「建築科技」生態海綿城市(低影響開發雨水系統構建)淺析

「建築科技」生態海綿城市(低影響開發雨水系統構建)淺析

海綿城市示意圖

概念規劃

海綿城市,是新一代城市雨洪管理概念,也可稱之為“水彈性城市”。國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建”。下雨時吸水、蓄水、滲水、淨水,需要時將蓄存的水“釋放”並加以利用。

配套設施

建海綿城市就要有“海綿體”。城市“海綿體”既包括河、湖、池塘等水系,也包括綠地、花園、可滲透路面這樣的城市配套設施。雨水透過這些“海綿體”下滲、滯蓄、淨化、回用,最後剩餘部分徑流透過管網、泵站外排,從而可有效提高城市排水系統的標準,緩減城市 內澇 的壓力。

實施困難之一:資金需求量大

住建部部長陳政高曾公開透露,預計海綿城市建設投資將達到每平方公里1億元至1。5億元。住建部副部長陸克華在去年也表示,首批16座試點城市計劃3年內投資865億元,建設面積450多平方公里。

按當前國家海綿城市的建設規劃,有人估計,至2020年,全國658個城市建成區的20%以上面積需要達到設計標準,全國每年投資總額預計將超過4000億元。到2030年,城市建成區80%以上的面積達到目標要求,需要資金約16000億元。

實施困難之二:缺乏穩定收益回報

《關於推進海綿城市建設的指導意見》提出,堅持政府引導、社會參與。發揮市場配置資源的決定性作用和政府的調控引導作用,加大政策支援力度,營造良好發展環境。積極推廣政府和社會資本合作(PPP)、特許經營等模式,吸引社會資本廣泛參與海綿城市建設。

PPP模式在基礎設施上用得不錯,比如汙水處理等專案,每年政府作為公共投入的部分是以購買服務的方式回報給投資商,這方面已經很成熟。但是,“PPP模式用在海綿城市,怎麼計算公共服務?它不像一噸汙水處理完了是乾淨的,很容易計算出來。海綿城市相當於在建一個生態綠地系統。這部分的服務怎麼計算是一個難點,據我所知,目前還沒有特別成功和完善的模式,PPP模式應用在海綿城市建設還有一定困難。”

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生態建設內涵:

滲、滯、蓄、淨、用、排

(一)生態海綿城市——滲

隨著城鎮化建設的推進,城市自然生態也面臨嚴峻的失衡。城市路面硬化,到處都是不透水材料鋪裝,改變了原有自然生態本底和水文特徵,因此,要加強自然的滲透,把滲透放在第一位。其好處在於,可以避免地表徑流,減少從硬化不透水路面彙集到市政管網裡,同時,涵養地下水,補充地下水的不足,還能透過土壤淨化水質,改善城市微氣候。而滲透雨水的方法多樣,主要是改用各種路面、地面透水鋪裝材料使其城市路面自然滲透,改造屋頂綠化,調整綠地豎向,從源頭將雨水留下來然後“滲”下去。

(二)生態海綿城市——-滯

其主要作用是延緩短時間內形成的雨水徑流量。例如,透過微地形調節,讓雨水慢慢地彙集到一個地方,用時間換空間。透過“滯”,可以延緩形成徑流的高峰。具體形式總結為三種:雨水花園、生態滯留池、滲透池、人工溼地。

(三)生態海綿城市——-蓄

即把雨水留下來,要尊重自然的地形地貌,使降雨得到自然散落。現在人工建設破壞了自然地形地貌後,短時間內水彙集到一個地方,就形成了內澇。所以要把降雨蓄起來,以達到調蓄和錯峰。而當下海綿城市蓄水環節沒有固定的標準和要求,地下蓄水樣式多樣,總體常用形式有兩種:塑膠模組蓄水、地下蓄水池。

