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[关键词]海绵城市;园林工程;应用研究 文章编号:2095-4085(2017)02-0165-02
水资源分布失衡的状况在我国的表现非常突出,一些区域经常会由于供水失衡出现缺水状况,所以说为了从根本上解决城市内涝问题,就应当加强对水资源的保护。在这种情况下,海绵城市理念的问世迅速缓解了该问题,并且加快了城市可持续发展的进程。城市园林绿地作为城市居民平时互相沟通、娱乐的关键场地,在其建设过程中引入海绵城市建设模式有助于改善园林建设中的欠缺之处,增强园林绿地的整体性能。
1海绵城市理念及其在我国的发展现状研究
所谓“海绵城市”,指的是城市可以像海绵一样,在迎合环境变换以及应对自然灾害等一系列问题上具备良好的“弹性”,并且在降雨的时候吸水、蓄水、渗水、净水等,必要时把自身存储的水分释放并加以利用。在此基础上提出了海绵城市建设理念,即为把自然渠道同人工措施有机结合,同时秉承生态优先的原则,在保证城市排水防洪安全性的基础上,最大限度完成雨水在城区的积存、渗透以及净化工作,进一步推动水资源的合理利用及布局,最终为生态环境稳定性的保持提供保障。
海绵城市建设理念在我国园林工程建设中早已获得了一定应用,并且取得了一定成效。首先,其使得水资源的分布更加广泛,这给地区的发展提供了有力保障。现如今,由于国内社会经济的迅速发展、进步,国内很多地区的水环境污染现象越发严重,再加上众多工厂企业的兴起,给水资源造成了巨大的污染。在引人海绵城市理念进行建设后,则有效缓解了水污染、局部缺水等问题;其次,海绵城市建设方法的引入,使得园林景观绿意盎然、山水交融。近来,国内政府更加注重生态文明的构建,在城市建设环节中突出了对绿色生态的构建。随着城市绿地规模的迅速扩展,为城市居民提供了充足的休闲地点。除此之外,这一建设格局也更好地反映出了海绵城市的景观氛围,进而为地区经济进步提供了重要保障。
2海绵城市理念在园林工程中的应用
2.1居住用地选取逐级单元式网状径流控制对策
一般而言,居住区都是在那些地势相对缓和、海拔不高的地方修建起来的,所以说绿地和住宅布局容易构成组团式,这种布局也会对住宅区的径流起到关键性的作用,令径流的产流点上升,同时十分分散。在居住区的规划设计过程中需要不断增加净水设备、改善水质,并且还应当采取针对性措施令雨水的渗透量得到提升,然后按照基本状况适当增添缓排设施。例如,基于LID的雨水径流控制模式是为满足各级居住绿地形成的组团式而专门设计的,以小单元为区域划分出的网状径流管理系统。降水前期,屋面一些水分会消失,之后部分雨水通过落水管滑落到外部高位花坛或者生物滞留地带,地标径流饱和后一些溢出的降水会经由地面引流槽等专门的引流路线流入滞留池或者多功能的调蓄场所,最终实现多元化的根本目标。各组团的LID设计理念各异,然而,它们一致的功效均对更有效地处理当地汛期降水的缓排工作和雨水的充分利用起到积极作用。
2.2广场用地选取逐级滞留渗透对策
依据广场地形的基本情况,台地式广场的地表径流量相当大,因为广场的人类活动较为频仍,所以径流水质状况相对较差,并且由于上下台地的落差非常大,又无形中提高了径流的冲刷力度。我们在对广场进行规划设计的时候,需要改变传统直排、快排的方式,按照各台地的基本特征,采取层叠式、分散式的雨水管控策略,这样做能够有效地对当地25mm及以下的中小雨径流量做出有效处理,从而强化雨水渗透能力,提升广场周围径流的水分质量。此外,我们还必须充分考虑到广场内部的植被存在一定的遮阴作用,所以在工程建设实施中应当种植各类植被,为阶梯式景观群落的达成提供有力保障。比如说,像停车场及步行广场等地可采用渗水性较强的面层进行铺装,除了能够削弱地面热量反射的影响外,还能够使土地的生态功能更强,为城市排水设施压力的进一步减轻创造良好条件。
2.3公园绿地选取分级调蓄缓排对策
这一措施主要包括以下两方面内容。首先,分级湿塘模式。这一模式主要是指按照基本需求在山顶及山腰等地段构建起湿塘,目的是减缓径流速度。在陡坡处则按照LID技术措施进行改善,坡度低平的地段可以增加多个坡面,同时按照地形地势特点对径流采取分层控制,进而构建起自上而下的水景和雨洪调蓄系统;其次,阶地式生物滞留设施模式。这一模式原理为在满足土地理化性质的前提下,在山腰等地段设计配置阶地式的生物滞留设施,以尽量削弱雨水侵蚀作用。在坡度低平区可以种植普通的绿色植物,不仅能够减轻雨水对土壤的侵蚀,也可以形成独特的自然景观。
【关键词】海绵城市;园林景观
Practice of Sponge City Construction Idea in Landscape Architecture
Zhou Li-jun
(East China Architectural Design and Research Institute LimitedShanghai200041)
【Abstract】With the improvement of people's living standards and aesthetic taste, as well as green, the concept of ecological development increasingly popular people, more and more people began to pay attention to the living environment, the pursuit of harmony between man and nature. This also made a better request for urban landscape design. Sponge city in the urban landscape design due to a number of factors led to the development of design behind the development of the city, the need for its reform. "Sponge city" is a low-impact development of the rainwater system, integrated a new generation of urban rainwater management concept, its protection in the region under the premise of natural water ecological balance, can break the urbanization and resource and environmental problems, Natural harmony symbiosis. In the process of urban landscape design and construction, the integration and application of sponge theory will enhance the function and function of landscape, so that it can achieve the goal of rainwater resources recycling and ecological environment protection while beautifying the city.
【Key words】Sponge city;Landscape
随着城市的发展及新型城镇化的不断推进,自然生态平衡日渐被破坏,城市存水、净水能力持续降低,导致地表径流量增加、地下水污染及水位降低、洪涝灾害频发、河流水系生态恶化等问题。例如,近年来很多城市在汛期,都出现了“逢雨必涝”、“城内看海”的痼疾,极大地影响了城市的可持续发展。近几年,在不断探索和研究的过程中,相关人士提出了海绵城市(sponge city)的概念,并在城市园林景观设计中积极融入海绵城市概念,取得了良好的经济效益与生态效益。
1. 海绵城市的概念
澳大利亚研究者最早提出“海d城市”理论,如今,国外已经建成了比较完善的“海绵城市”系统(如图1),实现了绿色水循环和良好的雨洪管理。我国在2013年提出建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市,采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施,将70%的降雨就地消纳和利用,从而最大程度地保护自然水文循环,增强城市应对环境变化与自然灾害的能力,实现内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等目标。
2. 海绵城市的建设规划
2.1原则。
(1)安全原则。
海绵城市应该与城市防洪排涝的标准相互结合,构建一个安全的城市雨水控制系统,以提高城市雨洪管理能力,确保城市供水、用水安全和水生态平衡。
(2)生态原则。
在规划和建设海绵城市时,要充分考虑保护城市生态安全,比如公园、绿地、湖泊、河流、沟渠等海绵体,要优先使用自然系统进行“渗、滞、蓄、净、用、排”,从而有效保护和修复生态环境。
(3)因地制宜原则。
要根据不同地区的地质、水文条件,分析影响水资源开发与控制的因素,并因地制宜的去选用影响因子比较低的开发设施或系统。
(4)统筹建设原则。
海绵城市的建造需要多个部门、多个专业协调去运作,并做到分工负责,遵照同设计、同施工、同投产使用的原则,确定影响因子低的因素,统筹规划。
2.2海绵城市的规划目标。
(1)提高雨水利用。海绵城市通过集蓄和渗透,可以实现雨水资源的合理利用,降低地表径流系数。另外,通过池塘、自然水体、湿地等海绵体,吸收、渗透、储蓄、净化雨水;在非降雨期间,可以将这些雨水“释放”出来进行循环使用,从而达到雨水资源的循环利用和生态环境保护的目的(如图2)。
(2)改善城市景观。将海绵城市的理念运用到城市园林的设计中,既能提升城市园林景观的观赏性、实用性,也能保护自然资源,改善水环境和水文地质条件,促进城市可持续发展。
3. 海绵城市理论下的城市园林设计
3.1加强城市园林设计规划。
每个城市都有自己独特的地域和环境条件,气候、水文及植被覆盖等也存在很大差异,在对城市园林景观进行规划时,应结合城市建设布局、自然生态条件、地域文化等,因地制宜地进行规划。“海绵城市”注重保护和修复自然生态环境,强调低影响开发,是一种高效、和谐的人类栖境,能使各类物质、能量、信息得到充分而高效的应用,促进自然生态环境良性循环,因此,应将海绵城市理论融入到园林设计规划中,充分发挥园林景观在保护自然、提高绿化覆盖率、美化城市环境、改善水生态环境的作用。
图 2“海绵城市”水循环示意图
3.2科学设计雨水集蓄系统。
(1)增设道路渗滤沟。如今,城市建筑和混凝土道路数量越来越多,土地硬化和水资源破坏问题比较突出,这不仅严重破坏了自然生态的平衡,也极大地降低了城市存水、净水能力,导致地表径流量增加、水生态环境恶化等问题。另外,传统的城市采用快排模式、泄洪能力设计偏低等,在强降雨来临时,往往因泄洪不及时,而引发城市内涝。在修建城市道路的时候,可借鉴海绵城市理论,在道路两侧增设渗滤沟。这样,在降雨的时候,就可以将雨水收集起来进行循环处理与利用。
(2)应用渗透性铺装。渗透性铺装可以促进地面渗水、排水功能得到充分发挥。与水泥混凝土路面相比较,渗透性铺装既能节约物料,降低成本,也符合园林生态化设计理念,有效保护和修复生态环境。在进行铺装设计时,为增加稳定性和透水性,应在地面上铺设砂砾垫层,在此基础上,主路可铺设砖层,两侧及辅道可铺设石子路,从而更好地实现雨水的“渗、滞、蓄”雨洪管理目标。
(3)构建园林生态水渠和雨水缓坡。在园林景观内,可依据园林景观的自然条件,建设生态水渠,以实现观赏和雨水蓄集的目的。生态水渠可分为明渠和暗渠,明渠采用砂砾、石子和透水土工布进行铺设,暗渠时在园林景观建设时便预留排水沟,实现雨水渗透吸储。
3.3科学设计雨水储蓄体系。
(1)集雨型绿地。集雨型绿地的植物配置,一般选择耐湿涝植物,这类植物具有良好的储水功能,当多余的雨水导入集雨型绿地后,能够得到良好的蓄积。同时,集雨型绿地也可称为园林景观的一部分。在雨季持续时间较长的南方,可大量建设此类集雨型绿地和小型湿地。
(2)人工湖。人工湖在城市园林景观中,是必不可少的部分。人工湖既是园林景观的一部分,能提升园林景观的灵动和意趣,也是雨水储蓄的“海绵体”。在平常的时候,应严格控制人工湖的水位,确保在下雨时,可以充分发挥出雨水储蓄的功能。另外,还要配置具有自洁能力的水生植物,以保持湖水清洁,降低维护成本。
(3)地下储水池。规划设计园林景观时,可在地下设置多个专门的储水池,并与生态水渠、道路渗滤沟、雨水缓坡等相连接,这样,各个“海绵体”收集的雨水,都可以流到地下储水池中,并进行处理,以供二次利用。
3.4建立合理的雨水净化系统。
(1)采取土壤渗透净化。例如,利用草坪、土壤等进行雨水渗滤净化,然后,再通过次级净化池或渗滤池中收集。
(2)生物处理净化。利用生物自身具有的净化功能,对雨水中的污染物进行分解,以达到雨水净化的目的。在园林景观设计中,一般是借助植物进行雨水净化,例如,利用植物的富集作用,吸收雨水中的各种元素及杂质;利用植物的代谢作用,对雨水中的有害物质进行吸收分解。此外,还可采用微生物净化方法来实现雨水循环利用。
4. 海绵城市理念应用到园林设计中的对策
(1)转变工作人员的设计理念。
受到传统园林设计观念的影响,设计人员在设计排水系统时,主要采用的是水泵、管渠等等,对于园林道路面e的设计过大。尤其是有些设计人员遵循末端集中排水的原则,导致了许多园林出现了大雨必涝的现象。海绵城市的原理主要是利用自然排水,优先选用一些低影响设施区排水,比如下沉式绿地等,注重源头分散控制,而不是末端集中法。因此,为了满足现代化园林设计的要求,必须转变设计人员的设计观念。
(2)合理选择“海绵体”。
海绵园林的作用主要有三个,包括保护园林原有的生态系统、恢复原来被破坏的生态系统、低影响开发。但是,在建设海绵园林的过程中会产生很多的问题,由于我国地大物博、幅员辽阔、每个地区的环境和气候各有不同,存在着很大的差异,每个城市的降水量也不同。所以为了充分的展现出海绵体的作用,工作人员应该根据城市的实际情况、年平均降水量,来去选择合适的“海绵体”,对“海绵体”进行严格的质量检查,施工单位根据工作人员的调查情况,在去进行合理的采购,这样可以从根本上保证“海绵体”的质量。
(3)进行低影响园林景观开发。
首先要做到基础设施和市政设施稳定的融合,降雨之后,要采取源头分散的控制方法,将排水量和径流系数作为控制参数,合理的利用各种技术,比如设置透水铺装、蓄水池、碎石沟、渗透渠等海绵设施。在削减径流的过程中,要做到有效缓解管网承受的雨水压力,建立分布合理的排水网络,促进基础设施和市政设施的完美融合。其次就是根据园林气候和水土特征,合理选择具有雨水集蓄作用的植物,并进行科学配置,增强园林景观的立体感、美观度,确保水循环良性运行和水资源利用最大化。
5. 结语
现今人们对于居住景观的设计要求越来越高,在进行城市园林设计中,必须要结合海绵城市的概念,做到合理设计景观、合理选择“海绵体”、转变工作人员的设计观念,这样才能够合理建造海绵园林,多角度去满足人们的需求。
参考文献
[1]周葵. 海绵城市理论在园林设计中的渗透[J]. 中国林业产业,2017,(02):81.
