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园林绿地中海绵城市建设的思考

 论文栏目:城市建设论文     更新时间:2015/9/26 10:41:13   

1建设途径

海绵城市的建设途径主要有对城市原有生态系统的保护、生态恢复和修复、低影响开发等三个方面[1]。对于城市绿地来说,首先,在能产生雨水径流的起始场所,通过建造屋顶花园、雨水花园、下凹绿地、植物群落、铺设透水砖等景观元素汇聚并吸收降水,补充地下水源。其次,当降雨强度大于地面入渗能力时,则通过植栽、洼沟、雨水跌水等一系列结合景观设计的手法过滤净化雨水,再将溢流的雨水汇集运输到生态湿地、景观雨水塘等。景观水体容量达到饱和,则溢流至人工蓄洪池或城市河道[3]。

2武汉城市绿地中建设海绵城市优劣势及应对策略

2.1优劣势分析

(1)水资源丰富,优于水也忧于水武汉市域范围内的湖泊众多,水网纵横,江湖河泽星罗棋布,水体面积约占25%。如何保护和利用好水资源显得尤为重要。近几年,武汉的水环境、水安全、水生态、水资源的问题也逐渐突出,内不能蓄,外不敢排,饱受河湖污染的忧患。(2)山水格局突出,水绿交融,基础良好武汉是山水园林特色鲜明的城市,绿地率达33.8%,城市绿地具有空间开阔,占地面积大,能储存大量的雨水资源。水绿交融的格局,成为海绵城市建设的良好载体,而园林绿地必定是海绵体的重要组成部分,无论是在雨水花园的建设还是在低影响开发等体系中占有重要的地位。(3)水专题研究较多,有一定的科研与技术基础都市发展区中划定了1814km2生态底线,率先制定完成湖泊“三线一路”(蓝线、绿线、灰线、环湖路)保护规划等等,都为海绵城市的建设打下了良好的基础。

2.2依托已有试点,合理筛选可用措施

①武汉市相关理念已经初有尝试。解放公园改造中,水循环利用系统的建设。洪山广场、汉口江滩等众多项目透水材料的运用都是重要的试点。特别是武汉市绿道系统的建设,透水材料的选用就更加广泛。对于屋顶花园建设的大力推进也有利于雨水的收集与回用。武汉市园博园的雨水花园的试点建设正在进行中。通过植被草沟、下凹式绿地、景观水体等结合园林景观实现绿地的综合功能。②作为海绵城市建设示范区的青山区、四新片区屋顶绿化、透水铺装、植被草沟等措施的应用,减缓地表径流,都将成为建设海绵城市的试点。其他区域的运用,特别是部分小区雨水花园建设、学校中水利用等也是具有重要的实践意义。③其他城市的措施借鉴。武汉作为南方丰水型城市,与深圳有许多相似之处。在深圳市光明新区建设中,建立多等级的自然渗水网络,在不同尺度及不同环节上规划对应的自然排水网络,以应对不同强度的暴雨径流;改造场地和街道空间,减少不透水面,整理和优化水网和水库,包括保育河道,利用水库扩大集雨面,设置雨水蓄水池;恢复湿地斑块,使湿地重新发挥蓄积雨水、去除雨水污染的生态功能[4]。这些都值得武汉借鉴。

2.3其他制约因素

①雨量相对较大,土壤下渗不足:武汉市暴雨多集中在4—8月,其降雨量占全年的65.6%。汛期5—10月降雨量占全年的73%。多年平均降雨量:1257mm(1951年—2012年)。地下水位相对较高,一般地面以下1m内可见地下水,城市绿地建设中由于各种原因导致土壤多为粘性土或工地废弃土,土壤条件相对较差,多不利于排水与下渗。②传统的道路洒水清扫模式的影响:很容易将道路的污染物冲入绿带,特别不利于道路的下凹式绿地建设。③对于道路、绿带的污染物监测数据较少,对于净化措施的制定缺少实践数据。

3武汉城市绿地海绵建设的关键点

秉承规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹兼顾的原则进行规划与建设,合理分析武汉绿地建设“海绵建设”的优劣势,借鉴、研究、尝试合理可行的应用模式。一般情况下,绿地的年径流外排率为15%~20%,因此,年径流总量控制率最佳为80%~85%,那么,武汉在城市绿地建设中应注意的关键点有以下几个方面。

3.1宏观方面

结合城市总规与专项规划,合理协调注重绿地系统建设、管理与周边雨水系统的协调衔接,确定径流控制率的总体控制目标,依托绿地、湖泊,实现径流控制的均衡性,制定保山,理水,增湖,织绿,整地的建设策略,确保城市范围内的“海绵体”建设与实施确实有效。

