海绵城市的技术体系

海绵城市的技术体系

1海绵市的背景水是城市可持续发展的最重要、最复杂的限制因素。水系统的破坏也是中国城市和农村环境破坏中最突出的问题。2必要性与可行性文章以山东临沂为例,从城市、区域到基地3个层面,分析水环境,梳理水格局,总结水问题,明确研究目的,探讨“海绵城市”技术在李公河滨水绿地的适用性,并从以下2个方面分析建设“海绵城市”的必要性及可行性。2.1现代商贸中心临沂市位于山东省东南部,地近黄海,有沂河、沭河、中运河、滨海四大水系,是中华文明的重要发祥地之一,也是具有滨水特色的现代工贸城市和商贸物流中心。临沂属暖温带大陆性季风气候区,四季变化明显,多年平均降水量818.8mm,具有“时空分布不均且年际、年内变化大”的特点,汛期降水量约占年降水量的80%,暴雨则集中在7—8月,约占年降水量的50%,导致夏季成为“逢雨必涝、旱涝急转”的高发时期根据临沂市水利局2016年统计,全市水土流失综合治理面积约为44.6万hm2.2区域水环境2.2.1自然地形及地貌临沂经济技术开发区属沂沭河下游冲积平原的中上部,整体地势西北高东南低,地势自然坡度为1‰左右,地形以平原为主,在东西中部形成一道分水岭,西侧李公河属沂河水系,东部玉白河及其支流解白河属沭河水系2.2.2旱涝不均,年际丰水年级受季风性气候影响,区域内地表水系年径流量变化幅度大,丰枯交替,旱涝不均,经常出现连续丰水年或连续枯水年。随着李公河及其周边区域的不断开发建设,城市用水由以地下水为主逐渐转变为以地表水为主,地表流量减少,甚至在枯水期时断流,影响河道生态水量2.2.3李公河周边水环境问题描述滨水绿地作为该区域实施“海绵体”建设的重要载体,存在以下问题:1)据统计,沂河临沂站多年平均含沙量1.15kg/m从整体格局到单一介质,由宏观解析到微观分析,将李公河及其周边区域的水环境问题分为三大类:水质问题、水岸问题、水患问题(表1)。文章针对李公河滨水绿地的三大问题,对水质进行净化,对水患进行调控,对水岸进行保护,用3项适用技术进行修复治理。3建立生态基础设施为解决水质、水岸和水患三大水环境问题,以“细水长流”为设计理念,使暴雨化细流,细流且长流,以“建立生态基础设施”为1项策略导向,以水域净化工程、河岸修复工程和雨水滞蓄工程为3种技术方法,维护良性雨水循环,增强当地以水生态为主的生态系统的自适应性。3.1不同土游憩要素组合成生态网络首先立足于区域尺度,在宏观层面上将自然要素、生物要素和乡土游憩要素串联起来形成1个最佳生态网络。针对滨水区域构建水安全格局、生物安全格局和游憩安全格局三者叠加的区域生态基础设施,为项目所在区域提供持续的生态系统服务(图2)。3.1.1水安全格局的叠加水安全格局的建立是区域生态基础设施的核心。通过模拟径流过程和淹没分析找出潜在的汇水廊道和易受淹地区,在规划过程中尽量预留这些区域,降低内涝风险,并将分析叠加得到水安全格局。最后针对不同功能片区的主要水问题,提出相应“海绵体”模式予以对应。3.1.2河流生态系统的稳定性受区域内主要以林木、草本为主,植被覆盖状况及生态环境条件较差,自然生态系统的削弱和河流生态系统的不稳定影响该区域的生物多样性。以鸟类为指示物种,分析其现状及分布状况,遵循保护生物学的基本原则,建立生物安全格局。3.1.3休闲安全模式沂河被临沂人民誉为“母亲河”,自然旅游资源丰富,沿河流两侧的文化游憩资源尤为集中3.2绿色海绵生态廊道微观层面的重点是“海绵体”在工程上的落实,用水域净化工程改善水质问题,用河岸修复工程解决水岸问题,用雨水滞蓄工程缓解水患问题,打造一条“绿色海绵生态廊道”(图3)。3.2.1河流水质污染治理方法和技术为改善水质,首先对李公河进行河底淤泥清除和沿河垃圾清除。由于李公河并非主要纳污河流,其由污水引发的面源污染程度较低,因此水域净化工程主要采用植物生态技术,以自然生态系统修复河水水质污染。