层施工取缔路拌施工工艺。
底基层、基层混合料的组成材料质量应符合要求,尤其是石灰应提前充分消解人工全部过筛,避免混合料成型后有未消解灰的“放炮”现象。拌和混合料的各种材料用量配合比应正确,拌和必须充分、均匀、色泽基本一致。底基层采用路拌法施工时,应保证含水量均匀,特别是上下一致,拌合深度内不允许留有“素土”夹层。整个拌和过程中应不断加强对石灰、水泥剂量、含水量的检测,施工含水量应大于最佳含水量的1%~1.5%。
摊铺基层必须采用混合料摊铺机全幅摊铺,确保表面平整无拉槽、离析现象。底基层采用灰土拌和机路拌法施工、平地机整平时,应重视纵、横向接缝处拌和质量及平整度,碾压成型后严禁薄层贴补找平。
(2)透层沥青、下封层、粘层
透层沥青:浇洒透层沥青前应对基层的平整度、横坡度强度等各项指标严格检验,符合要求后再清除基层顶面的调料和粉尘,清除必须彻底,透层沥青用量应严格控制在沥青路面施工及验收规范低限。
下封层:可采用层铺法或拌和法施工。为便于砂料或沥青混凝土摊铺机作业,铺筑厚度宜控制在1.5~2cm。砂粒料式沥青混凝土空隙率宜小于2%。
粘层:沥青中、下面层不能连续施工时,应对表面被污染部分刷粘层油。沥青中、上面层宜连续施工。
(3)沥青混凝土面层
沥青混合料拌和。严格按规范要求控制沥青和集料的加热温度,沥青混合料的出厂温度应与天气温度变化、风速大小、运输时间长短等各种因素进行适当调整,不合格料不允许出厂。
严格控制油石油比和矿料级配,每台拌合楼每天上、下午必须做一次马歇尔试验和抽提筛分试验,当发现沥青混合料油石比或级配超过允许偏差值时应及时调整。油石比的控制应考虑到粘层油的影响。
沥青混合料运输应覆盖保温,装车及运输需防混合料离析。
沥青混合料摊铺应确保连续不间断地摊铺作业,必须保证摊铺温度,严格控制基准线,调整烫平板的振级使初始压实度控制在85% 以上。确保厚度、平整度,摊铺的沥青混凝土层表面应粗、细均匀、致密、无明显接缝。
沥青混凝土面层的碾压。碾压是保证沥青混合料耐久性的最重要的一项工序,在压路机轮前混合料不产生推移、压后路面无裂纹的前提下趁热早压。碾压以驱动轮在前为易,用轻型钢轮压路机初压,从横断面上低的一侧逐步向高的一侧碾压,后用轮胎式压路机复压至稳定和无轮迹,最后再用轻型压路机终压。
3、道路的养护
围绕建设与养护、维修与预防的关系,随着路网的不断完善,只有长期保持良好的路面使用性能,道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益,而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。从这一意义上来说,养护维修实际上是道路建设的一种延续。
在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,并不考虑路面是否已经有了某种损坏。
预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况、或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种费用一效益比非常良好的养护措施。当路面刚出现病害先兆时,及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单,节省费用,说明重视预防性养护的经济意义。
参考文献:
继厦门成为我国第一批海绵城市试点之一之后,在2016年海绵城市试点审查中,福州排名第一,成功地成为我国第二批海绵城市试点之一。对于福州这样一个逢雨必涝的城市,建设海绵城市更是势在必行。
一、海绵城市新概念
海绵城市这个叫法源自于业内和学术界的一个表达方式,就是用海绵来描述一些具有吸收能力的城市,这几年更是用海绵这个概念来形容城市或土地具有吸收调节能力。海绵城市是一个比喻,用来表示形容可以合理开发利用城市降雨的一个系统,意思是有雨水的时候,城市就如海绵吸水一样,可以对雨水进行接受、保存、过滤,并使雨水更加干净,这样就可以对地下水进行自然补给,促进水资源循环利用。在干旱季节里,通过排放地下水库的水,达到缓解干旱、补充城市水资源的功能。
原有的城市设计的雨水排放,主要是采用排水管和集中污化处理的方式来处理雨水。新型海绵城市更注重于采用多种方式排放回收雨水,比如采用绿地排水沟、凹式绿化带和其他更自然的方式来促使雨水的快速消散和回收利用。因此要积极促进城市建设绿色环保建筑,绿色环保建筑是海绵城市建设的根本基石。从每个小区开始,建设各种下沉式绿化带和雨水排放花园,房屋屋面也可以设置排水收集系统,同时辅助建设各种小型储水装备,这些都有助于促进雨水的排放回收,达到对地下水进行补充的目的,总之就是利用各种方式把整个城市建设得更为绿色环保,更好的对水资源进行回收利用。
二、如何建设海绵城市对策思考
