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关键词:海绵城市;雨洪管理; 奥林匹克森林公园; 哥本哈根暴雨管理
1 引言
低影响开发(Low Impact Development,简称 LID)孕育于西方发达国家20世纪七八十年代的雨洪管理实践中,美国马里兰州乔治王子郡的环境资源部在 1990年首次提出了在源头对径流进行控制的LID[1],LID 是近年城市雨洪管理方面重要的发展趋势之一。随着低影响开发理念的发展以及我国城市地下水过度开采、水资源紧缺、水质污染、城市内涝、雨水资源流失等一系列复杂的雨水问题,破坏水资源循环体系,导致生态环境恶化。我国逐渐关注雨水资源的管理、开发、利用,于2014年10月住房和城乡建设部提出《海绵城市建设技术指南―低影响开发雨水系统构建》。
2 海绵城市理论
2.1 海绵城市的概念
海绵城市在《海绵城市建设技术指南》中对其有界定:城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[2]。海绵城市的建设时刻以生态环境为优先考虑因素,将城市绿地、景观设计与人工雨水控制利用措施结合,在确保城市雨水安全的情况下,把城市绿地和河道中的雨水收集、雨水渗透和雨水净化达到最大化,实现雨水的资源化和环境资源的保护,保护城市的水生态系统和自然生态环境。
2.2 海绵城市的本质
海绵城市的本质目标是城市建设与自然和谐发展的生态城市:可以“弹性适应”环境改变,同时能够保持原有的水循环和生态环境。海绵城市的理念发端于自然生态的水循环过程,优先利用自然生态手段,通过生态处理的方法对土壤、绿地、生态水景等雨水,进行自然下渗、存蓄、净化和回用,转变原有的城市建设发展模式和与大规模的灰色建设理念,将城市发展与生态环境保护结合起来,全面统筹协调发展。
2.2.1 生态性
自然界中的河流、湖泊、湿地等生态体系使之尽量维持在城市建设开发前的自然状态,达到地块开发前后水文条件不变的要求,实现低影响开发的目标。海绵城市的多项雨水设施如绿地、土壤渗透、屋顶绿化、生态水景都具有绿色生态的属性,对维护城市生态平衡,维护国家和地区的水生态安全,保持城市生态多样性都有着重要的意义,其打造的不仅是一块“城市海绵”,更是一块“绿色海绵”。因此,自然生态是海绵城市的一大特征。
2.2.2 弹性
弹性是海绵城市的一个本质特征。所谓弹性,主要针对的是将所有降雨量均匀、大面积地收集到城市的每个角落中,通过多种雨水调蓄收集手段,应对不同降雨量的天气。强降雨时启用所有的调节容积,弱降雨时只启用普通调蓄设施,具有良好的“弹性”[3]。当强降雨来临时,海绵体起到了一定的缓冲作用,降低了灾害的破坏性,将雨水均匀地收集到城市中。同时,城市需要水资源时,又可将收集的雨水释放加以利用,因此弹性与释放相呼应,是海绵城市的主要特征。
2.2.3 低影响开发模式(离散式)
海绵城市强调了分散式的源头控制的特征。改变原有的集中收集污水及雨水、集中处理、集中回用等集中式模式。庞大的管网、大型处理厂都难以应对暴雨带来的灾害,目前很多城市仍然是这样的现状才会出现“城市看海”的景象。海绵城市就是要求雨水分散地收集在城市中大大小小、形态各异的城市海绵体中,不仅能有效降低暴雨灾害的损失,同时补充地下水。因此,海绵城市是从原先雨水集中后直排到分散式蓄留的一种理念的转变,是低影响的开发模式。
3 海绵城市的雨洪管理规划
城市海绵体具有吸收雨水的功能,形式多种多样,存在于城市的每个角落。海绵城市规划建设是一项系统工程,所涉及方面和达成的目标是复杂多样的,不能依靠单一的学科知识或理论体系完成,因此是一项综合复杂系统的工程。建设海绵城市不仅需要园林相关的规划设计,还需要城市绿地系统规划,更涉及到城市市政建设设施的规划和实施。
3.1 综合规划
城市的水生态循环系统是一个整体,单一的规划或按小区域进行设计无法形成安全的、完整的水生态系统。因此,海绵城市的雨洪管理规划不仅需要水利专业的专业技术,还需要其他相关专业相互配合,包括园林、城市规划及环境工程专业等。雨洪管理系统不再是单一方面的排水管网、处理设施等专业内容,而是包括城市中的水体、道路、建筑、绿地、场地等多方面系统相结合。它们在海绵城市建设体系中相互协调共同作用,所以建设海绵城市体系必须全面综合的规划,连接各个专业及学科,对城市的水生态系统进行综合分析并提出对策,从而解决城市水资源缺乏以及暴雨时的城市内涝和水质污染等多方面雨水问题。
3.2 控制径流的源头及污染
在源头处控制径流的产生和污染是实现海绵城市的关键措施。通过生态基础设施的建设,在降雨时收集雨水,例如城市中的绿地、场地、道路、建筑屋顶、渗透地面的源头处,使用多种措施来过滤、处理、储存雨水。充分利用土壤和植物对雨水的渗透、吸收作用以控制和处理径流,从而消减城市的排水问题。尽量维持场地与开发前的水文特征相同,降低硬质铺装面积,保护场地内的开放空间,缓解暴雨时雨水地表径流带来的排水压力,并确保能够下渗补给地下水资源。同时,将场地雨洪管理技术设施与景观设计相结合,提高渗透效率,既发挥景观的生态功能,又改善生态环境。
关键词:海绵城市;雨水控制;建筑小区;南宁
前言
海绵城市的提出为我国解决城市雨水问题提供了新的思路,有助于转变传统排水防涝模式、维持水文循环顺畅、降低自然灾害影响程度、促进城市生态发展,在保护环境的同时,满足城市发展的需要。建设海绵城市,应当顺应自然,因地制宜,结合城市固有水系,实现人与自然的和谐。近年来,在讲话中多次提及海绵城市理念,海绵城市相关政策密集出台。2015年4月财政部、住建部和水利部联合16个海绵城市建设试点名单,同年10月,国务院办公厅明确提出,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[1]。本文将以广西南宁市某改造小区为例,分析海绵城市理念的合理性和有效性、引导城市雨水管理体系的发展和完善,为解决城市水危机提供新理念。