(四)生態海綿城市——-淨

透過土壤的滲透,透過植被、綠地系統、水體等,都能對水質產生淨化作用。因此,應該蓄起來,經過淨化處理,然後回用到城市中。雨水淨化系統根據區域環境不同從而設定不同的淨化體系,根據城市現狀可將區域環境大體分為三類:居住區雨水收集淨化、工業區雨水收集淨化、市政公共區域雨水收集淨化。根據這個三種區域環境可設定不同的雨水淨化環節,而現階段較為熟悉的淨化過程分為三個環節:土壤滲濾淨化、人工溼地淨化、生物處理。

(五)生態海綿城市——-用

在經過土壤滲濾淨化、人工溼地淨化、生物處理多層淨化之後的雨水要儘可能被利用,不管是豐水地區還是缺水地區,都應該加強對雨水資源的利用。不僅能緩解洪澇災害,收集的水資源還可以進行利用,如將停車場上面的雨水收集淨化後用於洗車等。我們應該透過“滲”涵養,透過“蓄”把水留在原地,再透過淨化把水“用”在原地。

(六)生態海綿城市——-排

是利用城市豎向與工程設施相結合,排水防澇設施與天然水系河道相結合,地面排水與地下雨水管渠相結合的方式來實現一般排放和超標雨水的排放,避免內澇等災害。有些城市因為降雨過多導致內澇。這就必須要採取人工措施,把雨水排掉。

當雨峰值過大的時候,地面排水與地下雨水管渠相結合的方式來實現一般排放和超標雨水的排放,避免內澇等災害。經過雨水花園、生態滯留區、滲透池淨化之後蓄起來的雨水一部分用於綠化灌溉、日常生活,一部分經過滲透補給地下水,多餘的部分就經市政管網排進河流。不僅降低了雨水峰值過高時出現積水的機率,也減少了第一時間對水源的直接汙染。

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海綿城市在公園建設專案中的應用案例

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龍泉湖公園海綿體系

龍泉湖雨水下滲體系

海綿城市——LID(低影響開發)。龍泉湖所處地區屬於典型的內澇城市,所以本專案的海綿城市建設,首先要解決的就是雨水滯留的問題。因此,龍泉湖在規劃建設以及後續的施工中,都秉承著海綿城市建設原則,增加雨水的收集、儲蓄、遲滯並採用多種方式進行合理有效的排水,減輕雨量高峰段城市排水系統的壓力,為解決城市內澇問題提供新的思路。

一、 滲:雨水下滲體系

龍泉湖溼地內的雨水下滲體系分點、線、面三個層面來解決。綠地自身對雨水具有一定的吸納作用,因此以綠地形成雨水下滲的“面”;園區內的場地大部分採用透水性鋪裝,它們與下沉式綠地等形成整個公園的“點”;全園的道路均採用透水性鋪裝,它們形成整個下滲體系的“線”。

場地一級路主要以透水瀝青路面為主。這種路面與砂石路面相比,其強度和穩定性都大大提高。從安全和環境方面來說,使用透水瀝青路面能增加雨水下滲,減少雨水徑流、減少水霧和眩光、降低噪音、

防水漂、改善路面標誌的可見度以及提高潮溼路面的抗滑性。

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公園一級路

二級道路主要運用了露骨料透水混凝土,陶瓷透水磚以及透水瀝青。其中仍然以透水瀝青為主。區域性使用一些陶瓷透水磚以及露骨料透水混凝土,豐富二級道路的形式。

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公園二級路

三級道路以砂石為主,使用多種透水性鋪裝,使道路具有一定透水性的同時擁有更豐富的形式,增強遊人的遊園體驗。主要採取的材料有:砂石、焦渣、露骨料透水混凝土、毛石、普通透水磚、小料石、棧道。

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公園採用礫石鋪裝的三級路

場地主要採用軟硬結合的策略,促進雨水下滲。在保證場地使用功能的前提下,運用透水性鋪裝、嵌草鋪裝、木鋪裝等高透水性的材料,與場地進行銜接,使場地對雨水有一定的消納作用。

