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山地城市建设海绵城市绿地的特殊性与方法研讨
 作者:肖伟,樊崇玲 时间:2017年6月8日 阅读次数:509

——以重庆市中心城区为例

1/海绵城市

海绵城市建设的核心是通过城市市政基础设施和城市绿地达到对雨水进行有序管控的目的。低影响开发是建设海绵城市的重要途径,其核心是维持场地开发前后水文特征不变,包括径流总量、峰值流量、峰现时间等,在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术手段,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的“海绵”功能[1]。

在城市绿地中进行低影响开发的海绵城市建设主要通过运用一系列绿色基础设施来达到吸水、蓄水、渗水、净水的目的,做到对雨水有组织的管控。

资料来源:住建部《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》低影响开发设施比选一览表整理

2/重庆山地城市特征

海绵城市的建设普遍会运用下沉式绿地的做法来进行雨水的收集和利用,有人打趣的说:当你往南山上一站,那整个重庆就都变成了下沉式的了。这句话从另一个角度理解,说明重庆具有它不同于其他城市的地形地貌特征,因此在建设海绵城市的过程中,重庆就会遇到它自身的地域性难点。

2.1地形

重庆主城区为平行岭谷低山丘陵地貌,区内高差达1417m,城市高强度的土地利用多分布在海拔高程200 ~ 500m 的平坝和低缓坡,建设用地内呈现出多级坡度的变化[3-4]。城市绿地坡度明显,以两江新区为例,公园绿地多位于15°~35°的坡地,附属绿地集中分布在0°~25°的坡地[5]。

2.2土壤

重庆主城区的土壤主要以中性紫色土为主,老城中道路及街旁绿地土壤质地主要表现为壤土,部分为粘土,保水性不好,雨水入渗性较差[6]。本地的土壤条件增大了海绵城市建设的工程难度,部分LID设施在建造实施过程中需要进行土壤改良工程。

2.3水文

重庆主城区多年平均降雨量约1125mm,69%的降水集中在汛期5-9月[7],主要降雨雨型为中雨和小雨,大雨和暴雨特征为历时短、雨量比例大。短时暴雨致使本地洪水形成涨落明显的尖瘦型洪峰,易形成局部内涝。应对重庆丰沛的雨量、显著的雨季及短时暴雨特征,在山地条件下,要达到将70% 的降雨就地消纳和利用,其难度较大[8]。

2.4植被

重庆城区的南山、歌乐山以及城中山体生态植被茂密,属亚热带常绿阔叶混交林,乡土树种常见于黄桷树、小叶榕、桉树、刺桐、大叶樟、马尾松、构树等大型乔木,具有较好的森林植被基础。

近年,重庆城市化进程发展迅速,建成区面积不断扩大。但随着快速城镇化,城市地表皮肤正面临着失水干燥的局面,城市大量生态植被因为城市建设的需要而变成了硬质地面,城市原有的溪流水塘面积也急剧减少,城市的蓄水能力显著下降。城市局部平坦的街道和居住区在大暴雨时不能及时外排从而发生洪涝灾害,

当昔日“巴山夜雨涨秋池”的美妙意境启动了“看海”模式,我们就不得不思考在重庆这座山水城市里面怎样做到对雨水的有效管控和有序排放。

3/山水重庆建设海绵城市的地域性难点

重庆生于山水之间,建设海绵城市就脱离不开山水地理环境。山萦水绕的重庆一方面因崎岖不平的地形有利排水不宜发生洪涝,因两江汇流于此又有着良好的水资源条件,但另一方面,在建设海绵城市的过程中,要想达到其雨水管控指标要求,山水环境又会带来不少难题。

3.1坡度大,排水快

重庆的山城地貌使得雨水可以快速排走,一定程度上降低了城市的内涝风险。然而重庆的城市绿地也多利用坡度较陡不宜建设的地段来进行公园建设,如人民公园、佛图关公园、枇杷山公园,坡度较大使得雨水流速很快,因此要将建设海绵城市要求的70%雨水就地吸纳在重庆的这类绿地中就显得很有难度。