一、海绵城市理念及发展应用
1.理念海绵城市理念改变了传统雨水管理“以排为主”的思维方式,通过技术手段将城市改造建设成为能弹性管理雨水的海绵,城市能吸纳雨水,净化雨水,储存雨水,有效利用储存的雨水资源,减少市政排水管网压力,促进城市生态发展。发达国家海绵城市起步较早,对于雨水控制技术逐渐形成了比较成熟的理论和技术体系,并且已有广泛的工程应用。我国对海绵城市的系统性研究和应用起步较晚,但随着国家多项政策出台,人们看待雨水观念的改变,基于海绵城市雨水控制的应用呈上升趋势。2.国外海绵城市发展应用自1970年以来,由于全球范围内水资源紧缺和暴雨灾害频繁,城市雨水管理的态度发生转变,由“快速、高效的工程排水”变为了“雨水蓄渗、缓排、利用”[2]。英、美、德、日等多国对雨水利用进行研究,提出了城市雨水可持续发展的管理体系,为海绵城市的实践提供了理论支持、法律保障、技术保证。英国建立了可持续城市排水系统,维持良好的水循环,缓解城市洪涝现象。美国提出了低影响开发理念,为海绵城市提供理论基础。德国征收雨水费,要求排水量零增长,处理雨水径流达标后才排放。日本通过运用海绵城市理念,径流流出率由51.8%下降到5.4%。近几年来,结合城市特点和生态情况,国内对建设海绵城市开始尝试。深圳市光明新区,依据海绵城市理念管理雨水,生物滞留雨水,净化雨水,贮蓄雨水,补充地下水,保持该区开发前的水生态,达到了年径流控制率为70%,初期雨水污染控制总量削减不低于40%[3]。六盘水通过综合治理,构建雨水管理系统和水生态系统,合理利用城市水系,构建海绵系统,提高抗灾能力,削减峰值减少内涝,存蓄雨水抵御干旱。3.基于海绵城市理念的城市建筑小区雨水控制措施建筑小区是城市的重要组成部分,也是建设海绵城市的核心内容之一。城市的建筑小区往往有大量集中且得到统一管理的建筑,有室外水景、绿地等。将海绵城市的理念同建筑小区整体设计结合起来,可以有效构建雨水管理系统,减少降雨造成的城市内涝等危害。建筑小区的雨水控制有以下几个措施:(1)硅砂雨水边沟在道路两旁设置硅砂雨水边沟来取代传统雨水箅,雨水经过边沟下渗后可去除大部分悬浮物,得到净化,便于道路雨水的收集及初期弃流。(2)植草沟采用适合的植被种植在地表沟渠,具有较好的下渗功能,可收集、输送和排放径流雨水,并具有一定的雨水净化作用。(3)透水铺装透水铺装是海绵城市建设重要技术措施之一,与传统不透水铺装相比,它含有较多的空隙,可以使雨水快速下渗,减少地面积水,削减暴雨径流,消纳径流污染,补充地下水。建筑小区中的人行道、非机动车道,停车场等交通负荷量低,适合采用透水铺装。(4)下凹式绿地下凹式绿地指低于周边铺砌地面或道路在200mm以内的绿地,绿地内种植耐淹植物,采用渗透能力强的土壤,滞留雨水,净化水质;绿地内设溢流口,保证暴雨时径流的溢流排放。下凹式绿地造价低,布置简单,应用广泛,适合建筑小区改造。(5)绿色屋顶绿色屋顶是指通过在屋顶种植植物,提高滞留雨水能力,减少径流量,延缓洪峰到来,净化雨水水质。绿色屋顶形成阴影,避免光线直射屋顶,起到隔热作用,降低夏季制冷费用,改善建筑小区生态环境。(6)雨水花园雨水花园底部采用透气防渗砂防水,接通地气,避免了土工膜防水不透气水质易变坏的问题,同时可以通过植物吸收、生物净化的方式处理初期雨水,处理后的雨水再排入下游,源头截污,源头处理初期雨水。(7)雨水蓄水池通过设置景观水体、旱塘、湿塘、蓄水池(罐)等具有蓄水作用的设置,来储存部分雨水,起到削减洪峰时段管网的排水压力。储蓄部分的雨水,可用于绿化和地面冲洗。由于蓄水池的设置占用部分用地,并对场地有一定要求,一般作为“海绵”建设措施的最后选择,比较适用于新建小区。
二、南宁市降雨现状及存在问题
南宁市位于广西中南部,地处亚热带,平均海拔76.5m,气候温暖湿润,雨水资源丰富,一年四季绿树成荫、瓜果飘香,青山环绕、碧水常流,“草经冬而不枯,花非春而常开”。全市森林覆盖率47.68%、建成区绿化覆盖率43.52%,人均公园绿地面积13.21m2。随着经济的发展,南宁城市面积快速拓展,1999年南宁城区面积为115.7km2,2008年城区面积为179km2,2015年城区面积为285km2。城市建设改变原有自然生态环境,原有水循环系统受影响,大大增加城市洪涝灾害的风险。1.洪涝灾害频发南宁市辖区水系发达,河流众多,分布密集,其中较大的河流有邕江等;全年雨量充沛,多年平均降雨量为1,389.86mm,折合降水总量310.66亿m³,但降雨量集中,每年5月到10月总降雨量占年降雨量的80%以上。随着城市建设不透水面积增加,加上管网设计运行维护不合理等因素,造成洪涝灾害频发,造成重大损失。2001年7月洪水害导致159道街道被淹,9.65万人被洪水围困。2006年7月内涝造成700万m³受灾,造成直接经济损失5,820万元[4]。2.水质有待提高南宁虽然总体水质较好,但局部水质恶化和季节性水质恶化不容乐观[5]。根据《2016年1月-8月南宁市重要水功能区水质状况》,水质呈季节性变化,1月-4月水质较好,5月-8月存在水功能区水质不达标现象,其中7月份17个全国重要水功能区中郁江横县峦城、飞龙渡区和左江南宁杨美饮用、景观用水区未达标,达标率仅为88.2%。3.水循环链条破坏严重由于城市高度开发,不透水面积的增加、水土流失等因素造成地表水与地下水连通中断,导致雨水下渗和蒸发比例发生改变,原有的“降水、蒸发和径流”水循环链条遭到破坏,大量降水流入排水设施,汇流速度变快,洪峰值增大,排水管道流量变化大,河流径流量变化剧烈。这使得排水管网设计标准提高,投资建设费用增加,洪涝灾害风险上升。