[2]亓新慧,张琦. 基于海绵城市理念的城市园林设计探析[J]. 中国林业产业,2017,(01):88.
1 项目概况
该园林景观项目处于我国陕西省北部的榆林市榆阳区,园林景观和榆阳区巨丰小区融为一体,该地和相邻,一年四季的气候较为分明,年降水量略低于我国平均水平,适合种植的植物主要为灌木类,该地区南部与中部的地势较低,东部和北部地势较高,整体凹凸不平,项目总面积为23452m2,园林景观的面积约为20000m2。该园林景观采取了海绵城市建设理念,对水资源的收集与再利用格外重视,在设计中,引入了我国古典园林的传统元素,雕塑、浮雕的设计为明显的清雅风,且在铺装上具有鲜明的中国风纹样,如中国结等。在保证生态效益的同时体现出和谐的美感,让功能与景观得到结合,让场地优势得到发挥,并体现出人文特色。
2 海绵城市建设理念的具体实践
2.1 雨水收集
为保证雨水的利用率,并预防暴雨引起的雨洪现象,该园林内部的大部分树池都为下凹式,可以让植物可以得到雨水的直接回灌。雨季到来时,利用抬高设计的透水路面可以让雨水流入绿地渗透,而没有流入绿地的雨水会流到路面附近的雨水槽或是下凹绿地里面,通过植物的过滤会进入到园林景观中的人工湖,还有一部分会在净化处理之后被储存到蓄水箱里,将其利用到景观当中。
2.2 微地形处理
微地形处理一方面能够收集、储蓄与净化雨水,另一方面可以丰富园林景观的设计。将下凹式的雨水沟设置在水岸旁边,让雨水流到绿地,完成雨水灌溉,植物过滤后会再次流入水系之中,实现再次利用[1]。在设计雨水沟时,该园林景观考虑到整体美观性,在雨水沟表面增加了一些装饰元素,利用这些装饰可以让其和自然景观完美融合。同时,因为该园林所在地形凹凸不平,在设置蓄水池和排水沟时就很好结合了自然特点,降低成本投入。
2.3 透水地面
在该园林景观的设计中,为解决地面径流带来的不良影响,在景观内部使用了很多的透水铺装,铺装的面积与径流的能力是具有密切联系的,一般情况下,二者之间是成正比的。因此,在非机动车的路面都采用了透水材料。而为了园林景观具有更好的观赏性,由卵石、植草砖等材料组合留出了下渗空隙。其整体地面可分为五层,即土基、透水基层、透水垫层、透水找平层和透水砖面层,微孔设计的渗透水砖可以保证良好的下渗率。因为该地区有风沙现象,园林负责人规定了管理人员在维护时将地面清扫干净,以保证透水地面可以发挥良好的效果。
2.4 园林水景
2.4.1壁流水景。在该园林景观内,在主入口处设计了壁流水景,在壁面上端,会有水流出,沿着墙面垂直流下,水体本身并不厚,所以会在流过墙面时呈紧贴状态,好似小型瀑布一般,极其富有观赏性[2]。同时,流经墙面上设计了“女娲补天”的浮雕,在水体流经时,浮雕会显现出来,让其和景观具有更好的协调性。这种设计对水资源与电力资源的要求程度较低,且在该园林景观中,收集雨水、过滤雨水的设施和壁流水景是相连的,具有生态效益和经济效益。
2.4.2 人工湖。因为该园林景观地形本身凹凸不平,所以在修建人工湖时充分利用了地势特点,设计在了土层细腻且地势低洼的地方,人工湖面积较大,在园林景观的中心区域。考虑到渗透力的影响,在湖体底部设计了防漏层。人工湖周边为浅滩设计,在浅滩外围,种植了大量的抗旱花卉和多种灌木,让整体更具美感。考虑到冬季的寒冷,在设计驳岸时选择了砌石型,其基质较为稳固且埋设深度较浅,大约在近水面30m,可以满足施工标准和防冻要求。值得一提的是,如果园林景观的主要功能为成人锻炼和儿童嬉戏,可设计薄水景观。
2.5 生态停车场
园区之内大约有200 多个室外停车位,利用植草砖铺设,停车位之中存在长方形草坪,让整个园林景观的绿化面积得到扩大。柔性垫层和平道牙可以让雨水经过停车位后方草坡流到园林草沟之中。以5个停车位作为基本单位,2个单位之间种植大树,在提升停车安全性的同时,增加整体停车场的美感,让其具有生态化和人性化。
在生态文明和美丽中国建设的视角下,我们必须认识到中国水问题的系统性和复杂性。针对城市目前凸显的城市内涝、水质退化等水文安全问题,我国政府已将海绵城市建设上升到国家战略层面。在 2013年12月召开的中央城镇化工作会议上发表讲话时谈到“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。2014年3月,在中央财经领导小组5次会议上提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水战略,同时再次强调“建设海绵家园、海绵城市”。
“海绵城市(Sponge City)”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。以“海绵”来比喻一个富有弹性、具有自然积存、自然渗透、自然净化为特征的生态型城市,是对工业化时代的机械的城市建设理念,及其对水资源和水系统的片面认识的反思,包含着深刻的哲理,是一种完全的生态系统价值观。“海绵城市”既是一种城市形态的生动描述,更是一种雨洪管理和生态治水的哲学、理论和方法体系。这个生态基础设施有别于常规的、机械的、以单一目标为导向的“灰色”的工程性基础设施,而是以综合生态系统服务为导向、用生态学的原理、用国土和区域生态规划的方法以及景观设计学的途径和技术,来实现生态防洪、水质净化、地下水补给、生态修复、生物保护、气候调节和人居环境改善等综合目标。
国外海绵城市建设的相关领域研究与实践始于20世纪60年代,代表性的理论和实践包括美国的最佳管理措施(BMPs)、绿色基础设施(GI)和低影响开发(LID),德国的自然开放式排水系统(NDS),英国可持续排水系统(SUDS),澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD),欧盟的水框架指令(EUWFD)等。我国应结合城镇化的特点,借鉴上述国家的经验,在城市建设和治水方面强调绿色、低影响开发和可持续发展等理念;推广低影响开发、可持续排水系统、水敏感设计等技术,采用源头削减、过程控制、末端处理的方法,降低雨水径流量和高峰流量,减少对下游受纳水体的冲击;保护利用自然水系,保证透水地面比例,使土地开发时能最大限度地保持原有的自然水文特征和生态系统。通过工程措施和非工程措施,达到防治内涝灾害、控制面源污染、合理利用雨水资源的目的。
【关键词】:经济发展;思想意识;现实情况;海绵城市
近年来,我国经济社会整体都取得令人骄傲的进展,其中,城市建设的质量也越来越高,与国际上其他国家相比,差距也在不断的缩小,由于部分城市降水较多,对城市日常运转产生严重影响的现实情况,我国的城市管理理念通过创新,创新出海绵城市的雨水管理理念,实践证明,海绵城市理论的运用,能够切实的预防和治理城市中的内涝问题和长降雨问题。海绵城市理论应该被广泛的推广与应用,促进我国城市化的发展,鉴于此,本文围绕这一题目展开论述,以期能够为海绵城市理论的实际应用提供帮助。
1海绵城市理论的运用原则
1.1优化规划
城市园林设计中,海绵城市理论的应用,其主要构成部分包括三项内容,第一个是城市雨水,第二个是雨水灌渠,第三个是超标雨水径流排放系统,三者之间是互相合作的关系,三者对海绵城市建设的作用十分突出,因此,在城市园林设计过程中,要保证三者之间的协调统一,并促使三者之间的衔接到位[1]。具体而言,在进行城市规划时,要兼顾绿色设计与灰色设计,同时,在注重从源头减少地面雨水径流的同时,也要注重在设计末端对雨水进行调解,与此以外,要充分认识并且在规划过程中要综合兼顾考虑到海绵城市建设过程中的复杂性,坚持可持续发展原则,更为重要的是,城市中相关的政府部门,要积极配合海绵城市的发展建设,最大限度的对海绵城市规划进行优化。
1.2注重生态性
海绵城市理论的应用,其出发点和落脚点就是保证和提高整个城市的生态性。在城市建设领域中,将管道、沟渠,以及泵站类等工程,称之为灰色工程,而海绵城市理论下,是通过更加灵活、更加贴近自然的工程设施,实现对城市雨水的处理,我们将此种方式称之为绿色工程,从而在城市建设发展过程中,兼顾人类社会效益的同时,也能够兼顾生态效益。尤其是在城市中的老城区地带,由于建设时间较为久远,管理不到位,雨水设施大部分都年久失修,较为落后,在雨水天气过后,雨水径流问题严重,因此,要在保持生态性的基础上,建设和发展雨水系统,保证雨水处理设施能够充分发挥作用。
1.3安全第一
现阶段,无论是何种工程,安全性都是居于首位,海绵城市建设也不例外,在建设过程中,要将城市居民的生命安全放在最重要的位置,在海绵城市的设计过程中,要立足城市的水资源实r,并结合城市的降水规律,遵守城市对水资源保护,以及城市对内洪处理的具体制度,设计出安全、科学、高效的海绵城市。
2海绵城市理论的实际应用
2.1城市道路设计规划
在海绵城市理论应用过程中,道路规划方法有两种,第一种是道路景观绿化,第二种是人行道雨水排放[2]。针对道路中的凹陷绿地,可以将其中存积的雨水,通过引流的方式,引入城市绿化带当中,将其看作天然的储水箱,减少雨水的下渗。同时,在利用城市道路中的渗透道路时,可以适当的强化它的雨水渗透作用,但是,若是城市道路路面上有大量的淤积泥土泥沙,或者是有其他垃圾污染,则要认真思考,渗透路面的可行性。
2.2自然排水系统设计规划
这一系统的工作原理,从本质上而言,就是在城市中固有排水系统的基础上,促使雨水通过不同的集水管直接被排放到城市外部的河流当中,但是,在排放过程中,将城市中的雨水视作地下水,为城市中的土壤还有植被提供水源。这一系统的构成包括城市中的植被,以及城市中的坑洼地,还有经过人工改良的土壤,最后,还包括城市本土的土壤,以及城市排水系统中自带的排水管道。
2.3雨水花园设计规划
海绵城市理论下,所谓的雨水花园,即是指以浅凹陷的方式,栽植城市中的各种植被,如灌木、话木,还有花草等等,以及城市其他基础设施中,带有植被的地带。雨水花园,充分发挥了土壤和植被对雨水具有过滤的作用,切实保证了雨水的充分渗透,并且能够最大限度的减少雨水的径流。在雨水花园中,充分的将城市的雨水管理系统与城市园林设计两者结合,一方面,有效的解决了城市的雨水问题,另一方面,又起到了美化城市的作用。
2.4可渗透路面设计规划
从本质上分析,海绵城市理论的运用,对整个城市园林设计而言,可渗透路面的实质,就是综合利用多种技术手段,将原有城市道路中那些不可渗透雨水的路面,转变为可以渗透雨水的路面,主要的形式是通过增加渗透量,从而减少地表的雨水径流量。从某种意义上而言,在城市雨水管理系统中,应用可渗透路面,就是对实际的雨水问题展开的一种具有缓和性质作用的措施,在此基础之上,能够切实减少对其他雨水管理技术手段、技术方法的使用,从源头上解决城市的雨水问题。目前,在可渗透路面中,被广泛应用的材料有水泥砖块,以及具有渗透功能的沥青,还有可渗透混凝土等[3]。
总结
综上所述,海绵城市理论,是时代不断前进背景下,城市建设发展的产物,在城市园林设计中,充分应用海绵城市理论,具有积极的影响和意义,一方面,能够降低城市园林建设的经济支出,另一方面,还有助于提高城市园林的运行管理质量,更为重要的是,海绵城市理论的应用,可以促进城市园林的建设质量,使其朝着更加自然、更加和谐、更加美观,更具实用性的发现发展,能够充分发挥城市园林的各种功能,体现城市园林的价值。
【参考文献】:
[1]孙威.关于“海绵城市”建设理论的运用与思考――以银川滨河新区黄河外滩公园休闲旅游观光道和木栈道工程景观设计施工为例[J].现代园艺,2015,11:74-76.
