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目前,海绵城市是针对城市通病的总体解决方案,是一种具有“韧性”的城市发展新模式。海绵城市建设如今已成为全国城市工作重中之重。那么,海绵城市怎么建?治涝排水效果怎么样?暴雨是检验城市管理系统的特殊“试卷”。简单来说,就是要达到小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解的效果。当然,海绵城市建设是一项复杂的、长期性的市政工程,告别“逢雨即涝、雨后即旱”的任务十分艰巨,绝不能“就水论水”,不能头痛医头、脚痛医脚,一哄而上,一蹴而就。要加强规划引导,统筹有序治理,系统建设海绵城市。
第一,要正确理解海绵城市的内涵和本质。尤其在海绵城市成为当今城市建设一大热门的今天,各级决策者更要深刻理解海绵城市背后的内涵和本质,只有这样,才能使其不会再沦为新的形象工程,避免由此带来的新一轮水生态系统的破坏。海绵城市是一种理念,旨在转变城市规划建设理念,减少城市内涝,改善城市生态环境。海绵城市本质上讲是对长期以来城市建设中“重地表、轻地下”“重工程手段、轻自然方法”的反思和修正,是一种人与土地、人与水的生态关系的回归。强调人水共生的理念,用系统的方法和整合的生态技术,解决城市中突出的各种与水相关的问题,是对简单、粗暴工程思维的反思。因此,海绵城市的建设绝不能再搞“一刀切”,要因地制宜建设,警惕跟风投资。
第二,要科学制定规划,有序推进“海绵城市”建设。结合《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》和各地制定的《关于推进海绵城市建设的实施意见》,因地制宜制定标准规范及其工程建设标准明细表和技术导则,科学指导海绵城市建设的具体实施,实现“以人为本,建设城市”的根本目标,特别要防止挖湖堆山之类的新一轮“破坏性建设”。
安然度过暴雨袭击
2016年7月24日晚,一次特大暴雨袭击了西安市区,造成部分地段交通瘫痪,一些区域积水严重,大量车辆被浸泡在水中。而地处西安近郊的西咸新区沣西新城也出现短时暴雨,2小时内雨量接近40毫米。但在试点地区的秦皇大道、同德佳苑、西部云谷、总部经济园等实施了“海绵建设”的地块均未出现积水内涝现象。在早前6月23日的另一场暴雨袭击中,沣西新城在雨水径流总量及峰流量值控制方面也表现良好。
记者从陕西省大数据管理与服务中心实时监测数据看到,在7月24日雨量最大的19时40分至20时50分,沣西新城所在区域的“液位”监测指标显示平稳,未出现短时强降雨引发的“波峰”“波谷”,这表明地表雨水被良好吸收。
在径流水质调控方面,受测点水体外观清澈,实测显示出流悬浮颗粒物(SS)污染负荷削减率达85%以上。而在沣西新城“海绵城市”中心绿廊,记者看到,这里用于存蓄雨水的池塘里莲花绽放、水草丰茂,每到傍晚都有大量群众在此消暑纳凉,“海绵城市”建设效果凸显。
西咸新区管委会副主任、沣西新城管委会主任刘宇斌表示,“海绵城市”就是要把大概率的小降雨留下来,把小概率的大降雨控制住,解决好城市建设中安全防御和生态保育“一体两面”的问题。
记者在采访中了解到,除了消除暴雨带来的内涝隐忧,“海绵城市”建设带来的直接经济效益也十分可观。据测算,沣西新城每年大约有8000万立方米降雨量,雨水综合利用体系全面建成后可收集利用率将达到50%,直接经济效益每年约1.5亿元。而在市政道路项目改造中增加的防水混凝土墙每延米的造价为800元,增加造价仅为道路总价的1%。
2015年4月,西咸新区沣西新城获批为全国首批海绵城市建设试点区。作为西部地区唯一入选者,目前其已累计实施居民小区、市政道路、公园绿地、水利防洪、滩面治理、水生态修复等各类建设项目33项。同时,构建起包括建筑小区、市政道路、景观绿地及中央雨洪(中心绿廊)在内的四级雨水收集利用系统,有效防止了逢雨必涝、旱涝急转的城市痼疾。
“盆存留”立体化设计
探索治涝用水新模式
沣西新城海绵办常务副主任、海绵城市技术中心主任邓朝显告诉记者,通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等科学设计,沣西新城将原来的大广场、硬质路面等分解成一块块“小海绵”,扩大盛水的“盆”;再通过下凹式绿地、透水铺装等措施,分步、分阶段“存”住水分;最后,通过各种调蓄、集水设施,把各源头雨水收集起来,“留”待利用,形成了立体化的“盆存留”治涝用水新模式。
第一步是扩大盛水的“盆”。西咸新区地处西北,属于严重资源型缺水地区。对此,设计人员通过将城市“摊大饼”分解为城市“微循环”,把地面“大水泥盖子”分解成一个个独立的“小海绵”,扩大涵养水源的“盆”。
然后是分步骤“存”住水。通过透水铺装、凹式绿地、生态树池等措施,雨水被最大限度地存下来。在秦皇大道记者看到,路面原有的雨水篦子被改为侧向的雨水收集口,雨水通过“收水口”进入道路绿化带,后经凹式绿地、生物滞留槽、砾石层、盲管等设施后,85%的路面雨水会被“存”下来。
最后是“留”水待利用。总长6.8公里的中心绿廊是沣西新城四级雨水收集利用系统的核心部分,建筑小区、市政道路及景观绿地内的富余雨水最后都将输送至中心绿廊进行集中留存,必要时这些雨水将被再次利用。
西咸新区管委会副主任、总规划师李肇娥表示,通过不断探索和先行先试,沣西新城已经逐步形成包括修复新区内所有的河湖水系、保育新区内原有的绿色生态本底、建构城市内部绿网格局等多个层次的“海绵体”,为雨水在城市内部顺畅迁徙提供了路径。
大范围系统性建设
仍需迈过“三道坎”
自2015年4月起,住建部等三部委先后分两批次将共计30个城市纳入中央财政支持海绵城市建设试点以来,我国海绵城市建设已经取得明显进展。但记者在采访中了解到,从长远来看,海绵城市在我国进行系统性建设还需迈过“三道坎”:
首先,制定行业标准仍需探索。有关专家指出,目前国内海绵城市建设还没有形成“可复制”的设计方案、施工标准和验收方案,各地区还在“摸着石头过河”。
记者了解到,住建部曾于2014年了《海绵城市建设技术指南》,并提出源头减排、过程控制、末端调蓄的系统治理思路。但各地由于治理目标多样化,在具体实施过程中不免需要“因地制宜”,结合各地情况摸索更为具体可行的技术标准。
其次,撬动社会资本进入公益性项目需政策引导。技术门槛高、资金回笼慢,加上后期设施维护费用大、长期风险状况不确定等因素是促使企业投资者“望而却步”的主要原因。西咸新区“海绵城市”试点建设区涉及项目58个,其中由政府投资建设的项目为45个,占比超过77%,PPP投资项目则为4个,占比不到7%,而社会投资项目只有9个。
记者了解到,目前中央财政给予各试点城市每年4亿元至6亿元专项资金补助,但相比海绵城市建设过程中的巨额投入,财政补助显然不是长久之计。对此,不少试点地区正在积极探索相关解决办法。利用“PPP”等模式吸引社会资金进入。西咸新区沣西新城则通过共建项目公司、捆绑优质项目、配备资源、购买社会服务等方式调动市场力量参与建设。同时,也有专家建议,只有通过政策兜底保障相关企业利益,才能打消企业“想而不敢”的顾虑。
关键词:海绵城市;人地协调;核心素养;因地制宜
2015年12月20日至21日中央城市工作会议在北京举行,提出要加强城市地下河地上基础设施改造,建设海绵城市,确保城市的人们不用下雨再“看海”。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。海绵城市能充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水吸纳、蓄渗和缓释作用,有效缓解城市内涝,削减城市径流污染负荷,节约水资源,保护和改善城市生态环境。本文主要从庆阳市入选“海绵城市”的优势、建设中体现的地理观点及落实地理核心素养的典型案例三个方面谈谈。
一、庆阳市入选“海绵城市”的优势
庆阳位于甘肃东部,陇山(六盘山)以东,即陇东地区。深居亚欧大陆内部,距海洋较远,受季风区影响薄弱。东部有跌宕起伏的子午岭,西边有巍峨壮丽的六盘山,这种特定的地理位置影响着庆阳气候、经济等自然环境及人文环境。东倚子午岭,北靠羊圈山,西接六盘山,东、西、北三面隆起,中南部低缓,故有“盆地”之称。区内东西之间208千米,南北相距207千米。400mm等降水量线穿过庆阳境内,所以庆阳市处于温带大陆性气候与温带季风气候的过渡地带,四季分明,降雨量南多北少,降雨多集中于7、8、9三个月并多暴雨。境内河流主要有马莲河、蒲河、洪河、四郎河、葫芦河等五条主要河流,河溪特点是缠壑绕沟。庆阳市人均水资源占有量仅为全省平均水平的四分之一和全国平均水平的八分之一,是典型的西部干旱缺水城市。特别是作为唯一一个建在黄土塬面上的城市,随着城市规模的不断扩大和硬化面积增加,原本绝大多数就地下渗消纳的雨水集中下塬排放,不仅造成水资源浪费,更造成严重的水土流失和地质灾害。建设海绵城市,着力构建“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的综合生态水环境治理体系,将降雨就地拦蓄消纳利用,不仅是固沟保塬的迫切需要,更是城市持续发展的根本大计。今后三年,庆阳市将把海绵城市、管廊城市建设作为全市建设系统的一号工程来抓,按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的基本思路,采取“渗、滞、蓄、净、用、排”的综合措施,努力打造精品工程、样板工程,有效控制雨水径流,实现城市生态系统自然渗透、自然积存、自然净化,达到小雨不积水,大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。
二、“海绵城市”建设中的地理观点
(一)人地协调观点
庆阳市是建立在黄土塬上的塬面城市,随着城市化进程的加快,庆阳城区建设迅速发展,原来的“涝池”蓄水已经为城市建设做出了退让,新的城市水系体统需要进一步完善。“海绵城市”是在当下人地矛盾突出的背景下提出,以“水”为核心,按照低影响开发的理念,将雨水的综合利用与生态、社会经济效益相协调发展,体现了人地协调观点。一方面主要体现在城市建设与生态保护相协调,启动海绵城市建设专项规划修编工作。庆阳市领导干部邀请专家,修订完善海绵城市、管廊城市建设专项规划。在规划修编过程中坚持规划项目与即有项目相结合,海绵元素与城市风貌特色相结合,做到以规划为引领,以计划为抓手,按规范标准全面推进海绵、管廊城市同步规划、同步设计、同步建设。另一方面体现在与社会经济发展相协调。海绵城市非常注重对天然水系的保护利用,调蓄设施与城市现有的绿化设施园林景观相结合,净化了成本,减少了水环境污染的治理费用。
(二)地理环境整体性观点
地理环境是四大圈层组成的有机整体,每一种要素都是整体的一部分,与其他整体相互作用、相互影响。地理环境整体性观点要求人类活动改造环境要素时,注意对其他要素以及整个环境所带来的影响。庆阳市自身生态环境脆弱,水土流失严重,海绵城市利用城区原有的北湖、南湖、东湖以及南小河沟建设雨水收集系统,起到对降雨的积存作用,利用“千池百涝”工程,进行水体的水质净化作用,努力实现城市生活用水的自然循环。在改造旧城的同时,加强地下水系统的改造,以及“绿色”屋顶的利用,结合市政道路建设布置生态树池、植草沟等低影响开发设施,这一系列的针对“海绵体”的生态建设,有牵一发而动全身的作用,彰显了地理环境的整体性观点,使生态效益得到发挥。
(三)因地制宜的观点
