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海绵城市基本原理赏析八篇

时间:2023-08-11 17:17:42

海绵城市基本原理

海绵城市基本原理第1篇

关键词:海绵城市;生态环境;雨水花园

中图分类号:S26文献标识码:A文章编号:16749944(2016)18016203

1引言

中国是水资源严重匮乏的国家之一,水资源人均占有量不足世界人均水平的1/3。近年来,随着城市化进程的不断加快,水资源短缺和污染问题在城市发展过程当中尤为突出。在城市生态系统中,某些城市存在城市供水不足,城市建设用水安全等问题,而有些城市的工业污水也造成城市生态系统恶化,生活用水得不到保障[2]。因此,合理有效地利用水资源,缓解城市用水压力,优化水资源利用、排放、净化模式就成为社会各界广泛关注和研究的重点问题。基于此,本文就针对海绵城市建设过程对雨水的处理利用问题进行分析,并提出一些合理化意见和建议[3]。

2海绵城市的内涵

海绵城市是指在城市发展建设过程中,充分发挥道路、城市水系、建筑以及绿地等设施对雨水的吸收、渗透、储存、净化和缓解作用,控制雨水径流,如同“海绵”一样,对于环境的变化和突发的自然灾害等方面具有良好的适应性,也就是“弹性”。“海绵城市”一词的提出是在新时期下,为了缓解和解决我国飞速发展的城市化与脆弱的城市水体矛盾而提出的,“渗、蓄、滞、用、排”五位一体,落实:“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的原则。

海绵城市的发展理念在国外提出较早,主要思想是解决城市雨水问题,它包括:低影响开发(LID)、最佳管理措施(BMP)、绿色基础设施(GI),相关理论研究的目的是有效控制农村以及城市的面状污染源\[3、4\],随后逐渐发展成为控制降雨径流量和水质的生态可持续的综合性措施。而其中又以低影响开发理论为核心,即基于生态文明和景观建设为主的雨水管理方法,主要是在一定的区域内利用软工程技术,通过植被自身的特点实现就地处理降水,直接减少地表雨水径流量[5]。也就是说从源头控制雨水径流,其具体的方法包括建设雨水花园、绿色屋顶、城市下凹绿地等设施;发挥城市绿地、道路、建筑对雨水的吸收、蓄存和缓释作用,有效改善城市内涝,削减地表径流,改善城市的生态环境[6]。

3海绵城市建设过程中应注意的主要问题相对于国外而言,我国海绵城市建设起步较晚,目前处于试点阶段[7]。但“海绵城市”的发展理念已成为新型城市价值转型的重要标志以及实现人与自然和谐共处的必经之路。正因为如此,在其发展过程中应该注意以下几个问题。

3.1海绵城市的建设要以保护城市生态系统为前提

雨水降落到地表以后,经过截留、渗透、调蓄形成地表雨水径流,最后流入汇渠。其中,渗透过程和地表雨水径流管理是核心问题,其影响因素为地表植被土壤和地面坡度大小。在提出海绵城市建设理念之前,城市规划考虑更多的是用地功能,对于雨水主要考虑的是排泄,即地下管网基础设施建设,而对于路面建设等,则是人为地割裂了雨水与地下的天然联系。在城市开发过程当中不透水的硬质路面会导致径流系数增加\[8、9\],通常情况下,林地的径流系数约为0.1~0.2,农田地的径流系数为0.5~0.6,城市的径流系数一般为0.9~1.0。因此,降水到达地表后难以下渗,形成了地表径流,造成了城市内涝。海绵城市就是克服了以往的不足,将雨水利用的几个基本功能综合起来进行考虑[10]。不过,在海绵城市建设过程中,对雨水的截留和调蓄设施是建设重点,在建设过程中,应充分尊重自然环境变化规律,最大限度地保护城市生态系统[11]。

3.2海绵城市建设应充分认识南北方自然环境差异

南北方城市建设差异较大,在进行海绵城市建设的过程当中,需结合城市的地理环境因素,具体情况具体分析。从宏观建设角度出发,南北方城市开发的着重点有所不同。对于北方城市来说,降雨量小,蒸发量大,如何存蓄更多的降水、并能及时地加以再利用是关键问题[10]。而南方城市因降雨量较大,河流、湖泊众多,排洪量远小于降水积蓄量,造成了地表径流,容易诱发城市内涝。因此,在进行海绵城市建设过程中应该因地制宜,选择合适的建设方案[12]。

3.3做好基础性研究和合理规划论证工作

对当地生态环境、城建分区应该注重基础性的研究和合理规划,这样才能使海绵城市建设具有系统性、基础性的准备,也会让海绵城市建设适应当地的自然环境和社会发展的需要。很多城市都将海绵城市的建设纳入城市基础设施建设的范畴之内,但是,如果海绵城市的规划不合理,将会导致城市功能区混乱,绿色海绵设施之间无法协调,丧失了海绵的“弹性”功能。如果对当地自然地理概况缺乏全面研究的话,更会使绿色海绵设施无法充分解决城市水体问题,严重的会使海绵城市建设徒劳一场。

4建议和对策

4.1大力提高城市的植被覆盖率

海绵城市的建设过程中,应大力提高城市的植被覆盖率。基本原则是城市生态建设和自然力的复原 \[8,11\]。而传统的城市发展理念强调城市的经济职能和社会职能,以“坚固耐用、经济美观”为原则,忽视了城市水体涵养功能和生态环境的作用,在建设中偏离了正确的发展模式。例如,硬质的街道不利于雨水的下渗,不合理的沟渠开发,城市河道缩减,对湖泊等水体围填侵占等。因此,建设海绵城市就需要增加绿化面积,从环境保护入手,改善城市生态系统[15]。地表绿化是对降水的就地直接吸纳,这是发挥城市“海绵”功能的最重要的一步。海绵城市的建设不仅仅是一个工程问题,更是一个环境问题。从工程学的角度来看,工程手段可以提高对降水的利用率,而从城市生态环境保护的角度出发,才能从开发战略、指导思想上彻底转变思路,把海绵城市的建设当作永久性的,战略性的事业去发展\[15、16\],总体来说就是要保证城市绿地的覆盖面积并使其得以有效保护,例如江苏省城区用地规划就充分考虑了这些特点。

