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用“海绵城市”让“看海”成为传说

时间:2018-08-06 20:13:36  来源:  作者:

 


    近些年来,我国多个城市在夏季遭遇特大暴雨袭击,不但全城看海,有的还付出了生命的代价,“到城市看海”已成为人人皆知的流行语。

一说到城市内涝,人们便会怪罪下水道,认为正是因为下水道不够宽、不够深、不够多,雨水才未能及时排出城市,最终导致内涝。不可否认,这样的说法是正确的,内涝的产生确实与下水道密切相关,但还有一个重要问题值得追问:暴雨之下,城市何来大量的积水?“城市看海”何以在近几年频繁上演?

“一个重要原因是城市发展太快,原本可以让雨水渗透的草地、水沟全部被硬化,变成了马路、停车场,雨水渗不下去,就造成了积水。”国际著名水文气象专家林炳章解释说,和上世纪相比,现在雨水汇流的速度比以前更快,因为都市密度大,热气徘徊在城市上空形成热岛效应,水汽也集中在城市上方,会带来比周边更多的降水。

住建部曾经在2010 年对351 个城市内涝情况专项调研显示:2008-2010 年期间,有213个城市发生过不同程度积水内涝,占调查城市的62%,其中内涝灾害一年超过3 次以上的城市就有137 个;在发生内涝城市中,有57 个城市最大积水时间超过12 小时。

 

2008~2010 年间样本城市内涝情况统计

资料来源:住建部

 

7月16日,北京突降暴雨,西二旗地铁站积水几乎漫过道路上的护栏,据网友爆料,有人被困在公交站,撑着伞坐在垃圾桶上。不知这位小伙子现在下来了吗?毕竟坐在垃圾桶上“看海”略显尴尬,还不安全。

 

 

一、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”,也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。 下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

 

1. 关于海绵城市的顶层设计

2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”概念首次提出;2013年12月12日,习近平总书记在《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”。

2017年3月5日中华人民共和国第十二届全国人民代表大会第五次会议上,李克强总理政府工作报告中提到:统筹城市地上地下建设,再开工建设城市地下综合管廊2000公里以上,启动消除城区重点易涝区段三年行动,推进海绵城市建设,使城市既有“面子”,更有“里子”。

 

 

2. 海绵城市的“前因”:传统的开发模式带来的问题
  “雨季一来,城市看海”。我国99%的城市目前都是快排模式,雨水落在硬化地面上只能从管道中集中快排,强降雨一来,修再多管道也不够用。许多城市几十年前的地面径流系数是0.3,现在是0.7,也就是说现在一下雨70%的水要在地面流淌,许多严重缺水的城市就这么让70%的雨水白白流失了。这其中的主要原因是大量工程建设做地面硬化使得形成了“铁壳城市”,导致雨水无法渗透到地下。钢筋水泥过多地替代能够涵养水源的林地、草地、池塘,裸露的土地成为稀缺的资源,自然水循环系统就被切断了,导致城市无法“自由呼吸”,产生“热岛效应”。

3.海绵城市的“后果”:LID
  让城市返璞归真、道法自然,建设自然、生态、绿色的基础设施。针对传统城市开发模式的遗留问题,从“源头减排、过程控制、系统治理”着手,通过城市规划、建设的管控,综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等工程技术措施,控制城市雨水径流,实现低影响城市开发建设(LID),最大限度地减少由于城市开发建设行为对原有自然水文特征和水生态环境造成的破坏,将城市建设成“自然积存、自然渗透、自然净化”的“海绵体”。

 

  二、 海绵城市详细解读

  把雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水密切结合,统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标。具体技术方面,有很多成熟的工艺手段,可通过城市基础设施规划、设计及其空间布局来实现.简而言之,海绵城市建设的核心,实质上就是合理地控制降在城市下垫面上的雨水径流,使雨水就地消纳和吸收利用。如何实现呢?可以概括为六个字:渗、蓄、滞、净、用、排

 

1. 海绵城市——渗
  由于城市下垫面过硬,到处都是水泥,改变了原有自然生态本底和水文特征,因此,要加强自然的渗透,把渗透放在第一位。其好处在于,可以避免地表径流,减少从水泥地面、路面汇集到管网里,同时,涵养地下水,补充地下水的不足,还能通过土壤净化水质,改善城市微气候。而渗透雨水的方法多样,主要是改变各种路面、地面铺装材料,改造屋顶绿化,调整绿地竖向,从源头将雨水留下来然后“渗”下去。