(1)系统治理,统筹山水林田湖各要素

把治水与治山、治林、治田有机结合起来,协调解决水资源、水环境、水生态、水灾害问题。规划增绿、山体保护与修复,确保径流控制率的最大化,也体现了生态优先的重要原则。发挥绿地与水体、港渠的联动作用,多种净化措施的应用。

(2)湖泊湿地的保护,保证“城市海绵”的蓄容量

河湖水系、坑塘湿地等是城市天然的雨水滞纳净化场地。为河滨植被缓冲带、河滨湿地、雨水滞留塘等低影响开发系统的构建提供条件。20世纪80年代末,“亲近自然河流”和“自然型护岸”技术在欧洲多国兴起。瑞士、德国等国进行了河流回归自然的改造,裁直变弯、对已硬化的河岸带进行了生态改造,延长洪水在支流的停留时间、降低主河道洪峰量(王新军等,2006)。日本进行了"多自然型河道建设”(刘晓涛,2001)。这些都是武汉改善湖泊、港渠生态环境的重要借鉴。

(3)完善城市传统排水系统与超标雨水径流排放系统,合理测算绿地的承载

绿地的承载功能是多样的,不能为“水”而做“水”,其中的水文章应该是理性的、合理的、多承载的。在满足绿地生态、景观、游憩和其他基本功能的前提下,合理地预留或创造空间条件,对绿地自身及周边硬化区域的径流进行渗透、调蓄、净化,并与城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放相衔接[1]。

3.2微观层面

微观层面上,雨水利用技术措施应与绿地景观相结合,尽可能采用生态化和自然化的措施,符合可持续发展的原则。不能跟风建设,将海绵建设变成了忽略绿地景观功能的“傻把式”而得不偿失;也不能照搬照用国外先进的理念与技术,忽略了城市自身的特色,成为华而不实的半成品。在实施措施上,合理分析,体现武汉特色。关于低影响开发、屋顶花园、雨水花园、植被浅沟、生物滞留、生态湿地等,国内外规划与建设案例颇多,基本通过土壤、填充材料和植物的过滤作用净化雨水,减小径流污染,同时消纳小面积汇流的初期雨水,减少径流量,补地下水源,有效实现雨水资源的调控与改善利用,与景观结合可以在城市绿地中广泛应用。武汉市地下水位相对较高、河湖水系较多、绿地建设多为高花坛等。针对武汉的城市绿地特色应该有合理的分析,研究武汉市绿地各类土壤的雨水渗透能力与降雨规律之间的关系,各类植物对于雨水浸泡适应的规律,初雨污染与各类植物耐受与净化能力等是海绵城市建设的研究专项内容之一。笔者认为在武汉的建设措施中,存在着绿地下渗不易,道路中净化困难的问题,因此在运用下凹式绿地和透水铺装的应用特别需要理性的分析与研究。

(1)下凹绿地

武汉对于城市公共绿地中下凹绿地的建设有一定的实践,但少有数据分析,需探索实现之。对于城市主干道路绿带和公园绿地做如下分析:①城市主干道路:道路的雨水污染严重,有关研究得出,初期雨水中的污染物COD含量高达上千[5],虽然绿地的入渗能力要远远高于其他材质下垫面入渗效果,但是污染会通过绿地下渗,影响地下水源的安全。据研究,北京7月20日前的道路雨水完全弃流。武汉对于道路初雨污染分析的研究并不多,没有准确的数据支撑,在主干道路绿带中建设下凹绿地风险性较大,应有针对性的措施与条件限制,方可进行下凹绿地的改造。由于用地紧张,城市主干道绿带相对较窄:绿带宽度基本从1.2~4.5m不等,多为高花坛,对于下凹绿地的基本模式改造与建设有一定难度。武汉的自然气候要求道路绿化必须满足夏季遮荫的功能,如何选择合适的高大乔木,在道路上实现下凹绿地应有理性的分析与实验。基于此,武汉市“道路海绵体”构建应采取边疏导边实验的原则,通过对于雨量、污染物的实际数据测算,明确初雨弃流的季节与时段;结合以初雨工程净化措施为方法,实现部分道路雨水进入道路隙地下凹绿地、雨水塘或景观水体,达到减少径流、雨水利用的目标。中央分车绿带中不建议实施下凹绿地改造与建设;在机非隔离绿带宽度小于4m的,不建议做海绵的建设与改造,如需建设可采用边缘植草沟或间断式下凹绿地的做法;人行道树池的海绵改造与建设中,可进行条状连接,局部可调整为下凹式绿地;绿带中下凹绿地必须有初雨弃流设施,确保不污染绿地与地下水;绿地内应设置溢流口(如渗井),保证暴雨时径流的溢流排放;与非透水铺装之间应做防水处理,确保路基不受损。②传统绿地的模式,不可能全部实现下凹式绿地特别是对于已建设绿地的改造中,对于景观的破坏、植被的影响等应做理性的分析,明确改造建设面积比例与深度。绿地有一定的容量限制,当土壤稳定入渗系数较小时,下沉式绿地深度超过临界值,将会造成植物长期淹水的情况,甚至有可能危害植物的正常生长[6]。相对于下北京下凹绿地的深度宜为50~100mm,且不大于200mm的深度要求,武汉城市绿地的指标与数据应有合理的测算,不拘泥于深度要求,以满足容量为主要目的,更有利于绿地的“海绵”改造、建设与景观的多样性的营造。土壤稳定入渗速率较低时,下沉式绿地对径流的削减效果较差,采用下沉式绿地与雨水花园、雨水塘、雨水调蓄池、景观水体、多功能调蓄等设施结合设计的方法,共同实现场地总体的年径流削减率的控制目标。

