海绵城市建设

时间:

2023-07-10

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导言

建设海绵城市,首先要扭转观念。传统城市建设模式,处处是硬化路面。每逢大雨。主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水,以“快速排水”和“末端集中”控制为主要规划设计理念,往往造成逢雨必涝,旱涝急转。根据《海绵城市建设技术指南》,城市建设将强调优先利用植草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。既避免了洪涝,又有效的收集了雨水。

海绵城市建设

01主题概念:什么是海绵城市?

海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。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。

2017年3月5日中华人民共和国第十二届全国人民代表大会第五次会议上,李克强总理政府工作报告中提到:统筹城市地上地下建设,再开工建设城市地下综合管廊2000公里以上,启动消除城区重点易涝区段三年行动,推进海绵城市建设,使城市既有“面子”,更有“里子”。

“海绵城市”材料实质性应用,表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点,成了“会呼吸”的城镇景观路面,也有效缓解了城市热岛效应,让城市路面不再发热。

 

02雨水处理:海绵城市建设之雨水收集利用

我们知道海绵城市是基于雨水综合利用的理论与技术,旨在通过人工手段恢复城市生态水循环系统,以期解决城市水资源紧缺引发的畸旱畸涝问题,还可以达到美化城市、改善市民生活环境的效果。

在海绵城市中,雨水可通过透水性地面下渗、绿地滞滀等途径补充地下水、城市、湖泊等。除此之外,大量的雨水通过雨水收集装置、弃流装置、过滤装置、传输通道以及储存装置被回收,那么,这些被回收的雨水究竟可用于哪些地方呢?

02雨水处理:海绵城市建设之雨水收集利用

我们知道海绵城市是基于雨水综合利用的理论与技术,旨在通过人工手段恢复城市生态水循环系统,以期解决城市水资源紧缺引发的畸旱畸涝问题,还可以达到美化城市、改善市民生活环境的效果。

在海绵城市中,雨水可通过透水性地面下渗、绿地滞滀等途径补充地下水、城市、湖泊等。除此之外,大量的雨水通过雨水收集装置、弃流装置、过滤装置、传输通道以及储存装置被回收,那么,这些被回收的雨水究竟可用于哪些地方呢?

1、城市环卫

由于气候干燥,很多城市内,尤其是北方城市,经常需要洒水车向地需喷水,有时甚至需要用洒水车清洗街道。据统计,郑州市仅防尘洒水一项,一周就能用掉一个如意湖的水,相当于每天用水3.5万吨,实际情况还超过这一数值。由此可见,城市环卫用水量之惊人。其实,无论是用于防尘洒水,还是清洗街道,均无需高标准的水质,所以完全可以将收集储存的雨水应用于城市环卫。

2、绿地灌溉

绿地已成为城市建设的主要部分,在打造生态城市、美化市区环境的同时,我们应该意识到城市绿地维护对用水量的需求。据报道,江苏无锡市绿地维护仅一条街一天用水量达100吨以上,一个小区绿化灌溉用水每月高达2000吨,而目前很多城市的绿地灌溉都是直接采用自来水。雨水能够补充草木植物的补水,这本就是自然现象,我们为何还要让雨水白白流失,而用自来水灌溉呢?在水资源紧缺面前,再生水的输送成本真的就那么高吗?

