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随着国家扶持政策的落地,各地的海绵城市试点工作在不断推进。近日,本刊记者就业界关注试点海绵城市建设的热点、焦点,采访住建、水利等相关部门得知,试点海绵城市建设中虽然也存在一定的问题和难题,但部分城市的海绵城市建设效果凸显。有专家认为,不能因为短期的雨季内涝,就否定海绵城市带来的长期水资源效益。
汛期“城市看海” 看出城市排水薄弱
近年入汛以来,我国南方多地连续出现多次强降水过程,部分城市遭遇“内涝成海”的尴尬,“城市看海”看出城市排水的薄弱。为了切实转变城市规划建设理念,减少城市内涝,改善城市生态环境,国家提出了建设海绵城市的要求。
2013年12月,在中央城镇化工作会议上提出海绵城市概念,即“要建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。2015年以来,30座城市分两批,成为海绵城市国家级试点,2015年将迁安(河北)、白城(吉林)、镇江(江苏)、嘉兴(浙江)、池州(安徽)、厦门(福建)、萍乡(江西)、济南(山东)、鹤壁(河南)、武汉(湖北)、常德(湖南)、南宁(广西)、重庆、遂宁(四川)、贵安新区(贵州)和西咸新区(陕西)等16座城市列为海绵城市的试点。2016年第二批海绵城市建设试点城市为:福州、珠海、宁波、玉溪、大连、深圳、上海、庆阳、西宁、三亚、青岛、固原、天津、北京。
2015年10月,国务院了《关于推进海绵城市建设的指导意见》,要求通过海绵城市建设,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,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%以上的面积达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。
按照财政部、住房城乡建设部、水利部联合发出的通知要求,试点海绵城市建设时间很紧:3年期限,需在试点区域完成70%的降雨就地消纳和利用目标。试点城市每年能获得国家几亿元的资金补贴,同时当地也会给予一定资金补贴。
海绵城市该怎么建 看看河南咋出招
随着国家扶持政策的落地以及海绵城市试点工作的不断推进,我国海绵城市建设也迎来快速发展机遇。
避免“逢雨看海”,河南也出实招。河南省水利厅规划计划处相关负责人说,目前,河南省已经全面铺开海绵城市建设,并排出海绵城市建设“施工表”。今后从生态水系到绿地建设,从道路、广场到小区、单位,全面统筹推进海绵城市建设或改造。“虽然水利部门只是配合海绵城市建设的工作,但我们一直在积极关注海绵城市的建设。”
5月12日,河南省人民政府办公厅印发了《关于推进海绵城市建设的实施意见》,要求河南全省到今年年底,各省辖市、省直管县(市)建成1条以上海绵型生态水系,2020年年底前基本实现建成区雨污分流,主要河道完成生态改造。
今后新建公园、绿地要全部达到海绵城市标准,建设小微湿地、雨水花园、下凹式绿地、植草沟、植被缓冲带、雨水塘、生态堤岸、生物浮床等。 而单位和居住区现有绿地也要按海绵城市标准进行改造,每年改造量不低于现有绿地的10%,公园绿地每年改造量不低于现有绿地的20%。今年年底前各省辖市和县级城市要建设1个以上海绵型绿地示范项目。
与此同时,河南省各类新建住宅小区和各类大型公共建设项目以及老旧小区改造均按照“海绵型”建设标准进行。不仅如此,河南省还鼓励因地制宜创造各类低影响开发的新模式、新技术,如在房前屋后建设各类雨水花园、绿色阳台、微型湿地、屋顶菜园,建设成千上万的“海绵社区”“海绵校园”“海绵公园”。
实施意见同时公布了河南建海绵城市时间,要求省辖市10月底完成规划。除了鹤壁是国家级海绵城市试点外,河南省确定了许昌、濮阳、焦作、郑州、洛阳、平顶山、商丘、安阳等8个城市为省级海绵城市试点。河南省财政对获得试点的城市给予专项资金补助,滚动支持3年。
一场暴雨考验海绵城市
一城两种结果对比鲜明
相对于河南其他地方,鹤壁申报成为海绵城市国家级试点后,目前当地市民已经明显感觉到海绵城市的建设氛围。如今在鹤壁淇河区部分街道,可见“海绵城市”建设的宣传标语以及施工现场。
鹤壁是河南目前唯一一个国家级第一批海绵城市试点。据介绍,鹤壁“海绵城市”建设试点区位于市区南北发展轴上,西起107国道,北到黎阳路,东至护城河,南临淇河。
鹤壁市处于太行山东麓,属于湿润气流的迎面风,暴雨频次多,量级大,易形成暴雨。这座城市过去排水存在的问题是,城市内涝时有发生,现状是,雨水管渠设计能力较低,雨水管渠建设不完善,中心城区的部分排水明渠被改造成暗渠或暗管,还有部分明渠在穿越道路时以管涵代替桥梁,造成过流断面大幅缩小,形成“卡脖子”现象,影响强降雨时径流雨水的顺利排放,易使上游内涝频发。
鹤壁临水而居,因水而兴,具有良好的生态环境,“海绵城市”的理念更与鹤壁长期的城市发展战略“不谋而合”。根据鹤壁市政府通报的消息,鹤壁市海绵城市建设效果凸显。7月8日的一场强降水,让当地淇滨区降雨量最大点达到205毫米。但淇滨区城区经受住了考验,未现大面积内涝,道路交通、居民生产生活等秩序井然。
由于这场降雨强度极大,主城区周边未进行海绵城市改造的部分路段出现积水情况,泰山路下穿高铁站隧道、新老城区快速通道下穿京广铁路地下道、闽江路下穿京港澳高速公路涵洞积水严重。
与此形成鲜明对比的是,进行海绵城市改造后的路段和公园,由于铺设了透水材料,建设了下凹式绿地、旱溪、雨水花园、蓄水模块等,看不到暴雨肆虐的痕迹,反倒“喝”足了水,等待自然入渗以补充地下水。此次强降雨使桃园公园内2个大型蓄水模块首次存满雨水花园、下凹式绿地汇集来的雨水,一共“喝”下了300立方米水,“喝”不完的雨水排入了人工湖。
河南省水利厅规划计划处的相关负责人对鹤壁的海绵城市建设效果也给予了肯定。河南省建设厅城市建设处相关人士认为,从鹤壁目前对海绵城市试点区的建设效果来看,一些地方显出效果。而纵观试点海绵城市的建造,应该多从水资源回收再利用的角度去看待,不能因为一场大雨就全盘否定海绵城市的长远效益。既要看到成绩,也要看到差距。看到成绩,是为了总结经验,更好、更快地推进建设;看到差距,是为了找到问题,从源头上推进海绵城市的建设,加强生态城市的维系建设,提高人类对城市生态系统的自我调节、修复、维持和发展的能力,使人、自然、环境融为一体,互惠共生。
不过海绵城市的建设也可能存在一定的风险。还是以鹤壁这座国家级海绵城市试点来看,当地有关部门人士从政策风险角度分析,鹤壁中心城区系统推行自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市建设属于起步和探索阶段,各类配套政策尚未完全出台,因此还存在资金、管理、政策等方面的风险。同时也需要进行一些技术创新,在国家各项相关政策的指导下,汇聚各方信息,推行中逐步完善,来达到海绵城市的预期效果。
海绵城市被委以重任
生态水利建设是根本
建海绵城市的初衷,是想要实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”。不过今年夏季,海绵城市能否解决我国内涝问题被推上舆论的风口浪尖。
有媒体统计显示,全国30个海绵城市试点中,有19个城市出现内涝,占比63%。这其中包括北京、天津、重庆等直辖市,还包括福州、武汉、济南、南宁等多个省会城市。被委以解决内涝重任的“海绵城市”也因此被认为是错误的理念。
对此质疑,北京大学建筑与景观设计学院院长俞孔坚接受媒体采访时表示,海绵城市并不是一天就建成的,海绵城市可能需要5年、10年,甚至更长时间才能建成,不能因为这次水淹了,就说海绵城市的试点失败了。这些海绵城市试点,都有一定的示范作用。但是,这个示范意义大多是局部性的。生态水利和国土海绵系统建设是根本出路。
住房城乡建设部部长陈政高曾公开透露,预计海绵城市建设投资将达到每平方公里1亿元至1.5亿元。住房城乡建设部副部长陆克华在去年也表示,首批16座试点城市计划3年内投资865亿元,建设面积450多平方公里。
1海绵城市改造工程前期造价控制必要性
海绵城市就字面含义来说,表示城市像海绵一样,在降雨过程中收集雨水,或者是净化与渗透雨水,有效填补地下水短缺问题,对城市水循环系统进行调节,在遇到长时间干旱过程中,进而确保城市对水资源需求。近几年,我国部分城市在长时间强降雨天气中出现洪涝灾害,例如陕西省榆林市在2017年由于频繁降雨,进而城市出现洪涝灾害,同时造成交通道路中断,城市交通受到影响,部分房屋被淹,民众遭受严重经济损失,甚至还导致人员失踪。所以,对城市雨水系统进行改造,满足城市改造工程对前期造价管理规定,探究海绵城市改造工程造价控制关键因素就显得尤为重要,能够按照海绵城市改造工程施工进度做出针对调整,有助于海绵城市改造工程顺利开展。工程造价控制属于要求较高工作,尤其是专业、技术与国家政策层面上,控制效果对海绵城市改造工程投资效果与社会效益具有显著影响。做好工程造价控制工作,能够有效节约投资成本,并且还能够有效实现海绵城市改造工程经济效益最大化,具有良好社会效益与经济效益。工程造价控制工程体现在海绵城市改造工程各个环节上,同时受到众多因素影响。因此,工程造价在海面城市改造工程各阶段所呈现的状态不同,提高对海绵城市改造工程造价控制动态性,规避海绵城市改造工程施工与后期造价出现大幅度改动。和传统造价控制模式相比较,对海绵城市改造工程造价控制关键因素进行研究,和实际情况更加吻合。所以,对海绵城市改造工程前期工程造价控制关键因素控制,对后期海绵城市改造工程造价控制具有关键作用。
