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該園林景觀項目處于我國陜西省北部的榆林市榆陽區,園林景觀和榆陽區巨豐小區融為一體,該地和相鄰,一年四季的氣候較為分明,年降水量略低于我國平均水平,適合種植的植物主要為灌木類,該地區南部與中部的地勢較低,東部和北部地勢較高,整體凹凸不平,項目總面積為23452m2,園林景觀的面積約為20000m2。該園林景觀采取了海綿城市建設理念,對水資源的收集與再利用格外重視,在設計中,引入了我國古典園林的傳統元素,雕塑、浮雕的設計為明顯的清雅風,且在鋪裝上具有鮮明的中國風紋樣,如中國結等。在保證生態效益的同時體現出和諧的美感,讓功能與景觀得到結合,讓場地優勢得到發揮,并體現出人文特色。
2 海綿城市建設理念的具體實踐
2.1 雨水收集
為保證雨水的利用率,并預防暴雨引起的雨洪現象,該園林內部的大部分樹池都為下凹式,可以讓植物可以得到雨水的直接回灌。雨季到來時,利用抬高設計的透水路面可以讓雨水流入綠地滲透,而沒有流入綠地的雨水會流到路面附近的雨水槽或是下凹綠地里面,通過植物的過濾會進入到園林景觀中的人工湖,還有一部分會在凈化處理之后被儲存到蓄水箱里,將其利用到景觀當中。
2.2 微地形處理
微地形處理一方面能夠收集、儲蓄與凈化雨水,另一方面可以豐富園林景觀的設計。將下凹式的雨水溝設置在水岸旁邊,讓雨水流到綠地,完成雨水灌溉,植物過濾后會再次流入水系之中,實現再次利用[1]。在設計雨水溝時,該園林景觀考慮到整體美觀性,在雨水溝表面增加了一些裝飾元素,利用這些裝飾可以讓其和自然景觀完美融合。同時,因為該園林所在地形凹凸不平,在設置蓄水池和排水溝時就很好結合了自然特點,降低成本投入。
2.3 透水地面
在該園林景觀的設計中,為解決地面徑流帶來的不良影響,在景觀內部使用了很多的透水鋪裝,鋪裝的面積與徑流的能力是具有密切聯系的,一般情況下,二者之間是成正比的。因此,在非機動車的路面都采用了透水材料。而為了園林景觀具有更好的觀賞性,由卵石、植草磚等材料組合留出了下滲空隙。其整體地面可分為五層,即土基、透水基層、透水墊層、透水找平層和透水磚面層,微孔設計的滲透水磚可以保證良好的下滲率。因為該地區有風沙現象,園林負責人規定了管理人員在維護時將地面清掃干凈,以保證透水地面可以發揮良好的效果。
2.4 園林水景
2.4.1壁流水景。在該園林景觀內,在主入口處設計了壁流水景,在壁面上端,會有水流出,沿著墻面垂直流下,水體本身并不厚,所以會在流過墻面時呈緊貼狀態,好似小型瀑布一般,極其富有觀賞性[2]。同時,流經墻面上設計了“女媧補天”的浮雕,在水體流經時,浮雕會顯現出來,讓其和景觀具有更好的協調性。這種設計對水資源與電力資源的要求程度較低,且在該園林景觀中,收集雨水、過濾雨水的設施和壁流水景是相連的,具有生態效益和經濟效益。
2.4.2 人工湖。因為該園林景觀地形本身凹凸不平,所以在修建人工湖時充分利用了地勢特點,設計在了土層細膩且地勢低洼的地方,人工湖面積較大,在園林景觀的中心區域??紤]到滲透力的影響,在湖體底部設計了防漏層。人工湖周邊為淺灘設計,在淺灘外圍,種植了大量的抗旱花卉和多種灌木,讓整體更具美感??紤]到冬季的寒冷,在設計駁岸時選擇了砌石型,其基質較為穩固且埋設深度較淺,大約在近水面30m,可以滿足施工標準和防凍要求。值得一提的是,如果園林景觀的主要功能為成人鍛煉和兒童嬉戲,可設計薄水景觀。
2.5 生態停車場
海綿城市是一個復雜的城市系統,而園林綠地便是該系統中的重要組成部分,能夠為城市建設與自然提供一個和諧相處的途徑,在海綿城市中具有綠化環境和調節水系統的功能,有效實現和保證了海綿城市的平衡發展與建設,由此可見園林綠地與城市發展有著密切關系,直接影響了城市的健康可持續發展。在海綿城市建設和發展中實現園林綠地,不但能夠有效提高海綿城市建設質量,還能夠有效提高海綿城市建設中的自然水文穩定性,預防和避免了內澇等發生,有效解決了雨水超標問題。
1海綿城市中園林綠地層次的規劃
第一,冠層,即綠地樹木的冠層(主要是指喬木)、主要功能是滯留雨水,在海綿城市建設標準中,要求喬木的覆蓋率必須70%;第二,表土層,即園林綠地的表土,主要功能疏滲地面雨水,其速度和流量等因素是決定雨水疏滲效率的關鍵,表土疏滲效率不高,將導致雨水徑流在地面上,所以要適當增加地表植被層次,以促進根系生長來固定城市雨水;第三,根際層,即園林綠地根際部分,主要功能是滯留雨水,并且還具有一定活力,其根際發達,有效增加了園林綠地的雨水疏滲量[2]。
2海綿城市中園林綠地的建設
