海绵城市建设理论研究综述

海绵城市建设理论研究综述

据中国网络分析局报道，2016年以来，14个省（区、市）发生了降雨，573个区发生了洪水，造成近900万人死亡，8.3亿人受伤，138亿人直接经济损失。为方便我国学界在海绵城市建设领域开展深入研究，本文从专项设计、技术应用等方面梳理并述评我国在海绵城市建设领域中的已有实践成果与研究文献，通过探讨这些成果与文献的先进与不足之处，对未来该领域的研究方向进行展望，并为现实应用研究与实践工作提供参考。1海绵城市建设的系统规划海绵城市在建设之初，应基于生态理念统筹开展水系工程、道路交通、绿地景观、市政工程等领域的工作，事先提出有针对性的专项系统规划，并将其同城市总体规划、控制性详细规划进行协调与结合，以确保海绵城市建设的科学性、系统性与可实施性。1.1采用分段结构的水系布局城市水系是城市小区域生态与自然环境的重要构成部分，同时也是城市径流雨水自然排放，甚至城市用水排放的重要受纳体、通道和调蓄空间。在未来海绵城市建设与城市水系统调度运行中，除现有溢洪道、排水渠等泄洪主体外，亦应考虑自然水系连通段的景观廊道与泄洪排水渠道的双重功能。在人工水道方面，应充分利用原有自然地形和地貌，工程设计宜与建设地点地势相一致，厂区雨水宜就近排入处理单元。水系的布局与规划可以由单一或多种类型构成，现实当中既有的构成形式包括串联式、并联式与组合式三种。具体来看，既可以根据出水用途独立规划设计雨水通道和湿地，也可按照预处理、调蓄与处理单元的先后顺序选择使用串联和并联形式。若要循环处理雨水和用水，可以采用串联式实现水资源循环使用；若雨水和用水可以直接进行排放，可采用并联式设计水系统以方便出水向附近自然水系排放；组合式的运用则应该综合考虑现实情况与城市需求。1.2国家行政街在市政道路的海绵化方面，主要是要在道路双侧铺设具有吸收、滞蓄、过滤、下渗、净化雨水与补充地下水的低影响设施1.3绿地系统建设的研究绿地系统的构筑是实现生态与景观绿化目标的重要举措。当前，海绵城市建设主要倾向于从园林设计、生态环境系统规划、作用功能等角度切入，以探讨绿地系统的重要性、必要性与建设路径。功能方面，绿地系统除具备海绵城市理念要求的吸水、蓄水、渗水、净水与排水功能外，还具有生态环境保护与城市美化的作用。1.4构建完善的排水系统在排水防涝方面，应综合考虑城市及大区域内的地形地势、水系格局、排水系统与水利工程的现实情况，以规划建设科学有效的排水防涝系统。具体来看，在自然排水防涝通道方面，应对下游水坝大闸进行除险加固，以提升其泄洪挡潮排涝的整体能力；对于上游通道，应人工新开渠道、排水防涝水闸与排水出口，以增强上游分流能力。此外，开展生态恢复治理工程，加强流域水土保持以及增加湿地建设，提升区域整体滞蓄能力也是排水防涝工程的重要内容。2应用技术研究指南中，关于具体技术的介绍与说明也是一个重要部分。通过梳理实践经验和研究文献，本部分主要探讨在绿色屋顶、透水铺装、生态驳岸、下沉式绿地、植草沟、生态驳岸和雨水花园等方面针对具体应用技术的研究情况。2.1雨水收集与利用技术研究绿色屋顶即通过合理设计，在建筑物顶上种植植物，以实现雨水收集，并达到美化环境、改善水质等目的的重要海绵城市建设技术。对于绿色屋顶，现有的研究主要侧重于其功能与建设方法的探讨。首先，绿色屋顶是最为便捷的雨水资源收集方式，适用于工厂、办公楼、居住区、学校等各类建筑。绿色屋顶借助集雨桶或蓄水池可直接实现对雨水的收集储存，收集的雨水可以替代非饮用水，用于洗车、浇洒道路、冲洗厕所等。其次，绿色屋顶技术可有效实现地表径流的减少和缓解径流流速，从而减少地表径流带来的水土流失。再次，绿色屋顶对于美化环境、提升水质，以及为乡土植物提供丰富的生长环境亦具有重要作用2.2渗透涂层透水铺装对于城市景观渗水性的提升具有重要意义，可以促进其表面部分雨水的下渗效率2.3周边雨水汇流绿地下沉式绿地又称下凹式绿地，是一种低于周边地表，且能借助凹槽的作用实现周边雨水汇流的绿地空间。下沉式绿地具有狭义与广义之分，狭义上是指低于周边路面或硬化地面约20cm以下的绿地。