地理环境的区域差异,使在城市建设过程中,从当地的特色的区域环境,在改造自然的过程中应因地制宜,具体问题具体分析。庆阳市积极开展海绵城市建设工作,截至目前已建成20项海绵工程项目,累计完成投资17亿元,LID雨水系统,如太一住宅小区绿色屋顶(采用空中绿地景观花园),下沉式绿地、广场;超标雨水蓄排系统,如南湖、北湖等人工湖;水资源净化及回用系统,如西峰区污水处理再生利用工程和中水管网;防洪和内涝治理工程,如红杏山庄、兰州东路雨水下沟排放工程等。将海绵城市建设纳入基本建设程序,加强新建及既有建筑绿色屋顶改造,在“两证一书”发放、施工图审查、开工许可管理、竣工验收等环节中进行管控。南区生B雨洪集蓄保塬项目,总投资2.71亿元,分桥梁、湖体两大部分,人工湖体水域面积达400亩,平均水深3.4米,年复蓄水量173.6万方,预计年可减少水土流失量50万立方米;北湖、南湖等湖泊、城区下沉式绿地广场、管廊调蓄池、停车场调蓄池作为调蓄设施,实现超标雨水蓄排及径流总量控制。东湖公园片区是庆阳市区典型的易涝区,近几年通过建设调蓄水体、公园下沉式广场、生态透水停车场和雨水下塬排放口改造,片区年径流总量空置率达到81%,排水管道标准提高至2年一遇,新建人工湖,水体水质达到Ⅳ类水质标准,群众反映良好。
三、落实地理核心素养的典型案例
海绵城市建设作为2.0版的新型城镇化,以实现“修复水生态、改善水环境、涵养水资源、提高水安全、复兴水文化”五位一体为目标。近几年,政府试图以投资者、经营者和管理者等多重身份介入海绵城市建设,但面对海绵城市建设的巨额资金需求,政府财政已不堪负重。如何加快政府投资项目融资方式的改革,提高投资效率,解决资金供需矛盾,成为我国政府投资项目建设中的重要问题。在经济新常态背景下,PPP项目作为一种新型融资工具,受到各级地方政府的青睐和有效推樱这对加快城市基础设施建设、有效化解地方政府融资平台债务风险、推进现代财政制度的构建都产生了积极的推动作用。但是,海绵城市作为非经营性项目,在推动过程中由于政府与市场边界及其商业模式不确定、进入门槛较高、利益风险分配分担机制不清晰、可操作性受限等原因,导致绝大多数社会资本还处在彷徨之中,其参与PPP项目的动力和积极性还有待提升。因此,我们将就存在的这些问题进行深入的分析,探讨PPP基金平台模式的方案设计,研究政府与社会资本的具体合作问题,以吸引社会资本参与PPP海绵城市建设。
一、社会资本参与PPP海绵城市建设构架
(一)PPP海绵城市产业基金运营模式
海绵城市项目规模大且投资回收期长,适合采用有限合伙制(SPV)的组织模式。募资对象则以地方及社会投入为主:收益分配以各方承担风险为基础,实现政府和社会资本的有效合作,最终保证项目正常进行。最后PPP产业基金若想退出,应以不影响项目正常运营为前提,在项目建设完成后,金融机构以清算方式收回投资成本并获得固定收益:财政资金可将股权以超低价格转让给下辖子公司。在特许经营期满后,投资公司可以转让股权给其他社会资本来获得股权溢价回报,或者以项目附加值带来的现金流为基础发行资产证券化产品(详见图1)。PPP海绵城市的模式构架图(详见图2)。
(二)社会资本参与机制
l、风险分担机制。(1)招投标与融资阶段。进行项目风险的详细分配,并通过签订合同落实各方的责任与义务。社会资本对各类风险因素的可控性进行评估,若具有控制力,则可选择风险自留,并据此提出风险补偿价格;若不具有控制力,则可以选择风险转移,提出相应的补偿价格。公共部门在与社会资本就风险分担达成一致意见后,签订相应合同条款,形成法律依据。(2)具体实施阶段。签订合同后,通过风险监测,判别已分配的风险因素是否发生变化以及是否出现未识别的新增风险因素,然后根据情况变化进行风险的再分配。如果风险变化对项目是有利的,则各方按照合同约定共同分享收益。在进行风险分担工作的同时,社会资本还需注意遵守以下三个原则(详见图3)。
2、社会资本保障机制。(1)构建公平合理的进入机制。尽管政府一直支持社会资本进入海绵城市建设领域,然而各地区在实际运行中,仍然出现歧视社会资本的现象。诸如:申报项目手续繁多,审批手续周期较长等,都在无形中对社会资本进入海绵城市领域设置了障碍。因此,政府应在引入社会资本方面出台规范合理的规章制度,使得社会资本不受到歧视,从而逐渐构建社会资本平等的进入海绵城市的制度环境。(2)构建确保社会资本良性运作的运行机制。在构建的进入机制基础上,政府还应结合PPP实践,就社会资本的运行机制出台相应的规范流程和指导意见,就项目进行整体规划。政府与社会资本作为一个共同的投资方,在项目实施过程中,根据各自的优势,统筹安排,不断建立良性互动的运行机制。一旦PPP模式引用进来,政府和社会资本应精诚合作,实现利益共享、风险共担的运行机制。(3)构建合理的回报机制。社会资本参与公共投资并不是为了公益目的,资本逐利的特性并没有改变。因此,政府应抓紧制定特许经营法,为社会资本参与海绵城市建设提供重要的制度保障。从社会资本的视角出发,建立PPP项目合理的回报机制及必要的社会资本利益补偿机制,消除各种不确定性,为社会资本参与海绵城市建设保驾护航。
3、社会资本盈利模式。要想吸引以营利为目的的社会资本参与到海绵城市的建设中,就要找到可以使其投资的盈利点。PPP海绵城市项目中,社会资本的收益来源可分为三点:一是政府购买,主要用于公共设施建设方面;二是消费者付费,主要在经营性项目中;三是政府购买和消费者付费相结合。盈利模式的设计要更多的考虑到工程项目自身的经营实现盈利。社会资本的盈利模式,详见表1。
二、社会资本参与海绵城市建设宏观配套机制
(一)财税激励机制
PPP海绵城市建设属于公共基础设施项目,依法享有所得税和增值税优惠政策。虽然推动PPP海绵城市建设的财政政策已相继出台,但从目前已有的政策来看,仍存在以下问题,对此,有相应的改进措施,详见表2。
(二)监管机制的完善
中图分类号:TU984
文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)10017802
1 引言
近几十年来,我国水利事业高速发展,全国各地出现了大大小小的水库电站。然而这些水库电站只能对在空间上已经相对集中的水资源进行利用,而相对不集中的城市降水却没有很好地给人们带来方便,反而在某种程度上形成危害。以2016年为例,南方地区先后出现20多次强降雨过程,全国降水量比往年同期多23%,最大点日雨量达493 mm。虽然我国具有丰富的雨水资源,年均总量超过6万亿m3。然而,我国大部分城市大量雨水资源白白流失,雨水利用率竟不到1%。甚至,我有40%以上的人口生活在缺水地区,有400多座城市缺水,其中108座严重缺水,1.6亿人的城市居民受影响。任何活动都离不开水的参与,水资源不能好好控制并加以利用,已是一个关系到未来国家命脉的问题。
事实上,我国尤其是南方有着丰富的降水,平均年降水量在800 mm以上,而浙江、福建、海南、广东等部分地区的年降水量甚至超过1600 mm。如果能将这些丰富的雨水资源充分利用,将是一笔不菲的经济收入。同时,这种直接利用自然资源的方式,基本不会对环境产生负面影响,对我国的能源结构优化也起着一定的作用。针对这种雨水资源泛滥,却不能有效利用的现象,提出了一种有效利用雨水资源的方案,实现了雨水的多层次利用。
2 城市雨水综合利用方案
2.1 方案原理
2.1.1 能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能量的总量保持不变。在地球与雨水组成的封闭系统中,当雨水从高处下落时,引起系统势能的减少,根据能量守恒定律,雨水势能的减少必然会引起其他能量的增加。
2.1.2 发电设备工作原理
水轮机是一种水力机械,也就是在液体和固体之间进行机械能的转换。水轮机以水作为工作介质,主要将水的动能和势能转变为水轮机的旋转机械能,这种机械能再通过主轴传递出去[1]。
2.1.3 海绵城市
建海绵城市首先要有“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。
2.2 方案详细说明
该方案采用的主要载体由集水装置、照明系统、灯柱、发电设备、储电设备、集水系统六大部分组成(图1)。在灯柱顶端设集水装置,并将灯杆设置为空心圆柱,在空心圆柱底端设置有将机械能转化为电能的装置及储电设备,并且在柱底设置集水管道,将雨水二次利用于灌溉等。集水装置收集到的雨水从上端下泄时具有足够的机械能,当其到达底端时,使发电装置产生一定的电能,将这部分电能存储在蓄电池中供路灯照明(图2)。
2.2.1 集水装置
集水装置整体为漏斗状,有一定的集水体积,为了具有一定的美观性并改善照明情况,可以将漏斗四周设计为荷叶片状。漏斗下端设有出水口,相当于冲击式水轮机的喷嘴。出水口处有开合装置,该装置受感应装置控制,当集水达到一定的高度,压力达到设定值时,出水口开放,水流高速下泄,冲击水轮机叶片,带动发电。
2.2.2 灯柱改进
与传统灯柱比较,在空心圆柱内部设有细长圆管,用与引导雨水下泄,空心灯柱的管径厚度需满足强度要求。为方便发电设备和储电设备的安放并且增大路灯的稳定性,可适当增大灯柱下部直径,对于灯柱高度,同一街道灯具安装高度必须一致(发光中心到地面高度)[2]。
2.2.3 发电设备
发电设备为微型水力发电机,安装在灯柱底部。集水漏斗至灯柱底部有一定的水头落差,从引水管道出来的射流沿转轮圆周切线方向冲击轮叶,驱动转轮旋转,将动能转换为旋转机械能。针对不同水头水源,从10 m左右到100 m的水头都可以,水量相对要求不大。根据水头落差并且配合对应的水管要求,可以达到多种功率。使用蓄电池将降雨时产生的电能储存起来,在需要时供路灯照明。
2.2.4 集水系统
在每个灯柱底部设有出水管道,将发电后的雨水收集,统一进入储水设备。下降的雨水通过集水系统汇集进入蓄水池,或者与“海绵城市”工程地下管道系统相通。收集的雨水用于日常绿化带的灌溉、公共厕所冲水、洒水车取水等,当降雨量超过蓄水池容量时,通过感应开关打开池底阀门,将多余的雨水排入城市排水系统。
3 海绵城市系统
“海绵城市”是以“自然积存、自然渗透、自然净化”为特征,字里行间反映出与传统的工程思维下“水适应人”的治水思路截然不同。城市应该是一种“人适应水”的景观,即“水适应性景观”。 “海绵”即是以景观为载体的水生态基础设施完整的土地生命系统,自身具备复杂而丰富的生态系统服务功能,这是“生态系统服务”理论的核心思想,聚焦到“水问题”上,这一理论表明,城市的每一寸土地都具备一定的雨洪调蓄、水源涵养、雨污净化等功能,这也是“海绵城市”构建的基础。它提供给人类最基本的生态系统服务,是城市发展的刚性骨架。从水安全格局到水生态基础设施,它不仅仅维护了城市雨涝调蓄、水源保护和涵养、地下水回补、雨污净化、栖息地修复、土壤净化等重要的水生态过程,而且它是可以在空间上被科学辨识并落地操作的。所以,“海绵”不是一个虚的概念,它对应着的是实实在在的景观格局[3]。城市雨水综合利用方案与海绵城市系统巧妙结合,解决了城市降水量时空分布不均带来的不利影响。
4 雨水利用综合效益分析
首先,该方案将发电设备和日常公共设施相结合,将雨水的能量充分利用,转化为电能,并且雨水这一天然资源,有着无尽的供应来源,天然环保零成本,且收集方便,无需处理即刻利用;其次,发电后的雨水通过收集二次利用,增加了废水的利用价值,实现了水源的可循环利用;再者,结合“海绵城市”系统,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。这样既产生了一部分电能,又节约了大量的水资源,实现了雨水资源的多次利用,符合当前我国提倡的经济、环保、绿色的发展理念[4]。
参考文献:
[1]
李方方. 水轮发电机组智能控制研究[J]. 华北水利水电学院,2007(4).