(一)制定适合我省特色的政策,为海绵城市建设提供政策支持
首先要制定一个适合海绵城市建设的可持续发展的政策架构,因此要做一个整体的规划设计,从整个的政策法律体系、以及具体的财政税收政策、还有整个行业产业的管理、以及相关产业的结构调整,甚至到技术人才的培养,整个社会的参与程度等等都需要通盘考虑。海绵城市建设很有发展潜力,但是必须要有具体政策和实施措施支持,否则这个工作难以开展和维系。所以要借助水资源管理体系改革机遇,根据海绵城市建设制定相关的配套政策措施。首先进行水资源的调查和立法工作,进行汇总总结之后,积极构建整个水资源管理和使用的政策方案,可以从如何实施保障、如何划分责任、如何筹集资金、如何进行制度管理这几个方面着手,建设完善的水资源法律和政策体系。要从立法规划指导的基础做起,建立水域管理法规体系。省级管理应当抓住海绵城市建设概念,对全省的湖泊、江河流域、森林水系进行范围标识管理。各级县市要根据海绵城市建设的理念来指导城市建设规划,根据这个整体建设规划制定具体目标,在城市建设中留足生态透水绿地,尽量减少硬化地面,保护好城市的原生水生态系统。我省应以国家的《海绵城市建设指南》为指导,制定出一套符合国家标准的海绵城市建设方案,与之相适应的是要制定适当的政策鼓励建设新技术的应用研究和开发,在建筑行业推广先进施工技术和新型的建筑材料,努力培养出和海绵城市建设相关的新兴产业和先进企业,实现城市建设的供给侧改革,改善城市居民和城市水系的关系,实现和谐发展。
(二)加快城市生态文明建设,促进海绵城市建设发展
近年来,我们的城市扩张速度很快,同时城市的地面硬化程度也在不断增加。因此有必要对此进行约束,可以采取措施逐年减少硬化地面,同时根据这个措施制定一个相应的年化指标,并且每年进行考核。对发展中的农村也要进行地面硬化指标管理,避免在城镇化工程中盲目加大地面硬化程度。
福建城市比较多丘陵、山脉,城市水系发达,因此疏通河道尤为重要。利用自然下沉式绿化带可以尽快疏散雨水,因此可以在城市多建立下沉式的绿化带或者绿地。完善城市下水道建设,城市下水道被称为“城市的良心”,因此看不见的隐蔽工程尤为重要。我们大多数城市的下水道建设很落后,所以可以在城市建设地下管廊,铺设大直径管道排水,同时铺设电力、电信、自来水、燃气、广播电视等等市政部门的专用管道,这样可以避免重复开挖路面,同时提高了消防抗灾能力。
(三)引入创新技术为为海绵城市建设提供技术支持
海绵城市建设是一个全新的理念,因此有必要引入创新技术进行城市建设,如在污水处理问题上可以加强对雨水的收集和净化,可以采用一些生物净化的办法,或者通过对雨水的过滤来净化雨水,达到雨水回收的目的,可以建立一些制度来实施。对城市污水的处理也要尽量要就近处理。因此,有必要建立雨水的回收利用系统,利用城市的建筑屋面、道路排水、以及城市的各种绿化地带、还有公园绿地,对雨水进行收集净化回收利用,同时把原有的城市水系重新恢复,比如城市原有的内河、水渠、池塘、湖泊,都应该重新修整重建,这样可以有效解决城市热岛效应问题。同时要注意对城市的地下管网进行维修检查,避免因强降雨或者其它地质灾害造成损失。推广这些新技术建设海绵城市,可以改善地下水资源,改善土壤环境,减少城市生活和工业污水的排放,从而改善整个城市的水资源状况。
因此要建立全民惜水的社会环境,让大家都意识到水资源的重要性,并且从立法上开始建立对水资源的保护和规范节约使用的制度,同时要鼓励大家有全民监督的意识,让大家都参与到对水资源的保护利用的事项中来,甚至从水资源的规划开始就应有专门的组织监督建设,除了合理保护利用水资源,还可以引申出相关的亲水产业和亲水文化,丰富城市文化生活。
(四)建立健全投融资机制,为海绵城市建设提供资金支持
海绵城市的建设离不开大量资金的投入,除了财政补贴的支持外,应当大力利用市场的投融资功能,可以向社会市场融资融券,比如发行中长期债券,采用PPP模式,为建设海绵城市提供资金支持。建设海绵城市离不开社会的支持,因此要对现有的城市投融资模式进行创新,政府对这些公共项目的建设除了进行政府投资外,也可以对社会资本进行引导进入,政府加强监管监督,促使海绵城市建设顺利完成。
(五)学习借鉴国外先进经验,建设有福建本土特色的海绵城市
国外对于海绵城市的建设有相当多的经验,因此我们可以借鉴国外的先进经验,形成我们自己的特色。例如在英国这个比较缺水的国家,政府就鼓励建设各种雨水收集设施,同时也注意提高大城市的排水能力,政府积极鼓励市民们在各家各户的屋顶上花园里建设各种雨水收集设施,对一些大型的公共建筑和商业建筑,也建设雨水收集设施,这些都可以很有效地解决他们的水资源收集利用问题;法国是一个降雨比较多的海洋性气候国家,因此他们更注重对洪涝灾害的防治和对雨水进行收集处理循环使用,因此他们更注重对城市的海绵化建设,只有把城市建设成了注重生态循环的海绵城市,才能解决了洪涝灾害又合理利用了雨水资源;日本是一个绿色国家,东京这个大城市就遍布各种公园,适合各种需求,为了保护这些城市绿色空间,日本制定了大量的相关法律和法规,可以长期有效的保护这些绿色空间,大量的绿色空间不仅净化了空气,而且还极大地保护地下水资源。这些经验对我们都很有实际借鉴意义,我省在建设海绵城市中,可以综合考虑参考这些经验,根据实际情况,建设有本土特色的海绵城市。