广义的下沉式绿地除包含狭义内涵之外，还涉及生物滞留设施、雨水湿地和渗透塘等2.4表湿地公园规划植草沟又称植被浅沟，指拥有植被覆盖的地表沟渠，是一种径流引导设施。植草沟可以结合海绵城市的其他设施，用于收集、输送、调蓄和排放雨水径流，且具有净化雨水的功能2.5生物共生与繁殖生态驳岸是指借助植物或植物同土木工程、非生命植物材料的结合，以缓解坡面与坡脚的易侵蚀性和不稳定性为目的，同时又能实现多种生物共生与繁殖的设施2.6海绵城市建设技术领域雨水花园是一种通过较大范围的园林形式来收集雨水的重要海绵城市建设技术，是城市雨水利用基础设施的构成部分，一般设在地势较低的低洼之处。雨水花园的功能主要在于借助植物来实现初期雨水的净化、滞留和消纳等目的。此外，雨水花园还具有丰富景观、改善局部气候环境等多种功效。除了以上6个突出的海绵城市常用建设技术外，按照渗、滞、蓄、净、用、排6个海绵城市建设目标，海绵城市建设技术研究领域还包括渗透管沟、渗透塘（渗）；植被缓冲带、旱溪（滞）；人工湖面、景观水体、蓄水池等人工水体与天然湖泊、池塘、河流等自然水系（蓄）；人工湿地、稳定塘、湿塘、雨水湿地（净）；雨水罐、雨水储存池（用）；渗渠、初期雨水弃流设施（排）等。3其他研究3.1社会资本合作我国海绵城市建设的资金来源主要是政府与社会两个方面，其中使用最多的融资方式是PPP模式，即政府与社会资本合作的方式，该方式有利于先进技术、管理运营经验与行业领军企业的引入，对于海绵城市投资、建设、运营的体制与机制问题的解决效果显著3.2建成后的风险评价在海绵城市的建设过程中，评估评价主要可划分为建设前的风险评价与建成后的验收考核两个方面。建设前的风险评价涉及经济风险、健康风险、环境风险等，而其中评价的较多的为健康风险和环境风险两个方面。健康风险方面主要考虑收集来的雨水所带来的疾病传播和感染的潜在可能性3.3政策体系不健全现有研究表明我国在保障海绵城市实施的政策、法律法规领域的建设力度是不够的，目前仅有的是一些试行指南、办法、倡议书、意见等，而缺乏专门针对海绵城市或其中内容的权威性政策法律法规，因此法律法规体系不健全3.4国外海绵城市建设经验与启示海绵城市建设理论研究的现有成果涉及古今中外，其中以我国古代经验与国外经验介绍为代表。国外海绵城市建设经验及对我国的启示是实施者与研究们探讨的重要领域，在国外经验研究方面，主要倾向于先进理念与技术应用介绍。例如，对日本、德国、新西兰、美国等国家的具体工程与法律体系建设的推崇4基于我国国情的海绵城市建设研究以《海绵城市建设技术指南》的内容划分为基础，结合海绵城市学术研究的基本模块和方向，本文针对我国的海绵城市建设研究成果进行了文献梳理，发现我国在专项设计、技术应用等海绵城市建设的宏微观领域取得了很多先进的成果，这为我国海绵城市进一步的建设提供了有益指导和经验。虽然我国在海绵城市建设研究中取得了不少的研究成果，但是因受很多因素的限制，仍然存在一些研究不足。第一，加强理论研究，为具体应用提供指导。因为海绵城市建设的起步较晚，我国用于海绵城市建设的指导理论与思想多从国外发达国家引入，因而出现了一昧追求建设与应用，而忽视扎根本土的指导理论与思想体系建设。因此，基于我国特殊情况开展土生土长的关于海绵城市的基础理论研究是未来我国海绵城市建设研究领域的一个重要方面。第二，继续发展技术，提升海绵城市功能。谭术魁等以我国首批16个海绵城市的建设为例，考察了我国海绵城市的建设进展情况，结果发现这16座城市中有近一半的城市的海绵化情况同城市需求不匹配，不能很好地解决城市排水排涝问题，这在一定程度上可以反映出我国海绵城市建设的技术存在缺陷，有待于实施者与研究者们的进一步完善或开发更有效的应用技术。另外，我国很多试点城市在建设过程中仍存在迷茫情况，不知该从何入手。因此，继续完善技术，为建设者们提供指导，以推动海绵城市建设力度，仍是未来需要探讨的内容。第三，开展综合研究，全方位打造海绵城市。海绵城市建设是一个复杂的过程，规划制定与工程实施横跨多个部门、多个学科与领域。而目前的研究多从规划