2海绵城市改造工程造价控制的关键因素
2.1海绵城市改造工程特殊性。与其他类型改造工程相比较,该改造工程在落实上必须与海绵城市特点相结合。除此之外,通过人工和自然的结合、生态措施和工程措施的结合、地上和地下的结合,可以解决城市内涝问题,还可以解决水体黑臭的问题,还可以调节微气候、改善水生态等等。因此,海绵城市改造工程建设不是一个单纯的目标,而是一个综合的目标,是城市发展理念和建设方式的转型。2.2海绵城市改造工程控制性。施工控制属于海绵城市改造工程控制主要影响因素。海绵城市改造工程在施工内,高品质施工控制可以有效控制改造工程施工成本,整体控制水平,直接影响工程造价。要是控制水平过低,改造工程成本也会增加,造成工程造价表现出各种各样问题。2.3海绵城市改造工程信息性。海绵城市改造工程中,信息具有显著影响。当前,改造工程造价结构十分繁琐,市场内材料工具等相关信息呈现出随时变化,难以获得第一手相关信息。海绵城市改造工程施工内,改造工程信息也会出现转变,这些因素都会对海绵城市改造工程造价造成影响。
3海绵城市改造工程前期造价控制的措施
关键词:海绵城市;人地协调;核心素养;因地制宜
2015年12月20日至21日中央城市工作会议在北京举行,提出要加强城市地下河地上基础设施改造,建设海绵城市,确保城市的人们不用下雨再“看海”。海绵城市是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。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。海绵城市能充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水吸纳、蓄渗和缓释作用,有效缓解城市内涝,削减城市径流污染负荷,节约水资源,保护和改善城市生态环境。本文主要从庆阳市入选“海绵城市”的优势、建设中体现的地理观点及落实地理核心素养的典型案例三个方面谈谈。
一、庆阳市入选“海绵城市”的优势
庆阳位于甘肃东部,陇山(六盘山)以东,即陇东地区。深居亚欧大陆内部,距海洋较远,受季风区影响薄弱。东部有跌宕起伏的子午岭,西边有巍峨壮丽的六盘山,这种特定的地理位置影响着庆阳气候、经济等自然环境及人文环境。东倚子午岭,北靠羊圈山,西接六盘山,东、西、北三面隆起,中南部低缓,故有“盆地”之称。区内东西之间208千米,南北相距207千米。400mm等降水量线穿过庆阳境内,所以庆阳市处于温带大陆性气候与温带季风气候的过渡地带,四季分明,降雨量南多北少,降雨多集中于7、8、9三个月并多暴雨。境内河流主要有马莲河、蒲河、洪河、四郎河、葫芦河等五条主要河流,河溪特点是缠壑绕沟。庆阳市人均水资源占有量仅为全省平均水平的四分之一和全国平均水平的八分之一,是典型的西部干旱缺水城市。特别是作为唯一一个建在黄土塬面上的城市,随着城市规模的不断扩大和硬化面积增加,原本绝大多数就地下渗消纳的雨水集中下塬排放,不仅造成水资源浪费,更造成严重的水土流失和地质灾害。建设海绵城市,着力构建“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的综合生态水环境治理体系,将降雨就地拦蓄消纳利用,不仅是固沟保塬的迫切需要,更是城市持续发展的根本大计。今后三年,庆阳市将把海绵城市、管廊城市建设作为全市建设系统的一号工程来抓,按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的基本思路,采取“渗、滞、蓄、净、用、排”的综合措施,努力打造精品工程、样板工程,有效控制雨水径流,实现城市生态系统自然渗透、自然积存、自然净化,达到小雨不积水,大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。
二、“海绵城市”建设中的地理观点
(一)人地协调观点
庆阳市是建立在黄土塬上的塬面城市,随着城市化进程的加快,庆阳城区建设迅速发展,原来的“涝池”蓄水已经为城市建设做出了退让,新的城市水系体统需要进一步完善。“海绵城市”是在当下人地矛盾突出的背景下提出,以“水”为核心,按照低影响开发的理念,将雨水的综合利用与生态、社会经济效益相协调发展,体现了人地协调观点。一方面主要体现在城市建设与生态保护相协调,启动海绵城市建设专项规划修编工作。庆阳市领导干部邀请专家,修订完善海绵城市、管廊城市建设专项规划。在规划修编过程中坚持规划项目与即有项目相结合,海绵元素与城市风貌特色相结合,做到以规划为引领,以计划为抓手,按规范标准全面推进海绵、管廊城市同步规划、同步设计、同步建设。另一方面体现在与社会经济发展相协调。海绵城市非常注重对天然水系的保护利用,调蓄设施与城市现有的绿化设施园林景观相结合,净化了成本,减少了水环境污染的治理费用。
(二)地理环境整体性观点
地理环境是四大圈层组成的有机整体,每一种要素都是整体的一部分,与其他整体相互作用、相互影响。地理环境整体性观点要求人类活动改造环境要素时,注意对其他要素以及整个环境所带来的影响。庆阳市自身生态环境脆弱,水土流失严重,海绵城市利用城区原有的北湖、南湖、东湖以及南小河沟建设雨水收集系统,起到对降雨的积存作用,利用“千池百涝”工程,进行水体的水质净化作用,努力实现城市生活用水的自然循环。在改造旧城的同时,加强地下水系统的改造,以及“绿色”屋顶的利用,结合市政道路建设布置生态树池、植草沟等低影响开发设施,这一系列的针对“海绵体”的生态建设,有牵一发而动全身的作用,彰显了地理环境的整体性观点,使生态效益得到发挥。
(三)因地制宜的观点
地理环境的区域差异,使在城市建设过程中,从当地的特色的区域环境,在改造自然的过程中应因地制宜,具体问题具体分析。庆阳市积极开展海绵城市建设工作,截至目前已建成20项海绵工程项目,累计完成投资17亿元,LID雨水系统,如太一住宅小区绿色屋顶(采用空中绿地景观花园),下沉式绿地、广场;超标雨水蓄排系统,如南湖、北湖等人工湖;水资源净化及回用系统,如西峰区污水处理再生利用工程和中水管网;防洪和内涝治理工程,如红杏山庄、兰州东路雨水下沟排放工程等。将海绵城市建设纳入基本建设程序,加强新建及既有建筑绿色屋顶改造,在“两证一书”发放、施工图审查、开工许可管理、竣工验收等环节中进行管控。南区生B雨洪集蓄保塬项目,总投资2.71亿元,分桥梁、湖体两大部分,人工湖体水域面积达400亩,平均水深3.4米,年复蓄水量173.6万方,预计年可减少水土流失量50万立方米;北湖、南湖等湖泊、城区下沉式绿地广场、管廊调蓄池、停车场调蓄池作为调蓄设施,实现超标雨水蓄排及径流总量控制。东湖公园片区是庆阳市区典型的易涝区,近几年通过建设调蓄水体、公园下沉式广场、生态透水停车场和雨水下塬排放口改造,片区年径流总量空置率达到81%,排水管道标准提高至2年一遇,新建人工湖,水体水质达到Ⅳ类水质标准,群众反映良好。
三、落实地理核心素养的典型案例
中图分类号:TU992
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)13-0088-04
1 项目背景
前海深港现代服务业合作区位于《深圳城市总体规划(2008-2020)》中所确定的深圳城市“双中心”之一的“前海中心”的核心区域,定位为未来整个珠三角的“曼哈顿”。深圳太子湾前海片区作为深圳市发展的示范区域,作为深圳市海绵城市建设成片推广区,争取至2030年全部符合海绵城市目标要求。笔者针对片区的发展提出基于低影响开发技术规划的分析与研究(图1)。
2 现状分析与策略
2.1 片区内涝
深圳属亚热带海洋性气候的临海城市,暴雨发生频率高,短时强降水或过程雨量偏大的天气过程容易引发内涝的发生。建设规划区域内开发强度大,建筑密度高,硬化面积广,雨水无法下渗,也是引起内涝的重要因素。此外,排水管网的排水能力不足,在地势低处产生内涝(图2)。
针对深圳前海及太子湾用地现状,结合周边地形、竖向规划、排水分区等,联系内涝产生的原因,准确识别内涝问题,针对性提出解决方案。构建多系统模型,应对城市内涝,为太子湾片区和前海片区的竖向设计、排水沟渠设计和局部节点大雨量的道路行洪设计,提供分析支撑。
2.2 土壤返盐碱的问题
太子湾片区分别于2007年和2013年启动填海工程,海水对土壤的渗透作用导致植被生长状况不佳,填海使用的土壤基质盐碱化严重(图3)。
基地内部土壤基质采用填海造陆,容易封存咸水,保存于原海底岩土层或填土层中的咸水,造成土壤盐碱化,影响地下水化学性质。