引言
随着当前社会的不断发展,城市规模越来越大,这种城市规模的扩大必然会带来较多的城市问题,比如洪涝灾害以及水资源短缺就是其中比较有代表性的一个方面,针对这一方面的问题,相应的优化处理是极为必要的,尤其是对于城市整体水环境的营造,更是需要引起足够的重视,海绵城市理论的应用落实就是解决该问题的一个重要途径。在城市发展规划中合理运用海绵城市理论,不仅仅需要从整体性方面进行分析,还需要重点从局部以及各个细节入手进行探索,尤其是对于各个市政工程项目的建设来说,同样需要注重海绵城市理论的有效落实,提升城市运行效果。
1.海绵城市理论概述
海绵城市是指运用多种技术手段构建较为理想的低影响开发雨水系统,进而也就能够促进城市水循环的良性发展,其中比较常见的应用手段有“渗、滞、蓄、净、用、排”等,如此也就能够较好提升城市对于水资源的调控能力,尤其是对于城市雨水的渗透、净化以及利用,更是能够较好的在降低城市洪涝灾害问题发生的基础上,有效提升其水资源利用效率。针对这种海绵城市的构建运行来说,其区别于以往的灌渠排水方式,能够更好地借助于各类管网以及收纳水体进行整体构建,如此也就能够较好提升其运行效率,并且也不存在对于城市水体的污染和不良影响,是一种绿色可持续发展的雨水排放以及应用模式。针对海绵城市理论的具体落实应用来看,其涉及到的建设途径和具体方向也是比较多的,需要在相应设计规划中注意的问题也比较多,其中需要切实做好生态环境的保护、低影响开发以及生态恢复等工作,最大程度上保障城市运转的高效性水平。从应用实践中分析而言,这种海绵城市理论的应用在工程建设中确实表现出了较为理想的作用价值,能够有效提升其最终的城市可持续发展效果,值得进行深入推广运行,并且也已经成为了当前我国很多城市发展的重要方向所在。
2.海绵城市的具体应用方式
2.1公共建筑项目
理想的海绵城市构建优势。针对公共建筑项目中海绵城市理论的具体应用落实来看,其可以采用的方式和手段是多方面的,比如可以采用绿色屋顶的方式进行公共建筑项目顶部设计构建,促使其能够较好针对雨水资源进行汇总收集,此外,雨水花园的构建同样具备该方面的作用表现;针对公共建筑项目周围的辅助设施而言,同样需要进行海绵城市理论的有效落实,比如对于透水铺装方式的施工建设以及生态停车场等工程项目的构建,都能够有助于海绵城市的作用提升,值得进行规划应用。
2.2市政道路项目
城市中的道路工程项目是必不可少的一个重要组成部分,基于这种市政道路项目的有效构建来说,同样需要考虑海绵城市理论的相关落实要点,如此才能够切实提升海绵城市的整体运行效果。针对市政道路项目中海绵城市理论的应用来说,其不仅仅可以通过构建透水道路的方式来提升市政道路项目在后续应用过程中的排水效果,降低降雨带来的不良影响和威胁,还可以通过设置下凹绿地的方式进行市政道路项目的优化,比如对于美人蕉、菖蒲以及黄昌等植物的应用就能够表现出较为理想的积极作用效果,在具体植物选择过程中,尽可能的选择一些耐旱耐涝的植株。
2.3公园绿地项目
基于海绵城市理论在工程项目建设中的有效应用来说,公园绿地项目无疑是较为关键的一个方面,也是影响效果体现较为直接的一环,针对这种公园绿地项目的有效构建来说,为了提升其海绵城市的应用特点,需要首先保障相应的绿色植被应用具备着理想的作用效果,尤其是对于植草沟以及滞留塘的合理构建,更是能够表现出较为理想的作用价值,当然,在这些基本结构的配置过程中,同样需要注意选择耐旱耐涝的植物进行栽培,最大程度上提升其作用价值;此外,在公园绿地项目中,还可以通过构建地下蓄水池的方式来进行水资源的调节,更好地提升其回收雨水以及回补地下水的效果。
2.4水系湿地项目
在整个城市的发展过程中,为了提升其可持续发展水平,水系湿地项目已经成为了必不可少的一个重要组成部分,这种水系湿地项目同样也直接关系到整个海绵城市的构建运行效果。具体到水系湿地项目的规划构建过程中来看,围绕着海绵城市理论的应用和落实,其可以采取的措施和构建手段也是多方面的,比如可以通过充分运用自然水体的方式来提升水系湿地项目的作用效果,还可以通过构建人为的稳定塘、调蓄池以及人工湿地的方式进一步优化提升海绵城市的运行水平。
3海绵城市理论在工程建设中应用注意事项
3.1明确建设途径
对于现阶段海绵城市理论的实际应用来看,其可以采取的具体措施和手段是多方面的,可以着眼于整个城市中各个工程项目的建设进行优化,这也就需要首先明确相应的海绵城市工程建设途径,如此才能够保障后续的施工建设工作以及整体规划设计具备理想的方向性和可靠性。在当前海绵城市工程建设中,其涉及到的可用途径主要有绿化水平的提升,透水性铺装的推广运用、雨水生态管理模式的应用等多种手段,而对于相应的城市透水网络环境的布置和构建,更是能够体现出较为理想的作用价值。针对各类不同的建设途径进行具体分析,了解其在海绵城市构建中能够发挥出来的积极作用和价值,并且避免相互之间出现明显的矛盾,最终也就能够提升海绵城市构建水平。
3.2明确规划任务
对于海绵城市理论在工程建设中的合理应用还需要重点从目标以及任务入手进行分析,明确具体的规划任务,进而才能够以此为目标进行分析设计,促使透水型海绵城市得到较好的全面构建,避免海绵城市的最终运行效果受损。在当前的海绵城市构建中,其主要的目标和任务就是建设自然积存、自然渗透、自然净化的城市水资源体系,促使整个城市的运转能够体现出最为有效的可持续特点,尤其是要重点把握好透水率的提升,促使海绵城市具备理想的水资源储存以及应用价值。
3.3落实相关要点
在海绵城市的具体构建过程中,为了提升其整体规划构建有序性和最大化价值,还需要把握好其中涉及到的各个要点内容,尤其是对于一些重点工程项目,及其涉及到的各个具体设施,更是需要进行充分把关,提升其渗透以及净水效果。结合当前海绵城市的构建来看,其中应用效果最为理想的措施和要点主要就是围绕着上述公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等进行有效落实。
4结束语
综上所述,对于海绵城市理论在工程项目建设中的合理应用和落实来看,其积极作用和价值是比较突出的,这种海绵城市理论的应用必须要重点把握好公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等,围绕着这些工程项目进行优化设计,最终才能够有效提升其整体渗水以及排水效果。
参考文献
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城市作为一个巨系统,与生态环境存在相互作用的关系。由于城市化过多关注经济功能、忽视城市的生态功能,造成下垫面硬化,湿地、湖泊被部分填埋,绿地减少。此外,现有的管网设计多偏重末端集中控制,造成城市地表径流增大,既浪费了雨水资源又使城市埋下了内涝多发的隐患。实践表明,采取单一的工程措施很难全面解决城市旱涝、水体污染、绿地减少等问题,城市建设与管理亟需树立系统整合的理念,以此缓解城市化进程中带来的生态环境压力。在此背景下,海绵城市作为一种全新的建设理念,开始在我国推广。那么,如何建设海绵城市、避免一哄而上导致决策失误,首先要认知海绵城市的内涵及其建设的核心主旨。
二、海绵城市内涵及核心主旨
海绵城市的内涵可概括为通过保护河流、湖泊、湿地等“海绵体”,修复已被破坏的城市水生态系统,通过采取“慢排缓释”和“源头分散”的排水方式,进行技术创新,提高生态环境治理水平,保障城市水安全,解决水污染及生态退化等问题。海绵城市的本质在于解决城镇化与资源环境的协调问题,构建可持续、健康的水循环系统,最终目的是使城市具备能够“弹性”适应环境变化的能力。正如有关专家所言:诸多水问题的本质是水生态系统整体功能失调,从生态系统服务的角度出发,跨尺度构建水生态基础设施,并结合多类具体技术建设水生态基础设施,是“海绵城市”建设的核心。因此,从海绵城市的内涵及建设的核心主旨出发不难发现,海绵城市项目具有不同于一般项目的自身特点。这些特点决定了海绵城市建设项目的推进相比普通项目的推进,面临的问题更为复杂和隐性。
三、海绵城市PPP项目特点
第一,多层次特征。从城市雨洪管理绿色海绵技术到城镇海绵系统,再到综合水安全系统与水生态基础设施,每一项海绵城市的建设项目都要为实现微观实效-中观实效-宏观实效服务。第二,集成性特征。海绵城市PPP项目是海绵城市系统的各微观组成要素,面对的是动态的生态系统,与轨道交通、管线建设等不同,具有一定的稳定性和固定性特征,其内部运行机制更为复杂,集成性和隐性程度也更高。第三,动态性特征。海绵城市PPP项目具有一定的前瞻性和运行上的灵活性,为不断发展中出现的新问题及项目间的协调配合留有一定的动态发展余量。第四,公用性特征。海绵城市承载的雨水回收利用、污染控制、改善生态环境等职能使海绵城市PPP项目大多带有公用事业性质。第五,成本相对性特征。短期上,由于很多城市在生态规划、设计、建设等方面欠账过多,因此建设海绵城市的投入比较高;长期上,从理论上讲,综合经济收益高于运营成本,如果能在最初的规划阶段将这一理念融入建设过程中,其成本可大大降低,甚至比传统的以灰色基础为主体的城市建设设施更加节省成本,相对旧城区的改造成本也会更低。第六,不确定性特征。海绵城市项目生命周期较长,参与各方多且相互关系复杂,在立项、融资、建设、运营等环节会有很多不可测、不可控的因素出现。由于当事各方很难约定各种情形下的责权利,因此会呈现出资产专用性强、信息不对称等特征,导致不完全契约状态下风险和效率的不确定性且呈现动态化发展。
四、海绵城市建设面临的潜在问题
由于我国在海绵城市的理论与实践、技术与管理等方面处于起步阶段,加之海绵城市项目自身的特点,所以必须充分认识到海绵城市建设将面临项目选择、规划、设计、融资、运营、监管等方面的潜在问题。这些潜在的问题将会随着海绵城市建设的不断推进浮出水面,直接或间接地影响海绵城市的建设速度和实际成效。为了有效应对、妥善解决这些可能出现的潜在问题,应充分分析并探求相应的解决方法。
(一)项目选择
海绵城市PPP项目前期评价机制的不完善。2014年12月,国家发改委在《关于开展政府和社会资本合作的指导意见》中明确规定:“物有所值”审查结果将作为项目决策的重要依据。世界上很多国家运用资金价值(Value for Money,VFM)评价方法,对PPP项目进行评价,而我国PPP项目前期评价中VFM的评估体系尚不完善,对PPP项目本身所带来的社会福利和外部性考虑不足,缺乏大量影子r格与行业数据等基础数据。由于缺乏大量准确的基础数据积累支撑,定量VFM不仅成本高而且缺乏准确性。
(二)规划层面
第一,规划过程中控制参数的选择问题。虽然美国低影响开发、英国可持续排水系统管理、澳大利亚水敏感城市等为海绵城市建设提供了大量的案例和经验,但是海绵城市建设具有因地制宜的特点。从我国提出建设海绵城市到具体实践,目前还没有成功的本土化案例可供研究。因此在规划的过程中,调控参数标准的选择成为瓶颈,亟需政府部门、研究机构进行全面论证。
第二,两类系统的有机衔接问题。从系统衔接角度讲,多年来,我国的城市建设已经建成了大量灰色基础设施,如何在实际管理和操作层面实现海绵城市建设与现有灰色基础设施的衔接,如何将绿色建筑(海绵建筑)有机纳入海绵城市的发展战略中亟需进行深入论证。
(三)设计层面
