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Abstract: Through the concept of sponge city construction, based on the experience and Inspiration of sponge city, green infrastructure and stormwater management at home and abroad, according to the actual situation of Kunming, this paper discusses the problems of sponge city construction to provide scientific guidance for realizing the benign hydrological cycle, speeding up the construction of sponge city and ecological civilization construction of Kunming in the 13th Five-Year period.
关键词: 海绵城市;绿色基础设施;低影响开发;雨水资源利用;控制指标
Key words: sponge city;green infrastructure;low impact development;utilization of rainwater resource;control index
中图分类号:TU984.11+1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)05-0021-03
0 引言
根据外国关于雨洪、绿色建筑及城市内涝相关技术,我国因地制宜提出了海绵城市的相关建设理念。海绵城市从根本上说就是雨水的自然调蓄,而相关技术则是将传统的就地排放的思路调整,将自然途径与人工措施相结合[1],从而形成的低影响开发雨水系统(LID)。海绵城市在被提出之时是用来保护城市原有的“海绵体”,包括河、湖、池塘等水系,也包括绿地、花园,可渗透路面这样的城市配套设施,使这些“海绵体”在应对气候环境和自然灾害等方面发挥“弹性”作用,无论是雨季还是非雨季都能起到调控的作用[2]。最近几年,国内外相关学者也做出了不同程度的研究,美国环保局(EPA)有利用绿色基础设施代替LID的趋势[3],国内王思思[4]、车伍等人利用传统的国内雨洪调蓄措施与国外雨洪管理模式相结合。目前关于海绵城市建设中最亟待解决的问题是如何地雨水综合管理利用,减少城市内涝,为城市着“绿装”。在海绵城市建设热潮下,就昆明市中心城区规划建设用地建设海绵城市的迫切性和存在问题加以分析,在科学规划、政策倾斜、资金支持、管理运营等方面提供相应对策和建议。
1 昆明市建设海绵城市刻不容缓
随着城市化与城乡统筹的进一步推进,城市规模大幅度拓展,昆明城乡发展与建设在土地资源、生态环境等空间承载方面的压力会更加突出。建设海绵城市,不论是在水资源、防洪排涝安全还是在水环境保护、水生态恢复、缓解热岛效应上都具有非常重要的作用,是应对城市规模不断扩大所带来的这些问题的综合解决方案。昆明市海绵城市建设可以增加地下水补给量、涵养水源,改善昆明水循环[5],恢复天然水循环系统;当下雨时,雨水下渗使地下水变为蓄水模式,增加了其水位高度,一方面缓解了地下水漏斗区扩展漫延,另一方面缓解了地下水位的持续下降,最终要的是削弱了雨水在径流峰值的流量,减轻了雨水对城市及周围带来的自然灾害,保障昆明城市排水安全;改变昆明现有的城市排水系统采用快排模式,增强城市地表雨水下渗能力,缓解昆明水资源短缺问题;同时能够减少河道侵占和径流污染,加强入滇河道水生态系统保护,改善滇池水环境,进而降低城市热岛效应,改善城市人居环境。
2 昆明市建设海绵城市存在问题
2.1 昆明是一个严重缺水的城市
