海绵城市建设浅析

海绵城市建设浅析

摘要:我国的淡水资源缺乏,南北区域的降水存在较大差异,同时城市内涝现象频繁,技术上可靠、经济上合理有效地提升排水能力和防内涝抗洪能力是我们在建设中面临的重大问题。

关键词:海绵城市;排水系统;规划设计

我国淡水资源稀缺,随着经济的发展,水资源污染更加严重,水资源的短缺和污染仍然是影响居住环境重要因素之一。海绵城市是针对严重内涝和干旱地区缺水的情况制定的解决方法。

1海绵城市基础理论

设海绵城市,它能够蓄水、渗水、净水,也能放水来满足旱时所需。“海绵城市”最为突出的特征,就是能对雨洪进行自然积存、自然渗透、自然净化。通过建设海绵城市,可以有效地保护环境,修复和低影响开发。“保护”是通过保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,维持城市开发前的自然水文特征;“修复”是指对开发过程中,例如“滞、渗、蓄、净、用、排”等,来控制和利用雨水,强调原位保护和减排,是当前解决我国城市雨洪管理的有效模式。

2当前城市内涝产生的原因

2.1设计因素原因。传统的城市配套建设,如雨水管、污水管、雨污合流管等的建设,大多数情况下只考虑对雨水或者污水的排放,雨水管的设计以百年一遇的洪水为基础进行雨水管和雨污合流管的建设。这样的规划设计和粗放式开发导致地表径流流量大幅增加,而且近几年雨水随气候的变化大,雨水管道的设计本身存在偏差,大多数情况下雨水管的设计比雨水天时的流量大,雨水管道的集水口在使用过程中,因人为因素而堵塞的情况较多。而在海绵城市的建设中考虑了开发建设对自然、对周边生态环境、水循环等的影响,有利于保护原有的水生态,建设完成后对原地表径流量可以保值不变[1]。

2.2传统排水系统的局限性。传统的排水系统和自然水文循环系统不同。雨水、污水、雨污合流管道内流体的流速远大于在自然状况下流体的流速,但下游管道会有因沉积物堵塞,而导致雨水不能满流流出,导致内涝的情况出现,同时也导致了收纳水体的污染。一旦排水管网的实际工况不能满足设计要求,直接会导致整个排水系统的故障。据不完全统计近八成的雨水排水管道内有沉积物,约一半的雨水排水管道内沉积物的厚度占管道直径的10%~50%,个别管道内沉积物厚度甚至占到管道直径的65%以上,直接影响了城市排水系统功能的发挥。

2.3传统排水系统改造问题。我国近几十年的发展,城市规划设计包括城市配套管网设计是一个逐渐成熟的过程。在这种情况下,老城区的管网满足不了城市建设中的实际需求。但如果对旧的管网进行改造,要面临建筑密度大、居民多、费用高等困难,影响人们的日常生活。

2.4雨水利用不足。我国对于城市雨水、污水、雨污水管道的设计理念,仍以快排为主,对于城市的防洪,主要以主干流河道容纳能力,加宽河道和主干流上采取大坝截流等形式进行抗洪。这样表现出的抗涝能力有限。出现这种原因的主要原因是,设计理念欠缺以及人们对雨水再利用的意识淡薄,政府对雨水利用的普及欠缺,对房地产开发中没有强制性的标准导致的。同时因雨水利用会增加雨水集水池等构筑物,会导致造价的增加,房产开发过程中成本也会随之增加。在房产开发过程中,政府一方面应有强制性措施和标准出台;另一方面应对采取雨水循环利用的建设项目给予一定的税率优惠。而在实际城市建设过程中:①规划方面,政府会忽视天然绿地湿地的天然调蓄能力,部分区域为了城市的拓展,采取填埋的方式破坏原生态绿地;②开发方面,大部分小区绿地建设往往是满足规划条件要求的绿化率,为完成绿化指标进行绿化用地的建设,而且绿化用地的设计往往高于周围道路的高程,当雨季来临绿地水流往往会流向排水口流出,既满足不了其天然的储蓄功能又导致水土流失。同时在城市公园、广场中有不少的造景水体如:喷泉等,但由于缺乏雨水水资源循环利用的思想在设计和使用过程中没有把这些具备调蓄功能的设施充分利用得当。目前我国绿色基础设施与城市雨洪管理的关系在逐步得到重视,全国海绵城市建设试点工程的范围也在不断扩大,更多的学者和研究人员倡导利用绿色基础设施来促进海绵城市的良性建设。在海绵城市建设的过程中,探讨可持续城市水资源与水系统管理、低碳人居环境建设。从近年来陆续举行的有关水与海绵城市的研讨会议中可以看出,相关研究正在有序地进行,我们对城市的绿色基础设施的关注程度也越来越高。