低影响开发(Low Impact Development)是海绵城市建设的重要指导思想,其在我国的具体实施需要大量详细的海量数据支持。但是,我国很多部门和企业尚不具备低影响开发的设计能力。
(四)融资层面
社会资本对政府与社会资本合作模式普遍持谨慎态度。2014年7月,财政部第43号文件,提供了新一届政府对城市融资和地方债务治理的框架,其中明确提出将逐步剥离地方融资平台公司的政府融资职能,推广使用政府与社会资本合作模式(Public-Private Partnerships)。虽然中央和地方政府大力推行政府与社会资本合作的创新型项目投融资模式,但是社会资本对此却普遍持谨慎态度,其中的原因之一即海绵城市PPP项目的融资环境存在很大的不确定性。这种不确定性具体表现在海绵城市建设项目融资主体的地位和权责不清晰,无法律层面界定。特别是随着地方融资平台公司的政府融资职能逐步剥离,需要与PPP模式下的特殊项目公司(Special Purpose Vehicle,SPV)实现市场机制下的分工合作,要求必须针对海绵城市各类项目的特点以及不同企业的自身条件和优势,探索不同阶段、面对不同主体下的运行模式,否则将很难形成持续的市场化推进力。
五、海绵城市项目在我国实行存量资产证券化的实践操作层面缺乏可行性论证和实证研究
(一)建设运营模式
1.政府购买服务型,项目公司进行设计、建设、资金筹措和运营。这一类型的项目有可能出现项目资产所有权所属对运营服务价格管理的有效性问题,如果处理不当会加大财政支出以及公私部门之间风险分配的纠纷,有悖于海绵城市PPP模式实现政府建设与管理成本的最小化和社会效益的最大化。而关于所有权的配置问题,即使是PPP模式做得比较成熟的发达国家对所有权配置的部分影响因素进行了理论研究,但是在实证研究方面还很欠缺。
2.消费者付费型。政府部门仅参与项目计划和许可,项目公司独立进行设计,资金筹措和运营通过收费收回投资和实现利润。需要注意的是,海绵城市涉及的生态水基础设施服务如何与消费者的间接付费合理联系是难点之一。宏观上讲,这是一个在分税制基础上跨区域的水生态系统治理问题,决定了社会资本进入海绵城市建设的方式、数量和质量。而方式、数量和质量将会直接影响海绵城市的进度和成效。
(二)监管层面
海绵城市建设涉及的水生态质量信息问题需要智慧城市系统大数据支撑和物联网技术下的智能监测与信息传导,以提高政府内部监督和社会外部监督的质量和效率。从我国目前推进智慧城市建设的进程看,很多城市还不具备提供大数据支撑和物联网技术的能力,由此必将为海绵城市项目的整体启动和运行带来影响。此外,从项目后评价层面的角度讲,PPP项目绩效指标多以问卷调查、模型计算归纳得出,很难动态纠正项目过程中的错漏,并且PPP的绩效指标体系也不尽完善。
六、对策
解决海绵城市建设面临的诸多潜在问题是多方参与的一个系统方案,涉及法律体系、公共政策、技术体系、管理机制、公众参与等多个层面,最终这些层面的问题都将归结于城市基础设施管理体制改革的问题,因此明确分类管理是重要前提。
第一,推进PPP项目VFM评价体系建设,建立适用于我国水生态基础设施的计算条件和指标参数,为VFM执行制定统一的量化范围和标准,科学计算以往管理体制下政府为海绵城市建设项目的支出总量和采取PPP模式政府的支出总量。第二,每个城市的自然地理条件和气象水文条件都有其各自的特点,要因地制宜科学论证具体项目立项的可行性,以分区目标、用地分类目标、用地控制指标为基础,综合考虑现有的灰色基础设施的运行能力与拟建的绿色基础设施的运行能力,在此基础上统筹考虑海绵城市所涵盖的灰色基础设施与绿色基础设施有机融合的问题。因此要设立协调机构,协调住建、水利、财政、环保、交通、农林、气象、规划等部门,建立区域协调管理机制,推进海绵城市建设。第三,加快开展LID技术应用研究及相关专业人才培养体系的建设工作,提高海绵城市建设本土化的设计能力。第四,推进城市基础设施建设分类管理。在过去的一段时间里,很多城市组建了投资建设公司,对基础设施企业的资产进行重组上市,但是这些举措都没能从根本上解决基础设施有效管理的问题,对社会资本进入公共项目的作用很有限。海绵城市建设同样面临这一问题,其所涉及的水生态基础设施系统不仅是城市基础设施系统的重要组成部分,而且海绵城市建设的一部分项目属于非盈利性质,有些又属于盈利性质,因此必须区分海绵城市的项目组成并实行分类管理。比如,以非盈利性质项目为主的政府投资建设管理与以盈利性质项目为主的社会资本投资建设必须分离管理,即以城司为代表的地方融资平台和SPV共生的局面,并以法律的形式明确各主体权责,保障海绵城市PPP模式的政府一方、项目一方和社会资本一方等各主体的利益。同时,要建立和完善产权交易和经营权有偿转让机制,促使政府投资从经营性水生态基础设施领域稳妥、有序地部分退出。此外还应完善金融市场,特别是要与发展银行、保险、信托、证券交易所等金融机构加强合作,开展海绵城市项目在我国实行存量资产证券化的实证研究工作。第五,目前,一些发达国家已经制定了征收雨水排放费的法律法规。我国对于海绵城市项目的服务定价研究需要与监管环节相联系,结合实际数据研究并制定雨水排放标准,并对现有的财政政策、税收政策加以改进和完善,确保政府对海绵城市项目全生命周期的管理合理。第六,加快推进数字城市向智慧城市转变的进度,特别是要加快城市信息管理平台建设。海绵城市建设是智慧城市建设的重要组成部分。海绵城市建设项目库的信息应达到实时网上公开化,让公众能够分享海绵城市项目的规划、设计、融资、建设及运营信息,这对于推进社会资本投入、加快混合制经济发展将会产生明显的推动作用。第七,加强对海绵城市PPP项目的后评价实证研究工作,根据实际情况建立海绵城市PPP项目后评价指标体系,为进一步推广海绵城市建设积累理论与实践经验。
综上,在海绵城市建设的过程中,政府、规划部门、项目公司、业界和社会资本必须针对本地实际,在建设模式、技术体系、城市管理体制等方面积极创新实践,这是推M海绵城市建设的先决条件。
参考文献
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中图分类号:TU984
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12016004
1引言
随着我国城镇化的发展,气候变化对城市的影响日益显现出来。我国相当多的城市不仅面临着缺水问题,还面临着城市内涝,每到夏季,受强降水侵袭,“城市看海”在多地出现。城市建设带来的水资源紧缺、水安全威协、水生态恶化等问题已成为当下城市急需解决的难题。如何科学规划城市的空间布局,使城市在遭遇气象灾害时经得住考验,值得我们思考。因此,海绵城市建设已成为新型城镇化建设的迫切需求。
海绵城市是一种形象的表述,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[1]。自2015年4月国家启动海绵城市试点项目以来,目前全国海绵城市建设如火如荼。池州市作为全国首批海绵城市建设试点城市,各项建设顺利推进,一些建成的示范区,水患大为降低,减少了城市居民生命与财产损失。因此,有必要总结海绵城市建设中如何将城市气象灾害减少到最低限度的成功经验。鉴于海绵城市建设技术在国内尚属起步阶段,示范项目建设和推广实践较少,笔者结合工作实践,就海绵城市建设中的气象问题进行了探讨。
2“海绵城市”中涉及的气象概念
2.1雨水与降水
目前,我国城市排水基本上采取的是快排模式,雨水落到地面汇集后,通过地下管道排出。这种以“快速排除”和“末端集中”控制为目标的建设模式[2],往往容易造成逢雨必涝,涝旱急转,雨水的循环利用考虑较少。建设海绵城市,就是利用工程措施解决雨水资源流失、城市内涝灾害频发等一系列问题,减少市政管网压力和投资。优先考虑把有限的雨水留下来,涵养城市水资源,补充城市地下水,促进城市水循环。由此可见,海绵城市具有两大功效:一是防治城市内涝,二是雨水的收集利用。
显然,这里的“雨水”实际上就是气象上所说的降水。降水是水自然循环的重要环节,是地下、地表径流的唯一源泉,也是人类水资源的唯一来源。建设海绵城市,首要问题就是要摸清楚城市降水的底,在防治城市内涝和雨水收集利用上做文章。海绵城市依据的重要数据是城市水循环中自然降雨量的多少,这是涉及气象的核心问题。
2.2年径流总量控制率与设计降雨量
在《海绵城市设计技术指南》中,有两个术语c气象关系十分密切,即年径流总量控制率和设计降雨量。
作为海绵城市的设计和考核指标,年径流总量控制率是根据多年日降雨量统计数据分析计算,通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式,场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。而设计降雨量是为实现一定的年径流总量控制目标(年径流总量控制率),用于确定低影响开发设施设计规模的降雨量控制值[3],一般通过当地多年日降雨资料统计数据获取,通常用日降雨量来表示。
2.3城市内涝
海绵城市建设是针对城市内涝现状提出来的。城市内涝是指在城市区域遭遇暴雨或短时强降水天气后发生的气象衍生灾害。当城市地区降水量过多,超过其排水能力时,往往形成低洼地段积水,当积水过深、范围过大,影响到城市交通、居民生活和生产活动时即形成内涝气象灾害。
根治内涝的关键是要保护和恢复城市内原有的河湖、湿地、坑塘等具有集水涵养功能的自然“海绵体”,通过科学规划,完善城市排水防涝系统,打造人工湿地、雨水花园、下沉式绿地、“绿色”屋顶等人工“海绵体”,就地蓄留和消化雨洪,提高城市防御内涝的能力。
2.4暴雨强度公式
城市内涝在很大程度上是由暴雨造成的。城市排水系统的工程预算和相关设施建设与其设计的流量,特别是暴雨形成的流量息息相关。一般说来,设计流量的合理计算依赖于所采用的暴雨强度公式的精准程度,其计算结果直接影响城市排水工程的安全性与经济性。
暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式,它依据水文气象频率分析的理论,基于已有的降雨记录数据,采用数理统计的方法得到的城市暴雨量、暴雨强度、降雨历时、时间空间的分布等,是科学表达城市降雨规律的一种方法[4]。
目前我国城市建设所采用的暴雨强度公式多为20世纪80年代初期编制,受当时气象资料、观测站点及计算条件所限,准确性大大降低。近30年来,在气候变暖的背景下,极端的暴雨频率、暴雨强度和局地强降雨特征发生了变化,现行的暴雨强度公式已不能客观反映当地暴雨的实际情况,因此,有必要重新修订和编制适用性更强、精度更高的暴雨强度公式,以适应“海绵城市”建设的需要。
2.5降水监测和内涝风险预警
降水监测是城市内涝风险预警的前提。由于城市各区域内地形地貌不同,遭遇强降水时,各处的内涝程度也不尽相同。因此,有必要开展易涝点的实地调查和研究,圈定易发洪涝及积涝点,划分高风险区域。要利用区域自动气象站的实时雨量观测数据分析雨情,为内涝风险预警提供参考依据。同时要根据强降水的监测,及时强降雨临近预报和城市内涝风险预警信息。