[2]王萌.节约型园林设计的理论与实践研究[D].仲恺农业工程学院,2016.
关键词:风景园林;生态城市发展建设;海绵城市
中图分类号:TU984
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)07-0077-05
1 引言
生态城市是在城市发展的基础上,依托于城市建设而不断发展的人文生态系统。发展标准并不是一成不变的,随着生态技术发展,生态城市将会被注入更加科学化、多样化的内涵和标准。生态城市不仅反映了人类谋求自身发展的意愿,也反映了人类对人与自然关系认识的提高[1]。而城市景观的发展与居民生活息息相关,生态城市建设除了提供良好的生态环境以外,对城市的资源、经济、居民生活质量发展具有重要意义。
2 城市水问题
2.1 城市排水存在的问题
水是区域生态过程规划中重要的环节,直接决定生态规划格局的生态因子[1]。海绵城市建设是生态城市水环境资源利用方面的新型发展理念,传统城市建设模式雨洪管理中存在一些问题:①主要依靠硬性设施来外排径流雨水,增加了市政雨水管网及水体容纳排涝设施压力。②降雨初期,没有经过植物层的净化,大量污染物随雨水入河,影响城市水环境质量。同时雨水大量流失,浪费了大量水资源。③排不出水,但实际又缺水的矛盾。
2.2 传统城市给排水存在的局限性
近年来,我国大中城市频繁出现逢雨必涝、地下水补给不足、炎热干旱等痼疾,对城市居民生活形成恶劣的影响。提起内涝、城市看海、地下水供给不足等问题,人们都会认为是下水道设计不够好,或者是过于陈旧。其实一个重要的原因是由于城市发展速度过快,原本可以渗透雨水的水沟、绿地全部被硬质化了,变成了房屋、停车场、道路,雨水无处可去,就形成了积水。传统城市雨洪管理模式的建设目标是实现城市雨水径流的快速排放,避免城市雨洪问题干扰正常的城市秩序、影响人居生活。因此,不再出现“城中看海”(图1)这种问题,不仅仅需要的是大修城市地下管道这些事情,还需要一种在涝时能吸收水,在干旱炎热时又能吐出水的“海绵城市”,这也与生态城市的发展方向相契合。
3 海绵城市理念与生态城市发展建设的关系
海绵城市发展体系通过结合生态城市总体规划,控制径流总量,逐步构建并完善低影响开发雨水系统,其中以城市绿地系统为主要载体构建海绵城市体系,不仅便于应用低影响开发雨水系统的技术措施,也有助于实现生态城市建设中低影响开发雨水系统的建设目标。在规划阶段生态城市绿地系统与海绵城市体系可相互指导,但两者的结构布局存在差异。海绵城市发展体系的规划强调城市绿地系统对雨水径流量、峰值流量与径流污染的控制能力,进而对城市绿地的建设提出了更高的要求(图2)。生态城市绿地布局、规模与建设情况也会反过来影响海绵城市体系的规划,两者在规划阶段相互指导。
由于海绵城市体系在用地范围的布局上不只限于城市建设用地范围,而是站在更大的维度上来处理城市雨洪问题。海绵城市体系的结构分布解决存在雨水径流与雨水污染问题的区域,均衡了城市中雨水难排的情况。针对局部地段的少量雨水径流,海绵城市体系可通过建设“雨水花园”控制雨水径流。针对大面积的城市易涝区,海绵城市体系可通过建设“暴雨花园”实现控制雨水峰值流量、削弱污染的双重目标。对于城市已建成区,海绵城市体系的布局以点状、线状为主,从多个角度结合软化改造、而不是在城区大改大造,相对更多样化、全面化。
4 海绵城市建设概述
4.1 概念和构建原则
4.1.1 概念
海绵城市在涝时能吸收水,在旱时炎热时又能吐出水,并对水体进行绿色净化。从源头植物层开始到末端的全过程控制雨水系统。相对之前的旧模式,自然渗透和自然净化,需要时再将储存的水释放并加以利用,是构建海绵城市的切入点,水循环收集与释放更是一种绿色可持续的雨水排放模式(图3)。
4.1.2 基本原则
低影响开发雨水系统构建的基本原则是生态优先、规划引领、安全为重、因地制宜、统筹建设[2]。要真正地落实这一基本原则,要把更多问题考虑进来。包括城市基础设施安全运行和生态城市水安全的问题,水文条件各地区差异性,和各方案的可实施性和操作性。不同地区可根据自身的水文条件、水安全要求、水资源的不同状况,从实际出发确定符合自身需要的生态海绵城市的发展路线。
4.2 建设海绵城市的指导思想
4.2.1 转变城市建设的观念
建设海绵城市,首先要转变传统的观念。在传统城市建设模式中,城市道路逐渐被硬化,雨水无处可去。排水功能主要依靠管道这些“灰色”硬质设施,以“快储快排”为主要理念,往往造成逢雨必涝,无雨就旱的极端局面。而现在海绵城市的建设理念则要求让城市回归自然,强调优先利用雨水花园、屋顶绿化、植草沟这些软质绿色的低影响设施来储存雨水,以慢排储存,先利用绿色植物的源头设施对雨水进行调蓄净化和回收利用,最后在利用了雨水资源的同时也解决了城市雨涝的问题。
4.2.2 对城市中建设的“海绵体”进行改造
生态城市发展下,对城市中建设的海绵体进行改造主要途径有3个方面:保护城市原有的生态系统;生态修复和恢复;低影响开发[3]。首先,保护原有生态系统,不受现代开发活动的影响和破坏,例如城市公园、大型湿地、原有的河流、湖泊、湿地等。其次,在生态修复方面,对已经受到破坏的“海绵体”,应运用综合手段逐步慢慢地进行修复,使其水文特征和生态功能逐步得以恢复。再着,通过生物滞留带、下沉式绿地、雨水花园、屋顶绿化、垂直绿化、透水铺装等低影响技术措施,加强雨水储存。以城市建筑、道路、绿地、广场等建设为载体扩大绿化规模,设置包括垂直绿化在内的多种绿化形式,通过构建生态廊道来保护城市生态多样性,改善城市的生态环境[4,5],为改善生物生存环境和水资源调控提供必要的生态通道;通过建设人工湿地等措施来修复水生态环境,湿地一直都有“城市之肾”的美称,生态城市建设人工湿地,对保护城市水系统生态环境有着至关重要的作用。
5 建设海绵城市的具体措施
5.1 雨水花园
雨水花园是自然或人工后天挖掘的下沉式绿地,收集汇合雨水把雨水储存起来(图4)。通过雨水花园中的植物和沙石过滤层分解储存使雨水得到净化。慢慢渗入土壤,涵养地下水水源,或进行中水利用之后,达到补给景观绿化用水、厕所用水等的用水标准。雨水花园利用植物、土壤层渗透净化雨水、过滤雨水杂质,可改善小环境,缓解城市“热岛效应”,为鸟类、蜜蜂等动物提供食物和栖息地,给人以新的亲近大自然的感受。
最表层是植物层,第一层也称蓄水层。表层植物可通过光合作用,吸收利用氮、磷等物质,植物根系对污染物质,特别是重金属的拦截和吸附作用,选择根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物再深层的覆盖层和种植土壤层,可滞留削减洪峰流量、减少雨水排放,净化水源。可过滤杂质和涵养水源,以导致雨水过滤到砂层和砾石层通过穿孔管收集水源。
5.2 生态滞留带
生态滞留带是一块活的“海绵体”,表现形式为条形或者长条形,雨水篦子换成豁口导入植物中,减慢雨水流动速度,把雨水储存起来,成为活的“海绵体”(图5)。生态滞留带在植物的选择上应优先选用本土植物,选用耐涝又可抗旱的植物。本土植物能更好地适应当地的气候和水土,打造更好的生态滞留带景观。
5.3 绿色屋顶
绿色屋顶是指建筑屋顶的部分或全部作为绿化的一种改造景观措施。由植物部分、植物生长基质部分以及屋顶防水结构层一起所组成的一种景观屋顶形式(图6)。绿色屋顶在雨水控制上,在建筑屋顶的源头上来减少雨水径流总量、削减洪峰流量。增加屋顶雨水停滞时间,降低屋顶雨水径流流速,以及净化屋顶雨水水质。绿色屋顶还可减少建筑制冷、降低制热能源消耗。
5.4 垂直绿化
垂直绿化,绿化范围是指对建筑物外表面及室内垂直方向上的建筑竖向绿化(图7)。作为一种装饰实用技术,附属在建筑主体之上,需要融合于周围的环境,不仅仅是植物彼此生长间融洽,更要做到与周边的环境相融合,最重要的是能丰富生态城市的自然景观,完善整个城市的生态系统。
虽然垂直绿化成为建设海绵城市不可或缺的重要部分不能计入绿地率等经济技术指标中,但是毋庸置疑的是对整个生态城市发展建设和景观绿化构成呼应效果。据北京市园林科学研究所观测推算,绿化覆盖率达30%时,气温可下降8%;绿化覆盖率达40%时,气温可下降10%。同时太阳福射经过植物后,60%~80%会被植物所吸收,这样就削弱了热源的作用,从而使周边温度降低3~8 ℃。与此同时,在相对湿度为47%~53%时,人体最为舒适,当处于干燥环境中时,植物叶子还具有蒸腾作用能够增加其周围的湿度。数据可以表明在全球气候变暖的今天,垂直绿化也有降温增湿的作用,另外对空气环境影响而言,也起到了通风防风,净化空气的效果。
5.5 透水铺装的应用
现我国城市市场的硬质地面材料常见主要分为:砌块砖、水泥路、植草砖和塑胶地面等(表1)。
现在我国的城市人行道使用的透水铺装以透水砖为主(图8),透水地面由于渗透蒸发能力强,在下雨天可以将雨水渗透到土壤层,防止路面径流缓减市政排水的压力;天晴时蒸发作用可以降温,改善路面上方的微气候,对于缓减城市热岛效应有明显的作用。塑胶橡胶多用于游憩和儿童场地,但不好维护,有一定吸水性(图9)。所以在实际使用时透水面砖是一种生态的,有利于生态的铺装材料(表2)。6 海绵城市理念对于生态城市发展建设的意义
6.1 社会意义
6.1.1 经济性、生态性
老旧城区改造面临空间改造条件有限、改造难度大等问题。相比建设大型地下雨水储蓄池、大规模改造雨水管道等硬性灰色方案,设置改造软性的海绵设施不妨为更好的方法。在改造设计中,可通过两个大方面进行改造。一是原有的老旧建筑雨水管断接技术,集中贮存雨水,将雨水管线接入周边城市绿地中,也可利用小区已有内部的花坛、绿地、雨水池等建筑设施空间布置雨水花园、生态滞留带;二是城市道路可结合城市道路绿化带、树池、花池等绿化空间,布置成生态树池、生态停车场等低影响开发设施,有效地对老城区雨水管理加以蓄、留、渗、排等。
6.1.2 海绵城市建设对于减少城市内涝也有明显改善
通过海绵城市的建设,能很大程度上减轻城市防洪排涝的压力,将防、排、蓄、渗、滞等措施合理地结合起来。有利于减少城市洪涝灾害的发生,城市生态水系统需要海绵城市的措施加以解决,维护城市居民安定的生态生活环境。可减少雨水渗透的时间,缓解雨水的压力,补给地下水,有效减轻城市内涝。
6.1.3 海绵城市的建设可改善城市水资源短缺的问题
经济发展越来越快,我国城镇化的速度也越来越快,随着城市人口不断增多,城镇化水平的不断提高,许多城市水资源匮乏的问题日益突出。通过海绵城市建设,为实现自然生态雨水收集的有效再利用,在很大程度上缓解城市用水资源难、排水难的压力。
6.2 经济意义
海绵城市建设跟以往不同偏向重视对已有的对天然水系保护利用,减少了巨大的管道改造工程量,减少工程资金投入,提高了经济效益。另外还减少了城市水灾发生的可能性,以及避免水灾所带来的城市经济损失。建设的海绵城市建设的储水设施与城市已有的生态景观、绿地、景观水体紧密结合,丰富完善城市生态系统。成本相对管道的修理与改建较低,还能大大减少城市水环境污染治理维修费用,降低城市内涝所带来的损失。
6.3 生态意义
建设海绵城市应用有利于城市生态环境的发展与建设。海绵城市强调增加绿地,多进行的是软化改造,降低城市地面的硬化比例,对硬质地面材料也有相应要求。有研究表明,城市越来越多的地面硬化,第一时间直接阻断了雨水补给地下水的途径,让雨水白白流失了,实际上又是缺水的,使地下水水位难以回升越来越低。软化改造还可以增加城市绿色空间,改善人居环境,提高绿地率,促进城市生态建设。