(1)綠地地形的建設。第一,對即將實施園林綠地建設的自然地形及植被進行有效保護;第二,根據自然地形及植被進行園林綠地的規劃、設計和建設,并合理有效地控制綠地地形,充分發揮園林綠地功能;第三,建設人員要充分利用自然海綿體,對園林綠地中的水塘和水池進行合理的小范圍改動;第四,要根據實際需要構建小型攔水壩,以實現對雨水的滯留和疏導,同時在地形設計中,要將園林園路建設成平臺且均高于兩側的綠地,以實現有效排滲雨水。(2)綠地水體的建設。第一,建設過程中一般遵循降峰減流原則,鼓勵蓄水小壩的建設(包括水體和水景等);第二,在建設園路和洼地時,要在其周圍設置相應的排水系統,另外還根據園林綠地整體建設需要適量增加地下蓄水池,要保證綠地水體面積>20%。(3)下沉式綠地的建設。下沉式綠地是指園林綠地中下沉式的綠地,其狀態主要表現為下凹和低勢,下沉區域主要位于綠地和硬化地面之間,下沉的標準要與綠地總體高程相差5~25cm,即低于綠地5~25cm,因為下沉綠地的下凹性,決定土壤和植物配置是實現下沉綠地疏滲功能的關鍵,所以一般會放置改良黏性高的土壤和栽種兩棲植物。
3海綿城市中園林綠地的生態鋪裝及屋頂的綠化設計
(1)海綿城市中園林綠地的生態鋪裝。海綿城市建設的主要表現便是園林綠地生態鋪裝,生態鋪裝不但能夠充分體現出海綿體的特征,還能提高海綿城市的吸水和蓄水功能,更能夠有效解決大雨徑流等突發性問題。所以有必要了解園林綠地的生態鋪裝,關于生態鋪裝可以從以下幾方面進行了解:第一,園林生態鋪裝具有服務性,其自身的自然的鋪裝、園林綠地和園林河湖水體等都是園林生態鋪裝服務對象,一般出現并覆蓋在海綿城市地面上;第二,園林綠地生態鋪裝是海綿城市實現園林綠化中使用水體最多和堤岸覆蓋率最高的部分;第三,人工覆蓋的設計依據和方式,可以根據生態鋪裝狀態變化而產生,進而實現原有排水渠的改造;第四,為實現自然化的園林綠地生態鋪裝,要求相關技術人員基于人工水渠基礎,利用植樹種草方式,實現園林綠地生態鋪裝的自然體應用。(2)海綿城市中屋頂的綠化設計。第一,植被層的截水設計,該設計要基于植被距離10cm的基礎上進行,設計的雨水截留量為3mm;第二,土壤層的截水設計,該設計要基于屋頂土壤基質高、空隙小且植被距離為10cm的基礎上進行,設計的雨水截留量為8mm;第三,蓄水層的截水設計,該設計主要針對蓄水層結構,且基于蓄水層為容器的基礎上,實現雨水截留量為30mm的設計;第四,蓄水系統的截水設計,該設計原理主要是通構建屋頂排水系統,實現對溢出雨水的收集,并將其存入到蓄水池內,以實現后期備用。
4結語
綜上所述,海綿城市建設不但適應了中國社會主義可持續發展要求及需求,還實現了城市、人與自然的和諧相處,更有效解決了城市排水難、排水污、排水浪費等問題,實現了充分利用自然降水與最大限度節約水資源,保證了城市的平衡可持續發展。園林綠地作為海綿城市體系的重要組成部分,對海綿城市建設與發展起著關鍵性作用,在海綿城市建設中實現園林綠地,能夠實現自然降水在城市運營中的有效循環,有效預防和避免了洪災的發生,保障了城市運營的經濟效益和社會效益。
參考文獻
二、建設海綿城市對于促進城市發展的重要意義
1.海綿城市建設有利于緩解城市缺水問題。海綿城市,就像海綿一樣,可以對于涵養水源、保護環境起到關鍵作用。隨著城鎮化建設的推進,很多城市出現了水資源短缺的問題,這極大影響了城市的發展和社會的穩定,對于建設現代化城市有極大的阻礙作用。在全國城市當中,多數一線城市開始出現了缺水的現狀,尤其在北京、天津、河北地區,城市缺水問題已經上升為一個關鍵問題。有關資料顯示,在降水中,將近一多半的雨水可以被土壤吸收,一小部分水作為徑流水流失走。但是由于城市為公共交通讓步,很多地方都地面硬化,造成大多數水白白流失,極少部分被土壤吸收。故而,推進海綿城市建設可以緩解城市缺水這一問題,即通過把水涵養起來轉化為地下水供給人們利用,以減少缺水對人們生活的影響。2.海綿城市建設有利于減少城市洪澇災害。2016年是近10年來降水最多的一年,連續幾天的特大降雨造成許多城市成為“威尼斯小鎮”。出現這種現象,主要是城市排水設施跟不上城市發展的需要。這種情況下推進海綿城市建設成為解決這一問題的關鍵。通過海綿城市建設,將“排水、滲漏、儲存、滯留”等處理降水的設施有機的結合在一起,讓城市降水不單單通過排水這單一手段來解決,通過綜合手段來治理,極大地增強城市防洪排澇的能力,很大程度的減少城市洪澇災害的發生。3.海綿城市建設有利于提高城市人文和自然環境。由于地面硬化導致城市地下水位降低,城市缺少自然資源對氣候的凈化和吸附,造成空氣質量降低和城市溫度的顯著提高,產生熱島效應,這些都嚴重影響了居民的安全生活。海綿城市的建設必然需要對城市進行科學的規劃和分析,創造出適合城市發展的自然資源和生態環境。這些不僅可以提高城市抵御降水的能力,同時可以提高城市的自然環境,促進城市發展成自然美麗宜居的環境,提高城市居民的生活質量,使城市人民能夠享受到海綿城市給生活帶來的便利。
三、海綿城市是科研與教學密切融合的標志
