基于MGCS生態節能系統的城市更新研究
——以佛山市禪城區品字街歷史文化街區為例

莊鴻溢，李欣潼，盧靖，林子博，曾煜民

（佛山科學技術學院）

1 引言

《2019年佛山市水資源公報》顯示，佛山市禪城區年降水量1832.3mm，由于受到暴雨強降水和城市快排的影響，佛山市經常發生城市內澇，而舊城區尤為嚴重，傳統的排水系統已無法滿足降雨排水的需求。根據《國務院關于促進光伏產業健康發展的若干意見》（國發〔2013〕24號），我國光伏產業出現產能過剩和市場開發不足等問題，而佛山市擁有光伏產業基地，光伏產業發展位于全國前列。因此，利用好雨水資源和光伏資源，將節能減排技術應用到城市更新中，能夠為其他城市更新提供借鑒。

2 MGCS生態節能系統

MGCS生態系統概念的提出是基于雨水分類收集管理系統（Management-M）、雨水花園系統（Rain Garden-G）、城市水窗冷卻系統（Cooling-C）、城市光伏節能系統（Solar-S）四個子系統，主要融合了海綿城市中關于雨水利用的相關技術和光伏產業的相關應用，對舊城區進行改造升級，解決城市內澇，資源不足等問題。

3 品字街歷史文化街區現狀研究

品字街歷史文化街區位于佛山升平和汾江河交匯處，街區由永安路，升平路，南堤路包圍而成，屬于佛山市中心城區的祖廟商業文化中心。街區建筑破損問題較為嚴重，主要表現為升平路沿街建筑外立面受損。街區中基礎設施和排水設施老化嚴重，排水系統管道存到淤堵以及混接的現象，局部內澇和水體污染等問題較為嚴重。

4 雨水分類收集管理系統

4.1 雨水分類處理系統設計背景

目前我國多數城市存在“暴雨即澇”、“城中看海”等現象，同時“以快排為主”的傳統排水方式使70%以上的雨水不能被加以利用，城市缺水問題也難以得到解決[1]。因此，將雨水進行分類，形成一個雨水分類收集管理系統，有助于該片區的生態發展趨勢。

4.2 雨水分類處理系統組成

雨水可分為屋面徑流、路面徑流和覆被地表徑流。屋面徑流在整個雨水徑流中所占的比例較大，可以很好地利用起來；路面徑流主要是硬質地面、街道等產生的徑流；覆被地表徑流經過地表下滲匯集后進入管網系統。故將該系統主要分為分類收集、分類管理以及分類使用三部分。

1）分類收集

道路可采用適當比例的透水鋪裝，將雨水進行粗處理后收集。通過改變綠地設計從而延長徑流時間，有助于雨水下滲。通過建造綠色屋頂和下沉式綠地等對雨水進行收集。

2）分類管理

雨水通過收集后，進行不同程度的粗過濾。由于雨水在初期徑流時攜帶了大量的污染物質，故可采用過濾工藝、沉淀工藝以及消毒工藝等去除徑流中的懸浮顆粒、有機污染物和重金屬離子等有害物質，使雨水可再利用，分類管理可有效提高城市的雨水利用率。

3）分類使用

屋面雨水水質較好，有可引流收集直接利用的優勢，可用于景觀用水、綠地灌溉等。路面雨水需要經過多種手段的特殊處理，處理后可用于街區的公廁用水等。覆被地表徑流經由綠地過濾后，可用于灌溉植物、清洗設備和景觀用水等。

5 雨水花園系統

5.1 雨水花園概述

雨水花園是在自然形成或人工挖掘的淺凹綠地內種植地被植物的專類工程設施。通過土壤和植物過濾、凈化和儲存雨水，從而減少地表凈流量。雨水花園是一種兼具觀賞價值、生態性、持續發展的雨洪控制與雨水利用設施。

