专家风采
我国“海绵城市”的产生与发展
发布时间:2018-8-30  作者:胡宇晨 江学顶 平 乐 鲁日锋  来源:《中国高新科技》期刊社  浏览量:1798
摘要:自古以来,“治水”一直都是人类发展面临的重要问题之一。而针对近代城市化速度加快、城市化面积扩大后导致的城市生态系统紊乱、城市水循环被破坏等问题,出现了新兴的雨水治理手段,即“雨洪管理技术”。2003年,北京大学俞孔坚教授提出了“海绵城市”的概念,开始研究适用于国内的雨洪管理技术。文章立足当下,搜集大量资料,为我国“海绵城市”的产生与发展进行较为详细的介绍与展望。 关键词:雨洪管理技术;“海绵城市”;城市生态系统 

近年来,“海绵城市”的建设和发展速度愈显加快,除得益于国家政策扶持和大力推广外,“海绵城市”适用于我国城市雨水治理的实际情况也是重要的原因之一。从国外的各类雨洪管理技术,到我国创立的“海绵城市”理论,之间有什么共同点又有什么不一样,如何让我们的城市水环境保持良好的循环?我国如何在雨水治理方面,保持我们该有的步调,往良好的发向发展,这是当前“海绵城市”理论发展的关键性问题。

1 国外雨洪管理技术的出现与发展

城市排水系统从大约距今3000年前就开始出现在人类活动的聚集地,当时只以将水从城市排出去为目的。而从19世纪开始,以美国为代表的发达国家便开始形成最初的现代排水系统。

从最初的排水系统到现在的雨洪管理技术,西方国家的发展有相当长的一段历史。美国的发展历程经历了从非点源污染控制(BMPs)到水质水量控制(LID)再到与景观、规划角度相结合(GSI)的完整雨洪管理体系,其中美国马里兰州乔治王子郡的雨水花园是LID应用最早的设施;BMPs也有很多实际案例和实验室案例,如希腊西部Arachtos流域地表水的污染控制,北卡罗来纳州夏洛特用BMPs评估生物截留单元表现出的沉积物和营养负荷等。英国从2010年开始在整个英国境内开始全面推行“可持续城市排水系统”。SUDS可持续城市排水系统是一个以三级层面管控为框架,实行雨水收集、雨水流速控制、雨水终端汇集控制的雨洪管理技术,在高度城镇化的英国,对雨水的把控尽量分布在整个径流过程的每一段,使其不在某一段或多段过程中因径流量暴涨导致洪涝灾害的发生。在英国国内小到社区大到城镇,都有各类可持续排水设施的应用如透水路面、人工洼地、池塘湖泊等。澳大利亚在20世纪90年代提出的水敏感城市设计WSUD(水敏感城市)的概念主要是把城市规划设计与城市水循环(主要是雨水)良好结合有机统一的产物,而其主要措施则是用城市规划的设计手法去布局雨洪管理中涉及到的工程性、非工程性措施,使两者之间互相促进,同时解决城市发展和城市水循环两个问题。

2 我国雨洪管理技术——“海绵城市”的产生与发展

2.1 国内现状水环境问题

改革开放以来,我国的经济实力以惊人的速度在不停地增长,城市化的脚步不断地向前迈进,与此同时,高速城市化给环境带来的负面影响也在与日俱增,其中“水问题”是最具代表性的问题之一。而在“水问题”中,水环境是长期以来一直受到重点关注的方面。

而除去水质问题外,近年来另一“水问题”映入学者的眼帘,那就是雨水问题。城市化的地区,其城市化程度与不透水面积是成正比关系的,也就是说在我国越是高度发达的城市,其城市中不透水表面积越大。不透水的城市表面,严重阻碍了雨水的自然下渗,影响了自然状态下的水体循环过程,导致洪涝灾害的发生,对生命财产安全和城市建设有着极大的危害。

我国住建部在2010年对全国共计351个城市的城市洪涝灾害调查显示,从2008年开始,有至少200个以上的城市至少发生过大小程度不一的内涝,占被调查城市数量的62%;而每年内涝情况超过3次以上的城市达137个,甚至原本干旱少雨的如沈阳、西安等北部、西部城市也出现内涝情况。诸如北上广深杭等省会级城市,更是内涝灾害的高发地。

2。2 “海绵城市”的产生

面对洪涝灾害问题,我国从20世纪80年代开始对此现象进行研究。当时对城市内涝情况成因的分析,比较偏向于我国温带季风性气候外加城市化影响而形成的局部地区性小气候如“热岛”“雨岛”气候等的影响,因此大部分学者集中研究江河流域附近的城市内涝。从20世纪90年代开始,城市内涝开始具有普遍性,很多不处于江河流域附近的城市也因暴雨等极端天气导致内涝灾害。我国学者开始深入研究内涝灾害的形成机制,其中城市建设和城市管理等因素被考虑进去。从这一阶段开始,对城市内涝的研究开始考虑人为因素的影响,并有针对性地展开研究和提出相关举措。进入21世纪后,对城市内涝的研究,不再单独看作雨水过量的问题,而是和缺水、干旱一起作为城市水环境的整体良性循环的问题进行研究。