随着海绵城市建设的深入,越来越多城市的气象部门在开发研究以城市内涝仿真模拟为基础的城市内涝风险预警系统。在城市遇到强降水时,可根据自动雨量站的逐时雨量、应用数值预报产品、雷达估测、预测降水产品等,结合城市河道、路面、地下管道等多种不同地理信息,模拟出城市积水深度,并实现城区分区预警,全面提升城市内涝灾害的预报预警服务能力。
2.6城市干旱与缺水
城市缺水的主要原因是少雨干旱,此外,城市地面硬化面积的增加,使城市内能够涵养水源的绿地、湿地、河流、湖泊面积减少,破坏了自然水循环,加上地下水过度开发,城市水资源便会出现紧缺。
解决城市缺水问题,应顺应自然,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,补充地下水、调节水循环。同时,应加强生态绿地等“海绵体”建设,涵养水资源。在干旱缺水时,可发挥“海绵体”的功效,让这些涵养和蓄存的水资源能够“释放”出来,并加以利用。
当然,在城市干旱缺水严重时,气象部门开展人工影响天气,选择合适时机,适时启动增雨作业,在一定程度上也可缓解城市旱情和缺水问题。
2.7城市热岛效应
城市热岛效应,是指城市市区的气温高于郊外的一种气候现象。由于城市的工业、公共设施与居民等耗费大量燃料,使城市成为一个重要热源。无论从早上到日落以后,市区的气温都比周边地区高,相对于温度较低的农村,城市好像是一个“热岛”[5]。
减轻热岛效应的关键是改造城市的生态环境,最有效的措施是增加城市的绿化面积,增加市区的水体容积,营造新的小气候。开展城市绿化既可美化环境,又可调节空气温度、湿度是改善城市气候的途径之一。城市水体的热容量大,在吸收相同热量的情况下,升温值最小,表现出比其他下垫面的温度低;水面蒸发吸热,也可降低水体的温度[6],在一定程度上能够缓解热岛效应。
3池州市海绵城市建设分析
3.1自然气候
池州市位于安徽省西南部,长江中下游南岸,市域地形为东南高、西北低,自南向北呈阶梯分布;境内有三大水系十条河流,江河湖水面348.4 km2,占总面积的4%,水资源极为丰富。池州市属暖湿性亚热带季风气候,季风特征明显,雨量充沛,但是自然降雨的季节分布却极不均匀,根据池州地面气象站的观测资料发现,池州市每年2~11月均有暴雨发生,其中5~8月为暴雨多发时段,暴雨日数占全年的78.9%。近50年的气象统计数据显示,池州市的年平均降水量为1556.1 mm,其中总暴雨1107 场次。由于其地理位置和环境十分复杂,天气复杂多变,池州市降水年际变化大,春、夏季易涝、秋、冬季易旱,总的说来,旱、涝年份多于风调雨顺的年份。
3.2背景与现状
作为中国第一个国家生B经济示范区,池州市拥有园林城市、森林城市的称号,具有得天独厚的“海绵城市”架构,市区内绿化面积大,水体容积大,水域面积占中心城区面积的11.7%,湿地面积达11 km2,天然“海绵体”硕大丰满。然而,伴随城市在短期内的急剧扩张,快速的城镇化挤占河湖,城市建设侵占雨水通道和雨洪调蓄空间,河流行洪能力减弱;同时,由于城市排水系统不完善,原有城市排水管网规划设计标准偏低,排水基础设施滞后,严重降低了城市调蓄水量的能力,在遇有强降水条件下,无法及时排除地面积水。加上城区受到长江洪水和上游山洪的双重威胁,一方面,下游城区段直接受长江水位顶托;另一方面,上游山洪未得到有效控制,涝情显得尤为严重,城区内不少易涝点往往不堪重负,积水成涝。
据池州防汛部门统计,近几十年来,池州主城区多次发生水灾,内涝严重时,中心城区易涝点高达200多个,主要积水区域有30多处,多表现为市政道路、居民小区积水,阻断城市交通,带来严重损失。由此可见,池州市海绵城市建设的重点是要解决好城市的内涝问题。
3.3规划目标
为积极保护和改善城市环境现状,引导海绵城市建设示范区及其他新建的建设项目实践低影响开发建设模式,池州市在成功申报全国首批海绵城市建设试点城市过程中,制定了《池州市海绵城市建设水系及湿地规划》,根据规划,选取中心城区核心区域18.5 km2的范围,辅之点、线示范,先行先试。示范区覆盖池州市主要建成区(老城区)和典型新城区(天堂湖新区)。其中,老城区10.68 km2,占比57%;天堂湖新区为7.82 km2,占比42%。试点区域人口17.6万人。同时,专门编制了3年实施计划,计划建设水生态水安全系统等5 大类117 个项目。到2017年底,示范区年径流总量控制率72%,对应设计降雨量24.2 mm/d,城市内涝防治标准达30年一遇,城市防洪标准达100年一遇,基本建成现代雨水控制利用系统和海绵城市建设长效管理机制。
此外,池州市天然拥有丰富的水系,城市内河管道复杂,平天湖、天堂湖、月亮湖和秋浦河、白洋河、清溪河所构成的“三湖三河”六块“大海绵”,为池州市打造“海绵城市”提供了充足的自然优势,方便在降雨的时候充分将雨水留住。在这样的前提条件下,通过科学规划,优质施工,可以为雨洪创造足够的蓄洪空间并进行资源化利用,充分发挥自然海绵体系功能,既能在多雨时避免洪涝,又能在干旱时缓解缺水,真正构建名副其实的“海绵城市”。
2017年6月绿色科技第12期
4海绵城市建设中的气象思考
引言
公路工程是国家重要的基础设施,建设公路的目的是为了经济发展和人民生活服务,公路工程建设带来巨大的经济效益的同时对原有的环境造成破坏,影响着公路沿线所经过村镇、城市的居民生活,应坚持统筹规划建设,发挥规划控制的引领作用,体现科学的先进性和权威性。特别是道路沿线雨量少,有化工、工业厂区的地方,宜按低影响开发雨水系统构建的基本原则因地制宜进行规划设计,保证原有绿植坑塘、沟渠生态优先利用,实现雨水自然积存、自然渗透、净化,以人的健康为根本,珍视生命,减尘、防污染以提高水生态的自我修复并构建微循环。
1构建海绵体微循环的意义
构建公路海绵体的微循环体系,可以对公路建设挖掘填筑对植被造成的破坏进行修复,并减少开挖排水防护沟。海绵体以种植绿色地被、构建蓄水池来净化空气并调节地表水的用水量,可在体系内进行灌木植被的绿化以维护生态平衡,防止水土流失,灌木植被的绿化还起到缓解交通粉尘污染、汽车尾气污染和阻隔噪音传播的作用,做到顺应自然、保护自然。
2海绵体水体调蓄量规划计算
《海绵城市建设技术指南》中指出,径流系数α是一定汇水面积内总径流量与降水量(mm)的比值,反映了降水量中有多少水变成了径流,综合反映自然地理要素对径流的影响。可用公式α=径流深度Y/降水深度X表示。而场地内累计全年得到控制留存在原区域附近的雨量占全年总降雨量的百分比,则是年径流总量的控制率,通过自然和人工强化渗透、收储及雨水被植物截留、填到低洼、蒸发和渗入地下调蓄等方式有效控制径流总量,它与设计降雨量的关系见《海绵城市建设技术指南》表F2-1中的数据。广州市的极端天气较多,投资效益利用率不高,定为V区目标为60%~85%,可适当降低径流总量目标,具体见表1所示。因此,在总体统筹规划公路排水系统时,需有效将自然降水、地表水和地下水适当处置。考虑气候的多样性及道路的复杂地形,为防止水体污染,公路沟渠要按照生态优先的原则,成系统的进行防、排、拦、截体系化的实施,来构建净化水循环环境,并可根据投资规模、环境保护的迫切性、雨水设计流量等,可一次性或分近期、长期两步规划来实施水系改造。
3海绵体植物设置方案
在坡度较缓的填或挖方段,设计植被缓冲带,以拦截去除径流中的污染物以及部分吸附性的重金属污染物,一般在宽度大于2m的地方均可设置,详见图1所示。在广州机场高速中间带和两侧均采用大面积植树净化调节空气缓解汽车尾气污染,阻隔噪音,防止水土流失,但占用场地较多。根据工程位置情况,排水沟渠类型宜设计成抛物流线形、梯形、三角形状这三种类型断面,沟宽宜15~200cm,深度应大于有效水深但不宜大于60cm,根据路基沟渠标高、地理环境情况分情况来进行设置。(1)普通地段沟,适宜边坡坡度缓于1∶3,纵坡不大于4%,控制植草沟水最大流速小于0.8m/s的一般路段设置(见图2所示),在沟底填筑砂石滤层,放置1根周围穿小孔的PVC管以过滤多余容纳不下的水进行排泄,其上覆盖种植土层,可种植易成活管理的喜阳光、耐干旱、耐贫瘠的植物,如地麦、驳骨丹等。(2)当纵坡陡超过4%时,沟渠作用则首要考虑防冲刷,可在开挖台阶用碎石设置阶梯型式的缓冲坎,覆盖土工格栅后在其缝隙间种植根系发达的植物,如香根草、吊兰等来维持土体稳定。其绿植抵抗冲力Rf>F=ρ×A×V^2,式中,水的密度为ρ=1000kg/m3,F为水流冲击力,N;V为水流的速度,m/s;A为断面尺寸。(3)在低洼长年积水的地带及排水沟渠衔接处,适合设置水生生物滞留池,滞留池看根据植物可淹没性和土壤渗透性来确定。为防止土介质流失,在滞留池的底部也可设透水土工布,也可以用不低于10cm厚的粗砂代替。植土质放入后可种植对污水中的有机物、氨氮化合物、磷酸盐及重金属有较高的去除率且易繁殖、耐污性强的植物,如水葱、水蕴草、苦草等。在佛山一环设置的简易生物滞留池,可固废水体,但植物净化较慢,经处理过的水体还没有达到透明品质。(4)在特殊厂矿路段,根据污染水质情况可选定用湿塘微生物来降解处理重金属污染物,以修复河道生态。设置沉淀、过滤、凝聚等类型的物理、化学反应及生物处理区,利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物质进行转移或转化,从而使废水得到净化的处理,比如好氧活性污泥对废水的净化吸附、生物降解等(见图3所示)。生物降解的有点,是减少了运输费用和避免人类直接接触污染物的机会;可以永久性的消除污染物和长期的隐患,无二次污染;微生物除污修复的降解过程迅速,费用低。但是,不是所有的污染物都适合微生物修复,如某些化学品经微生物降解后,其产物的毒性比原来的化合物反而会增加。例如三氯乙烯经生物分解后的氯乙烯是致癌物,因此,要在符合使用条件下才能实施生物降解。
4结语
根据工程经济性、区域雨水等情况,在有利于生物群体生长的条件下,通过选择上述多种组合的处理方法来构建水体微循环,达到植物滤污、生物降解转化、净化修复的目的。自然长期的净化利于当地生态环境保护,利于人类健康。
参考文献:
传统城市建设是钢筋混凝土的产物,平面硬化直接减少了城市绿地面积,阻断了雨水补给地下水的途径,使城市地下水水位难以回升,从而进一步造成了城市的干旱缺水以及地面沉降等问题。雨水降落到建筑物顶层、路面、广场等下垫面上,冲刷大量的污染物质,暴雨还会造成污水倒灌,进入城市排水系统,排入受纳水体,给城市生态系统造成严重污染。此外,城市地面硬化还加剧了城市的“热岛效应”,加重环境污染。
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”,因此被称为“水弹性城市”,国际上的通用术语则为“低影响开发雨水系统构建”。国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》((2015)75号文)指出,“海绵城市是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。”
“当今中国正面临着各种各样的水危机:水资源短缺,水质污染,洪水、城市内涝,地下水位下降,水生物栖息地丧失等,问题非常严重。这些水问题的综合症带来的水危机并不是水利部门或者某一部门管理下发生的问题,而是一个系统性、综合性的问题,我们亟需一个更为综合、全面的解决方案。‘海绵城市’理论的提出正是立足于我国的水情特征和水问题基础上。”
