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“海绵城市”建设的前景和一些具体的技术要求分析

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发表于 2016-1-17 21:45:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
海绵城市建设之解读
海绵城市无疑是当前城市建设领域的一个热点。近来对这个热点的评论五花八门,为使更多人了解海绵城市,认识加快推进海绵城市建设,需要系统全面的解读海绵城市建设。对于一个新概念或者热点名词的解读,重要的是要明确这个热点是什么,做什么,谁来做,怎么做。



一、海绵城市之“是什么”
         海绵城市是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。在海绵城市建设过程中,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。
        同时海绵城市与低影响开发息息相关,低影响开发技术按主要功能一般可分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等几类。通过各类技术的组合应用,可实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。实践中,应结合不同区域水文地质、水资源等特点及技术经济分析,按照因地制宜和经济高效的原则选择低影响开发技术及其组合系统。
        各类低影响开发技术又包含若干不同形式的低影响开发设施,主要有透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等。
        低影响开发单项设施往往具有多个功能,如生物滞留设施的功能除渗透补充地下水外,还可削减峰值流量、净化雨水,实现径流总量、径流峰值和径流污染控制等多重目标。因此应根据设计目标灵活选用低影响开发设施及其组合系统,根据主要功能按相应的方法进行设施规模计算,并对单项设施及其组合系统的设施选型和规模进行优化。


        习近平总书记多次提出建设海绵城市的要求。海绵城市建设技术指南中解释:“海绵城市是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”。从定义可以看出海绵城市就是解决雨水的“量和质”问题,做到合理的渗、滞、蓄、净、用、排。
         海绵城市是“田园城市”、“生态城市”、“低碳城市”的继承和发扬,是新的城市开发建设和运营模式;海绵城市不只是对城市基础设施、城市水系统的变革和创新,更是现代化的城市管理模式,涉及到城市生产、生活的方方面面。海绵城市建设是落实生态文明建设的实际行动,海绵城市切实的落实民生问题,做到让居民感受到:内涝少了,水体干净了,城市环境宜人了。


二、海绵城市之“为什么”
        谈“为什么”实质是讲的必要性问题,就是要明确海绵城市解决的关键问题。海绵城市实质是解决新型城镇化建设中的民生问题。针对城市水系统近些年出现的大规模、大范围、高频率的内涝导致人民生命财产损失;城市水体黑臭和城市水生态恶化;以及水资源短缺问题,地下水位下降等问题,进行综合型的整体解决。说通俗易懂些,就像某位领导所讲的那样:海绵城市建设就是要做到:小雨不积水,大雨不内涝,水体不黑臭,热岛有缓解,要真真切切的让人民群众感受到变化,其本质是减轻人类活动对自然生态的扰动,实施“生态的修复”。
        这样朴实的语言上升到理论实践上,就是要在水安全上缓解城市内涝问题,提高人民群众生活品质;在水生态上解决生态功能退化和多样性降低的问题,减轻人类活动对自然的扰动;在水环境上解决雨水径流污染问题,改善城市水环境质量;在水资源上提高雨水的综合利用水平,减轻城市水资源短缺压力;最终在水文化上做得到记得住乡愁,建设生态文明城市。
        海绵城市的治水理念是在新型城镇化背景下对古代治水方法的传承和创新。北京团城的特质青砖和水涵洞、江西赣州的福寿沟和河南平粮台古城排水设施等无一不在讲述老祖宗应对相同问题的巧夺天工。今天,城市以前所未有的人口聚集、产业聚集、消费聚集为主要特征,这也给雨水和排水系统带来新的难题。海绵城市建设的精髓正是尽可能减轻对自然的冲击,让大自然有条件呵护人类的生存。
        由于城市下垫面过硬,到处都是水泥,改变了原有自然生态本底和水文特征,因此,要加强自然的渗透,把渗透放在第一位。其好处在于,可以避免地表径流,减少从水泥地面、路面汇集到管网里,同时,涵养地下水,补充地下水的不足,还能通过土壤净化水质,改善城市微气候。而渗透雨水的方法多样,主要是改变各种路面、地面铺装材料,改造屋顶绿化,调整绿地竖向,从源头将雨水留下来然后“渗”下去。

1.1透水景观铺装
       传统的城市开发中无论是市政公共区域景观铺装还是居住区景观铺装设计中多数采用的都是透水性差的材料,所以导致雨水渗透性差,而在这一方面可以通过透水铺装实现雨水渗透,或通过水渠和沟槽将雨水引流至街道附近的滞留设施中。



