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海绵城市理论及其建设评析

谢雯XIEWen;阎瑾YANJin(华南理工大学建筑学院,广州510641)(SchoolofArchitecture,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,China)摘要:我国面临严重的洪涝灾害和水资源短缺问题,而城市的不合理建设造成环境失衡进一步加剧,建立完整有效的水安全治理系统至关重要。为缓解快速城市化过程中的水资源问题、促进水资源的可持续利用,我国融合最新雨洪利用与管理理念,从城市规划层面提出海绵城市理论。简略介绍海绵城市的内涵和发展历程;研究国家政策及地方城市的建设实践;结合海绵城市建设中的具体技术,从宏观、中观、微观三个层面进行案例分析;总结在海绵城市建设过程中的经验与教训,并提出改进意见,为以后的城市建设提供借鉴。Abstract:Chinaisfacingseverefloodsandwatershortages,andtheunreasonableconstructionofthecityhascausedexacerbatedenvironmentalimbalances,sotoestablishacompleteandeffectivewatersafetymanagementsystemiscrucial.Toeasetheproblemofwaterresourcesintheprocessofrapidurbanization,andpromotethesustainableutilizationofwaterresources,Chinaintegratesthelatestrainwaterutilizationandmanagementconcepts,andputsforwardthespongecitytheoryfromtheaspectofurbanplanning.Thispaperbrieflyintroducestheconnotationanddevelopmentofspongecity,researchthenationalpolicyandconstructionpracticeoflocalcity,carriesoutcasestudiesfromthemacro,mesoandmicrolevelscombinedwiththeconcretetechnologyofspongecityconstruction,summarizestheexperienceofthespongecityconstruction,andputsforwardsuggestionsforimprovement,whichprovidereferenceforthefuturecityconstruction.教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 :雨洪利用与管理;海绵城市;城市建设
Keywords:rainwaterutilizationandmanagement;SpongeCity;urbanconstruction中图分类号:TU398文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)28-0011-030引言近年来,每逢大雨,我国各大城市纷纷上演“看海”的情形。广州、南昌、武汉、杭州、北京,这些平日里光鲜亮丽的大城市都遭遇着“逢雨必涝”的问题[1]。人们首先声讨的是城市排水系统,认为是因为排水管管道老化、排水标准低、系统建设滞后才使得我们的城市一次次经受内涝,我们应该建造更完善的排水系统,尽快的把水排出去[2]。然而2014年5月11日,深圳这座仅有30多年历史、修建了1.37多万公里下水道的全新城市,在50年一遇的暴雨下依然内涝严重。这意味着改善排水管道还不够,我国需要彻底革新城市排水体系。2014年11月2日,住房和城乡建设部印发《海绵城市建设技术指南》(下称《指南》),这意味着今后我国城镇排水防涝系统的建设不再以修管道为主,建设理念将发生彻底转变[3]。2015年1月,财政部、住房城乡建设部和水利部启动2015年中央财政支持海绵城市建设试点城市申报工作。试点城市的年径流总量目标控制率要求达到《指南》要求,成为吸、蓄、净、释结合的“海绵体”,以提高城市防洪减灾能力、改善城市生态环境。1我国面临的水资源问题及原因我国多个城市频繁出现内涝、地下水枯竭、水资源污染等问题,受灾城市的数量、规模、严重程度呈上升的趋势[4]。我国城市内涝情况严重。洪涝灾害基本覆盖全国31个省,受灾人口在每年1亿左右。在2010年住建部对国内351个城市的专项调研中,2008-2010年62%的城市发生过不同程度的内涝,其中有137个城市内涝灾害超过三次以上,57个城市的最长积水时间超过12小时。我国城市缺水情况严重。在我国660多个城市中,有400多个城市缺水,114个城市严重缺水,其中北方城市有71个,南方城市有43个[5]。我国城市年缺水总量达60亿立方米。杨伟民曾说,“城市首先要考虑如何增强本地区水源涵养能力,不要指望都调水。要优先考虑节水,把有限的雨水留下来,如何更多利用自然力来排水,建设自然积存、自然渗透的海绵城市”[6]。为什么我国的城市经常内涝而却还是缺水?因为水留不下来。在快速的城镇化建设发展过程中,城市地面建设以硬化为主、原本具有蓄水调洪作用的自然水系遭受破坏,大规模的人为改变地表径流,导致了原有地区自然生态调节能力降低。同时,部分城市也存在现有排水管网排水能力和覆盖密度滞后于城市发展的问题。而传统的城市雨洪处理主要是考虑排水,将地表的水通过排水系统尽快排出,并没有考虑到雨水的再利用,这就将大部分的雨水资源白白浪费了。2海绵城市理论概述仇保兴指出,“我国城市排水防涝缺乏系统规划、标准体系不完善、排水防涝设施建设滞后、重建轻管、河湖水系被随意侵占现象突出,是导致城市内涝频发的重要原因。”因此为应对日趋严峻的城市内涝及干旱问题,首先要扭转观念,改变现有相对单一的排水设施规划思路,建设海绵城市势在必行。2.1海绵城市的概念海绵城市就是比喻城市像海绵一样,具有良好的“弹性”以适应环境变化和应对自然灾害等,遇到有降雨时能够就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水,补充地下水、调节水循环;在干旱缺水时能将蓄存的水释放出来,并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。即通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化的技术,构建低影响开发(LID)的雨水系统。