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透水鋪裝場地

綠地的坡度越緩,雨水的流速越慢;微地形越豐富,雨水與綠地接觸的面積越大。以上兩種策略均能促進雨水的下滲。設計有緩坡大草坪,以吸納更多的雨水,從源頭上控制雨水徑流量。

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綠地下滲

二、雨水滯留系統

整個園的雨水透過下滲體系會被消納一部分,沒有下滲的雨水將進入植草溝中。植草溝對雨水具有一定的滯留作用,而且可以使雨水再次下滲。在集中承接雨水的區域,或是與場地相接的區域,植草溝可進行區域性放大,形成雨水花園,更大程度的滯留雨水。

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雨水滯留系統

根據匯水的需求,考慮沿道路一側或是雙側設定植草溝。根據地形,在平緩的區域設定普通的植草溝;在坡地設定爬坡植草溝;在坡度較陡,雨水沖刷力較強的區域設定礫石溝。

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植草溝

結合道路設定植草邊溝,將道路上的雨水以及周邊場地或是綠地中的雨水彙集到植草溝中進行滯留並傳輸。

植草溝區域性放大的區域以雨水花園的形式來設計。利用雨水花園中的植物、沙土、礫石等滯留雨水,並使之逐漸滲入土壤。

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雨水花園

下凹式綠地是在綠地建設時,綠地高程低於周圍地面(路面)一定的高程,以利於周圍地面(路面)的雨水匯入綠地中的一種雨水收集方法。綠地一般需比周圍路面或廣場下凹50-100mm,綠地設計建議坡度≥2%,以便於雨水的彙集。道路和鋪裝區域的雨水徑流首先匯入綠地,綠地蓄滲、補充消耗土壤水分後再流入綠地內的生態滯留區。

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下凹式綠地

生態滯留溝(池)在景觀上可以以多種形式體現,如景觀旱溪和雨水花園。景觀旱溪設計方式主要是透過種植耐溼性強的植物結合景石、鵝卵石等形成具有觀賞性的景觀溪流,並連通到綠地水體中。在功能上景觀旱溪可收集雨水,最大限度地將雨水等自然降水,用於公園景觀水體的補充、營造,儘量減少人工補水,並能應對四季變化,豐水期和枯水期均能展現不同的美感。雨水花園在功能上與景觀旱溪類似,主要運用在道路旁,透過在道路一側營造自然化的地表溝渠,實現對道路雨水的收集、滲透和過濾,透過植物吸收和生物降解作用將徑流中的汙染物削減,達到雨水收集利用和徑流汙染控制的目的。

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生態滯留池

相關植物

生態駁岸植物和調蓄容積植物在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”。可有效的對水的蓄積進行微調。

龍泉湖中應用的生態駁岸植物有:垂柳、金絲垂柳、旱柳、水杉等;

調蓄容積植物有:水蔥、細葉笀、斑葉芒、蘆竹、菖蒲、水生鳶尾、千屈菜等。

合理搭配不同的景觀植物可提高淨化水體的能力。不同根系泌氧能力植物混合栽種,創造出有氧微區和缺氧微區共同存在的環境,對於總氮的降解具有很好的作用; 不同落葉草本與常綠草本混合栽培,可提高冬季花園的淨水能力; 搭配種植草本植物與木本植物,能夠提高植物群落的結構層次性和觀賞性。

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水生植物

利用滲溝、綠地、雨水花園等設施,可以完成雨水收集工作,利用雨水溝結合實際地形可以做到微地形處理,採用透水材料可以讓地面透水性更好,而利用收集的水資源可以搭建不同景觀,這些措施可以讓海綿城市理念得到充分的應用,讓園林景觀更具生態效應。

目前龍泉湖建設中側重點為海綿的“吸水”性,後期會對水的再利用進行系統的規劃和施工,建設一系列如生物淨化池、屋頂花園、雨水收集迴圈系統等淨水、迴圈水系統。龍泉湖會為城市“海綿化”起到了很好的示範性作用,為以後的城市低影響開發提供助力。