3.2山体地质安全隐患

重庆的地质结构多岩石,城区内存在不少崖壁,现状多保留为城中山体绿地。海绵城市建设的初衷是减少城市人为因素对自然的干扰,还原建设前应对降雨环境的能力,但在重庆的山体绿地中,若进行过多的雨水管控工程措施本身是加大了对自然环境的干扰。因此,处于地质安全因素上的考虑,重庆的山体绿地存在着制约绿色基础设施建设的因素。

3.3城市用地紧张,绿地偏少

另外一个因山而带来的问题是为了节约用地使得重庆中心城区绿地偏少,特别是以主城区五大核心商圈为中心的老城区,高密度的城市建设使得绿地在该区域很难发挥收水和净化的作用。另一方面,高密度城区建筑群在雨期产生较多的墙面污染雨水,使得该区域面临雨水的过滤净化难题。重庆主城区五大商圈均离长江、嘉陵江不远,大雨时雨水会顺着地势很快排入长江、嘉陵江,从而为重庆完成海绵城市建设要求增加了不少难度。

3.4降雨特征问题

重庆属亚热带季风性湿润气候,降水集中在汛期5-9 月,夏季多大雨和暴雨,其降水特征表现为历时短、雨量大。短时暴雨不仅雨量大而且会随着地势迅速汇集,使局部地区发生内涝灾害,所以丰沛的雨量和短时暴雨特征,使得重庆在夏季汛期面临较大的雨水管控压力。

3.5土层不利下渗

重庆土层较薄且下层多岩石,多黄壤的土质条件使得雨水下渗不易。在重庆进行生物滞留设施建设时,多不能采用简易性生物滞留设施而采用复杂性,不仅需要换土还得采用复杂的结构做法,增加了建设成本。此外,重庆的坡地多做有挡墙设施稳固土方,过多的雨水下渗也会对挡墙基础造成破坏,影响土层稳定。

3.6地形高差增加雨水利用成本

具有高差的城市绿地使得坡顶相对于坡脚而言更容易缺水,为了满足坡顶植被用水需求,并将坡脚收集的雨水通过抽水泵等方式利用于坡顶的经济成本显得比用城市自来水的成本还高,在个别高差特别大的公园若要利用收集的雨水进行灌溉则显得力不从心。

3.7堆土绿化普遍

近年来,重庆城市绿化持续较快发展,但在重庆地形平坦的地带,为了照顾视线景观效果,城市绿地运用了较多的堆土绿化和微地形的设计,使得绿地通常高出周边地面,特别是在道路绿地中较为普遍,使得堆土绿化与下沉式绿地产生矛盾,不仅绿地自身不能很好收集雨水,还将雨水大量外排。

4/重庆建设海绵城市绿地的对策——不忘初心,因地制宜,方得始终

不断探索对重庆城市绿地雨水的收集、下渗、净化、利用的方法,努力找寻达到海绵城市的各项指标的合理途径,通过实践最后要完成对降雨的有效管控和有效排放,即所谓不忘初心;立足于重庆本土鲜明的山水自然特征,结合自身的特点来对雨水进行有序收集、排放和利用,即所谓因地制宜;最终实现在大暴雨时能够吸水降低洪涝灾害的风险,干旱少雨时又可以释水调节湿度,即所谓方得始终。基于这样的理念,探讨重庆建设海绵城市的对策,笔者从以下几个方面对重庆建设海绵城市绿地进行了思考。

4.1现有绿地改造

基于重庆现有绿地的选址条件和地理特征,建议只能因地制宜地对雨水进行控制,首先在保障地质稳定与游憩安全的前提下进行绿地LID设施的建设,生态绿地中较陡的地段以发挥自然吸水为主,可以在坡底增加截留设施或设置植被缓冲带,不能建设绿色基础设施的只能因地制宜不做过多改造。各类绿色基础设施的运用也应根据绿地的立地条件选择性的设置,尽可能多的将雨水进行收集利用。 