1.我們利用給排水的知識和原理,解決城市洪澇和缺水的重大難題。通常的雨水系統通常是及時、快速的處理城市表面徑流,讓降水快速的流到出城市,減少降水對城市的危害,也就是說,擴大城市排水設施建設,增大下水管道的管徑,將雨水排放出去,但是這種指導思想忽略了對表面徑流雨水的利用,會進一步加劇城市缺水問題。地下水不能得到很好的補給,造成城市用水困難,需要從周邊縣調水來解決,這就造成水資源的緊張,增加國家公共設施開支。這就需要我們給排水工程的學生開動腦筋,充分利用現學的技術和知識,把城市降雨轉變為我們所需要的水資源。通過根據不同地區下墊面特征和土壤性狀,采用不同雨水收集方式和吸收方式,對中小型降雨實現就地入滲和利用,對大型降雨實現就地滯留,在滯留后進行延期排放,錯開城市排水設施使用的高峰期,緩解城市排水設施的壓力。這種模式在新加坡已經開始實現了。新加坡作為著名熱帶國家,降水量處于世界前列,每天都有數場“說來就來”的瓢潑大雨,但是它極少出現洪澇災害。因為他們國家設計了雨水收集與城市排水系統共同調節的設施,預先規劃城市排水系統。在遇到暴雨同時加強雨水疏導,建立大型雨水儲集設施,來應對特大降水。積極建立地面下滲,讓雨水能夠迅速被土壤吸收,增加城市地下水的需水量。2.遵循城市規劃和自然環境相統一的設計原理,增加城市抵抗風險能力。從20世紀開始,歐洲西方國家開始注重綠色基礎設施建設。盡管不同國家綠色基礎設計建設不盡相同,但是從整體理念上看,都是加強綠地、濕地、公園及雨水貯存滲透設施的建設。在城市開發和土地利用過程中,利用自然環境中植被防御自然災害和水質凈化這一特性,大力實施城市儲水滲透設施建設和人工濕地的建設。增加城市的植被覆蓋率,讓城市融入到自然環境當中。海綿城市是我們給排水工程的一種創新,它的實現正是對于給排水的專業知識的融合和發展,是一種新的模式下的城市管理和規劃。如何進行科教融合促進本科生創新和實踐能力培養,提高本科生的教學,這就需要我們教育工作者認真考慮。
四、科教融合促進學生創新和實踐能力,需要培養正確的科研態度
本科教學是本科生走入社會的一個重要學習階段,這就需要我們創新本科教學思路,增加科研促進本科教學的影響力??蒲泄ぷ魇且粋€自我實現發展的重要手段??蒲泄ぷ饕笪覀儤淞⒄_的科研態度,不能存在一絲一毫的偏差。要求我們統籌兼顧,具備縝密思想,充分考慮需要面臨的問題和潛在困難,提前做好打算,在實施當中避免重新設計,減少資源和人力物力的浪費,實現設計項目又好又快的發展。這就要求我們教師將科研態度融入到本科教學當中,培養學生的自我思考、自我創新能力,積極去統籌考慮實驗設計的原理,保證實驗項目能夠順利的開展。1.科教融合促進本科教學,需要積極參與到社會實踐中去。“實踐是檢驗真理的唯一標準”這句話突出強調了實踐在驗證自己觀點和設計是否合理的重要性。我們本科教學對于社會實踐這一方面投入的力度不夠,學生只能在書本上面學習有關給排水的知識,通過自己假想來設計城市規劃,這種模式很不利于學生的發展。因為書本和實踐是有一定誤差的,需要學生充分考慮一些實際的情況,積極的把知識運用到實踐當中去。只有學生參與到社會實踐中去,他們才會真正體會到課本知識的重要性,這對于培養學生自主學習能力和促進學習積極性具有很大作用。2.科研融合促進本科教學,需要創新教師傳授知識方法和思路。本科教學一般都是教師課堂上講解,學生在下面聽講的模式。由于大學上課人數增多,教室面積過大,使學生在課堂上聽課效率顯著降低。這就要求我們教師去創新傳授知識的方法和思路,通過豐富有趣的課堂知識,通過視頻和PPT向學生展示本課程需要掌握的內容。同時要注重學生的興趣的培養,引導學生在課堂上積極發言和提問,以便于教師及時發現學生不懂的知識和問題。同時要鼓勵學生上臺講解課程和知識,讓學生真正融入到課堂當中,增加學生自信心和學習的熱情。海綿城市建設是一場重要的城市革命,它需要給排水工程在海綿城市建設中發揮重要作用。我們應該積極去發現目前建設海綿城市所需要的知識和能力,創新城市排水的方法和策略,利用專業知識和技能,來盡快實現海綿城市建設目標,同時海綿城市建設是需要多學科、多技術、多部門、多人才來參與的革命,需要多方面的協調配合,需要統籌各個平臺的工作,使其相互滲透和交融,這一工作也符合現代城市管理的發展方向。
作者:仇付國 單位:北京建筑大學
中圖分類號:TU984
文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2017)07-0077-05
1 引言
生態城市是在城市發展的基礎上,依托于城市建設而不斷發展的人文生態系統。發展標準并不是一成不變的,隨著生態技術發展,生態城市將會被注入更加科學化、多樣化的內涵和標準。生態城市不僅反映了人類謀求自身發展的意愿,也反映了人類對人與自然關系認識的提高[1]。而城市景觀的發展與居民生活息息相關,生態城市建設除了提供良好的生態環境以外,對城市的資源、經濟、居民生活質量發展具有重要意義。
2 城市水問題
2.1 城市排水存在的問題
水是區域生態過程規劃中重要的環節,直接決定生態規劃格局的生態因子[1]。海綿城市建設是生態城市水環境資源利用方面的新型發展理念,傳統城市建設模式雨洪管理中存在一些問題:①主要依靠硬性設施來外排徑流雨水,增加了市政雨水管網及水體容納排澇設施壓力。②降雨初期,沒有經過植物層的凈化,大量污染物隨雨水入河,影響城市水環境質量。同時雨水大量流失,浪費了大量水資源。③排不出水,但實際又缺水的矛盾。
2.2 傳統城市給排水存在的局限性