昆明市水资源分布不均匀,雨季雨水约占昆明总降雨资源的85%;而昆明市人均水资源的用量约为300立方米,低于京津唐地区,甚至与国外严重缺水的以色列(人均水资源260立方米)相差无几,与国际人均水资源1700立方米相距甚远。昆明城市缺水问题极为严重,用水严重依赖流域外调水引水工程。
2.2 年径流总量快速增长,内涝淹水频发
结合解放后昆明中心城区建设用地规模的增长情况,估算传统开发模式下,至2020年中心城区建设用地在开发后,对应的径流量大幅增加为未开发状态的6.0倍,比未开况下增加约5.0倍。以2014年的情况来看,年径流总量比天然情况下增加了2亿立方米,约为中心城区年用水总量的三分之二,约为牛栏江引水工程远期年调水量的三分之一。
图1中为历年昆明城市建成区规模逐步增长的同时,建成区年径流总量的增长情况,由1950年至2013年,昆明建成区的径流总量增长了50倍。年径流总量的大幅增加带来了各种各样的问题,包括影响了城市所在区域的水循环、涉水安全问题、水资源短缺、水环境污染、水生态退化、加剧城市热岛效应等。昆明市的雨水资源化利用问题已成为制约其经济和社会发展的重要因素,必予以高度重视。
2.3 昆明中心城区老旧小区较多
昆明市一些老、旧城区的排水系统一般为合流制,设计标准低,绿化率低,雨季不能将雨水及时下排,往往造成严重的内涝问题,改造难度较大。昆明中心城区老旧小区的雨水收集利用要根据小区的实际情况推行雨洪回收利用系统,雨水收集利用后可提高抗暴雨能力,可降低水处理、排洪排污、管道输送维护费用,同时也可实现小区内绿化浇灌、景观用水、清洁卫生等其他功效。
2.4 缺乏城市雨水管理的综合考虑
昆明市在规划、开发、运行、管理及可持续发展方面,普遍缺乏系统、全面和行之有效的政策及激励机制,需要借鉴国内外其他城市雨洪管理利用的先进经验,高度重视城市雨水资源利用工作,出台相应政策法规和科学合理的资金补助等激励机制。昆明现有的雨水利用地方规范性文件效力低,法律保障力度不够,影响城市雨水资源利用工作的推进,对下一步开展海绵城市建设来说缺少具体的政策指导。昆明市虽已编制了《昆明市城市排水(雨水)防涝综合规划》,从规划层面对低影响开发利用雨水资源提出了相关要求,但仅靠单项专业规划来指导海绵城市的建设和低影响开发雨水系统的构建是远远不够的。
3 昆明市海绵城市建设具体措施
3.1 严格要求新建区的建设
建议成立工作组,协调规划、住建、水务、滇管、园林等相关部门,针对十三五期间的新增用地全面落实海绵城市建设要求,新建区域海绵城市建设时建议采取广义下沉式绿地和绿化屋顶为主,将源头分散式雨水径流控制作为调蓄容积的主要措施,实现地块开发后的外排径流量与地块开发前持平,不增加下游片区的内涝淹水风险;在可能的情况下,适当考虑对在建项目、已批未建项目提出补充海绵城市建设相关内容的要求。确保到2017年,昆明市海绵城市建设先行先试建设取得成效。
3.2 有序完成建成区的改造
昆明市考虑到海绵城市建设的社会影响,根据自身条件,建成区改造建议按照改造绿地、修建海绵型道路和广场、公共设施用地、行政办公用地、商业用地、居住用地的顺序,对已开发地块进行海绵城市改造,结合城镇棚户区和城乡危房改造、老旧小区有机更新等现状改造,灵活采取透水铺装、下沉绿地、雨水收集回用系统、屋顶绿化、道路生物滞留槽、干塘、湿塘等多种措施相结合的方式以实现改造地块满足年径流总量控制率的要求,缓解旧城区排水系统压力,减轻现状内涝淹水问题。对建成区进行逐级、逐步的滚动改造以实现地块年径流总量控制率要求,是未来昆明市海绵城市建设的主要内容。
3.3 优先推行绿色雨水基础设施建设
昆明市在海绵城市的推广上应着重放在海绵型公园及绿地上,增强其城市基本的调控能力,例如建设下凹式绿地、雨水花园、河岸生态滤池、人工湿地等[6]。加强对自然水体的保护以及非硬化地面的建设,禁止将其硬化是原有的海绵体的能力受到破坏,是城市内自然水体能够自然流通,构成良性水循环系统,从根本上解决水环境问题。建设海绵城市的重中之重为将原有的破坏的河道恢复其功能,实施生态修复,营造多样性生物生存环境。
3.4 创新发展雨水资源化利用产业
