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对海绵城市建设技术中有关园林生态问题的思考

作者: 杨振华,黄丽霞 时间:2015-11-13 阅读次数:4829

摘 要:文章从海绵城市的概念由来及研究情况入手,重点阐述了海绵城市建设技术与城市园林建设重要的关系,提出了海绵城市建设技术指导下的园林工作策略,帮助读者更加全面理解和掌握海绵城市建设技术,理清海绵城市建设中园林工作者的思路。

关键词:海绵城市;雨水收集;防涝减灾;园林

习近平总书记重要讲话和中央城镇化工作会议精神均强调要建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市。近日,住房与城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建(试行)》(以下简称《指南》),海绵城市建设技术成为水利、建设领域推广执行的新技术,但是,作为园林工作者,对海绵城市建设—低影响开发雨水系统构建技术的理解及其与园林建设的衔接存在很多疑惑和迷茫,深入探讨海绵城市建设技术中几个关键的、与园林密切相关的问题变得及其重要和紧迫。

1/概念及研究历史

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[1]。海绵城市建设是面对气候条件急剧变化提出的应对措施,湿地公园、雨水花园、下沉式绿地、植草沟、屋顶花园等绿地类型是实现海绵城市建设技术重要的绿地形式,海绵城市建设的低影响开发雨水管理技术是海绵城市建设的核心,也是生态园林城市建设的重要措施。

低影响开发,(Low-ImpactDevelopment,简称LID),是发达国家新兴的城市规划概念,最早于 1990 年由美国乔治省马里兰州环境资源署首次提出,其基本内涵是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术,综合采用入渗、过滤、蒸发和蓄流等方式减少径流排水量,使城市开发区域的水文功能尽量接近开发之前的自然水文循环状态[2] [3],这对建设“绿色城市”、“生态城市”以及城市的可持续发展具有重大意义。LID理念是管理雨水而非处理雨水,与造价高、工程量大的末端雨水治理方法最大的不同,LID 是通过小动作、高性价比的景观方法从源头进行雨水过程管理。LID 通过使用精妙设计和先进技术,使保护生态系统安全和保证公众生活质量二者达到良好的平衡,在环境受到较小影响的情况下,使区域的高速发展成为可能[4]。

 
图1 场地开发对自然水文的影响
 

城市化的发展带来了城市景观格局的演变,也带来了一系列环境问题。场地规划直接影响场地的雨水径流(图1),在我国,绝大多数项目在进行场地规划时,缺乏对雨水及自然水文循环的考虑,增加大量的不透水面,场地原有的自然水文循环被破坏,自然排水路径被改变,导致场地开发后雨水径流量加大,洪涝风险加剧[6],地下水位不断下降,地表温度和空气湿度的变化引起了一系列生态系统的重平衡,增加了极端气候的再现频率,不断恶化人类的生存环境。

2/海绵城市建设几个关键问题的理解

2.1 海绵城市建设的系统性


图2 我国雨水年径流总量控制率分区图

谈到海绵城市,总有人说蓄水、净化是水利部门的事情,也有人说只有园林绿地才能渗得下,滞得住雨水。其实,海绵城市建设是一项系统性的工程。海绵城市建设的系统性包含两个方面,一方面海绵城市建设需要多个部门的联合推动。首先,从我国大陆地区年径流总量控制率分区图(图2)可以看出,每个城市的气候特征、土壤地质等天然条件和经济条件差异较大,径流总量控制目标不同。因此,由规划引领确定一个城市,甚至一个片区的径流控制目标,建设、水利、园林、交通、市政、环保等多部门联合开展,才能实现低影响开发。深圳市城市规划设计院主任工程师任心欣在建设部举办的海绵城市培训会上指出海绵城市建设是一项系统工程,不是就水论水的事情,顶层设计非常重要,单一的部门很难将这项工程推动。