近年來,我國大中城市頻繁出現逢雨必澇、地下水補給不足、炎熱干旱等痼疾,對城市居民生活形成惡劣的影響。提起內澇、城市看海、地下水供給不足等問題,人們都會認為是下水道設計不夠好,或者是過于陳舊。其實一個重要的原因是由于城市發展速度過快,原本可以滲透雨水的水溝、綠地全部被硬質化了,變成了房屋、停車場、道路,雨水無處可去,就形成了積水。傳統城市雨洪管理模式的建設目標是實現城市雨水徑流的快速排放,避免城市雨洪問題干擾正常的城市秩序、影響人居生活。因此,不再出現“城中看?!保▓D1)這種問題,不僅僅需要的是大修城市地下管道這些事情,還需要一種在澇時能吸收水,在干旱炎熱時又能吐出水的“海綿城市”,這也與生態城市的發展方向相契合。
3 海綿城市理念與生態城市發展建設的關系
海綿城市發展體系通過結合生態城市總體規劃,控制徑流總量,逐步構建并完善低影響開發雨水系統,其中以城市綠地系統為主要載體構建海綿城市體系,不僅便于應用低影響開發雨水系統的技術措施,也有助于實現生態城市建設中低影響開發雨水系統的建設目標。在規劃階段生態城市綠地系統與海綿城市體系可相互指導,但兩者的結構布局存在差異。海綿城市發展體系的規劃強調城市綠地系統對雨水徑流量、峰值流量與徑流污染的控制能力,進而對城市綠地的建設提出了更高的要求(圖2)。生態城市綠地布局、規模與建設情況也會反過來影響海綿城市體系的規劃,兩者在規劃階段相互指導。
由于海綿城市體系在用地范圍的布局上不只限于城市建設用地范圍,而是站在更大的維度上來處理城市雨洪問題。海綿城市體系的結構分布解決存在雨水徑流與雨水污染問題的區域,均衡了城市中雨水難排的情況。針對局部地段的少量雨水徑流,海綿城市體系可通過建設“雨水花園”控制雨水徑流。針對大面積的城市易澇區,海綿城市體系可通過建設“暴雨花園”實現控制雨水峰值流量、削弱污染的雙重目標。對于城市已建成區,海綿城市體系的布局以點狀、線狀為主,從多個角度結合軟化改造、而不是在城區大改大造,相對更多樣化、全面化。
4 海綿城市建設概述
4.1 概念和構建原則
4.1.1 概念
海綿城市在澇時能吸收水,在旱時炎熱時又能吐出水,并對水體進行綠色凈化。從源頭植物層開始到末端的全過程控制雨水系統。相對之前的舊模式,自然滲透和自然凈化,需要時再將儲存的水釋放并加以利用,是構建海綿城市的切入點,水循環收集與釋放更是一種綠色可持續的雨水排放模式(圖3)。
4.1.2 基本原則
低影響開發雨水系統構建的基本原則是生態優先、規劃引領、安全為重、因地制宜、統籌建設[2]。要真正地落實這一基本原則,要把更多問題考慮進來。包括城市基礎設施安全運行和生態城市水安全的問題,水文條件各地區差異性,和各方案的可實施性和操作性。不同地區可根據自身的水文條件、水安全要求、水資源的不同狀況,從實際出發確定符合自身需要的生態海綿城市的發展路線。
4.2 建設海綿城市的指導思想
4.2.1 轉變城市建設的觀念
建設海綿城市,首先要轉變傳統的觀念。在傳統城市建設模式中,城市道路逐漸被硬化,雨水無處可去。排水功能主要依靠管道這些“灰色”硬質設施,以“快儲快排”為主要理念,往往造成逢雨必澇,無雨就旱的極端局面。而現在海綿城市的建設理念則要求讓城市回歸自然,強調優先利用雨水花園、屋頂綠化、植草溝這些軟質綠色的低影響設施來儲存雨水,以慢排儲存,先利用綠色植物的源頭設施對雨水進行調蓄凈化和回收利用,最后在利用了雨水資源的同時也解決了城市雨澇的問題。
4.2.2 對城市中建設的“海綿體”進行改造
生態城市發展下,對城市中建設的海綿體進行改造主要途徑有3個方面:保護城市原有的生態系統;生態修復和恢復;低影響開發[3]。首先,保護原有生態系統,不受現代開發活動的影響和破壞,例如城市公園、大型濕地、原有的河流、湖泊、濕地等。其次,在生態修復方面,對已經受到破壞的“海綿體”,應運用綜合手段逐步慢慢地進行修復,使其水文特征和生態功能逐步得以恢復。再著,通過生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園、屋頂綠化、垂直綠化、透水鋪裝等低影響技術措施,加強雨水儲存。以城市建筑、道路、綠地、廣場等建設為載體擴大綠化規模,設置包括垂直綠化在內的多種綠化形式,通過構建生態廊道來保護城市生態多樣性,改善城市的生態環境[4,5],為改善生物生存環境和水資源調控提供必要的生態通道;通過建設人工濕地等措施來修復水生態環境,濕地一直都有“城市之腎”的美稱,生態城市建設人工濕地,對保護城市水系統生態環境有著至關重要的作用。
5 建設海綿城市的具體措施
5.1 雨水花園
雨水花園是自然或人工后天挖掘的下沉式綠地,收集匯合雨水把雨水儲存起來(圖4)。通過雨水花園中的植物和沙石過濾層分解儲存使雨水得到凈化。慢慢滲入土壤,涵養地下水水源,或進行中水利用之后,達到補給景觀綠化用水、廁所用水等的用水標準。雨水花園利用植物、土壤層滲透凈化雨水、過濾雨水雜質,可改善小環境,緩解城市“熱島效應”,為鳥類、蜜蜂等動物提供食物和棲息地,給人以新的親近大自然的感受。