4.2新区绿地建设

重庆的新区建设总体上用地条件较为平坦,如大学城、茶园新区,两江新区总体上用地条件也较好,因此在新区绿地建设时可以充分应用各类绿色基础设施,特别是道路绿化和大型城市公园。此外,新区建设应该充分保护原有地块中的河流、溪谷、水体等自然水系系统,维护自然水循环。

4.3山体绿地

山体绿地是重庆特色鲜明的一类绿地,即依托城中山体建设的绿地。虽然其多具有高差大、坡度陡、多崖壁的特征,但它森林植被丰富,因此这类绿地应该发挥它自然吸收雨水的能力,保护培育好自然植被和林下生境,不存在地质安全隐患的坡地建议进行阶地改造,利用层层台地进行雨水的收集并起到缓冲作用,地质不够稳定的地方要避免因海绵城市改造带来的安全隐患,这即是所谓的因地制宜,这也是由重庆特殊的地理条件决定的。

4.4水体绿地

水体绿地多是依托水库建设的绿地,重庆的这类绿地具有地势低洼、水容量大的特点,能容纳绿地内的雨水,为了保障水质有必要建设植草沟和生物滞留缓冲带以及截留装置对雨水进行净化,保证排入水体的水质相对干净,水体岸边应营造必要的人工湿地,利用湿生植物对水体进行净化。

4.5滨江消落带

重庆的滨江环境相对于长江中下游城市的滨江环境有着不一样的特殊性,一是河道较窄,汛期水位涨落相对于长江中下游平原城市起伏较大,存在较大的消落地带,二来重庆江边石漠化严重,多裸露岩石,土壤贫瘠不利于植被生长。所以要增强这类绿地的雨水收集净化能力只有以生态修复为主,尽可能减少人工建设的硬质驳岸,栽植耐旱耐涝根系发达的植物,不适宜建设海绵设施的也必须因地制宜,减少建设成本。

4.6高密度城区

山地城市普遍面临城市用地紧张的情况,重庆主城区五大核心商圈建筑密度高,容积率大,绿地较少,因此需要采取多渠道多措施来完成海绵城市建设目标,大力发展屋顶绿化和垂直绿化,借用屋顶、墙面、堡坎挡墙、道路设施增加绿化,尽力对城区雨水进行吸纳和净化,或者改造花池花钵等城市景观家具充分收集雨水。

4.7架空绿化和居住区绿地

随着地下空间的利用,架空绿化越来越普遍,架空绿化属于重庆与其他城市的共性特征。根据相关规划规范,居住用地占城市建设用地的25%-40%,城市大量的居住区附属绿地的架空做法使得雨水不能深层下渗,建议在处理好防水和管护的前提下增加居住区绿地水体的设计,运用绿色基础设施形成雨水管控体系,有组织地对居住区降雨进行收集、净化和利用。

5/重庆悦来新城试点海绵城市的因地制宜的措施——以悦来会展公园为例

2015年1月悦来新城成为16个全国试点之一,规划三年内打造一座“会呼吸”的“海绵城市”。其中,占地面积52公顷的悦来会展公园是悦来新城首个公园海绵城市建设样板工程,目前在全国还没有大型山地海绵城市建设的范例,重庆会展公园的建设对于推进山地城市公园海绵城市建设具有重要的影响意义。

悦来会展公园一定程度上代表了重庆的地形地貌特征和山地城市公园特征,具有以下几大特点: 