其次,海绵城市建设技术是系统性的,在一个项目中要将“渗、滞、蓄、净、用、排”技术中的多个技术配合实施,才能更好的实现对雨水径流的控制,单一的技术很难有效的实现既定目标。而且,不同的地区,不同的项目,选用的技术措施不尽相同。如重庆这样的山地城市,坡度较大,岩石多,土层较薄,汇水快,雨量较充沛,无明显的雨季和旱季,在低影响开发建设中更侧重于渗、滞、用和排的技术措施。

2.2 城市绿地功能的兼容性

城市下垫面大部分是建筑屋顶、道路与城市绿地,城市绿地基本均与地下土壤相连接,海绵城市建设工程需要发挥绿地的这一特性,进行渗、滞、蓄、净。但是,在发挥城市绿地特有属性进行雨洪控制中,要严守城市绿地生态、景观的主体功能。在海绵城市技术培训会中北京市园林绿化局副局长强健强调“城市绿地不是水库”,明确了城市绿地建设依然要贯彻“生态优先,兼顾景观”的原则,在遵循上述原则的前提下,因地制宜地建设低影响开发雨水控制技术设施。因此,海绵城市建设的技术措施,新建绿地在规划设计前期就应该给予考虑,对设施设备、土壤类型、植物选择等内容统一设计和施工,实现城市绿地生态、景观与雨洪控制的兼容共存。已经完工的城市绿地,结合其他的改造工程做一些局部的改造,如更换路面铺装是比较可行的,盲目地把现有绿地铲除实施改造是不可取的,把握城市绿地的主体功能,兼顾考虑雨洪控制,实现二者兼容共存,切不可为了推进海绵城市建设而大面积毁绿占绿。 

2.3 雨水收集利用的选择性

随着空气污染和土壤污染逐步严重,雨水的污染也越来越严重,污染的雨水及融汇了大量地表污染物的雨水直接引入绿地进行灌溉,将会对绿地造成严重的污染,长期以往,植物生长受到严重影响,植物、动物和微生物的生存小环境受到破坏。然而,城市径流污染在我国还未引起政府及相关职能部门的足够重视, 一些城市在水系治理中缺少对城市径流污染的考虑,几方面的缺失给未来水环境生态治理以及城市可持续发展埋下了巨大隐患[7]。 

 
图3 主路初期雨水弃流及便道外侧下凹式绿地接收雨水设计构想[8]

因此,对雨水的收集利用首先需要考虑净化问题。据研究,在北方,冬季干燥少雨,春季第一场雨水的污染程度比较严重,因此,北京新建的道路雨水收集设施中增添一些人工阻截设施(图3),第一场雨水进入排水系统,收集后进行净化再排放。对全年降雨分布不均匀或偶有出现冬旱或伏旱的情况,也应该对第一场雨水实施阻截,不分情况的利用会造成更加严重的生态问题。而在南方雨水较多、无明显雨季与旱季的城市,雨水的污染问题相对要轻一些。

2.4 防洪减灾设施的不可替代性

海绵城市建设技术是在城市内涝不断出现,水环境不断恶化的历史背景下提出来的,但是海绵城市建设技术—低影响开发雨水控制技术主要针对中小雨,对大暴雨有一定的缓减作用,如城市湿地、屋顶花园、透水性铺装、雨水沟等设施的建设可以减少径流总量、消减峰值、延缓峰值时间,但是不能完全消除洪涝灾害。因此,海绵城市建设的雨水管控措施不能完全取代防洪减灾设施,海绵城市建设技术措施不是防洪减灾的全部,因此,在城市园林绿化建设中,防洪减灾设施不可缺少、不可替代。

3/海绵城市建设技术指导下园林工作策略

3.1 规划引领,过程监督

3.1.1 规划是雨水径流控制的指挥棒。

在海绵城市建设中,园林工作首要任务是会同规划、国土等部门做好城市雨水径流控制总体规划和详细规划,在大规划的引领下完成各地块的小规划。全国海绵城市示范区——深圳市光明新区就制定了《光明新区雨水利用规划》、《低冲击开发详细规划》。规划确定了年径流总量控制率及区域的雨洪控制目标,详细规划确定了地块的雨水收集利用目标及需要采取的措施,根据规划确定绿地是接纳客水的绿地,还是自身集雨型绿地来开展相应的规划设计,确保该处绿地实现在区域海绵城市中的作用。

