发布时间:2023-09-27 10:22:23
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇海绵城市问题,期待它们能激发您的灵感。
随着海绵城市研究和建设的不断深入,一些问题需要重视。首先是相关政策文件控制目标过高。《关于推进海绵城市建设的指导意见》提出,到2020年城市建成区20%以上的面积就地消纳和利用70%的降雨。对于高密度城市,特别是老城区,绿地率低,地下空间往往已被利用,单纯依靠开发技术措施难以达到控制目标。另外这对去除污染物能力有限,水质难以达到相应的标准。
其次是对海绵城市缺乏科学的系统的认识。一些地方认为海绵城市就是建下凹绿地。在资金、人员、认识都准备不足的情况下盲目上马快速建设,会造成不良后果。
三是缺少与国家政策对接的地方规范。《海绵城市建设技术指南》中一些措施对于某些地区不一定适用。例如,可渗透铺装在寒冷地区就不适合实施,雨雪融化后渗入铺装面层和基层,会出现冻裂、冻胀的现象。
四是现有措施存在局限性。雨水花园、下沉式绿地、屋顶花园都要求耐涝性强植物,对物种有限定性,因此大面积推广会造成本土植物物种以及相关的其他生物物种减少。
关键词:海绵城市;建设问题;要点
1、海绵城市理念分析
“海绵城市”主要是根据海绵进行命名的,目的是能够促进城市的建设发展与海绵相似,能够对水资源进行吸收和净化。但是根据我国的生态水资源的使用状况,我国的水资源的储存呈现下降的趋势。所以,在进行海绵城市的建设和规划的过程中,运用高效的技术措施,进行雨水的收集工作,提升生态水资源的使用率。“海绵城市”的建设理念主要是以城市的水系统为核心进行分析的,将高效的技术进行结构网的建立。在进行雨水的收集过程中,需要循环的对其进行净化和过滤,从而降低城市的自然灾害发生的概率。只有通过对绿道进行开发、加强可渗透路面的采用,进行透水停车场的建设等,从而实现对城市可持续发展。
2、基本原则
2.1、规划引领、系统布局
在进行城市的总体规划和建设中,需要进行其详细化的设计,对于修建性规划进行全面的落实,同时需要将海绵城市的环保理念和比较低影响的开发理念等进行落实,同时对建设海绵城市的目标进行明确,重点坚持首先进行规划,随后进行建设的原则,对于集中连片布局需要给予重视,从而防止项目出现的碎片化问题,最大程度的提升城市规划对于海绵城市的影响。
2.2、生态为本、自然循环
务必按照水循环的脉络进行雨水的处理,对于雨水的排放过程中,需要按照自然坡降的原则,同时结合生态环保的理念进行雨水资源的存储,通过对植被等自然下垫面的充分利用,对雨水进行渗透和净化,从而提高其城市的自身调蓄能力。
2.3、示范带动、统筹推进
务必遵循“先建设样板、再全面推进”的建设标准,对于示范性比较大的项目进行优先建设,及时的进行建设经验的积累,从而促进试点的建设开展。在进行新区建设时,需要以目标为建设知道,进行优先实施建设,全面的运用海绵城市的建设技术。对于老城区的建设问题,则需要根据改造规划结合旧城的实际情况进行海绵城市设施的全面推进。
3、当前海绵城市建设中存在的问题
3.1、建设资金匮乏
一般而言,在进行海绵城市的建设资金主要是由我国的政府进行拨款的,建设资金量是比较大的,但是在短时间内,不能及时的将建设的价值进行体现,如果政府的资金链出现问题,资金供应不足,势必影响海绵城市的正常建设进度。对于海绵城市建设的初期,社会各个层面对于海绵城市都会存在一定的质疑,因此增加了资金筹备的难度,从而大大影响海绵城市的建设效率和质量,造成工程项目的难以开展。
3.2、海绵体缺失,技术能力不足
对我国的城市建设设施而言,我国的基本建设设施主要是以混凝土和水泥等为主,该些设施不存在吸收水分的能力,再加上很多城市对于绿化建设的重视度不高,仅仅靠绿色植物是很难进行维持吸水能力的,从而严重的影响海绵城市的建设。工程建设都是受建设材料的影响的,外加我国的建设技术水平不高,很难对海绵体进行成功的研制。以上影响因素都是严重阻碍海绵城市建设的关键部分。