参考文献
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】
中图分类号:F29 文献标识码:A
收录日期:2017年2月24日
近几年来,由于气候变化及环境承载能力的原因,使得我国城市水生态面临着两个极端:一方面是城市内涝严重;另一方面则是大部分城市缺水严重。因此,要保持城市健康持续发展,必须修复城市水生态。海绵城市建设是修复城市水生态的一条路径,能够解决我国城市水生态面临的上述两个极端。即在降雨的时候,通过建设“吸收、存储、渗透、净化”系统来吸收雨水,在干旱时用来补充地下水,调节水循环的一种城市建设系统。
最近几年,每当雨季来临,我国多个城市频繁出现城市内涝、水资源污染等问题。尽管季节性内涝严重,但同时大部分城市又是缺水的,水资源供应不足是制约城市发展的瓶颈。在我国660多个城市中,缺水的城市大约有400个,严重缺水的120个左右,以北方城市居多。即便是在水资源充足的长江流域,仍然有近60个城市缺水。如果按照联合国环境规划署的标准来评价,我国缺水的城市更多,年缺水量超过70亿立方米。
一、海绵城市概念与建设原则
海绵城市就是将城市的河流、湖泊以及地下水系统进行有机的结合和协调,通过相互之间的协调将城市水污染防治以及生态修复进行有机的结合,让城市的水生态系统能够像海绵一样在城市雨季的时候将雨水吸收起来,然后在城市干旱期将吸收的水分再还给城市,这种雨季和干旱期的水分吸收循环使用的方式能够有效地防止城市出现内涝灾害。
海绵城市的建设首先必须遵守生态优先的原则,城市的建设要求能够将自然环境和人工措施进行有机结合。海绵城市的建设首要的前提是保证城市能够有效地实现排水防涝,在安全的保证城市排水防滞的前提下,最大限度地实现城市雨水的区域积存、渗透和净化处理,促进城市雨水资源的可持续利用,推动城市生态环境保护工程发展。所以,在现阶段“海绵城市”的发展建设过程中,必须做到通透城市降水、地下水以及地表水的系统性,协调城市排水以及给水工程,推动城市水资源循环开发和利用;同时,“海绵城市”的发展还需要考虑到城市水生态的长期性和复杂性。
海绵城市的建立主要包括了城市河流、湖泊、池塘等水系,同时也包括了城市绿地建设、花园设计以及可渗透路面工程,海绵城市的建设要求城市雨水能够通过这些城市建筑实现雨水资源的下渗、滞蓄、净化以及回收利用,最后剩余的雨水部分进行外排。同时,对于一些特殊的城市来说,还需要建设一定规模的城市海绵体,通过城市海绵体的建设来提升城市建筑对雨水的收集作用,例如城市道路、广场建筑设施的建设以及城市绿地工程可以通过使用透水铺装来实现雨水的下沉收集和回收利用。借b国外做法,研究实施雨水排放收费制度,建立责任制。要按照海绵城市建设的目标要求,设置若干自然的、人工的工程项目,把目标要求工程化、具体化。
二、海绵城市建设的指导思想
海绵城市的核心思想是“一片天对一片地”,实现立体、多层次、多功能分流分滞,在基本遵循自然产汇流规律的基础上,城市建成后实现“一片天对一片地”,利用城市空间对降雨“化整为零”进行收集和储存:就地渗排,构建分散立体多层次、多功能的分流分滞系统。对所有新建或可改造的房屋屋顶进行屋顶绿化,可有效储存对应面积的雨水100~300毫米;对所有新建或可改造的绿地进行改造,实现旱可高效补灌,涝可快速渗排;修订地下消防水池国家标准,扩建地下消防水库,利用自然湖泊或新建人工蓄水池进行错峰调节,削减径流峰值。科学合理地将城市新建或可改造的广场、小区活动中心广场改成下陷式多功能广场,汛期作为分洪储水的人工景观湖,少雨季节恢复广场和活动中心,应对城市特大暴雨洪涝。
第一项任务:海绵体的建设。城市海绵体:既包括河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施,海绵体的建设从点到线到面。要有效地保护现有河湖海绵体,要全面修复受损海绵体,要大力构建城市新海绵体。点状海绵体:蓄水池。在城市小区或公园里设置地下或半地下的雨水蓄积池,将小区屋顶的雨水、花园地面的产流收集起来,用于无雨日的绿地灌溉。线状海绵体:河湖水系。首先是做好河湖海绵体的拓展。增加河流系集蓄、滞留、承泄能力;在中下游建设生态缓冲带,在入河口恢复滩/湿地。做好河湖海绵体的连通。研究河湖连通的可能性及连通方案,提高城市水体流动性及调配灵活性。还有蓄洪区海绵功能开发以及海绵体整合。面状海绵体:绿地及透水地面系统。