 


  1.1透水景观铺装

  传统的城市开发中无论是市政公共区域景观铺装还是居住区景观铺装设计中多数采用的都是透水性差的材料,所以导致雨水渗透性差,而在这一方面可以通过透水铺装实现雨水渗透,或通过水渠和沟槽将雨水引流至街道附近的滞留设施中。

 

 

1.2透水道路铺装
  传统城市开发建设中道路占据了城市面积的10%-25%,而传统的道路铺装材料也是导致雨水渗透性差的重要隐私之一,除了景观铺装方面可以通过透水铺装实现雨水渗透之外,还可以将园区道路、居住区道路、停车场铺装材料改为透水混凝土,加大雨水渗透量,减少地表径流,渗透的雨水储蓄在地下储蓄池内经净化排入河道或者补给地下水,减少了直接性雨水对路面冲刷然后快速径流排水对于水源的污染。

 

1.3.绿色建筑
  海绵城市建设措施不仅在于地面,屋顶和屋面雨水的处理也同样重要。在承重、防水和坡度合适的屋面打造绿色屋顶,利于屋面完成雨水的减排和净化。对于不适用绿色屋顶的屋面,也可以通过排水沟、雨水链等方式收集引导雨水进行贮蓄或下渗。

 

 

  1.4.绿色建筑

  对于不适用绿色屋顶的屋面,也可以通过排水沟、雨水链等方式收集引导雨水进行贮蓄或下渗。

 

  2. 海绵城市——蓄

  即把雨水留下来,要尊重自然的地形地貌,使降雨得到自然散落。现在人工建设破坏了自然地形地貌后,短时间内水汇集到一个地方,就形成了内涝。所以要把降雨蓄起来,以达到调蓄和错峰。而当下海绵城市蓄水环节没有固定的标准和要求,地下蓄水样式多样,总体常用形式有两种:塑料模块蓄水、地下蓄水池。

 

  2.1.蓄水模块

雨水蓄水模块是一种可以用来储存水,但不占空间的新型产品;具有超强的承压能力;95%的镂空空间可以实现更有效率的蓄水。配合防水布或者土工布可以完成蓄水,排放,同时还需要在结构内设置好进水管、出水管、水泵位置和检查井。

 

  2.2.地下蓄水池

  雨水收集池,由水池池体、水池进水沉沙井、水池出水井、高、低位通气帽,水池进、出水水管、水池溢流管、水池曝气系统等几部分组成。

 

  3. 海绵城市——滞

  其主要作用是延缓短时间内形成的雨水径流量。例如,通过微地形调节,让雨水慢慢地汇集到一个地方,用时间换空间。通过“滞”,可以延缓形成径流的高峰。具体形式总结为三种:雨水花园、生态滞留池、渗透池、人工湿地。

 

  3.1.雨水花园

  是指在园林绿地中种有树木或灌木的低洼区域,由树皮或地被植物作为覆盖。它通过将雨水滞留下渗来补充地下水并降低暴雨地表径流的洪峰,还可通过吸附、降解、离子交换和挥发等过程减少污染。其中浅坑部分能够蓄积一定的雨水,延缓雨水汇集的时间, 土壤能够增加雨水下渗,缓解地表积水现象。蓄积的雨水能够供给植物利用,减少绿地的灌溉水量。

 

 

  3.2.生态滞留区

  概念上来讲生态滞留区就是浅水洼地或景观区利用工程土壤和植被来存储和治理径流的一种形式,治理区域包括草地过滤,砂层和水洼面积、有机层或覆盖层、 种植土壤和植被。生态滞留区在对于土壤的要求和工程技术上的要求不同于雨水花园,形式根据场地位置不同也较为多样,如生态滞留带、滞留树池等。

 

  植草沟

  植浅草沟具有输水功能,具有一定的截污净化功能。适用于径流量小及人口密度较低的居住区、工业区或商业区、公园、停车场及公共道路两边,可以代替路边的排水沟或者雨水管渠系统。植草沟沟顶宽0.5~2m,深度0.05~0.25m,边坡(垂直:水平)1:3~1:4,纵向坡0.3%~5%。可设置在雨水花园、下凹式绿地前作为预防处理。

 