(2)透水铺装

常用的透水性铺装有透水沥青、透水混凝土、透水砖、嵌草石板、植草砖、植草板、木塑地面、碎石路等。王哲,谢杰等通过模型计算对不同季节进行情景分析可知,由于透水铺装层本身具有较多的孔隙,能够存蓄的雨水量较大,因此各个季节透水铺装地面对雨水径流依然能够起到较好的控制作用[7]。透水性铺装还可以降低噪声,有效地改善城市的声环境,光环境,补充地下水源(汪鸿山等,2012)。推荐出基于控制路面径流污染的透水性沥青路面的典型结构。采用20cm炉渣和20cm细砂作为过滤层进行铺装,该路面结构对重金属含量高,SS污染较低的道路是适合的;而采用20cm炉渣和20cm陶粒进行铺装,炉渣在上,该路面结构对SS污染含量高,重金属污染较低的道路是适合的。虽然,国内外对于透水铺装的研究和应用较多,但是也存在着一些应用上的问题,长期使用带来的入渗性能和管理维护问题。路面在长期使用过程中,由于交通工具的碾压和行人行走会使透水铺装地面的基层密度变大,减小其储水空间。而各种粉尘、细颗粒进入透水铺装地面面层的孔隙也会影响透水铺装地面的透水性能(Borgwardt等,2006)。冻融破坏和孔隙的封堵是透水性混凝土应用中的难点(李鸽,2013)。国内在车行道上应用成功的案例很少,在人行道、公园绿地中应用相对成功。在公园绿地中,应依据不同的功能分区与要求进行合理的透水铺装的材料与区位设计,既保证功能与景观的需要,又满足减缓径流的要求。在人流密集的主广场上,不宜选用透水性过高的铺装材料,对于污染的清理、耐用性均会存在一定的问题。如奥运会水立方广场的透水砖,深灰、浅灰的透水铺装在局部被污染的情况下,整体形象大打折扣,且无法应对较重车辆的荷载。然而,在林荫步道等区域的透水混凝土的效果表现较好。由于透水混凝土铺设是现场搅拌一次性成坪的,在强度方面比透水砖能承载更大的压力[8],有更广泛的适用性。

3.3建立健全规划建设与养管体系,确保海绵规划与建设

①城市雨水资源化的景观学实现途径,除了技术支持以外,还需要相应的制度和政策引导。明确的雨水利用和管理措施,鼓励私人参与雨水设施的更新、运行和维护,有效地引导雨水利用技术研发等。②效益分析。城市绿地中雨水利用除了环境效益,还应考虑到经济效益外、社会效益等方面。对于新建设绿地无论在规划设计还是实施中,很容易达到三效益的和谐统一,但是针对城市中已建设绿地项目的“海绵改造”则需要平衡三种效益,将指标分解到片区或城市的综合角度来制定实施措施,合理结合武汉河流、湖泊、港渠与道路、绿地中的各种措施,达到三种效益的最优。

秉承节水优先、空间均衡、系统整治的原则,在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。这对于城市建设是一个重要的变革,对于绿地的海绵规划建设模式、养管模式也将产生一定的变革。因地制宜,合理措施才具有真正的示范意义,而非短视的跟风行为,将武汉做成南方丰水城市海绵建设的真正示范城市。

作者:季冬兰 单位:武汉市园林建筑规划设计院

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