3、景观用水

至于景观用水,一般都是循环利用的,其标准只要满足清澈、无异味、无污染即可,收集的雨水只需简单过滤便可用于分园、景区、广场等地景观。

4、混凝土搅拌

近年来城市化步伐越迈越快,建筑行业井喷式发展,建筑行业是用水户,单就混凝土搅拌来说,不仅加工混凝土的过程中需要水,而且搅拌机、水泥罐车的洗清也需要大量的水。

5、冲厕用水

冲厕用水占城市生活用水的三分之一,而单人每日生活需100L以上,那一个千万人口的城市,只冲厕一项用水便达上万吨,目前大部分卫生间都是用自来水冲厕。

上述个例子仅用水标准很低的场所,很容易用雨水替换自来水。当然,雨水回收利用的场所不仅限于上述五个方面,只需根据不同的用水标准将雨水净化即可。

03技术应用:海绵城市建设中地面和地下秘密

2016.2.21新闻联播报道了<中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见>其中第二十条:推进海绵。充分利用自然山体、河湖湿地、耕地、林地、草地等生态空间,建设海绵城市,提升水源涵养能力,缓解雨洪内涝压力,促进水资源循环利用。鼓励单位、社区和居民家庭安装雨水收集装置。大幅度减少城市硬覆盖地面,推广透水建材铺装,大力建设雨水花园、储水池塘、湿地公园、下沉式绿地等雨水滞留设施,让雨水自然积存、自然渗透、自然净化,不断提高城市雨水就地蓄积、渗透比例。

日本建设中地面和地下秘密

雨水背景

日本是一个降雨充沛的国家,又是一个人均水资源稀缺的国家。多年平均降雨量为173毫米,是世界平均值(97毫米)的1.8倍,是我国多年平均值(66毫米)的2.6倍。因人口密度大,人均年降雨量仅为53立方米,比我国的人均年降雨量597立方米少,仅为世界平均值的1/5。但日本的水资源利用效率比我国高得多。据水利部25年统计,中国年平均淡水利用量达56亿立方米,日本年平均淡水利用量为9多亿立方米,不到中国的1/6,而日本GDP总量是中国的8倍。日本的万元GDP用水量仅为我国的1/3—1/48。日本在水资源管理方面有一整套经验值得我国借鉴。

地面雨水收集方式

从朝向天空的屋顶上收集雨水是很普遍的,但是雨水同样可以从大楼的垂直面上收集,因为雨并不总是完全垂直地落下来。大多数情况下,它是斜着落下来的。这就是为什么我们要把房屋的屋顶以及大楼的墙壁都要进行防水处理的缘故,窗户周围的缝隙也要填上防止漏水的材料。如果我们简单地依靠屋檐而忽略其他阻止雨水泄漏的方法的话,雨水将从窗框或屋檐周围的缝隙中流进来。

传统的日本房屋一般都建有宽宽的环形屋檐防止雨水打到墙壁、门窗和阳台。然而,现在宽度超过1.2米的屋檐要被算作房屋面积的一部分。因此,如今越来越多的房子把宽的屋檐改为窄屋檐,以便获得更大的使用空间。

很多建筑采用铝合金门窗,它的防水性好,所以现在有屋檐的房屋越来越少了。一位叫木良佐藤的建筑师,考虑到大楼的墙壁或玻璃幕墙的面积很大,因此他建议要利用从墙壁上流下的雨水。在雨水利用创意比赛中,提出一些收集大楼墙壁上流下的雨水的好想法。有的人建议,在大楼的一层顶部建一个槽式屋檐来收集雨水。一般认为,从一幢楼的垂直墙壁表面收集到的雨水量是从同样面积的水平面上收集到雨水量的50%.但是,也有一份试验报告说,实际上测得的雨水量是7%.即使只有7%,收集到的雨水总量仍然是很大的,因为楼的墙壁面积是它屋顶面积的好几倍,何况,城市里有很多高楼。

地下雨水设施

日本首都东京及其周边年平均降水量为1466.8毫米,几乎是世界平均降水量的一倍。不过丰沛的降水并没有给人们的生活带来不便。雨天里,行人一般不用担心走在路边被汽车溅起污水,雨后湿润的路面上有时都难找到水洼。