4.2重视地理环境要素,将蓄水和雨水再利用作为重点针对南北方差异问题:在北方进行城市基础设施建设时,应将蓄水、降水再利用作为开发的重点。例如哈尔滨群力雨洪公园,就合理地解决了雨水的收集、调蓄、排泄,不仅合理利用了雨水资源,而且较好地解决了水污染问题。通过简单的挖方和填方,缓解低洼地积水问题,实现高地与低地相结合,高地种植旱生植被、低地建设鱼塘并种植喜湿植被,建设新颖的农业景观\[17,18\],缓解雨洪压力。此外,公园四周建造大小不一的水坑,收集城市降水,经过自然汇集、过滤后在低洼地汇聚供给鱼类饲养,将多余降水转移到调蓄地区,尤其是城市污水,在向异地转移过程中实现过滤和汇集来解决城市水污染问题\[18,19\],建立发达的地下管渠,实现蓄水地区与城市之间水体的自由调动。

对于南方城市建设而言,由于降水较多,应采用降水就地吸纳的方式,如贵州六盘水明湖湿地公园的建设理念就是典型代表,其核心是通过减缓城市排水速度来实现“海绵性”,传统的城市排水排洪工程主要以快速排水为主,而新型海绵城市的建设打破了这一束缚,明湖湿地公园位于市区内,通过恢复水城河两岸的植被减少地表径流,增加水体中的氧气含量。种植各种植物,促使富营养化的水体被生物吸收,缓解城市水体污染,同时,建立梯田式湿地\[20,21\],有效的减缓地表径流、削减洪峰、调节季节性降雨和城区空气质量\[22,23\]。

4.3加强海绵城市建设的基础性研究,完善相关政策

在海绵城市的建设之初,要对该城市自然地理概况做出分析,如城市地貌特征、降水量、地下水水情、地质概况等,这也是海绵城市建设的基础工作,具有海绵效应的城市绿色设施,如对绿色屋顶、冠层截流、绿色街道、生态沟、雨水花园、蓄水池等建设做到心中有数。

在保障措施上,首先要制定相关的规章,出台相应的指导意见,引导各地区建设符合本地区的具有可操作性的建设方案,并将海绵城市建设纳入法律体系,通过法律来保证海绵城市建设的落实和维护\[15,24\]。转变城市发展的观念,将城市发展和自然融为一体,划分合理的城市功能,实现城市建筑、排水、水利工程等多方面的衔接\[25,26\]。

5结语

本文主要阐述了海绵城市的概况、提出背景以及国内外发展现状。探讨在进行海绵城市建设过程当中应该注意的几个问问题,这些问题是不同角度、不同的发展阶段对海绵城市建设的基本要求。影响海绵城市发展的问题主要为自然环境因素,明确自然环境与基础设施建设之间的相互关系,可以促进海绵城市的发展,实现人与自然的和谐共处。

参考文献:

[1]陈献, 尤庆国, 张瑞美,等. 试论我国城市雨洪资源综合利用[J]. 水利发展研究,2016(3):3~7.

[2]鞠茂森. 关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J]. 水利发展研究,2015(3):7~10.

[3]吴丹洁. 中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究[J]. 中国软科学,2016(1): 79~97.

海绵城市基本原理第2篇

关键词:海绵城市 低影响开发 下沉式绿地 海绵体 措施

1、海绵城市建设的理念

海绵城市就是指城市能够像海绵一样吸水,是在城市建设过程中兴起的一个新型的关于城市建设的概念。它突破了传统的“以排为主”的城市雨水管理理念,依托建筑、绿地、广场、道路、水系等多种基础设施,并以之为载体,充分考虑到城市基础设施运行安全和城市水安全,在此基础上,分析水文条件和规划指标的差异性,以及项目操作的可行性,综合利用渗透、滞留、蓄存、净化、回用、外排等多种生态化技术,从而起到补充地下水、调节水循环的作用,并构建起新型的城市低影响开发雨水系统,在遇到降雨时能够最大限度地留住雨水。无论是湿地、草地、树林还是湖泊,都能吸收大量的雨水,把雨水就地消化,有效避免它们汇集到一起形成洪水。当大量的雨水被城市海绵体吸收之后,城市也就不存在大面积积水了。这些被“海绵体”充分吸收的雨水还可以被再次利用,例如用做绿化用水、景观用水等,在很大程度上可以缓解城市水资源紧张的局面。

2、海绵城市-―低影响开发雨水系统构建的原则与措施

2.1概念和构建原则

2.1.1概念。

海绵城市-―低影响开发雨水系统是指在场地开发过程中采用源头控制、分散式贮存维持场地开发前后的水文特征较为一致,维持场地开发前后水文特征不变其核心内容。从水文循环角度,要维持径流总量不变,就要采取渗透、储存等方式,实现开发后一定量的径流量不外排;要维持峰值流量不变,就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值,延缓峰值时间。低影响开发设施包括透水铺装、绿色屋顶、狭义下沉式绿地、生物滞留设施、湿塘、雨水湿地、蓄水池、调节塘、植草沟等。

2.1.2基本原则。

海绵城市-―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。要将这一原则真正落实,就需要对城市空间进行重新梳理和规划利用,必须将低影响开发雨水系统构建提升到城市规划层面以及职能部门相互配合的操作层面,要以各层级规划为控制途径,一方面保护现有可能影响城市水生态的敏感区域,限制开发;另一方面将低影响开发这一理念植根于新开发或需要改造的城区,并落实到建设规划的每个环节和细节中。海绵城市建设既要实现功能目标,也要满足生态目标。这就要考虑城市基础设施安全运行和城市水安全的问题、各地区水文条件差异性、规划指标及项目操作层面的可操作性。各城市可根据自身的水文条件、水安全要求、水资源状况,确定符合自身需要的海绵城市建设目标,创新建设和管理模式。

2.2建设海绵城市的具体措施

2.2.1转变城市建设的观念。

建设海绵城市,首先要转变观念。在传统城市建设模式中,硬化路面占有较大面积。排水功能主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施,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,旱涝急转的尴尬局面。而现在海绵城市的建设理念则要求让城市回归自然,强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等低影响设施来组织排放径流雨水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念,先利用场地源头设施对部分径流雨水予以调蓄净化和回收利用,最后是实现安全有序排放。

2.2.2提高现有“海绵体”的质量。

海绵城市建设的主要途径有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。首先要对原有的“海绵体”进行保护,现代城市水系统建设过程中应最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等城市雨水滞纳区不受开发活动的影响。其次,对已经受到破坏的水体、绿地、湿地等“海绵体”,应运用物理、生物和生态等综合手段逐步进行修复,并维持一定比例的生态空间,使其水文循环特征和生B功能逐步得以恢复。再次,在缺水地区,通过生物滞留设施、下沉式绿地、雨水花园、植被浅沟、绿色街道、绿色屋顶、透水铺装等低影响技术措施,强化雨水积存、渗透,补充地下水,削减地面雨水径流,其他地区则利用池塘、雨水湿地、蓄水池等措施调蓄、净化雨水,以削减径流峰值,防止内涝。