5.2 雨水花園的功能組成

雨水花園既滿足生態功能，又滿足觀賞功能，是建設海綿城市的重要實踐。雨水花園能有效改變地表徑流，減輕排水管網壓力，改善該片區環境問題。主要組成有四部分。

1）道路滲透系統

道路滲透系統是指雨水通過路面之間的礫石填充空間滲透到下面礫石層的鋪裝系統。雨水中的污染物和懸浮物在滲透過程中會被截留，起到凈化作用。

2）綠色屋頂

綠色屋頂即在屋頂上鋪設柔軟的綠色植被，減緩降雨徑流，過濾空氣中的污染物[2]。雨水徑流通過處理收集，用于景觀灌溉和公廁用水。根據現場踏勘，初步判定對街區北部和東部部分居民樓屋頂進行綠色屋頂的改造，從而達到調節小氣候生態環境的目的。

3）人工濕地

人工濕地是一種人工淺水生態系統，設計用于處理和儲存雨水徑流，通過污染物的沉降或由植被處理提升雨水質量。品字街歷史文化街區靠近汾江河，可以建造有工程土壤介質和穿孔的排水管道，通過過濾污染物并提供雨水儲存來改善區域內的土壤、濕度等條件。

4）輔助供水

輔助供水指的是從家庭和企業產生的灰水，幾乎可以用于任何不需要高質量用水的用途，其中包括冷卻塔和公廁用水等。再生水的成本較低，具有一定的經濟效益，某種程度上減輕了用水緊張的情況。

6 城市水窗冷卻系統

6.1 城市水窗冷卻系統概述

城市水窗指在城市環境中，能夠實現大氣圈、生物圈、土壤圈、水圈之間通暢的能量與物質交換，保障城市安全與生態環境健康發展的非硬地界面，包括各類城市綠地、農田、裸土地、荒草地、無硬化地的水域等[3]。

6.2 城市水窗冷卻系統組成

對于城市大幅度硬底化的弊端，如何將水元素運用到其中，通過水的聯系將城市生態系統激活，成為最重要的問題。

1）地面水景布置

在品字街歷史文化街區布置地面水景節點，對城市起到冷卻降溫、緩解熱島效應的作用。地面水景用水來源于雨水收集，形成一個資源循環的生態系統。

2）HVAC系統

通過建于社區內部的HVAC熱交換設備，在夜間將雨水冷卻到5℃以下，在白天將冷卻水通過管道流向街區內的各棟建筑，從而達到降溫的作用，最終達到城市冷卻的效果。

7 城市光伏節能系統

7.1 城市光伏節能系統概述

城市光伏節能是在可再生能源的基礎理念上提出來的，利用太陽能的可再生能源發電優勢，為品字街歷史文化街區提供電能系統。使用光伏節能系統有助于減少對化石燃料的依賴，從而保護環境，并且使用光伏發電也可以減少公用事業費用。

7.2 光伏節能系統設計

光伏產品的應用將大大提高品字街歷史文化街區能源的利用，將光伏能源有效地運用在街區的日常生活中，能減少對其他能源的一來，也能創造更多的就業和商業機遇。

1）加裝太陽能板

通過在街區內屋頂加裝太陽能板，由太陽能轉化為電能，實現自然能源的一個轉換[4]。太陽能板的吸收作用，同時也能減少屋頂的熱量，對建筑起到降溫的作用。

2）光伏節能供電點

通過對停車場進行統計調查，街區內有13個停車場。通過設立汽車充電樁，為新能源車提供固定的充電點，減少傳統電能的使用。

8 結語

通過MGCS生態節能系統的綜合改造，對品字街歷史文化街區進行城市更新設計。將水、綠化、能源、生活有機地結合在一起，不僅能夠解決城市內澇，資源短缺，建筑老舊破損等問題，更是提出了一種新的城市更新理念，豐富了現有的城市更新的技術方法，其成果能夠推廣到全國大部分城市的城市更新中。