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新型城市雨水系统下的“海绵城市”

发布日期:2015-06-11 09:11作者:江北产业集中区浏览次数:字体:[ ]

一、"海绵城市"概念的提出背景
       我国人均水资源量不足2000立方米/人·年,只有世界平均水平的1/4。在城市发展中,由于没有处理好与自然水系的关系,使得河流干涸、污染、断流,湖泊污染、面积减小,水生态遭到破坏,城市发展与自然水体的关系混乱,生态环境受到破坏的城市,普遍存在"逢雨必涝,雨停即旱"的现象,且面临着水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水安全缺乏保障等问题。
       习近平总书记曾在中央城镇化工作会议上提出,优先考虑把有限的雨水留下,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的"海绵城市",在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,并多次强调在城市规划建设中要体现"山水林田湖"生命共同体的系统理念。
       为了贯彻落实习近平总书记讲话及中央城镇化工作会议精神,2014年2月《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中明确提出:"督促各地加快雨污分流改造,提高城市排水防涝水平,大力推行低影响开发建设模式,加快研究建设海绵型城市的政策措施"。并于11月发布《海绵城市建设技术指南》。一时间,"海绵城市"这一概念再一次进入人们的视野。
第一批海绵城市试点城市包括迁安、白城、镇江在内的16座城市,将获得中央定额的资金补助。
二、"海绵城市"的含义及建设重点
1、"海绵城市"的含义
       海绵城市技术又称低影响开发技术(LID),就是在不给环境带来大的影响或改变的情况下进行城乡开发和建设,以保持生态环境的延续性。"海绵城市"概念的产生源自于行业内和学术界习惯用"海绵"来比喻城市的某种吸附功能,最早澳大利亚人口研究学者Budge应用海绵来比喻城市对人口的吸附现象 。近年来,更多的是将海绵用以比喻城市或土地的雨涝调蓄能力。"海绵城市"就是比喻城市像海绵一样,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;在干旱缺水时有条件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。"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"建设重点
       海绵城市建设的重点是构建"低影响开发雨水系统",强调通过源头分散的小型控制设施,维持和保护场地自然水文功能,有效缓解城市不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重等城市问题。德国、美国和日本是较早开展雨水资源利用和管理的国家,经过几十年的发展,已取得了较为丰富的实践经验。近年来,我国的雨水资源化利用与管理逐渐起步,深圳、福建等地也开始规划推动海绵城市建设工作。
三、国外典型的雨水收集管理系统
       1、美国的最佳管理措施(BMPs)、低影响开发以及绿色(雨水)基础设施。起初BMPs的主要作用是控制非点源污染,后来逐步发展为注重利用综合措施来解决水质、水量和生态等问题。低影响开发主要强调还原开发前水文循环,更多针对中小降雨事件控制径流污染。绿色(雨水)基础设施是一种由诸如林荫街道、湿地、公园、林地、自然植被区等开放空间和自然区域组成的相互联系的网络,能够以自然的方式控制城市雨水径流、减少城市洪涝灾害、控制径流污染、保护水环境。
       2、英国的可持续雨水系统是利用预防和良好的家庭、社区等源头管理方法对径流和污染物进行控制,再到较大的下游场地和区域控制,在径流产生到最终排放整个链带上分级消减、控制(渗透或利用)产生的径流。

       3、日本在城市雨水系统建设中主要措施有:下水道系统(泄洪道及管道调蓄系统);河道改善(河道疏浚、筑堤防护);建设调节池和储存设施等;市政建设中使用渗透铺装和渗透井,做好预警防护系统和政府宣传工作。
四、"海绵城市"建设途径、国内外技术应用及政策法规
1、"海绵城市"建设途径
       海绵城市的建设途径主要有以下几方面:一是对城市原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地,维持城市开发前的自然水文特征,这是海绵城市建设的基本要求。二是生态恢复和修复。对传统粗放式城市建设模式下,已经受到破坏的水体和其他自然环境,运用生态的手段进行恢复和修复,并维持一定比例的生态空间;三是低影响开发。按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念,合理控制开发强度,在城市中保留足够的生态用地,控制城市不透水面积比例,最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏,同时,根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积,促进雨水的积存、渗透和净化。