本质――改变传统城市建设理念。传统城市习惯于战胜自然、改造自然的建设模式,其结果造成了严重的“城市病”和生态危机;海绵城市则是顺应自然、尊重自然的低影响发展模式。在城市排水系统上,传统的建设模式是以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划建设理念;“海绵城市”则以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划建设理念,追求人与自然的和谐。
功能――自然积存、自然渗透、自然净化。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针,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,从而实现“自然积存、自然渗透、自然净化”三大功能。
途径――生态系统保护、修复和低影响开发。首先,针对生态敏感区和生态脆弱区,如水系、山地、林地等,进行最大限度地保护,维持自然的水文特征;其次,针对已经遭受破坏的生态系统,采用生态手段进行修复;最后,在城市开发建设过程中,以低影响开发理念为主导,减少硬化面积,提高城市滞蓄、渗透、净化雨水的能力。
二、温岭东部新区海绵城市建设路径
温岭东部新区的前身为经海涂围垦而成的东海塘,面积36.9平方公里,是温岭东部产业集聚区的核心区域,也是台州湾循环经济产业集聚区的重要组成部分,省级经济开发区。如何在一张白纸上描绘最新最美的图画?如果沿用传统的发展模式,东部新区将不可避免地陷入功能单一、低效、低质量开发的陷阱。因此,开发之初东部新区就以新型城市化的标准建设城市基础设施,在高质量完成《温岭东部新区总体规划》、《东部新区中区城市设计》、《东部新区水系综合规划》的基础上,探索“生态化可持续发展”的实施路径,力主闯出一条“绿色发展”的新路数。
东部新区的海绵城市建设将“低影响开发、生态网络、生态补偿”等理论融入城市规划,有效探索水径流控制、水资源利用、水污染防控、水景观营造和水生态保护,设计了科学合理完整的使雨水“停一停、流一流、渗一渗”,能够自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市规划,使“可持续发展”的设计理念体现在城市规划、建设和管理的每一个环节,让“绿色发展”的理念在东部新区完美呈现,让投资者感受到优质的生产生活环境,让居住者拥有“天蓝地绿水清”的理想家园,实现城市、产业、环境协调发展,相互促进、良性互动。
(一)清洁产业
为避免低层次和重复扩张,东部新区瞄准产业转型升级这一关键环节,实施严格的项目评估机制,严格审查引进项目,通过创立产业准入评估体系,将环保设施的检查列为与安全生产同等重要的内容,严格同时检查同时整改,生产工艺、流程必须达到低碳、节能、环保、绿色要求;严格落实项目建设之初的合同约定条款;项目竣工严格对照“环评”报告,实施“三同时”验收。
(二)生态排水
东部新区规划的生态化排水系统引入新西兰和美国的LID低影响开发理念,达到城市雨洪防治、雨水初期污染控制和水环境生态保护等多重目标。东部新区对全区的主干道路实施生态化排水设计,路面上看不到窨井盖,绿化隔离带设计成“下凹式”绿地和植草希雨水全部进入低于路面的植草沟,使道路中间和两侧绿地具有渗水、滞水、净水的三重功能。按照《温岭市东部新区北区生态化排水方案》和《温岭东部新区生态化排水设计、施工及维护指南》的规范要求,新开工道路全部按照“海绵”道路的标准实施;按照“海绵城市”的建设要求,完成已建的港湾大道、松航中路、中小企业孵化园一期生态化排水改造和管委会庭院生态化排水示范项目建设。
(三)雨水花园
借鉴东部新区企业雨水收集利用方面的成功案例,全面落实《东部新区工业企业设计、建设和管理准则》,将构建低影响开发雨水系统作为与所有新入区企业签订土地出让合同的内容之一,落实对企业实施低影响开发雨水系统施工图设计、工程建设奖励措施,全面推进所有工业厂区和政府公用设施生态化集水系统和“雨水花园”建设,实现雨洪管理的“净、蓄、用”功能。在此仅举一例。东部新区的浙江金鸿食品机械有限公司的厂房有一处占地3亩的露天雨水池,系企业雨水花园系统的重要组成部分。厂房屋顶的雨水被收集到蓄水池后经活性炭吸附处理,厂内场地雨水通过绿化和土壤过滤后排放到雨水池,消除了大量的污染物质和泥沙,有效减缓了市政雨水管道堵塞,减轻了河道污染。而当强降雨发生时,蓄水池和雨水池则可以发挥调蓄作用,延缓河道的行洪压力。
(四)生态湿地
湿地是典型的城市“海绵”,它既能调节城市雨洪,又能净化河湖水质,具有强大的生态修复和雨洪吸纳能力,是不可多得的多功能的“城市之肾”。东部新区在规划之初就把一批洼地、海沟、湿地划入保护范围,并将雨洪管理、湿地保护、慢行系统等作为城市总体规划的必备要素,通过建设人工湿地、修复生态湿地,提高新区水体的自我修复能力,保护好水环境,储备好水资源,利用好水资源,进一步提高了新区水体的自我修复能力。
三、海绵城市:将大自然的恩泽惠及人类
海绵城市的提出和实施是我国城市发展理念和建设方式转型的重要标志。作为落实生态文明建设的重要举措、城镇化绿色发展的重要方式、循环经济的重要内容和城市建设供给侧改革的核心,具有重要的实践意义。
(一)海绵城市建设是落实生态文明建设的重要举措
通过海绵城市建设,保护城市原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等生态敏感区,结合绿色建筑、低影响开发建设(LID)以及绿色基础设施建设(GI),充分利用自然地形地貌,调节雨水径流,充分利用天然植被、土壤、微生物净化水质,最大限度地减少城市开发建设行为对生态环境造成的破坏。
当前,在生态文明理念的指导下,政府的职责需要重新定位,除了经济责任、政治责任、法律责任和行政责任之外,生态责任被提到了重要的议事日程。政府的生态责任具体体现在以下三个方面:一是政府对自然的生态责任。全面协调可持续发展要求充分考虑生态环境的价值,统筹兼顾人与自然的关系,最大限度保持自然界的生态平衡,解决人类经济系统与自然生态系统之间的协调关系问题,这个重要职责理应由政府承担。二是政府对市场的生态责任。市场是整个生态链条中的关键环节,政府对市场的生态责任主要在于如何规范、引导微观主体的经济行为。比如,责令企业履行其生态环境的恢复责任,支付其占用资源环境容量的费用,赔偿其相应的损失;改变企业无偿使用资源生态的观念,减少对资源环境的破坏、污染和占用;鼓励产品再生资源的开发利用,建立各个层级的生态经济指标体系;淘汰落后的高污染产业等等。三是政府对社会的生态责任。可持续发展的理论要求处理好代内需求和代际公平之间的关系,要求既要注意代内需求,更要关注代际公平。这个重任毫无疑问是政府十分重要的社会和生态责任。
(二)海绵城市建设是城镇化绿色发展的重要方式
城镇化是个伴随工业化发展,非农产业在城镇集聚、农村人口向城镇集中的自然历史过程,是人类社会发展的客观趋势,也是国家现代化的重要标志。虽然从国内外的视角来看,城镇化是一个老问题,但是对当前我国的城镇化建设又是一个新问题。这一新的问题主要表现在三个方面:一是我国经济进入新常态,要科学分析新常态下新型城镇化有哪些趋势性变化,如此才能更好地认识新常态、适应新常态、引领新常态;二是我国新型城镇化所处的时代特色明显,生态文明、“美丽中国”、“绿色化”已成为当今时代的主旋律,能否突破发展瓶颈,实现生产发展、生活富裕、生态良好的有机统一,决定着新型城镇化的成败;三是通过海绵城市建设,可以保障城市生态空间,涵养水源,净化水|,调节城市小气候,减少城市“热岛效应”,同时也为生物特别是水生动植物提供栖息地,恢复城市生物的多样性,营造生态优美的景观环境。
(三)海绵城市建设是循环经济的重要内容
循环经济是相对于传统的线性经济而言。它以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征。循环经济把清洁生产、资源综合效益、生态设计和可持续发展融为一体,运用生态学规律指导人类社会的经济活动,旨在促进物质循环流动,减少资源消耗、保护生态环境,实现人与自然的和谐发展。
从物质流动的方向看,传统经济是一种“资源-产品-废物”单向流动,以高开采、低利用、高排放为特征的线性经济。在这种经济活动中,人类高强度地提取自然界的物质和能源,然后又大量排放污染和废物,对资源的利用完全是单纯索取、粗放和一次性的。这里,正如法国著名学者克罗齐耶所指出的:“19世纪与20世纪的一切发展,都是以对环境的损害为代价的。诸种错误造就的结果终由环境来承担。然而,我们已不再能够承担得起犯这类错误的代价了。”
循环经济要求按照自然生态系统模式,将经济活动组成一个“资源-产品-再生资源”循环流动的闭路过程,其所强调的是经济系统与自然生态系统的和谐共处。循环经济强调“生态价值”的理性回归,主张生产和消费领域向生态化转型,承认“生态本位”的存在和尊重自然的权利。在这个范式中,人类不再是自然的征服者和主宰者,而是自然的享用者、维护者和管理者,人与自然是一个密不可分的利益共同体,赋予人类维护、管理自然的神圣使命。海绵城市把人类的生产活动纳入到自然循环中,维护自然的生态平衡,是建立在资源节约型、环境友好型基础上的新型城市建设模式。
(四)海绵城市建设是城市建设供给侧改革的重要载体
从宏观层面分析,经济总量分为总供给和总需求。总供给指的是资本、土地、劳动力、技术等生产要素的有效供给和利用;总需求则包括投资、消费和出口。其中,投资、消费是内需,出口是外需。中央高瞻远瞩提出供给侧结构性改革,是因为供给侧发生了问题。城市是人类生产、生活方式的重要载体,也是一个国家现代化的重要标志,是由供给决定的,有什么样的供给就会有什么样的载体。传统城市建设过分倚重钢筋混凝土所带来的“热岛效应”,正使人类难以承受其重。而海绵城市的设计从起点开始就规划了人居环境的未来景观,是城市建设供给侧改革的重要载体。
四、结语
党的十报告把“生态文明建设”放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设的各方面和全过程,“生态文明建设”从此上升为国家战略。十八届五中全会强调,实现“十三五”时期发展目标,破解发展难题,厚植发展优势,必须牢固树立并切实贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,绿色成为发展的新常态和主旋律。
在“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念中,“绿色”成为发展的新常态和主旋律,是关系我国经济社会发展全局的一场深刻性变革,海绵城市则是“绿色发展”的底色。海绵城市的提出和实施是我国城市发展理念和建设方式转型的重要标志。如何让城市新区建设走出功能单一、低效、低质量开发陷阱,避免重蹈传统城市建设的覆辙?温岭东部新区的海绵城市建设实践在一张白纸上绘就了最新最美的图画,达到了城市雨洪防治、雨水污染控制、水环境生态保护的多重目标,实现了雨水资源化,成为我国海绵城市建设的典范。
参考文献
[1] 俞孔坚等.“海绵城市”理论与实践[J].城市规划,2015,(06).