最表層是植物層,第一層也稱蓄水層。表層植物可通過光合作用,吸收利用氮、磷等物質,植物根系對污染物質,特別是重金屬的攔截和吸附作用,選擇根系發達、莖葉繁茂、凈化能力強的植物再深層的覆蓋層和種植土壤層,可滯留削減洪峰流量、減少雨水排放,凈化水源。可過濾雜質和涵養水源,以導致雨水過濾到砂層和礫石層通過穿孔管收集水源。
5.2 生態滯留帶
生態滯留帶是一塊活的“海綿體”,表現形式為條形或者長條形,雨水篦子換成豁口導入植物中,減慢雨水流動速度,把雨水儲存起來,成為活的“海綿體”(圖5)。生態滯留帶在植物的選擇上應優先選用本土植物,選用耐澇又可抗旱的植物。本土植物能更好地適應當地的氣候和水土,打造更好的生態滯留帶景觀。
5.3 綠色屋頂
綠色屋頂是指建筑屋頂的部分或全部作為綠化的一種改造景觀措施。由植物部分、植物生長基質部分以及屋頂防水結構層一起所組成的一種景觀屋頂形式(圖6)。綠色屋頂在雨水控制上,在建筑屋頂的源頭上來減少雨水徑流總量、削減洪峰流量。增加屋頂雨水停滯時間,降低屋頂雨水徑流流速,以及凈化屋頂雨水水質。綠色屋頂還可減少建筑制冷、降低制熱能源消耗。
5.4 垂直綠化
垂直綠化,綠化范圍是指對建筑物外表面及室內垂直方向上的建筑豎向綠化(圖7)。作為一種裝飾實用技術,附屬在建筑主體之上,需要融合于周圍的環境,不僅僅是植物彼此生長間融洽,更要做到與周邊的環境相融合,最重要的是能豐富生態城市的自然景觀,完善整個城市的生態系統。
雖然垂直綠化成為建設海綿城市不可或缺的重要部分不能計入綠地率等經濟技術指標中,但是毋庸置疑的是對整個生態城市發展建設和景觀綠化構成呼應效果。據北京市園林科學研究所觀測推算,綠化覆蓋率達30%時,氣溫可下降8%;綠化覆蓋率達40%時,氣溫可下降10%。同時太陽福射經過植物后,60%~80%會被植物所吸收,這樣就削弱了熱源的作用,從而使周邊溫度降低3~8 ℃。與此同時,在相對濕度為47%~53%時,人體最為舒適,當處于干燥環境中時,植物葉子還具有蒸騰作用能夠增加其周圍的濕度。數據可以表明在全球氣候變暖的今天,垂直綠化也有降溫增濕的作用,另外對空氣環境影響而言,也起到了通風防風,凈化空氣的效果。
5.5 透水鋪裝的應用
現我國城市市場的硬質地面材料常見主要分為:砌塊磚、水泥路、植草磚和塑膠地面等(表1)。
現在我國的城市人行道使用的透水鋪裝以透水磚為主(圖8),透水地面由于滲透蒸發能力強,在下雨天可以將雨水滲透到土壤層,防止路面徑流緩減市政排水的壓力;天晴時蒸發作用可以降溫,改善路面上方的微氣候,對于緩減城市熱島效應有明顯的作用。塑膠橡膠多用于游憩和兒童場地,但不好維護,有一定吸水性(圖9)。所以在實際使用時透水面磚是一種生態的,有利于生態的鋪裝材料(表2)。6 海綿城市理念對于生態城市發展建設的意義
6.1 社會意義
6.1.1 經濟性、生態性
老舊城區改造面臨空間改造條件有限、改造難度大等問題。相比建設大型地下雨水儲蓄池、大規模改造雨水管道等硬性灰色方案,設置改造軟性的海綿設施不妨為更好的方法。在改造設計中,可通過兩個大方面進行改造。一是原有的老舊建筑雨水管斷接技術,集中貯存雨水,將雨水管線接入周邊城市綠地中,也可利用小區已有內部的花壇、綠地、雨水池等建筑設施空間布置雨水花園、生態滯留帶;二是城市道路可結合城市道路綠化帶、樹池、花池等綠化空間,布置成生態樹池、生態停車場等低影響開發設施,有效地對老城區雨水管理加以蓄、留、滲、排等。
6.1.2 海綿城市建設對于減少城市內澇也有明顯改善
通過海綿城市的建設,能很大程度上減輕城市防洪排澇的壓力,將防、排、蓄、滲、滯等措施合理地結合起來。有利于減少城市洪澇災害的發生,城市生態水系統需要海綿城市的措施加以解決,維護城市居民安定的生態生活環境。可減少雨水滲透的時間,緩解雨水的壓力,補給地下水,有效減輕城市內澇。
6.1.3 海綿城市的建設可改善城市水資源短缺的問題
經濟發展越來越快,我國城鎮化的速度也越來越快,隨著城市人口不斷增多,城鎮化水平的不斷提高,許多城市水資源匱乏的問題日益突出。通過海綿城市建設,為實現自然生態雨水收集的有效再利用,在很大程度上緩解城市用水資源難、排水難的壓力。
6.2 經濟意義
海綿城市建設跟以往不同偏向重視對已有的對天然水系保護利用,減少了巨大的管道改造工程量,減少工程資金投入,提高了經濟效益。另外還減少了城市水災發生的可能性,以及避免水災所帶來的城市經濟損失。建設的海綿城市建設的儲水設施與城市已有的生態景觀、綠地、景觀水體緊密結合,豐富完善城市生態系統。成本相對管道的修理與改建較低,還能大大減少城市水環境污染治理維修費用,降低城市內澇所帶來的損失。
6.3 生態意義
建設海綿城市應用有利于城市生態環境的發展與建設。海綿城市強調增加綠地,多進行的是軟化改造,降低城市地面的硬化比例,對硬質地面材料也有相應要求。有研究表明,城市越來越多的地面硬化,第一時間直接阻斷了雨水補給地下水的途徑,讓雨水白白流失了,實際上又是缺水的,使地下水水位難以回升越來越低。軟化改造還可以增加城市綠色空間,改善人居環境,提高綠地率,促進城市生態建設。
7 結語