雨水塘
  雨水塘是渗水洼塘即利用天然或人工修筑的池塘或洼地进行雨水渗透,补及地下水,雨水塘能有效地削减径流峰值。但雨水塘护坡需要种植耐湿植物,若雨水塘较深(超过60cm)护坡周边就要种植低矮灌木,形成低矮绿篱,消除安全隐患。同时整个雨水塘系统还要形成微循环才能防止水体腐坏。

 

雨水湿地
  雨水湿地人工雨水湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,将雨水花园、生态滞留池收集的雨水进行集中的净化。而且其具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点,极其适合海绵城市建设中多出应用。

 

4. 海绵城市——净
通过土壤的渗透,通过植被、绿地系统、水体等,都能对水质产生净化作用。因此,应该蓄起来,经过净化处理,然后回用到城市中。雨水净化系统根据区域环境不同从而设置不同的净化体系,根据城市现状可将区域环境大体分为三类:居住区雨水收集净化、工业区雨水收集净化、市政公共区域雨水收集净化。根据这个三种区域环境可设置不同的雨水净化环节,而现阶段较为熟悉的净化过程分为三个环节:土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理。


  4.1.雨水净化系统
  土壤渗滤净化:大部分雨水在收集时同时进行土壤渗滤净化,并通过穿孔管将收集的雨水排入次级净化池或贮存在渗滤池中;来不及通过土壤渗滤的表层水经过水生植物初步过滤后排入初级净化池中。

 

  人工湿地净化:分为2个处理过程,一是初级净化池,净化未经土壤渗滤的雨水;二是次级净化池,进一步净化初级净化池排出的雨水,以及经土壤渗滤排出的雨水;经二次净化的雨水排入下游清水池中,或用水泵直接提升到山地贮水池中。初级净化池与次级净化池之间、次级净化池与清水池之间用水泵进行循环。


  4.2.雨水净化系统三大区域环境

  居住区雨水收集净化

  居住区雨水收集净化过程中由于居住区内建筑面积和绿化面积较大,雨水冲刷过后大量水体可以经生态滞留区、雨水花园、渗透池收集起来经过土壤过滤下渗道模块蓄水池中,相对来说雨水径流量较少。所以利用海绵城市雨水收集系统将雨水惠存、下渗、过滤然后经过生物技术净化之后就可以大量用于绿化灌溉、冲厕、洗车等方面。

工业区雨水收集净化

  工业区有别于居住区,相对来说绿地面积较少,硬质场地和建筑较多,再加上工业产物的影响,所以在海绵城市雨水收集和净化环节就要格外注意下渗雨水的截污环节。经过承载海绵城市原理的园林设施对工业污染物的过滤之后,雨水经过土壤下渗道模块蓄水池,在这个过程中设置截污处理对下渗雨水进行第二次的净化,进入模块蓄水池之后配合生物技术再次净化后再次的循环利用到冷却水补水、绿化灌溉、混凝土搅拌等方面。  市政公共区域雨水收集净化

  市政公共区域雨水收集净化对比前两个区域环境有着不一样的方面,绿地面积大,不同地区山体高程不同所以导致径流量不同,并且河流、湖泊面积较大,所以减缓雨水冲刷对山体表面的冲击破坏和对水源的直接污染是最为重要的问题。就上述问题来讲,市政区域雨水净化在雨水收集方面要考虑生态滞留区和植物缓冲带对山体的维护作用以及对河流、湖泊的过滤作用。在雨水调蓄方面主要使用调蓄池来对下渗雨水进行调蓄,净化后的水一方面用于市政绿化和公厕冲厕,一方面排入河流、湖泊补给水原,解决了水资源短缺的问题。

 

  5. 海绵城市——用

  在经过土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理多层净化之后的雨水要尽可能被利用,不管是丰水地区还是缺水地区,都应该加强对雨水资源的利用。不仅能缓解洪涝灾害,收集的水资源还可以进行利用,如将停车场上面的雨水收集净化后用于洗车等。我们应该通过“渗”涵养,通过“蓄”把水留在原地,再通过净化把水“用”在原地。

 

雨水资源利用

·花畦:池底覆以土壤并种植吸附污染物的湿生植物,具有调节与改善水质的功能。

·植草沟:用植被覆盖的集水、排水渠,主要用于疏散暴雨径流以及移除污染物,提升水质,保留乡土植被维护景观品质,提供生物栖息的空间,且植草沟设置及维持保养的费用低于传统的地下管线。