2.2.3扩大城市“海绵体”的规模。

在提高原有“海绵体”质量的基础上,还要建设具有一定规模的城市“海绵体”。首先,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,例如推行屋顶绿化。绿色屋顶在滞留雨水的同时还能起到节能减排,缓解“热岛效应”的作用;其次,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,为生物迁徙和水资源调控提供必要的通道网络;再次,通过建设人工湿地等措施来修复水生态环境。湿地素有“城市之肾”的美誉,因地制宜地建设人工湿地,对保护城市水系统生态环境有着极其重要的意义。

3、海绵城市建设的意义

3.1社会意义

3.1.1海绵城市建设的理念为城市老旧城区“海绵体”建设提供了新思路。大中型城市中老旧城区占的面积比较大,与新城区相比,老旧城区的洪涝灾害、雨水径流污染、水资源匮乏等问题更为严重,且老旧城区改造还面临空间条件有限、改造难度大等问题。相比建设大型地下调蓄池、大规模改造雨水管线等方案,改造设置一些城市“海绵体”是一个更加可行的思路。在整个设计过程中,可通过原有的老旧建筑雨水管断接技术,将雨水管线接入周边公园、水体、集中绿地等,集中贮存雨水,也可以利用小区内部的花坛、绿地等建筑设施空间布置雨水花园、下沉式绿地;城市道路可结合道路绿化带、树池等绿化空间,布置生态树池、植草沟等低影响开发设施,有效地对地表径流加以蓄、滞、渗、排等。

3.1.2海绵城市建设可以减少城市内涝的发生。通过海绵城市的建设,将防、排、蓄、渗、滞等措施合理地结合起来,大大减轻城市防洪排涝的压力,有利于减少城市洪涝灾害的发生,维护城市居民安定的生活环境。

3.1.3海绵城市的建设在一定程度上解决了城市水资源短缺的问题。自20世纪70年以来,我国城镇化的速度越来越快,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。海绵城市建设为解决城市水资源供需矛盾提供了新的思路。通过海绵城市建设,可以实现自然生态雨水的有效利用,在一定程度上缓解城市水资源短缺的压力。

3.2经济意义

海绵城市建设非常注重对天然水系的保护利用,减少了给排水管道的混凝土工程量,经济效益显著。海绵城市减少了城市水灾,以及水灾经济损失。水利的调蓄设施又往往与城市既有的绿地、园林、景观水体相结合,“净增成本”比较低,还能大幅减少水环境污染治理费用,降低城市内涝造成的巨额损失。

3.3生态意义

建设海绵城市有利于城市生态环境的改善。海绵城市强调增加绿地,降低城市地面的硬化比例。有研究表明,城市地面硬化直接阻断了雨水补给地下水的途径,使地下水水位难以回升。通过海绵城市的建设,可以增加城市绿色空间,收集并处理雨洪水,这些被处理过的水可以用于生产和生活,或者作为景观用水,补给地下水等,从而改善城市生态环境。可以说,海绵城市建设的实施为构建绿色美好家园做出了突出的贡献。

4、结语

随着现代城市建设步伐的不断推进,海绵城市作为该进程中的一部分,必将得以广泛应用,从而发挥其在解决城市洪涝灾害频发与水资源短缺矛盾方面的重要价值。

参考文献

海绵城市基本原理第3篇

【关键词】海绵城市理念;市政给排水设计;应用实践

1引言

海绵城市效应的重要内容是通过对城市有关设施开展综合改造,如同海绵一般,吸附大量的雨水资源,进而改善城市用水难的现状,同时,减少城市内涝,提升城市对自然灾害的抵御和应对能力。加强对海绵城市的研究和应用,对于新时期的城市创新发展有着非常突出的借鉴意义。海绵城市效应能够通过人工干预与疏导,优化自然资源利用,为市政给排水减轻压力而节省的水资源,可在绿化、灌溉、卫生等诸多领域显现应用价值,促进城市水资源的循环利用,维护城市健康有序运转。市政给排水系统的设计者应该加强对海绵城市理念的研究与分析,认清这种理论和思想的重要意义,并把其中借鉴的原理和方法运用到给排水工程建设当中,为水资源开发利用提供支持。

2海绵城市概述

海绵城市理念在现代城市的改革发展当中扮演着重要角色,是城市现代化和创新性发展进程中出现的新理念,重点是对城市雨水进行科学管理,对于水资源进行有效利用,加强洪涝灾害防控,从而有效满足新时代建设要求。海绵城市主要借助渗、蓄、净等处理方法,形成完善科学的水资源管理体系,强化对水资源的弹性管理,改进和优化城市给排水系统,并且为整个系统的良性运转提供优良的资源储备。海绵城市表现出非常鲜明的生态环保特性,可以为城市的生态建设提供支持,也可以助推城市转型升级,为城市的战略性经营与发展提供强大的推动力。海绵城市理念的应用为城市发展提供了全新思路,尤其是转变了传统城市给排水设计方面的滞后观念,实现自动化储水和出水,运用了雨水花园下沉绿地、植草沟等设施,收集和排放丰富的雨水资源,对道路与绿化系统进行改进,缓解城市发展过程当中出现的内涝和干旱等问题,减少水资源开发利用过程当中花费的成本,顺利实现对资源的科学调控,为实现城市的可持续发展提供动力。可以说海绵城市既是一种先进的城市,建设理念又是城市现代化发展当中的理想状态,能够为目前的城市建设提供创新发展的思路,也可以在新时期创造更加丰富的城市发展成果。