我國提出的海d城市體系主要參考了美、德等國的雨洪管理理論研究與實踐經驗,和近年來我國頻繁出現的城中看海的現象。在海綿城市理念指導下的生態城市建設不僅可以滿足城市綠地的生態環境發展、游憩娛樂、文化教育、環境美化等基本功能,同時還可以有效地輔助城市水利設施處理城市雨洪問題,發揮出生態城市中綠地系統更大的潛力。生態城市的構建也會反過來影響海綿城市體系的規劃,使海綿城市體系的結構布局更為合理、構建過程更為流暢、作用效果更為明顯。海綿城市體系的構建不要求大改大建,更多的是一種軟化的改造手段,以最小的資金投入取得最佳的建設結果。生態城市綠地系統雖可作為海綿城市體系的重要載體,但是由于海綿城市體系對城市雨水管渠系統具有較強的依賴性。 隨著生態城市建設的發展,也會探索出更多合適的海綿城市建設手段和新的發展方向。
參考文獻:
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中圖分類號:TU992 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)01-0001-02
如今中國面臨著水資源缺失、水環境污染、城市內澇、水生物棲息地喪失等一系列水問題,針對這些問題相關管理單位及建設部門采取了各種挽救手段與制止措施。其中,海綿城市理念的提出給城市發展和人類生存帶來了福音,人與自然和諧相處的觀念逐漸深入人心。為了城市建設的發展,海綿城市的建設必然會成為歷史的選擇。
1 海綿城市的提出背景及其內涵特征
隨著我國城鎮化的大力發展,我國逐步由一個農業大國發展成為現代城市化工業大國。在2011年我國城鎮化率首次突破了50%大關。城鎮化建設的快速建設,給國家發展帶來了很多積極影響,比如產業結構改善、科技發展、研究成果轉化、城鄉人口調整。但是在過去高速城鎮化建設的進程中,人與自然和諧共處的理念總是被人們忽略,在城市群快速興起的今天,我國正面臨嚴峻的生態環境問題,比如淡水資源匱乏、地下水位降低、城市霧霾、空氣質量下降、雨水洪澇、水系統污染以及生物棲息地喪失等等。因為房屋建設、地面施工等影響,下墊面出現了硬化現象,以致于70%-80%的降雨都形成了徑流,地下滲水只有20%―30%,基于以上原因,自然生態本底受到了嚴重破壞,自然海綿體的損害造成了下雨則澇、逢澇定癱、雨后即旱、旱澇迅轉以及熱島效應等災害,為此,引起了水生態環境嚴重污染與惡化、水資源緊張以及水安全缺少保障等危害。針對我國面臨的各種水問題引起的嚴重綜合癥,在2014年11月,國家住建部頒布了《海綿城市建設技術指南》,明確提出了我國海綿城市的理論。
在城市洪澇頻頻出現的當今,海綿城市的運用已經逐步得到了社會各界人士的認可,甚至已經出現了將我國發展成為綠色海綿系統的呼聲,希望可以將雨水就地資源化,將其就地儲蓄,努力讓城市公園與濕地形成統一,打造水生態基礎設施自然保護系統。圖1展示了中國不同地區多年平均降水量。
2 國內外海綿城市發展現狀
2.1 國外海綿城市發展現狀(新加坡、德國、瑞士)
長期雨水量充足的熱帶島國新加坡,其降雨量還在逐年增加,然而卻很少發生城市內澇的現象。面對隨時到來的傾盆大雨,其城市極少出現大量積水,這與當地合理配置的雨水收集和城市排水系統密不可分,圖2展示了排水管網的工作原理。在新加坡,幾乎每棟房屋、每條馬路都修建有排水渠,并且@些排水渠是與相關排水系統相連通的,因此,充分體現了海綿城市的彈性概念,使該城市能夠及時吸水、蓄水、滲水、凈水。
對于德國,其城市排污處理的能力和地下管網的發達程度處于世界遙遙領先的地位。比如:在柏林,其地下水道的長度已經達到了9646km,而且部分管道已有近140年的歷史,由此可見,其海綿城市建設水平之高。在柏林,其城市地下水道多采用混合管道系統,可以對污水與雨水同時進行處理。而在柏林郊區,為了提高水處理的效率,使水處理更有針對性,其通常采用分離管道系統以對雨水與污水分別進行處理。在最近幾年,德國還興起了分散的雨水處理系統,大力推行“洼地―滲渠”系統,通過建設洼地、滲渠等設施,并將其與具有孔、洞的排水管道連接為一體對雨水分開處理。通過低洼地段暫時積蓄往下滲透的雨水,通過滲渠長時間貯藏雨水,這使得城市排水管道的負擔大大減小。
2.2 國內海綿城市發展現狀(沿海城市等)
根據我國的基本國情和自然環境,我國也在大力貫徹海綿城市建設理念,第一批試點城市包括了遷安、白城、鎮江、嘉興、池州、廈門、萍鄉、濟南、鶴壁、武漢、常德、南寧、重慶、遂寧、貴安新區和西咸新區,如今還有很多省市都在積極申報海綿城市試點。北京市、天津市、大連市、上海市、寧波市、福州市、青島市、珠海市、深圳市、三亞市、玉溪市、慶陽市、西寧市和固原市已經進入2016年中央財政支持海綿城市建設試點范圍。未來,海綿城市建設必然會在全國大面積普及。
3 海綿城市多尺度構建方法及實踐
3.1 宏觀――綜合水安全格局與水生態基礎設施,北京案例
海綿城市構建過程中,從方法上講可以參考景觀安全格局的辦法,對具有水質管理調節、洪澇處理與排放、生物多樣性與水資源保護等功能的空間位置進行綜合水安全格局建設。通過水生態安全格局的分析與規劃,在城市總體建設中設置合理的水生態基礎設施。例如:在北京市,其水生態安全格局包括底線、滿意、理想三個水平的安全格局。假使以理想化的水安全格局構建當地生態基礎設施,其城市雨水能夠完全消納,地下水可以得到充分回補,這樣人與水之間的占地壓力可以得到大大緩解,城市的人口容納程度可以大幅度提高,發生洪澇等自然災害的幾率會顯著減小。圖3為北京市水生態安全格局圖。