·渗滤沟:渗滤沟是利用卵石、碎石等空隙为雨水提供滞蓄空间的方法,在地面设卵石沟或卵石槽导引地表径流至卵石间的孔隙。

·渗透性铺装:采用渗透性地面铺装是让雨水回归大地,解决地下水回灌问题,具有入渗、滞留的能力,有减洪、水质净化与地下水涵养的优点。

 

 

雨水收集系统

·绿地生态水渠:结合现状地形设计渗透型集水渠,渗滤沟+穿孔管+贮存池或渗滤池。

·道路渗滤沟:

主园路渗滤沟:行人较多,雨水稍有污染,结合绿地过滤设计渗滤沟

硬质广场路面:结合地面找坡及铺装设计,广场中每隔20m左右设置渗滤沟

停车场:设计多孔沥青车道结合植草砖停车区,尽可能让雨水下渗,此处雨水污染较大,结合弃流及土壤渗滤设置穿孔管集水。

 

 

 

雨水净化系统

·土壤渗滤净化:大部分雨水在收集时同时进行土壤渗滤净化,并通过穿孔管将收集的雨水排入次级净化池或贮存在渗滤池中;来不及通过土壤渗滤的表层水经过水生植物初步过滤后排入初级净化池中。

·生物处理:结合人工湿地设计生物处理系统,处理冲厕、盥洗排水的净化系统。

 

雨水贮存系统

·地下贮水沟:结合生态集水渠设计地下贮水沟,既是集水沟,也是贮水设施。贮存的水过滤后在重力作用下直接供给附近低标高厕所冲厕以及绿地灌溉,贮存沟内溢流出的雨水排入下游净化池中。

·地下贮水池:根据景观场地设计及绿化灌溉就近原则,设置自动滴灌式贮水池,主要设置在阳光草坪高位坡地上,抽取清水池中雨水,贮存在坡顶土层下方贮水池中,结合滴灌系统,利用重力作用灌溉下游草坪。


  6. 海绵城市——排
  是利用城市竖向与工程设施相结合,排水防涝设施与天然水系河道相结合,地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放,避免内涝等灾害。有些城市因为降雨过多导致内涝。这就必须要采取人工措施,把雨水排掉。
  当雨峰值过大的时候,地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放,避免内涝等灾害。经过雨水花园、生态滞留区、渗透池净化之后蓄起来的雨水一部分用于绿化灌溉、日常生活,一部分经过渗透补给地下水,多余的部分就经市政管网排进河流。不仅降低了雨水峰值过高时出现积水的几率,也减少了第一时间对水源的直接污染。

 

三、24种海绵城市设计措施图解

城市住宅区海绵策略

随着城市居住用地面积不断增加,城市自然地表被居住区域的不透水硬质材料替代,雨水自然下渗、净化和收集面临很大挑战。住宅区的景观用地应考虑结合海绵城市设计方法,在有限的绿化面积里,采用下渗、滞留、净化的策略,缓解城市居住区洪涝灾害。

 

1、传统住宅区——宅间雨水花园

传统住宅区中的绿地可以改造成下沉式宅间雨水花园,用来收集周边硬质铺装的雨水。

 

2、传统住宅区——停车场雨水花园

传统住宅区中的停车场可以改造成透水植草砖生物滞留带,用来收集周围雨水。

 

3、传统住宅区——活动场地

传统住宅区中的树池可以改造成滞留式生态树池,用来收集开放场地中的雨水。

 

4、传统住宅区——宅间道路

传统住宅区中的宅间道路和绿化带可以改造成透水路面和生物滞留池,用来收集道路上的雨水,避免路面雨水沉积对居民生活造成影响。

 

5、传统住宅区——车行道

传统住宅区中的车行道考虑机动车荷载,一般不建议使用透水路面,而是利用道路两侧绿化带收集、消纳路面雨水径流。

 

6、新型住宅区——地库顶板小区园路

 

7、新型住宅区——地库顶板小区广场

高层住宅区中的硬质广场可以结合透水铺装、排水明沟及生物滞留设施,设计成一个集收集、净化、储存雨水于一体的良性循环系统。

 

8、新型住宅区——地库顶板小区绿地

 

 