第二项任务:排水设施建设――多尺度排水系统构建。小尺度排水系统建设:针对常见雨情,源头雨水控制,通过渗、蓄、滞策略排水。考虑城市用地布局、竖向设计和道路竖向设计对雨水综合利用和排放。中尺度排水系统:针对城市洪涝标准内雨情,通过中小河道、雨水管道、泵站提标改造、增设行泄通道、调蓄区、蓄涝区等策略,通过常规的雨水管渠系统收集排放。大尺度排水系统:针对超常雨情,设计暴雨重现期一般为50~100年一遇,由隧道、绿地、水系、调蓄池、道路等组成,通过地表排水通道或地下排水深隧,输送极端暴雨径流。
第三项任务:科学调度管理。在理清各部门职责的条件下,研究城市海绵体和排水系统联合调度的可能性及分工,制定海绵体个体与群体之间、上下游及左右岸之间分散滞蓄、缓释慢排的调度方案;研究通过海绵体渗、滞、蓄、净、用、排来实现城市生态补水的长效机制;最大限度地发挥海绵城市建设的防涝及生态补水功能。
三、以海绵城市思想构建水生态文明措施
海绵城市的建设使得城市雨水能够成为城市生态发展的宝贵资源,所以海绵城市的建设使得城市的发展从生态破坏逐渐地转变为生态恢复,这是建设海绵城市的最根本原则。现阶段,海绵城市建筑的发展和建设是一个庞大的系统性工程,一方面包含了城市雨水利用系统的多层次工程性措施;另一方面还包含了城市汛期洪水利用领域的其他非工程性措施。海绵城市建筑发展的工程性措施包括:
(一)从城市建筑工程性措施的角度来看,海绵城市的建设要求的是城市资源的有效利用和城市防洪减灾的要求,所以首先就要求海绵城市建筑工程性措施必须是多层次性的,需要从建筑雨水利用以及对环境的低影响开发的角度进行考虑。从源头选择减控措施,以此来应对城市较小重现期的降水,最大限度地将城市进行资源化利用,实现城市生态环境保护层面的要求。一方面包括城市防洪建筑工程基础设施;另一方面需要包括雨水入渗地下、回收利用和调控排放功能。
(二)要注重城市建筑雨水排水管道系统的完善和技术改进,使得城市建筑能够有效地调控、利用以及排除中等程度的重现期降水,降低城市中等程度重现期雨水径流的影响,满足城市防洪减灾的要求。
(三)通过城市地表径流通道、蓄水池工程以及城市河流湖泊等建筑设施的建设,更好地应对超过城市雨水管道网络排水设计要求的大幅度降水,在满足防洪减灾的前提下,要合理地兼顾城市生态环境保护的要求,通过城市水库、闸坝以及堤防等建筑工程来应对重大的重现期洪水。
(四)现阶段我国海绵城市构建的发展,一方面需要先进的技术支持,同时更重要的还需要法律法规的支持。具体来说,就是国家要制定各种法律法规,通过相应体制的改革和完善,逐步强化海绵城市发展和管理监督职能,通过这些措施的发展和完善来推动我国海绵城市朝着更加规范化和法制化的方向发展。逐步建立健全我国海绵城市建筑建设的法律法规以及国家政策体系,为海绵城市的发展提供可靠的国家制度保障,同时各级地方政府也要逐步改革和完善城市雨水管理机制,加大社会监督的管理力度,强化社会大众对海绵城市建筑建设项目立项、规划设计以及施工等环节的有效监督。
四、建议
(一)坚持规划先行。城市规划中应科学划定蓝线和绿线。城市开发建设应保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,优先利用自然排水系统与低影响开发设施,实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环,提高水生态系统的自然修复能力,维护城市良好的生态功能。
(二)加强组织领导。良好的组织领导,是开展海绵城市建设和水生态文明建设的前提和保证。海绵城市建设和水生态文明建设时间跨度长、涉及范围广、投入资金多,只有加强领导、精心筹划、严密组织、落实到位,才能保证海绵城市建设和水生态文明建设取得实效。
(三)坚持统筹推进。要坚持突出重点,统筹好自然与人工、城市与农村、流域与区域、海绵城市建设和水生态文明建设之间的关系。要坚持科学发展,将改善城乡人居环境、提升水安全保障能力、支撑经济社会可持续发展作为海绵城市建设和水生态文明建设的核心。
(四)加强资金投入。建立政府引导、地方为主、市场运作、社会参与的多元化筹资机制,用好国家、省、市的支持政策,积极争取中央及省的资金支持,有效整合地方财政资金。充分发挥政府投资的引导带动作用,积极探索并创新投融资机制。
主要参考文献:
[1]张宇,刘意等.济南水生态文明建设与海绵城市建设分析[J].山东水利,2015.11.
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.
“蜂巢式”布局节约城市资源
近年来,每到夏天,高温红色预警不断,便有许多人戏称,“我的命是空调给的”。这也从侧面反映了气候变暖问题和城市热岛效应问题愈发严重。而在城市化发展缓慢的乡村,空气清新,气温适宜,有时甚至连风扇都用不上。人们不仅纷纷“重返乡村”避暑度假,更回归乡村生活、养老,逆城市化现象增加,难道这预示着大城市的发展到达瓶颈期?
