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海绵城市,让城市自由呼吸

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海绵城市,让城市自由呼吸

  • 分类:海绵城市建设
  • 作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司
  • 来源:www.spongerain.com
  • 发布时间:2020-09-22 11:44

海绵城市,让城市自由呼吸

    一、走进“海绵城市”TheSpongeCity
海绵城市
    海绵城市,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。
 
    海绵城市建设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。
 
    海绵城市的基本内涵
 
    建设目的
    保护原有水生态系统;恢复被破坏水生态;推行低影响开发;通过种种低影响措施及其系统组合有效减少地表水径流量,减轻暴雨对城市运行的影响。
    传统的市政模式认为,雨水排得越多越快越通畅越好,这种“快排式”的传统模式没有考虑水的循环利用。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针,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。
    通过海绵城市的建设,可以实现开发前后径流量总量和峰值流量保持不变,在渗透、调节、储存等诸方面的作用下,径流峰值的出现时间也可以基本保持不变。水文特征的稳定可以通过对源头削减、过程控制和末端处理来实现。
    建海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用,最后剩余部分径流通过管网、泵站外排,从而可有效提高城市排水系统的标准,缓减城市内涝的压力。
 
    5大对比,让你更懂海绵城市
 
    1.城市道路
    传统城市道路:道路路面不透水;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。
 
    海绵城市道路:增加城市道路透水面积,面对强降雨,减少地表径流,增加下渗面积,促使道路消化排放地表雨水径流。
 
    2.雨水花园
    传统城市绿地:不透水的路牙阻挡了雨水排入公共绿地,雨水滞留在路面,造成内涝;地形过于平整,不利于雨水在绿地的滞留、渗透。
 
    海绵城市雨水花园:绿地综合利用地形设计成雨水花园,有效收集道路或宅间雨水,雨水通过卵石、植物、细沙、土壤等过滤层进行净化、下渗。
 
    3.透水路面
    传统城市路面:一般没做透水处理,雨天易导致路面积水,且容易导致路滑,有安全隐患。
 
    海绵城市路面:设计成透水路面;道路两边再增加植草沟,收集周边雨水,储存到地下水箱用于回用。
 
    4.绿色屋顶
    传统城市建筑屋顶:屋顶裸露,硬质化屋顶和路面使雨水滞留难以下渗,加剧建筑屋顶老化、城市内涝;屋顶缺少绿化,增加城市热岛效应。
 
    海绵城市绿色屋顶:栽种绿植,以吸收多余雨水,通过植物根系净化过滤,将雨水收集存储;多样植物的绿植层可吸收建筑热量,缓解城市热岛效应。
 
    5.海绵停车场
    传统城市停车场:周边绿化高于地面,挡车石无豁口,暴雨时难以吸纳雨水;地面不透水,雨水难以下渗,易造成路面积水。
 
    海绵城市停车场:与生物滞留池及植草沟结合设计。通过打开挡车石缺口及透水铺装,将停车场雨水径流进一步输送到下凹式绿化带,缓解雨天路面积水问题。
 
    二、国内海绵城市试点情况
    1.金华燕尾洲公园
 
    燕尾洲公园位于浙江省金华市市区,义乌江和武义江汇合处,地处中国东部业热带地区,金华受强烈的海洋季风气候特征,有旱、雨季分明,雨季常受洪水之扰,境内洪水多发生在4~10月份。其中4~7月份以梅雨形成的长历时、大面积的洪水为主;7~10月份以台风带来的短历时、小面积的大暴雨形成的洪水为主。经过海绵城市的改造,以灵动的流线设计语言,将场地上的原有流线型建筑、季节性的水流和川流不息的人流有机地编织在一起,解决了瞬时人流和日常休闲空间的使用矛盾,创造了富有弹性的体验空间和社会交往空间,实现了景观的社会弹性。
    海绵城市改造前:被淹没的燕尾洲
    海绵城市改造后:安全美观的“海绵结构”城市
 
    01梯田式防洪堤的设计原则
 
    (1)对原堤坝予以改造。颠覆只有硬质防洪堤才能阻挡洪水的错误观点,采用可淹没的台地梯田式防洪堤。
    (2)堤防改造与上部景观改造相结合。堤防改造断面与景观改造断面合理衔接
    (3)堤防改造后的型式首先要保证堤防堤坡堤身渗流。堤脚、堤身、挡墙等稳定安全。
    (4)选择具有保土性强、耐水淹、防冲刷的乔木以及乡土观赏草类。可保护水土流失,同时也使得都市人在繁忙的生活中获得回归田园的独特体验。
    (5)达到生态性安全性、美观性、可游性、经济性相结合的要求。
 