这多亏了历经100多年发展的东京地下排水设施。这些巨大的建筑设施守护着这座世界级的都市,使她免于洪水的侵扰。

蓄水

东京年平均降水量为1466.8毫米,几乎是世界平均降水量的一倍。目前,这一有着1300万人口的超级大城市应对集中暴雨的“法宝”是“下水道+地下蓄水池”。日本从上世纪80年代初开始运用地下储水设施来应对集中降雨,公园、小学和家庭等容易积水的地点都建造有不同大小的地下蓄水池。其中最为大型的有四个,其大小可用“宫殿”来形容。这种“宫殿”级的地下蓄水池从1980年后开始设计施工。在突降大雨时,如果下水道的水位急剧上升,雨水将自动流入这些巨型蓄水池,以缓解下水道的压力,防止内涝。而如果雨量减少,下水道水位下降,蓄水池内积蓄的水又将自动回流到下水道。

排水

不过,在东京地区雨水控制设施中,最为著名的还不是市内的蓄水池,而是位于东京外围琦玉县春日部市的“东京外围排水系统”。该系统被称为世界规模最大,深埋地下五十多米、全长6.3公里。系统由五个巨大的圆柱形蓄水坑、宽度达10米的输水管道,以及更为巨大的“调压水槽”构成。

春日部市经常刮台风、降雨丰沛,加上地处低洼,频繁遭遇内涝。为了消除水患,当地政府开始考虑修建大型的排水系统。最初的考虑是在地面挖掘排水渠,但因涉及拆迁、重建等棘手问题,成本高且耗时多,遂放弃。于是有了地下系统的构想。1992年,这一地下排水系统开建,直到2006年历时14年才全部完工。

“东京外围排水系统”的排水模式与市内蓄水池异曲同工,只不过规模比后者更为巨大。其中最为壮观的是有“地下神殿”之称的“调压水槽”,该设施也供蓄水之用,59根巨型大柱子,撑起一个巨大的地下空间。面积达13806平方米,长177米,宽78米,高18米。“调压水槽”能将从五个蓄水坑流来的大量雨水“吞入肚中”,或者备用,或者用飞机引擎改装的抽水泵,排入附近的江户河。“东京外围排水系统”每年大概运作5至7次。尽管耗资巨大,建设费用2400亿日元(约人民币192亿),但有效地减少了城市内涝。

日本最高塔――东京天空树就设计了一个可回收利用的排蓄水系统。天空树的蓄水池能储存7000吨雨水,可供其所在的东京墨田区23万人使用一天。主要用作灾害发生时的生活用水或消防用水。

04建设规范:海绵城市建设规范

城市建筑与小区、道路、绿地与广场、水系低影响开发雨水系统建设项目,应以相关职能主管部门、企事业单位作为责任主体,落实有关低影响开发雨水系统的设计。城市规划建设相关部门应在城市规划、施工图设计审查、建设项目施工、监理、竣工验收备案等管理环节,加强对低影响开发雨水系统建设情况的审查。适宜作为低影响开发雨水系统构建载体的新建、改建、扩建项目,应在园林、道路交通、排水、建筑等各专业设计方案中明确体现低影响开发雨水系统的设计内容,落实低影响开发控制目标。

海绵城市建设

设计程序

(1)低影响开发雨水系统的设计目标应满足城市总体规划、专项规划等相关规划提出的低影响开发控制目标与指标要求,并结合气候、土壤及土地利用等条件,合理选择单项或组合的以雨水渗透、储存、调节等为主要功能的技术及设施(详见本章第七节)。

(2)低影响开发设施的规模应根据设计目标,经水文、水力计算得出,有条件的应通过模型模拟对设计方案进行综合评估,并结合技术经济分析确定最优方案。

(3)低影响开发雨水系统设计的各阶段均应体现低影响开发设施的平面布局、竖向、构造,及其与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统的衔接关系等内容。