3海绵城市理念在市政给排水设计中应用的意义

海绵城市理念是城市化发展与现代化建设的重要指导思想,这种科学化的思想观念对于当前的城市给排水系统设计来说有着很强的指导作用。正确认识海绵城市与市政给排水设计结合的意义,可以为未来的给排水工程运转提供创新思路。总体来说,海绵城市理念应用的意义主要体现在以下3个方面:第一,提高水资源利用率。人类得以生存发展的基础资源就是水资源,这一点毋庸置疑,且在大量实践当中得到了验证。就目前而言,在全世界水资源都表现出非常短缺的现实情况,所以关注并且解决好水资源方面的问题,成为目前城市发展建设时要完成的首要任务。在以往的城市建设以及市政给排水设计当中,对雨水资源的重视程度并不高,也没有做好对这类资源的科学管理和利用,最终出现了雨水资源利用不足,甚至是严重浪费的情况。海绵城市理念的产生,让城市发展对雨水资源的重视度大幅度提高,在市政给排水建设当中推动对水资源的高效利用,特别是通过对给排水系统进行创新设计来提高城市整体的蓄水水平,运用科学技术方法重新利用雨水资源,改善资源短缺的现状。与此同时,改善城市整体的给排水功能,可以不必局限在传统的给水和排水管道方面,可以建立一个自然给排水系统,确保城市的稳定安全运转,发挥自然给排水系统的运行优势。第二,改善内涝内旱问题。对海绵城市理念进行学习和渗透,能够帮助城市化解目前存在的内涝和内旱现象。在目前的城市发展当中,雨季内涝明显是非常显著的特征,特别是在我国的南方城市,降雨表现得非常集中,假如城市自身市政给排水系统无法发挥应有功能,就会出现严重内涝灾害,危及城市群众的生产生活。除此以外,海绵城市理念还能够在很大程度上改善城市的干旱问题,尤其是能够对雨季时收集的雨水资源进行恰当处理,待干旱时顺利调取和使用,确保城市整体功能的提高,也为城市的稳定和可持续发展提供动力保障。第三,减少城市水污染,维护城市环境。生产活动会不可避免地影响自然生态环境,特别是在传统经济发展模式的影响下,人们因为过度关注经济发展,反而忽略了环境保护,以牺牲环境为代价换取经济效益的提升,这无疑为城市环境带来了严重污染,自然也为水环境带来了不良影响,不仅造成水资源浪费,还为后续发展带来了极大阻碍。海绵城市理念的应用能够对当前的城市环境进行改善,有效减少人类生产生活对自然生态的不良影响,保证居民的生产生活质量。值得一提的是,海绵城市理念和市政给排水设计的结合,能够大大增强城市污水处理能力,改善水体环境,为城市迎来可持续发展局面提供支撑。

4海绵城市理念在市政给排水设计中应用的原则

海绵城市是一种科学化和现代化的城市管理思想,可以对城市生态系统的平衡性提供有力支持,也能够助推经济社会与生态环境的和谐发展。在如今的城市建设与实际的工程规划当中,可以把海绵理念作为指导思想,融入海绵吸水功效,积极吸纳地表水,补充地下水,强化疏通效果,防止内涝内旱等极端问题的出现。当然海绵城市还能够促进淡水资源循环利用,为如今的生态恢复事业发展作出积极贡献。海绵城市和市政给排水设计相结合,是提高市政给排水工程建设质量的重要方法,但在实际的系统设计当中,应该遵循正确的原则,把握内在规律。第一,防涝原则。在目前的城市化发展当中,有很多给排水设施比较老旧,无法正常发挥作用,因此,出现了明显的积水、洪涝等问题,这无疑为市政给排水系统正常运行效果带来了消极影响。面对这种情况,设计者需要在实际设计活动当中贯彻防涝原则,提高洪涝防范和应对能力。在城市建设中排除积水是非常关键的,既可以确保给排水系统的设计质量,也可以在此基础之上回收水资源,减少资源浪费,改善水资源紧缺的现状。第二,节约原则。节约一直以来都是我国备受推崇的文化观念,当然这种节约原则也适合用于市政给排水设计当中。设计者应该认清资源节约的重要意义,在系统设计和动态优化当中,都要始终坚持节约准则,避免对原有管路进行修改,而是立足原有基础展开科学化设计,注意水资源的回收再利用。第三,尊重自然原则。想要切实推动城市的长效发展,就必须把环境建设放在一个非常重要的位置,因为这直接关系到城市的整体发展。市政给排水设计,应该始终秉持尊重和顺应自然的原则,牢牢把握自然规律,如果违背自然发展规律,不仅无法完成对生态环境和资源的保护,还会伤害大自然,最终限制城市的可持续发展。尊重自然是促进人与自然和谐相处的基础,也是设计者在给排水系统设置环节应有的观念,为实现生态平衡和城市健康发展提供新思路。

5海绵城市理念在市政给排水设计中的具体应用

5.1路基排水设计

市政道路是一个非常复杂而又完整的系统,路基是整个体系当中非常关键的组成部分,会对道路结构稳定性带来极大的影响。在路基的设计过程中,海绵城市理念的应用是非常重要的,通过科学有效的排水设计,可以大大延长道路使用寿命,减少雨水积压所带来的坍塌陷落等风险,这也是市政给排水设计当中需要关注的问题。在路基排水系统的设计过程中,首先应该做好全方位的准备工作,针对现场环境做好全方位调研,掌握本地降水量、气候条件及其规律,检测好路基土质,为下一步的计划和系统设计打下基础;其次需要秉持提高路基排水与透水性能的准则,科学设计路基工程建设方案,着重对填补技术进行优化,严把填补材料质量关卡,选用透水性强的材料,加强对新型材料的使用,确保路基结构平稳。

5.2人行道设计

人行道会给市政给排水设计带来重大影响,尤其是会影响到整个系统功能的发挥,所以应该将人行道的合理设计作为一项重要工作来抓,结合工程施工建设的要求,改善和提高市政给排水系统功能,彻底变革以往落后的人行道设计思想,用海绵城市理念推动设计创新。设计者应该对城市地形情况进行综合考量,恰当选取科学材料,设计人行道给排水系统,着重促进雨水资源的利用。例如,新型排水系统设计需要随地形变化而发生相应的变化,做好科学化的密度分布。西高东低的城市需要确保设计的给排水系统顺应这样的地形趋势,呈现样态分布特征。东高西低的城市,当然也遵循着这样的规律和地形趋势保持一致。在人行道给排水系统设计中,要注意对新材料的使用,选择性能好、经济安全以及可再生的材料,确保雨水渗透有效性,提高雨水资源的收集效果,并为后续利用打基础。

5.3车行道设计

车行道的设计也是不容小觑的,想要综合提高市政给排水系统的设计效果,也要特别关注车行道设计和海绵城市理念的结合。事实上人行道和车行道在实际设计当中是比较相似的,设计人员需要结合施工现状,做好科学把控,提高整体给排水能力。全面研究车行道使用的特殊性,明确在道路当中车辆行驶速度相对较快,所以设计者需要结合施工现状确定出相应的密度,维护路面平稳,减少行车中的风险。海绵城市理念要求在车行道给排水系统设计中应该运用优质材料,完善排水功能,改进以往设计当中排水构筑物密度不足的问题。另外,设计者应该考虑到路面应该具备防滑性,尽可能在路面铺设当中运用性能优质的防滑材料,在确保车行道基础功能的同时增强给排水效果。