    02梯田式防洪堤的功能和作用
 
    防洪梯田位于步行广场的外围,连接两江和燕尾洲头原生湿地,是整个公园场地与自然地过渡地段。通过提炼“田”的特色景观,不但可以反映农耕文明景观,还解决了场地现状高差需要消解以及防洪安全的问题,同时也增加了这一区域的景观与植被的多样性,丰富了与湿地衔接的界面,有利于场地与城市融合。
    该项目将公园范围内的防洪硬岸砸掉,应用填挖方就地平衡原理,将河岸改造为多级可淹没的梯田种植带,不但增加了河道的行洪断面,减缓了水流的速度,缓解了对岸城市一侧的防洪压力,提高了公园邻水界面的亲水性,而且在梯田上广植适应季节性洪涝的乡土植被,把安全、防洪、生态结合到一起,满足了水位变化的河道驳岸设计要求。
 
    03梯田式防洪堤的设计
 
    本工程现状堤坡防冲在马道以下,要保证马道以下防洪堤不变,采用干砌块石表面勾缝的方式,可以有效地防止堤坡受到大水冲刷。对防洪堤马道以上部分进行改造,采用3~5级挡墙的阶梯断面形式,浆砌块石重建,其余部位采用绿格网固土,绿格网底部铺设土T布反滤,顶部铺设种植土并进行绿化;挡墙中最低一级挡墙顶高程基本处于10年一遇洪水位附近,顶部平台采用坡面绿化,底部设置绿格网,绿格网底部铺设土工布反滤,上部均覆土进行绿化。通过绿格网护坡可以有效地防冲,同时解决景观绿化的固土问题。
 
    04梯田式防洪堤的植物选择
 
    作为将场地原有的硬质驳岸改造为具有不同安全级别的可淹没的台地梯田式防洪堤,并在台地上开辟种植保土性强品种丰富的芒草类乡土观赏草植物,这些植物具有耐水淹、耐干旱、管理粗放及维护成本低等特点,可以大大降低养护成本。
 
    利用防洪堤的设计高差,梯田式防洪堤区块以富有乡野气息的多年生观赏草为主要造景植物,并辅以季相丰富的乔木。既营造出充满野趣的台地景观,又可以在短暂的洪水淹没期保证存活,符合该区域的植物种植要求。在喧闹的城市中,也能感受到宁静的乡野风光,让自然舒缓情怀,在灵动的季节变化中,流进城市的血液。
 
    贯穿城市的步行桥
    曾经被洪水淹没的燕尾洲,通过可达性良好、多坡道和广泛适用的步道系统及步行桥的设计,将被分割的城市连接为一体,促进社区交流,使公园成为聚人的场所。
 
    梯田式防洪堤
    金华燕尾洲公园通过与洪水为友的梯田式生态防洪堤设计,适应于旱涝的植被设计和百分之百的透水铺装设计,来实现景观的生态弹性功能。
 
    02哈尔滨群力雨洪公园
 
    哈尔滨群力雨洪公园总体的设计理念是通过最少的工程量,来实现城市、建筑及人的活动与洪涝过程的和谐共生,实现城市绿地的综合生态系统服务功能。过场地的转换设计,使湿地的多种功能的以彰显,包括收集、净化、储存雨水和补给地下水。昔日的湿地得到了恢复和改善,乡土生物多样性得以保存,同时为城市居民营造了舒适的居住环境。
    国外海绵城市建设案例
 
    汉诺威康斯伯格生态社区
 
    康斯伯格城区位于汉诺威市东南,2000年德国世界博览会在汉诺威召开,康斯伯格城区规划项目作为世博会生态设计展览部分开始启动。该项目由汉诺威世博会组委会、德国环境基金会和欧盟共同参与。规划总面积150公顷。由于当地地下水位较高,康斯伯格城区是汉诺威重要的地下水储存地,这也是汉诺威政府一直迟迟没有在康斯伯格城区进行建设的原因之一。该项目提出了“近自然的水管理”概念和方法,目标是通过一些接近自然的排水方式尽可能的将雨水就地滞留并下渗,最大可能的减少流失量,让城区的雨水流失量和地下水保持在未开发前的状态。
 
    01.公园
 
    整个雨水规划中的几个大型雨水滞留区都很好的结合地形设计,由于地势东高西低,在场地的西边缘最低洼处,规划了一个可作为公园绿地使用的大型滞水区域,下暴雨时可滞留大量雨水从而起到防洪作用,平时是可进入的休闲绿地。雨水顺应东高西低的地势沿地表可形成溪流景观。
    02.城区
 