3.1.2 规划是过程监督的重要依据。

总体规划的指标要求是各分项规划设计的重要依据,也是过程监督和结果验收的重要依据。目前,对新建项目的配套绿地验收主要采取核对竣工后的绿地面积、绿地率等数据上,海绵城市建设——低影响开发技术对城市建设中对水的径流控制提出了新的要求,也是考核新建项目对原有环境保护的新要求,一些欧美国家对新建项目是否达标考核很多的生态指标,如对比开发前和开发后的雨水径流控制率,并在过程中监督施工单位采取的技术措施,也是今后的发展趋势。

3.2 突出保护,科学建设

3.2.1 保护原始地形地貌是实现低影响开发最简单、有效的方法。

低影响开发技术要求开发前和开发后的雨水径流量相同或尽可能接近,城市中的山体、河流、湿地和植被对城市生态系统稳定与平衡起着至关重要的作用,保留这些自然元素是实现目标最简单、最有效的方法。因此,城市建设中,突出保护,不仅在景观方面能保留更多自然的风貌,在生态方面也具有重要意义。

3.2.2 海绵城市建设技术应用。

(1)低影响开发绿地规划设计。

在绿地规划设计中把LID的理念和技术科学合理的融入传统的场地景观规划设计方案中。做好场地地形地貌、水文水系、生态植被、土壤渗透性及周围环境等条件分析,进一步了解开发场地的雨水径流、水环境现状,了解场地开发的优势特征以及面临关键问题,才能有针对性的确定设计原则,以指导科学规划建设一些生态湿地、植草沟、雨水花园、下沉式绿地等人工景观绿地和配套的雨水收集、净化和处理设施。

(2)低影响开发铺装建设。


图4 采用透水形式得铺装施工图


图5 采用透水材料的铺装施工图

铺装是景观的设计要素之一。现代城市的建设中,大量的不透水路面、地坪等硬化铺装,虽然改善了交通和道路状况,但是给城市水文生态和气候环境都产生了显著的不利影响,如洪涝风险、“人造沙漠”和热岛效应。在所有的铺装形式中,按透水性可以分为不透水铺装和透水铺装两种类型。透水铺装是顺应LID理念的铺装形式。透水铺装主要有两种形式,一种是材料本身具有透水性能,如透水沥青、透水混凝土、透水砖等,另一种是采用透水的制作与铺装形式,如嵌草砖、碎石卵石铺装等(如图4、5)。透水铺装由于其承压能力没有不透水铺装强,因此透水铺装一般适用于人行道、广场、停车场以及车流量较少的道路。采用本身具有透水性能的材料制作的透水性铺装,在设计和施工上要严格按照标准实施,确保下层能渗得下水;采用透水的制作和铺装形式制作的透水性铺装,需要加强后期的管理,确保透水的空隙能保持畅通,景观优美。

(3)低影响开发植物选择


图6 雨水花园形式绿地结构示意图

植物是景观重要的设计要素之一,也是LID雨水设施的重要组成部分。雨水设施中植物的选择原则,除了考虑植物的景观功能以外,更重要的是要考虑何种植物能在雨水设施的特殊生境条件下生长良好,并能最大限度的发挥其生态功能。目前在城市绿化建设中常用的植物品种,如黄葛树、小叶榕、法国梧桐、香樟、紫薇、木芙蓉、红叶李等乔木和金叶女贞、红继木、杜鹃等灌木在积水的情况能生长如何,能耐多久的水淹?需要一些实验来验证。根据不同的区域选择不同植物品种(如图6),雨水花园不同的区域水量不同,充分考虑蓄水区水淹时长和深度,缓冲区和边缘区在无水情况下的植物生长和养护。大花美人蕉、菖蒲、再力花、荷花、睡莲等水湿生植物在不同深度的水域中生长,但是在水位不断变化的情况下,这些植物的生长和养护需要提前做好考虑。