三、基于海绵城市理念城市建筑小区雨水控制技术实例应用
1.项目概况某小区位于南宁市南部,建筑小区总占地面积约为6.16公顷,其中建筑用地约为1.37公顷,绿化用地约为2.02公顷,人行道路、广场约为1.67公顷,停车场占地约为0.17公顷,机动车占地约0.94公顷。统计得出不同下垫面面积为:2.综合径流系数不同下垫面对应不同径流系数,径流系数如表2所示。3.现状雨水径流系数分析该建筑小区主要采用传统建设材料,屋顶采用沥青屋面,人行道、广场采用混凝土、大理石,小区内道路、停车场等采用混凝土、沥青等不透水垫面,绿化采用传统绿化方式。根据公式(1),对现状下垫面雨量径流系数进行加权平均,得改造前雨水径流系数为0.57。4.海绵工程改造后雨水径流系数基于海绵城市低影响开发的理念,结合该小区的实际情况,对多种低影响开发措施进行组合应用:道路两旁采用硅砂雨水边沟来取代传统雨水箅;人行道两侧、广场周围设置植草沟;对人行广场和停车场采用透水材料进行改造;部分原有绿地下沉处理,改造成下凹绿地;商铺部分的屋顶种植植被,改造成绿色屋顶。将原来的“快排”转向“渗、滞、蓄、净、用、排”,利用以上措施,通过改造小区各部分下垫面材料,从源头削减雨水径流量、净化水质,进而改变小区地面的径流系数,减少排入管渠的雨水量[6]。小区各下垫面类型、面积及改造比例如表4。通过海绵城市理念下雨水控制措施对小区改造后,雨水综合径流系数为0.47,与现状0.57相比,下降了0.1,下降17.5%。5.年径流总量控制海绵城市雨水控制设施具有的调控容积一般应满足“单位面积控制容积”的指标要求,采用容积法对设计调控容积进行计算。根据《南宁市海绵城市规划设计导则》建筑与居住小区改扩建项目径流总量控制率不低于70%,该小区年径流总量控制率取值75%,所对应的设计降雨量为26mm。该建筑小区通过运用海绵城市理念,采用雨水控制技术改造后,在原有市政管网排水能力不变的情况下,暴雨重现期由1年变为2年,排水能力达到两年一遇以上,抵御外界变化的能力增强,小区类似于“海绵”体,具有吸水、储水、释水的效果,有良好的弹性,使得开发前后该区域的水文地质和生态环境变化较小,能有效应对环境的变化,应对自然灾害,减小洪涝灾害风险[8]。
四、结语
海绵城市是现代化城市发展的更高阶段,城市建设海绵化,有利于减少城市生态水网破坏,从排水源头提高城市防灾能力,实现人与自然和谐共处。海绵城市的运用,是在城市发展同时保证自然生态的还原,实现低影响开发,由此在基于海绵城市理念下的雨水控制技术运用中,应当注意以下方面:(1)因地制宜制定雨水控制措施。在一般建筑小区考虑到小区居住、商业等功能的使用,采用硅砂雨水边沟、植草沟、透水铺装、下凹式绿地、绿色屋顶等经济、易于实施的技术措施,可以获得较好的雨水径流量控制效果。(2)城市道路应避免道路径流直接进入河道,把雨水汇入道路的绿化带及红线外绿地进行截污、下渗、溢流雨水最终流入雨水管渠或直接排入河道减少外排污染物负荷。公园绿地,可采用植草沟、滞留塘、地下蓄水池等,对雨水进行调控。(3)多种雨水控制技术措施配合使用,从源头、中途、末端全过程进行雨水控制。(4)制定雨水控制目标和标准。根据项目的条件和设计要求,设定控制目标和标准,以便选择措施的规模和类型。
参考文献
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关键词 海绵城市;低影响开发技术;地域性;雨水花园;浙江嘉兴
中图分类号 TU992 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)11-0162-05
A Pilot Study on Rainwater System with Low Impact Development System in Jiaxing City
SHEN Pei-yu WANG Yu-jia ZHOU Hai-ju XU Hai-shun
(Nanjing Forestry University,Nanjing Jiangsu 210037)
Abstract According to the city waterlogging and water shortage in Jiaxing City,under the new normal condition of planning transformation,the water governance in Jiaxing will change mentality and use the concept of foreign low impact development(LID) to carry on the reform of sponge city.In this paper,based on the background of sponge city construction of Jiaxing,the operation of Jiangshuigang green road and the parking lot of Shaoyuan were analyzed,finally summarized the references significances of experimental research on regional parameters.