对于填海及周边的区域,要滞蓄加有序排放,多维度清洗表层土壤。根据土地中盐碱含量进行绿化分区,针对盐碱地采取相应的适应和生物修复措施。植被的选取应以苗源充足、成本低廉、抗逆性强、防治费用低为原则。铺设地下排水管网应考虑滤水排盐。土壤盐碱度逐渐降低。
应限制地下水开采、人工补给地下水、充分利用当地雨水资源。采用集雨措施、排盐工程、土体结构规划、底泥改性和生物有机肥等相关措施。种植耐盐碱的树种以减少地表水分的蒸发、防止土壤表面积盐,又可以降低地下水位和盐份,改良土壤的物理性状,增加有机质和土壤微生物,降低土壤pH值,从而彻底改善周围土壤和生态环境。
2.3 水质性缺水与雨水再利用
前海片区近5年居民生活用水与商业服务业用水分别占总用水比例的42%和28%,工业用水仅占22%,环卫绿化用水量占1%左右。片区内再生水回用对象除工业用水、绿化浇洒、环卫和道路清扫用水外,回用于冲厕与商业性公共建筑的空调循环冷却补水具有很大的发展空间。
应合理控制和引导高开发地区不透水用地的地表径流,通过增加场地蓄和排的能力,辅助再生水的收集与使用。
2.4 太子湾片区沿海污水零排放情况
太子湾片区填海形成的土地地势较平,透水性较差,缺少排水压差,一旦遇到天文大潮,加以台风等叠加,排水难度大、面源污染严重、地表洼地蓄水和下渗能力减弱将导致局部大量超标积水(图4)。此外,填海形成的土地改变了海岸线的长度、形态和地貌,影响地表水的流速和泄洪能力,降水时地表径流增加,峰值流量增多,峰值出现时间提前,导致大量淡水资源流失和局部水灾(图5)。
应合理设置植物生态浅沟、下凹式绿地,适当采用生态透水铺装材料,回补地下水。通过合理的分级导流措施将不同降雨量情况下的超标雨水净化回用。
3 规划原则及指导思想
3.1 指标量化可控
规划将设立目标层、措施层和管理层,将控制指标分解至地块层面,并对地块内、道路及公园绿地等海绵措施进行量化建设指引,分级细化海绵管控指标和工程措施。
3.2 措施显效可见
海绵建设措施的组合的不仅要考虑到能够到达控制目标,还要考虑其适宜性、经济性、显效性,通过多系统模型选择针对地块高密度开发、滨海抗盐碱、污水零外排特点的高效率新技术的海绵措施。
3.3 全流程易核查
研究将规划、建设、管理、运营、投融资的全流程的技术服务和支撑,通过规划、导则、审查、实施、评估等环节的介入,达到一张蓝图落实到底的目标,使得海绵建设全流程的各环节能落地易核查。
3.4 全周期可监测
基地海绵城市建设应当从项目的设计阶段开始贯穿到施工、管理、运营、维护的全生命周期。在全生命周期内,全程运用全周期的理念,在设计阶段结合运维要求,使用持续测量和验证发现改进机会,对数据进行分析和校正。可以通过不断检测生态草沟中不同植物对减缓雨水径流的不同效果,来调整下一阶段应该选择的合适植物。
4 技术思路
4.1 多系统模型的构建
首先,需要对示范区的现状水文特征进行模型评估,进而确定海绵建设目标;其次,根据示范区的详细蓝图规划,综合考虑示范区的空g布局、景观要求、经济性、维护管理等因素,进行海绵建设设施的初步布局,并进行模型评估;第三,将海绵建设初步方案的模拟结果与海绵建设目标进行对比,根据对比结果进行海绵建设布局方案的优化调整,并再次进行模拟;最后,反复调整直至结果达到海绵建设目标,最终得到海绵建设设施的布局方案。
采用SWMM可有效模拟海绵建设开发模式下的城市区域水文状态,应对城市内涝,为太子湾片区和前海片区的竖向设计、排水沟渠设计和局部节点大雨量的道路行洪设计,提供分析支撑。为城市区域内各建设项目海绵建设设施的布局与优化提供技术支持和依据。
4.2 片区径流控制目标和指标体系构建
4.2.1 径流控制目标的确定
年径流总量控制率的选取是一个技术指标与产出之间平衡的一个过程。年径流总量控制率越高,需要的投入也越大。随着控制率增大,径流调蓄量也有所增加。
分析基地规划设计条件和相关参数,结合基地自身特征分析,制定汇水区划分原则,由浅入深划分;根据方法选取模型参数。根据本底模型与常规开发模型模拟结果,初步设定规划目标。通过模型试算的方法,深入研究影响径流总量和峰值流量的关键因素,确定规划目标值。
4.2.2 径流污染控制目标的确定
要控制分流制径流污染物总量,也要控制合流制溢流的频次或污染物总量。结合深圳市城市水环境质量要求、径流污染特征等确定径流污染综合控制目标和污染物指标,污染物指标可采用悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)等。一般可采用SS作为径流污染物控制指标,低影响开发雨水系统的年SS总量去除率一般可达到40%~60%。
4.2.3 指标体系构建
为引导和约束开发单元内各建设项目采用低影响开发技术,保障控制目标的实现,针对基地土壤返盐碱、填海区域的污水零排放、内涝、水质性缺水及雨水再利用的问题, 构建开发引导控制指标体系。初步建议包含但不限于以下指标:年径流总量控制率、雨水径流污染物控制率、峰值流量、非传统水源利用率、土壤盐碱土盐度控制指标、内涝控制标准等。
4.3 片区海绵城市控制指标分解
以整体径流总量控制率及径流污染控制率为目标,通过水文、水力计算与模型模拟等方法或通过加权平均的方法对年径流总量控制率进行逐层分解,分解至地块单位面积控制具体指标。在明确目标可达性后,结合周边用地、绿地、水域等,确定低影响开发设施,注重用地功能、高效利用现有设施,并将海绵设施进行布局,计算其径流系数及调蓄容积,据此得出地块单元内年径流总量控制率和径流污染控制率,再通过综合计算校核整体目标达成情况,最终将控制目标落实。
4.4 基于模型构建的海绵设施多方案比选
海绵建设模型的构建基于示范区详细蓝图规划。相比传统开发模式,海绵建设模式是在示范区的下垫面因地制宜、综合应用多种海绵建设设施进行雨水径流的控制。根据示范区用地规划和雨水管网规划,结合径流组织,将示范区划分为若干汇水区。
海绵建设模型根据基地相关情况定义下沉式绿地、雨水花园、绿化屋面、透水铺装、调蓄水箱/水池/模块、植草浅沟、截留式净化溢流设施、雨水收集回用设施、污水再生利用设施(处理、管网、调蓄)、地下室覆土、土壤改良、特性植物选育、道路附属雨水滞蓄净化设施、排水管网及市政调蓄系统设施等多种海绵建设设施等,对各类海绵建设设施的参数进行设置。针对存水区植被覆盖百分比、配置土壤层孔隙率、田间持水率、枯萎点选取参数;雨水花园、绿色屋顶、下凹绿地和低影响树池的土壤水力传导率等分别取值;路面层孔隙比、蓄水层孔隙比、绿色屋顶的入渗率、排水层中绿色屋顶蓄水率等进行取值。
以达到海绵城市强制性控制要求为目标,综合考虑海绵设施经济性、适宜性等因素,对各项海绵设施规模和比例进行方案比选,对设施清单遴选、设施占地面积、设施占下垫面比例进行合理配比,使示范区地块的设施选择具有弹性操作空间。
4.5 划、建设、管理、运营全生命周期的实施路径
基于海绵城市规划成果,建立以数学模型为核心的审查决策支持工具,利用系统化、多情景模拟评估技术手段,对设计方案的综合效益进行科学评估,从建设伊始即考虑到最终验收、考核评估、维护管理等问题。
在项目设计阶段,提供一套科学、合理、高效的地块海绵城市建设审批方法,为高规格完成项目海绵城市建设目标提供技术支撑。
项目建设中,通过督导工程实施情况,定时工地巡视,及时发现问题,做好工程施工事中控制。项目完成后,采取合理措施指导工程验收、试验,所有工程的验收必须符合国家相关设计规范、标准的要求,同时满足工程设计和管理要求,达到海绵城市控制性指标和考核指标。项目运行监测评估阶段,制定项目的海绵城市评估体系、模拟与监测布点方案。
提出城市海绵城市建设效益评估的指标体系和效益测算表,能够为海绵城市建设、投资、运营和决策提供依据。通过从设计、实施、评估一系列流程及控制,最终为项目海绵城市建设提供技术支撑。
5 建设成本和收益的问题
5.1 建设成本
通过《海绵城市建设技术指南》对各海绵设施的估价,可完成海绵城市建设的成本估算。成本的控制在于设计阶段对设计的合理把握以及工程施工事中控制。
5.1.1 成本费用
海绵建设结合片区排水工程进行,雨洪管理工程投资都是在排水工程基础上所增加的投资,包括各种类型的雨水利用设施及其相关的电气设备和庭院屋面排水系统,但不包括用于装饰或介绍工程特点而花费的费用。
5.1.2 运营费用
海绵建设成本效益主要体现在项目使用和维护阶段,在项目使用所带来的经济效益、社会效益和环境效益方面。
5.1.3 维护费用
传统设施中滞留区和人工湿地的维护费约为建造成本的3%~6%,洼地雨洪管理的低影响开发的维护费约为建造成本的5%~7%。但是,生物滞留区和洼地的大部分维护可以融入到日常景观维护工作中,不需要特别设备;而湿地和水池的维护则需要大型笨重的设备,用以移除沉积物、油类、废物以及前池和开放式池塘中生长的植被。
5.2 经济效益
5.2.1 渗透补充地下水的效益
由于低影响雨水综合利用的实施,通过增加透水面积、绿化植草面积、渗透管沟、洼地、渗水井等设施,增加了雨水入渗量,有效回补地下水。