7 结语
我国提出的海d城市体系主要参考了美、德等国的雨洪管理理论研究与实践经验,和近年来我国频繁出现的城中看海的现象。在海绵城市理念指导下的生态城市建设不仅可以满足城市绿地的生态环境发展、游憩娱乐、文化教育、环境美化等基本功能,同时还可以有效地辅助城市水利设施处理城市雨洪问题,发挥出生态城市中绿地系统更大的潜力。生态城市的构建也会反过来影响海绵城市体系的规划,使海绵城市体系的结构布局更为合理、构建过程更为流畅、作用效果更为明显。海绵城市体系的构建不要求大改大建,更多的是一种软化的改造手段,以最小的资金投入取得最佳的建设结果。生态城市绿地系统虽可作为海绵城市体系的重要载体,但是由于海绵城市体系对城市雨水管渠系统具有较强的依赖性。 随着生态城市建设的发展,也会探索出更多合适的海绵城市建设手段和新的发展方向。
参考文献:
[1]王云才.景观生态规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:192~212.
[2]王文亮,李俊奇,王二松,等.海绵城市建设要点简析[J].建设科技,2015(1):2 ~3.
[3]刘章君,郑志磊,洪兴骏,等.城市雨水径流生态处理研究现状与进展[J].海河水利,2011(3):39~40.
雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地,被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化,并使之逐渐渗入土壤,涵养地下水,或使之补给城市用水。雨水花园是一种生态可持续的雨洪控制、雨水利用的工程方式,是实现海绵城市的一个重要手段。
本文主要对雨水花园在国内外的发展、应用等方面进行了简要的分析和研究,并说明了雨水花园在当今海绵城市发展的重要作用,并针对其中存在的问题提出了有效的解决措施。
【关键词】雨水花园,海绵城市,应用
一、引言
雨水花园在国内算是一种新型的生态技术,此项技术在国外得到了广泛的应用,已经成为了城市建设中的一个重要组成部分,可以为城市的可持续发展打下一个更好的基础。随着我国城市化建设的快速发展,人们对雨水的回收和利用也愈加关注,因此,雨水花园在城市建设过程中得到了更为广泛的应用。雨水花园的发展为构建“海绵城市”、“生态城市”、“低碳城市”等提供了有利的基础条件。
二、研究现状
2.1、国外研究现状
雨水花园的发展,是人们从古至今都一直关注的重点内容。从最开始对于生存的需求,到后来对生活品质的要求,再到当今时代对生态的诉求,雨水花园技术的发展开始逐渐成熟。国外的雨水花园的发展主要可以分为以下三个阶段。
2.2、国内研究现状
现阶段,我国对于雨水花园技术的研究还处于理论基础阶段,在实际应用方面还不够成熟。我国有很多关于雨水花园的理论书籍,从多个角度对雨水花园技术进行全面的理论研究,这也为其实际应用和研究起到了一定的指导作用。随着我国城市化的发展,雨水花园已经逐渐成为提高城市雨水利用率的有效方法之一,雨水花园与城市建设的有效结合将会在雨洪管理中发挥出极大的价值效益。以北京为例,在我国北京是第一个开展关于雨水利用率研究的城市。到目前为止,北京市已经成功建成超过1200个雨水利用工程,雨洪利用也已经达到4500万立方米。随着时间的推移,北京市的雨水花园建筑已经初见规模,例如北京奥林匹克森林公园的建设,其中就应用到了雨水花园的基本理念。
三、雨水花园的应用
3.1、居住区
由于居住区的硬质景观比较多,所以居住区最好应该安装排水系统,虽然大多数的雨水都可以直接进入到地下的管道中,但是如果遇到暴雨,居住区的道路就会出现严重的积水情况。最近几年,随着我国城市建设的发展,雨水花园技术在居住区中也得到了普遍的应用,雨水花园的工作原理是通过收集来自屋顶的雨水与小区内的景观用水系统进行有效的结合,这样可以极大的提高用水率。除此之外,如果在降水量较大的地区应用雨水花园技术,不仅可以有效改善屋顶积水的情况,还可以有效提高居住区的绿地面积。但是在实际应用时,还应该注意土壤条件等对雨水花园技术的影响。
3.2、街道景观
雨水花园在道路景观中的主要作用是在街道中央设立分隔带绿地,当雨水经过道路进入到分隔带之后,雨水花园就可以利用储水和净化等功能,进而起到降低雨水径流量以及降低雨洪污染等作用,进而实现雨水的二次利用。除此之外,雨水花园技术的有效应用可以有效降低道路积水的压力。
3.3、屋顶花园
现阶段,很多城市的多层或者高层建筑一般选择有组织排水形式。但有组织排水方式的屋顶也有其缺陷点,如耗费大量的工程管线进而造成投资增多,同时还造成了资源浪费。所以,设计部门应该不断学习和创新,找到适合于雨水花园的设计,并将其应用到屋顶花园建设中去,进而不断完善雨水的收集体系。
屋顶绿化主要由几个基本层次构成:即保护层、排水层、过滤层以及植被层等等。其中,保护层的作用是保护屋面和植物的根系不被雨水冲刷起到防护的作用,保护层一般可以使用塑料、水泥等进行铺设;排水层的主要用途就是将种植层中多余的雨水收集起来,然后将其运送到排水装置中,这样可以避免积水过多而使种植层被淹没,排水层通常可以选择碎石、浮石、塑料编织垫、碎煤渣等成分进行铺设,厚度通常控制在5~15cm之间;过滤层的用途是将种植层中冲出来的泥沙排出,这样可以有效防止排水管被泥沙堵塞,主要选择土工布进行铺设。
在选择植被的土壤时需要注意,最好选择那种空隙较大、密度较小、耐雨水冲刷并且适合植物生长的天然土壤或者人工合成的土壤。通常情况下选择火山石、浮石、膨胀黏土或者专门用于种植的人工土壤等。一般情况下,屋顶集流系统主要由屋顶集流面、雨水径流过滤器以及集水箱等几个部分构成。收集雨水时,雨水先要通过屋顶集流面进入到庭院内的雨水花园中,与此同时道路上的雨水也会被两侧的雨水花园收集起来。
四、雨水花园应用维护措施
4.1、在暴雨过后检查雨水花园的覆盖层以及植被的受损情况, 及时更换受损的覆盖层材料与植被;
4.2、定期清理雨水花园表面的沉积物, 以免使其渗透能力下降, 降低其效果;
4.3、定期清除杂草, 同时对生长过快的植物进行适当修剪;
4.4、根据植物生长状况及降水情况, 适当对植物进行灌溉。
五、雨水花园对“海绵城市”的意义。
5.1、通过滞蓄削减洪峰流量、减少雨水外排保护下游管道、构筑物和水体;
5.2、利用植物截流、土壤渗滤净化雨水,减少污染。
五、结束语
在国家大力提倡“海绵城市”的今天,水资源的节约与利用成为当今城市建设热门话题。雨水花园技术具有结构简单、造价低、效果明显等优点,在“海绵城市”建设中具有广泛的市场。但是,在应用此项技术的过程中,还涉及到怎样快速提高雨水花园的效率等问题,所以从事园林工作的人员应该不断研究与创新,使雨水花园技术发挥出最大的功效。
参考文献
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[2] 王文轩.屋顶绿化设计及管护技术要点[J].中国园林.2015(15)
[3] 李江明.城市公园景观规划设计探讨[J].水土保持通报.2015(12)
关键词:水资源;海绵城市;风景园林学
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
在国家新的政策下,国家确定16个城市成为海绵城市建设试点,根据《海绵城市建设技术指南》,今后城市建设将以海绵城市为目标,发挥利用雨水资源的优势,强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等生态措施来组织排水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。因此,风景园林专业人员正成为“海绵城市”建设的重要力量,不仅面临着机遇,也面临着更多的挑战。作为一个园林专业教育工作者希望在新时期、新形势政策、新技术理念的指导下深刻理解风景园林专业的特征,明确专业的主要培养方向,掌握与本专业相关的多学科知识,拓宽眼界,强化专业素质的培养,培养出更加适应社会需要具有扎实知识和技能的风景园林专业人才。
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 低影响开发 绿色基础设施
【中图分类号】 C912.81 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2016.21.005
自本世纪以来,随着我国城市化进程加快,导致了河流、湖泊、绿地等生态环境不同程度地受损,如地面不透水硬化面积增加,破坏了城市原有的自然生态系统和水文特征。城市开发建设后,原本可以大量渗入地下的雨水在短时间内形成径流,经管渠、泵站等灰色基础设施快速排放,往往造成排水系统不堪重负而发生内涝,大量雨水不能入渗和有效利用。在传统的雨水“快排”模式中,除蒸发和少量的下渗外,径流的排放量超过80%,造成了雨水资源的大量流失和城市内涝,带来了城市洪涝和缺水的双重问题。我国的城市普遍存在内涝、水生态环境恶化、水资源流失、水环境污染、水安全缺乏保障等一系列问题。
“海绵城市(Sponge City)”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。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。海绵城市建设是实现城市雨水可持续管理的重要途径,首先是保护和恢复城乡重要海绵体,如河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区域;保护水源涵养地、林地、草地等具有较高雨水调蓄能力的绿地要素,维持城市的自然水文特征。其次是合理控制开发强度,并通过低影响开发设施,促进雨水的渗透、储存和净化,最大限度地维持或恢复城市开发前的自然水文循环,实现城市雨水的可持续管理。海绵城市与智慧城市、园林城市、生态园林城市、生态城市、宜居城市、气候适应性城市、韧性城市等发展模式有机结合,营造自然生态的、可持续发展的城市。
国外海绵城市建设相关领域的研究与实践
国外海绵城市建设的相关领域研究与实践始于20世纪60年代,代表性的理论和实践包括美国的最佳管理措施(BMPs)、绿色基础设施(GI)和低影响开发(LID)德国的自然开放式排水系统(NDS),英国可持续排水系统(SUDS)澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)欧盟的水框架指令(EUWFD)等。