中图分类号:TU986
文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)09002602
1 引言
我国城市正处于快速发展阶段,对城市品质的提升提出了新的要求,即建设一座可持续发展,具有示范意义的生态城市。城市发展应充分利用现有的自然条件和历史文化资源,利用有利条件,建设高标准的生态系统,提升环境质量与品位,突出城市特色。运用海绵城市的理念,指导城市绿地系统规划,对城市绿化品质提升具有引领作用。
2 海绵城市相关内容
海绵城市是指城市能够像海绵一样,在面临环境的变化和因雨水产生自然灾害时,能够有良好的“弹性”。城市能够良好的吸水、蓄水、渗水、净水,也可以将蓄存的水释放并加以利用,补充地下水,调节水循环。这是我国在解决城市雨洪问题方面提出的一种新型模式。这种新型的城市建设模式,分析其主要的原因就是近几年来我国多个城市雨洪问题频频发生,城市水问题日益成为国民所关注的重点问题,这也就引起了国家对于城市水危机的重视以及对优化城市排水系统的反思与建设。
由于人类在城市建设过程中急于求成,忽略了城市生态环境问题,从而导致严重水污染,加剧了我国水资源的短缺,城市用水安全也受到了严重影响,同样还面临着水生物栖息地丧失等多种问题,面对这一系列问题的发生,我国的传统建设模式由于排水设施和防洪措施的落后以及对雨水资源循环利用意识的薄弱,使得我们完全不足以应对内涝灾害等问题所带来的影响,更加无法改善和缓解城市的水生态问题,因此必须针对这些制定应对的措施。在相关的行业和领域对城市水问题综合管理与应用的共同研究与探讨之下,国家提出了“海绵城市”这一理念,并了相关的建设要求,许多城市纷纷投身于建设海绵城市的行列当中。
建设海绵城市,最重要的就是要遵循生态优先原则,即将自然方式与人工途径相结合,在确保城市排水防涝的前提之下,能够最大限度地将雨水在城市区域内存储、渗透和净化,从而在促进雨水资源利用的同时保护生态环境。生态环境是首位,不能为了城市的建设而损害我们赖以生存的环境,否则便会得不偿失。
综合以上的种种问题和理念,本文所提到的“海绵城市”正是近些年来我国城市规划以及相关行业内的热门话题和前沿思想。随着关注程度越来越高,更加促进了这一建设理念的形成,相关领域的配合加速了海绵城市的建设与发展。
3 城市绿地系统规划相关内容
3.1 建立系统性的思维
在绿地系统规划中,必须把握好整体性的原则,不能着眼于简单的功能而单独布局,而应该将各种绿地视为绿地系统的有机组成部分,将区域内的点状、线状、面状绿地根据功能统一规划布局,做到功能上的整体效益最大化。
3.2 建立循序渐进的方法
结合绿地现有条件,制约绿地建设的因素较多,在这种条件下,绿地系统规划必须遵循渐进性的原则,分阶段地实施,才能保证绿地系统规划能够得到有效的实施。具体地说,应该首先把重点放在人口高度密集、绿地严重不足的地方,结合城市改造等多种手段增加绿地的面积,逐渐改善这些地区的生态环境。在此基础上再逐步扩展到周边地段,阶段性地改善绿地状况。
3.3 树立可实施性原则
城市绿地系统规划不能只停留在城市绿地系统总体规划阶段,不应该只要求在城市规划总图上完成人均公园绿地面积和城市绿地率这两方面的硬指标,因此在规划中要通过加强对城市绿地建设过程中各个环节的政策设计,将土地空间和各种生态政策相结合,以政策设计为核心缩小绿地系统规划从编制到实施的距离。
4 海绵城市在绿地系统规划实践
根据现状资源调研分析,响水城区水系发达、河网密布,划充分利用优越自然资源条件,以河流、防护林带、主要交通道路等形成城市绿网骨架,形成对城市街区的绿色包围和穿插,并保持主城区内外绿地之间的有机衔接和贯通。规划重点突出“古淮生态镇,响灌水绿城”城市特色,通过“水绿生态网架”绿地系统的建设,打造具有浓郁苏北水乡风情、独特人文环境的生态宜居城市。
4.1 规划目标
将城市总体规划与海绵城市体系相结合,通过城市用地规划、雨水工程规划、道路交通规划、绿地系统规划等规划内容,逐步构建并完善低影响开发雨水系统。从区域环境的自然本底出发,充分保护和利用城乡依托的区域大环境各种自然要素,形成城乡一体的生态绿地系统,建设“城、田、海”的水绿型生态城市基本构架。基于生态安全和区域协同发展,通过梳理“带―廊―径”的线状系统,布置绿化重要节点,使得县域形成“点、线、面”结合,多层次、多功能、立体化、网络式的生态结构体系。
4.2 规划结构
针对于响水城市特点,海绵城市体系的布局主要以点、线状为主,同时结合城市的改造,利用较少的用地集中解决问题,针对于城市规划区,海绵城市体系布局可更加的全面化与多元化。城市绿地系统通过把点状绿地、带状绿地以及面状绿地有机地联系在一起,以形成稳定的绿色空间。绿地系统采用线系统与面系统结合的方式,构筑生态型、多层次、多功能、立体化、网络式的生态绿地空间结构体系。
(1)线系统为“五带五廊多径”。“带―廊―径”为线状区域生态绿地系统的等级结构。“带”为区域绿地系统的“骨架”;“廊”为区域生态绿地系统的“主动脉”;“径”为链接区域内部生态绿地系统的“毛细血管”。
线系统的建设重点是积极构筑生态廊道。生态廊道指相邻两源之间最易联系的低阻力通道。构筑县域灌河、南潮河、唐豫河、中山河、黄响河、通榆河、响坎河和陈坎河为主要的河流生态廊道。326省道、307省道、337省道、金海路、连盐高速公路、226省道则为主要的道路生态廊道。保护措施的建设重点是注重打造交通防护绿廊 、河海防护绿廊、高压走廊防护绿廊。
(2)面系统为“两区、六镇、六园”。“两区”即响水主城区和港城2个生态城区;“六镇”即小尖、黄圩、运河、双港、南河和大有6个卫星城镇;“六园”即响水湖和东鸣湖综合公园、特色主题公园、现代农业示范园区、灌江口沿海风景区、黄河故道风景区和古云梯关风景区等6处大型公园。
面系统建设在县域范围内加强中心城区、中心镇、中心村和各类自然保护区、文化古迹保护区等的绿化建设,强化植被恢复力度,以江苏省级园林城市、国家园林城市绿地指标为依据,形成城乡统筹、城市与自然协调、人与自然共生的县域大环境绿化格局。
4.3 绿地系统规划
(1)规划增绿,结合城市改造,集中增设公共绿地。根据总体规划要求,未来城区发展可以结合改造,进一步加强可以结合城区综合环境改造与整治,把规划中尽量腾出的土地用于绿化建设。规划可增加的城区公园绿地建设项目主要包括灌河滨河风光带、通榆河风光带、响坎河带状公园、美鲈路游园、军民路游园、幸福路游园、双园路街旁绿地和广场绿地等带状公园和社区公园绿地,通过新增的公园绿地进一步完善城区绿地类型与空间布局,形成合理的服务半径覆盖区,提高城区居民进行绿地游憩休闲的均好性和开放性。
(2)见缝插绿,增加城区口袋公园项目的规划建设。城区由于人口密集,绿地占地面积小,导致了户外公园绿地远远满足不了广大市民的户外活动需求,而大型公共绿地的建设条件又十分有限,因此可以结合城区用地改造和综合环境整治,增加口袋公园项目,主要包括各种小型绿地、小公园、街心花园、社区小型运动场所等。口袋公园不仅能弥补城区内公园绿地的不足,随时为城区居民提供温馨、和谐的室外交流场所。同时具有投资少、见效快、方便市民的优势,规划城区口袋公园项目可重点围绕城区现状居住用地、公共管理服务用地和商业服务业用地的附属绿地建设展开,特别是针对现状建筑密集区域采取“整治增绿、拆违建绿、见缝插绿、拆墙透绿”等工程方法,进一步提升城区绿化美化绿化水平,从而能不断改善城区微观景观环境,提高城区居民生活质量。
(3)立体造绿,加强城区垂直绿化、屋顶绿化的建设。垂直绿化和屋顶绿化的建设,是在短期内有效增加绿化的面积,改善城市生态环境与景观的有力措施。通过对城区公共建筑的改造,进一步加强城区公共建筑的立面、窗台、围墙、廊架等立体绿化,不仅可以极大地拓展城^绿化空间,缓解城市用地紧张的矛盾,同时其对于保护、改善城市生态环境等方面亦具有巨大的生态价值,有效地增加城区的绿化面积,进一步突出城区绿化特色和亮点。
5 结语
在建设过程中,海绵城市与绿地系统规划相互指导。海绵城市对绿地系统规划进行统筹安排,使之形成合理的绿地空间系统,海绵城市的建设满足城市生态防护及环境美化等功能,对城市雨水收集及利用有良好的示范效应,更大程度发挥了城市绿地系统的作用。城市绿地系统规划的建设同样也会对海绵城市的建设有一定的影响,它会使海绵城市的建设内容更加完善,作用更加突出。
参考文献:
关键词: 景观斑块;弹性修复;海绵城市;湿地
Key words: landscape patches;elastic restoration;sponge city;wetland
中图分类号:F205 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)20-0181-04
1 背景
城市景观是自然与人力在不同条件相互作用的产物。一个城市长期生产力、繁荣度和宜居性,从根本上由城市的可持续性(承载能力)和弹性(应对能力)决定。[1]我国以农业立国,在历史长河中,城市被良田所围绕,对于自然灾害与环境问题具有一定的防御能力。随着经济发展,昔日城市中的绿地斑块如农田、湿地、林地等被各类建筑、道路、广场等人工斑块所代替。城市化地表斑块变化的一个重要特征是不透水斑块取代了透水良好的自然斑块,自然水过程受到影响,城市环境恶化失去原有弹性,导致城市生态系统严重退化[2]。
过度开发使得城市景观破碎化,许多涵养水源的绿色弹性空间相继消失,城市绿网破坏,河流、湖泊等水体受到污染甚至断流。如此矛盾的局面正需要城市规划师在城市规划中找到人与自然和谐共处的关键点,建设具有良好生态基础设施系统的城市[3],保护好城市的弹性景观斑块,通过绿色、蓝色以及灰色廊道的连接形成生态屏障,组建城市韧性(抵抗灾害的能力),从而创造弹性宜居的城市环境。
2 相关概念辨析
城市过度发展,生态环境变化,水土流失、洪涝灾害等“城市病”被广泛关注,传统观念中被认为是废弃物的雨水,也被重新审视,[4]人们逐渐意识到雨水作为一种可循环资源,影响城市居民的日常生活,关系城市的生态健康状况,塑造城市的景观斑块,组织城市的缓冲空间。城市绿色缓冲空间往往是城市弹性斑块的有机构成体,反作用于城市景观及生态系统,确保了城市的物、能平衡与资源的良性循环。(如图1)
2.1 海绵城市与弹性景观
