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海绵城市的基本概念与建设研究

时间:2019-07-10     作者:系统管理员     来源:四川建材     查看:139 次

文章摘要: 海绵城市的基本概念与建设研究

受到 2016 年第 17 号台风“鲇鱼”的影响,三门峡最高日降雨量 250 mm 以上,而在三门峡开发区、湖滨区等多个地方低洼处雨水一时难以排尽,积水甚至达到 1.5 m 的深度,部分道路、建筑物因雨水长时间浸泡而出现坍塌、沉降等危害,对当地的生活、水利、工业、农业等方面造成的直接经济损失不可估量。由此可见,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,在此背景下,海绵城市的发展成为了排除洪涝灾害的当务之急。

1 海绵城市的基本概念

在《2012 低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”的基本概念首次在会议中提出并加以推广; 国务院办公厅出台了《关于进一步推进海绵城市建设的指导意见》中指出,采应用下渗、滞留、蓄水、净化、利用、排水等自然措施,将城市 75%的自然雨水就地进行消纳和循环利用。让城市像海绵一样会呼吸、吸收、存储和释放雨水,弹性的适应外部环境变化,从而使得城市具备弹性收缩来应对和缓解城市难题,是近年来备受关注的新型城市雨水管理概念。海绵城市建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,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,促进雨水资源的利用和生态环境保护。

2 海绵城市建设研究的意义

在城市快速扩张的背景下,由于城市的快速发展与落后的排水系统不相匹配,从而影响了良性的水文循环,城市水体受到破坏,可持续发展问题越来越突出。目前制约城市发展的主要问题有: 资源匮乏、城市内涝频发、水体污染加剧、城市地下水位线下降。据不完全统计,2015 年,全国已有超过 15 个城市发生了严重内涝灾害,然而在我国 600 多个城市中,有将近 2 /3 的城市缺水,其中严重缺水的城市有 150多个。面对着城市内涝带来的严重损害,我国采取了更多的措施来加速城市雨水管网系统的发展和改进。在改进灰色基础设施的同时,加大绿色基础设施、城市水文系统、绿色建筑、城市道路的建设。保证海绵体在城市中的占有率,是保持城市绿色化发展和可持续发展、排除城市内涝、解决城市短缺用水、防治水污染的重要措施,具有深远的意义。

3 研究的方法与步骤

1) 提出问题。通过研究区域背景进行文献分析,收集资料进行可行性研究。

2) 分析问题。对海绵体的建设在三门峡的应用进行研究和思考,同时对海绵体建设的关键问题进行分析,得到结论,即分析海绵城市建设在三门峡应用的可行性。

3) 解决问题。选择适合三门峡的海绵城市体建设类型,通过三门峡本地的实例来研究该技术的效率及效益,然后改进和完善该项技术在三门峡的应用,最后总结与展望,把该技术应用在更多的地区。研究方法与步骤见图 1。

同时,可以结合低影响开发城市建设模式的相关知识, 依据责任主体中的规划、道路交通、园林、其他项等因素来宏观把控海绵城市的建设思路。在海绵城市的低影响开发模式下,首先应该有总体规划来确定低影响模式下的理念、实施目标和实施战略等相关问题。而后在专项规划中,应该结合城市的排水防涝、道路与交通、绿地系统、城市给排水等专项方案来引导,保证顺利实施。在接下来的海绵城市的设计阶段,应该综合考虑建筑小区、城市绿地、道路管网等进行综合的场地布局,设施设备的综合布局,并保证工程合理预算的前提下,设计出适合三门峡本地特有的海绵城市系统。