最佳管理措施(Best Management Practices, BMPs)。20世纪60年代,美国开始重视雨水径流(污染)控制和合流制排水系统污染控制的研究,以改善水质环境。20世纪70年代,美国提出“最佳管理措施”即雨水管理技术体系,首次被引用在1972年通过的联邦水污染控制法修正案(Water Pollution Control Act Amendment)中,并在1987年的《清洁水法修正案》(the amendment to the Clean Water Act, CWA)中制定了促进全美范围内关于非典源污染控制的条款,自1970年代以后成为欧美地区城市开发、暴雨管理、排水减灾等相关措施的主要依据原则。美国环保局(EPA)将BMPs定义为“在特定条件下用于控制雨水径流量并改善雨水径流水质的技术、措施和工程设施最具成本效益的方式”。①1997年,美国国会颁布新的《清洁水法修正案》,为管理水污染物确立了基本框架,包括设计暴雨的洪峰流量控制和水质控制。1998年,美国土木工程学会和联合国教科文组织(1999年)将“可持续的城市水资源系统”定义为“其设计和管理可以满足现在和将来社会的需要,同时也可以维持他们生态、环境和水文循环的完整性”。同时,美国绿色建筑协会(USGBC)的能源和环境设计先锋奖(LEED)中也规定了和暴雨管理规划相关的标准。例如,当地表不透水面积小于50%时,必须实施暴雨管理规划,以保证开发后的洪峰流量和水量不超过开发前的标准(1~2年一遇24小时);而不透水面积大于50%时,开发后的洪水径流总量比开发前的总量少25%(2年一遇24小时)。上述法律、法规和政策制定的目的即为促进和监督BMPs的实施和应用②。BMPs既是暴雨暴雨径流控制、沉积物控制、土壤侵蚀控制技术,也是防止和减少非典源污染的管理决策。其目标除了抑制暴雨地表径流洪峰流量之外,还可以增加水资源的利用并且改善暴雨期间水质污染。减少洪水损害、最小化径流、减少土壤的侵蚀、保持地下水补给、减少面源污染、保证生物多样性和河道的完整性,减少污染径流,提高水体的服务功能,保障公共安全。BMPs的基本目标是通过加雨径流的控制来缓解城市建设与水生态环境之间的矛盾。为了实现此目标,美国对城市雨水径流控制的要求提出了明确的规定和通用的计算方法(SCS方法、合理化公式、改善的合理化公式)。在区域和城市尺度,新泽西雨水管理手册提出了RSWMP规划流程和导则(Regional Stormwater Management Plans, RSWMP),包括规划委员会的建立、水资源和环境规划部门的组织与协调、规划的制定与评估等步骤。
自然开放式排水系统(Natural Drainage System, NDS)。20世纪80年代,德国逐步建立和完善了雨洪利用的行业标准与管理条例。1989年,德国出台《雨水利用设施标准》,标志着雨水利用技术的初步成熟。自然开放式排水系统(Natural Drainage System, NDS)作为一种设计策略,其目标是针对城市水生态环境的问题,降低雨水径流的量,联通雨水设施廊道,削减初期雨水中的污染物含量。
首先,NDS对于径流流量的控制所采用的常用方法是径流的暂时性滞留,以推迟洪峰径流,并使排放到雨水管网的径流流速在可控制的范围内(与开发前的径流速率相当)。其次,为保护河流等水系廊道的完整性,保护区域及缓冲区域的范围、长度及保护的等级需要明确。最后,考虑到降雨量、水质和环境舒适度等环境因素,德国规划管理部门针对不同用地类型制定了与之相适应的环保政策、依据和保障及设计标准。例如,对于商业区,德国联邦及各州法律规定受污染的降雨径流经处理达标后才允许排放,而新建成区域则需要考虑雨水的回收与利用问题,减少雨水排放量,以减免雨水排放的费用。NDS系统在德国的城市社区尺度实践案例众多,例如位于汉诺威的康斯伯格社区(Kronsberg, Hannover)即为雨洪管理工程措施和风景园林设计相互结合的典型实践案例。该社区在雨水收集上采用了过滤式沉淀槽、渗透型地面、植被渗透浅沟、雨水花园、人工湿地等多种方式收集和调蓄雨水。建成后的康斯伯格社区的径流量(19mm/年)接近未开发前的自然状态(14mm/年),仅仅为传统社区径流量(165mm/年)的1/9。
可持续城市水资源系统(Sustainable Drainage System, SUDS)。上世纪末,英国牛津的罗伯特・布雷(Robert Brey)开启了可持续城市排水系统(Sustainable Drainage System, SUDS)的研究、设计和应用,代表了英国针对城市内涝等环境问题提出的可持续性城市排水系统,关键性技术包括源头控制设施、渗透性铺装、雨水滞留池、雨水渗透沟渠和绿地屋顶、过滤植被带、地下储水设施等③,其目标是:1)保护和改善水质,城市水资源管理的重心由“利用”转为“控制”;2)协调社区的居民需求与水环境之间的关系;3)利用城市水系统为野生动植物提供栖息地;4)鼓励地下水的自然性回灌等。SUDS的设计目的是促进雨水渗入地下,或者在源头控制雨水进入雨水设施,以模仿自然式的排水方式。近十年已在英国及欧洲多个城市应用。2004年,英国规划与环境部门合作发行了SUDS建设指南,并在2009年进行了更新,该建设指南中的地方标准包括康沃尔郡、临界流域、地区、高速公路等多个尺度中SUDS设施。康沃尔郡SUDS建设指南则将所有可达的公共开放空间和城乡绿地均纳入到可持续排水系统之内④。
绿色基础设施(Green Infrastructure,GI)。1999年8月,美国保护基金会(The Conservation Fund)和农业部林务局(The USDA Forest Service)首次明确提出了绿色基础设施的定义,即绿色基础设施是国家自然生命保障系统,是一个由多要素组成的相互联系的网络,这些要素包括:1)水系、湿地、林地、野生生物栖息地及自然区;2)绿色通道、公园及自然环境保护区;3)农场、牧场和森林;3)荒野和其他支持本土物种生存的空间;它们共同维护自然生态进程,长期保持清洁的空气和水资源,并有助于社区和人群提高健康状态和生活质量。⑤绿色基础设施理念认为城市问题产生的根源是土地开发和保护战略对生态系统乃至社会产生的一系列影响,强调从产生实际问题的源头开始实施管理,并应用一系列的生态技术以消减问题的严重性。
2008年美国环境保护署(United States Environment Protection Agency,USEPA)在《2008绿色基础设施行动策略》中将GI定义为“利用和模仿自然的进程来渗透、通过植物或蒸腾作用重新让水返回环境或者是在暴雨、地表径流等产生的地方重新利用它们”。至此,GI将作为“基础设施”的本意解释,即一系列结合自然系统和工程系统的产品、技术和措施,突出模仿自然水系统过程,从而达到改善环境质量和提供公共设施服务的目的,它应该和其他城市基础设施一样,能够引导城市发展⑥。塞巴斯蒂安・莫法特(Sebastian Moffatt)编写了加拿大《城市绿色基础设施导则》(A Guide to Green Infrastructure for Canadian Municipalities);沃姆斯利(Walmsley)结合美国新泽西州的案例,提出了绿色基础设施的5个设计标准。
2011年,美国城市绿色基础设施总体规划(NYC Green Infrastructure Plan-NYC and NYCDEP 2011)在城市雨水径流方面提出了新的绿色基础设施的概念,并提出了传统基础设施和绿色基础设施之间关系及如何有效衔接。其初衷是由于现代城市扩张迅速,大量土地由林地、农地等自然、半自然类型转变为建设开发用地,自然空间的大面积消失和破碎化,绿地空间的生态服务功能严重退化,使原本以郊野和自然区域为基质、以城市为斑块的格局出现了关系反转。而应对这一转变的途径是将破碎的绿地斑块通过廊道连接成为可持续发展所依赖的“基础设施”。
2011年,纽约市政府了2030年纽约城市的新规划(Greener Greater New York),对城市雨洪管理体系进行了分类,其中2项目标与城市水资源的管理相关:其一是将用于休闲娱乐的景观水体比例由48%提升至90%;其二是提升城市社区、自然系统和基础设施的抗灾能力,推广绿色基础设施和雨水管理设施,并实施灰色基础设施的升级(抵御10年一遇标准降雨的目标),如扩建管网或者修建控制合流溢流(CSO)污染的控制设施,以达到灰色基础设施和绿色基础设施的耦合⑦。
低影响开发(Low Impact Development, LID)。20世纪90年代,基于BMPs最佳管理措施的理论和技术,美国马里兰州的乔治王子县(Prince George's County)及西北地区的西雅图(Seattle)和波特兰(Portland)共同提出了新的雨水管理、控制和利用技术综合体系⑧,即低影响开发,一种以模拟自然排水方式为核心的雨洪管理技术⑨。2000年,美国国会修订了《清洁法案》,并对城市雨水污染的评价与监测、雨水资源管理和雨水径流污染控制的技术体系,以及合流制排水系统和雨水处理技术等作了规定,其中就包括雨污分流系统、合流制储存设施和实施低影响开发技术,以减少暴雨径流流入排水系统等灰色基础设施的负荷。LID措施有效补充了BMPs体系并在一定程度上弥补了BMPs体系的缺陷。LID作为一种场地设计策略和城市土地保护及发展战略,是一种基于微观尺度控制措施发展而来的雨水管理技术,其原理是通过分散性的、均匀分布的、小规模的基础设施对雨水径流进行源头控制,并通过渗透、过滤、存储、蒸发及径流截取等设计技术,实现对暴雨径流及污染的控制,缓解或修复开发所造成的难以避免的水文扰动,最大程度地降低土地开发对城市水文条件和生态环境的影响。2003年,美国西雅图市的高点社区(High Point,面积约53hm2)开始了为期6年的重建工程,引入了低影响开发LID的多项措施,以自然开放式的排水系统(NDS, Natural Drainage System)的设计手法使具有高人口密度的城市居住空间在人居、休憩、环境改善、径流控制和雨水利用等多个方面取得了良好的平衡,获得2007年美国城市土地学会ULI全球卓越奖。
水敏感性城市设计(Water Sensitive Urban Design, WSUD)。20世纪末,澳大利亚政府及管理机构提出了水敏感性城市设计的理念,并先后于2000年和2007年召开以“水敏性城市设计”为主题的城市发展会议。水敏感性城市设计是澳大利亚对传统城市开发措施的改进,其强调通过城市规划和设计的综合分析来减少城市建设对自然水循环的负面影响,并保护水生生态系统的健康稳定,旨在城市开发设计过程中控制和管理开发后的水体循环,以保护水环境的自然状态及可持续发展,同时将雨洪作为一种资源加以利用,实现城市防洪、雨水污染控制、雨水资源利用、水环境生态保护、城市景观综合效益提升等。
WSUD体系将城市水循环视为一个有机的整体,力图实现雨洪管理、饮用水供应和污水管理的一体化。该体系认为城市的灰色基础设施和建筑形式应当与场地的自然特征相一致,并将自然降雨和城市污水视为一种可以利用的资源。其关键性的原则包括:1)保护现有的自然特征和生态环境;2)维持集水区的自然水文条件;3)保护地表和地下水水质;4)降低供水管网系统和雨水管网的负荷;5)减少排放到自然环境中的污水;6)将雨水和污水的收集、净化、利用与风景园林相结合,以提升美学、社会、文化和生态价值。
WSUD反映了面对城市内涝等环境危机时在城市规划、设计和建设过程中发生的根本性的策略转变,使雨水及污水资源的管理和利用由传统的单一排放模式转变为系统的循环和控制模式。WSUD水敏性城市设计在澳大利亚应用广泛,如应用在澳大利亚墨尔本东南约35公里的林恩布鲁克房地产项目(Lynbrook Estate)。