5.2.2 因消除污染而减少的社会损失
美国环保署研究结果表明,每投入1元环保费用,可减少3元的环境资源损失,即投入产出比为1∶3。海绵建设资金投入虽然不是完全意义上的环保费,但其减少的环境资源损失也会接近3元。
5.2.3 城市洪涝减缓而减少的损失
城市内涝必然造成不同程度的经济损失。
5.2.4 土地增值
传统设计将地上建筑与其他设施分开设计,海绵建设所应用的生物滞留等技术则可以融入景观设计,实现建筑主体与附属设施的综合设计。
5.3 环境效益
海绵建设的雨洪管理技术由于采用了生态化、低能化、可持续运行的设施,不仅能保护开发区域水环境、改善建筑设施外部生态环境、提高建筑物内部的环境质量,还可以减少城市热岛效应,为居民提供舒适的居住和工作环境,并改善城市的生态环境。
5.4 社会效益
海绵城市建设通过城市污水再生回用和雨水资源开发利用,可节约优质水资源,缓解水资源供需矛盾,为城市提供大量环境景观用水,重建水生态环境,进一步削减污染物排放量、改善水体环境。
另外,海绵建设通过引导建设项目开展城区雨洪利用工作,可降低洪峰流量,维护自然水文循环,增加地下水补给,调节片区气候,改善区域生态环境。通过规划实施,引导拟建项目采用低影响开发模式,实现雨水的综合管理与控制,_到开发建设后径流系数不增加的目标。
参考文献:
[1]车 伍,李俊奇.城市雨水利用技术与管理 [ M ].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]黄献明.精明增长+绿色建筑―LEED-ND绿色住区评价系统简介[ J ].现代物业2011(7).
0 引言
2014年10月,住建部《海绵城市建设技术指南》(试行),探索构建城市雨水开发体系,以根治城市内涝顽疾。目前,一些省份已经开始试点。从实践情况看,《指南》的出台不代表万事大吉了,城市要告别“城中看海”的窘境,还任重道远。海绵城市的技术体系还远未建立,实践操作还有待细化,产业支撑也还没有创立,也就是说万里才走了第一步。海绵城市究竟如何从纸上蓝图变成现实?下面本人结合多年工作和理论学习实践,浅谈几点个人看法,不足之处敬请同行指正。
1 什么是海绵城市?
1.1海绵城市的基本定义
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。
1.2海绵城市对我们传统城乡建设理念的影响
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,提出建设海绵城市理念也是经历了反复阵痛而达成的这一成果,得来不易。
1.3海绵城市技术的应用领域
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。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。
2 海绵城市建设的重点
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:
2.1要扭转观念,遏制城市无限制硬化趋势。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。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、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。根据《海绵城市建设技术指南》,今后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。根据财政部网站消息,我国建设海绵城市试点工作已经展开,首批有16个城市进入试点,按行政区划序列排列,他们分别是:迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区。
2.2要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。
2.3要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。
2.4要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。
2.6要兼顾历史文化和普通居民的利益。建立尊重自然、顺应自然的低影响开发模式,保护原有水生态系统,恢复被破坏水生态。有关专家同时指出:可以把海绵城市与智慧城市结合起来,把各种各样的分布式的能源、绿色设施和海绵设施协同起来,促进智慧排水、雨水收集、管道检测以及反应和水循环利用、地表水污染的实时监测和反应、暴雨预警和水生态、水系统的智慧应对。
2.5要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。
3海绵城市建设带来的重大机遇
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。
引言
随着当前社会的不断发展,城市规模越来越大,这种城市规模的扩大必然会带来较多的城市问题,比如洪涝灾害以及水资源短缺就是其中比较有代表性的一个方面,针对这一方面的问题,相应的优化处理是极为必要的,尤其是对于城市整体水环境的营造,更是需要引起足够的重视,海绵城市理论的应用落实就是解决该问题的一个重要途径。在城市发展规划中合理运用海绵城市理论,不仅仅需要从整体性方面进行分析,还需要重点从局部以及各个细节入手进行探索,尤其是对于各个市政工程项目的建设来说,同样需要注重海绵城市理论的有效落实,提升城市运行效果。
1.海绵城市理论概述
海绵城市是指运用多种技术手段构建较为理想的低影响开发雨水系统,进而也就能够促进城市水循环的良性发展,其中比较常见的应用手段有“渗、滞、蓄、净、用、排”等,如此也就能够较好提升城市对于水资源的调控能力,尤其是对于城市雨水的渗透、净化以及利用,更是能够较好的在降低城市洪涝灾害问题发生的基础上,有效提升其水资源利用效率。针对这种海绵城市的构建运行来说,其区别于以往的灌渠排水方式,能够更好地借助于各类管网以及收纳水体进行整体构建,如此也就能够较好提升其运行效率,并且也不存在对于城市水体的污染和不良影响,是一种绿色可持续发展的雨水排放以及应用模式。针对海绵城市理论的具体落实应用来看,其涉及到的建设途径和具体方向也是比较多的,需要在相应设计规划中注意的问题也比较多,其中需要切实做好生态环境的保护、低影响开发以及生态恢复等工作,最大程度上保障城市运转的高效性水平。从应用实践中分析而言,这种海绵城市理论的应用在工程建设中确实表现出了较为理想的作用价值,能够有效提升其最终的城市可持续发展效果,值得进行深入推广运行,并且也已经成为了当前我国很多城市发展的重要方向所在。
2.海绵城市的具体应用方式
2.1公共建筑项目
理想的海绵城市构建优势。针对公共建筑项目中海绵城市理论的具体应用落实来看,其可以采用的方式和手段是多方面的,比如可以采用绿色屋顶的方式进行公共建筑项目顶部设计构建,促使其能够较好针对雨水资源进行汇总收集,此外,雨水花园的构建同样具备该方面的作用表现;针对公共建筑项目周围的辅助设施而言,同样需要进行海绵城市理论的有效落实,比如对于透水铺装方式的施工建设以及生态停车场等工程项目的构建,都能够有助于海绵城市的作用提升,值得进行规划应用。
2.2市政道路项目
城市中的道路工程项目是必不可少的一个重要组成部分,基于这种市政道路项目的有效构建来说,同样需要考虑海绵城市理论的相关落实要点,如此才能够切实提升海绵城市的整体运行效果。针对市政道路项目中海绵城市理论的应用来说,其不仅仅可以通过构建透水道路的方式来提升市政道路项目在后续应用过程中的排水效果,降低降雨带来的不良影响和威胁,还可以通过设置下凹绿地的方式进行市政道路项目的优化,比如对于美人蕉、菖蒲以及黄昌等植物的应用就能够表现出较为理想的积极作用效果,在具体植物选择过程中,尽可能的选择一些耐旱耐涝的植株。
2.3公园绿地项目
基于海绵城市理论在工程项目建设中的有效应用来说,公园绿地项目无疑是较为关键的一个方面,也是影响效果体现较为直接的一环,针对这种公园绿地项目的有效构建来说,为了提升其海绵城市的应用特点,需要首先保障相应的绿色植被应用具备着理想的作用效果,尤其是对于植草沟以及滞留塘的合理构建,更是能够表现出较为理想的作用价值,当然,在这些基本结构的配置过程中,同样需要注意选择耐旱耐涝的植物进行栽培,最大程度上提升其作用价值;此外,在公园绿地项目中,还可以通过构建地下蓄水池的方式来进行水资源的调节,更好地提升其回收雨水以及回补地下水的效果。
2.4水系湿地项目
在整个城市的发展过程中,为了提升其可持续发展水平,水系湿地项目已经成为了必不可少的一个重要组成部分,这种水系湿地项目同样也直接关系到整个海绵城市的构建运行效果。具体到水系湿地项目的规划构建过程中来看,围绕着海绵城市理论的应用和落实,其可以采取的措施和构建手段也是多方面的,比如可以通过充分运用自然水体的方式来提升水系湿地项目的作用效果,还可以通过构建人为的稳定塘、调蓄池以及人工湿地的方式进一步优化提升海绵城市的运行水平。
