怎样建设海绵城市?

2019-03-28 10:06 海绵雨水
 国外海绵城市的探索可追溯到19世纪,大规模的建设始于20世纪70年达
 
一、国外海绵城市技术探索
 
早 1852年,巴黎的城市排水系统就被纳入建规划之中。
1859年,伦敦地下排水系统工程动工,1865年完工,全长2000公里。
美国在1972年以前没有内涝防治体系,之后由于合流制污染和城市内涝等原因,开始贵建设大排水系统。
澳大利亚在1974年没有内涝工程体系,由于1974年的大洪水等原因,197年卡死规划建设城市内涝体系。
日本东京于1992年开始建造“地下神庙”,厉时15年,耗资3亿元,终于建成堪称世界上最先进的下水道排水系统。
 
国外主要设计理念包括:
 
1. 美国的低影响开发(LID)采用源头消减、过程控制、未端处理的方法进行渗透、过滤、蓄存和滞留,防治内涝灾害
2. 英国的可持续发展排水系统(SUDS)
3. 澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)
4. 日本城市泄洪系统和雨水地下储存系统
 
1. 美国的低影响开发(LID)
 
LID融合了经济、环境、发展等元素,是一种基于经济及生态环境可持续发展的设计策略。其目的维持区域天然状态下的水文机制,通过一系列的分布措施创造与天然状态下功能相当的水文和土地景观,减轻城市化地区水文过程畸变带来的社会及生态环境负效应。
 
LID于20世纪90年代在美国马里兰州普润斯·乔治县提出,用于城市暴雨最优化管理实践
 
LID设计目标的实现途径
 
最大程度地降低雨洪径流对城市的影响。其技术主要包括减少城市的不透水性面积、保护天然自然资源和生态环境、维持天然的排泄河道、减少排泄管道的应用等。
通过一系列的截流、滞流等径流调控措施使得径流均匀地分布在整个区域,消减其集中性,维持天然状态下径流的汇流时间,并对排泄量进行调控。
实施有效的公众培训,鼓励土地拥有者利用污染控制措施并保护现有具备水文调控功能性的土地景观。
 
LID的主要措施
 
(1)保护和修复城市天然河湖
划定河湖蓝线,立法禁止围填河湖及天然湿地。对已渠化的河道进行生态修复。
 
(2)生物滞留池
 
又称雨水花园(Rain garden),或者生物入渗池(Bio-infiltration)
一般修建于流域上游,通过植物、微生物和土壤的化学、生物及物理持续性储蓄水量并清除污染物,从而达到水量和水质调控目的。
主要组成:植被,有机覆盖层、植物生长介质层。
 
(3)草地渠道
 
是一种狭长的渠道,对来自于停车场、人行道、街道以及其它不透水性表面的径流进行过滤和入渗,与传统区别的是其表面铺设有植被。
 
(4)植被覆盖
 
又被称为绿色屋顶(Green roofs)或者绿覆盖,在不透水性建筑的顶层覆盖一层植被,是由植被层、介质层、过滤层以及排水层等构成一个小型的排水系统。
 
(5)透水性地面
 
表面由透水结构铺装,让初期雨水入渗,下部填筑多孔结构材料制成的垫层,垫层具有吸附降解功能,能够消纳初期雨水的污染。

2、英国的可持续发展排水系统(SUDS)
 
英国环保定义“可持续排水系统”包括对地表水和地下水进行可持续式管理的一系列技术,其设计理念遵循三大原则:
1. 排水渠道多样化,避免传统下水管道是唯一排水出口
2. 排水设施兼顾过滤,减少污染物排入河道
3. 尽可能重复利用降雨等地表水。
 
可持续排水系统,主要通过四种途径“消化”雨水、减轻城市排水系统的压力。
 
一是对雨水进行收集,将从屋顶、停车场等流下来的雨水就地或在附近用水箱储存起来再利用。
二是源头控制,新开发和重新开发项目都要确保尽可能将地表水保留在其源头,方法是建设渗水坑,可渗水步道以及进行屋顶绿化等,
三是指定地点管理,把从屋顶等流下来的雨水引入水池或洼地蓄水池
四是区域控制,通常利用池塘或湿地吸纳一个地区的雨水。
 