欧盟水框架指令(Water Framework Directive, WFD)。2000年底,欧盟开始实施水框架指令(Water Framework Directive, WFD),是欧洲国家第一份正式的系统性的关于城市水资源平衡及可持续利用的官方文件,作为一个强有力的规章制度,欧盟水框架指令为英国、德国等欧洲多个国家水规划和管理提供了参考标准。近10年来较新的水管理策略还包括《渗透标准区域水法》(Regulation for Infiltration in regional water law)及2010年出台新的《暴雨管理方法》(Stormwater Act)等。
这些规章颁布的主要目的是保护和改善河流、湖泊、地下水及沿海的水资源,在整个欧洲实施综合流域管理,以达到保护水生态环境的目标,并且提供了可以参考的理论和技术框架,使自然水资源得以可持续的开发和利用。其基本目标是:1)保护和增强水生生态环境系统;2)在有效的水资源保护的基础上,推进可持续的水资源利用;3)为平衡、平等、持续的水资源利用提供充足的地表水和地下水;4)为保护和改善水生生态环境,减少和避免污染物的排放;5)减少旱涝和水涝灾害;6)保护陆地和海域水体;7)建立保护区域和生物栖息地。
为确保国家内部及国际合作,成员国必须在行政安排、排放标准、环保技术、经济措施、管理机构等方面均做出适当的协调⑩。EUWFD规定,每个流域建立的措施和方案均必须保证地下水的供给平衡,并将水域保护和污染控制紧密结合,将河流和湖泊等水生态系统视为一个整体进行统一的管理和监测,而非根据行政范围实施。
2004年,法国将《欧盟水框架指令》转换为国内立法,并确立了水资源管理的4个基本目标,即恢复水体的良好生态状况、减少甚至消除有害物质的排放、在保障政策制定和监督过程中引入公众的参与、考虑关于用水服务的成本补偿原则。为此,法国制定了详细的执行进展和时间计划,以明确目标和可操作的方案。
西方发达国家城市雨水管理经验对我国海绵城市建设的启示
英、美、澳、德、日等国家针对城市化过程中所面临的内涝频发、径流污染加剧、水资源流失、水生态环境恶化等突出问题,分别形成了效仿自然排水方式的城市雨洪可持续发展和管理体系,相应的措施和技术也得到了长足发展和实践应用。其雨水管控方法、理论体系、法律法规和实践效果既存在相似性也存在差异性。
我们应借鉴西方发达国家已经成熟的雨水管理措施,更好地推进海绵城市建设。基于我国现有雨水管理法律法规不完善、管理制度不健全、市场激励机制缺乏、技术力量薄弱及公众意识薄弱等现状,笔者对我国海绵城市的建设有如下思考和建议:
建立健全的雨水管理法律法规体系。将海绵城市建设和低影响开发理念融入规范性文件,确定在推进海绵城市建设过程中以雨洪管控、削减污染为主要目标,规定新建、改建、扩建工程均应进行低影响开发技术的设计和建设,并增加降雨径流总量控制性目标的相关规定。新建区域应进行雨水综合调控规划和工程设计,且城乡绿地功能提升、低影响技术应用应与主体工程同时设计、施工和投入使用。
在相关法律法规等规范性文件中增加关于雨水管理的鼓励或惩罚性规定。在低影响开发技术推广初期,建议制定雨水管理激励机制,将应用低影响开发技术区域的面积按照相应比例换算为绿化面积,间接提升该区域的容积率;也可根据该区域对径流总量控制的效果对业主给予相应补贴,鼓励开发商的环境友好行为。在低影响开发技术推广后期,建议制定雨水排放违规收费办法,当该区域的径流总量控制率未达到相应的控制目标时,有关执法部门应结合其实际径流总量以及该区域面积等,收取相应的雨水排放费用。建立海绵城市建设评价体系,严格按照海绵城市建设、雨水管理相关法律法规以及技术导则的详细内容进行评分,并与相应的激励、惩罚机制挂钩。
多部门、多学科协同开展雨水管控工作。城市雨水管理工作涉及多个部门,包括水务部门、环保部门、规划部门、市容绿化部门及国土资源部门等相关部门。建议在进行雨水管理和海绵城市建设时,确定组织和负责部门,并形成联动工作机制,成立由生态专家、水文专家、风景园林师、建筑师等组成的专家工作组,协助相关部门开展雨水管理工作。
加强雨水管控技术的研发与应用推广。针对各城市的区域气候特点和环境状况,从中心城区、城郊区域、卫星城及乡村地区的城乡梯度,老城区、新城区和新建区的时间梯度,商务区、居住区、工业区、农业区等功能类型,研究不同梯度和功能类型的场地特征、环境状况,研发上述类型中各类绿地适用的雨水低影响开发的技术体系和模式,包括雨洪管控的绿地空间规划设计技术体系,雨水花园、生态植草沟、下凹绿地等技术优化和集成,绿地中绿色与灰色基础设施空间耦合技术,绿地空间雨洪调控功能增效提能技术,等等。
强化公众的雨水管理和利用意识。当前,群众对于雨水管理、绿色基础设施、低影响开发等理论缺乏认知和重视度,应结合低影响开发示范工程,创建海绵城市示范教育基地,加强海绵城市、低影响开发、绿色基础设施等理论和实践措施的宣传。科研单位和非政府组织可以通过发表文章、项目展示等方式,加大宣传力度。政府也可通过颁布雨水管理最佳试点等奖励方式,鼓励业主重视海绵城市建设;配合试点推广活动,编印相关的宣传手册、环保购物袋等宣传品,免费向公众发放;通过电视台、网站和报纸等媒体,及时宣传海绵城市建设工作动态和成果。
注释
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关键词:海绵城市 生态树池 年径流体积削减率 峰流量削减量
Abstract:In many cities of China, the rainstorm waterlogging frequently, by introducing the ecological tree pool, can realize the multiple benefit waterlogging prevention, water resources utilization, landscaping in a certain extent. Based on the Ministry of housing and urban construction SpongeBob urban construction technology guide, low impact development of rainwater system construction ", by water balance method calculation ecological tree pool design parameters, determined under certain conditions of the catchment area, ecological tree pool of runoff reduction rate and different reproduce standard corresponding to the peak flow reductions, and points out that ecological tree pool can improve the regional Pipeline Comprehensive Drainage diversion ability.
Keywords:sponge city ecological tree pool Annual volume reduction rate Peak flow reduction
1 概述
目前,城市径流雨水的排放大多采用“路面―雨水口―雨水口连接管―市政雨水管网”的传统排水方式。暴雨时径流量激增,并在汇入雨水口过程中冲刷起大量地表污染物,加大了雨水管网排水压力并污染城市环境。依赖大规模基础设施和管网建设的传统雨水排放思路已经难以满足现代城市雨水排水排渍管理的要求。
为从源头缓解城市内涝、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,国家提出了建设“海绵城市”的新理念,提倡构建低影响开发(LID) 雨水系统。“海绵城市”是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1]。“海绵城市”强调以“慢排缓释”和“源头分散式”控制为主要规划设计理念,为新型城镇化建设提供重要保障。
2 生态树池基本工作原理及特点
生态树池作为一种小型生物滞留设施,一般由种植土层、砂滤层、排水系统以及灌乔木组成[2]。生态树池以其占地面积小、应用灵活等优点已成为国外街道普遍应用的低影响开发设施,其收水口一般采用侧篦形式,收集地表径流后由土壤渗滤排入市政管道,是一种新型的道路生态雨水口。
生态树池与原有雨水口的联合应用客观上增加了道路排水口的数量,提高了路表排水设施的综合排水能力,且相对于常规雨水口截污设施净化效果更为理想,在一定程度上缓解了雨水口截污与快排的矛盾。径流雨水经树池侧壁集水口进入,流经渗透系数较大的土壤过滤介质,通过土壤中的微生物降解有机物、氮、石油类污染物等,同时沉淀和吸附有机污染物及重金属。植物根系的存在起到了对营养物的吸收和蒸腾作用,树池中多选用本地适应性强且根系不太发达的植物[3]。经土壤过滤后的雨水收集于底部穿孔管中排出,雨量大时超过蓄渗高度的雨水经溢流管汇入雨水排水系统,同时可在树池出水处设蓄水箱以收集雨水作绿地浇洒等用途[4]。
3 生态树池设计参数
生态树池系统的蓄水层厚度、渗透速率以及空隙储水量决定了设施的径流体积控制能力。在设施的蓄水层厚度、渗透系数、填料厚度等主要设计参数确定的情况下,单位面积的处理设施径流体积控制能力确定,即固定面积场地内处理设施面积率愈大,相应雨水控制体积愈大。但考虑到建设经济性与场地规划的实际可操作性,并非处理设施面积愈大愈好,应结合设施造价与控制效率综合考虑[5]。
参考生物滞留设施的“完全平衡水量体积削减法” [6],树池渗滤系统的单位时间内可控制水量,见下式:
(1)
式中 V――计算时段内进入生物滞留设施的雨水径流量(m3);
G――计算时段内生物滞留设施填料层空隙的储水量(m3);
Vw――计算时段内蓄水空间内的储水量(m3);
S――计算时段内雨水设施的下渗量(m3)。
(1)设施下渗量
计算时段内设施的下渗量,如式
(2)
式中 K――设施渗透系数,因树池底部设有排水管,该值取填料渗透系数即可(m/s);
ht――蓄水层设计水深(m);
df――种植土与填料层总厚度(m);
Af――树池渗滤系统的表面积(m2);
T――计算时间,常按一场雨 120min 计算(min)。
(2)蓄水层储水量
当树池渗滤设施的进水量大于土壤渗透量时,则会在树池蓄水层中形成积水,则树池表面最大积水量即为树池蓄水高度与表面积乘积,如式(5-3)所示:
(3)
(3)空隙储水量
(4)
式中 n――植土和填料层的平均空隙率,一般取0.3左右。
以武汉地区为例,种植土采用砂质土壤,渗透系数 K=5×10-6m/s;因树池土一般需满足小乔木根系的生长,现设计树池种植土层厚度 df=0.8m;ht=0.2m。根据以上四式计算单位面积树池的设计径流总量为V=0.49m3。
4 全年削减的径流体积和削减率计算