Key words sponge city;low impact development technology(LID);regional;rainwater garden;Jiaxing Zhejiang
嘉兴市位于浙江北部著名的杭嘉湖平原,襟江带湖,自古为富庶繁华之地,也是我国近代史上重要的革命根据地。嘉兴虽为江南水乡,河流密布,水系发达,但近年来其因水环境破坏引起的水质型缺水问题相当严重(图1),嘉兴目前可利用水资源总量大大低于全国和全省平均水平,其中以地表径流污染为代表的非点源性污染日益严重。与此同时,嘉兴在城市建设过程中,大量自然地面逐步被包括道路在内的硬化面所取代。其不(弱)透水下垫面不断增加(根据嘉兴市第一次地理国情普查报告,截至2015年,嘉兴的104.35 km2建成区内,不透水下垫面(全硬化)面积达56.01 km2,弱透水下垫面(绿色屋顶等)面积达到6.89 km2,不(弱)透水下垫面占比约60%),而且在嘉兴市平原河网地区,降雨量大而集中(多年平均约980 mm),城市内涝问题也不断加剧。
1 国内海绵城市建设情况
1.1 体情况
住房和城乡建设部的《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》)对海绵城市进行了如下定义:“城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的‘弹性’,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水‘释放’并加以利用”[1]。中国住房和城乡建设部在2014年10月编制了《海绵城市建设技术指南―低影响开发雨水系统构建(试行)》,部分内容涉及海绵城市绿地的规划设计与建设。该导则主要参考了美国关于低影响开发(LID)雨水系统等方面的理论研究与实践经验。
LID理念的核心是通过合理的场地设计,模拟场地开发前的自然水文条件,采用源头调控的近自然生态设计策略与技术措施,营造出一个具有良好水文功能的场地,最大限度地减少和降低土地开发导致的场地水文变化及其对生态环境的影响。与BMPs(美国20世纪70年代提出的雨水管理技术体系,最初主要针对非点源污染的控制,通过最佳管理措施来预防或控制非点源污染)相比,LID强调通过分散式、小规模调控措施对雨水径流源头进行控制,更多体现的是一种贯穿于整个场地规划设计过程的场地开发方式和设计策略[2]。
LID体系包含结构性措施和非结构性措施2种策略。结构性措施主要通过小型雨水设施将雨水回收利用,包括生物滞留池、下沉式绿地、植草沟、绿色屋顶等(表1)。结构性措施主要包括以下内容:①渗透。采用植被或可透水路面材料,增强地面透水性;②滞留。利用植被、土壤良好的吸水能力滞留雨水,使雨水径流总量减少;③蓄水。通过蓄水池、水塘等收集雨水,不仅能减少雨水径流,还能作为灌溉用水或经过处理后作为生活用水;④过滤净化。通过植被和土壤的过滤、吸附和微生物降解等作用,清除雨水中的污染物[3]。非结构性措施包括街道和建筑的合理布局、增加植被面积等。
2015年2月,国家财政部、住建部、水利部联合发文确定了包括嘉兴在内的16座城市为海绵城市建设试点。
2015年10月,国务院办公厅颁布《关于推进海绵城市建设的指导意见》(〔2015〕75号),从国家层面战略性地推进我国海绵城市建设,明确指出推广海绵型公园和绿地,增强公园和绿地系统的城市“海绵体”功能,并首次提出了径流总量控制的海绵城市量化工作指标: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的工作目标。海绵城市应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、极端降雨的防灾减灾、维持生态的能力[4]。
1.2 嘉兴试点
目前,嘉兴已建成多处于其他江南地区海绵城市建设有较强参考性的试点。从“点”的层级上,已建成如晴湾佳苑、勺园停车场、嘉兴植物园、再生水厂等试点。从“线”的层级上,已建成蒋水港、湘家荡等试点。从“面”的层级,已建成以南湖为中心的18.44 km2示范区。在政策方案上,编制了《嘉兴市海绵城市建设技术规范》。
2 旧城改造案例――嘉兴市蒋水港绿道
2.1 场地简介