3.2 中觀――城鎮海綿系統,海南三亞案例
從中觀層面上講,構建海綿城市應當考慮如何合理利用城鎮區域內的江河、坑塘,如何有效結合主要匯水位置和集水區域,如何實現城鎮一體化的海綿系統,以解決污水處理、水量平衡、棲息地恢復等問題。比如:海南三亞在海綿城市規劃中強調要對海南總體城市建設制定詳細規劃,堅決抵制城市建設侵占江河湖水系統,做好江河、水庫、濕地、池塘、溝渠自然水體的保護,全面推行城市排水以及防澇設施的達標建設。
3.3 微觀――城市雨洪管理綠色海綿技術,哈爾濱群力雨洪公園案例
海綿城市建設最終需要落實到具體的海綿體身上,如:小區建設、公園規劃以及局部集水單元建設。此微觀尺度主要是關系到基礎設施建設技術的集成。以哈爾濱群力雨洪公園為例,該公園是以解決城市內澇為目的建設的濕地公園,很好實現了城市與水相適應的問題。圖4與圖5分別給出了哈爾濱群力雨洪公園城市海綿體總平面圖和哈爾濱群力雨洪公園城市海綿體建成實景,其建設的關鍵問題主要包括4點:
(1)在雨洪安全格局的基礎上,建設由“集水城區―匯水濕地”鑲嵌結構的海綿綜合體。
(2)一方面為了奠定生物棲息地多樣化的基礎,為水生生物提供舒適的游動與休憩環境,同時為了搭建多級濕地系統的基礎,需要通過填一挖技術建設海綿面地形。
(3)該公園采用“水質凈化―蓄滯水―地下水回補”形式的”多級多功能濕地系統,需要將表流濕地與潛流技術進行整合,以實現土壤清潔與生物凈化,凈化以后的雨水通過中央低洼濕地進行匯集,再回補給地下水。依照水質凈化、蓄滯水、地下水回補的前后順序搭建三類不同的濕地系統,最終實現多種生態系統并存的全方位服務。
(4)盡量融合生物保護、科學技術普及、教育理念灌輸等功能,并有效利用相關地形特征和雨水分布規律形成或恢復具有特色的生態環境。
4 結語
中國在城鎮化建設的過程中長期依賴于灰色基礎建設,在過去的經濟建設中嚴重忽略了人與自然和諧相處的重要價值觀,長期單純追求單一目標,這嚴重破壞了生態環境。城市內澇、熱島效應、地下水位下降、水生物棲息地破壞都是當今中國面臨的巨大問題與負擔。海綿城市的建設是解決這些問題的必然手段。
一、引言
顧名思義,海綿城市是指城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設應遵循生態優先等原則,將自然途徑與人工措施相結合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態環境保護。在海綿城市建設過程中,應統籌自然降水、地表水和地下水的系統性,協調給水、排水等水循環利用各環節,并考慮其復雜性和長期性。
二、海綿城市建設的主要途徑
海綿城市的建設途徑主要有以下幾方面:
一是對城市原有生態系統的保護。最大限度地保護原有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態敏感區,留有足夠涵養水源、應對較大強度降雨的林地、草地、湖泊、濕地,維持城市開發前的自然水文特征,這是海綿城市建設的基本要求。
二是生態恢復和修復。對傳統粗放式城市建設模式下,已經受到破壞的水體和其他自然環境,運用生態的手段進行恢復和修復,并維持一定比例的生態空間。
三是低影響開發。按照對城市生態環境影響最低的開發建設理念,合理控制開發強度,在城市中保留足夠的生態用地,控制城市不透水面積比例,最大限度的減少對城市原有水生態環境的破壞,同時,根據需求適當開挖河湖溝渠、增加水域面積,促進雨水的積存、滲透和凈化。
海綿城市建設應統籌低影響開發雨水系統、城市雨水管渠系統及超標雨水徑流排放系統。低影響開發雨水系統可以通過對雨水的滲透、儲存、調節、轉輸與截污凈化等功能,有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染;城市雨水管渠系統即傳統排水系統,應與低影響開發雨水系統共同組織徑流雨水的收集、轉輸與排放。超標雨水徑流排放系統,用來應對超過雨水管渠系統設計標準的雨水徑流,一般通過綜合選擇自然水體、多功能調蓄水體、行泄通道、調蓄池、深層隧道等自然途徑或人工設施構建。以上三個系統并不是孤立的,也沒有嚴格的界限,三者相互補充、相互依存,是海綿城市建設的重要基礎元素。
三、低影響開發雨水系統