3海绵城市理论在工程建设中应用注意事项
3.1明确建设途径
对于现阶段海绵城市理论的实际应用来看,其可以采取的具体措施和手段是多方面的,可以着眼于整个城市中各个工程项目的建设进行优化,这也就需要首先明确相应的海绵城市工程建设途径,如此才能够保障后续的施工建设工作以及整体规划设计具备理想的方向性和可靠性。在当前海绵城市工程建设中,其涉及到的可用途径主要有绿化水平的提升,透水性铺装的推广运用、雨水生态管理模式的应用等多种手段,而对于相应的城市透水网络环境的布置和构建,更是能够体现出较为理想的作用价值。针对各类不同的建设途径进行具体分析,了解其在海绵城市构建中能够发挥出来的积极作用和价值,并且避免相互之间出现明显的矛盾,最终也就能够提升海绵城市构建水平。
3.2明确规划任务
对于海绵城市理论在工程建设中的合理应用还需要重点从目标以及任务入手进行分析,明确具体的规划任务,进而才能够以此为目标进行分析设计,促使透水型海绵城市得到较好的全面构建,避免海绵城市的最终运行效果受损。在当前的海绵城市构建中,其主要的目标和任务就是建设自然积存、自然渗透、自然净化的城市水资源体系,促使整个城市的运转能够体现出最为有效的可持续特点,尤其是要重点把握好透水率的提升,促使海绵城市具备理想的水资源储存以及应用价值。
3.3落实相关要点
在海绵城市的具体构建过程中,为了提升其整体规划构建有序性和最大化价值,还需要把握好其中涉及到的各个要点内容,尤其是对于一些重点工程项目,及其涉及到的各个具体设施,更是需要进行充分把关,提升其渗透以及净水效果。结合当前海绵城市的构建来看,其中应用效果最为理想的措施和要点主要就是围绕着上述公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等进行有效落实。
4结束语
综上所述,对于海绵城市理论在工程项目建设中的合理应用和落实来看,其积极作用和价值是比较突出的,这种海绵城市理论的应用必须要重点把握好公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等,围绕着这些工程项目进行优化设计,最终才能够有效提升其整体渗水以及排水效果。
参考文献
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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:
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海绵城市的理念就是最新的一种城市雨洪管理概念,能促使城市在应对环境变化和雨水带来的自然灾害具有良好的应对能力和措施。在此理念下,政府部门加强了重视与投资,进行流域水环境治理能加快治理速度,有效改善流域水污染的现况。
1 流域水环境存在的主要题
流域是以水为连接,将水资源、土地资源以及生物资源等自热要素与经济、社会发展之类的人文因素进行结合的一种复合型的生态系统。这不仅能实现区域经济的可持续发展,还能对生态系统进行物质和能量的循环,从而维持生态系统的平衡。
自改革开放以后,社会经济的得到了快速的发展,城市快速发展的背景是工业化进程的加快,直接引起了资源消耗量的大量增加,污染物排放总量的持续加大。城市的发展扩大占用了更多的自然资源,大量的生态用水和耕地受到污染和破坏。而城市流域水环境现在所面临的主要问题有以下几点:
(1)水污染十分严重,到目前为止,城市水环境现状是十分严峻,90%以上的水环境受到了破坏和恶化,大部分地表水与地下水的质量出现了问题,人民群众日常饮用水的水质安全得不到保证。较为常见的水污染主要表现在:富营养污染、重金属污染、复合型的污染等等。人们日常的生产生活都离不开水资源,由于受到工业时代的影响,人们生产生活用水已经受到了严重的威胁。
(2)地下水开采过度,直接导致出现了很多威胁人们生活安全的现象出现。例如,在一些沿海地区,地下水开采量过大,会出现海水倒灌的现象;一些城市人口众多水资源需求量过大,开采量过度的情况下会造成地面塌陷等危险情况的发生。
(3)流域水环境中,水资源面积开始逐渐减少。社会经济快速发展的同时,城市化建设也在高速的推进之中。城市基础道路建设的面积增加,湖泊、河道面积的减少,使城市在遇到暴雨、洪水等自然灾害的情况下,防洪抗灾能力不能满足泄洪排水的要求,会对整个城市的安全造成影响。
2 当前流域水环境治理的局限性
人们开始认识到流域水环境治理的重要性,快速开展了流域水环境的治理工作。但在治理过程又出现城市发展与生态环境保护之间的矛盾与问题。在这样的背景之下,如果没有较好的解决措施,不仅会对流域水环境的治理产生影响,还会严重的制约城市的发展。
进行流域水环境治理是为了恢复生态水环境,促进流域周围城市的可持续发展,提升经济效益与社会效益。由于城市经济快速发展与生态环境保护之间存在的矛盾问题不能解决,导致治理项目只能尽量控制污染,不能从根本上治理污染问题。随着城市化进程的高速推进,越来越多的流动人口涌入城市,城市的常住人口也在不断地增加,涨幅惊人,城市化面积的不断扩大,对农田耕地的破坏程度也不断加深。自古以来,流域周围都是人口聚集密度最大、经济最发达的区域,污染程度自然也是最高的。这也直接导致流域水环境治理速度严重的滞后于城市发展的速度,在流域水环境治理的同时产生了更大的破坏和污染。
此外,在治理流域水环境的过程当中,流域水环境污染问题治理的资金投入远远高于生态环境修复的投入。大部分的资金支持都投入到了水环境污染的治理,这样只能加强对于水环境污染的控制,不能兼顾能够从根本上治理流域水环境的生态修复治理。
在对于流域水环境的治理过程,往往比较注重对于湖泊、河道等地表水环境的治理,忽视了地下水资源的治理。因此,在治理过程应该加强理解和认识地表水污染与地下水污染之间的关系,受到污染的地表水会以补给的形式渗入地下水,对地下水造成污染,加强地下水环境的治理与保护。
3 海绵城市理念下的流域水环境治理
国家于2016年提出了在“十三五”期间,加大对流域水环境综合治理的力度。随着海绵城市理念的提出,海绵城市建设的逐渐成熟,为流域水环境的治理提出了新的建议和思路。于是有了基于海绵城市理念的流域水环境的治理方案。其中对于流域水环境的综合治理原则:(1)要将综合治理与生态治理进行紧密结合。以海绵城市的建设理念为指导,将流域水环境和周边环境之间的管理进行合理的处置。(2)加强治理污染工程与恢复生态环境工程,对景观建设与治污工作进行统筹考虑。(3)在进行建设开发的过程中,应该始终重视可持续发展的重要性。在城市发展的过程中,极大程度的保护生态环境不受到破坏,尽量降低开发的冲击力。(4)治理流域水环境过程与城市发展之间产生了极大的矛盾,因此需要在治理过程中适应城市的经济发展需要,在保证流域水环境治理效果的同时,促进城市的发展。
具体治理方案内容:(1)加强河道防洪工程的建设,尽快井河道中的杂物淤泥清除干净,并选择合适的地方拓宽河道,提高城市的泄洪能力。(2)进行截流工程的建设。将旱季产生的污水进行全部截流,从而实现对于污水的净化、储存、调蓄,增加污水利用率。(3)建设雨水调蓄湖,将现有的调蓄湖进行适当的扩充工作,能够使其成为河道的蓄洪区以及城市景观用水的调蓄湖,能够实现雨水的净化储存,使其成为海绵城市理念中最为重要的“海绵体”。(4)加强补水工程的建设。工程建设完成之后将在汛期起到蓄滞洪水的作用,提高城市的防洪能力,在旱季为缺水地区提供有效的用水。(5)对生态环境进行修复和改善。建立生态水环境景观,恢复绿色植被和被破换的生态系统,从根本上对流域水环境进行治理。
海绵城市理念在其中的应用主要表现为:首先,将海绵城市的理念作为指导,建设调蓄湖、扩宽河道等都符合上流蓄水下流泄洪的理念,有效的提高了城市的防洪能力。其次,在上游地区建造自然湿地的做法,有效地储存和净化了雨水,并将其作为城市的景观和河道的补给用水,能够增加水资源的利用率。此外,建设截流工程的措施,能将污水与雨水引入污水处理厂进行处理工作,从而降低了水环境的污染,提高了流域周围城市的水质水量。并且,基于海绵城市理念下的流域水环境的治理,将居民的生活环境水平进行了提高。在恢复生态环境快速恢复的基础之上,提升了城市的防洪抗灾能力,做到了可持续性的发展。
4 结束语
综上所述,基于海绵城市的理念之下,进行流域水环境的治理,能够解决我国在现阶段发展过程中所遇到的经济发展与资源短缺和环境污染之间的矛盾问题。有效改善流域水环境质量,带动了流域经济的发展和产业结构的转型。城市流域水环境的治理,可以有效的修复生态环境,改善环境污染问题。使城市居民的生活环境水平得到了提高,在增加城市的开发价值的同时,也能促进流域周围城市的经济效益、社会效益的提升。
参考文献
[1]邓卫东.流域水环境综合治理技术路线浅析[J].城市道桥与防洪,2016(12):168-169.