       海绵城市建设应统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。低影响开发雨水系统可以通过对雨水的渗透、储存、调节、转输与截污净化等功能,有效控制径流总量、径流峰值和径流污染;城市雨水管渠系统即传统排水系统,应与低影响开发雨水系统共同组织径流雨水的收集、转输与排放。超标雨水径流排放系统,用来应对超过雨水管渠系统设计标准的雨水径流,一般通过综合选择自然水体、多功能调蓄水体、行泄通道、调蓄池、深层隧道等自然途径或人工设施构建。以上三个系统并不是孤立的,也没有严格的界限,三者相互补充、相互依存,是海绵城市建设的重要基础元素。

       广义来说,低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头消减、中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多中技术,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的“海绵”功能。

2、“海绵城市”国内外技术应用及政策法规

       源头技术措施:绿色屋顶、低势绿地、生物滞留设施、渗透铺装、雨落管断接、雨水桶/池。

       中途技术措施:植被浅沟、渗透管渠、植被过滤带、旋流分离。

       末端技术措施:雨水湿地、与水塘、景观水体、多功能调蓄。

       各国出台的政策法规有:美国的雨水排放许可制、暴雨排放收费制度;英国的多层次全过程控制制度、行政规划与排放许可制;德国的政府管制、雨水排放费与经济激励制度。

 

五、 “海绵城市”拟解决问题及带来的预期效益

1、“海绵城市”拟解决问题

       从水资源入手,分析城市总水资源量、水资源分布特点、水资源存在的问题,保护水源地;以排水防涝大纲的要求,分析城市的下垫面、降雨规律、管网及水系,运用相关软件等进行内涝风险评估,解决城市排涝问题;从水环境、水生态入手,分析污染物种类、污染负荷、区域内水环境质量,找出存在问题,确认污染源,净化水质。

2、“海绵城市”建设来带预期效益

1)、社会效益

       缓解由市政管网外排径流量的压力,控制径流总量;削减降雨峰值流量,提高城市雨水灌渠应对强降雨能力。

2)、经济效益

       调蓄设施与既有绿地、园林、景观水体相结合,“净增成本”较低;大幅减少水污染治理费用,降低城市内涝造成的巨大损失;注重对天然水系的保护利用,减少建设排水管道和钢筋混凝土水池的工程量。

3)、生态效益

       修复城市生态环境;带来综合生态环境效益,减少城市热岛效应,改善人居环境;为更多的生物、植物提供栖息地,提高城市生物多样性水平。

六、“海绵城市”与总规、控规及专项规划的关系

       各层城市规划是海绵城市的落脚点,总体规划、控制性详细规划等,是海绵城市相关设施、指标等落地的保障,专项规划,如水系规划、绿地系统规划、排水防涝规划等,是海绵城市实施方案编制的技术基础。

1、“海绵城市”与总规的融合

       《海绵城市建设技术指南》中关于总规中海绵城市建设的指南包括:保护水生态敏感区;集约开发利用土地;合理控制不透水面积;合理控制地表径流;明确低影响开发策略和重点建设区域。

       在目前总体规划编制审批办法框架下,总体规划阶段应从以下角度落实:

       城市总体规划应创新规划理念与方法,将低影响开发雨水系统作为新型城镇化和生态文明建设的重要手段。

       分析识别城市生态敏感地区,确保城市规划用地布局避开城市生态高敏感地区,最大限度保护城市原有“山水林田湖”,维护城市原有生态安全格局。

       识别新规划土地中的低洼低,具有建设为湿地潜能的用地,并提供给项目组中空间规划的项目组成员。

       识别需要恢复和新开挖的河湖水系,并提供给项目组中规划规划的项目组成员。

       在城市雨水规划相关章节,明确低影响开发的目标。

       增加城市生态专题研究或者海绵城市专题研究。因地制宜地确定城市年径流总量控制率及其对应的设计降雨量目标,制定城市低影响开发雨水系统的实施策略、原则和重点实施区域。

2、“海绵城市”与控规的融合

       控规是确保海绵城市能否真正建成的关键。

       在控制性详细规划阶段,主要是将明确蓝线、绿线定位,雨水径流控制指标落实到地块上,如该地块的下沉式式绿地的比例与面积,透水铺装的面积,雨水调蓄的容积等,如果需要雨水资源化的地区,需要明确雨水资源化的量。分解和明确各地块单位面积控制面积、下沉式绿地率及其下沉深度、透水铺装率、绿色屋顶率等低影响开发主要控制指标,指导下层级规划设计或地块出入与开发。