带着这个问题,在本次大会活动期间,主办方特别邀请了“天人合一、返璞归真”生态生活的践行者,佛山杜马禅园的主人杜边疆作为主讲者,与大家一同探讨“关注气候变化,城市发展的‘红海’与‘蓝海’”主题。(“红海”代表现已知的市场空间;“蓝海”则代未知的市场空间。)
杜边疆认为,当前我国城市发展的模式是集约化的大型城市、超大型城市,从而导致人口过于集中,城乡资源分布不合理,造成巨大的风险和资源浪费。而要改善这个问题,未来城市格局应该由“集约式”转向“蜂巢式”布局发展。
那什么才是“蜂巢式”城市布局?杜边疆用德国的城市状况为例,对这种布局进行了解说:“在德国,人口只有数万或数十万的小城市、城镇多,人口几百万的大城市非常少,而且每一个小城市的工业结构、科技结构、人才分配等都非常平均,几乎就是蜂巢状的。德国的交通系统特别发达,能够有效地节省交通移动方面的时间。如果一个地区发生了自然灾害,或者其他不可控因素对城市造成破坏的话,它所遭受的损失对于整个国家而言是很小的,就像蜂巢的一个z房被破坏的话,它的蜂蜜不会影响到整个蜂巢的道理一样。”
其实,“蜂巢式”布局的城市发展,更多地将目光放在了城市间应该如何解决公共资源分配问题,和及时应对自然灾害的问题上。在讨论中,有部分青少年代表提出,蜂巢式的城市布局,是否基于“平均分配”的愿望,蜂巢式布局怎样才能实现?
杜边疆提出,人口集中在某一城市,若超过了该城市的承载力,不仅导致资源分配不足,而且更没有办法应对自然灾害。现阶段,我们能够尝试进行城市“蜂巢式”布局的一个重要条件,就是互联网的发展。因为互联网已今非昔比,它是“新时代的河流”,通过这条河流,人们能快速而有效地进行财富或劳动的输出或交换。互联网在今天就像自然界的水一样,把我们每一个人、每一个聚集地联系在一起。信息流、物流、人才流、资金流的互联网化,必然促进人们回归生态特色的生活、生产方式。
也就是说,“蜂巢式”布局可通过互联网进行信息流通和资源分配,能够有效减轻能源动力项目、交通运输设施等基础设施的压力,提高城市的运作效率和人们的生活质量,进而改善城市小气候状况,使城市生活更加舒适,科技与生态得以共存。
“海绵城市”建设彰显生态底色
由于全球气温总体升高和城镇硬地增速过快,我国临海城市夏季洪涝频发,城市规划和再规划时,必须考虑城市如何弹性蓄水、用水、排水。对此,在2013年的《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”。
有关环保专家指出,“海绵城市”建设理念,是我国城市雨洪问题的解决对策之一,指的是通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,让城市能够像海绵一样,弹性而有效地控制雨水径流,而非单纯地建景观、挖水沟。各类水系及城市配套设施都可以作为“海绵体”,使雨水下渗、滞蓄、净化、回用,最后剩余部分径流通过管网、泵站外排。有效提高城市排水系统的标准,提升城市生态系统功能,缓减城市内涝的压力。
记者了解到,今年,深圳市、珠海市成为全国第二批海绵城市建设试点并已经开始了实际的行动,如在深圳市的光明新区,不仅对道路进行透水改造,还利用道路两端的公共景观设施、下凹绿地、人工湿地、地下蓄水池等方法进行雨水渗透、蓄积和净化处理,同时通过有针对性地种植植物,达到以绿化来净化空气和水,以及隔音的效果。
对此,广州美术学院建筑与环境艺术设计学院教授陈鸿雁在接受记者采访时表示,我国城市中心区大多人口密度高,楼房密集,在城市快速发展初期,由于片面地追求房地产经济效益,较少地考虑给环境生态“让路”。那应如何根据这种现状做出设计调整,以实现在城市发展中人与自然的和谐共存呢?陈鸿雁认为,一是可以“化整为零”,通过采用小块的公共区域,充分利用现有的有限空间,达到零散而覆盖面广的绿化目的;二是充分利用高楼大厦、小区公寓住房的屋顶天台,种植功能性植物,如绿草、蔬菜等。这些与生活相关的绿化既能满足人们的生活需求,也同样可以起到缓解热岛效应和水利用压力的作用。
其实,环境问题治理最离不开的四字方针是“因地制宜”。可以说,“海绵城市”的发展为气候变化大环境下的城市发展提供了一条新型智慧道路,无论是“海绵城市”,还是其他低碳环保可持续城市设计,当它们真正契合当地环境特点和需求的时候,都能发挥出充分的环境保护作用。
“因需制宜”规划城市配套设施