昆明市需要创新城市雨水管理理念,应积极开展再生水利用及雨水资源化利用的基础研究,以及新设施设备、新工艺的研发并实现产业化。污水、雨水资源化利用应从工业园区再生水利用、市政工程项目雨水资源化利用及区域性雨水资源化利用等方面同步规划建设。雨水收集利用后可降低因外流域调水(牛栏江-滇池补水工程)、污水处理、管道输送、排污排洪的成本,减少市政管网维护费用。这项产业可促使雨水的收集没备的生产、运行管理、中水利用等方面产业链的形成,为昆明市水资源供给途径,减少对城市公园或绿地的灌溉次数,节约灌溉用水量,提高水资源利用效率,缓解水资源紧缺难题,节省投资费用。
4 建议
4.1 加强规划引领
昆明市相关部门要尽快制定昆明市海绵城市建设实施方案,积极组织专家编制昆明市雨洪利用专项规划,修订与海绵城市建设相关的技术指南、技术导则等基础技术文件。将雨水年径流总量控制率作为刚性控制指标融入城市总体规划、控制性详细规划及道路、绿地、市政工程等相关专项规划编制中[7],为下一步推进海绵城市的建设进行方向把控和提供技术支撑。
4.2 完善支持政策
根据国家试行的海绵城市建设技术指南,昆明市应结合自身水文、水环境特征以及城市雨洪管理水文控制指标,设立径流总量控制、径流污染控制、雨水资源化利用三大类指标考核体系,建立完善海绵城市建设项目绩效考核u估制度[8],确保项目绩效情况得到科学客观地考核。各级政府应该将海绵城市建设作为重点民生工程,创新投融资机制,充分发挥开发性、政策性金融作用,鼓励相关金融机构积极加大对海绵城市建设的信贷支持力度。在中央财政补助力度有限的情况下,推广运用PPP和政府购买服务等模式[9],通过财政资金激励、撬动大量企业投资和社会投资,筹措其余建设资金推动项目建设。
4.3 强化人才保障
海绵城市建设涉及面广,需要从投资、设计、建设到管理运营等各方面储备人才。昆明市海绵城市建设需要重点加强技术人才的保障,通过引入专业技术人才、现场培训、与国内优先开展海绵城市建设的北京、镇江、南宁等城市交流经验等方式,增加海绵城市建设领域的专业技术人才数量,提高专业技术人才素养。各个高校应该通过对建筑、规划、环境、市政、生态等交叉学科的系统培养,造就具有可持续发展理念、综合分析和工程实践能力的创新人才。
4.4 重视能力建设
昆明市应在区别海绵城市建设项目的经营性与非经营性属性的基础上,注重能力建设,创新建管机制。建立政府与社会资本风险、收益与共的合作机制[5],采取政府购买服务、财政“以奖代补”等多种形式,吸引社会资本积极参与到海绵城市的“投、融、建、管、营”中。制定市场化、长效化的低影响开发设施运营维护管理办法,规范标准化海绵城市建设工程的监测、评估、分析、研究等一系列工作,严格绩效考核并按效付费。
5 结论
海绵城市建设不只是对城市基础设施、城市水系统的变革和创新,更是现代化的城市管理模式,涉及到城市建设、更新、改造、维护的方方面面。昆明市以海绵城市建设为契机,利用多种低影响开发措施,综合管理利用雨水资源,可改变“逢雨即涝,雨后即旱”的现象,实现城镇化和环境资源协调发展,提升城市人居环境,当好全省生态文明建设得排头兵,起到全省建设海绵城市示范引领作用。
参考文献:
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[4]苏义敬,王思思,车伍.基于‘海绵城市’理念的下沉式绿地优化设计[J].南方建筑,2014(3):39-43.
[5]陈梅,曹杰,颜士春.建立城市雨水收集利用系统实现城市雨水资源化[J].城市建设理论研究,2011,16.
[6]国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见[J].建筑节能,2015,43(11):3-4.
[7]郭洋洋,刘龙坤.浅谈如何推进海绵城市建设[J].建筑工程技术与设计,2015,31:1822-1822.
关键词:园林绿地;海绵城市;建设
园林绿地,是海绵城市体系的主要部分,提倡城市建设与自然的和谐相处,规划园林绿地的同时,保障海绵城市的平衡建设,避免影响城市的发展,最主要的是通过园林绿地,实现海绵城市的优质建设,确保自然水文在城市建设中的稳定性,避免发生内涝问题,解决了雨水超标的问题。
1海绵城市对园林绿地的需求