1.2透水道路铺装
       传统城市开发建设中道路占据了城市面积的10%-25%,而传统的道路铺装材料也是导致雨水渗透性差的重要隐私之一,除了景观铺装方面可以通过透水铺装实现雨水渗透之外,还可以将园区道路、居住区道路、停车场铺装材料改为透水混凝土,加大雨水渗透量,减少地表径流,渗透的雨水储蓄在地下储蓄池内经净化排入河道或者补给地下水,减少了直接性雨水对路面冲刷然后快速径流排水对于水源的污染。



1.3.绿色建筑
       海绵城市建设措施不仅在于地面,屋顶和屋面雨水的处理也同样重要。在承重、防水和坡度合适的屋面打造绿色屋顶,利于屋面完成雨水的减排和净化。对于不适用绿色屋顶的屋面,也可以通过排水沟、雨水链等方式收集引导雨水进行贮蓄或下渗。对于不适用绿色屋顶的屋面,也可以通过排水沟、雨水链等方式收集引导雨水进行贮蓄或下渗。



三、基本共识
        在谈及海绵城市建设“谁来做”和“怎么做”之前有必要澄清几点基本的共识:

        1、我国的城市基础设施现状是长期的历史欠账,不可能一蹴而就的全面改善,海绵城市的建设是一个长期的过程。今天的内涝问题,究其原因跟城市大量被不透水表面覆盖、管网设计建设标准低且维护差,以及人类活动导致极端气候增多等因素相关。水体黑臭是截污不彻底、驳岸生态破坏严重和污染源未经处理或未经完全处理排放以及溢流雨水未经处理汇入等多重因素长期叠加作用导致的。因此,我们无法期望今天开始海绵城市建设,明天内涝消失了,水体变清了。正如病去如抽丝一样,海绵城市建设要产生明显效果要有一个相对长期的过程。我国快速城镇化建设过程中涉水基础设施的建设存在大量问题:如低标准建设和低标准维护;过去几十年的水系建设的错误理念,如填(围)湖(河)造田(地)、三面光的河道治理等。这些问题长期累积,现在集中爆发,老账旧账和城市新问题叠加显现。今天我们重新投入去弥补这些问题,就不能再犯理念落后、标准低、规划目标片面不系统、建设糙、运营弱等一系列错误。纠正这些错误我们必须付出更多,这里的更多包括思想、金钱和时间。政府的有关文件也谈到,全面解决内涝和水体黑臭的问题至少需要10到15年的时间。发达国家在水环境方面走先污染后治理的路,重新生态修复花费了小半个世纪的时间,英国的泰晤士河流域以及日本的琵琶湖流域都有超过20年的治理历程;而低影响开发这样的新理念的提出也是20世纪80到90年代的事情,众所周知,他们是早就完成了城镇化的。

       2、内涝和水体黑臭等一系列问题虽然最终表现在水体上,但是其产生原因涉及人类活动特别是城市建设的方方面面,不能“就水论水”。城市建设本身就是一个多方面融合的共同体,大到一个城市的骨架,小到一个停车场的铺装,无一不影响自然水循环的过程。在这里混杂着交通、园林、市政、环保水利等一系列建设内容,因此建设海绵城市不是九龙治水还是一龙治水的方法,而是七个葫芦娃必须齐心合力打妖怪的道路。政府统筹,部门协作,发动多个行业的力量是必由之路。解决问题必须在统一规划的引领下完成,不是单一部门。城市总体规划是由城市人民政府组织实施的,各个部门在总体规划管控下开展工作。

       3、国外经验是值得借鉴和总结的,同时结合我国的实际情况做到因地制宜。不是只有中国内涝,也不是只有我国发生了城市水体黑臭的问题。二战以后西方国家城镇化高速发展,大规模城市发展也造成了很严重的环境问题,需要对城市进行改造。在旧城改造过程中,为了尽可能发挥原有基础设施的效能,减少对已有设施的影响,提出了低影响开发的概念。此后,低影响开发的概念用于雨水管理。这些经验和教训必然是我们今天建设海绵城市的老师。美国低影响开发、英国可持续排水系统管理和澳大利亚水敏感城市的理论和实践都是我们建设海绵城市的先行者和百宝箱。借鉴他们已经走过的道路,采用部分已经验证过的技术路线是科学的。但同时要注意的是,国内外城市规模、密度、居住习惯和发展水平不同导致的差异值得重点关注。这就要求我们要因地制宜的组合原有技术,升级和超越原有技术建立我们集成化的适用于本地的技术体系海绵城市建设是一种积极借鉴和探索的过程。这也正是三部委提出示范试点的原因之一。

