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海绵城市(LID)的内涵、途径与展望

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2021-12-20 08:06:26

来源:江苏盈源环保科技有限公司

  在城镇化的大背景下,我国每年有一千多万人进城,新建成的建筑相当于世界建筑总量的一半。
  在这种情况下,如果不引进海绵城市的建设模式,我国的城市地表径流量就会大幅度增加,从而引发洪涝积水、河流水系生态恶化、水污染加剧等问题。海绵城市就像一块海绵那样,能把雨水留住,让水循环利用起来,把初期雨水径流的污染削减掉。本文介绍海绵城市的基本内涵、实现海绵城市途径、并对深化海绵城市建设的新技术作了展望。
  1海绵城市的四项基本内涵
  1.1海绵城市的本质­--协调和谐解决城镇化与资源环境
  海绵城市的本质是改变传统城市建设理念,实现与资源环境的协调发展。在“成功的”工业文明达到顶峰时,人们习惯于战胜自然、超越自然、改造自然的城市建设模式,结果造成严重的城市病和生态危机;而海绵城市遵循的是顺应自然、与自然和谐共处的低影响发展模式。传统城市利用土地进行高强度开发,海绵城市实现人与自然、土地利用、水环境、水循环的和谐共处;传统城市开发方式改变了原有的水生态,海绵城市则保护原有的水生态;传统城市的建设模式是粗放式的,海绵城市对周边水生态环境则是低影响的;传统城市建成后,地表径流量大幅增加,海绵城市建成后地表径流量能保持不变。因此,海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发(Low impact design or development,LID)。
  1.2海绵城市的目标—让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害
  一是保护原有水生态系统。通过科学合理划定城市的蓝线、绿线等开发边界和保护区域,更大限度地保护原有河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠、树林、公园草地等生态体系,维持城市开发前的自然水文特征。
  二是恢复被破坏水生态。对传统粗放城市建设模式下己经受到破坏的城市绿地、水体、湿地等,综合运用物理、生物和生态等的技术手段,使其水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复,并维持一定比例的城市生态空间,促进城市生态多样性提升。
  我国很多地方结合点源污水治理的同时推行“河长制”,治理水污染,改善水生态,起到了很好的效果。
  三是推行低影响开发。在城市开发建设过程中,合理控制开发强度,减少对城市原有水生态环境的破坏。留足生态用地,适当开挖河湖沟渠,增加水域而积。此外,从建筑设计始,全而采用屋顶绿化、可渗透路而、人工湿地等促进雨水积存净化。据美国波特兰大学“无限绿色屋顶小组”(Green roofs unlimited)对占地723 acre(1 acre=0.004 047 km2)的波特兰商业区进行分析,将219 acre的屋顶空间—即1/3商业区修建成绿色屋顶,就可截留60%的降雨,每年将保持约6 700万gal(1 gal≈3.79 L)的雨水,可以减少溢流量的11%~15%。
  四是通过种种低影响措施及其系统组合有效减少地表水径流量,减轻暴雨对城市运行的影响。
  1.3转变排水防涝思路
  传统的市政模式认为,雨水排得越多、越快、越通畅越好,这种“快排式”(见图1)的传统模式没有考虑水的循环利用。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针,把雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水密切结合,统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标。具体技术方而,有很多成熟的工艺手段,可通过城市基础设施规划、设计及其空间布局来实现。
  总之,只要能够把上述六字方针落到实处,城市地表水的年径流量就会大幅下降。经验表明:在正常的气侯条件下,典型海绵城市可以截流80%以上的雨水。
  1.4开发前后的水文特征基本不变
  通过海绵城市的建设,可以实现开发前后径流量总量和峰值流量保持不变(见图2),在渗透、调节、储存等诸方而的作用下,径流峰值的出现时间也可以基本保持不变。水文特征的稳定可以通过对源头削减、过程控制和末端处理来实现。习总书记在2013年的中央城镇化工作会议上明确指出:解决城市缺水问题,必须顺应自然,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。由此可见,海绵城市建设己经上升到******战略层而了。
  图1海绵城市转变排水防涝思路
  图2低影响开发水文原理
  总之,通过建立尊重自然、顺应自然的低影响开发模式,是系统地解决城市水安全、水资源、水环境问题的有效措施。通过“自然积存”,来实现削峰调蓄,控制径流量;通过“自然渗透”,来恢复水生态,修复水的自然循环;通过“自然净化”,来减少污染,实现水质的改善,为水的循环利用奠定坚实的基础。

海绵城市


  2 2建设海绵城市的三种途径
  2.1区域水生态系统的保护和修复
  首先,识别生态斑块。一般来说,城市周边的生态斑块按地貌特征可分为三类:******类是森林草甸,第二类是河流湖泊和湿地或者水源的涵养区,第三类是农田和原野。各斑块内的结构特征并非一定具有单一类型,大多呈混合交融的状态。按功能来划分可将其分为重要生物栖息地、珍稀动植物保护区、自然遗产及景观资源分布区、地质灾害风险识别区和水资源保护区等。凡是对地表径流量产生重大影响的自然斑块和自然水系,均可纳入水资源生态斑块,对水文影响更大的斑块需要严加识别和保护。
  第二,构建生态廊道。生态廊道起到对各生态斑块进行联系或区别的功能。通过分别对各斑块与廊道进行综合评价与优化,使分散的、破碎的斑块有机地联系在一起,成为更具规模和多样性的生物栖息地和水生态水资源涵养区,为生物迁移、水资源调节提供必要的通道与网络。这涉及到水文条件的保持和水的循环利用,尤其是调峰技术和污染控制技术。
  第三,划定全规划区的蓝线与绿线。以深圳光明新区为例,作为*********的生态城示范区,光明新区规划区范围之内严格实施蓝线和绿线控制,保护重要的坑塘、湿地、园林等水生态敏感地区,维持其水的涵养性能。同时,在城乡规划建设过程中,实现宽广的农村原野和紧凑的城市和谐并存,人与自然和谐共处,这是实现可持续发展重要的、甚至是******的手段。
  第四,水生态环境的修复。这种修复立足于净化原有的水体,通过截污、底泥疏浚构建人工湿地、生态砌岸和培育水生物种等技术手段,将劣V类水提升到具有一定自净能力的IV类水水平,或将IV类水提升到III类水水平。

  第五,建设人工湿地。湿地是城市之肾,保护自然湿地,因地制宜建设人工湿地,对于维护城市生态环境具有重要意义。以杭州的西溪湿地(见图3)为例,原来当地农民养了3万多头猪,并把猪粪作为肥料直接排到湿地里去,以增加湿地水藻培养的营养度来增加鱼的产量,造成了水体严重污染。后来重新规划设计为湿地景区,养猪场变成了充满自然野趣的休闲胜地,更重要的是,出水口水体的COD浓度只有进水浓度的一半,起到了非常好的调节削污作用。整个湿地像一个大地之肾,把水里的营养素留下来,滋养当地的水生植物和鱼类,虽然鱼的产量可能会下降,但品质得到了提升,生态鱼比市场上的普通鱼价格提高了一倍。

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