李薇 胡夢琴
在城市快速發展的進程中,原有的水生態和氣候條件被傳統的開發方式所改變,使城市雨洪災難日益嚴重,海綿城市中的雨洪資源化利用把雨水作為重要的水資源,運用工程和非工程的措施,分散實施、就地攔蓄,使其及時就地下滲、補充地下水、緩解洪澇、控制雨水徑流污染及和改善提升城市生態環境等諸多方面。
前言
城市化在改變了城市道路、交通、住房等基礎設施的同時,也引發了天氣、水文、植被以及環境質量的轉變。城市化進程不僅破壞了大面積的植被覆蓋,而且也改變了水環境的自然循環過程。主要產生的問題主要體現在以下兩方面:其一,大量的自然土地被城市用地所占用,導致城市雨洪問題的出現,雨水徑流把污染物帶人城市排水系統,影響城市河流水體的質量;其二,城市人口的增加使城市的需水量和用水量急劇增加,水資源供需矛盾增加,城市水環境壓力增大。除此之外,城市雨洪問題對現有的公共基礎設施造成了威脅,不斷增加的雨水流量和雨水的流速侵蝕河道、河岸;強降雨時,降水量超出了城市排水系統的負荷,對現有的城市排水設施造成巨大沖擊。
雨水收集及雨水花園設計
1.雨水收集
雨水收集是雨洪資源化利用的前提,海綿城市的建設可通過天然的水體及影響開發設施實現雨水儲蓄。2014年我國中央提出住房城鄉建設部關于印發海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建的通知,指出我國城市基礎設施建設和城市發展過程中面臨的城市內澇、徑流污染、水資源短缺、用地緊張等突出問題的復雜性需要靠低影響開發技術(LlD)來控制。其中具有儲存功能第影響開發設施主要有濕塘、雨水花園、蓄水池及雨水灌。
2.雨水花園
雨水花園可以暫時滯留雨水,并通過植被吸收和吸附對雨水進行凈化,在建筑與小區、綠地與廣場、城市道路及水系統均可布置,適用性最為廣泛。雨水花園只是在雨季用來蓄滯、儲存、利用和凈化雨水的花園,不是水景園。平時較少甚至是沒有積水的,從形態來看更類似于一個隨機出現的雨水滲透盆地。
雨水花園分為兩類,一種以控制雨洪為目的,一般用在環境較好和雨水污染較輕的地域,如居住區等,主要起到滯留與滲透雨水的目的,結構相對簡單。另一種以降低徑流污染為目的,這種雨水花園不僅滯留與滲透雨水,同時也起到凈化水質的作用,結構上需要進行嚴密的設計,適用于環境污染相對嚴重的地域。如城市中心和停車場等。
濕地設計
濕地是強調水文、土壤以及濕地植物三個要素同時存在的一種關系,水深一般不超過2m,濕生和水生植物占大多數,土壤為水成土,具有明顯生物積累和潛育化特征,有利于水生動植物的生長和繁育。
1.濕地設計原則:①保護優先、科學修復、合理利用;②因地制宜、按需建設;③生態效益與景觀效益同時兼顧;
2.濕地設計的目標:充分尊重自然,恢復自然,以水動力為基礎,以水質為目標。以最完美的科學設計和工程,構建科學完善的水陸空間格局、豐富多樣的植被系統及健全的水質凈化系統,打造自然濕地,實現可持續發展,并可降低運營成本。
海綿城市水系空間格局設計
城市化地區應該減少不透水鋪裝,盡量恢復自然地貌和植被,增加水域,提高水系連通性,恢復豐富的河網、滯留塘、雨水濕地和湖泊等水體類型。海綿城市的水系設計既能將雨洪資源轉化為水資源對地表和地下水進行補給,提高了水資源總量,緩解了生活和生產用水壓力;又能增加水景觀,提供更多親水區域,提高周邊土地價值;同時,也提供了更多的動植物棲息地,豐富生物多樣性,真正意義上實現區域的良性水循環,實現區域城市水系統空間格局價值的最大化。
雨水就地下滲設計
降雨時會有以下三種情況:一部分蒸發變成水蒸氣返回大氣(大約占降雨量的40%),一部分下滲到土壤補充地下水(在自然植被區,大約占降雨量的50%),其余的降雨隨著地形、地勢形成地表徑流(在自然植被區,大約占降雨量的10%),注入河流,匯人海洋。但是在城市發展的進程中,隨著城市地表的硬質化,地表徑流可以從10%增加到60%,下滲補充的地下水可能急劇減少,甚至是零。通過海綿城市的定義我們可以知道,一個具有良好雨水收集利用能力的城市,應該在降雨時就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水,補充地下水,調節水循環。
低影響開發中,人工土壤滲濾主要用作蓄水池等雨水儲存設施的配套雨水設施,使雨水達到回用水水質指標。每座城市和每一片區域都會存在區別于其他省市的獨特的地理屬性,下滲能力強的砂土地區,不需要對土壤性質做過多改變,以滲透功能為主。若該地區降雨量較大且時間集中,則可以考慮以儲存及調節功能為主。下滲能力弱的黏土地區則首先考慮是否對土壤性質進行人工改良,壤土地區則要綜合考慮當地情況。
小結
城市水資源的最大來源是降雨,海綿城市設施通過滯蓄、下滲,把城市降雨量最大限度地留在城市當中,將城市雨洪轉化為寶貴的水資源。想要利用雨洪資源,就需要城市打造更多的濕地、湖泊、綠地、公園,城市的宜居程度和生態安全將得以提高,也成為城市增加活動空間和生態空間。而這些空間的大小、形態、分布格局,都應該考慮歷史最大連續降雨量、地形地勢、城市發展格局。當然雨洪是資源,如何存儲這些資源,也就成為海綿城市建設的關鍵。
(作者單位:大連工業大學)
作者簡介:李薇(1992-),湖北鄂州,大連工業大學,研究方向:現代景觀規劃設計方法與實踐。
胡夢琴(1992-),湖北武漢,大連工業大學,研究方向:現代景觀規劃設計方法與實踐。