[2]雷思聪,李君超.关于新形势下河道治理的几点思考[J].北京水务,2016(02):46-49.
引言
公路工程是国家重要的基础设施,建设公路的目的是为了经济发展和人民生活服务,公路工程建设带来巨大的经济效益的同时对原有的环境造成破坏,影响着公路沿线所经过村镇、城市的居民生活,应坚持统筹规划建设,发挥规划控制的引领作用,体现科学的先进性和权威性。特别是道路沿线雨量少,有化工、工业厂区的地方,宜按低影响开发雨水系统构建的基本原则因地制宜进行规划设计,保证原有绿植坑塘、沟渠生态优先利用,实现雨水自然积存、自然渗透、净化,以人的健康为根本,珍视生命,减尘、防污染以提高水生态的自我修复并构建微循环。
1构建海绵体微循环的意义
构建公路海绵体的微循环体系,可以对公路建设挖掘填筑对植被造成的破坏进行修复,并减少开挖排水防护沟。海绵体以种植绿色地被、构建蓄水池来净化空气并调节地表水的用水量,可在体系内进行灌木植被的绿化以维护生态平衡,防止水土流失,灌木植被的绿化还起到缓解交通粉尘污染、汽车尾气污染和阻隔噪音传播的作用,做到顺应自然、保护自然。
2海绵体水体调蓄量规划计算
《海绵城市建设技术指南》中指出,径流系数α是一定汇水面积内总径流量与降水量(mm)的比值,反映了降水量中有多少水变成了径流,综合反映自然地理要素对径流的影响。可用公式α=径流深度Y/降水深度X表示。而场地内累计全年得到控制留存在原区域附近的雨量占全年总降雨量的百分比,则是年径流总量的控制率,通过自然和人工强化渗透、收储及雨水被植物截留、填到低洼、蒸发和渗入地下调蓄等方式有效控制径流总量,它与设计降雨量的关系见《海绵城市建设技术指南》表F2-1中的数据。广州市的极端天气较多,投资效益利用率不高,定为V区目标为60%~85%,可适当降低径流总量目标,具体见表1所示。因此,在总体统筹规划公路排水系统时,需有效将自然降水、地表水和地下水适当处置。考虑气候的多样性及道路的复杂地形,为防止水体污染,公路沟渠要按照生态优先的原则,成系统的进行防、排、拦、截体系化的实施,来构建净化水循环环境,并可根据投资规模、环境保护的迫切性、雨水设计流量等,可一次性或分近期、长期两步规划来实施水系改造。
3海绵体植物设置方案
在坡度较缓的填或挖方段,设计植被缓冲带,以拦截去除径流中的污染物以及部分吸附性的重金属污染物,一般在宽度大于2m的地方均可设置,详见图1所示。在广州机场高速中间带和两侧均采用大面积植树净化调节空气缓解汽车尾气污染,阻隔噪音,防止水土流失,但占用场地较多。根据工程位置情况,排水沟渠类型宜设计成抛物流线形、梯形、三角形状这三种类型断面,沟宽宜15~200cm,深度应大于有效水深但不宜大于60cm,根据路基沟渠标高、地理环境情况分情况来进行设置。(1)普通地段沟,适宜边坡坡度缓于1∶3,纵坡不大于4%,控制植草沟水最大流速小于0.8m/s的一般路段设置(见图2所示),在沟底填筑砂石滤层,放置1根周围穿小孔的PVC管以过滤多余容纳不下的水进行排泄,其上覆盖种植土层,可种植易成活管理的喜阳光、耐干旱、耐贫瘠的植物,如地麦、驳骨丹等。(2)当纵坡陡超过4%时,沟渠作用则首要考虑防冲刷,可在开挖台阶用碎石设置阶梯型式的缓冲坎,覆盖土工格栅后在其缝隙间种植根系发达的植物,如香根草、吊兰等来维持土体稳定。其绿植抵抗冲力Rf>F=ρ×A×V^2,式中,水的密度为ρ=1000kg/m3,F为水流冲击力,N;V为水流的速度,m/s;A为断面尺寸。(3)在低洼长年积水的地带及排水沟渠衔接处,适合设置水生生物滞留池,滞留池看根据植物可淹没性和土壤渗透性来确定。为防止土介质流失,在滞留池的底部也可设透水土工布,也可以用不低于10cm厚的粗砂代替。植土质放入后可种植对污水中的有机物、氨氮化合物、磷酸盐及重金属有较高的去除率且易繁殖、耐污性强的植物,如水葱、水蕴草、苦草等。在佛山一环设置的简易生物滞留池,可固废水体,但植物净化较慢,经处理过的水体还没有达到透明品质。(4)在特殊厂矿路段,根据污染水质情况可选定用湿塘微生物来降解处理重金属污染物,以修复河道生态。设置沉淀、过滤、凝聚等类型的物理、化学反应及生物处理区,利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物质进行转移或转化,从而使废水得到净化的处理,比如好氧活性污泥对废水的净化吸附、生物降解等(见图3所示)。生物降解的有点,是减少了运输费用和避免人类直接接触污染物的机会;可以永久性的消除污染物和长期的隐患,无二次污染;微生物除污修复的降解过程迅速,费用低。但是,不是所有的污染物都适合微生物修复,如某些化学品经微生物降解后,其产物的毒性比原来的化合物反而会增加。例如三氯乙烯经生物分解后的氯乙烯是致癌物,因此,要在符合使用条件下才能实施生物降解。
4结语
根据工程经济性、区域雨水等情况,在有利于生物群体生长的条件下,通过选择上述多种组合的处理方法来构建水体微循环,达到植物滤污、生物降解转化、净化修复的目的。自然长期的净化利于当地生态环境保护,利于人类健康。
参考文献:
立体绿化与海绵城市
海绵城市的概念
海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称为“水弹性城市”,国际通用术语称之为“低影响开发雨水系统构建”。通俗来讲就是下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。在海绵城市建设中,立体绿化技术应用最为广泛。
立体绿化的概念
除地面绿化以外的所有绿化,都称为立体绿化,其中具有代表性的几种绿化形式为:垂直绿化、屋顶绿化、树围绿化、护坡绿化、高架绿化、下凹绿地、透水铺装等。有人也将立体绿化称为“建筑绿化”,因为大部分绿化都运用在建筑上,而护坡绿化往往被应用于堤坝,是防止泥土流失的一种绿化方式。
立体绿化与海绵城市
立体绿化在海绵城市建设中的最主要作用是:蓄贮雨水、缓解洪水。花园式屋顶绿化可截留雨水64.6%,简单式屋顶绿化可截留雨水21.5%,屋顶绿化平均可截留雨水43.1%。它的生态作用有:吸纳降解PM 2.5等颗粒物、净化空气;改善城市热环境、降低城市热岛效应;节约能源、节省50%空调用电;保护建筑物、延长其使用寿命;创造城市内生物生息空间、完善生态系统;是城市中心区最廉价的绿化方式;降低城市噪音;屋顶农业解决食品安全;创造寓教于乐的生活空间。
现在雾霾问题日益严重,政府部门虽采取了各种手段来解决,但效果均不理想。所以吸纳降解PM 2.5等颗粒物、净化空气便成为立体绿化另一重要作用,屋顶花园的平均滞尘率为31.13%,屋顶简单式草坪的平均滞尘率为21.53%。虽然屋顶花园的造价稍高,但它的生态效益却比简单式草坪高出近10%。
成功案例
中国常州“树立方”
中国第一座专门用于屋顶绿化、露台绿化、室内绿化的科研楼。实现了“借地球一亩地,还地球四亩绿”理念的超大绿量的景观效果。
意大利米兰“垂直森林”
世界第一对绿色公寓,在高约110 m和80 m的姐妹楼外墙体上,共种下730棵乔木、5000株灌木和1.1万株草本植物,故称为“垂直森林”。建筑采用温带落叶植物,夏季可以为室内遮阳,冬季可以保证充足的光照。对于温带城市来说,“垂直森林”的设计非常值得学习。