人类活动加剧了气候变化的脚步,其带来的一系列极端天气问题已引起了世界各国的强烈关注。可见,在城市这个人与自然的交接点,如何处理好双方的关系,使城市不仅服务于人,更服务于自然,实现人与自然的可持续发展,是人类在处理环境问题中必须直面的迫切问题。
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作为人类活动的集散地,城市应该是一种包容的共同体,所以它应该是有弹性的,而不是硬邦邦的;应该是吐故纳新式的,而非一味排斥式的;应该懂得顺势而为,同时还应该具有利他性,无论对人还是对物。所谓兼收并蓄说的就是这个意思,讲的就是这个道理。
硬化VS绵软
在地方政府的成绩单上,硬化地面的比例一向是引以为豪的指标。这里所说的硬化地面,当然指那种无法回收、无法重复使用的柏油马路了。我的一个在某地当副县长的学生来北京见我,讲到其工作时很自然地提及硬化路面的公里数,看得出这在地方官员心目中占据很重要的位置。我能理解他。在中国有句老话说“要致富先修路”,许多贫穷山村拥有很好的自然禀赋,拥有令人垂涎的地方特色产品,就是因为道路不畅通,和外界沟通少、贸易量少而富不起怼
但是,从另一个方面想,“硬化”恐怕是一个值得推敲的概念。在医学领域,硬化更像是描述一种不可逆的病情,而软化的东西不仅容易拿捏,还可以像变形金刚一样弄成人们想要的形状,在这点上硬化了的东西则做不到,只能继续其硬化或者说恶化过程,比如肝硬化、动脉硬化等。
即便是城市建设中的硬化,也是有不同方式的。在古罗马时代,当地人用火山灰制作类似混凝土的建筑材料,用来修建道路和房屋墙壁,这些材料既可以被土壤吸收,还能透气,与人类生存关系和谐。这种修路方式是在火山灰等建筑材料下方铺设碎石,即便大雨随时降临,也不影响居民日常生活,依然可以走路行车。时至今日,游客行走在罗马街头依然可以见到这类建筑的断壁残垣,走在罗马街上就像穿越历史,而这种历史是人类可以持续生存的进化史。
法国人同样会用石子铺路,在像埃菲尔铁塔这样的著名景点,你会发现地面是用碎石和粗沙铺就,之后再用压土机压成,跟柏油马路一样平整,走上去不会滑倒,雨雪来临时还会迅速吸收水,不会导致雨水大面积淤积。而其著名的巴黎建筑常常为人称道,不仅是因为这个城市主要建筑都是以可透气的砂石块为主而砌成的,也是因为许多街道都保留了石头路,包括香榭丽舍大街的汽车道。这些建设也是对公路的硬化,以适应现代化工具的要求和人类出行的方便。不过,这是更自然、更天然的硬化过程,依然透气、渗水。下大雨时,这条举世闻名的大道不会积水,行人和各种车辆可以正常通行。每年国庆节阅兵时,排列整齐的军用坦克一排排从这里隆隆驶过,事前和事后道路也不用修复。
走在巴黎街道上,在秋日的林荫路上,你会踏着落叶,就像踩在厚厚的地毯上,厚实而柔软,擅于维修和美化街道的法国人,基本上不会去处理落叶,而是任其自生自灭。冬去春来,年复一年,这些落叶反而成了优质养料,滋养着大地,吸收过剩的雨水。
排斥VS吸收
相比之下,我见到那些在京城三里屯工作的环卫工人兢兢业业,秋冬时节把路上的落叶都扫掉,一车车拉走。而那几条街有着北京城内少见的长排高大银杏树,落叶之时,树上树下一片金黄,街道异常美丽,一些摄影爱好者若想拍摄秋叶落地的街道都得行动迅速。我常常看见行人用手机甚至专业相机和这些环卫工人抢时间。后者在上级的指示下不仅得费时费力将落叶扫走,破坏了美景,还将人行道旁边的草连根拔掉,出黄土。于是这些街道很早就呈现出一片土黄色,一年中大部分时间都是如此,因为没有种草,没有绿色植物覆盖,吸纳雨水能力差,大风到来时灰尘漫天。
城市当然需要美化,但首先需要消化,需要建立起自身的免疫系统和消化系统,否则就不可持续。就像一个人的身体,首先需要的是身心健康,内循环正常,其次才是美容。如果身体不好、或者本来挺好却不会维持,那美容就毫无意义。对城市来说也是如此,吸纳进去的也应该合理排出。如果排不出去或者没有及时排出去,如果一旦下大雨就街道成湖、成海,那肯定是地下水道的设计或者管理出了问题。
就像那些喜欢做美容的人一样,如果只是把时间和金钱用在了面上,忽视了健身锻炼,尽管远看光鲜可人,仔细观察后则尽显老态,身体各处还都是疾病。现在城市不断有病,不断开刀,因为没有充分认识到在我们生存的城市中,需要一个真正的地下世界――就是下水道,就是阴渠,就是现在被专业人士称为共同沟或者地下综合管廊的那些东西,它是城市文明的一个重要方面,也是城市的智慧和良心所在,而检验这种“地下文明”的方式,只需要来一场轰轰烈烈的暴雨!