3.3、人们对建设海绵城市的意识相对薄弱
对于多数人员而言,如果城市的洪涝灾害发生时,需要进行排水操作,可是当前我国的水资源远远不足,同时,很多人对水资源的使用概念存在一定的误解,其对于海绵城市的建设没有给予足够的重视,对于海绵城市的资金不足的状况,很难通过自身的能力进行海绵城市的正常建设。
4、推进海绵城市建设的对策
4.1、确立先进的海绵城市建设理念
在进行海绵城市建设中,需要引进先进理念,从而提升建设的成功率。在推动全国的海绵城市建设时,需要将五大发展理念进行应用。在建设海绵城市的过程中,不断对其体质和管理方式进行创新,从而确保海绵城市建设的质量。在进行海绵城市的建设过程中,需要对其发展理念进行贯穿,同时加强城市的部门之间的工作协调性,不断提升海绵城市建设能力;需要将城市的地面工程进行科学的协调和配置,保证城市建设的海绵弹性;加强基础设施的建设,同时注重和日常管理之间的协调;将海绵城市建设的发展趋势进行明确,朝着方向进行高效的建设,将硬性和软性之间的关系进行科学的处理。
4.2、不断完善海绵城市建设设计体系,推广低冲击开发技术
在进行海绵城市的建设过程中,政府需要加强和规划单位之间的合作意识,不断的引进国外比较先进的建设方案和技术,不断的提升自身设计的标准性和规范性,其设计人员务必不断的进行学习,要严格的遵循设计的规范和标准进行技术的改进和创新,加大对低冲击开发技术的应用力度,最大限度的降低海绵城市的设计困难,从而不断的促进海绵城市的建设进度和效果。
4.3、增加现有的海绵体的数量
对于海绵城市而言,如果海绵体的数量不是很多,势必影响城市的海绵吸水效果,所以很有必要加强其海绵体的建设数量,一般是通过对草坪进行一定的改进,保证其排水系统的科学管理和安装工作,降低存在的积水现象,促进其渗透的速度,增加城市园林的景观设计的合理性和科学性,从而提升其绿色植物的吸水效果,实现加强对城市空气的更新度和美观性。总之,在进行海绵城市建设过程中,需要不断的提升人们的环保意识,提升海绵城市的环保功能,提升其城市的存储水的能力,保证其建设工作的全面落实性,以便最终促进我国海绵城市的稳定发展。
参考文献:
[1]刘严萍,王磊.海绵城市建设面临的潜在问题及对策研究[J].城市管理与科技,2017,19(01):36-38.
[2]孙立,靳林强.城乡规划层面落实海绵城市建设的路径研究[J].中国人口•资源与环境,2017,27(S1):101-104.
关键词:海绵城市;技术特点;技术设施;问题;意见
海绵城市的建设有利于环节我国部分城市水资源短缺的现状,并且还能够加强雨水的回收和再利用,但是这项技术涉及的内容比较多,以至于在建设过程中出现了很多的问题,需要建设部门采取有效措施进行处理,保证海绵城市建设的质量。
1 海绵城市概述
我国多数的城市在给排水施工上都没有设置将刚防水排涝系统给设置好,在这方面还没有统一的规划,在管理上也有较大的漏洞,河湖水也被肆意地侵占,这些都是城市出现内涝早的主要原因。对于这种情况,应该再城市中建立有效的防干旱和防内涝的设施,不要再像以往一样,将地下排水设施规划的过于单一,应该着力建设成海绵城市。
1.1 什么是海绵城市
通俗的说,就是像海绵一样的城市,其具有较好的弹性,在面对自然灾害和较大的环境变化的时候,能有较强的抵御能力。在城市有降雨的时候,能够较快的吸收与水,对其进行存蓄,再经过净化,从而实现水的循环利用;在城市缺水的情况下,可以将这些水给释放出来,然后再对其进行利用,让城市能够很好地利用这些自然水。也就是建设一个雨水的开发系统。普通的城市在排水的时候主要是利用渠道或者泵站,这些被认定为灰色设施。而海绵城市在排水的时候,首先是利用雨水花园自己植草沟等排水,这些被认定为绿色排水设施。海绵城市在利用排水设施的同时,还将灰色设施很好地结合在一起,这样使城市的排水系统更加完善,能有效地缓解城市内涝情况,减轻了雨水对城市带来的危害,将城市风貌建设的更佳美观。