城市的现代化发展建设,影响了水体的自然循环,无法实现自然状态下的雨水循环,导致雨水囤积在地表,流动非常缓慢,影响了城市的安全与稳定。城市建设中,提出海绵思想,目的是促进自然水体的循环,缓解地面的雨水,加快雨水的吸收与处理速度[1]。海绵城市建设中,最主要的方法是园林绿地的建设,而且海绵城市本身对园林绿地就有一定的需求,通过园林绿地,缓解了排水管道的建设压力,辅助消化地表的雨水,降低内涝的发生机率,还能丰富地下水的含量,实现水资源在自然状态下的循环,改善园林绿地在海绵城市中的应用,满足海绵城市对园林绿地的需求,积极推进园林绿地的建设与发展。
2海绵城市中园林绿地的建设
2.1规划绿地层次
绿地是园林规划中的重要项目,承载着海绵城市的建设思想。海绵城市时,提倡“渗、滞、蓄、净、用、排”六个建设项目,主要利用园林绿地,实现海绵城市的建设[2]。海绵城市中的园林绿地,最首要的工作是确定园林绿地的用量,确定了绿地用量后,才能改善园林绿地的质量,促使其符合海绵城市的建设要求。园林绿地中,绿量越多,越能提高留蓄雨水的能力,辅助发挥海绵体的功能。绿地用量中,提出绿量和层次的控制方式。园林绿地,占有一定的空间,其在空间层次上,发挥着蓄水调节的作用,按照由上到下的层次,其可分为3个部分,分析如:(1)冠层滞留,绿地树木的冠层,能够滞留较多的雨水,起到高效的蓄水作用,园林绿地中,尽量增加乔木的覆盖率,根据海绵体的要求,乔木覆盖率≥70%,培养细密的叶片,提高雨水的滞留量;(2)表土疏渗,园林绿地的表土状态,关系到海绵城市的建设效果,表土疏渗的速率、流量等,决定了雨水疏渗的状态,如果表土疏渗不当,就会影响雨水在地面上的状态,过多的雨水以径流的方式存在,所以增加地表的植被层次,促进根系生长,便于固定城市雨水;(3)根际滞留,园林绿地的根际部分,要具备一定的活力,根际发达,增加了雨水的疏渗量,构建良好的根际环境。
2.2园林绿地的建设
海绵城市中,园林绿地的建设,主要表现在绿地地形、绿地水体、下沉式绿地三个方面,分析如:(1)绿地地形,地形建设中,先要保护好自然地形、植被,在此基础上,再规划园林绿地的设计与建设,绿地地形控制中,充分利用自然的海绵体,适度改造园林绿地周围的水塘、水池等,构建小型拦水坝,便于滞留或疏导雨水,地形设计中,园林园路的平台,均要高于两侧绿地,方便雨水的排渗;(2)绿地水体,其在园林绿地中的建设,提倡降峰减流,建设景观蓄水小坝,如水体、水景等,园林绿地的园路、洼地,都要考虑周围排水系统的安置,可以根据实际情况,增加地下蓄水池,园林绿地水体的面积,高于20%,不论是永久绿地,还是设计的临时绿地,都要规划好相关指标;(3)下沉式绿地,是指园林绿地中,下沉式的绿地,表现为下凹、低势状态,绿地的总体高程,需要高于硬化地面,一般以5~25cm为标准,雨水溢流口,需要在绿地和硬化地面之间,下沉式绿地建设中,比较重要的是土壤、植物的配置,土壤必须具有疏松透水的特性,改良黏性比较大的土壤,确保其具备疏渗的标准,因为下沉式绿地中,经常处于浸水的状态,所以栽种两栖植物,适应短期水淹的状态,可用的植物有水杉、枫杨等。
2.3园林的生态铺装
园林绿地的生态铺装,也是海绵城市的建设表现,生态铺装,具有海绵体的特征,保证生态铺装能够表现出绿地海绵体的特性,吸纳雨水,解决大雨径流的问题。例如:园林生态铺装中的自然地铺装,绿地、河湖水体等,都是可进行铺装服务的对象,覆盖在海绵城市的地面上[3]。园林绿化中的海绵城市建设,在园林生态铺装方面,使用最多的水体、堤岸覆盖,根据海绵城市园林生态铺装的状态,设计人工覆盖的方式,改造原有的排水渠,借助人工修建的方式,全面覆盖附近河道,为了提前生态铺装的自然化,还要在人工水渠的基础上,采取植树种草的方式,提倡生态铺装的自然体应用。
2.4屋顶的绿化设计
屋顶的绿化设计,在园林绿化的海绵城市建设中,占有很少的比重,但是发挥着很大的作用[4]。园林绿地中,屋顶的绿化设计,主要集中在建筑方面,其可优化海绵城市的建设,屋顶绿化设计,需要具有截留雨水的作用,具体的设计途径有:(1)植被层截水,屋顶绿化,要具备10cm的植被条件,截留2~5mm的雨水;(2)土壤层截水,屋顶土壤的基质、空隙等,达到10cm的距离,截留5~10mm的雨水;(3)蓄水层截水,设计结构蓄水层,采取蓄水层做为容器,实现20~35mm的截水量;(4)蓄水系统截水,是指屋顶的排水系统,收集溢出的雨水,可以导入到蓄水池内,方便后期使用。