5.4绿化带设计

绿化带的设计应该对海绵城市理论进行有效借鉴,因为绿化带设计也是城市给排水设计当中不可忽视的内容,而且对设计的要求非常严格。在绿化带的设计中要特别注意:第一,有效收集雨水资源。在设计活动当中应该把海绵城市思想理念作为指导,坚持水资源循环利用的行动准则,科学设计和提高雨水收集功能,重点做好绿化带材料和绿化带高度等方面的恰当设计。通常,绿化带的高度应该设置为15~20cm,同时,要注意超过区域内土壤高度。第二,加强水质过滤。为满足水质过滤要求,一般情况下会利用种植土设置砂石层等方法,确保雨水的过滤效果,提高水质。第三,对排水功能进行优化提升,结合绿化带的布局情况,设计好排水装置和设施,恰当设置高度、位置,便于雨水排放,防止雨水资源过度积压影响植被正常生长。

5.5附属设施设计

附属设施是市政给排水设计当中极易被忽略的一部分,但附属设施的实际设计效果会为系统的应用功能发挥带来极大的影响。为优化整体的系统设计,应该针对周围情况做好调研,明确设计指标要求,并在标准指导之下,把控好附属设施的设计质量,改进施工方法,落实海绵城市理念。在这一过程中要特别注意绿地衔接部分的合理设计,更新思想观念,运用多元化策略,确保排水功能的发挥效果,例如,运用雨水分流、下沉式绿地等设计方法。除此以外,设计者还可以在衔接部分布置雨水花园,利用好丰富的雨水资源。为提高附属设施的吸水效果,应该以草植沟替代混凝土材料的使用。

6结语

市政给排水系统在城市的整体运营发展当中提供了优质的基础条件,但是随着城市发展水平的提高,对于市政给排水系统的应用要求也大幅度提高,传统落后的市政给排水系统设置方法也表现出明显缺陷。为促进城市创新发展,满足市政给排水系统建设的要求,优化市政系统的运转效益,对海绵城市理念进行吸收借鉴显得非常重要。结合海绵城市理念的要求,市政给排水系统设计者要加大城市雨水的管理与利用力度,运用有效处理方法,形成一个全新而又完整的水资源循环管理系统,优化资源储备,体现生态环保要求,助推城市转型升级。

【参考文献】

【1】陈梓君.海绵城市理念在市政给排水设计中的运用[J].住宅与房地产,2020(12):104.

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【3】薛健.浅析市政给排水设计中对海绵城市理念的应用[J].绿色环保建材,2019(10):73-74.

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【6】武秀伟.海绵城市理念在市政给排水设计中的运用[J].建材与装饰,2019(31):84-85.

【7】王海.海绵城市理念在山地市政道路给排水设计中的应用[J].中国住宅设施,2020(3):42+61.

海绵城市基本原理第4篇

论文关键词 海绵城市 顶层设计 立法

一、 海绵城市的基本理念

(一)海绵城市产生的背景

第二次世界大战后,各西方主要资本主义国家为了振兴经济,尽快从医治战争创伤,不遗余力地发展工业,上世纪六七十年代环境污染事件集中爆发,其中水污染事件最为突出。因为淡水资源是较稀缺的资源,为了节约用水和防止水污染,西方国家先是制定严格的用水量标准和污染指标,通过“堵”的手段来保护水资源,但是这种方式是一种强硬的行政手段,一定程度上加重了企业的负担,抑制了市场经济的活力,难以长久,于是各国在环境保护中不断总结经验,探索出了一条以建设海绵城市为中心的保护水资源的新路径,这是一种疏的手段,通过“疏”、“堵”结合来持续地保护水资源,其实质是发挥城市原来的地形来积累雨水,充分发挥自然下垫面和生态本底对雨水的渗透作用,充分发挥植被、土壤、湿地等对水源的自然净化作用,使得城市像海绵一样,对雨水具有吸收和释放功能,能够弹性地适应环境变化和应对自然灾害 。

(二)海绵城市的概念及特征

海绵城市顾名思义,就是指通过系统的规划城市的建筑和道路,使得城市能够像海绵一样具有弹性,在雨天能过有效地搜集雨水资源,在水资源匮乏的时候能够及时将前期吸收的水资源放出,做到收放自如,实现城市水资源的良性循环,在城市建设开发过程中,加强规划建设管控,通过源头减排、过程控制、系统治理,采取屋顶绿化、透水铺装、下凹式绿地、雨水收集利用设施等措施,使建筑与小区、道路与广场、公园和绿地、水等具备对雨水的吸纳、蓄滞和缓释作用,有效控制雨水径流,实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”,其具有如下特征:

首先是海绵城市建设的系统性。海绵城市的建设首先需要缜密的市政建设规划,主要内容包括道路、绿地、桥梁、工业、建筑的设计。现代城市总是通过大规模的建设道路来缓解交通拥堵问题,这就造成硬质道路面积过多,影响了城市对雨水的吸收,造成严重的城市内涝。城市中的大片绿地被改建成工业开发区和商品住宅,导致绿地面积锐减,无法通过绿地来收集雨水。另外,城市的市政规划总是做表面文章,建广场,建高楼,而忽视了城市地下排水管网的建设,使得城市在洪涝季节无法及时有效地排水。

其次是海绵城市建设的跨区域性。海绵城市不能仅就单个城市进行建设,要协调好城市与农村,城市与城市之间的关系。十八届三中全会规定省以下环境保护行政机关垂直管理的规定为海绵城市的建设奠定了好的基础。 各个城市制定海绵城市建设规划时要注意与区域内其他城市之间的协调,制定好规划后报上级环保行政机关审批。人们往往会因为思维定式将海绵城市的规划局限于单个城市之内,严重违背了环境保护工作的整体性,甚至会破坏生态环境。

最后是海绵城市建设的持续性。现代城市偏重于经济发展,大规模征收绿地来建设厂房,公路和建筑,在绿地逐渐减少,道路、建筑逐渐增多的情况下提出建设海绵城市的设想。那么,城市市政建设的现状是与海绵城市的要求背道而驰的,面对既定事实城市建设者只能逐步改变。一方面在旧城改造时,拆除矮旧房子建设高层住宅以便节省土地,增加绿地面积,用新型材料建设道路,增强路面的透水性。另一方面在建设新城区时合理地安排绿地与道路的比例,科学布置地下排水管网一步一步地向海绵城市迈进。