1.2 海绵城市建设的技术特点
建设海绵城市,主要应用的是冲击开发技术,这个技术没有过大的施工面积,通常都是采用分散式施工,所利用的也差不多都是绿化用地,还有人行道等设施。这样一来,即使有大雨雪我都能解将其进行分配式的排放。而且施工的时候可以利用LID将暴雨的径流给有效减少,并能对暴雨起到延迟的作用,再LID的设计上也是比较灵活的,不会对生态环境有所破坏,在景观绿化的基础上就能达到很好的雨水渗透效果,对地下水也起到了补充的作用。
2 海绵城市建设的技术设施
城市内涝、城市缺水干旱和水资源污染问题的解决是建设海绵城市的主要目的,控制径流量、洪峰流量、雨水回收利用进和电源面源污染等是这项设计中主要针对的内容。开发技术立足于控制目标低影响,按照功能可以分为水渗透、调节、储存和截面污染化等几类。具体的技术设施包括以下几种。
2.1 入渗系统
将不渗水面积减少,地下水的补充通过雨水下渗来增加,并从源头上对径流加以控制,使其达到控制径流量的目标。同时还具有削减他一定的峰值流量和净化雨水的作用。透水铺装、渗透塘、绿色屋顶、植草沟和渗井等使其对应的单项技术设施。
2.2 滞留系统
通过对雨水径流的最大化滞留,使洪峰流量减少,同时洪峰的到来也能得到延缓,从而促使控制洪峰流量的目标的实现。同时化具有净化下渗雨水的作用。湿塘、植被缓冲带和下沉式绿地是其对应的单项技术设施。
2.3 存储系统
通过对收集和存储雨水的加工和使用,有利于促进水资源综合利用效率的提高,在此基础上,实现雨水收集回收利用的目标。蓄水池和雨水罐是其对应的主要单项技术设施。
2.4 过滤系统
要净化初期径流储存下来的雨水,使场地对雨水的自然净化力得到强化,从而实现控制点源面污染的目标。绿色屋顶、植草沟和下沉式绿地是其对应的主要单项技术设施。
3 海绵城市建设中的现存问题与改进意见
3.1 现存问题
3.1.1 设计规范、标准缺乏设计院对绿色雨水基础设施的设计不熟悉,目前还没有关于低冲击开发和海绵城市建设的工程设计规范和系统评估体系。设计单位大多依靠经验,相应的规划设计缺乏依据,可能会造成低冲击开发的规模不符合设计要求或是维护管理不规范等问题。
3.1.2 政策、法规不完善海绵城市建设和低冲击开发在我国还属于推广阶段,目前我国此方面的政策法规还不完善,建设工程开展缓慢,已建成的大多为示范工程。同时现有的通知和文件又不具有强制性,因此需要政府出台相关政策法规推动其发展。
3.1.3 工程分散、管理难度大海绵城市建设以源头治理、分散控制为主要规划设计理念,因此一个实施低冲击开发的区域可能分布着数量巨大的工程设施,其相应的管理难度大,如果缺乏有效的管理,将难以发挥其功能与作用。
3.2 我国海绵城市建设的一些建议
3.2.1 重视水资源的规划。在城市发展战略规划中积极考虑水资源及生态环境问题,将水资源的管理与利用问题放在重要的地位,充分认识和利用水资源的资源功能和生态功能,注重开发和保护水资源在城市发展进程中的价值,培育和引导水产业发展。
3.2.2 制定支持海绵城市建设的政策法规。现有的通知和文件不具有强制效力,为进一步落实和深化海绵城市建设工作,还需要构建完备的水资源法律和政策体系,出台强制性的政策法规以促进低冲击开发的实施和管理利用的规范化。强制性内容既要包括针对业主和开发商的管制政策,针对规划师和工程师的设计要求,也要包括针对管理者和使用者的管理条例。在制定强制性法规的同时也制定相应的经济激励政策。对于市政工程和开发建设项目,可采取财政、专项资金补贴等形式鼓励工程技术的研发和使用。
3.2.3 推广低冲击开发技术和设计体系。应制定海绵城市建设的技术规范或导则,推广实用技术,将规划设计规范化和标准化,为设计人员提供简单便捷的工程设计工具,降低技术的应用难度,推动低冲击开发模式的推广与利用。同时引进国外海绵城市建设中的新技术,提高其性能,降低使用的成本。