3园林绿地在海绵城市建设中的建议
针对园林绿地中的海绵城市建设,提出几点建议,如:(1)海绵城市中,建设园林绿地时,综合考虑绿地、环境、城市空间的相互关系,在不影响城市建设的前提下,消化并净化城市雨水;(2)活动比较频繁的园林绿地,需要增加蓄水面积,推行家庭雨水收集系统的建设,提高海绵城市的建设能力,缓解家庭的用水需求,为了不影响园林绿地的活动方式,采取地下雨水调蓄的方式,设计地下空间管道,储存雨水后,重新应用到绿地浇灌上;(3)海绵城市内,园林绿地不能独立存在,而是应该连接成一个整体,构成全面的海绵体,科学的利用雨水资源,提高海绵城市的调节能力,一方面消耗雨水,另一方面实现雨水的循环利用。
4结束语
海绵城市,改善了城市建设的方式,响应可持续发展的号召,实现人与自然的和谐相处,重点解决了城市排水的问题,充分利用自然降水。海绵城市建设中,比较重要的是园林绿地,在园林绿地的作用下,促使自然降水在城市运营中,实现有效的循环,杜绝发生洪灾,保障城市运营的经济效益。
参考文献
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肩负解决城市内涝重任的“海绵城市”,简单说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。
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。
除了媒体盘点出来的试点海绵城市依然内涝为患,也有部分海绵城市试点效果明显。在陕西西咸新区,同样的降雨条件下,海绵城市试点区域沣西新城无明显内涝,非试点区沣东新城却出现了大面积内涝积水,形成鲜明反差;四川遂宁对阜丰巷老旧小区进行“海绵化”改造后,小区内涝积水点得到有效控制,以往只要下雨小区就淹水没腰的情景不再。再比如试点城市三亚市,2015年启动了“海绵城市”建设。今年第三号台风“银河”在海南岛登陆,三亚一度开启了大风大雨的模式,但市民们却发现,往年最容易积水的几条主干道路面和平时相差无几,出行很顺畅。
关键词:海绵城市;城市景观;生态效率;绿色增长
海绵城市是新型城镇化的产物,加强对城市建设的管理,优化城市水循环系统,促进水资源重复利用,保护城市生物多样性,有利于提升城市综合竞争力。在传统的城市发展模式中,注重发展以重工业为基础的第一产业,没有协调好经济效益与生态效益之间的关系,在一定程度上破坏了生态平衡,所以,转变城市发展方式,建设海绵城市景观已经迫在眉睫。
1海绵城市景观的概念和发展
海绵城市,顾名思义,是指城市能适应多变的环境,能像海绵一样调节“生理机能”,弹性地应对各种自然灾害,其核心指导思想是低影响开发(Low Impact Development,简称LID)。在降水过程中,能系统地将雨水储存、过滤和净化,提高水资源利用率,维持生态平衡。海绵城市景观建设应该遵循和谐、生态优先的原则,引进新工艺材料,保障河道蓄水能力,控制径流总量,不过分开发河道,提高城市防洪泄洪能力,保护生态环境。在景观建设过程中,要优化城市整个房屋设计,采用更好的屋顶设计,协调城市发展理念。
美国和瑞士是最早开始建设海绵城市景观的国家,而我国是近几年才开始发展,但是经过政府和相关部门的努力,很多试点城市已经取得了可观的成绩。同时,国家加大了对海绵城市景观建设的支持力度,2015年10月,国务院了《关于推进海绵城市建设的指导意见》,确立了海绵城市发展的总体要求和基本原则。基本原则主要包含3方面:从政府的角度来说,坚持规划引领、统筹推进,在海景城市景观建设中,政府要给予政策和资金支持,保障海景城市建设能顺利进行;从生态的角度来说,坚持生态为本、自然循环,不大力破坏自然植被,不大力拆迁工程建筑;从群众的角度来说,坚持政府引导、社会参与,群众要积极响应海绵城市建设,比如,可以在自家屋顶建造微型菜园,在阳台上种植植物,形成独特的房屋景观。政府也应加大宣传力度,让海绵城市景观建设成为一种自发、自觉、自愿的行为。