4.现状分析


目前三门峡的海绵城市现状是整体处于集中建设阶段。在市区的西部,生态基础良好,生态类型多样化,在天鹅湖人工湿地的建设基础上,吸取和总结经验,并应用在陕州公园的建设上,形成以湖泊、滩涂、河流为基础,以风景园林、公园绿地为依托的独特海绵体。但是在市区的中、东部,目前处于低速开发状态,主要是利用城市绿化带、铺设透水路面、加大建设市区城市公园等措施来加大建设。经过笔者的简单推算,城市的不透水路面占比为 40%左右,不利于雨水的收集与下渗。由于市区本身的地势特点,极易形成雨水径流,造成雨水的进一步的流失和污染。

5. 存在的问题

1) 雨水排水不畅,易造成城市内涝。在雨季到来时,由于城市排水管道老旧、排水量日益加大、雨水口设置不合理等因素影响,使得城市在面临较大降雨量的时候,难以迅速排出雨水,加之雨水夹杂着城市垃圾等异物积聚,造成排水口的堵塞而造成排水不便、雨水积聚等现象,造成城市内涝,给城市的排洪、防涝带来了巨大的挑战。

2) 雨水径流明显,易造成雨水污染。由于三门峡本身处于多山地带,城市呈现出“东高西低”的独特地形地貌,在雨季到来时,无法下渗的雨水积少成多,顺着独特的地形坡道产生较大的雨水径流,而又由于城市地面污染等原因,雨水径流会携带着污染物排放到城市的雨水管网、城市的人工湿地、湖泊、河流等处,从而造成雨水的大面积污染。

3) 硬化路面过多,易造成热岛效应。由于车辆荷载等因素影响,城市市政道路多采用硬化的非下渗路面。虽然非下渗路面能在一定程度上阻断水的下渗,从而保证路基的结构安全性,但是随着城镇化进一步发展,硬化路面显示出诸多的弊端,比如路面的不透水性阻止了水的下渗和补给地下水等作用,容易造成城市路面的积水甚至是雨水径流的出现。由于城市硬化道路过多,则绿化设施较少,造成了太阳辐射等热量集聚在城市的硬化路面中不能及时排出,最终导致热岛效应的产生。

6 海绵城市建设的规划思路

加大、加快城市海绵体的建设,让城市像海绵一样会呼吸、吸收、存储和释放雨水,具有弹性的适应外部环境变化和改变外部环境,从而使得城市具备弹性收缩来应对和解决城市水管理难题,是近年来备受关注的新型城市雨水管理概念。本文主要通过以下三个方面,来分析和研究海绵城市系统在三门峡地区应用的条件。

保护原有“城市海绵体”生态环境

三门峡是一座自然环境优美、富有无限魅力的“黄河金三角”城市,黄河在此处奔流不息,众多河流也集聚于此,创造了丰富多样的水资源。自然环境的独特优势,使得三门峡市的海绵城市建设具备了得天独厚的优势资源。依靠黄河沿岸的三门峡人工湿地国家 4A 级景区“天鹅湖湿地公园”,总规划面积 8 000 余亩( 1 亩≈666.67 m2) ,水面、滩涂面积 6200 余亩。

近年来,人工湿地的保护力度逐年加大,以尽可能地保护湿地的生态系统,保证生物的多样化。严格控制人工湿地的面积红线,通过边缘土方来造就城市雨水与湿地的缓冲地带,对于雨水的净化和排洪具有良好的缓解作用。人工湿地是一片特殊地区,河水会在这里积聚一定的时间,从而形成渍水、缺氧的土壤,土壤上长满各种亲水植物。湿地发挥着重要的生态作用,不仅可以为不同类型的动植物提供栖息地,而且具备存储水的能力,并且去除水中 90%的沉积物和毒素,湿地还有助于减缓大气中二氧化碳的排放速度。在确保防洪安全的基础上,努力创造出具有丰富自然的水边环境,恢复城市河流湿地的自然生态和环境功能其核心是尽力恢复城市河流湿地的生物多样性的特性。使得城市充分利用水资源的循环和利用,使水分合理地存储在城市“海绵体”中,做到吞吐合理,既能存储水资源,又能在干燥季节调节、利用水资源。由于形成天然的人工湿地景观,游客可以通过玻璃栈桥等近距离接触到人工湿地,形成人亲近自然、利用自然、改善自然的良性循环。