英国环境署为推广“可持续排水系统”制定了目标。首先是:英格兰和威尔士所有适合建设“可持续排水系统”的新开项目都建设这种系统。其次是:对现有排水想进行翻新,以可持续排水系统取而代之。英国国家、区域和地方规划政策也都鼓励采用,可持续排水系统。
3.澳大利亚的水敏感性城市设计
 
澳大利亚水资源委员会定义:WSUD是城市规划的各个阶段将城市开发建设与城市的水循环相结合的一种城市规划新途径。
 
WSUD综合考虑城市防洪、基础设施设计、城市景观、道路及排水系统和河道生态环境等,通过引入模拟自然水循环过程的城市防洪排水体系,达成城市发展和自然水循环的和谐共赢。
WSUD体系视城市水循环为一个整体,将雨洪管理、供水和污水管理一体化。
 
WSUD的主要原则
 
一是保护城市流域范围内的自然生态系统(河流、湿地等)
二是通过改善城市排放的雨水径流水质保护地表和地下水质。
三是通过在景观设计中结合雨水处理系统,将雨水处理融入景观特征,提供多功能用途。
四是通过在线短时期的储存(包括回用)减少城市峰值流量,尽可能减少不透水区域
五是减少排放到自然环境中的污水量
六是将雨水作为一种资源进行收集回用于非饮用水用途,降低供水管网系统的需求。
 
目前澳大利亚要求2公顷以上的城市开发必须采用WSUD技术进行雨洪管理设计,其主要 内容包括:
 
1. 控制径流量:开发后防洪排涝系统上下游的设计洪峰流量,洪水位和流速不超过现状
2. 保护受纳水体水质:水质处理目标根据下游水体的敏感性程度确定
3. 雨洪处理设施融入城市景观,力求功能和景观的融合
4. 增加雨水收集回用。
 
水量控制措施:透水铺装,下凹绿地、地下储水池、人工湖、雨洪公园等。
水质处理措施:道路雨水口截污装置、植被缓冲带、生态排水草沟、泥沙沉蓄池、雨水花园、人工湿地等。
 
4.日本城市泄洪系统和雨水地下储存系统
 
日本东京充分利用城市水系防洪功能,让大量降雨流归河道,建设了“首都圈外围排水工程”。在中小河流的适当位置修建储水立坑,立坑之间由地下管道相连,管道最终通向位于东京都附近河流浆糊川旁边的地下水库(地下神庙)
 
地下水库容积有40多万立方米,可以起到存蓄洪水的作用。水库还装有四台由航空发动机改装的高速排水装置,单台功率达14000马力,全部开动时,可以200立方米/秒的速度向江户川内排除洪水。地下储水系统总储量为67万立方米,具有较大的调蓄能力。
 
东京一年至少要遭受5、6次台风袭击却没有被淹过,理由很简单,就是因为拥有完善的城市泄洪系统和雨水地下储存系统。
 
从90年代开始,日本修改了建筑法,要求大型建筑物和大型建筑群必须建设地下雨水储存和再利用系统。
 
这一系统就是将建筑物周围雨水收集起来,储存于地下建设的储水沟渠中,而平时,这些雨水将用于冲洗大楼的厕所和浇灌花木等使用。
 
国外海绵城市建设案例:新加坡
 
新加坡海绵城市建设首先从水系治理开始,由线到面,最终建成绿色花园城市。政府于1977年下定决心改善河流生态环境。历时十年(1977~1987)完成城市水系整治。
 
(1)拆除河道蓝线内的建筑设施,清理河流污染源
 
(2)修复河道岸线,扩大河流缓冲带
 
(3)水面恢复、岸坡绿化

综合国外海绵城市的建设实践,可以发现:
发达国家人口少,一般土地开发强度较低,绿化率较高,在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量。我国大多数城市土地开发强度大,仅在场地采用分散式源头消减措施,难以实现开发前后径流总量和峰值流量等维持基本不变,所以还必须借助于中途,未端等综合措施,从平面拦截到立体拦截,变平地为凹凸不平地,同时根据城市特点,为50年一遇或100年一遇洪水预留出路。
 
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