2生物多样性对海绵城市景观的促进作用
生物多样性是生态系统平衡发展的体现,它不止包含生物物种(动物、植物)多样性,还包含生态系统多样性、景观生物多样性、基因多样性。对于海绵城市景观建设来说,保护生物多样性,能很好地协调城市发展与生态系统的关系,能让生态效益带动经济效益。首先,山水林湖等原始地形地貌对雨水有着很好的积存作用,这种自然的雨水积蓄比人工途径有效率。其次,湿地是天然的雨水净化器,保护湿地能促进城市水体的自然循环。最后,城市植被、土壤对雨水的渗透、吸收作用比较大。从这3个方面可以看出,保护生物多样性,能有效利用自然循环系统,减少人工投入,促进海绵城市景观建设快速发展。
3建设海绵城市景观途径
加快推进海绵城市景观建设,修复城市水生态,增强城市防洪排涝能力,保护生物多样性,提高城镇化质量,促进人与自然和谐发展。
3.1建立城市湿地公园,保护生物多样性
在海绵城市景观建设中,要推进海绵型湿地公园建设,通过成立雨水花园、构建人工湿地等措施,增强城市整体蓄水能力,加强对城市中河流、湖泊等自然水体形态的保护,禁止填湖造地等建设行为,实施生态修复,保护鸟类栖息地,营造良好的生物生存环境,比如,金华燕尾洲公园。海绵城市政府有关部门统筹推进城市湿地公园建设,结合城市建设实际情况,保护天然湿地,促进人与自然和谐发展。在传统城市化建设中,将很多天然湿地围堵拦截,建造现代化居民楼,破坏城市整体的水循环系统,失去了天然的蓄水基地,增加了降水机率。所以,在海绵城市景观建设中,要尊重生态环境,尽力减少人工破坏,比如,五缘湾湿地公园。
3.2优化城市房屋设计,建设多景观海绵城市
海绵城市景观建设应优化房屋设计结构,特别是屋顶设计,在屋顶上种植跟当地气候相适应的植被,发挥植物调节水循环系统的作用。建设海景城市绿色屋顶时,投入较大,很多人开始质疑海绵城市景观是否增加了城市建设投资,而不利于城市发展。其实从长远的角度来看:首先,海绵绿色屋顶能够与城市整体园林景观相结合,形成系统的城市景观,促进旅游业发展,以第三服务业带动城市经济,减少工业污染、保护环境。其次,绿色屋顶有较强的雨水积蓄能力,大大减少了城市下水道的工程量,节约了人工成本。最后,绿色屋顶能够帮助城市减少洪涝灾害,降低水环境污染治理费用。所以,从以上分析可以得知,在海绵城市景观建设中,应大力推广绿色屋顶,地区可以结合实际情况,丰富屋顶植被,吸引鸟类和昆虫,保护生物多样性,形成特色化的城市屋顶景观。
3.3恢复河道水系生态功能,保护河流生物
在建设海绵城市景观过程中,注意改善水环境质量,加强河道系统整治,因势利导改造渠化河道,实施生态修复,保护河流生物。近年来,我国很多城市容易发生内涝灾害,特别是在强降雨季节,一方面是由于城市本身基础实施不完善,但从根本上来说,是因为河道蓄水能力被破坏,不能在生态系统循环中扮演好“调节者”的身份,所以,在海绵城市景观建设中,要恢复河道水系生态功能,保护河流生物,通过修建蓄水池、植草沟等措施,让雨水得到自然净化,增加城市抗洪涝能力。
3.4增加海绵城市绿化面积,保护动物及微生物
在海绵城市景观建设过程中,政府要发挥宏观调控的职能,扮演好指挥者的角色,认识到海绵城市景观的重要性,扩大绿化面积,详细规划绿化带,深入了解地区实际情况,种植丰富多彩的植被,保障生物多样性。在传统的城市化建设中,有很多建设公司为了追求经济效益,没有很好的兼顾生态效益,使得很多居民楼或办公区域绿化面积狭小。在城市化房屋规划中,要严格把控绿化面积,不能让房屋建设破坏原有的生态系统,建立完整的监督制度,政府在审核房屋工程时,要记录绿化面积落实情况,保护动物、微生物及他们赖以生存的生态环境。
关键词:海绵城市;立体绿化
中图分类号:TU986
文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)11002503
1 海绵城市建设背景
在城镇化进程过程中,城镇面积持续扩张及其体量不断增长,给城市带来了严峻的水资源问题。一方面城市用水量增加使地下水位不断下降,饮用水资源变得越来越紧缺;另一方面城区洪涝灾害频繁发生,严重威胁居民生命财产安全。在没有充足淡水补给情况下,如何充分利用雨水资源补偿日常淡水消耗将成为建设未来城镇生态的关键任务。