(4)低影响开发雨水系统的设计与审查(规划总图审查、方案及施工图审查)应与园林绿化、道路交通、排水、建筑等专业相协调。

海绵城市建设

场地设计

(1)应充分结合现状地形地貌进行场地设计与建筑布局,保护并合理利用场地内原有的湿地、坑塘、沟渠等。

(2)应优化不透水硬化面与绿地空间布局,建筑、广场、道路周边宜布置可消纳径流雨水的绿地。建筑、道路、绿地等竖向设计应有利于径流汇入低影响开发设施。

(3)低影响开发设施的选择除生物滞留设施、雨水罐、渗井等小型、分散的低影响开发设施外,还可结合集中绿地设计渗透塘、湿塘、雨水湿地等相对集中的低影响开发设施,并衔接整体场地竖向与排水设计。

(4)景观水体补水、循环冷却水补水及绿化灌溉、道路浇洒用水的非传统水源宜优先选择雨水。按绿色建筑标准设计的建筑与小区,其非传统水源利用率应满足《绿色建筑评价标准》(GB/T50378)的要求,其他建筑与小区宜参照该标准执行。

(5)有景观水体的小区,景观水体宜具备雨水调蓄功能,景观水体的规模应根据降雨规律、水面蒸发量、雨水回用量等,通过全年水量平衡分析确定(详见第四章第八节)。

(6)雨水进入景观水体之前应设置前置塘、植被缓冲带等预处理设施,同时可采用植草沟转输雨水,以降低径流污染负荷。景观水体宜采用非硬质池底及生态驳岸,为水生动植物提供栖息或生长条件,并通过水生动植物对水体进行净化,必要时可采取人工土壤渗滤等辅助手段对水体进行循环净化。

海绵城市建设

建筑

(1)屋顶坡度较小的建筑可采用绿色屋顶,绿色屋顶的设计应符合《屋面工程技术规范》(GB50345)的规定。

(2)宜采取雨落管断接或设置集水井等方式将屋面雨水断接并引入周边绿地内小型、分散的低影响开发设施,或通过植草沟、雨水管渠将雨水引入场地内的集中调蓄设施。

(3)建筑材料也是径流雨水水质的重要影响因素,应优先选择对径流雨水水质没有影响或影响较小的建筑屋面及外装饰材料。

(4)水资源紧缺地区可考虑优先将屋面雨水进行集蓄回用,净化工艺应根据回用水水质要求和径流雨水水质确定。雨水储存设施可结合现场情况选用雨水26罐、地上或地下蓄水池等设施。当建筑层高不同时,可将雨水集蓄设施设置在较低楼层的屋面上,收集较高楼层建筑屋面的径流雨水,从而借助重力供水而节省能量。

(5)应限制地下空间的过度开发,为雨水回补地下水提供渗透路径。

海绵城市建设

小区道路

(1)道路横断面设计应优化道路横坡坡向、路面与道路绿化带及周边绿地的竖向关系等,便于径流雨水汇入绿地内低影响开发设施。

(2)路面排水宜采用生态排水的方式。路面雨水首先汇入道路绿化带及周边绿地内的低影响开发设施,并通过设施内的溢流排放系统与其他低影响开发设施或城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统相衔接。

(3)路面宜采用透水铺装,透水铺装路面设计应满足路基路面强度和稳定性等要求。

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小区绿化

(1)绿地在满足改善生态环境、美化公共空间、为居民提供游憩场地等基本功能的前提下,应结合绿地规模与竖向设计,在绿地内设计可消纳屋面、路面、广场及停车场径流雨水的低影响开发设施,并通过溢流排放系统与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统有效衔接。

(2)道路径流雨水进入绿地内的低影响开发设施前,应利用沉淀池、前置塘等对进入绿地内的径流雨水进行预处理,防止径流雨水对绿地环境造成破坏。有降雪的城市还应采取措施对含融雪剂的融雪水进行弃流,弃流的融雪水宜经处理(如沉淀等)后排入市政污水管网。

(3)低影响开发设施内植物宜根据水分条件、径流雨水水质等进行选择,宜选择耐盐、耐淹、耐污等能力较强的乡土植物。

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