3.2.4 强化多部门多专业的协作。海绵城市建设不是一个部门一个专业就能完成的,它需要多部门多专业的共同参与。海绵城市的建设需要统筹协调规划、国土、排水、道路、交通、园林、水文等部门;融合不同专业背景的技术人员协作;注重从开发前的场地设计到地块规划设计,再到运行和使用指引和开发后维护的连续性;强化规划和建设过程中设计、管理、技术、资金上的衔接。
结束语
综上所述,海绵城市的构建有利于提高预防雨涝灾害,还能够解决城市水资源短缺的问题。在社会经济的飞速发展过程中,严重的破坏了生态环境,影响了人与自然的和谐相处。因此为了解决这个问题,建设海绵城市的理论和技术显得尤为重要,受到和社会和人们的广泛关注。尽管我国的海绵城市理论和技术还不是很先进,在贯彻和落实过程中还存在很多的问题,但在一定程度上缓解了我国部分城市水资源短缺的问题,因此还要进一步加强技术的完善和改进。
参考文献
[1]徐振强.中国特色海绵城市的政策沿革与地方实践[J].上海城市管理,2015(1).
[2]王文亮,李俊奇,王二松,章林伟,曹燕进,徐慧纬.海绵城市建设要点简析[J].建设科技,2015(1).
关键词:海绵城市;气象概念;问题思考;池州市
中图分类号:TU984
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12016004
1引言
随着我国城镇化的发展,气候变化对城市的影响日益显现出来。我国相当多的城市不仅面临着缺水问题,还面临着城市内涝,每到夏季,受强降水侵袭,“城市看海”在多地出现。城市建设带来的水资源紧缺、水安全威协、水生态恶化等问题已成为当下城市急需解决的难题。如何科学规划城市的空间布局,使城市在遭遇气象灾害时经得住考验,值得我们思考。因此,海绵城市建设已成为新型城镇化建设的迫切需求。
海绵城市是一种形象的表述,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]。自2015年4月国家启动海绵城市试点项目以来,目前全国海绵城市建设如火如荼。池州市作为全国首批海绵城市建设试点城市,各项建设顺利推进,一些建成的示范区,水患大为降低,减少了城市居民生命与财产损失。因此,有必要总结海绵城市建设中如何将城市气象灾害减少到最低限度的成功经验。鉴于海绵城市建设技术在国内尚属起步阶段,示范项目建设和推广实践较少,笔者结合工作实践,就海绵城市建设中的气象问题进行了探讨。
2“海绵城市”中涉及的气象概念
2.1雨水与降水
目前,我国城市排水基本上采取的是快排模式,雨水落到地面汇集后,通过地下管道排出。这种以“快速排除”和“末端集中”控制为目标的建设模式[2],往往容易造成逢雨必涝,涝旱急转,雨水的循环利用考虑较少。建设海绵城市,就是利用工程措施解决雨水资源流失、城市内涝灾害频发等一系列问题,减少市政管网压力和投资。优先考虑把有限的雨水留下来,涵养城市水资源,补充城市地下水,促进城市水循环。由此可见,海绵城市具有两大功效:一是防治城市内涝,二是雨水的收集利用。
显然,这里的“雨水”实际上就是气象上所说的降水。降水是水自然循环的重要环节,是地下、地表径流的唯一源泉,也是人类水资源的唯一来源。建设海绵城市,首要问题就是要摸清楚城市降水的底,在防治城市内涝和雨水收集利用上做文章。海绵城市依据的重要数据是城市水循环中自然降雨量的多少,这是涉及气象的核心问题。
2.2年径流总量控制率与设计降雨量
在《海绵城市设计技术指南》中,有两个术语c气象关系十分密切,即年径流总量控制率和设计降雨量。