雨果在《悲惨世界》中写道:“阴渠,就是城市的良心,一切都在那儿集中、对质。在这个死灰色的地方,有着它的黑暗处,但秘密已不存在。每件东西都显出了原形,或至少显出它最终的形状。垃圾堆的优点就是不撒谎……一切涂脂抹粉的都变成一塌糊涂的形象。”
法国人很早就认识到了这一点。19世纪中期,在具有远见的塞纳省长奥斯曼男爵和工程师欧仁・贝尔格朗的推动下,大规模的下水道工程和地面工程先后动工,巴黎开始兴建供水和排污系统。奥斯曼就认为,城市的地下通道如同人体的内循环,干净的泉水、光和热,应该像血液一样能够流遍全身,分泌和排泄则需隐秘地进行。为此需要将脏水排出巴黎,不再按以前的习惯先将脏水排入塞纳河。因为这条举世闻名的河流是母亲河,是沿途各个城市和乡村饮用水的源泉。奥斯曼工程修建的下水道网络利用巴黎东南高、西北低的地势特点,将流入水道网的污水集中到一个总干道,继而排到20公里以外的郊区。巴黎从那时起变得干净、优雅,遇狂风暴雨而不惊,遇洪水泛滥而不乱,直到两百年后的今天。
利己VS利他
相比之下,北京是个比巴黎更为古老的城市,也曾经更有文化。但是在巴黎建成了世界上最有效率的地下文明之后的两百年,北京还是在靠天吃饭,却把“包容”这个词写在城市名片上,“包容厚德”的横幅标语挂得满大街都是。如果真的做到了“包容厚德”,那么我们的城市肯定不是现在这个样子:交通不至于那么拥堵,水源不至于那么紧张,空气不至于那么令人担忧。
如果将地下综合管廊称作一个城市的动脉的话,那些沟渠、洼地、草坪甚至树坑就是静脉。动脉是重要的,因为它连接心脏,决定走向;静脉也是重要的,因为它缓解了动脉的压力,分担了动脉的功能,同时它不与邻为壑,这是其比之动脉更利他的地方。与地下综合管廊将地表多余的水排出的功能不同,这些作为静脉的沟渠、洼地和草坪等发挥存水功能,还能对污水和垃圾起到净化作用。因为这些污水排到大海就污染了大海,排到江河就污染了江河,自然界不会撒谎,人类欠下的账总是要还的。如果不是我们自己还账,就是我们的后代承担后果。
包容性是利他的,厚德是利他的,如同海绵一样,海绵城市的功能也具有利他的属性。人本性不只是利己的,也是利他的;不只是仅仅想到自己的,也是顾及别人的。所以就要平衡两者之间的关系,不能让市场自由一体独大到无以复加的高度,让人的行为起于私欲又止于私欲、而不加任何形式的限制!
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
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0226-02
一、序言
水是一种可循环利用的持续性资源,是维系我们日常生活的生命之源,是城市园林绿地中不可或缺的景观要素。我国城市公园绿地对雨水的利用起步晚,未形成系统有效的雨水利用策略,如今,水资源的紧缺、水资源浪费、城市内涝、生态环境的退化等问题,严重影响到社会经济生活。随着我国城市内涝问题的加重,雨水景观利用问题在2013年被提高到空前的高度,提出在全国推行低影响开发建设模式,鼓励雨水自然、生态的处理方式。因此,如何将城市建设发展与水资源的利用结合起来,更好地做到遵循自然、顺应自然,并实现雨水利用带来生态效益、经济效益以及社会效益,是城市生态环境建设面临的关键问题。
二、国内外海绵城市的动态
(一)国外海绵城市
国外海绵城市的研究主要体现在雨洪的利用上。美、德、澳、日、英、新西兰等发达国家走在探索的前列,改变以往国外城市集雨工程快速、高效的排水做法,在雨水系统资源收集、管理、循环利用上,并成立了国际雨水集流利用系统协会,各个国家研究制定了不同性质的国家级地方政策法规,并在实践基础上形成较为成熟的技术体系。日本政府十分重视国家的水资源匮乏问题,20世纪80年代开始推行雨水贮留渗透计划。80年代末民间“日本雨水贮留渗透技术协会”成立。90年代颁布“第二代城市下水总体规划”,把雨水渗沟、渗塘及透水地面纳入城市总体规划中。1996年开始对地下储雨装置给予一定的雨水利用补助金,并形成制度。德国是最早对城市雨水采用政府管制制度的国家,上个世纪初期就已经了“对未受污染雨水的分散回灌系统的建设和测量”,1989年就出台了雨水利用设施标准(DIN1989),它以德联邦水法、建设法规和地方法规形式对水资源循环利用提出要求,引导水资源保护与综合利用;采用经济手段控制排污量,征收雨水费用(也称为管道使用费);技术上,德国城市雨水利用主要体现在屋面雨水集蓄系统、雨水截污与渗透系统、生态小区雨水利用系统等三种形式。受美国BMPs影响,德国采用雨水系统的措施类型是“湿地过滤沟系统(MR)”。目前德国“第三代”雨水利用技术及标准已经实施,柏林等一些城市已将城市雨水利用和城市环境、城市生态建设等结合起来进行设计,已建或正在建成一批各具特色的生态小区雨水利用系统。目前在政府的引导下,德国雨洪利用技术已经进入标准化,已经形成针对低影响开发的雨水管理较为系统的法律法规、技术指引和经济激励政策。美国城市雨洪管理的发展分为三个阶段:第一阶段水量调控。20世纪30年代,主要重点是控制洪、减灾和疏浚河道;第二阶段是水质改善。从20世纪30年代至80年代,重点是点源污染的控制、防治水土流失、滨水区环境的保护和完善《联邦水污染控制法》等。