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”。建设完善的城市雨水收集利用系统对于节约用水、蓄洪排涝、修复城市水环境,特别是改善缺水城市的生态环境、解决居民用水紧张、推动水资源可持续发展具有重要的意义。
海绵城市建设重点在于最大限度提高绿地系统的雨水调蓄、水体净化功能,旨在建造众多“海绵体”。因此,建设公园绿地成为海绵城市建设的重要途径,并结合周边水系、市政道路设施,在如何利用公园绿地、街头绿化吸纳雨水径流的基础上,为城市街区提供雨水滞留、缓释空间,为城市景观用水提供补给空间是建设海绵城市的核心任务[1]。
1.1 海绵城市的建设现状
为了有效解决城市街区雨洪内涝频发、地表径流污染带来的水资源流失与水生态环境恶化问题,发达国家最先按照自然排水方式提出可持续发展的雨洪管理体系,制定各种技术措施[2~4]。例如:英国建立“可持续城市排水系统”(SUDS)[5]管理降雨径流,实现城市水体的良性循环;澳大利亚针对城市水循环建立“水敏感性城市设计”(WSUD)体系[6];新西兰也在城市水体管理理念下,整合已有管理经验,发展建立了“低影响城市设计与开发”(LIUDD)体系[7]。
我国城市雨洪控制管理起步于20世纪80年代。在实施初期注重如何集中利用雨水,近年来雨水控制技术逐渐从利用发展到如何调控雨洪及实现污染水体径流控制。在2013年各级政府明确提出通过在中心城区建设下沉式绿地与城市湿地公园,提升城市绿地汇聚雨水与蓄洪排涝能力,同时兼顾城区地下水补偿与水体净化等生态功能。虽然在发达城市区进行前期探索,从实施效果看目前城市海绵城市技术的实践主要是构建湿地、潜流湿地对雨水进行局部收集与水体净化,尚缺乏整体规划和系统性设计,导致城市水资源匮乏。鉴于我国海绵城市建设初期出现诸多问题,住房和城乡建设部于2014年了《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建(试行)》。该技术指南从目标、指标、过程、手段、管理方面对我国海绵城市构建进行规范指导(表1)。此外,财政部陆续发出“关于开展中央财政支持海绵城市建设试点的通知”、“关于组织申报2015年海绵城市建设试点城市的通知”,加大资金投入力度促进海绵城市建设。特别是党的十后中国多省份都掀起了建立海绵城市热潮,总投资超过数十亿元。
1.2 海绵城市建设技术措施
构建海绵城市实质是利用现存各类基础设施,添加各种类型的"海绵体"来提高城市的蓄洪滞洪能力。城市"海绵体"不仅涉及河、湖、池塘等地表水系,也包括公园绿地、建筑物、路面等城市基础设施。在雨水下渗过程中"海绵体"要完成滞蓄、净化、排水与回用功能[8],见表1。对于无法蓄存的雨水可通过市政管网将其排出,从而达到提高城市生态质量,根治城市内涝的目标[9]。
海d城市建设目标应达到三个生态功能,①降雨过程中能够及时消纳并存贮雨水;②通过海绵体渗滤提升存贮水质;③枯雨期可以充分回收利用存贮雨水。根据《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建》原则,各类低影响开发设施包括透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等[10]。总体原则是系统性地统筹自然降水、地表水和地下水分配关系;考虑其复杂性和长期性协调给水、排水等水循环利用各环节。具体做法是将城区分割成若干区域,各区域具备雨水立体化截留、消纳功能。
围绕各区域雨水截留消纳功能,区域低影响开发技术具体细分为截留技术、促渗技术和调蓄技术[11](表2)。其中,截留技术是利用基底材料或者结构的孔道曲折度,延缓雨水在材料孔隙网内径流速度,通过延长雨水汇集路径达到延缓径流目的的技术,例如利用绿色屋顶或者植物群落冠层截留等。地表促渗技术是通过优化地面材料或结构的连通性,让雨水在空隙结构渗透至场地底部,同时利用不同孔隙对下渗雨水进行过滤净化。如透水铺装和绿色停车场等。调蓄技术是指对储存一定量的雨水径流进行净化,当雨水储量达到设施饱和量时,多余雨水通过溢流口进入市政雨水管网。在干旱时储水设施可向周边绿地提供水资源,如生态沟、雨水花园、调蓄池、人工湿地等。 相比于传统的雨水径流收集利用技术,上述3种低影响开发技术,能够更充分地体现绿色建筑的生态性、可持续性、低能耗和低投资特点,在雨水收集利用中具有重要的应用前景。虽然区域低影响开发技术能够整体优化经济、社会及环境效益,但是低影响开发技术还不够完善,需要在如何利用控制雨水方面进行深入研究。