四、海绵城市之“谁来做”
         首先,各级人民政府是海绵城市建设责无旁贷的牵头人。正如前文所说,我们今天所面临的水资源、水环境、水安全、水生态和水文化的问题是城市建设的综合后遗症,综合病还需系统综合治疗。海绵城市建设绝不是简单的就水治水,它涉及城市建设的方方面面:多个政府管理部门必须参与进来,规划、建设、园林、环保、水务、水利、市政等部门所管理的要素都实质性的参与和影响到了自然水循环系统。
        行业和社会资本也必须参与进来,因为只有他们的参与才能将海绵城市实质性建设和推广开来。全体居民必须参与进来,因为海绵城市的建设效果是他们评价的,海绵城市本身是他们居住和生活的基本场所。
全社会的广泛参与和协作是海绵城市建设成功的基本保障。政府与行业的互动,政府不同部门间的互动和协作,实现项目实施上的统一操作,实现管理上的协作互通是摆在每个城市管理部门的必修课。完成这种思想意识和制度体系上的转变,是比使用哪种海绵城市建设技术组合更为困难且更重要的转变。有些专家提到多龙治水还是一龙治水的问题,但现在城市水系统面临的问题,已经绝不仅仅是水本身的问题,不能就水谈水、就水治水,要从系统的规划、建设和管理上去找问题,去解决问题。
       少点部门利益,多点部门合作是建设海绵城市的必由之路,也是符合客观规律的。 从新闻公开报道中我们也可以看到这样的阐述:党的十八届三中全会要求树立山水林田湖生命共同体的理念;习近平总书记在中央财经领导小组会议上明确“水治理不是一个部门、一个方面的事情”;李克强总理在2014年11月24日在视察水利部谈到水利部等五部门联席会议制度时说“‘五龙’治水是为了同一片‘天’,这‘天’就是老百姓,我们都是靠‘天’生存,五条龙不要争来争去,只有团结协作,治水才会见大效”;张德江委员长在8月29日全国人大水污染防治法执法检查报告专题询问会议上指出,要加强部门配合,九龙合力治水。海绵城市建设不是就水论水,应该各部门团结合作开展。然而,一些部门力图将“九龙合力治水”变成“一龙独自治水”,既不顾客观规律,也会把海绵城市建设带入歧途。


五、海绵城市之“怎么做”
       【理念海绵城市建设首先要以从思想认识制度体系上统一和协调。海绵城市从本质上讲是一种新的城市建设和管理模式,转变传统的“经营城市”方式,建立一整套新的涉及城市开发运营、市政基础设施建设与管理、园林绿化生态建设等方面的制度、机制和规范标准,通过典型示范逐步推广,探索新型城镇化路径。
        【规划】将海绵城市作为一个完整的系统进行规划、投资、建设和运营。海绵城市作为一个系统工程,切忌分成若干个独立的工程去独立规划、设计和建设。这样必然又产生了工程割裂,缺乏系统性,总体难以达到综合目标。海绵城市是个系统,进行系统化的统筹和考虑就是要进行统一的顶层规划和设计,进行以目标为导向的统一建设和运营,明确建设和运营单位的考核指标的责任主体。
       【总体思路】源头减排、过程控制、系统治理、统筹建设,四个方面。源头减排就是要因地制宜的采用各种措施,如减少雨水的径流产生量,降低径流内污染物的携带量;过程控制就是要利用产汇流的整个环节,而不是仅仅依靠末端,采用调蓄、过程净化和优化管网输送、溢流污染控制等多种手段,对雨水的“量”和“质”进行控制;系统治理就是从城市排水流域整个系统着眼,从水系统的整体出发,考虑各个技术综合集成,从而达到治理高效的目的;统筹建设就是海绵城市是一个整体,时序、规划、设计、建设和运营都需要统筹把握。
       【技术路线】明确不同城市海绵城市建设的不同需求和定位,因地制宜的选择技术组合实现海绵城市目标。我国幅员辽阔,降雨特征和地形地貌差异巨大,城市经济和社会发展水平差异显著。很明显,各个城市面临的水资源、水环境、水生态、水安全和水文化问题也是不一样的。夏季降雨极端集中的华北城市、“梅汛”和“台汛”两个雨季的东南城市必然有不同的海绵城市建设方案。根据自身的降雨特征和地形地貌以及城市发展阶段确定适合本地的海绵城市建设定位和目标,因地制宜的选择技术组合实现自身的目标在海绵城市建设中是值得关注的。
       【评价海绵城市建设必须以效果论成败。中国的水资源和水环境治理必须也必然进入一个以效果论成败的时期,谈一段管网建设是否达标、谈一个污水厂建设和运营是否成功以及谈一块绿地是不是符合低影响开发的原则都降低为了一个个细节,海绵城市建设要摒弃过去按工程考核评价的体系,不能把海绵城市建设等同于一系列的工程堆砌。考察一个区域是否在水资源、水环境、水生态、水安全、水文化上发生了根本的改善就只有一套整体的朴实评判标准:水体是否从黑臭变成了清澈有鱼,而且鱼敢吃;内涝是否减轻或消失;生态环境是否在变的越来越宜人。这种朴实的民生要求恰恰体现的是整个城市涉水设施细节的全面化和系统化完善。建设部已经出台了绩效考核和评价标准,主要从两个方面考核,一是百姓认知,“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”;二是政府不能增加新的债务。
       【逻辑】海绵城市建设必须是以数据为依托的规划、设计、建设和运营。单纯的雨水管网不是海绵城市,单纯的下凹绿地、单纯的透水广场等都不是海绵城市。海绵城市的规划、设计和建设必须用系统化的数据说说话。对国外的技术走借鉴与超越并举的道路是建设中国海绵城市的法宝。