本试点位于嘉兴市南湖区蒋水港,改造时间为2012―2013年。蒋水港河道全长约2.5 km,改造区域北至南湖大桥、南至长盐桥新气象路段(约600 m)。到目前为止,北至南湖大桥、南至长盐桥新气象路段均已经改造完成(图2)。其中亲水河道的构成分为4个水深区,正常水位分别为1.0、1.4、1.8、2.6 m(图3)。
2.2 LID在蒋水港绿道中的体现
嘉兴城市以硬化路面为主,不(弱)透水下垫面占比约60%,且硬化路面的排水也以强排快排的形式,增加了排涝压力。同时,道路对沿线周边的水体污染十分严重。路面雨水径流中,除含有重金属、碳氢化合物等对环境危害性大的污染物质以外[5],车辆运行带来的油类等污染物[6]、行人抛弃的废物、从庭院和其他开阔地上冲刷到街道上的碎屑和污染物等最终都将在雨水淋洗、冲刷作用下迁移至水环境中,并对这些水域产生很大危害。在周边有生态敏感保护区和重要水源保护区的地方,道路污染物对水质、生物及生物多样性的潜在威胁更需要认真对待[7]。
LID技术主要是尽量把雨水入渗到地面以下,一方面减少了雨水的排放,降低了城市的内涝风险;另一方面减少了初期雨水对河道的污染。而在蒋水港绿道工程建设中,具体应用的低影响开发技术有以下几种形式。
2.2.1 绿地建雨水花园,从源头解决周边硬化路面排水和削减污染。蒋水港绿道在施工中通过适当改造,在绿地中建设雨水花园。雨水花园是一种下凹式绿地,下凹式绿地是一种生态型雨水渗透设施,具有投资少、蓄渗效果明显、截留净化径流雨水、不易堵塞等优点,它既可设置在城区范围内的建筑物、街道、广场等不透水地面周边,用于收集蓄渗小面积汇水区域的径流雨水,又能在立交桥附近、市郊等空旷区域大规模应用,从而提高立交桥及整个城市的防洪能力[8]。
2.2.2 雨水花园渗透层构造及参数。在雨水花园中,原有的壤土被换成了渗透系数大的材料如砾石、砂、煤渣等。雨水花园的主要作用为滞留、下渗及处理雨水。其主要构造及设计参数为蓄水层0.25 m,种植土及人工填料层0.5 m(孔隙率0.3)、砂层0.1 m、砾石层0.2 m(图4)。同时,雨水花园中设置雨水溢流设施,将暴雨时的雨水排入雨水管道或河道。蒋水港绿道改造过程中将周边硬化路面雨水引入绿道内绿地,可通过改造人形道侧石(拆除侧石或侧石开口)形式,将雨水排入绿地。
通过现场调研与前期资料收集可知,图4、5所示的雨水花园地下层的主要构造及设计参数可能适用于以嘉兴为代表的江南地区的雨水花园,这些构造及参数将对后期的地域性参数化研究有借鉴意义。
2.2.3 雨水花园植物选择。在植物生长环境方面,根据雨水花园中种植区不同的水淹情况可将雨水花园种植区分为蓄水区、缓冲区、边缘区(图6)。植物在这3个分区中的配植要充分考虑到不同植物的耐淹、耐旱特性。边缘区无蓄水能力,植物物N需要有较强的耐旱能力,对植物的耐淹能力无特别要求,可选用一般较耐寒的植物,与周边植物景观相衔接;缓冲区有一定的蓄水容积,对植物的耐淹特性有一定的要求,同时要求植物有一定的耐旱能力和抗雨水冲刷能力;蓄水区植物物种耐淹能力和抗污染能力、净化能力要求最高,同时要求在非雨季的干旱条件下也要有一定的耐旱能力[9]。
调研发现,蒋水港绿道雨水花园采用下凹式绿地的做法,中间下凹部分铺有较大块的卵石,卵石中种有一些耐水湿植物。在坡道上还种植一些灌木及地被植物,植草沟也普遍分布。雨季来临时,雨水顺着植草沟流到下凹式绿地中,起到滞留下渗及净化处理雨水的作用(图7)。
调研过程中,小组成员对蒋水港绿道雨水花园中使用到的植物材料进行了分类与总结(表2):通过观察绿道不同区域不同植物的生长状况,可以初步判断绿道采用植物的耐水性与耐旱性,由此指导雨水花园地域性植物的选择。
2.3 生态浮岛
调研发现,蒋水港河道中央及岸边置有生态浮岛。生态浮岛适用于没有空间建设雨水塘或雨水湿地的场所,可通过对生态的重新构造,提升河道的自净能力,同时也提升景观效果(图8)。
2.4 总结
嘉兴生态绿道网是一种线形绿色开敞空间,通常沿着河滨带情况较多,内设可供行人和骑车者进入的景观游憩路线,连接主要的公园、自然保护区、风景名胜区、历史古迹和城乡居住区等,有利于更好地保护和利用自然资源、历史文化资源,并为居民提供充足的游憩和交往空间。
运用低影响开发技术建成的绿道,将面临着与传统绿地养护不同的管理挑战。传统绿地养护仅限于修剪、施肥及保洁,由于具有嘉兴特色的绿道需要的养护措施广泛,所以在绿道养护方面嘉兴也有不少实际经验,雨水排入了绿道,因而每隔几次降雨均需进行养护。另外,雨水塘、雨水湿地内需要定期清淤,水生植物到秋季需进行收割等。