3海绵城市建设要点

3.1对原有水系保护和规划。自然河流水系往往是经过上百年才形成的,它具有自然净化、自然渗流、自然排水等特征,维持着区域生态的平衡。如果在城市建设中,为了满足建设需求进行填湖填河、将河道裁弯取直,自然渗流的土体硬化,造成自然水系的破坏,天然的汇水、排水格局改变。必然会导致雨水会很快汇流,进入城市雨污水管网,最后流入设计河道。这样不仅破坏了原有自然状况下的天然排水,也导致设计河道中的负荷过大。现在许多地方开始进行重视湿地河道对生态、环境和防治城市内涝方面的重要性,采取扩大湿地和河道宽度的方法,充分利用河道和湿地的涵养能力,减少径流对其的影响,而同时大片的湿地和河道周边则建设成为保护公园,一方面提升了城市的抗洪抗内涝的能力;另一方面又可以作为市民平日休闲娱乐的场所[2]。自然水系的重要性不言而喻,在规划中应尽可能保持原有河道的自然蜿蜒,自然蜿蜒的河道面积比裁弯取直的面积大,扩大了河道的容积和接纳能力,减缓了水流流速和水流对周边建筑物和构筑物的冲刷。除此之外,在规划中还应在此基础之上保持河道水系之间的连通性,应定时清理河道内的杂物和淤泥,若忽视管理会造成河床的抬升和抗洪能力的减弱,更有可能造成城市管网向河道内的排水口处的堵塞。

3.2合理利用城市地势。在城市中总会有地势较高和地势较低的地带,当雨季来临,地势较高区域的水流通常产生内涝的可能性不大,但水流是从地势高的区域向地势较低的区域汇集,从分散到聚集成流,随着高差越来越大,产生的势能也越来越高,破坏性也越来越大[3]。所以在高地势区域应考虑防治内涝的措施,比如在高地势和低地势之间统筹考虑用地和建设条件,有意图的建设公园和广场造水景设施和水池、水塘等,使高地势的水流在往下流的过程中有缓冲有调蓄,减少汇入主干流的水,缓解主干流疏导水的压力。地势较低区域,汇集了从高地势流入的水,下游区域会被雨水或者河流冲刷成为低洼地带,这些地带往往存在较多的碎石和垃圾[4]。因此这些区域不能过度建设,从建设使用功能的角度来看,并不适宜人们大面积居住。然而这些地区往往具有良好的调蓄功能,除了拥有拦截和储蓄来自上游的水,还具有减轻河流和水流流速,减轻下游河道压力的功能。但是城市的建设过程中往往会将这些区域给填平,没有很好地利用起来。在实际应用中应重视其在保持水文循环促进渗透和蒸发方面的作用。利用其在生态环境中的作用,并兼做景观公园将其的实际价值放大[5]。反之这些区域没有被规划合理利用,积聚在地表的垃圾随着时间的推移使土壤产生污染,土体结构会产生变化,对下游的水体和土体也将产生不利影响。所以对还未受到污染和破坏的区域应采取保护措施,对已遭受破坏的土地进行治理,使其能够恢复良好的生态状况。

3.3传统排水和建设海绵城市的有机结合。在城市排水中,城市雨水管网目前仍然承担着快速排水的作用。但根据海绵城市的建设理论,城市防治内涝不能简单依靠城市管网,还应把雨水积蓄和循环结合起来。所以将城市雨水管网、地上沟渠以及有蓄水功能的水景公园等结合起来构成成熟的排水系统是重要的规划设计思路。除此之外还应改善、提高、完善当前的城市排水系统,比如在对新城区的规划建设中,可以通过提高城市室外排水设计标准,通过建设调蓄池、地下暗挖水池、泄洪池等构筑物来提升整个管网的排水能力和调蓄能力。对于老城区内的排水系统,为了提升其管网的排水能力及节约成本,可以建设地面排水沟渠与城区外的排水主管网相连接。老城区内的排水将雨水和污水管网分离,在室外新建雨水主管或污水主管,新旧管网共同作用提升区域排水能力。同时不管是新建设的管网还是旧的管网,均应加强日常的维护和清淤。对于新开发的小区,应有效地利用小区内的绿化面积和植被土壤本身保水储水功能。构建海绵城市的理念在一些城市已经建设利用了起来,对于已建成的具有“海绵”性质的小区受到了居民的欢迎,在下雨天因为采用了排水路面将雨水渗入调蓄池,既提升了居住环境又提升了居住品质和居住质量。随着经济的发展,国家对于环保和可持续发展理念日益深入,人们对于居住环境质量的要求也日益提高,在这种情况下建设“海绵城市”既是时展的需要,也是我们响应国家政策的需要,在未来将具有广阔的市场。

作者:张涛 单位:陕西省土地工程建设集团有限责任公司