作为海绵城市的设计和考核指标,年径流总量控制率是根据多年日降雨量统计数据分析计算,通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式,场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。而设计降雨量是为实现一定的年径流总量控制目标(年径流总量控制率),用于确定低影响开发设施设计规模的降雨量控制值[3],一般通过当地多年日降雨资料统计数据获取,通常用日降雨量来表示。
2.3城市内涝
海绵城市建设是针对城市内涝现状提出来的。城市内涝是指在城市区域遭遇暴雨或短时强降水天气后发生的气象衍生灾害。当城市地区降水量过多,超过其排水能力时,往往形成低洼地段积水,当积水过深、范围过大,影响到城市交通、居民生活和生产活动时即形成内涝气象灾害。
根治内涝的关键是要保护和恢复城市内原有的河湖、湿地、坑塘等具有集水涵养功能的自然“海绵体”,通过科学规划,完善城市排水防涝系统,打造人工湿地、雨水花园、下沉式绿地、“绿色”屋顶等人工“海绵体”,就地蓄留和消化雨洪,提高城市防御内涝的能力。
2.4暴雨强度公式
城市内涝在很大程度上是由暴雨造成的。城市排水系统的工程预算和相关设施建设与其设计的流量,特别是暴雨形成的流量息息相关。一般说来,设计流量的合理计算依赖于所采用的暴雨强度公式的精准程度,其计算结果直接影响城市排水工程的安全性与经济性。
暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式,它依据水文气象频率分析的理论,基于已有的降雨记录数据,采用数理统计的方法得到的城市暴雨量、暴雨强度、降雨历时、时间空间的分布等,是科学表达城市降雨规律的一种方法[4]。
目前我国城市建设所采用的暴雨强度公式多为20世纪80年代初期编制,受当时气象资料、观测站点及计算条件所限,准确性大大降低。近30年来,在气候变暖的背景下,极端的暴雨频率、暴雨强度和局地强降雨特征发生了变化,现行的暴雨强度公式已不能客观反映当地暴雨的实际情况,因此,有必要重新修订和编制适用性更强、精度更高的暴雨强度公式,以适应“海绵城市”建设的需要。
2.5降水监测和内涝风险预警
降水监测是城市内涝风险预警的前提。由于城市各区域内地形地貌不同,遭遇强降水时,各处的内涝程度也不尽相同。因此,有必要开展易涝点的实地调查和研究,圈定易发洪涝及积涝点,划分高风险区域。要利用区域自动气象站的实时雨量观测数据分析雨情,为内涝风险预警提供参考依据。同时要根据强降水的监测,及时强降雨临近预报和城市内涝风险预警信息。
随着海绵城市建设的深入,越来越多城市的气象部门在开发研究以城市内涝仿真模拟为基础的城市内涝风险预警系统。在城市遇到强降水时,可根据自动雨量站的逐时雨量、应用数值预报产品、雷达估测、预测降水产品等,结合城市河道、路面、地下管道等多种不同地理信息,模拟出城市积水深度,并实现城区分区预警,全面提升城市内涝灾害的预报预警服务能力。
2.6城市干旱与缺水
城市缺水的主要原因是少雨干旱,此外,城市地面硬化面积的增加,使城市内能够涵养水源的绿地、湿地、河流、湖泊面积减少,破坏了自然水循环,加上地下水过度开发,城市水资源便会出现紧缺。
解决城市缺水问题,应顺应自然,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,补充地下水、调节水循环。同时,应加强生态绿地等“海绵体”建设,涵养水资源。在干旱缺水时,可发挥“海绵体”的功效,让这些涵养和蓄存的水资源能够“释放”出来,并加以利用。
当然,在城市干旱缺水严重时,气象部门开展人工影响天气,选择合适时机,适时启动增雨作业,在一定程度上也可缓解城市旱情和缺水问题。
2.7城市热岛效应
城市热岛效应,是指城市市区的气温高于郊外的一种气候现象。由于城市的工业、公共设施与居民等耗费大量燃料,使城市成为一个重要热源。无论从早上到日落以后,市区的气温都比周边地区高,相对于温度较低的农村,城市好像是一个“热岛”[5]。