绿色屋顶海绵策略

雨洪来临时,建筑屋顶产生的径流是导致城市内涝的重要原因之一。因此,将城市的建筑屋顶改造为绿色屋顶能有效缓解城市雨水径流压力。一方面,通过海绵城市结构来收集、储存雨水,并利用雨水进行浇灌,可以节省各种能耗;另一方面,绿色屋顶将形成良好的城市景观,提升城市的整体绿化率。

绿色屋顶策略中,表面种植绿色植被,用以吸收雨洪期间多余的雨水径流,通过植物根系净化过滤,将雨水收集到雨水桶进行存储回用;绿色屋顶底层有轻质土层、防根系穿透层、排水层以及防水层等多层结构保护,同时能保护建筑表层,多样植物搭配的绿色植被层可以吸收建筑热量,缓解城市热岛效应。

 

1、开敞型绿色屋顶

绿色屋顶设计有基本结构层,同时屋面坡度大于2度,以有效汇聚、收集雨水。

 

2、密集型绿色屋顶

密集型绿色屋顶荷载承受能力较高,能够种植覆土较高的乔木、灌木,打造景观体验丰富的屋顶花园。

 

3、低荷载坡屋顶

屋顶结构顶板荷载不能满足绿色屋顶结构和植物荷载,其坡度较大,绿色屋顶结构容易滑落,抗风性较低,不能实施绿色屋顶。雨洪期间雨水排放至建筑周边,增加内涝风险,雨水浸泡危害建筑地基。坡屋顶长期受到雨水冲刷,屋檐、屋脊结构损坏,加剧建筑老化。可以增加屋檐排水槽、雨水管、雨水桶等结构,组成坡屋顶雨水收集系统。

 

城市道路海绵策略

目前,我国正处在城市化快速发展的关键时期,城市不透水面积急剧增加。城市道路作为城市主要不透水下垫面之一,占建设用地的比例超过了30%。与此同时,传统管道排水方式导致道路排涝压力大、路面污染严重等突出问题,难以满足现代城市建设对生态环境的需求。城市道路运用海绵城市设计策略,在收集利用道路雨水径流、污染排放等方面可产生巨大的经济、生态和美学效益。

 

1、生态树池

树池的标高一般比路面低一些,用以收集、初步过滤雨水径流。就行道树而言,一系列连贯的树池可以被设计成潜在的收水装置,最大限度地发挥收集、过滤雨水径流的作用。

 

2、生物滞留池

生物滞留池是一种窄的、线性的、配置丰富景观植物、具有规则形状(常为长方形或正方形)的下凹式景观空间,具有垂直的池壁和平缓的纵向坡。

 

3、道路渗井

在空间极为受限的邻里街道,因为没有有利条件设置生物滞留设施,通常采用设置渗井的方式来实现海绵城市。

 

4、道路中心隔离带

道路中心绿化作为常见的道路绿化形式,在海绵城市建设上有很大的潜在利用价值。道路两侧的滞留池和中心绿化在本来没有联系的情况下,结合道路横坡的现状,可整合为一个新的排水绿化生态系统,是一个可以用来应对道路积水的新策略。

 

5、立体交通

采用入水口初期弃流、入水口拦截装置、高架下滞留池设计等方式。

 

6、生态停车场

生态停车场是一种具备环保、低碳功能的停车场,具有高绿化、高承载的特点,同时使用年限也长于传统停车场,生态停车场可与生物滞留池及植草沟结合设计。

 

 

城市公园绿地海绵策略

把城市公园绿地中的海绵设施连成系统能够有效传输和消纳雨水,在强降雨时能有条理进行处理、消化雨水径流,同时层级净化雨水径流中的污染物。在收集绿地周边区域雨水时,若植草沟不能直接引流,可以通过设计地下管道,引流至绿地公园进行雨水消纳,地下管道与海绵设施相互结合。

 

1、城市公园道路

 

2、雨水花园

 

3、大型下凹绿地

 

4、斑块绿地

 

 

大面积硬质场地海绵策略

现存硬质场地基本为灰色建筑,土壤经反复夯实硬化,几乎丧失透水性能。常规硬质工程雨水管理,并未对雨水有害后果做出相关回应,排放方式仅是简单地将污染问题从一个地方转移到另一个地方。根据海绵城市相关理论,城市内部大面积硬质场地在暴雨期间,应有效解决快速排水问题,减少地表径流,在一定情况下,增加净水与蓄水功能,增加生态效益。