1972年,美国联邦水污染控制法修正案首次提出最佳管理措施的概念(BMPs),核心理念是对非点源水体的污染控制和源头控制与研究,技术处理上强调工程和非工程、生态与自然措施结合的方法;第三个阶段可持续发展。20世纪80年代至今,重点是控制非点源、雨水循环、健康福利、全方位多维度综合运用等。1990年,美国马里兰州乔治王子县环境资源署提出了低影响开发(LID)的理念与技术体系,它是弥补BMPs技术上的缺陷,在BMPs基础上形成的雨水控制利用的综合技术体系。LID是一种基于微观尺度控制的场地设计策略,其原理是通过渗透、过滤、蒸发、截留等方法模拟雨水的自然水文过程,将径流控制源头,减轻城市排水管负担,结合景观设计,创造出优美的空间环境。澳大利亚在1994年提出水敏感城市设计(WSUD),2000年就政府与规划部门召开了“水敏性城市设计――城市区域的可持续排水系统”会议,它与BMPs相比,包含内容更为广泛和全面,核心是城市生态系统,注重水质的保护和改善,把雨洪管理与城市给排水和城市规划设计相结合,倡导多目标的发展方式,维持城市水资源的良性循环发展。英国1999年提出可持续的排水系统(SUDS),该系统从宏观的角度优化集水区域,全面考虑雨水径流的水质、水量、景观和生态价值等因子,通过过滤式沉淀槽、洼沟等与BMPs技术措施结合,改善城市整体水循环和区域水生态系统。
(二)国内海绵城市
我国城市的雨水系统研究开始于20世纪末21世纪初,结合国外成熟的雨洪控制系统技术在北京、上海、深圳等大城市作为试点,水利部于2001年颁布了《雨水集蓄利用工程技术规范》,标志着雨水系统控制技术的初步成熟。2004年,深圳市引入低影响开发理念,与美国土木工程师协会、联邦环保局开展相关技术交流与研究,签署包括流域管理、面源污染控制和低冲击开发的技术交流与合作协议框架。编制城市绿地等雨水利用工程的地方技术规范,积极探索在城市发展转型,建设“低影响开发城市雨水系统研究与示范”项目的光明新区,转变城市雨水系统从快排为主到“渗、滞、蓄、用、排”的建设理念,为探索城市可持续发展奠定基础。2014年2月出台的《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中明确提出:加快城市基础设施建设,提高设施运行管理水平。切实加强城市暴雨内涝防治工作。一是实施“城市排水(雨)综合规划纲要”并编制“全国城市排水规划的设施建设。二是围绕加快推进雨污分流改造,提高城市排水能力,推进低冲击发展和建设模式,加快建设海绵型城市的政策措施。海绵城市是指城市可以像海绵一样,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、渗水、蓄水、净化水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。它强调以弹性、慢排缓释和控制源头分散为理念,整合降水、地下水循环系统性、地表径流等给排水各个环节,以应对复杂的自然环境、人工环境,为建设新型城镇化提供重要保障。城市绿地是维持城市生态系统的一部分,是城市的海绵体。绿地是城市最重要的透水性下垫面,承担着城市雨水径流渗透、城市水循环的平衡、生态环境的修复等作用。海绵城市建设其实就是构建一个低影响雨水系统,通过渗透、停滞、积蓄、净化、排水等其他技术手段,使水循环径流更加顺畅、自然。我国在城市绿地建设中强调“大”字优先,违背城市可透性的基本原则,忽视城市生态系统平衡,出现大尺度的硬质铺装广场、大水面等,造成大量的水资源浪费。
三、对高校风景园林专业教育提出的挑战策略
风景园林学是规划、设计、保护、建设和管理户外自然和人工境域的学科;是以维护人类居住和生态环境的健康与安全为目标,如何有效保护和恢复人类生存所需的户外自然境域?作为高校的风景园林专业,应该把构建生态安全系统、可持续性发展的城市和水循环系统纳入教学中,并更新园林设计教学理念、技术实践研究和掌握风景园林行业规范标准等,从以下方面入手。
(一)加强基础学科教育,培养高质量的工程技术人才
规划设计是风景园林学科解决现实问题的重要途径,但不是唯一的,加大投入基础学科研究,要立足于社会发展的需求,拓展风景园林学科领域。从基于建筑学视觉到BMPs、LID、MR、WSUD、SUDS、LIUDD等水文水力学的风景园林规划设计方法,再到雨水处理、植被选择、后期维护管理、国家政策法规、技术规范制定等都需要在实践需求去完善解决,缩小学科专业与社会需求之间差距。
(二)更新教学内容与理念
改变以往的教学体系课程,增加一些水文水力学相关的课程,聘请一些在风景园林规划设计方面与雨洪管理、雨水收集、水生态生态环境、水文学方面有实战经验的教授授课。对风景园林专业教师队伍进行培训,加强对雨洪利用的研究,编写与之相关的教材,更新教学理念,开设相关课程设计。
(三)扩大学科交融
本学科的融合需要市政工程管理、建筑学、生态学、农学、城市规划学、给排水、经济学、艺术学、历史学、风景园林学、管理学等专业门类的知识,交替运用逻辑思维和形象思维,综合应用各种科学和艺术手段,更好地协调人和自然之间的关系。
(四)多渠道拓宽实践平台
国内一些较出名的园林设计公司、设计院和企业已经与高等院校开展合作,向生态修复、环境治理等交叉、新兴领域扩展,开拓水生态修复领域的市场,实现双赢。建立长期校外实习和就业实践合作关系,为学生提供专业实习实践,是提前了解行业现状的重要平台。
四、结语