二、 西方主要国家海绵城市建设的经验

(一)德国

二战后德国分裂为东德与西德,西德由于经济发达在海绵城市建设的过程中积累了丰富的经验。德国由于是法西斯轴心国因此在二战中城市建筑未受到损害,因此东德的海绵城市也是在原先市政基础上建设的,具有渐进性。由于当时德国是欧洲第一强国,市政建设较为先进,再加上德国人严谨的思维,德国城市中道路与绿地的比例合理,地下排水管网发达,城市内涝较为少见。因为发展工业导致的水资源紧缺,使得管理者认识到有必要收集雨水涵养水源,此后管理者逐步在城市中建设雨水收集设施,东德在海绵城市的建设过程中始终没有大动干戈。

西德在战后实行社会主义制度在上世纪七八十年代经济逐渐萎缩,市政建设水平远落后于西德。虽然东德多雨,但是没有完备的收集雨水设备和发达的地下排水管网,城市内涝严重,在两德统一后,东德开始建设海绵城市,用新型材料建设道路和住宅,增强其透水性,合理规划绿地面积,大规模建设雨水收集设备,将收集的雨水跨区域输送到其他缺水的地方。我国可以借鉴德国的经验来协调东中西部海绵城市的建设,东部为中西部提供建设资金,中西部可以将收集来的雨水输送到东部,支持其经济发展。

(二)美国

美国在二战后成为世界头号强国,拥有强大的经济和科技实力,美国进行了大规模的道路建设,但此举并没有太大影响,因为美国人口较少,美国的水资源紧缺问题并不突出。在美国的海绵城市建设过程中偏重于排水,并不重视对雨水的收集。美国的城市立体化特征突出,地上有四通八达的道路,地下有强大的给排水系统。美国地下排水管网的建设值得我国学习。美国城市的地下管网不是孤立设计的,全国就是一个大系统,雨水经过这些管网连接污水处理厂最后直接排入大海。二战战火未烧及美国本土,因此美国的市政建设始终保持先进水平,随着水资源的保护成为全球共识,美国人的节能意识必定会增强,将来会重视对雨水的吸收利用,通过对美国排水管网的分析,我们认为美国将来在建设雨水收集系统时,也会建设一个互相联通的大系统,然后将这个系统与污水处理厂相连接,将处理后的雨水输送到家庭、工厂和学校。

美国城市地下管网的发达程度与排污能力处于世界领先地位,每个城市都有现代化的排水设施,不仅能够高效排水排污,还能起到平衡城市生态系统的功能,以洛杉矶为例,其地下管道总长度约9000多公里,其中一些有近140年历史。分布在市中心的管道多为混合管道系统以便同时处理污水和雨水,其好处在于可以节省地下空间,不妨碍市内地铁及其他地下管线的运行,而在郊区,主要采用分离管道系统,即污水和雨水分别在不同管道中进行处理,这样做的好处是可以提高水处理的针对性,提高效率。

(三)新加坡

新加坡法治化程度高,环保水平世界领先,海绵城市的建设颇具特色。新加坡国土狭小,资源匮乏,国民具有超强的节能意识,新加坡的供水管网按照家庭和工业分类而设。家庭内部饮用水和洗漱用水也分成不同管网。新加坡的规模就和中国的普通地级市相当,因此其建设海绵城市的限制较少,发展较快,全国一盘棋统一行动。新加坡政府制定《海绵城市建设促进法》作为建设海绵城市的统领,接着又制定了《海绵城市建设标准化法》对道路、绿地、建筑等制定了具体可操作的标准。在行政机关内部设置海绵城市建设领导小组作为海绵城市建设的统一领导机构,将海绵城市建设的成果作为政府官员的政绩考核内容。政府制定海绵城市建设规划后广泛听取社会各界的意见予以修改补充。政府还将海绵城市的知识放入中学教材,使得海绵城市的建设具有广泛的群众基础。

现在新加坡正在大力推行雨水工程,许多建筑物和住宅外部都装有专用雨水流通管道,内部建有蓄水池,雨水经过处理后使用,一般用户除饮用之外的其他生活用水,用这个雨水利用系统基本可以解决。新加坡政府还采用税收减免和补助津贴等政策鼓励民众建设这种节能型房屋,从而使雨水得到循环利用,节省了不少水资源。在新加坡的城市建设中,最良好的基础设施是完善的、遍及全城的城市给排水管道和生活污水处理厂。

三、 制定《中华人民共和国海绵城市促进法》的必要性

改革开放以来,我国一直致力于发展经济,而且认为发展工业是发展经济的重中之重,因此整个城市的市政规划都围绕发展工业展开。在“要致富,先修路”这一口号的号召下,我国各地都大规模地通过征地修路来获得经济的一时发展,使得绿地面积极度萎缩,硬质道路的面积大为增加。以经济中心上海市为例,上海于十年前就完成撤县建区工作,上海现在城镇化程度非常高,只有城市没有农村,没有几片像样的绿地,只有孤零零的树木,到处都是硬质道路,由于地处长江出海口,在梅雨季节城市内涝严重,另外大量的人口和工业造成了严重的用水缺口,建设海绵城市迫在眉睫,更为可悲的是上海的土地资源已近枯竭,建设海绵城市已没有回旋余地,只有融入其它地区才能建设海绵城市。

上海只是中国的一个缩影,中国地大物博,各地气候差异明显,只有最高立法机关进行顶层设计才能协调好各地的海绵城市建设,目前全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案,根据国务院常务会议有关部署,确定的目标核心是通过海绵城市建设使70%的降雨就地消纳和利用,围绕这一目标确定的时间表是到2020年,20%的城市建成区达到这个要求,如果一个城市建成区有100平方公里的话,至少有20平方公里在2020年达到这个要求,到2030年,80%的城市建成区要达到这个要求。海绵城市对我们来说是一个舶来品,我们没有任何经验,只能借鉴西方国家的经验进行建设,在这点上海绵城市与循环经济极为相似,我们可以参照发展循环经济的方法来建设海绵城市。

海绵城市基本原理第5篇

关键词:低影响开发;海绵城市;景观;场地规划设计

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).

[3]李王鸣,刘吉平.精明、健康、绿色的可持续住区规划愿景―美国LEED-ND评估体系研究[J].国际城市规划,2011,26(5).