1、无地下空间广场

 

2、附带地下空间广场

 

3、商业街区

内容摘自《海绵城市设计图解》

 

四、他山之石

当然,“城市看海”并非“中国特色”。发达国家在城镇化发展过程中,也曾出现过类似情况。他们及时调整城市规划、建设和管理理念,通过控制雨水径流,有效解决了上述问题。日本有雨水贮留渗透计划(LID),英国有水敏感性城市设计(SUDS),美国有LID低影响开发,澳大利亚有水敏感性城市设计(WSUD)。2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”概念首次提出;2013年12月12日,习近平总书记在《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”。2017年3月5日中华人民共和国第十二届全国人民代表大会第五次会议上,李克强总理政府工作报告中提到:统筹城市地上地下建设,再开工建设城市地下综合管廊2000公里以上,启动消除城区重点易涝区段三年行动,推进海绵城市建设,使城市既有“面子”,更有“里子”。海绵城市的理念与日本的雨水贮留渗透计划(LID),英国的水敏感性城市设计(SUDS),美国的LID低影响开发,澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)基本一致,海绵城市是具有国际语境的城市雨水管理理念的中国化表达。

国外对海绵城市建设的探索可追溯到19世纪,大规模的建设始于20世纪70年代。早在1852年,巴黎的城市排水系统就被纳入建设规划之中;1859年,伦敦地下排水系统工程动工,6年后完工,全长2000公里。美国在1972年以前没有内涝防治体系,之后因为合流制的污染和城市内涝等,开始规划建设大排水系统。澳大利亚因为1974年发生大洪水,1975年便开始规划建设城市内涝体系;日本东京于1992年开始建造“地下神庙”,历时15年,耗资30亿美元,终于建成堪称世界上最先进的下水道排水系统。在雨洪管控理念方面,比较成熟的有:美国的低影响开发(LID),采用源头削减、过程控制、末端处理的方法进行渗透、过滤、蓄存和滞留,防治内涝灾害;英国的可持续发展排水系统(SUDS);澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD);日本城市泄洪系统和雨水地下储存系统。

 

日本·雨水贮留渗透计划(LID)

日本是个水资源较缺乏的国家,政府十分重视对雨水的收集和利用,早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划,1992年颁布的"第二代城市下水总体规划"正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施,要求在城市中的新开发土地每公顷土地应附设500立方米的雨洪调蓄池。1988年还成立了民间组织"日本雨水贮留渗透技术协会"。这些计划、规划和非政府性的组织为日本城市雨水资源的控制及利用奠定了基础,保障了雨水资源化的实施。

 

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日本注重雨水调蓄设施的多功能应用,其雨水利用的具体技术措施包括:降低操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高程;在停车场、广场铺设透水路面或碎石路面,并建设渗水井,加速雨水渗流;在运动场下修建大型地下水库,并利用高层建筑的地下室作为水库调蓄雨洪;在东京、大阪等特大城市建设地下河将低洼地区雨水导入地下河;在城市上游侧修建分洪水路;在城市河道狭窄处修筑旁通水道;在低洼处建设大型泵站排水等等。其中,最具特色的技术手段是建设雨水调节池,在传统的、功能单一的雨水调节池的基础上发展了多功能调蓄设施,具有设计标准高、规模大、效益投资高的特点。在非雨季或没有大暴雨时,多功能调蓄设施还可以全部或部分地发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多种功能。

日本对雨水利用实行补助金制度,各个地区和城市的补助政策不一。例如东京都墨田区1996年开始建立促进雨水利用补助金制度,对地下储雨装置、中型储雨装置和小型储雨装置给予一定的补助,水池每立方米补40-120美元 ,雨水净化器补1/3-2/3的设备价,以此促进雨水利用技术的应用以及雨水资源化。

日本雨水管理围绕多功能调蓄设施推广应用经历了以下阶段:准备期(20世纪70年代),政府对多功能调蓄设施进行了一些研究和示范性的应用;发展期(20世纪80年代),政府对多功能调蓄设施开展广泛的应用并进行经验总结;飞跃期(20世纪90年代),多功能调蓄设施得以广泛应用,在多方面取得了显著成效。

 

英国·水敏感性城市设计(SUDS)