海绵城市之“蓄”
        即把雨水留下来,要尊重自然的地形地貌,使降雨得到自然散落。现在人工建设破坏了自然地形地貌后,短时间内水汇集到一个地方,就形成了内涝。所以要把降雨蓄起来,以达到调蓄和错峰。而当下海绵城市蓄水环节没有固定的标准和要求,地下蓄水样式多样,总体常用形式有两种:塑料模块蓄水、地下蓄水池。
1.蓄水模块
        雨水蓄水模块是一种可以用来储存水,但不占空间的新型产品;具有超强的承压能力;95%的镂空空间可以实现更有效率的蓄水。配合防水布或者土工布可以完成蓄水,排放,同时还需要在结构内设置好进水管、出水管、水泵位置和检查井
2.地下蓄水池
      雨水收集池,由水池池体、水池进水沉沙井、水池出水井、高、低位通气帽,水池进、出水水管、水池溢流管、水池曝气系统等几部分组成。


海绵城市之“滞”
       其主要作用是延缓短时间内形成的雨水径流量。例如,通过微地形调节,让雨水慢慢地汇集到一个地方,用时间换空间。通过“滞”,可以延缓形成径流的高峰。具体形式总结为三种:雨水花园、生态滞留池、渗透池、人工湿地
1.雨水花园
       是指在园林绿地中种有树木或灌木的低洼区域,由树皮或地被植物作为覆盖。它通过将雨水滞留下渗来补充地下水并降低暴雨地表径流的洪峰,还可通过吸附、降解、离子交换和挥发等过程减少污染。其中浅坑部分能够蓄积一定的雨水,延缓雨水汇集的时间, 土壤能够增加雨水下渗,缓解地表积水现象。蓄积的雨水能够供给植物利用,减少绿地的灌溉水量。
2.生态滞留区
       概念上来讲生态滞留区就是浅水洼地或景观区利用工程土壤和植被来存储和治理径流的一种形式,治理区域包括草地过滤,砂层和水洼面积、有机层或覆盖层、 种植土壤和植被。生态滞留区在对于土壤的要求和工程技术上的要求不同于雨水花园,形式根据场地位置不同也较为多样,如生态滞留带、滞留树池等。
        2.1植草沟
        植浅草沟具有输水功能,具有一定的截污净化功能。适用于径流量小及人口密度较低的居住区、工业区或商业区、公园、停车场及公共道路两边,可以代替路边的排水沟或者雨水管渠系统。植草沟沟顶宽0.5~2m,深度0.05~0.25m,边坡(垂直:水平)1:3~1:4,纵向坡0.3%~5%。可设置在雨水花园、下凹式绿地前作为预防处理。

       2.2雨水塘
       雨水塘是渗水洼塘即利用天然或人工修筑的池塘或洼地进行雨水渗透,补及地下水,雨水塘能有效地削减径流峰值。但雨水塘护坡需要种植耐湿植物,若雨水塘较深(超过60cm)护坡周边就要种植低矮灌木,形成低矮绿篱,消除安全隐患。同时整个雨水塘系统还要形成微循环才能防止水体腐坏。

       2.3雨水湿地

       雨水湿地人工雨水湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,将雨水花园、生态滞留池收集的雨水进行集中的净化。而且其具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点,极其适合海绵城市建设中多出应用。



六、海绵城市示范
         通过典型示范的方法,探讨可行的技术路线。这种以试点示范来推动某项工作进程的办法是我国行政管理中长期积累的行之有效的宝贵经验和财富。谈试点和示范就是我们已经明确了目标,明确了基本方案和路径,但我们还需要积累一些实际操作的经验。具体到海绵城市的试点,就是要用三到五年的时间,在中国不同的地理地貌和城市发展区域确定合理有效的海绵城市建设方法,包括融资模式、技术集成和运维模式。试点和示范就是给予时间给予政策和资金上的扶持,在一定范围内鼓励探索找到合理可行的模式,建立保障机制。当技术和模式都成熟以后,进而大规模推广。相信在第一批16个试点和示范中,会形成出一批合理的建设模式、建立因地制宜的技术体系,打造海绵城市管理的制度规范。





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