减轻热岛效应的关键是改造城市的生态环境,最有效的措施是增加城市的绿化面积,增加市区的水体容积,营造新的小气候。开展城市绿化既可美化环境,又可调节空气温度、湿度是改善城市气候的途径之一。城市水体的热容量大,在吸收相同热量的情况下,升温值最小,表现出比其他下垫面的温度低;水面蒸发吸热,也可降低水体的温度[6],在一定程度上能够缓解热岛效应。
3池州市海绵城市建设分析
3.1自然气候
池州市位于安徽省西南部,长江中下游南岸,市域地形为东南高、西北低,自南向北呈阶梯分布;境内有三大水系十条河流,江河湖水面348.4 km2,占总面积的4%,水资源极为丰富。池州市属暖湿性亚热带季风气候,季风特征明显,雨量充沛,但是自然降雨的季节分布却极不均匀,根据池州地面气象站的观测资料发现,池州市每年2~11月均有暴雨发生,其中5~8月为暴雨多发时段,暴雨日数占全年的78.9%。近50年的气象统计数据显示,池州市的年平均降水量为1556.1 mm,其中总暴雨1107 场次。由于其地理位置和环境十分复杂,天气复杂多变,池州市降水年际变化大,春、夏季易涝、秋、冬季易旱,总的说来,旱、涝年份多于风调雨顺的年份。
3.2背景与现状
作为中国第一个国家生B经济示范区,池州市拥有园林城市、森林城市的称号,具有得天独厚的“海绵城市”架构,市区内绿化面积大,水体容积大,水域面积占中心城区面积的11.7%,湿地面积达11 km2,天然“海绵体”硕大丰满。然而,伴随城市在短期内的急剧扩张,快速的城镇化挤占河湖,城市建设侵占雨水通道和雨洪调蓄空间,河流行洪能力减弱;同时,由于城市排水系统不完善,原有城市排水管网规划设计标准偏低,排水基础设施滞后,严重降低了城市调蓄水量的能力,在遇有强降水条件下,无法及时排除地面积水。加上城区受到长江洪水和上游山洪的双重威胁,一方面,下游城区段直接受长江水位顶托;另一方面,上游山洪未得到有效控制,涝情显得尤为严重,城区内不少易涝点往往不堪重负,积水成涝。
据池州防汛部门统计,近几十年来,池州主城区多次发生水灾,内涝严重时,中心城区易涝点高达200多个,主要积水区域有30多处,多表现为市政道路、居民小区积水,阻断城市交通,带来严重损失。由此可见,池州市海绵城市建设的重点是要解决好城市的内涝问题。
3.3规划目标
为积极保护和改善城市环境现状,引导海绵城市建设示范区及其他新建的建设项目实践低影响开发建设模式,池州市在成功申报全国首批海绵城市建设试点城市过程中,制定了《池州市海绵城市建设水系及湿地规划》,根据规划,选取中心城区核心区域18.5 km2的范围,辅之点、线示范,先行先试。示范区覆盖池州市主要建成区(老城区)和典型新城区(天堂湖新区)。其中,老城区10.68 km2,占比57%;天堂湖新区为7.82 km2,占比42%。试点区域人口17.6万人。同时,专门编制了3年实施计划,计划建设水生态水安全系统等5 大类117 个项目。到2017年底,示范区年径流总量控制率72%,对应设计降雨量24.2 mm/d,城市内涝防治标准达30年一遇,城市防洪标准达100年一遇,基本建成现代雨水控制利用系统和海绵城市建设长效管理机制。
此外,池州市天然拥有丰富的水系,城市内河管道复杂,平天湖、天堂湖、月亮湖和秋浦河、白洋河、清溪河所构成的“三湖三河”六块“大海绵”,为池州市打造“海绵城市”提供了充足的自然优势,方便在降雨的时候充分将雨水留住。在这样的前提条件下,通过科学规划,优质施工,可以为雨洪创造足够的蓄洪空间并进行资源化利用,充分发挥自然海绵体系功能,既能在多雨时避免洪涝,又能在干旱时缓解缺水,真正构建名副其实的“海绵城市”。
2017年6月绿色科技第12期
4海绵城市建设中的气象思考
海绵城市建设是一个全新的课题,如何在海绵城市建设中更好地发挥气象的作用,有如下思考。
关键词:海绵城市;径流系数;种植阳台;原位收集;透水铺装