3 生态停车场改造案例――勺园停车场
3.1 场地简介
嘉兴勺园停车场位于嘉兴南湖景区的南部、南溪西路北侧(图9),建设总面积约5 200 m2,是供园内参观时停车所用。其中,停车位面积约1 169 m2,通道面积约1 670 m2,停车场共有85个停车位, 是勺园内重要的交通枢纽地。此处独特的设计,有利于地面径流,防止地面过多积水从而影响园区的营业与使用。
3.2 低影响开发技术在勺园中的体现
3.2.1 铺设专用透水混凝土。勺园生态停车场的表层是使用透水混凝土铺设的,结构见图10。20 cm厚的透水混凝土表层,形成了透水路面和透水停车位。这样的新型混凝土可以让雨水较为快速地流入地下,防止“快排水”带来的水体快速流失以及由于雨水过量而导致的洪涝积水的现象。另外,一方面这一举措也可以有效补充地下水,缓解城市的地下水位急剧下降等城市环境问题。这样的做法不仅保护了地下水,节约了水资源,而且更能够有效缓解因水滞留在路面表层而带来的油类化合物污染地下环境的问题,维护了城市的生态平衡。
调研过程中,小组成员进行了试验。将约20 mL的水浇在停车场路面,模拟雨水下渗,试验发现地面不会像普通的水泥地一样马上变深色,浇下去的水也不会马上四处溢流开来打湿地表,而是慢慢下渗,吸收效果显著(图11)。
3.2.2 植浅草沟。勺园停车场在停车位之间的绿地中植浅草沟,并配以侧石开口(图12)。植草沟沟顶宽0.5~2.0 m,深度0.05~0.25 m,边坡(垂直∶水平)1∶3~4,纵向坡度0.3%~5.0%。植\草沟具有输水功能,具有一定的截污净化功能。这样有利于将硬质停车场中未能及时排出的雨水排入一旁的绿地中,通过植浅草沟的下渗吸收更多雨水,加快雨水排放,避免雨量过大带来的雨水堆积给使用者带来不便的现象(图13)。
植浅草沟的植物一般选用当地适种的草坪地被,在保证排水给予过滤的同时也能够带来景观上的美好感受,为停车场增添一定的视觉效果。
3.2.3 铺排地下网状排水盲管。除了地上部分的精心设计,勺园停车场的地下部分更是进行了多样的设计与处理。停车场在地下布设了将近1 km的网状排水盲管(图14)。盲管能够收集地上的渗水,进行统一处理,也可在雨量较大时,调节地下水,减缓地下水的压力,这对解决目前城市中经常出现的积水问题有很大的作用。
3.2.4 地下雨水调蓄池。勺园停车场在地底更是设置了一个巨大的地下雨水调蓄池(图15)。在多雨的季节,城市往往会因长时间的强降雨导致地下水的大量积聚,而现有的地下网管不能满足排水需求,不仅会带来严重的洪涝灾害,更会将大量雨水带来的河流污水排入地下,从而对污水厂造成一定的危害。而这样的调蓄池既可以减缓污水的冲击,减少污水厂的压力,也可以在一定程度上减小城市的内涝问题。
3.3 总结
每当下雨天,落在停车场地表的雨水首先通过透水材质浇筑的地表渗入土中;当土壤含水量过高时,专门用于集排土中渗水的盲管就会发挥作用,把多余的雨水排放到停车场北侧的排水管道内,地下调蓄池也可以帮助蓄、排水。
自2014年起,经过设置透水路面、建设透水停车位、安装地下网状盲管,并设计了下凹式绿地和植草浅沟等一系列改造后,勺园停车场已能在一定程度上控制雨水径流。据统计,整个项目年径流总量控制率达80%,控制雨量达24 mm。
4 结论与启示
在水质型水资源缺水的大背景下,雨水不应该是负担,而应是宝贵的资源。为了应对城市水问题,嘉兴的城市建设理念从破坏生态转向恢复生态。海绵城市的建设相对于传统的市政雨水管理系统有很大的优势。一是在雨水治理理念上变革,从原来的末端治理转变为源头治理;二是雨水就地收集处理,减少径流;三是从原来的单一下水管网建设转而利用好河湖蓄水、道路渗水等多种方式建设。
总体而言,我国海绵城市建设尚处于起步阶段,理论研究在很大程度上依旧滞后于实践,尤其是在本土化、地域性等方面的研究亟待重视,这对以后的研究方向有指导意义。
5 参考文献
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关键词:海绵城市;城市园林设计;理论运用
正文:
海绵城市主要是一种较为创新的城市雨水管理理念,可以有效的防止治理城市发生内涝或者雨洪现象,此方法有一点的“弹性”,所以我们把海绵城市也可以理解为“水弹性城市”。如今随着人们生活水平的提升,对各类资源的大力开发利用导致了很严重的生态环境问题。而海绵城市的建设发展可以把城市变成海绵那样,适应气候环境的变化,在下雨时吸水,在需要水资源时防水,所以对其应用发展有着一定的现实意义。
1海绵城市建设基本原则
1.1优化规划
在城市园林设计中对于海绵城市理论的应用,其主要组成部分是城市雨水、雨水管渠以及超标雨水径流排放系统,他们三个是相互配合应用的,所以对于城市园林设计中海绵城市的建设规划尤其重要,要保证城市雨水系统、雨水管渠以及超标雨水径流排放系统的协调统一、衔接到位。具体规划过程中还要做到:并绿色结合灰色、源头减排结合末端调节,切实注重海绵城市规划建设的发展性和复杂性特点,相关政府部门以及其他部门要全力配合,加强合作,保证海绵城市规划的科学有效性。
1.2注重生态性
对于城市园林设计中海绵城市理论的应用发展,其主要要求以及具体出发点就是注重城市的生态性。之前我们总会将城市的管道工程、沟渠工程以及泵站工程等的建设叫做灰色设施,而海绵城市的设计建设过程中要灵活运用对城市系统低影响的绿色雨水设施,以此为城市的建设发展创造出社会以及环境效益。特别是在一些老城区,由于雨水设施都比较陈旧和落后,所以通常会出现雨水径流现象,所以要建设低影响开发的雨水设施和系统,以此保证雨水设施取得更好的效果。海绵城市的设计发展就是在生态性原则的指导下建设出低影响开发的城市雨水系统。
1.3安全第一
安全第一,无论是什么工程的建设。对于海绵城市的建设发展也是如此,要以城市居民生命财产安全以及生命安全为重。在设计海绵城市的过程中,要切实了解当地的水资源情况以及具体降水特点,严格按照本城市对水环境保护及对城市内涝治理的实际要求,设计规划出科学合理的海绵城市。
1.4注重设计的系统性
对于海绵城市的建设发展,其系统性比较强,所以对其具体设计施工要认真分析好城市水循环的各个环节以及城市现有水设施和之前城市水资源的开采程度等等,进而按照本城市的实际发展要求,对海绵城市进行科学合理的设计。比如英国的排水系统,主要以全面综合的规划设计为其基本前提,以保证城市排水系统和本城市整体环境系统的协调性。
2海绵城市角度来看城市园林设计分析
2.1城市道路规划
对于海绵城市的建设发展,其道理规划方法主要有道理的景观绿化以及人行道雨水排放等。其中针对城市道路的景观绿化,对于道路的本凹陷绿地,其主要有将路面雨水径流到城市绿化带的作用,以此形成一个绿色的存储系统,来降低降雨入渗和净化。对于城市道理渗透便道的使用可以在一定程度上强化道路的雨水渗透功能,要特别注意的是如果城市道路的路面污染比较严重,就要特别仔细的考虑是否使用渗透路面。除此之外,对于城市道理人行道的路面雨水径流消化,通常对其使用LID树池型的方式。
2.2海绵城市景观设计的技术方法
2.2.1自然排水系统自然排水系统其主要原理是从现有的排水系统,使雨水在街上成集水管不同,则直接排放到河流或湖泊,但将按地下水补充浸润过滤保留雨水,土壤和植物。包括有植物、地表洼地和渗透空间、人工改良土壤、本地土壤以及排水管道组成。在这其中,植物的抗涝可以切实有效的增强过滤和雨水渗透。
2.2.2雨水花园在海绵城市的建设发展中国,雨水花园主要是指在浅凹陷种植灌木、花木,以及其他工程措施植物中的区域,雨水花园注意利用了过滤器土壤和植物,保证雨水的渗透,切实降低径流。雨水花园把雨水管理系统和城市景观的设计很好的结合在了一起,在解决雨水问题的同时又美化了城市环境。现阶段我们主要研究的问题是怎样保证雨水花园建设的针对性,有效减少雨水污染。
2.2.3可渗透路面城市园林设计中对于海绵城市理论的应用,可渗透路面主要是通过不同技术手段的应用将之前不可渗的路面变为可渗透的水面,是一种直接减少地表径流的工程性措施。对于可渗透路面的应用是一种对现有雨水环境的缓和措施,可以很好的减少对其他雨洪水技术的应用,以此源头性的解决所存在的问题。现阶段主要有水泥砖块以及可渗透沥青、可渗透混凝土等渗透材料的应用研究。总而言之,在城市园林设计过程中,海绵城市理论的应用发挥着不可替代的作用,可以减少城市园林建设成本,降低园林运行管理难度,促使所设计的城市园林更加自然、美观,充分展现城市园林具有的多元化功能。
参考文献:
[1]刘书影.园林生态学研究进展——海绵城市理论及其在风景园林规划中的应用研究[J].农技服务,2016,05:248.