海绵城市(Sponge City)是指城市能像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“韧性”与“回弹”能力,有效保护和修复城市水生态,缓解城市内涝,削减城市径流污染负荷,涵养城市水资源,复兴城市水文化[5]。在一定程度上提升城市生态系统功能减少城市洪涝灾害发生。西方国家对雨水的利用由来已久,形成了最佳管理实践(Best Management Practices,简称BMPs)、低影响开发(Low Impact Development,简称LID)、水敏型城市设计(Water Sensitive Urban Design,简称WSUD)、绿色(雨洪)基础设施(Green Infrastructure,简称GI)等措施。这些都是海绵城市(Sponge City)雨水管理的重要理论基础。(如表1)。
弹性景观(Resilient Landscapes)是城市中用于抵抗自然灾害,维持城市生态系统稳定的重要韧性空间,强调基于人工参与的同时注重自然生态系统自我修复的能力。合理设计城市的弹性景观斑块,将不同功能的生态空间与雨水管理、生物栖息、公共休闲和审美需求相结合,连接城市“绿色”和“蓝色”斑块,为城市生态环境搭建起重要的生态保障屏障。城市湿地斑块构成城市景观,组织城市能源循环,如“海绵”一般,在应对城市生态失衡与自然灾难时,为城市生物提供安全庇护港,保护生物的多样性,保证城市景观的稳定与持续发展。
2.2 湿地斑块与弹性修复
湿地斑块是城市生态系统的重要组成部分,具有城市其他生态系统不可替代的多种生态服务功能,被认为是陆地生态系统的最佳利用方式。[10]国内许多学者认为,湿地(Wetland)是陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡带,是一种复杂的生态系统。城市湿地(Urban Wetland)是指位于城市中,由水文、地貌、植物、动物等要素构成的,要素之间相互联系相互作用形成的具有防洪、污水净化和气候调节等特定功能的一种水陆生态系统。[11-12]湿地斑块对城市的建设贡献主要在于连接了城市(人工斑块)与水域(自然斑块),形成了半自然半人工的中间过渡地带,是重要的城市水陆枢纽与弹性缓冲空间,是城市与自然间的天然屏障,具有以下的生态学意义:
2.2.1 疏导水流,涵养水源
对于城市,湿地斑块无疑是良好的水流“储藏器”,随着城市无序扩张,河渠硬化,防浪堤高筑屡见不鲜。城市给、排水不畅,下雨时地表径流增大,形成快速排水模式,水资源难以保存。[13]城市污水处理不当,水体受到污染,湿地斑块支离破碎,蓄水能力严重不足,导致城市土地河流的水源安全问题。
2.2.2 净化水体,形成良性水网
湿地的植物,在长期自然演替过程中,对水体中的污染物有着一定的过滤、吸附和降解作用。“以绿养水”的生态支持模式[14],在其自身生态承载力允许条件下,会促进水循环,形成良性水网络。在城市生态环境中,许多湿地斑块以及绿地斑块被河流廊道等联系成绿网,对城市水流起到层层净化的作用,形成天然依水而生的缓冲空间。
2.2.3 可持续发展,形成城市综合“海绵体”
可持续发展,需要可持续经济,首要就是对环境的低影响开发,低成本维护,低干扰管理,让城市可以自由的呼吸,要做到这一点最重要是城市中水的资源化,从而进行景观的弹性组织与资源循环利用。[15]水流的循环利用带来的是能流的循环持续,既促进了城市的物质、能量循环,又可以调节城市的自然环境。[16]
将湿地的弹性修复融入城市建设中,恢复景观斑块在应对城市问题中的稳定作用,从广义的角度理解海绵城市理论,发挥城市绿河流湿地等水陆交界面对雨水的吸纳、缓解作用,充分发挥城市绿地斑块对自然灾害的预防和缓解的能力,采用融、滞、消、散等措施,建设具有自然缓解、自然容纳、自然重构的城市综合“海绵体”(如图2)。[17]
总体来说,湿地的弹性修复设计,需要城市在防御自然灾难时做到以下4方面内容:
①了解水资源的重要性及在城市生态系统中扮演的角色,形成城市应对自然灾害的屏障和缓冲空间;②调节城市旱涝的基础上,加强绿地应对灾害的能力;③以城市绿色空间涵养水源,从而调节城市生态,减少自然灾害;④形成绿色弹性景观斑块,化对抗为共生,使城市生态自我修复能力提升。
3 城市的弹性景观――湿地斑块修复设计
3.1 研究区概况
云南滇池是城市发展中与湖争地,导致城市生态破坏的例子。1950年-1970年随着“围湖造田”运动,滇池先后萎缩近30km2水域。1990年“防浪堤”建造工程的启动,阻断水陆能量交流,沿湖湿地斑块严重破坏,城市生态系统失稳,蓄水、净水能力下降,自然灾害频发,昆明城市人居环境受到严重威胁。
研究区位于滇池湖岸东侧水陆交接处,北纬24°53′11″-24°53′34″,东经102°46′4″-102°46′30″,面积约24hm2,是斗南片区城市空间与滇池水域空间最后的生态屏障。研究区全年平均降雨789.6mm,有旱、雨季之分,降雨量集中于5-10月占全年降水量的86%-90%。随着斗南片区发展,城市生活生产废水肆意排放,导致滇池水体富营养化,维持该地区生态平衡的弹性景观――湿地斑块,在“造田”运动中消失殆尽,植被减少,生物生存环境受到威胁,研究区主要面临以下城市问题(如图3):
①湿地退化,蓄水困难,内涝严重,交通受限。研究区较为平坦,在雨季后存在内涝问题,主要道路被雨水淹没,严重影响区域交通。湿地斑块退化,场地无法储存雨水,造成二次污染。
②水体富营养,水陆交接面硬化,生态失稳。作为水陆媒介的驳岸系统有着重要的生态学作用。研究区均为水泥驳岸,阻隔水陆物质能量传递,造成湿地景观斑块弹性缺失,水体富营养化严重。
③水体分离,排水困难,湿地斑块缺乏弹性。研究区水体分离,水网不联通,不能引导排水,造成雨季水体倒灌,植被受损,动物生境破坏,湿地斑块弹性不足,应对措施不够,无法达到湿地生态系统的自我修复与稳定。
3.2 弹性修复设计与措施
弹性修复,即在分析场地存在的主要城市问题基础上,运用生态设计、柔性恢复等方式进行场地各个景观斑块的修复和重建设计,以较低影响,增强其景观与生态系统应对生态扰动、人类活动及自然灾害时自我修复与重回稳定的能力。
通过对景观斑块的研究比较,依据研究区独特的水文、地理气候等条件,进行湿地生态系统的韧性修复,形成城市中良好的弹性景观斑块。尊重场地原有景观记忆,延续场地景观斑块的演变脉络,减少对场地的破坏。通过水体网络的重构组织场地绿地斑块的修复与更新引导场地产业的转型达到湿地景观斑块的韧性修复,做到低成本修复、少管理维护和弱生态破坏,营造良性、有序的城市景观过渡带。柔化城市边界,促进水陆生态系统物、能循环,形成依托于滇池周边城市的弹性湿地景观斑块。(如图4)基于对水陆交接带湿地斑块修复设计的研究,主要有以下几种方式:
3.2.1 整合地形,构建湿地骨架,通过水网联通形成弹性蓄水空间
在原有肌理基础上,根据场地降水、污染物种类等影响因素,利用研究区原有鱼塘,缓和边形成曲线水陆界面,增加水岸边长,创造供湿地鸟类等生物生存的小环境。增加观赏度的同时活化了水岸,使水、陆之间的物质、能量传递界面增长。
梳理地形,将研究区低洼内涝地块整理开发形成“湿地泡”,设置长淹没区、半淹没区域、偶尔淹没区域,与边界原有鱼塘链接形成净化网络,恢复湿地斑块的生态功能,创造动植物的生活生境,形成应对雨水的弹性空间。
3.2.2 软化驳岸,路网修复,形成多级式水体净化模式
进行水循环交流,将防浪堤岸进行适度开口,形成沿堤内流湿地泡,在防浪堤外增加立体绿化,形成水陆生态廊道,解决水泥堤岸高筑的生态隔离问题,同时也阻止雨水倒灌造成的堤顶路塌方,路网断裂。运用厂区拆卸废料加工形成空中景观高架系统,为湿地恢复提供空间,借鉴海绵城市理论形成水网净化系统,通过过滤池、氧化池、潜流湿地净化泡、表流湿地净化泡、末端强化池等多级式水体净化池,形成弹性可淹没区,收纳雨水,在必要时业区转型后的花卉大棚浇灌使用。
3.2.3 更新地块产业,借鉴海绵城市等理论,形成水循环系统及景观修复机制
海绵城市是关于水循环的智慧,城市湿地作为弹性景观的重要组成部分,作为城市绿地斑块的缓冲空间,为城市的生态健康及经济发展做出贡献。在研究区中依据不同条件,设置雨水的储存装置利用自然集水槽与大棚集水设施,从源头留住雨水。
通过产业更新,在温室大棚区通过立体绿化、无土栽培等技术栽植花卉、中草药等植物。防止浇灌废料中氮、磷等物质流入场地水系统,抬高厂区地平面在其底部形成1m的水槽用于收集雨水与浇灌用水,应用生态、物理等水处理方法,由湿地泡净化后排入研究区水网系统,既能够保证水体的自然循环,又能够最大限度的保护湿地、湖泊的水体安全。在湿地内部形成完整水循环系统,从而完成湿地斑块的景观修复,达到城市水陆交界带的柔性回归。
3.3 小结
对滇池斗南片区湿地斑块的修复研究,通过梳理研究区存在的主要生态问题,找到湿地斑块恢复的切入点,重构湿地斑块水网,以海绵城市理论研究入手,形成水循环系统网络,组织湿地斑块的柔性恢复,为动植物生存创造条件。另一方面,将研究区融入城市环境,尊重场地记忆,促使产业转型,把斗南片区的经济支柱产业――花卉贸易与地块产业衔接,形成特色鲜明集聚科研与生态旅游为一体的城市弹性斑块,达到水陆交接面湿地与城市发展的和谐,使城市中的景观斑块得到弹性修复,韧性重构及景观更新。
4 结语
城市发展对自然的掠夺造成绿地斑块支离破碎,水生态恶化、生物生境缺失,城市失去弹性和应对灾害的韧性。海绵城市理念对城市建设带来了健康发展的契机,为僵硬的城市加入地下和地上水系统的互动[18]。城市中的弹性景观空间、绿地斑块等在应对自然灾害时扮演着城市保卫者的角色。湿地作为城市景观斑块的一员,人们更应该意识到保护城市弹性空间与水环境安全的重要性与必要性。在城市弹性空间的景观修复研究中应该站在建设广义的“城市海绵体”水循环的角度上,对绿地斑块进行组织与重构,尊重场地精神,保证场地内部与外部生态循环的自我稳定。
湿地斑块是城市水岸空间的有机组成部分,提供城市中动物生存的必要环境。对城市湿地景观斑块的修复研究,既能对城市景观斑块的弹性进行重构,也能对城市的水安全、水循环和水环境进行恢复,达到城市生态系统的自我稳定与长久发展。湿地景观是海绵城市组成的一个重要环节,斑块间的连接性十分重要。单一的湿地仅仅是城市众多弹性景观斑块中的一员,对水循环、水网络的影响有限,需要在城市规划与设计中考虑绿色生态斑块、蓝色水体斑块与灰色基础设施斑块的连通性,通过韧性修复与设计形成统一的综合网络,才能使弹性斑块在城市的资源循环及应对自然灾害中达到生态效益的最大化。
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