全年径流体积削减量计算可以采用多年统计降雨量法。假定 Hmm 为雨水设施的设计降雨量,单次降雨能削减的径流体积为 V1,V1对应于 H’mm 的降雨量。根据多年降雨资料统计,年平均有 n 场雨,降雨量大于或等于 H’mm 的场数为 a,小于 H’mm 的场数为 b,则有 n=a+b,且 n 场雨对应的降雨量为 Hi(i=1、2、…n),b 场雨对应的降雨量为 Hi(i=1、2、…b)。则全年削减的径流体积和削减率的计算式为:
(5)
(6)
式中:v’’――全年径流体积削减量,m3;
η――体积削减率,%。
5 峰流量削减
由于汇流面内的径流雨水通过雨水贮存和滞留设施,致使径流外排体积减少产流和峰值时间延后,进而达到削峰效果。当未采用贮存及滞留设施时,峰值流量Qf (l /s)可按式传统流量计算公式计算,其中集流时间Tc=t1+mt2+b。当采用生物贮存或滞留设施时,假定汇集径流雨水均汇集到设施中滞留,多余的雨水再流出,此时对下游来讲,Tc值将不再仅是原来的t1 、t2和 b,还应包括峰滞时间 t' ,即采用贮存设施和滞留设施后外排径流较未采用这些设施的滞后时间,则有Tc=t1+mt2+b+ t'。其计算原理示意图见图 5.1所示, Td 使用设施后达到峰值流量的时间,则t'= Td-Tc,Te 为使用设施后下游开始产流的时间。假定下游从产流至达到峰值的时间仍为Tc,那么生物滞留设施对应的设计规模应为 0~ Te时间段,即峰滞时间 t' 产生的径流体积。
(7)
式中:t1――地面集流时间,min;
m――管道折减系数;
t2――管道汇集时间,min;
A、C、n、b――地方参数。
图5.1 峰流量削减原理图
仍以生物滞留为例,采用上述原理计算设施一定规模条件下对不同实际降雨量的洪峰削减率,具体计算如下:
假定生物滞留设施的设计降雨量为 Hmm,当重现期为 P 的降雨事件发生时,该规模对应在 p 的降雨过程线的时间为tx,其值如下:
(8)
计算得出tx值,则该时间即为使用该规模的设施后的峰滞时间 t'。则t=tx+ Tc,峰值流量变为(此法成为集流时间滞后法):
(9)
假定重现期 P 对应的峰值流量为Qmax ,则有该设施的削峰率为:
(10)
式中: Qmax ――洪峰流量,m3;
Qz ――经生态树池削减后的流量,m3;
γ――洪峰削减量,%。
假定汇水面积 F=700m2(即100m 四车道半宽面积,行车道宽3.5m)范围内,植株间距5m的 1.5m×1.5m正方形生态树池[7],在 100m 四车道的一侧生态树池面积为 45 m2。根据武汉市 1977―2006的降雨统计资料确定,道路径流系数取 0.7,计算其对应的年径流体积削减率为48.6%。
根据2000年修编的汉口暴雨强度公式: (11),不同暴雨重现期对应的洪峰削减量,见表1,
不同暴雨重现期树池对径流峰流量削减率 表1
暴雨重现期P 洪峰削减量γ
1 36.27%
2 32.5%
3 27.73%
一般雨水管道设计时均按照设计重现期的峰值流量进行设计。由于树池的雨水蓄渗作用,道路径流峰流量大大降低,即雨水管道所承担的排放流量也相应降低。
6 生态树池与传统排水系统的衔接设计
城区道路路表以雨水口泄水为主要排水途径,在与树池排水衔接设计时,可将树池布置于雨水口上游,路面雨水沿横坡汇至路侧偏沟时,树池进水口先于道路雨水口截留偏沟中径流。当树池进水流量大于树池处理能力,将从设施中溢流管排出,或偏沟纵坡较大时流速较快,在树池进口处发生超越,只能由下游雨水口截留排除。假设生态树池系统的进水口截留率为 100%时,当降雨厚度不大于树池设计规模时,理论上树池将处理偏沟中所有流量;但当降雨厚度超过树池设计规模或降雨强度较大时,在树池进水口时将产生超越流量,下游雨水口可截获该部分流量。若偏沟流量超过树池排水能力或偏沟中流速较大时,溢流或超越流量再由雨水口排放。该布置方法在降低市政管网排水负荷的同时,也保证了道路排水安全。
图6.1 渗滤树池-雨水口排水模式示意图
生态树池系统的排水管一般直接与市政管网相接,然而在老城区改造工程中,一些市政干管可能覆于人行道或行车道下,为避免道路的开挖影响正常社会生活,可通过树池之间的相互连接,排至传统雨水口中,由连接管排至市政干管。
7 结语
生态树池作为一种生态排水设施,对于改善区域管线综合排放能力,提高管线的综合重现期十分有效。相对于下凹绿地、植被浅沟、雨水花园等低影响开发措施,生态树池占地面积较小,应用灵活性强,可分散设置,适用于用地较紧张的场地建设,如城市道路分隔带、人行步道、停车场,以及公园、广场等[8]。生态树池也可在原有传统树池的设计上加以改造,无需额外规划用地,很大程度上减小了因排水管径的扩充或另外铺设雨水管线所需耗费的人力、物力和财力,同时能够实现就地消纳雨水径流、减少外排雨水量、雨水资源化利用、改善生态环境等多种目标。故生态树池在我国“海绵城市”建设中具有很大优势。
参考文献:
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[7]王文哲, 朱文倩, 梁青. 树池在园林中的应用[J]. 农技服务, 2010.
[8]USEPA. Reducing Stormwater Costs through Low Impact Development ( LID) Strateg ies and Practices.
2016年5月11日,“立体绿化新技术、新产品论坛”于第十八届中国国际花卉园艺展览会同期举办。此次论坛以建设海绵城市、改善生态环境、治理大气污染、美化人们的生活环境为切入点,邀请行业专家和优秀企业代表介绍立体绿化新技术、新产品,全面呈现我国立体绿化的最新成果。本刊编辑部对部分精彩报告进行整理,现刊登如下,与读者分享。
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
无线网络中控的控制距离不受限制,管理便捷;控制范围大,控制项目多,真正实现科学灌溉,节水灌溉。其拥有报警功能、升级简便、节约投资、施工便捷、售后便捷等优势,实现了智能灌溉系统一个用户,多项管理,所有项目灌溉情况尽在掌握,管理水平迈上新台阶。
卷烟物流配送中心是从事成品香烟配备(入库、出库、分拣)和组织对用户的送货,以高水平实现销售或供应的现代流通设施,其在建设和运营过程中会影响区域自然水文循环系统。其次,成品香烟自身价值较高、在配备过程易受潮。因此项目在生产过程中必须配套良好排水设施,否则将造成严重经济损失。综上,笔者以台州卷烟物流配送中心项目为研究对象,运用低影响开发理念对其进行低影响开发目标设计、措施布局和实施效果评估等方面研究,以期对其他工业建筑项目的低影响开发研究起到抛砖引玉的作用。
1 台州卷烟物流配送中心项目概况
台州卷烟物流配送中心项目(下文简称项目)位于浙江省台州湾循环经济产业集聚区,现状为一片空地。项目设计规模为卷烟分拣能力37万箱/年,占地面积102亩,建设用地面积53361m2(折合约80亩)。其建设内容涵盖联合工房、生产管理及生活辅助用房、门卫及大门、围墙以及配套室外管线、道路、绿化等。项目建设内容及其详细情况见表1。
2 台州卷烟物流配送中心項目低影响开发设计
2.1 项目低影响开发设计目标
台州卷烟物流配送中心作为工业建筑项目,应首先满足相关建筑设计规范,借鉴绿色建筑理念,根据总图、竖向、给排水、景观等因素综合确定低影响开发措施的适建性;其次,台州卷烟物流配送中心项目位于浙江省台州湾循环经济产业集聚区。该集聚区自2015年按照小雨不积水,大雨不内涝的要求开展海绵城市建设,要求所有入驻项目构建低影响开发雨水系统,且有控制目标:年径流总量控制率达到75%(即单位面积用地控制径流厚度为21mm)和建筑与小区雨水径流污染物(以SS计)削减率50%;最终,台州卷烟物流配送中心应在满足上述要求和集聚区建设目标前提下,根据场地下垫层类型、区域地形及水文等情况,按照源头减排中端控制末端调蓄的思路设计低影响开发设施,实现雨水径流水量与水质的控制目标。
2.2 低影响开发设计思路
首先,在收集相关建筑设计规范、绿色建筑标准和浙江省台州湾循环经济产业集聚区对入园项目建设要求等资料的基础上,综合确定项目低影响开发设计目标;其次,根据区域水文循环系统长年统计资料、场地地形、项目建设内容等现状数据,进行项目低影响开发措施的初步确定和布局;第三,对项目低影响开发措施进行定量评估,并与项目低影响开发设计目标进行对比,反复调整直至结果达到目标值;最终确定项目低影响开发措施的类型、布局和规模。项目低影响开发设计思路如图1所示。
2.3 项目低影响开发设计方案
在上述研究基础上,台州卷烟物流配送中心项目的低影响开发设计措施包括透水铺装地面、下沉式绿地、景观水池、雨水花园和雨水收集回用设施等(具体规模见表2)。
3 项目低影响开发设计措施效果评价
项目低影响开发设计措施包括透水铺装地面、下沉式绿地、景观水池、雨水花园和雨水收集回用设施。笔者以滞蓄能力和年SS总量去除率两项指标评价措施实施后的预期效果。
3.1 项目低影响开发设计措施滞蓄能力评价
项目为工业建筑类,建设用地面积53361m2,按照调蓄、滞留21mm降雨厚度计,项目未采取低影响开发措施情况下,其滞蓄能力为533610.021=1120.58m3。根据住建部《海绵城市建设技术指南》(试行),项目在采取低影响措施后,经计算其滞蓄能力为1148.73m31120.58m3,能够满足集聚区对入驻项目滞蓄能力指标要求。项目低影响开发设计措施滞蓄能力计算见表2。
3.2 项目低影响开发设计措施年SS总量去除率评价
年SS总量去除率,即全年雨水径流中SS的总量去除率。城市径流污染物中SS往往与其他污染物指标具有一定的相关性。因此一般可采用SS作为径流污染物控制指标,用于表征雨水径流中污染物的削减率。
年SS总量去除率=年径流总量控制率低影响开发设施对 SS的平均去除率。
根据美国流域保护中心(Center For Watershed Protection,CWP)的研究數据,本项目的低影响开发设施的污染物去除率分别取:透水铺装地面取85%、景观水池取70%、雨水花园取90%。
项目的年SS总量去除率
=0.75=0.630.5。
综上分析,项目在采取透水铺装地面、下沉式绿地、景观水池、雨水花园和雨水收集回用设施等低影响开发措施后,能够较好地满足集聚区对项目滞蓄能力和污染物去除效果的要求。
关键词:城市黑臭水体;控源截污技术;整治措施
引言
国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》中明确表明城市人民政府是整治黑臭水体的责任主体,由住房城乡建设部、环保部、水利部、农业部等部委指导实施落实,并且提出了相应的目标,即2017年底前,地级及以上城市实现河面无大面积漂浮物,河岸无垃圾,没有违法排污口,直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体等相关内容。城市黑臭水体治理应该遵循“控源截污、内源治理、活水循环、清水补给、水质净化、生态恢复”的基本路线,并且遵循“适用性、综合性、长效性、经济性和安全性”的基本原则,切实解决这一水环境病害。