海绵城市基本原理第6篇

关键词:城市居住区;海绵景观;规划设计

2015年10月国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,统筹部署推进海绵城市建设工作。2017年3月在全国人民代表大会第五次会议上,总理政府工作报告中提到:“要统筹城市地上地下建设,推进海绵城市建设,使城市既有面子,更有里子。”可见海绵城市建设已被提到城市规划和建设中的重要议程。

1 海绵城市的作用及实现途径

海绵城市顾名思义,让城市像“海绵”一样具有弹性,更好的适应环境的变化和应对雨水带来的自然灾害的危害。海绵城市的实质就是构建低影响开发雨水系统,通过采取渗、滞、蓄、净、用、排等综合措施,对雨水进行消纳和利用。

海绵城市主要通过以下三种途径来实现:一是对城市原有生态系统的保护。要最大限度的保护原有的生态区,留足涵养水源和应对较大强度降雨的林地、草地,维持城市开发前的自然水文特征;二是生态恢复和修复。对已经破坏的自然环境,要运用生态的手段进行恢复,维持一定比例的生态空间;三是低影响开发。对城市生态环境合理开发,控制城市不透水下垫面面积比例,适当增加河沟湖渠,增加水域面积。

2 城市居住区内海绵城市设计

2.1 城市居住区内海绵城市的设计内容

城市居住区内海绵城市的设计主要包括场地、建筑、居住区内道路、绿地等设施的设计。场地设计是合理利用和保护场地内原有的生态敏感区,通过优化不透水面积和绿地面积比例,实现场地内的雨水消纳。建筑设计是在充分考虑雨水的控制和利用的基础上,对屋顶坡度较小的建筑采取绿色屋顶的设计对屋面雨水进行收集消纳。居住区内道路设计是通过优化道路的坡度以及路面与道路绿地的角度关系,使雨水能流入绿地中设置的植草沟或其他海绵设施。城市居住区内大面积绿地设计是通过将居住区内的绿地设计成“下沉式绿地”“雨水花园”等方式,将溢流排放系统和城市雨水管渠系统有机结合起来,最大限度的消纳雨水。

2.2 城市居住区内海绵城市的设计流程

在对城市居住区进行海绵城市设计时,必须结合场地的布局及竖向,结构合理的规划雨水排放路径,同时尽量避免施工图的变动,尊重居住区的主体工程。在进行城市居住区内海绵城市设计前要充分调研,合理选择并确定海绵设施的形式和规模。首先要根据居住区内的绿地率和容积率等指标对海绵设计下垫面进行分析,再根据当地的海绵城市设计总体规划或《海绵城市建设技术指南》中相关要求,确定海绵设计的控制目标,结合下垫面分析和控制目标来选择合适的海绵措施,最后根据海绵设施的规模和布局对海绵设置的指标进行复核,并适当对海绵设计进行优化。

3 城市居住区内海绵景观的措施选择

3.1 植草边沟

植草边沟是通过在一些建筑和道路边等绿化空间比较狭窄的区域设置有植被的地表沟渠来收集、运输雨水,植草沟有截污净化功能,可以代替路边的排水沟或者雨水管渠系统。植草沟可设置在雨水花园、下凹式绿地前作为预防处理。植草边沟可在枯水时蓄水,雨水多时缓冲雨涝。可设计转输型、渗透型干式、有水湿式植草沟,来达到提高径流总量和径流污染控制效果,标准传输型植草边沟的水流停留时间短,净化效果稍差。植草边沟美观环境,所占空间小,施工造价相对低廉。

3.2 下沉式绿地

下沉式绿地又称为低势绿地、下凹式绿地。下沉式绿地利用开阔的空间,其典型结构为绿地高程低于周围硬化地面高程5-25cm左右,雨水溢流口高于绿地且低于硬化地面,多设计在道路、广场和停车场等周围。下沉式绿地可汇集周围硬化地表产生的降雨径流,利用植被、土壤、微生物的作用,截留和净化小流量雨水径流,超过绿地蓄渗容量的雨水经雨水溢流口排入雨水管网。下沉式绿地不仅可以起到削减径流量、减轻城市洪涝灾害的作用,而且下渗的雨水可以起到增加土壤水分含量以减少绿地浇灌用水量,以及补充地下水资源量的作用。下沉式绿地由于渗水性好,能更好的将雨水引入地下,具有减少用水、净化污染物、改善环境的优点。

3.3 雨水花园

雨水花园是利用低洼的绿地种植灌木、花草等植被,用来聚集和吸收雨水,通过植物、沙土的过滤来净化雨水,并使雨水逐渐渗入土壤,涵养地下水,这是一种生态可持续的雨水利用设备。雨水花园分为五层:蓄水层、保湿层、种植土层、填料层和砾石层。上面三层在降水时可以用来蓄水保湿,并经过土壤和纸杯净化雨水,下面两层可储存大量的雨水,并将雨水释放来补充地下水,多余的雨水通过渗透管排走。“雨水花园”的设计通过利用自然元素或模仿自然特性来打造“人工自然”的生态新秩序,营造一个全新的居住环境。雨水花园建造成本低,维护和管理成本低,比传统的景观花园视觉效果更好。

3.4 绿色屋顶

绿色屋顶也称为种植屋面、屋顶绿化。根据种植基质的深度和景观复杂的程度不同,绿色屋顶分为简单式绿色屋顶、花园式绿色屋顶和混合式绿色屋顶。屋顶草坪一般选用耐旱、耐贫瘠的植物,比如苔藓、草本、景天等植物,这些植物不需要坚实的屋顶结构和大量的水分,还可以美化环境。绿色屋顶能够通过植物固定作用降低城市雨水地表径流量,多余的雨水可以暂时储存在地下储水池中,通过储水池的溢水口经过管线流入建筑附近的绿地。

3.5 蓄水池

蓄水池的作用是保持水分,在尊重自然地貌的前提下使降雨得到收集。目前主要有塑料模块蓄水和地下蓄水池两种。塑料模块蓄水是将若干个雨水收集模块组合起来形成一个贮水池。在水池的周围包括防渗土工布或透水土工布,组成贮水池。用雨水收集模块组装水池,安装方便,承载力大,经过处理后可用于冲洗厕所、清洗路面、浇灌草坪。塑料模块蓄水池把雨水径流的高峰流量暂存其中,待最大流量下降后再从蓄水池中将雨水排除。蓄水池的利用技能规避雨水洪峰,实现雨水的循环利用,又能避免雨水对承受水体的污染,对排水调度发挥了重要作用。

4 结束语

新形势下,城市建设必须转变传统观念,探索利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等海绵设计,打造新型海绵城市,既增强城市防涝能力,又要有效收集净化雨水,实现经济效益、社会效益和生态效益的有机统一,促进人与自然和谐发展。

参考文献

[1]张冷伟.居住区海绵性规划设计研究初探[J].引文版:工程技术, 2015(11):41.