我国在2003年初次提出的“海绵城市”理念,其核心概念与90年代初美国提出的LID理论有着异曲同工之妙。上文中提到LID的核心理念是通过一系列的分散小型的源头控制设施,使城市水循环、水文条件尽量保持开发前后的一致性。这种理念对自然环境是绝对友好的,任何一种人为设计的排水输水设施都不可能优于大自然的水文循环,因此将城市水循环尽最大可能地保持与原有自然水循环的一致或大方向上的相似,是对自然环境最友好、也最适宜人类生活的方式。

2.3 “海绵城市”的实际应用

20世纪初至现在的十几年间,我国“海绵城市”的理论完善和实际案例的布局观察,初步有了一定程度的收获。如北京中关村生命科学园的“大地生命的细胞”人工湿地绿地系统,用以收集雨水和净化中水;如哈尔滨群力雨洪公园,通过原有湿地和人工开挖将公园使公园在整个城市中变成一个蓄水池,既能收集过滤雨水,也能起到亲水公园的作用。

“海绵城市”在具体化的措施上应用非常广泛,比如应用到一些单体建筑之上,如笔者发明设计的“一种绿色屋顶种植结构”,就属于“海绵城市”具体措施中的“绿色屋顶”一类,通过在种植层和储水层之间设置至少两层的抽屉式的过滤层,通过过滤层中容置的滤水材料的不同配搭,然后多个种植单元之间两两相扣,满足不同的水过滤需求,从而大大减少了水资源的浪费,亦实现了屋顶绿化种植结构的多功能化。

目前,我国已有数十个“海绵城市”试点城市,我国国土面积宽广、气候复杂,因此南方与北方的“海绵城市”建设有着功能上和做法上的差别。南方的试点城市做得较有示范性的有深圳、常德、广州等;北方较有示范性的城市有白城、沈阳、济南等。南方因雨量较大,“海绵城市”主要设计布局方向为减缓洪峰、降低径流量,以达到减少洪涝灾害的目的,如苏荇霄提到的对深圳市口袋公园进行改造,将口袋公园“海绵”化使其兼备雨水调蓄功能,达到雨水控制目标。如张剑飞提到的常德市姚湖公园通过地形设计、分区组织、分级集水等统筹规划的方法,从不同层面统一布局,达到雨水的综合管理利用;北方因雨量小降雨不足,“海绵城市”的主要方向为雨水二次利用、蓄水、回补地下水,如白城市主要以强透水铺装铺设地面以增加雨水下渗速度,减少大型植物和大面积绿化种植以增加径流速度快速收集雨水;如呼和浩特市采用渗水铺装、下沉绿地等低影响开发措施,减少硬质路面比例,补给地下水,缓解地下水超采压力等等。

2。4 我国“海绵城市”目前存在的不足

我国“海绵城市”目前处于迅猛发展期,但与国外雨洪管理技术相比较,因发展时间尚短,因此存在着一些不足需要改进。本文认为我国“海绵城市”目前存在的不足有两点:一是理论研究尚未得到相应的落实。从国内有了洪涝、干旱等问题并且在城市建设的过程中逐渐放大后,我国的学者专家们对此类问题一直有着相关的研究与成果得出,但纵观目前试点的“海绵城市”,大部分都采用较为单一的工程性措施进行“海绵体”的建设,相关最新理论与成果并没有得到很好的实践和应用。比如,华南理工大学王兆礼教授关于江河径流、气候、水文等的相关理论研究,可以充分加以实践和尝试应用到海绵城市的建设中。二是我国的“海绵城市”由于尚在发展阶段,还未达到成熟期,因此大部分城市“海绵体”都属于试点,而只有在整个城市或大范围内进行设计和布局,才能得到明显的效果,得到良好的应用和较为良性的水循环。

2.5 “海绵城市”的发展趋势

2014年2月,我国《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》明确指出:“督促各地加快雨污分流改造,提高城市排水防涝水平,大力推行低影响开发建设模式,加快研究建设海绵型城市的政策措施”。同年10月,住房城乡建设部出台《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》。这一系列可以说是措施标志着我国城市雨水管理治理工作全面打开,而其中“海绵城市”则可以说是我国雨洪管理技术的核心理念。在颁布了一系列规定后,从2015~2016年,由我国财政部、住建部、水利部联合开展的“海绵城市”试点城市名单公布,共30个城市,其中包括北京、上海、天津、厦门、济南等。

3 结语

随着城市化进展的加快和程度的加深,自然水循环将会越来越少,这是不可避免的情况,而如何人为地模仿自然水循环用以保持生态环境的优良,自然少不了良好的雨洪管理技术的实施,因此我国“海绵城市”的建设和发展已经势在必行。关键在于如何做好系统的城市规划,有效的技术引领,高质量的工程措施,对现有的不足进行改进,将“海绵城市”的优势和我国城市的实际情况良好地结合起来,促进城市形成良好的、可持续的水循环,为形成良好的城市生态系统打下坚实的基础。

 

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收稿日期:2018-06-01

作者简介:胡宇晨(1993-),男,广东梅州人,佛山科学技术学院交通与土木建筑学院硕士研究生,研究方向:海绵城市与防洪排涝。

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