SUDS系统同样要求尽可能从源头处理径流和潜在的污染源,保护水资源免于点源与非点源的污染。1999年5月,英国更新国家可持续发展战略和21世纪议程,为解决传统排水体制产生的多发洪涝、严重的污染和对环境破坏等问题,将长期的环境和社会因素纳入到排水体制及系统中,建立 了SUDS(Sustainable Urban Drainage Systems)系统。主要综合考虑城市环境中水质、水量和地表水舒适宜人的娱乐游憩价值。SUDS系统由传统的以排放为核心的排水系统上升到维持良性水循环高度的可持续排水系统,在设计时综合考虑径流的水质、水量、景观潜力和生态价值等。由原来只对城市排水设施的优化上升到对整个区域水系统的优化,不但要考虑雨水,而且还要考虑城市污水与再生水,通过采取综合措施来改善城市整体水循环。

 

美国·LID低影响开发

LID理念由美国乔治省马里兰州环境资源署于1990年首次提出,用于城市暴雨最优化管理实践(Best Managements Practices)。主要采取分散式小规模措施对雨水径流进行源头控制,核心是通过采用合理的场地开发方式,模拟自然水文条件并通过采取综合性措施,从源头上减少开发导致的水文条件的显著变化和雨水径流对生态环境的影响。融合了经济、环境、发展等元素,是一种基于经济及生态环境可持续发展的设计策略。

 

澳大利亚·水敏感性城市设计(WSUD)

WSUD是澳大利亚对传统开发措施的改进,强调通过城市规划和设计的整体分析方法减少对自然水循环的负面影响和保护水生态系统的健康,把城市水循环作为一个整体,将雨洪管理、供水和污水管理一体化。把雨水、供水、污水(中水)管理视为各个环节,相互联系、相互影响、统筹考虑,打破了传统的单一模式,同时兼顾景观和生态环境。

 

中国工程院院士、中国水利水电科学研究院水资源研究所所长王浩分析认为,发达国家人口少,一般土地开发强度较低,绿化率较高,在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量。而我国大多数城市土地开发强度大,仅在场地采用分散式源头消减措施,难以维持开发前后径流总量和峰值流量等基本不变,所以必须借助中途、末端等综合措施,从平面拦截到立体拦截,“变平地为凹凸不平地”,同时根据城市特点,为50年一遇或100年一遇洪水预留出路。国外经验不宜照搬,但也能为我国海绵城市建设提供思路,结合国情制订“中国特色”的技术路线和措施。住建部章林伟对此表示,我国海绵城市建设的技术路线只有12个字“源头减排、过程控制、系统治理”,而主要工程技术措施则更简练,只有6个字“渗、滞、蓄、净、用、排”,但要真做到这18个字,并非易事。

 

<a  data-cke-saved-href=http://www.tidelion.com/hm-city/news-info/ href=http://www.tidelion.com/hm-city/news-info/ target=_blank class=infotextkey>海绵城市</a>05.png

 

源头减排,就是要在城市各类建筑、道路、广场等易形成硬质下垫面(雨水产汇流形成的地区)处着手,实现有效的“径流控制”,即从形成雨水产汇流的源头着手,尽可能将径流减排问题在源头解决。

这就要综合采用绿色建筑和低影响开发建设的方法,在地块开发建设过程中,结合区域雨水排放管控制度,落实雨水径流控制的要求。源头减排既分解了责任和资金(类似开发商在地块开发建设中落实绿地率指标要求),又从源头分解了市政管网等排水设施的压力。

过程控制,就是利用绿色建筑、低影响开发和绿色基础设施建设的技术手段,通过对雨水径流的过程控制和调节,延缓或者降低径流峰值,避免雨水径流的“齐步走”。

系统治理,即从生态系统的完整性来考虑治水,充分利用好地形地貌、自然植被、绿地、湿地等天然“海绵体”的功能,充分发挥自然的力量。同时,也要考虑水体的“上下游、左右岸”的关系,既不能造成内涝压力,也不能截断正常径流,影响水体生态。

 

五、结语

海绵城市建设不是项单一的工程,是一种城市发展理念的改变,是从以前的改造自然、破坏自然向保护自然、修复自然转变。目前我国既有先进的理念指引,又有明确实现路径支持,只有正确认识和理解海绵城市的内涵和理念,才能正确把海绵城市的理念贯穿到城市建设的方方面面,才能因地制宜找到适合自身特点的城市“绿色”发展之路,我国海绵城市建设必将迎来又好又快发展。

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