    城区雨水利用系统由雨水渗滤沟、坡地雨水绿道、雨水滞留区域、蓄水湖和输水沟五个部分组成。在这个系统中,雨水流入沿路设置的雨水渗滤沟,滞留在沟中并慢慢透过沟底的滤水层净化后下渗,当遇到暴雨时溢出的雨水再通过管道运到较大的雨水滞留区域中,保持在那里慢慢渗透和蒸发。
    03.私人住宅
 
    在私人户外空间内,业主可以根据法律和合同要求,在技术条件允许情况下做任何形式和尺寸的雨水渗透和滞留设计。
    在系统的生态设计中,虽然进行了大面积的施工,康斯伯格地区的自然水位仍得到保持,整个区域的降水几乎完全不流失,极其接近1994年未开发时自然状态下的情况:14mm/a。和普通居民区雨水165mm/a的流失量相比,康斯伯格城区的流失量仅为19mm/a。
 
    老旧小区的改造
    海绵城市知多少
 
    看完了上面几个案例,小编打算考考你对海绵城市的建设了解了多少,下面有一个常年受雨涝灾害影响的老旧小区,你要怎么改造成海绵城市呢?
 
    老旧小区的概况
 
    既然要对老旧小区进行海绵城市的改造,那么它必然存在不合理的设计,让我们一起来看看老旧小区都存在什么问题吧~
 
    老旧小区修建于20世纪90年代之前,由于社会经济水平不发达,采用合流制排水系统,且排水管网管径处于规范的下限值。当降雨量超过管网的排水能力时,雨水携带污水中的高浓度污染物从检查井溢出进入下游水体,对下游水体造成污染。
 
    老旧小区内绿地空间不足,不透水面积占比较大且小区竖向设计不合理。当降雨量超过绿地蓄存能力时容易在小区低洼处形成积水,甚至出现“逢雨必涝”的现象,存在一定的安全隐患。
 
    老旧小区绿地高程高于道路高程,导致绿地无法接收道路雨水,同时径流雨水携带绿地中的落叶和泥土进入道路,增大道路雨水污染物浓度,堵塞道路下方的雨水篦子。
 
    老旧小区的改造
 
    明确了问题所在,那么我们就开始改造吧!老旧小区的海绵城市改造主要包括对小区屋面、排水管网、道路、绿地系统的改造和对整体的径流组织优化,最终实现老旧小区雨水控制能力的提升和小区环境的整体改善。
 
    01.根据实际改造条件选择改造模式
 
    相比于新建小区,老旧小区的现状排水设施已存在能力不足、淤堵和损坏的现象。因此,在对老旧小区进行海绵城市改造时,应首先对小区内部现状的排水设施进行梳理,那么这个小区应该选择什么样的改造模式呢?
 
    A、选择常用低影响开发设施,综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术手段,将径流削减类设施与污染物削减类设施联用。
    B、先从绿地系统改造入手,优先布置下沉式绿地和雨水花园等设施。
    C、先从管网改造入手,并尽可能从源头控制屋面和道路的径流量。
    D、先从管网改造入手,同时采用更换道路雨水口以及在雨水立管下增加雨水收集装置等简易方式控制径流量。
 
    答案:(C)老旧小区在进行海绵城市改造时可主要分为两大类,一类是整体改造条件较好,可以海绵城市改造目标为导向的小区,另一类是整体改造条件一般或较差,在进行海绵城市改造时需要因地制宜,以突出问题为导向的小区,以海绵城市规划目标为导向的小区通常绿地占比在30%以上,具备单独的污水与雨水管网系统,这类小区应选择A,以达到规划目标,以突出问题为导向的小区,若绿地占比较高(大于20%),应选择B,若绿地占比较低(10%~20%),应选择C,若绿地占比很低(小于10%),应选择D,故本题选择C。
 
    02.屋面系统改造
 
    老旧小区由于建筑年代较为久远,屋面没有设计专门的径流控制结构,每逢雨季会出现长期积水、无法引流排出的情况,因此需要对屋面进行系统性的改造。那么以下两种改造方式,哪个更合适呢?
 
    A.屋顶绿化改造
    B.强化径流消纳和增强污染削减
 
    答案:(B)由于老旧小区建筑年代相对久远,屋顶结构满足不了土壤及植物的荷载,且屋顶抗渗能力较差,同时也为减少后期养护,不建议进行屋顶绿化改造,而应该采用强化径流消纳增强污染消减两种方式进行改造。降落在屋面的雨水可直接通过断接方式排入周围绿地内的海绵城市设施等进行雨水消污、下渗处理,当屋面的雨水可直接通过断接进入雨水桶,高位花坛进行调蓄,也可以通过盲沟,植草沟导入到绿地内的海绵城市设施。故本题选B。
 
    03.路面系统改造
 
    老旧小区的路面为硬化路面,那么以下两种改造方式,哪个更适合呢?
 