海绵城市基本原理第7篇

关键词:海绵城市;滨水景观;环境

0 引言

随着社会经济的不断发展,城市面积也在相应地扩展,造成了城市绿化面积的降低,使得很多城市无法有效地发挥蓄水功能。同时,由于环境的日益污染和恶化,整个城市的生态环境特别是滨水区域的城市,必须加强对生态景观方面的建设,提高整个区域生态系统的稳定性,从而避免生态景观恶化的情况出现。分析探讨海绵城市环境下的滨水景观设计顺应了时展的要求,实现最大限度对水的存储,降低水资源中携带污染物的可能性。

1 海绵城市

1.1 理论概念分析

与传统的开发模式相比,传统的开发模式是改变了原有的水生态环境,而海绵城市的概念则是在保护原有水生态的前提下,改变以往对生态的破坏模式,采用低破坏、低影响的方式对水生态环境进行治理。整个城市如同海绵体一样,在适应环境和社会生态发展要求的时候发挥出必要的作用,即需要时对雨水有效存储,不需要时对雨水进行合理释放,并且尽可能地加以应用。[1]

1.2 具体概念及特性

顾名思义,海绵城市的具体概念与海绵有着千丝万缕的联系,由于海绵的吸水特性较强,可以大量吸附水资源,海绵城市由此得名。近年来,随着城市的不断变化,城市内建筑面积的不断扩大,绿化面积不断减少,导致环境不断恶化。海绵城市的观念使水的储蓄得到了有效的解决,那么在设计海绵城市时就必须具备海绵城市的重点,即海绵体,除去河流或湖泊等蓄水结构,还需要设立和配应相关措施,比如雨水通过海绵体下渗过后,花园和绿地更能有效地发挥出对水的净化、储蓄、回收作用。通过借助其他渠道排除剩余水源,促使整个城市的排水系统得以改善,使其发挥出应有的实际作用。

2 海绵城市理念对滨水景观的重要意义

随着近年的发展,我国面临严峻的水管理问题,我国对城市滨水景观的建设也一直在不断摸索和探究,如今对生态环境有效梳理的重要一步就是海绵城市理念应用于滨水景观的建设。[2]从更全面的角度去考虑对水的存储、滞留和释放问题,实现最大化的社会经济效益和景观价值。

2.1 生态价值

滨水区是连接城市与水体之间的过渡纽带,本身就具有良好的生态价值。海绵城市理念的作用就是最大限度阻碍被破坏的水系统和污染源进入生态终端,充分发挥其对污染的地表径流进行滞留、净化和循环利用等效果,进而有效地降低污染源进入水体的概率,对水体的生态保护和修复起到了重要作用,产生了良好且巨大的生态价值。滞留技术以及下沉式绿地等技术都有效地控制了污染源进入水体,同时带有净化和过滤的效果,保护了城市的水体。海绵城市系统的构建,最大限度地对破坏的水生态系统起到了恢复作用,促进了更和谐的水源生态系统的创建。海绵城市的理念对雨水的有效利用改变了原有的地表下渗以及地表径流量,对地下水源进行了有效补充,有效地缓解了城市缺水的严重问题。

2.2 社会价值

城市滨水区作为城市开放空间的一个重要组成部分,满足了人们对开放空间的需求。首先,通过海绵城市的理念提升了滨水区的绿地面积,丰富了植物种群的多样性,为市民提供了更多的绿地空间;其次,通过海绵城市滨水区的建造无形之间为城市的形象和文化起到了极大的宣传作用,为成为国际化城市打下了坚实的基础;最后,通过海绵城市的理念让人们参与其中更加了解滨水城市建设的重要性,让支持者成为参与者,在各种绿化项目活动中积极参与,共同构建海绵城市环境下的滨水景观建设。

2.3 经济价值

传统的景观设计模式并不能实现经济效益化,反而出现更多的不必要的资金投入和经济浪费。中国城市对于雨水的概念就是尽可能地开启快排模式,比如城市地下管网的铺建,而在老城区或城市中心地区对地下管网进行铺设所要投资费用更是高得惊人;其次,在雨水快排方面更是对水资源的浪费,这同样是不可忽视的问题。但是,目前大多数城市对雨水处理所采取方式都是快排模式,造成了雨水资源的浪费,因此通过充分和合理地利用这些资源就能最大化地实现经济价值。

3 海绵城市环境下滨水景观的具体应用

海绵城市概念是建设滨水景观的前提,从而使水资源的循环使用得到保障,以便达到对水资源进行保护的目的。对雨水进行合理运用不是采用武断的快排方式,可以有效地降低雨水平均排放量。

3.1 海绵体的设计

城市整体景观中,道路景观占整个城市的10%~25%。在进行实际的滨水景观设计时,应着重对道路景观海绵体的设计。例如,通过在道路土层内部铺设石子,以此来增强雨水的渗透力,达到加快水源导入、过滤的目的,以及通过增加导水性能较好的塑料管的组建设计。另外,还可以通过在混凝土铺设工作开展之前设置相应的排水孔,达到保证空气、雨水各种因素都可以有效循环的效果,从而保证不同微生物的生长,以保持城市的生态平衡。

3.2 广场景观海绵体

城市景观的重要构成部分之一就是广场景观,在广场景观的设计中,地面一般都会使用材质较硬的材料进行铺设,导致雨水渗透性能较差。因此,在海绵城市的思想设计指导之下,设计广场景观时,就应选择吸水能力较强的渗透性材料进行路面铺设,提高水源渗透能力。

3.3 生态廊道的规划设计

对滨水区各种不同的生态板块进行隔离或联系是生态廊道的主要功能。通过设计不同的生态廊道,以此实现对生态环境的有效整合,塑造出形态多样、规模较大的生态体系,[3]为水资源的循环使用等提供便利。公园在建设过程中将各种调配设施与周围生态环境形成良好的交融,从而有效降低了建设景观所需成本,以及通过对水资源保护利用的重视减少工程量,增强经济效益。公园的大面积绿化生态有效地使城市改善了人们的生活环境,降低了热能效应,为城市的生活带来了显著的效益,促进了城市的和谐发展。将海绵城市的建设理念充分地融入滨水区设计过程中,使城市公园各种生态廊道具有多种不同的生态功能,增强城市中心的绿化模块面积,促使城市与自然的有效互动。

4 结语

海绵城市理念在建设滨水景观的设计过程中具有重要作用,海绵城市概念的提出在当前生态环境污染较为严重的社会形态下,为滨水景观设计提供了新的思路,有效地减少城市水污染问题。同时,我们要对工程的每一个环节作出调整,更快、更好地让海绵城市理念最大化地体现在滨水景观的建设中。

参考文献:

[1] 张蓝.现代城市滨水景观建设的思考[J].广西城镇建设,2012(6):49-52.

海绵城市基本原理第8篇

[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。