3.3 科学评估,逐步改造

已建城区的海绵城市改造要避免盲目地全面翻挖,应结合各城市的实际情况,结合旧城改造、道路改扩建等规划逐步推进。首先制定清晰、可行的近期改造规划,加强模型模拟和对现有排水能力及内涝风险的评估分析,更高效地挖掘已有设施和地表的排涝能力,用好有限的资金,优先解决重点易涝点。通过科学的评估,在改造困难的区域,如果合理地利用现有管道系统、道路地表的排水能力,并结合一定的LID和调蓄措施,能达到排涝标准即可认为满足近期规划建设要求。

3.4 深入研究,同步推广

海绵城市建设技术在国内属于起步阶段,一些科研院所对雨水控制技术的理论研究已经开展,但示范项目建设和推广实践较少,相关的标准规范依然是空白,园林工作者可以结合自己的工作实际,开展一系列的研究和小范围的实践,北京市园林局在过去的几年了,做了很多海绵城市技术研究,如耐水淹植物的筛选,详细掌握雨水控制技术中采用的技术措施和设施设备的适用情况、建设技术和运行管理,筛选一批适合不同绿地类型的植物品种,为下一步的推广积累更多的经验和成果。如美国、澳大利亚及加拿大的学者针对雨水花园中植物的特殊功能,不同植物对雨水中污染物的去除能力的差异以及存在这种差异的原因,不同环境因素对雨水花园植物的影响进行了大量的基础研究和实验研究,这些研究对我们实施海绵城市建设技术具有很强的指导和学习借鉴作用。

4/结语

海绵城市建设技术是城市发展过程中,不断认识自然,适应自然的过程,是可持续发展的内容之一,将雨水作为一种资源而不是“废物”,体现一种尊重场地和区域特点,促进雨水渗透和生物多样性重建的创新理念。对城市水生态保护、修复和重建有非常重要的意义。本文仅仅对海绵城市建设技术与园林绿化建设管理紧密相关的部分问题进行了论述,海绵城市建设技术涵盖的内容丰富,雨水收集、净化和利用的方式多种多样,作者希望通过本文的探讨,有助于园林同行理解海绵城市建设技术,不盲目抛弃原有的园林建设技术和成果,因地制宜开展试点工作,合理平衡园林绿化主体功能与雨水控制,做到规划前期早介入,建设中期严把控,管理后期不放松。

低影响开发技术最早因水而提出,但是,这个技术的思路不应该仅仅停留在水的方面,对生态系统的平衡与稳定一直是我们发展所追求的目标,对城市中土壤、风、光照等各种自然要素的低影响是我们实现生态平衡的重要途径,希望通过海绵城市建设,让“低影响”开发的各种研究和技术推广更加全面和快速。

参考文献:

[1] 住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南[S]. 

2014(10):15-18.

[2] 陈雄,何红霞,郝慧敏.基于低影响开发的城市住

区空间规划设计[J].华中建筑,2012(04):117-120.

[3] 陈宏亮.基于低影响开发的城市道路雨水系统衔接

关系研究[D].北京:北京建筑大学,2013.

[4] 汤萌萌.基于低影响开发理念的绿地系统规划方

法与应用研究[D].北京:清华大学,2012.

[5] Low Impact Development Hydrologic Analysis[M].

Prince George’s County,Maryland:Department of Env ironmental Resources,1999.

[6] 王佳.基于低影响开发的场地景观规划设计方法研

究[D].北京:北京建筑大学,2013.

[7] 车伍,张鹍,赵杨.我国排水防涝及海绵城市建设

中若干问题分析[J].建设科技,2015(01):22-28. 

[8] 强健.城市绿地雨水收集利用的研究与实践[R].北

京:北京市园林绿化局,2015. 

作者简介:

杨振华 男 1980年10月

毕业院校:西南大学

职  称:园林工程师

工作单位:园林事业管理局

黄丽霞 女 1980年10月

毕业院校:西南大学

职  称:园林工程师

工作单位:重庆文理学院