       在修建性详细规划阶段,要明确LID设施的组合方式,设施规模和空间布局。绿地、建筑、排水、结构、道路等相关专业相互配合,采取有利于促进建筑与环境可持续发展的设计方案。

3、“海绵城市”与专项规划的融合

1)“海绵城市”与专项规划的融合——水系规划

       依据城市总体规划划定城市水域、岸线、滨水区,明确水系保护范围。城市开发建设过程中应落实城市总体规划明确的水生态敏感区保护要求,划定水生态敏感区范围并加强保护,确保开发建设后的水域面积应不小于开发前,已破坏的水系应逐步恢复原有的水系。

       保持城市水系结构的完整性,优化城市河湖水系布局,实现自然、有序排放与调蓄。城市水系规划应尽量保护与强化其对径流雨水的自然渗透、净化与调蓄功能,优化城市河道(自然排放通道)、湿地(自然净化区域)、湖泊(调蓄空间)布局与衔接,并与城市总体规划、排水防涝规划同步协调。

       优化水域、岸线、滨水区及周边绿地布局,明确低影响开发控制指标。城市水系规划应根据河湖水系汇水范围,同步优化、调整蓝线周边绿地系统布局及空间规模,并衔接控制性详细规划,明确水系及周边地块低影响开发控制指标。

2)“海绵城市”与专项规划的融合——绿地系统规划

       提出不同类型绿地的低影响开发控制目标和指标;合理确定城市绿地系统低影响开发设施的规模和布局;城市绿地应与周边汇水区域有效衔接;应符合园林植物种植及园林绿化养护管理技术要求;合理设置预处理设施充分利用多功能调蓄调控排放径流雨水。

3)“海绵城市”与专项规划的融合——排水防涝规划

       明确低影响开发径流总量控制目标与指标;确定径流污染控制目标及防治方式;明确雨水资源化利用目标及方式;城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统有效衔接;优化低影响开发设施的竖向与平面布局;河湖水系的开挖。

4)“海绵城市”与专项规划的融合——道路交通规划

       提出各等级道路低影响开发控制目标;协调道路红线内外用地布局与竖向;道路交通规划应体现低影响开发设施。

七、典型设计案例深圳大梅万科中心

项目设计前提:雨水管理。

项目设计目的:将地表径流降到最低程度以减少由于天然水流造成的破坏,提高现场渗水量并减少污染物。

设计要求:

       1、流量、流速不允许净增加;若不能渗透水量〉50%,则减少25%的流量或流速。

       2、去除80%年均总固体,40%的总磷。限制或禁止用饮用水进行景观浇水; 收集雨水进行浇灌,或用现场回用水浇灌。减少废水的产生和对自来水的需求,同时增加地下含水层的补充;减少50%输送污水用的自来水;或就地处理所有污水。控制径流及污染,造价成本低,处理污水符合节水要求,水量稳定。

八、“海绵城市”规划编制探索

       目前我国还没有相应的规划作为参考,国际上可以参考的是美国各个城市的Green Infrastructure的规划。编制海绵城市专项规划的核心目的,是系统分析本地生态本底、气象水文、土壤植被等基本情况,提出本地LID工程的适宜的雨水年径流总量控制率,对海绵城市建设的重大项目进行安排,对重点区域进行识别,给出城市不同分区的不同技术和空间政策,编制近期实施计划和工程实施预算。

       面对严峻复杂的城市雨洪问题挑战,和生态城市,“海绵城市”、及绿色城镇化的更高要求,城市建设从生态文明,“山水林田湖”的角度去理解海绵城市,切不可片面地认为海绵城市就是穿衣戴帽、涂脂抹粉、将铺一些透水砖、修几个蓄水池、建几块小凹式绿地当成海绵城市。城市建设需要平衡城市建设的战略目标和资金安排,统筹近远期规划,有步骤、有计划、有针对性地解决不同城市面临的各种雨洪问题,结合实际,完善法规政策、规范标准、明确各部门、各专业在城市开发建设过程中应分别履行的责任和义务,建设创新、生态、和谐新城市。