恢复和修复被破坏的“城市海绵体”

由于人类活动区域的增大,不可避免地对自然界造成了一些破坏,因此,在海绵城市建设中,更应该注重恢复和修复已经被破坏的“海绵城市体”。

1) 应该逐步完善城市绿地系统,推进城市绿地、城市走廊等绿地的建设,优化绿地、公园在城市中的布局,例如可以将废弃用地改建成绿地、拆迁后重新规划城市绿地、见缝插针地进行绿地的建设等,加大城市绿地的覆盖范围,提高城市的绿化效果,使得城市规划的更加均衡有序。

2) 应开展城市水污染的防治,保证城市绿地用水。应进行全面的水体治理工作,避免工程污水、生活污水等污染源,全面进行控源截污,避免城市雨水径流携带的污染物污染城市雨水管网。强化城市雨水管道、城市排污管道的系统治理工作,科学地开展水体的防治工作,让雨水在城市绿地中充分“沉下去”,既做到了最大化地利用雨水资源,又使得雨水在城市绿地内得到净化和吸收。

3) 逐步减少城市灰色基础设施,积极加大城市绿色设施的建设,大力发展和完善城市的雨水管道、污水管道等基础设施,加强污水处理措施,加快老旧管道的更新改造工作。

 采用低影响开发措施来加大建设城市生态环境

充分利用 LID( 低影响开发) 符合自然的模式,要考虑到类似于天鹅湖湿地公园这种“大海绵体”的建设,也要考虑低影响开发的“小海绵体”的建设,同时要处理好绿色基础设施与灰色基础设施之间的关系,加大、加快城市海绵体在三门峡湖滨区和开发区的基本建设,例如: 加装铺贴道路透水材料、停车场泊车位透水砖、植草沟、屋顶花园、花圃等景观设计和改造,这些设施与城市景观相结合,可以缓解城市径流、进行污染控制,不仅可以增加城市绿化率,减少大气污染,降低城市污染治理和维护的费用,而且可以充分地让水“沉下去”并积聚起来,需要时把积蓄的水释放出来,并加以良性运用和操作,使得城市在青山绿水的包围中,充分利用自然因素、结合外部环境,保持城市的健康、平衡、高速的发展。同时,在城市建设中加大绿色设施的投入和保护,在人行横道、步行街、非机动车道、城市郊区道路等受荷载压力较小的地方,采用新型的透水材料、地砖等进行铺贴,因为这种新型材料的砖本身具有可透水性,并且两个相邻的砖之间采用了透水性填充材料填充和处理; 对于自行车停放的区域和停车场的地面,德国采用有一定孔洞的混凝土砖或者多孔砖,并在砖孔内用黏性土进行填充,这样不仅有利于植物的生长,而且可以加大 40%的地面绿化率,我国可以借鉴; 同时考虑到居民区、广场等需要硬质路面,要选择用实心砖铺路,但相邻的两块砖之间会留出空隙,可在空隙中穿插黏性泥土,这样天然的植物就可以在此处生根发芽,地面就可以形成 20%的绿化面积; 在建筑物周边、居民区、步行道路、校园和公园的步行道上,由于运动、散步、锻炼的人比较多,路面使用率很高,可采用细碎石或细鹅卵石铺设,采用这种大小均匀的石子散落铺贴而成的道路,雨水可以透过碎石之间的缝隙进行下渗,具有良好的地面透水性,而且还杜绝了杂草的生长; 城市街道的次干路、支路则采用多孔砖加碎石来铺贴,即铺贴多孔砖并在多孔砖中撒入一定级配的碎石,这种方式可以拒绝杂草的生长,但雨水可以顺利通过并下渗,其地面的热辐射也明显低于全硬化路面。



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