关键词:海绵城市;生态园林;低影响
开发生态园林设计是以生态学为基础,结合景观生态学、植物生态学和有关城市生态系统理论,建立清洁、优美、文明的生态环境。而海绵城市立足于水生态,作为一种生态途径,旨在不同尺度上综合解决中国城乡突出的水问题。通过生态性的思路优先利用自然排水系统,建设低影响开发的生态排水设施,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。从生态园林和海绵城市2个概念可以看出二者的宗旨一致———人与自然的协调关系,谋求可持续发展,恢复生态系统的良性循环,从而促进城市生态的建设和发展。
1海绵城市
1.1海绵城市的概念
传统城市建设过分强调钢筋水泥的硬化作用,城市降水主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排出,在极端天气下往往造成逢雨必涝,旱涝急转等问题。为了应对城市水生态问题,国家提出了“海绵城市”的概念,把城市看作是一块“海绵”,让其在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。海绵城市是一个具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的生态宜居城市。海绵城市主要通过利用自然排水系统和生态排水设施,建立城市绿地、道路、水系等不同的“海绵体”,通过对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用来有效缓解城市内涝、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。
1.2海绵城市建设原则
1.2.1规划引领原则。海绵城市整体规划的好坏是建设项目能否正常有效发挥作用的关键。城市规划需要全局考虑城市的生态系统,先规划后建设,发挥规划的控制和引领作用,落实海绵城市建设,低影响开发雨水系统构建的内容。
1.2.2生态优先原则。生态是海绵城市的基础,规划和建设时在考虑保护公园、绿地等生态绿线“海绵体”的同时,还应特别注意保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等蓝色“海绵体”,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。
1.2.3安全为重原则。海绵城市应结合城市防洪排涝标准,与工程措施共同构建城市雨水管控系统,保护人民生命财产安全和社会经济安全,增强防灾减灾能力,保障城市水安全。
1.2.4因地制宜原则。根据不同地区的自然地理条件、水文地质特点,合理确定低影响开发控制目标与指标,并因地制宜地选用各低影响开发设施及其组合系统。1.2.5统筹建设原则。海绵城市建设过程中涉及到多部门、多专业,因此在建设过程中要统筹建设,各部门和各专业要分工负责,协调统一,坚持同时规划设计、同时施工、同时投入使用的原则,确保落实低影响开发控制目标、指标和技术要求。
2海绵城市在生态园林设计中的应用
2.1区域层面应用:生态系统保护与恢复区域层面强调保护和修复城市原有生态系统。生态园林规划设计中,在体现园林景观艺术特性的同时,更重要的是要考虑其生态功能,要最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地,维持城市开发前的自然水文特征。林地、草地、湖泊、湿地的保护是海绵城市建设的重要内容,也要作为生态园林设计中考虑的关键因素,需要加强生态修复已被破坏的自然环境和生态调蓄空间,保证整个生态系统的区域性和协调性。
2.2城市层面应用:低影响生态开发在城市生态园林设计过程中,按照对城市生态环境影响低的开发建设理念,合理控制开发强度,在城市中保留足够的生态用地,控制城市不透水面积比例,最大限度地减少破坏城市原有水生态环境。同时,根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积,促进雨水的积存、渗透和净化。
2.2.1生态雨水廊道。生态园林设计中要结合城市总体规划来保证城市水系结构的完整性,优化城市河湖水系布局,同步优化、调整蓝线周边绿地系统布局及空间规模,实现自然、有序排放与调蓄,优化水域、岸线、滨水区及周边绿地布局,并衔接控制性详细规划,建立一个完整的生态雨水廊道,达到水系及周边地块低影响开发控制指标。生态园林设计中要充分结合城市水域、岸线、滨水区,明确水系保护范围,落实城市总体规划明确的水生态敏感区保护要求,划定水生态敏感区范围并加强保护,已破坏的水系应逐步恢复。生态园林设计中要转变传统设计理念,不能将排水功能过于依赖管渠、泵站等相关设备,尤其是要转变传统“快速排除”和“末端集中”控制的设计方法,应该在城市水系规划中尽量保护与强化其对径流雨水的自然渗透、净化与调蓄功能,优化城市河道(自然排放通道)、湿地(自然净化区域)、湖泊(调蓄空间)布局与衔接,并与城市总体规划、排水防涝规划同步协调。
2.2.2组团雨水花园。组团雨水花园是兼具审美性和生物保水功能的渗透性浅口绿地,被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。雨水花园作为一种别致的园林景观,生态园林设计中要在满足绿地生态、景观、游憩和其它基本功能的前提下,合理地预留或创造空间条件,对绿地自身及周边硬化区域的径流进行渗透、调蓄、净化,并与城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统相衔接。根据公园绿地、附属绿地、生产绿地、防护绿地等各类绿地低影响开发规划建设目标、控制指标和适用的低影响开发设施类型,建立各类的雨水花园形成不同的“海绵体”。雨水收集是雨水花园的重点,屋面、道路、地表是收集的重点部位,屋面雨水从立管到建筑底部的收集槽,道路与地表雨水的坡度等问题需要结合场地具体设计。设计过程中,明确周边汇水区域汇入水量,提出预处理、溢流衔接等保障措施的基础上,通过平面布局、地形控制、土壤改良等多种方式,将低影响开发设施融入到绿地规划设计中,尽量满足周边雨水汇入绿地进行调蓄的要求。雨水花园设计时,为保证景观效果可通过合理设置绿地下沉深度和溢流口、局部换土或改良增强土壤渗透性能、选择适宜乡土植物和耐淹植物等方法,避免植物受到长时间浸泡而影响正常生长,影响景观效果。
2.2.3道路生物滞留带。生态园林设计中根据城市道路,小区道路和景观道路等不同类型构建道路生物滞留带,通过渗透、调蓄、净化方式实现道路低影响开发控制目标。设计中在满足道路交通安全等基本功能的基础上,结合道路横断面和排水方向,充分利用城市道路自身及周边绿地空间建设低影响开发设施。可以在道路的绿化带、车行道、人行道和停车场等位置建设低影响开发设施,如下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、透水铺装、渗管等,通过这些生态排水设施构建道路生物滞留带,通过渗透、调蓄等方式提高道路径流污染及总量等控制能力。
3结语
随着城市化水平的不断提高,社会经济的不断发展,人们生活水平的不断提升,人们对和谐可持续生态城市的追求会永不停歇。“海绵城市”的概念要求符合我国可持续发展战略的方针政策,符合广大人民的生活需求。因此,希望通过探索海绵城市在生态园林设计中的应用,既能对目前存在内涝和干旱的城市区域有所作用,同时也能为以后城市生态园林设计提供借鉴。
参考文献
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