    A.直接进行雨污分流改造,新建雨水收集管道。
    B.新建调蓄设施,提升雨水管道排水能力。
 
    答案:(A)对合流制小区,若小区具备改造条件时可直接进行雨污分流改造,新建雨水收集管道,若小区改造条件不足时,应采用路面边沟+管道的“双排水”系统,同位管道,导位管道、截留井等技术,实现雨污水的分流和地下空间的集约,改善下游水体的水环境污染问题。对分流制小区、若雨水管道重现期较低且小区内有一定空间,可新建调蓄设施,提升雨水管道排水能力,同时结合配套设施的改造工作重点检查排水管网是否存在混接和漏排现象,发现一处整改一处,所以这道题的答案是A。
 
    04.绿地系统改造
 
    小区内绿地是重要的雨水径流消纳场所,同时也是主要承担雨水径流总量控制的海绵设施载体。老旧小区内的绿地应最大限度发挥集中绿地消纳雨水和分散绿地传输雨水的作用,在小区的绿地内选用的海绵城市设施应具有尺寸小,使用简单、非结构性、低成本、易维护的特点,同时也要考虑到海绵城市设施的景观效果,那么以下两种改造方式,哪个更合适呢?
 
    A、下沉式绿地和植草沟
    B、雨水花园
 
    答案:(AB)两种低影响开发设施的主要结构都包括蓄水层、土壤层和排水层,其中蓄水层可以满足对雨水径流的蓄存,延长径流时间,调节径流峰值,同时蓄水层顶部通常设有连接下游排水管道的溢流管,保证超标雨水可以顺利排放,土壤层可以对雨水径流中的污染物进行截留与降解,降低污染物浓度老旧小区内分散在住宅和道路周边的绿地应最大限度发挥收集,传输屋面及道路径流雨水的作用,通常可以改造为植草沟。此外,在设计时,需要尤其注意设施中植物的选择和搭配,使老旧小区通过海绵城市的改造,提升整体景观效果,所以这道题的答案是:A/B
 
    老旧小区的改造完成
 
    恭喜你!经过你的一步步思考和探究,老旧小区的海绵城市改造到这里就完成啦!老旧小区海绵城市的建设对保证社会经济可持续发展和生态系统良性循环均具有积极作用,小区外排雨水量大幅度减少,同时削减了径流污染量,绿化的增多也对热岛效应有所改善,曾经饱受下雨积水困扰的老旧小区变成了整洁清爽的绿色花园小区,环境的变化也让小区居民的身心都变得更加愉悦,生活更加美好!
 
    三、海绵城市建设困境
 
    1、改造困难:大部分城市在初期建设时并未考虑“海绵城市”的设计理念,导致后续改造面临大量拆除、扩建、改建等问题,改造难度大。
    2、资金耗费大:海绵城市需建设大量构筑,也涉及大量改造工作,成本高昂,而后续的维护资金也较传统方法高。
    3、水系不畅、土地过度开发等:部分城市初期建设破坏了城市内部水系,导致水系不畅甚至阻断的问题,而土地过度开发导致雨水径流量大,下渗量少等问题,均不利于海绵城市的建设。
 
    海绵城市总体规划——因地制宜
 
    总体规划应针对城市自然地理地貌、气象条件及存在的城市发展瓶颈问题,因地制宜制定海绵城市建设目标,解决城市重大需求;
    需要充分考虑老城区与新城区海绵城市建设对策;
 
    应明确“以水定城、以水定地、以水定人、以水定户”。
 
    海绵城市总体规划——保持和利用自然属性
 
    “以自然为先导”
 
    “以循环为关键”
 
    “以功能为切入点”
 
    四、海绵城市未来展望
 
    1、海绵城市(社区)结合水景观再造
 
    海绵建筑推而广之就是海绵社区。通过由下而上的再设计,将社区水的循环利用和景观化、人性化相融和,并结合特定的历史文化,开展海绵社区建设。海绵社区建设可以激发起居民爱护水环境、呵护水环境、敬重水环境的心态,实现人类与自然水生态和谐相处的目标。
 
    2、海绵城市建设智慧化
 
    海绵城市建设可以与国家正在开展的智慧城市建设试点工作相结合,实现海绵城市的智慧化,重点放在社会效益和生态效益显著的领域,以及灾害应对领域。
 
    未来,我们可以通过智慧水循环利用,达到减少碳排放、节约水资源的目的;通过遥感技术对城市地表水污染总体情况进行实时监测;通过暴雨预警与水系统智慧反应,及时了解分路段积水情况等。