5.1源头绿地

悦来会展公园总体高于周边城市建设用地,因此属于源头绿地类型,自身产污量较少。

5.2需水量大

公园绿化较好,植被丰富,由于受地形高差影响,坡顶相对于坡脚而言更容易缺水,因此公园养护消耗的需水量巨大。 

5.3边坡比高

悦来会展公园边坡坡度在1:4-1:2.5之间,大大增加了地面径流量系数,使得雨水大量外排,面临着“天上降雨量大,地下耗水量大,有水用不着”的尴尬局面。 

5.4岩石坡地

公园所在场地为岩石坡地,现状覆土深度在1m左右,土层较薄,不利雨水的深层下渗。

5.5水系破坏

城市开发建设前的现状水系已被破坏,公园内现仅存一处水塘。

悦来会展公园在进行海绵城市建设时,将雨水资源化利用、削减峰值和污染物削减作为总体目标,兼顾了对周边道路和小区地块内雨水径流及污染的控制。一方面将园内雨水通过植草沟、节流管等进行传输和净化,还原湿溏、建设雨水花园和集水装置进行雨水的收集和储存,实现雨水资源的再利用。另一方面将公园外部道路雨水通过截污口和园内的植草沟、雨水花园等绿色基础实施进行净化和利用,承担了对部分外界雨水的管控作用。

悦来会展公园通过山顶湿溏的还原建设,将园内雨水充分保留利用,并将雨水通过植草沟对公园缺水区域进行补水。湿溏中配置的多种水生植物不仅美化了公园景观,同时也净化了水体,减少了自然蒸发量。坡度较陡的区域依山就势地设计阶梯式拦水海绵体,设置雨水节流设施,可以有效的滞缓雨水,降低雨水流速和提高雨水下渗量。会展公园海绵体系通过源头削减、过程控制、末端处理等雨水综合管理方法,实现对雨水的“自然积存、自然渗透、自然净化”。公园改造后的雨水资源利用率达到21.5%,雨水不外排率77.6%,总径流控制率83%,污染控制率50%。  

6/结语

重庆建设海绵城市必定会和平原城市走出一条不一样的道路,基于重庆特殊的自然地理条件,我们只能扬长避短,趋利避害,因地制宜。工作中遇到的难点问题,还需要我们继续研究探索更为科学合理的方法,虽然本文没有对遇到的所有问题提出完善的解决办法,但将这些问题抛出希望能得到更多同行的关注。重庆的海绵城市绿地建设还有许多值得我们去探索的空间,下一步我们将带着现在遇到的或还没有遇到的问题继续研究重庆建设海绵城市的有效方法,以便更好地应用于绿地建设中去,让重庆的海绵城市绿地更有效地发挥好其对雨水的管控和利用作用。

参考文献:

[1]住建部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)2014:5-6.

[2]住建部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)2014:5.

[3]陈昇琪. 重庆地貌特征与国土整治[J].地理学与国土研究,1987,3(5):25-28.

[4]陈丹,周启刚等.重庆山地都市区1985-2010年土地利用变化地形特征分异研究[J]. 水土保持研究,2013,20(10):210-215.

[5]邓冬松.山地城市绿地雨水径流调蓄潜力及改善途径——以重庆两江新区建成区为例[D]. 北京大学,2013.

[6]包兵,丁武泉.重庆市城区园林土壤质量现状研究[J].环境科学与技术,2008,31(12):156.

[7]重庆市气象局. 重庆市气候概况[EB/OL].http://www.cqmb.gov.cn/ecms/qixiangfuwu/qhzk/2015-05-06/10739.html.

[8]刘家琳,张建林.重庆海绵城市建设中园林绿地LID 设计策略探析[J]风景园林,2016(3):37.

作者简介:

姓名:肖伟  性别:男  

出生年月:1989年5月 

毕业院校:四川大学风景园林学专业    

职称:重庆市风景园林规划研究院工程师 

工作单位:重庆市风景园林规划研究院 

参与项目:

重庆市悦来新城海绵城市绿地系统专项规划

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姓名:樊崇玲  性别:女  

出生年月:1978年9月 

毕业院校:西南大学风景园林专业 

职称:高级工程师 

   重庆市风景园林规划研究院总工办主任

工作单位:重庆市风景园林规划研究院

参与项目:

重庆市悦来新城海绵城市绿地系统专项规划

张家溪(悦来段)生态环境综合整治工程设计(悦来张家溪公园海绵城市改造工程)

市建委课题研究:重庆市海绵城市绿地设计技术规程

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