日本立体绿化
日本立体绿化设施非常完善。2000年至今,日本新建筑屋顶绿化率达100%,建筑能耗仅为中国的九分之一。
新加坡金沙酒店屋顶花园
世界上最高的屋顶花园,3座60层高的摩天大楼,净高可达200 m,建筑每层都实施了露台绿化和室内绿化。
功能基质特征及其在屋顶绿化的应用
功能基质的概念
功能基质是根据对象植物对水分、空气、养分、温度的特殊需要和种植环境的实际情况,添加特殊功能组分和物料,在工业化生产线上按照特定标准生产的专用基质。功能基质除了满足植物生长需要的各项条件外,还能够提供用户特需的容水功能、抗旱功能、抗旱功能。
基质原料
功能基质组成成分分为有机组分、无机组分和添加剂三部分。基质中有机原料普遍为泥炭、树皮、树木纤维、稻壳、椰糠、堆肥等,其中以质量均匀稳定的泥炭资源优势最为突出、应用最为广泛。在欧洲,专业基质的86%是使用泥炭作为原料,家庭基质原料的69%也是泥炭。
泥炭原料的优势
泥炭具有容重小、吸水性极强,导热性与水分相近等特点。属于天然有机质,可自然降解,回馈大地,是农业与人居环境的绿色安全物质投入;富含水溶性腐殖酸,生物活性强,未经化学加工,不携带化工成分,无不利环境影响;不含病菌、虫卵、草籽,不传播病虫草害,可减少或避免剧毒有害农药投入;重金属含量低,不含化学污染物,可提高食品安全级别;矿物营养、酸性低,便于根据用户需求柔性定制,按需生产。泥炭矿层呈水平分布,便于控制品位,提高开采效率,保证产品质量。泥炭资源效益多样,一次资源投入,经济、社会、环境三大效益同步提高。
泥炭的来源
全球泥炭地总面积400万km2,现开采面积不到总面积的1%。年新生泥炭200亿m3,而每年开采量不到新生量的1/200。现在泥炭资源可以满足供应,毫无资源枯竭之虑。
概念混淆与不切实际的保护观念是制约泥炭地开发的障碍。泥炭地与湿地有本质区别,开发泥炭地并不会破坏湿地。湿地是指泥炭沼泽地,而要开发的泥炭地为已经退化的湿地,退化湿地泥炭的积累已经中断并且开始加速分解,不再具备湿地的功能和效益,不属于湿地保护范畴。所以分类管理,合理利用,抢救性开发衰亡泥炭地中的资源,是采用市场化机制将优质资源重新配置的正确方式。
海绵城市建设对功能基质的需求
海绵城市建立渗、滞、蓄、净、用、排等多种工程措施,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存水“释放”并加以利用,消纳和利用降雨量的80%,提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。海绵城市建设领域分为屋顶绿化、城市绿地、城市湿地、雨洪公园、渗水道路和地下蓄水。其中屋顶绿化建设难度最大、对基质的要求最高。屋顶绿化基质应具备容重小、不含有害物质、结构稳定、质地疏松、施工方便、热容量大、抗极端环境能力强、便于维护、促进各种植物健康快速生长等特点,但现有基质普遍无法同时达到这些要求。功能基质的使用可以完美解决屋顶绿化基质的需求问题。
网络中央控制系统在立体绿化灌溉管理中的应用
无线网络中央控制的概念
近几年,随着通讯技术的迅速发展,3G、4G网络的普遍覆盖,无线网络使我们生活中的信息交流越来越便利。无线网络具有覆盖广、信息传输速度快、费率适中等优势,如何结合节水灌溉项目进行管理和控制,是我们目前新的发展方向。
以色列佳控GALCON无线网络中控,是基于无线网络(3G或4G)进行信息传输,中央控制中枢在服务器上,与传统中央控制系统的最大区别在于信号传输方式是无线的。用户可在任何有网络连接的地方,使用电脑或智能手机对灌溉项目进行管理控制和编程。
GSI网络中控系统工作原理
通过分布在场地内的若干分控箱,根据系统传过来的指令来控制电磁阀的开启和关闭,检测并记录流量传感器、雨量传感器的信息,向服务器反馈灌溉数据和警报。服务器是网络中控的核心,用户通过服务器对分控箱进行操作和监控,分控箱将数据传回服务器,同时,服务器还可以下载网络上的当地气象数据,帮助系统实现ET自动灌溉。管理员可通过电脑、平板电脑、智能手机登录GSI网站,对控制系统进行管理、监控、编程等操作。另外用户邮箱还可以收到来自服务器的报警信息。
GSI智能灌溉系统的主要功能
网上编程:用户只要一台电脑上网即可完成灌溉程序编辑,灌溉程序可在电脑上随时更改,无时间和地点的限制。
实时监控:使用电脑或智能手机登录中控系统,可实时监控灌溉情况,查看阀门运作状态,当前流水量等信息。
远程控制:可以用电脑和智能手机远程实时控制灌溉系统,实时开启或关闭阀门。
报警功能:在发生无交流电、短路、无水流、低流量、高流量、连接错误、漏水等问题时,控制器会在第一时间将警报发送到用户指定邮箱,并可以通过设置,在异常情况出现时采取相应的紧急动作,如关闭阀门,停止灌溉,强制报警等。
自动施肥:结合压差定比例施肥器,GSI控制系统可以进行施肥控制。每个灌溉阀门都可以设定不同的施肥量,定期、定比例的自动施肥可以保证植物的更好生长。
数据整理:使用电脑系统可生成月度、季度、年度报表,通过数据全面的了解灌溉系统用水情况为科学合理灌溉提供依据。
无线网络中控的优势和应用前景
随着人们生活质量的提升,居民用水的需求越来越大,城市中缺水、断水现象时有发生,每逢雨季,泛滥的雨水给城市排水造成巨大的困境,也给市民及城市带来巨大的损失。雨水作为自然界中最为经济、直接的水资源,对自然环境的生态循环有着重要的影响。为此,立足当地的区域自然条件,依托“海绵城市”的构建,对城市雨水进行合理利用,可有效地营造城市雨水适应性景观及实现自然生态的可持续发展。
1 “海绵城市”概述
2015年4月2日,我国16个“海绵城市”建设试点城市正式公布,标志着我国“海绵城市”建设的全面开始。“海绵城市”在一定程度上就像一块巨大的海绵,使城市具有一定的弹性和张力,遇到降雨时将雨水进行吸收、存储、下渗,补充地下水和调节水循环;适逢干旱时将存储的水资源释放、外排、发散,促使城市在水的循环中变得更加“自然”。“海绵城市”建设的关键在于实现区域和城市的雨洪资源化、增加城市的水域和湿地面积、增加雨水的地表下渗率、减少地表径流、减少面源污染及减少洪灾旱灾的危害,其根本的立脚点就是视雨洪为资源,尊重、顺应、重视自然。雨洪是资源,蓄为先,一个城市要有足够的地表水面积和湿地面积来蓄存常雨量,使雨水能就地下渗,补充为地下水,减少地表的径流。雨洪虽是资源,但必须要考虑最大一次连续降雨下城市雨洪的系统管理,实现蓄洪水面、湿地、绿地、雨水花园和公园等空间的最大化,地表径流、城市排水管道分散化和系统化,及城市流域水系和汇水空间格局的合理化。
“海绵城市”的建设发展是以修复城市的水生态环境、营建城市的雨水适应性景观为前提的。依托整个城市甚至是更大的区域范围,综合运用“渗、滞、蓄、净、用、排”等相应的工程技术措施,将整个城市建设成具有“自然积存、自然渗透、自然净化”功能的“海绵体”,从而能有效地解决雨洪资源利用、排水能力提升与内涝风险防控、雨水径流污染控制、城市地下水涵养等问题。“渗”,减少路面、屋面、地面等硬化地表面积,雨水就地下渗,从源头减少径流;“滞”,延长雨峰出现时间,缓解排水的强度,降低雨洪风险;“蓄”,增强雨水就地存储,削弱雨洪流量,合理调控雨洪的空间分布;“净”,对污染源采取相应控制手段,削减雨水径流的污染负荷;“用”,借助雨水回收、雨水灌溉、雨水造景等措施,实现雨水的资源化,形成多层次、多环节的循环利用;“排”――依据城市生态安全格局,构建城市安全的排水系统,综合统筹城市的雨水管网,低影响开发雨水体系及雨洪径流超标排放系统,确保城市的排水系统有效地运行。