一、城市黑臭水体现状
现阶段,住房城乡建设部报送国务院办公厅《关于全国城市黑臭水体整治工作专项督查情况的函》中,已完成黑臭水体整治省份中,青海省排名第一,直辖市、省会城市、计划单列市黑臭水体整治工作中西宁市排名第
根据国务院和住房城乡建设部、环境保护部相关工作部署,2015年9月,青海省启动了地级以上城市建成区内水体黑臭状况排查。通过排查、社会公示等环节,西宁市建成区共26处黑臭水体,海东市建成区无黑臭水体。目前,西宁市建成区排查出的26处黑臭水体己全部完成整治,整治完成率100%。
2015年9月,青海省住房城乡建设厅、省环保厅转发相关通知,安排了西宁市、海东市城市建成区黑臭水体整治工作。同年12月,对城市黑臭水体整治工作全面部署,明确了责任主体、牵头单位、配合部门和工作措施、达标期限。2016年6月,将城市黑臭水体整治纳入海绵城市建设,通过源头海绵城市建设和末端黑臭水体整治顶层设计,明确建立系统、科学的黑臭水体治理方案,推进海绵城市和黑臭水体整治工作。
二、控源截污技术的整治措施
2.1控源截污技术
控源截污技术就是防止外来的污水和污染物排入城市水体,主要有截污纳管和城市面源污染控制两项技术。控源截污是黑臭水体整治的首要措施,是整治措施实施的前提条件,但是具有一定的难度并且耗时长,短时间内很难完成。
黑臭水体大多在老城区,老城区的地下管线、地面建筑一定程度上限制了整治措施的实施,建筑拥挤、路面狭窄导致分流制很难实施,老城区的黑臭水体分离不彻底,施工困难。权衡之下多采用截流式合流制的方式来解决,具体做法是在污水前设置截流井,这种排污水的具体实施过程中很有成效。从源头控制污水排放到城市是解决黑臭水体污染的最有效的措施,也是首要条件,截污纳管设置不合理会导致降雨时河道溢流,扩散污染更多的河水,增加污水量的同时也影响着排污管网系统的运行,直接影响黑臭水体处理的效果。从而导致水厂水质降低,污水处理厂的运行也会受到影响。
2.2截污纳管
截污纳管是从源头减少污染物的排放,截流式合流制排水系统是采用沿河岸布置溢流控制装置,利用现状合流管,并沿河道两侧敷设截流管收集污水。实施过程应当因地制宜,设置合理的排污水系统,保证整个污水管网系统和处理设施的正常运行,不能一味的照搬照抄,要真正设置正确的截流系统。
2.2.1常见问题
在收集污水时污水被截流井不断稀释,溢流出去的污水不能到达污水处理中心;还有截流井遇到河水水位高时会出现河水倒流现象,这样导致河水进入污水中,影响污水处理的正常运行;其次是合流制与分流制并存的状态,之间的管道连接不当导致污水流入河道;最后是原有的河道改为合流管道,受雨水的影响导致上下水位的改变引起的自流现象,从而导致污水被稀释,影响正常污水处理。
2.2.2改进措施
由于污水截流系统有一定的不足,那么针对相关问题找出改进措施,将截流污水总管和截流井分开,加上对控制连接管的大小来控制截流量,最后减少雨水排放和合流管道之间的干扰;针对倒流现象,合理设置防倒流措施,将截流井的溢流高度设在洪水位以上,还可以设置阀门来防止倒流现象;合流制与分流制管道的连接应该将各自的污水做出隔断,正确连接管道;对于河道支流,不应该直接作为合流管进行截流,会对截流效果产生影响。
2.3城市面源污染控制
点源和面源是水污染的两个来源,通过对两个来源的分析得出面源的污染占有较大的比重,城市面源污染所占的比例正在不断提高,城市面源污染主要是以雨水径流的形式产生,使污染物进入受纳水体而引起的环境问题,污染物主要有悬浮物、重金属、病源性微生物等,城市的径流中携带这些污染物从而导致河流受到污染。
2.3.1源头分散控制
源头分散控制顾名思义就是在污染源的发生地就将污染物截流下来,这样就成功避免了污染物在径流的传输过程中不断扩散,具体的做法是采用下凹式绿、透水铺装、缓冲带和生态护岸,根据实际情况采用这四种技术来对污染物做出截流。
2.3.2中途控制和终端控制
中途控制和终端控制主要是采用路边的植被浅沟、植被截污带、雨水沉淀池、合流制管系溢流污水的沉淀净化来处理污染物,应当根据实际情况做出合理的控制配置,最终实现污染物的控制,防止扩散污染水源。
2.3.3技术措施和非技术措施并举
美国的暴雨最佳管理措施(BMP)是一种技术、方法和工程性的控制措施,主要应用于暴雨径流的水质和水量管理,被许多国家广泛采用,还有一些工程措施,比如较佳场地规划(BSP)和低影响发展(LD),这些措施是从整体上规划,减少污染物的产生。
三、控源截污的有效实施方法
3.1避免雨水和污水混合
为了避免雨水和污水混合,可以采用在末端设置雨水泵房和旱流污水泵,这样便可以在将雨水正常排出,污水收集后也输送到污水处理中心,通过管道的正确连接来是实现这一过程。
3.2设置雨水调节池
对于雨水较多的城市,应当设置雨水调蓄池来控制截流倍数,从而减少排江溢流及排江污染的发生,保证合流制系统的正常应用。
3.3海绵城市
城市面源污染的污染物不容小觑,通过雨水径流来扩散污染面积,应该采取渗透设施和滞留设施来对雨水径流进行有效控制,同时应该及时清理面源污染物。
3.4采用污水收集的新技术
摒弃传统的排污系统,积极采取新技术来处理污水,对于老城区的排污可以采用室外负压抽吸原理,设置污水收集井,在井底部与水封抽吸管连接,将污水从下水封管抽吸进入负压收集管内,进而解决老城区的污水排污问题。
3.5加强排污系统的管理
既然已经建立了大规模的排污系统,那么后续的管理维护工作应该加强,特别是对主干管截流井的水位、流量及溢流水质进行实时监测,随时掌握截流井的运行情况,保证污水的正常处理,改善城市水源环境。
关键词:生态水利设计;河道治理;可持续发展
城市河道具有调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡的重要作用,是城市的重要生态景观,是城市防洪疏浚的天然“海绵”,城市河道和周围湿地组成的生态系统具有巨大的蓄水能力,是城市的天然水库,也是调节城市气候的“水肺”。随着城市建设的加速发展,城市河道系统遭到破坏,河水污染、河道枯涸,河道生态遭到严重破坏,城市环境发展与经济发展的矛盾日益激化,只有运用生态水利设计理念进行城市河道治理,才能打造城市生态河道,推进城市建设的可持续发展。生态水利设计理念中着重生态多样化与整体性的保持,设计理念应用于河道治理有利于在维护河道景观状况的前提下改善河道的空间异质性。
1.生态水利设计理念的设计要点
首先,生态水利理念注重利用水的自然功能。水的自然功能是指形成水域、净化空气、维持生态平衡、影响气候变化的功能。设计理念中所谓的注重发挥水的自然功能足指水利工程中将水环境与城市功能相结合,使其成为城市景观的一部分。设计理念中注重蓄水技术的引入。生态水利设计中常采用橡胶坝进行蓄洪涵水,该技术既环保有实用,而且还具有大跨度、自重轻的特点。其次,生态水利设计理念中注重运用自然生态工程措施维护河道生态平衡。所谓生态工程措施是指基于自然属性的人工性质的生态措施,例如人工生态护岸。自然生态工程措施用于保护和维护生态系统,能够促进工程与生态环境之间的协调。生态水利设计理念相较于传统的设计理念,更加注重生态功能的发挥,而且新的生态水利设计理念还注重地下水的调节,具有较高的理念价值与使用价值。再次,生态水利设计中还注重工程与自然景观的契合。生态水利设计主张最大程度上的保留原生态环境的自然元素,都工程的周边修护中也注意运用生态工程措施,以保证生态的完整性。
2.生态水利设计理念对城市河道工程的指导作用
生态水利设计理念指导下的河道治理工程注重保持河道的蜿蜒性,保留自然化河道。河道的蜿蜒性能增加河道的蓄水量与水容量,保持河道的蜿蜒性,就是对河道自然因素的保留。生态水利设计理念主张河道治理中构建生态水网工程。生态水网是指以河道水网为基础进行资源调配的网络系统,其中也包含生态理念生态水网的构建需要各环节的相互协调,利于生态环境的维护与改善。生态水利设计理念落实还能保证河道治理中生物多样性的保持。河流的物种多样性关系到河道生态系统的平衡,保持生物多样性需要进行水生动物群养护,提高水循环净化水体的效率,还要定时检测水体的水质状况,以保证水体质量。生态水利设计理念应用还需要河道工程构建生态河堤。生态河堤是一种新型的护岸技术,做好生态河堤建设可以保证河道的自然性,保护河道周边的植被,提高水体的功能效益。在生态水利设计理念的指导下河道治理注重生态元素的加入,对于新型河道治理工程的发展具有实际的指导作用。
3.城市河道治理工程中生态水利设计理念的应用
河道作为生态体系的基础,在整个生态系统中占很重要的作用,它与其他环境一起构成相对独立的完整生态系统,河道的基本就是水与土的,而水土也是其他生物赖以生存的条件,如果生态环境遭到破坏,就危害到生物的生存,导致硬质化水环境的进一步恶化。环境保护和河道是相辅相成的,两者利益统一,需一起考虑。
3.1构建水生完整生态系统
现代河道治理的要遵循人鱼之然和谐相处的基本理念,正确的处理水利工程与河道生态关系,建立一个多元化的稳定生态系统。一个多元化的生态环境具有稳定性和可持续性,稳定性就是在外界的不利影响情况下,依然保持自身发展方向,具有自我调节能力。可持续性就是自然环境在没有外力影响的情况之下,能够提供自我发展的动力,能够按照规律循循渐进的发展下去。生态水利就是利用生态系统自身的稳定性和可持续性,来维持长远的发展。
首先要构建水生动物种群。适当提高鲢、螺、鲫的种群数量,利用消费巨大的微生物生物量、浮游生物、有机碎屑、腐碎以及水蚯蚓和摇蚊等底栖动物,维护生态平衡,净化水体。然后要构建水生植被。种植浮叶植物睡莲和沉水植物伊乐藻、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草等,以转化和吸收底泥和水中的P、K、N等营养物,降低水体中N、P、K及周转速率与必需微量元素的含量,抑制浮游植物生长;为水生生物提供良好的生存环境;提高水体自净能力,提高水体生物多样性,为水体供氧。
3.2生态水利在河道治理中水污染治理的技术方法
污水处理系统SPR通过化学方法从真溶液状态下使溶解状态的污染物析出,产生具有固相界面的微小悬浮颗粒或胶粒,再通过高效经济的吸附剂从污水中把色度、有机污染物等分离出来,然后将污水中的悬浮颗粒和各种胶粒采用微观物理吸附法凝聚成大块密实的絮体,依靠过滤水力学和旋流等流体力学原理,在SPR高浊度污水净化器内快速分离絮体与水。
3.3确定河流基本需水量
生态需水量包括保证水生生物栖息所需水量,并维持水体自身净水能力的需水量,此外保证水面蒸发水量与降水量维持一定比例,维持河流水沙平衡的需水量,维持河水盐碱平衡的生态需水量。
此外,还要坚持以人为本,建立生态河堤。建立生态河堤,就是要适应生物生存和繁衍,增强水体净化作用,调节用水量、洪存补旱。建设趋于自然的水利工程。模拟生态自然状态,趋于自然化的河流的建设包括河道的治理和护岸的治理。丰富河道生态环境的物种丰富度,尊重自然环境状态,提高这个环境的自然稳定性。
参考文献
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[2] 黄宝强,李荣,曹文洪.河流生态系统健康评价及其对我国河流健康保护的启示[J]. 安徽农业科学,2011,39(08):4600-4062,4641.