相对于主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水、以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念的传统城市建设模式,海绵城市建设强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”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。[7]海绵城市的建设,强调优先利用绿色、生态化的“弹性”设施,同时也要注重和传统的“刚性”设施相衔接。通过“绿色+灰色”的组合,建立完善的城市雨洪利用与管理体系,从而实现缓解城市内涝、降低暴雨内涝控制成本、削减径流污染负荷、提高雨水资源化利用、改善城市景观等多项目标。2.2海绵城市建设的开发技术特点海绵城市建设采用低冲击开发技术,该技术以小型、分散式设施为主,设施主要是利用绿化用地、人行道、屋面等进行设计,占地面积小,同时对暴雨起到分散控制的作用[8]。在实际运用中LID可以减少暴雨径流30%-99%,并延迟暴雨径流的峰值5-40分钟[9]。LID技术可以根据地块具体情况灵活设计,能较大程度的保持原有生态效果,在景观绿化效果好的基础上达到良好的入渗效果,起到补充涵养地下水的作用。而相对于5-6元/吨的海水淡化成本和1.5元/吨的中水成本,0.2元/吨的雨水利用成本是一个不小的经济优势。海绵城市的建设不但不会增加城市建设的开支,反而由于其多利用现有地形、设施,具有经济性好、维护便捷的优势。海绵城市的调蓄设施往往与城市绿地、园林、景观水体相结合,减少了“灰色”设施的建设量,降低了市政建设的投资,其本身成本也较低,还能减少水污染治理的费用,降低城市内涝带来的经济损失。根据美国环保署(EPA)的数据,修建LID设施仅需要修建地下管网费用的二分之一或是三分之二。3海绵城市建设的技术设施海绵城市建设主要是解决城市内涝排水、缺水干旱和水污染问题,因此在其设计中主要针对径流量控制、洪峰流量控制、雨水收集回用和点源面源污染控制。根据控制目标低影响开发技术按照功能可分为渗透、调节、储存、截污净化等几类,因此可根据功能将低影响开发具体技术分为入渗系统、滞留系统、存储系统和过滤系统等。3.1入渗系统通过减少不透水面积、增加雨水下渗来补充地下水,并从源头上控制径流以达到径流量控制的目标,同时也具有一定的峰值流量削减和雨水净化的作用。对应的单项技术设施有透水铺装、绿色屋顶、渗透塘、渗井、渗管/渠、植草沟、人工土壤渗滤等。3.2滞留系统通过最大化滞留雨水径流,减少洪峰流量,延缓洪峰到来,以达到洪峰流量控制的目标,同时也具有一定的雨水下渗和净化的作用。对应的单项技术设施有下沉式绿地、生物滞留设施、湿塘、雨水湿地、调节塘/池、植被缓冲带等。3.3存储系统通过对雨水的存储、集蓄利用,提高水资源综合利用效率,以达到雨水收集回用的目标。对应的单项技术设施有湿塘、蓄水池、雨水罐等。3.4过滤设施通过对初期径流的存储净化,强化场地对雨水的自然净化力以达到点源面源污染控制的目标。对应的单项技术设施有绿色屋顶、下沉式绿地、雨水湿地、植草沟、人工土壤渗滤等。低影响开发设施往往具有补充地下水、削减峰值流量、集蓄利用及净化雨水等多个功能,可实现多个控制目标,因此应根据设计目标灵活选用设施及其组合系统。4海绵城市建设的案例研究——北京怀柔文化生态城北京怀柔文化生态城占地面积119公顷,是国家循环经济示范区中“城市循环经济示范区”的核心示范工程。项目根据北京文化生态城概念设计方案,融合雨水利用思想,将建设区划分为A-H共8个区,在雨水综合利用系统中A-B区以景观水体为核心,C-H区以雨水净化渗透补充地下水[10]。A-B区的雨水综合利用以景观水体为核心,包括截污输送和循环净化设施。截污输送设施有低势绿地、种植花坛、雨水花园、植被浅沟、渗透铺装,循环净化设施[本文来自于www.Jyqkw.coM]有人工湿地、土壤渗滤池。C-H区采取雨水综合渗透系统,主要是将雨水经过截污处理后回渗补充地下水,设施与A-B区相同,其中增加的屋顶绿化主要应用于E、F区商业退台和C区民族音乐宫和大剧院。对该项目进行评估可知,低冲击开发技术的应用使得生态城每年节约绿化用水1.8万m3,节约水资源约25.5万m3,径流外排率由传统开发的74%降低至35%。5海绵城市建设中的现存问题与改进意见5.1现存问题5.1.1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。5.1.2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。5.1.3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[11]。5.1.4与排水系统设计割裂目前排水设计规范与标准较为传统,缺乏关于低冲击开发建设的考虑。建设的排水系统并没有考虑到低冲击开发中的雨水下渗、存蓄与利用[本文来自于www.JyqKw.COm],因此可能存在市政设施的过分建设与投资浪费。5.2我国海绵城市建设的一些建议5.2.1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[12]。5.2.2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[13]。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[14]。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。对于开发商和居民,可根据其相应的环境责任,收取税费或给予经济补偿,以增加其积极性推广低冲击开发技术。例如美国征收的暴雨管理费和德国征收的雨水费。5.2.3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。5.2.4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[15]。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。5.2.5完善评估系统、量化实践应实现实施效益可量化评估,以测评低冲击开发技术设施的实际应用效果,从而促进开发技术的应用与改进。在评估系统中,定性与定量相结合,策略与指标相结合。对于开发技术的评估与量化应关注全生命周期内持续的性能表现,使用持续监控和测量队数据进行分析和校正,来对下一阶段的设计或管理进行调整。美国的能源及环境设计先锋奖评估标准提供了可以借鉴的经验。6结语在全球生态环境恶化的现状下,各国环保意识增强,海绵城市建设的理论与技术日益显现其价值,已成为备受重视的主流理论。目前我国的海绵城市建设还处于初级阶段,技术与规划思想还不成熟,在涉及土地、规划与相关技术部门的衔接、管理、资金上还存在诸多问题。我国还需要结合其他国家的经验教训,积极探索。教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
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