2 盐城市雨水概况
盐城市地处中国东部,紧临黄海,享有“东方湿地之都,仙鹤神鹿世界”之美誉,雨水丰沛,四季分明,季风气候显著,空气温暖而湿润,年降水总量为785.2~1309.5 mm,年总雨日数为96~113天。盐城市区内河流蜿蜒曲折,河网密布,纵横交错,流域中的串场河、蟒蛇河、新洋港等构成其特色的生态水脉,赋予盐城“百河之城”之盛名。
现如今,盐城市内钢筋水泥、沥青混凝土、花岗岩、大理石等材料的大面积使用,使整个城市的成为这些硬质材料的“展示场”,加上大面积的道路、屋顶的建设,导致暴雨季节(特别是夏季)带来的城市内涝时有发生,其衍生的水环境恶化问题日益趋显。2014年8月7日,盐城市大丰区遭受特大暴雨,局部地区数小时内降水量超过200mm,对农业造成巨大损失。2015年6月25日,暴雨致盐城市部分路段被淹,新都路、迎宾路,市民都在大雨中淌行。6月29日,因持续性降雨天气,盐城市全市里下河地区防洪涝Ⅲ级预警,市区内串场河水位高出警戒水位0.77m。8月9日晚至11日,盐城市大丰区全境基本持续在暴风雨中度过,在过去36小时内总降水量达364.915mm,局部乡镇达471.3mm,城市、农村受淹情况严重。地面雨水渗透能力差,自然雨洪调控能力低,城市雨水利用措施薄弱,给盐城市市区带来巨大的经济损失。如何寻找一种行之有效的城市雨水综合利用方式来解决上述问题,改善盐城市居民的人居环境,成为目前盐城市经济快速发展下亟待考虑和解决的问题。
3 城市雨水综合利用方法
3.1 总体指导思想
盐城市城市雨水综合利用必须要遵循盐城市的整体空间结构,围绕“海绵城市”建设的发展目标。树立雨水利用资源化的概念,对雨水资源先进行综合生态利用,再将其下渗补充地下水,最后将超出环境容量的雨水资源予以排放,即通过绿色屋顶、雨水花园、生态驳岸、下沉式绿地、透水铺装等技术措施,将雨水资源进行存储、下渗,促进水体、地表、土壤及地下水之间的互相循环,实现对雨水径流的有效控制,实现城市雨水生态环境的有机平衡。盐城市城市雨水综合利用要与城市雨水管网建设相结合,要在城市地形基础上进行竖向设计的宏观规划,既要达到雨水资源的充分利用,又要能增进城市运转正常且不受雨水洪涝的侵害,最终达到整个市区内雨水资源的综合利用、水体循环及雨水适应性景观的动态发展。
3.2 绿色屋顶――雨水收集
绿色屋顶是对雨水资源最为便捷的一种收集方式,其可适用于盐城市城区内的居住区、学校、办公楼、工厂等建筑的屋顶,特别是现如今盐城市青年路以北的老居住区。绿色屋顶可将雨水降雨直接收集存储,汇集于集雨桶或蓄水池中,代替公共场所、家庭及公司的洗车、浇洒道路、冲洗厕所的非饮用水。这样的技术手段可以有效地降低地表径流及较少雨水流失的比率,减少家庭用水和市政用水(如图1)。同时,可将绿色屋顶打造成屋顶花园,可在各种形式的建筑屋顶上栽种植物,合理设计屋顶的坡度,在上面铺设防水层、垫层及景天科的植物,建造“有生命的屋顶”,既能降低屋面的径流系数,削弱雨水资源的径流量,又能美化环境,提升水质,为乡土植物或其他植物提供丰富的生存环境。
3.3 雨水花园――雨水涵养
雨水花园是由人工挖掘或自然形成的,浅洼绿地内种植花灌木、地被及小乔木的专类工程设施(如图2),通过大面积的栽植植物获得视觉效果和生态效益,是较为理想、生态的一种雨水适应性景观。它具有建造费用低、面积大小不一、运行管理简单等特点,可适用于盐城市的居住区、企业、学校及商场的公共绿地。它可收集来自地面或屋顶的雨水,借助植物和土壤将雨水进行净化,并可有效地存储和涵养雨水资源,通过慢慢入渗土壤而减少径流量。雨水花园不是传统的水体景观,只是在大量降雨和暴雨径流流入时,用来收集、涵养和利用雨水的一种花园,平时较少甚至是没有积水的,从形态上来看更类似于一个雨水渗透盆地。雨水花园是以控制雨洪和降低径流污染为目的,其比传统的草地多回渗30%的水量。在设计时,可选择具有较高观赏价值或特性的乡土植物,也可选择长势强、根系发达、耐旱、又有短暂耐水湿能力及抗逆性良好的植物。
3.4 下沉式绿地――雨水滞蓄
下沉式绿地是一种处理地形低于周边地表高度的绿地空间(如图3),通过凹槽的方式方便周边雨水的流入,其比一般的绿地透水性要强,能有效地截留雨水径流,延缓排水强度及时间,还能适量地拦截和去除雨水资源中的污染物(泥土和石子)。这种雨水利用方式适用于盐城市的主要干道两侧绿化,如解放南路、世纪大道、青年路、新都路等的道路绿化带。下沉式绿地在应用中要合理计算其蓄水量及植物淹水时间,可采用与其他人造景观如座椅、假山等结合的方式,也可与其他雨水设施结合,以增加下沉式绿地的观赏性。在植物选择上,可选择多种耐水性植物交错的方式,形成耐水植物体系,丰富绿地景观。
3.5 生态驳岸――雨水净化
串场河是盐城市内重要的水域,也是因其构成盐城市的水乡特色,其对整个盐城市的水资源利用及水环境循环显得尤为重要。串场河流域的驳岸是盐城市水上旅游的特色风景线,对其处理既要做到保证驳岸结构稳定,又要满足整个流域的生态循环及环境平衡的要求。生态驳岸的设计既可保护河岸,防止雨水冲刷损毁,也有利于建立河道自净化系统,维持河流生态系统的完整与健康。生态驳岸通过运用林带截留雨水和地表径流中的大型固体颗粒物、草带去除雨水径流中的悬浮颗粒污染物和部分溶解态污染物、湿地植物带净化微型污染物等(如图4),降低面源污染对河流水质的影响,提高河流的自净能力。同时,为各种小动物、微生物的生存繁衍提供天然的生境,形成完整的生物链,提高生物的多样性。生态驳岸在降雨过程中,有效地增加了“城市海绵体”,对雨水资源的净化、渗透及过滤都起到积极的作用,也构成了盐城市特色的雨水适应性景观。
3.6 透水铺装――雨水下渗
盐城市区内大面积的不透水铺装严重地阻碍土壤、地下水和植被的生态循环,是城市内雨洪灾害及热岛效应的“元凶巨恶”。透水铺装对增强景观的渗水性是非常重要的,其能让降落在其表面上的部分雨水渗透下去进入土壤或补充地下水,减少地表积水,促进雨水资源的下渗(如图5)。它非常适用于盐城市的人行道、广场、停车场等公共空间。松散的砾石和卵石是其最好的选择材料,在适当的组合形式下,可在其表面播撒草种,以便形成坚固的绿色表面,如嵌草砖。
4 结语
围绕“海绵城市”建设目标,合理运用绿色屋顶、雨水花园、下沉式绿地、生态驳岸、透水铺装等技术措施对盐城市城市雨水进行综合利用,将有效地解决盐城市当前存在雨洪问题,也为其营造雨水适应性景观提供强有力的保障,促进水生态文明建设。为此,也希望盐城市能有专项的技术规范及政策的支持,积极提升公众的参与,共同促进盐城市生态化、智慧化的全面发展。
参考文献:
[1] 伍业钢.海绵城市设计:理念、技术、案例[M].南京:江苏凤凰科学技术出版社,2016.