具体措施主要包括以下几个方面(图4)。1)在滨河的主要雨污排放点源布置湿地斑块生态设施,对雨水、污水进行收集和处理,避免其直接排入地表水与河流,实现就近净化水质。2)在洪水位以上区域种植层次丰富的水杉等中生植物和风箱果、连翘等旱生植物;常水位和洪水位之间是最为脆弱的生态边界,在此边界上种植芦苇、蒲草等耐水湿的植物;在常水位以下区域种植荷花、金鱼藻等水生植物,利用根系保持水土。降水经岸线层级净化后进入河流,在河流中设置生态浮岛以稳定水质3.2.2坡度分类结果河岸是水陆生态系统之间的生态交接带,为解决河岸的各类问题,构建良性循环的河岸生态系统,在进行河岸修复时根据坡度将其分为台地区和坡地区。台地区呈现多层阶梯效果,铺设生态砖、蜂巢等新材料起到护坡的作用,最下层的梯田和最上层的梯田分别对应5年一遇和20年一遇的洪水高度,防洪线采用可淹没的不同安全级别的柔性防汛堤(图5);坡地区采用植物缓冲带,通过土壤下渗作用、植被拦截作用减缓地表径流流速,保持水土并产生一定的净化水质的作用(图6)。3.2.3透水混凝土透水路面雨水滞蓄工程与短距离的市政管网相配合,使暴雨期雨水滞蓄、枯水期地下水回补,增强旱涝调蓄功能,形成良性雨水循环系统1)道路改造。道路作为不透水下垫面,其水环境问题是李公河两岸下垫面中水环境问题最为突出的一类根据不同道路等级,人行道采用10cm厚的透水混凝土路面,空隙大,传热性低,可以起到良性透水的作用。雨水渗透到达约15cm厚的碎石垫层,该层由驳岸裸露废弃块石填充,在其中进行过滤,并在垫层中埋设与两侧的卵石渗水槽相通的排水管,进行雨水消化。由于车行道对道路路基强度和稳定性要求较高,而透水沥青路面的潜在风险较大,因此采用半透水路面。2)湿塘。湿塘是一种既拥有休闲娱乐和景观功能,又能发挥调蓄功能的多功能水体,一般由6个部分组成:进水口、前置塘、主塘、溢流出水口、护坡及驳岸、维护通道3)蓄水池。蓄水池是具有雨水调节和雨水储存功能的设施,在暴雨期间暂存雨水和地表径流,蓄排结合4实用应用和效果4.1年径流总量控制率临沂市属于年径流总量控制区的第IV区,即年径流总量控制率为70%~85%。根据《临沂市排水防涝综合规划》所规定的临沂市中心城区海绵城市总体规划的年径流总量控制率为75%。综合考虑设计区域环境状况,本次设计区域的年径流总量控制率设定为75%,对应的设计降雨量为取值30.7mm4.2提升景观,提升防洪工程针对水质问题,通过点源湿地净化水体;针对水岸问题,通过河岸修复保持水土、增强堤防,提升景观;针对水患问题,通过道路改造、湿塘、蓄水池等生物滞蓄技术,广泛地増加了汇水点,有效分流,并顺应自然水流循环梳理水文,降低径流水量,达到了雨水管控、防治灾害的作用(表3)。4.3对设计的不足的解决建议从上文数据分析可知,下沉式绿地和植物缓冲带效果最佳,且下沉式绿地与植草沟的综合应用、道路改造均取得了极其可观的效益,雨水的定量消纳已初步实现“细水长流”的目标。同时,针对设计中仍然存在的不足之处,例如在土壤方面欠缺考虑,在后续研究中可尝试通过改良土壤结构提高下垫面渗水率;在植物方面由于地理环境因素,选择范围较为狭窄,尤其是水生植物运用有限,水体自净效果不理想,反映出我国北方城市“海绵城市”建设的一些局限性问题,针对这些问题,提出以下建议:1)加强“海绵”技术研发,解决功能多、跨度大的城市水生态和水环境问题;2)关注雨洪动态发展,根据不断更新的城市水环境问题,加强针对性研究;3)完善城市水系管理,在生态安全大格局上实现体系完善、法规健全和管理到位的目标。5从不同角度探讨李公河滨水绿地的水景观问题与传统规划设计方法相比,将“海绵城市”应用于滨水绿地设计中,更强调低影响开发技术体系与景观规划设计的多层次复合关系,更突显水与绿地的相互依存关系。本规划从城市水环境大视角出发,将滨水景观纳入城市生态环境整体中考虑,并针对李公河滨水绿地的水质、水岸和水患特性,初步解决