2 立体绿化的作用
由于城市人口稠密导致交通堵塞,热岛效应使众多城市面临环境危机。有研究表明,当绿化覆盖率达到30%以上时,城市热岛效应得到一定程度缓解作用;当绿化覆盖率达到40%以上时,热岛面积可减少3/4;当绿化覆盖率达到60%以上时,热岛效应将基本被控制。需要指出的是在城市土地利用率趋于饱和的情况下,预留较多空地作为海绵体是非常困难的。因此,进行立体绿化是实现城市绿化覆盖率大面积提高的重要措施和手段,可有效解决城市绿化用地的紧张状况。
与传统地面绿化相比,立体绿化注重在立体空间进行绿化覆盖。例如利用建筑物外墙、屋顶空间进行多层次、各种实际功能的绿化布设。这种做法将传统的二维消纳雨水模式(通过地面径流)转向三维多层(多阶段)消纳雨水方式。不仅延长径流空间,还美化居住环境。立体绿化场所涉及到屋顶花园、高层建筑和立交桥的立面、坑塘洼地湿地草地、下凹式广场、地下管廊系统、河道边坡绿化等。根据低影响开发原则,在场地开发过程中采用源头、分散式措施可以最大程度维持场地开发前的水文特征,并能有效提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力。
以屋顶绿化为例,在降雨过程中屋顶水会流入城市街道,最后汇集到排水管网。对屋顶进行绿化后,屋面植被和土壤的吸收和过滤能力增强,使雨水径流放缓。被吸收的水分将在长时间内通过蒸发作用缓释土层含水量,使城市水文循环过程从瞬态排放转向稳态释放。具体表现为在短时间内城市强降雨导致的内涝、洪水被消减。有研究表明在土壤基层厚度为250 mm条件下,其蓄水层(饱和储水)厚度可达100 mm,可以吸纳150~200 mm降雨量。当遭遇100 mm暴雨时,屋面植物、泥土蓄水层可以完全吸收降雨[12]。围绕立体绿化,还可以利用屋顶开发都市农业。这其中,不占用土地与道路,在少量投资前提下施工便捷。其可以增加农作物种植面积,降低建筑物散热量,缓解城市热岛效应,同时滞尘降噪,还可以消化一部分有机生活垃圾,减小垃圾填埋焚烧带来的二次环境污染。此外,屋顶农业同样可以延长雨水到达地面的时间,避免发生城市雨洪灾害。针对屋顶农业发展,还需积极使用立体绿化新材料、新技术。植物根系生长对屋顶防水会产生破坏,必须采用耐根穿刺防水基材。针对立体绿化种植基质使用改良土、有机基质、无机基质。排(蓄)水板材料使用塑料凹凸排(蓄)水板、格栅排水板、塑料纤维丝状排水板、陶粒等排水材料。
由于屋顶存在大量绿色植物,植物茎叶表面气孔可以滞尘、杀菌和吸收低浓度污染物及增加空气中负离子数量。据测算花园式屋顶绿化平均滞尘量为12.3 g/(m2・年),简单式屋顶绿化平均滞尘量为8.5 g/(m2・年)。此外,种植媒介(土壤)还可以衰减各种低频声波,植被茎叶则可阻止高频声波传播。试验结果表明种植媒介厚度为120 mm时种植屋面的隔音量能高达40 dB。比较浅的种植媒介也能隔离约10 dB的噪音。这样种植屋面系统可形成有效隔音屏障,减少建筑物内部的噪音,特别适合在机场、工厂等噪音大的场所应用。
3 结语
海绵城市建设不仅要完善市政管渠系统,还应该依靠现有自然水体系统,并尽可能恢复原始生态系统,将雨水径流和消纳存储有机结合,才能从根本上管理城区雨洪,提升水环境保护质量。
在海绵城市具体实施中,立体绿化是城市常规绿化的重要补充。立体绿化不仅能优化景观效果,缓解城市绿化用地紧张,减缓热岛效应,还能保温隔热,节约能源,滞留雨水,缓解城市内涝。城市建设只有因地制宜地进行规划设计,借助地方特色生态系统,才能真正发挥人工海绵体作用,创建优美城市生态环境。
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