城市化是我国社会全面发展的重要推动力,然而高强度、高密集的城市土地改变了原有的生态系统,破坏了原有的自然水文循环机制[1],导致城市大雨内涝、水环境污染加剧、水生态系统退化等一系列水问题日益严重。为解决上述问题,我国提出“海绵城市”理念,住建部于2014年10月《海绵城市建设技术指南》,2015年10月国务院再次印发《关于推荐海绵城市建设的指导意见》,海绵城市顶层设计基本完成。目前,海绵城市试点城市已公布两期,多个省份也陆续出台推进海绵城市建设实施意见[2]。但是由于海绵城市在国内处于起步和探索阶段,关于海绵城市的内涵以及如何因地制宜开展海绵城市建设仍存在较多的争议,需要结合实际建设进一步探讨和研究。给排水系统是海绵城市规划建设中不可缺少的部分,设计作为城市建设的先行者,应根据实际工程项目特点,因地制宜、避免设计教条化。本文以南宁某高层建筑为例,把“海绵城市”的设计理念巧妙、合理地应用到建筑中去,探讨“海绵城市”设计中存在的问题,并提出安全的排水建议。
1项目概况
本项目位于邕江南岸的南宁市五象新区,是邕宁区近期开发建设的重点项目,该建筑为27层办公楼,建筑设计以注重人和自然的和谐统一,将传统的平面绿化布置变为立体绿化布置,中间办公区采用退台形式,在退台的最由植物环绕,整个建筑的立面如“花的瀑布”。在海绵城市总体规划确定的建设目标指导下,根据建筑用地分类和特点进行分类分解,制定项目降雨径流总量控制目标,确保场地设施安全,尊重自然、顺应自然,因地制宜地结合项目景观,做到低成本、高利用、易维护的海绵城市设计成果。本项目海绵城市设施包括雨水调蓄和雨水利用。雨水调蓄主要有室外雨水收集处理一体化模块,室内有敞开的露台雨水收集。雨水再利用有两方面:室外雨水收集处理一体化模块处理后的水作为绿化用水,室内有复合过滤器处理后的水作为阳台绿化用水。该项目海绵城市设计内容包括:室外雨水收集和利用系统;利用退台式种植阳台的涵水纳水功能,对种植阳台雨水进行原位收集,就近利用;采用透水铺装等。
2设计实例分析
2.1室外雨水收集和利用系统
查找南宁市降雨资料,本项目设计是以年径流总量控制率不低于80%为控制目标,设计日降雨量为33.4mm。由于项目地势北高南底,天然存在1.7米的落差,地下室顶板边线距离用地红线仅3米,地下室顶板根据地势有顺势落差,让雨水汇集到项目最低点,在此处设置有效容积为260m3的雨水蓄水模块,该模块集雨水收集、净化、存储、利用于一体,施工方便,应用广泛。
2.2种植阳台雨水原位收集和利用系统
根据该建筑的退台式种植阳台特点,利用种植阳台的涵水、纳水功能,设计时既要保证雨天排水顺畅,又要对种植阳台雨水进行合理收集再利用。由于退台阳台为二层一退,相邻的两个阳台的高差为7.4m,充分利用这一高差,对上二层阳台雨水进行收集,用于本层阳台绿化用水。在每层种植阳台处设置一个环保雨水口,内设环保截污框,并在相邻覆土层内设置雨水复合过滤器,环保截污框可从雨水口口部抽出进行清掏,初期雨水先经过环保雨水口进行雨水预处理,去除雨水中携带大颗粒悬浮物,然后进入相邻的复合过滤器,该复合过滤器可由厂家进行定制,集雨水过滤、收集为一体,过滤器内部分容积充填一定粒径砾石等填料,部分容积用于收集处理后雨水,出水管接至下二层的绿化用水管。种植阳台的雨水设计真正做到原位收集,就近利用,利用重力水头满足绿化用水需要,无机械动力费用。项目所设计的种植阳台雨水收集系统剖面图如图1所示。
2.3采用透水铺装
透水铺装是指采用透水性良好的具有空隙的材料铺设路面,雨水能够进入铺装层面下部结构的内部,通过具有储水能力的基层下渗到土基,使雨水还原于地下并净化水质,与此同时降低地表径流量[3]。本项目采用透水铺装路面用以提高道路水体自净能力,采用透水铺装的形式有以下几种:(1)非机动车停车位、室外停车场采用透水沥青混合料材料;(2)建筑周围车行道主道采用透水性水泥混凝土材料,人行道采用透水性路面砖铺设;(3)建筑周围花园中采用鹅卵石、碎石及嵌草铺装等。通过透水铺装,路面的雨水可渗透到路基或是周围的土壤中加以储存,排水流入城市管网或蓄水系统。透水铺装可以降低综合雨量径流系数,是“构建海绵城市”的有效措施,因此在工程设计中应用广泛。
3设计中存在的问题及争议
3.1径流系数理论计算值与实际有偏差
城市化的重要特征之一,就是原有的自然植被不断被建筑物及非透水性硬化地面所取代,从而改变了自然土壤植被及下垫层的天然可渗透属性。径流系数是径流量与降雨量的比值,该值应该是小于1。规范中对不同种类汇水面的径流系数规定如下:地下建筑覆土绿地(覆土厚度≥500mm)准值为0.15;地下建筑覆土绿地(覆土厚度<500mm)准值为0.30-0.40、透水铺装地面准值为0.08-0.45。尽管该项目按照现有的设计规范及技术指南选择、计算径流系数,但合规不合理,本项目的特殊性引出下述问题。由于项目地下室已达到用地红线内允许的最大用地面积(地下室连线距离用地红线3.1-6.2米),地下室面积为总用地面积的84%。也就是说红线内有84%的面积变成不可渗透。该项目按照现有的规定计算出的综合径流系数为0.51197,约为48.8%的水量可渗透至地下,即16%的可渗透面积要渗透48.8%的降水量。如果把渗透系数看成:1-准(径流系数),渗透系数值是不可能大于1,该项目的渗透系数接近于3,明显与实际不符。事实上,分析得出规范中的径流系数应该是覆土层内水量未饱和之前径流系数,随着降雨量的增大,地下建筑的覆土层内水分饱和,雨量径流系数将不断增大,最终接近屋面的径流系数。换从极限考虑,红线范围内都是地下室,按照现有技术指南上的径流系数选择、计算,只要保证地下室顶板上方有一定覆土用于绿地或采用透水铺装就能降低综合雨量径流系数,近一半的雨水可以渗透至地下。问题是整个都是非透水的地下室顶板隔断,雨水如何渗透。地下室顶板上方的绿地或透水铺装只不过是一种障眼法,根本问题是地下室顶板的非透水性硬化改变了原有自然土壤植被的可渗透性,根据现有的设计指南计算出的径流系数明显偏小。设计中有条件时适当放大蓄水池的容积,尽量减少洪峰流量,为场区排水留有安全余地。
3.2通过透水铺装降低径流系数条件有限
根据海绵城市透水铺装的定义,透水性铺装要求铺装面层结构具有较好的渗透性能,同时透水铺装下面的基层结构也要有相应的透水性,当基层下的土壤透水能力有限或基层条件不允许下渗时(如不透水顶板等),也可以在基层中埋设排水管将水排出。一般常用的透水铺装结构从上到下依次为:60-80mm厚的透水面、20-30mm厚的透水找平层、100-150mm厚的透水基层、150-200mm厚的透水底基层、土基。透水铺装可以快速渗透表面雨水,进而渗透至土基,多余的雨水由PVC排水管收集,排入周围雨水管渠。规范定义的径流量指降落到地面的雨水,由地面和地下汇流到管渠至收纳水体的流量总称。土基上的排水管和地下室顶板上的排水层的排水量实际为透水铺装间接的径流量而非渗透水量,透水铺装的径流系数应取决于土地透水能力。可见透水铺装径流系数取值要综合考虑其应用场合,地下室顶板上方透水铺装的径流系数不能简单的按照规范进行选择计算,设计人员通过透水铺装降低径流系数条件有限。
4结论
尽管“海绵城市”的设计理念大家早已耳熟能详,但实际工程项目各有特色,如何把这简单的设计理念巧妙合理地应用到建筑中去,形成经济、实用、美观的“海绵城市”设计成果,不断完善给排水基础设施,在提高水资源利用率的同时,实现“小雨不积水”“大雨不内涝”的排水目标,是每个设计人员应该考虑的重点内容。同时国家法律法规应根据海绵城市实施过程中出现的问题逐步完善,做好顶层设计的研究,相关海绵城市的产品也应日趋更新和改进,三者同步进行才能保证海绵城市从理论到实际的合理转变。
参考文献
[1]刘文,陈卫平,彭驰.城市雨洪管理低影响开发技术研究与利用进展[J].应用生态学报,2015,26(6):1901-1912.
[2]宋芳晓,张海荣.我国海绵城市建设管理的问题和策略探析[J].城市发展研究,2016,23(10):99-104.