所謂低影響開發(Low Impact Development,LID),指的是在場地開發過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發前的水文特征,也稱為低影響設計(Low Impact Design,LID)或低影響城市設計和開發(Low Impact Urban Design and Development,LIUDD)。其核心是維持場地開發前后水文特征不變,包括徑流總量、峰值流量、峰現時間等(見圖1)。從水文循環角度,要維持徑流總量不變,就要采取滲透、儲存等方式,實現開發后一定量的徑流量不外排;要維持峰值流量不變,就要采取滲透、儲存、調節等措施削減峰值、延緩峰值時間。發達國家人口少,一般土地開發強度較低,綠化率較高,在場地源頭有充足空間來消納場地開發后徑流的增量(總量和峰值)。我國大多數城市土地開發強度普遍較大,僅在場地采用分散式源頭削減措施,難以實現開發前后徑流總量和峰值流量等維持基本不變,所以還必須借助于中途、末端等綜合措施,來實現開發后水文特征接近于開發前的目標。
圖1 低影響開發水文原理示意圖
從上述分析可知,低影響開發理念的提出,最初是強調從源頭控制徑流,但隨著低影響開發理念及其技術的不斷發展,加之我國城市發展和基礎設施建設過程中面臨的城市內澇、徑流污染、水資源短缺、用地緊張等突出問題的復雜性,在我國,低影響開發的含義已延伸至源頭、中途和末端不同尺度的控制措施。城市建設過程應在城市規劃、設計、實施等各環節納入低影響開發內容,并統籌協調城市規劃、排水、園林、道路交通、建筑、水文等專業,共同落實低影響開發控制目標。因此,廣義來講,低影響開發指在城市開發建設過程中采用源頭削減、中途轉輸、末端調蓄等多種手段,通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術,實現城市良性水文循環,提高對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力,維持或恢復城市的“海綿”功能。
四、海綿城市――低影響開發雨水系統構建途徑
海綿城市――低影響開發雨水系統構建需統籌協調城市開發建設各個環節。在城市各層級、各相關規劃中均應遵循低影響開發理念,明確低影響開發控制目標,結合城市開發區域或項目特點確定相應的規劃控制指標,落實低影響開發設施建設的主要內容。設計階段應對不同低影響開發設施及其組合進行科學合理的平面與豎向設計,在建筑與小區、城市道路、綠地與廣場、水系等規劃建設中,應統籌考慮景觀水體、濱水帶等開放空間,建設低影響開發設施,構建低影響開發雨水系統。低影響開發雨水系統的構建與所在區域的規劃控制目標、水文、氣象、土地利用條件等關系密切,因此,選擇低影響開發雨水系統的流程、單項設施或其組合系統時,需要進行技術經濟分析和比較,優化設計方案。低影響開發設施建成后應明確維護管理責任單位,落實設施管理人員,細化日常維護管理內容,確保低影響開發設施運行正常。低影響開發雨水系統構建途徑示意圖如圖2所示。
圖2 海綿城市――低影響開發雨水系統構建思路示意圖
五、城市道路在海綿城市建設中的注意事項
(1)城市道路低影響開發設施進水口(如路緣石豁口)處應局部下凹以提高設施進水條件,進水口的開口寬度、設置間距應根據道路豎向坡度調整;進水口處應設置防沖刷設施。
(2)城市道路低影響開發設施應建設有效的溢流排放設施并與城市雨水管渠系統和超標雨水徑流排放系統有效銜接。
(3)城市道路低影響開發設施應采取相應的防滲措施,防止徑流雨水下滲對道路路面及路基造成損壞,并滿足《城市道路路基設計規范》(CJJ194)中相關要求。
(4)當道路縱向坡度影響低影響開發設施有效調蓄容積時,應建設有效的擋水設施。
(5)城市徑流雨水行泄通道及易發生內澇的道路、下沉式立交橋區等區域的低影響開發雨水調蓄設施,應配建警示標志及必要的預警系統,避免對公共安全造成危害。
(6)城市道路低影響開發設施的竣工驗收應由建設單位組織市政、園林綠化等部門驗收,確保滿足《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》(CJJ1)相關要求,并對設施規模、豎向、進水口、溢流排水口、綠化種植等關鍵環節進行重點驗收,驗收合格后方能交付使用。
(7)面層出現破損時應及時進行修補或更換;
(8)出現不均勻沉降時應進行局部整修找平;
(9)當滲透能力大幅下降時應采用沖洗、負壓抽吸等方法及時進行清理。
六、綜述
維持和恢復城市綠地與水體的吸水、滲水、凈水能力,是建設海綿城市的重要手段。因此,在保證城市道路、綠地原有功能的同時,還要合理規劃用地布局與豎向設計,使低影響開發雨水設施與城市雨水管渠系統、超標雨水徑流排放系統有效銜接,充分發揮城市“綠色”基礎設施與“灰色”基礎設施協同作戰的能力。
海綿城市建設,要以城市建筑與小區、城市道路、綠地與廣場、水系等建設為載體,城市規劃、設計、施工及工程管理等各部門、各專業要統籌配合,突破傳統的“以排為主”的城市雨水管理理念,通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種生態化技術,構建低影響開發雨水系統。
參考文獻:
正文:
海綿城市主要是一種較為創新的城市雨水管理理念,可以有效的防止治理城市發生內澇或者雨洪現象,此方法有一點的“彈性”,所以我們把海綿城市也可以理解為“水彈性城市”。如今隨著人們生活水平的提升,對各類資源的大力開發利用導致了很嚴重的生態環境問題。而海綿城市的建設發展可以把城市變成海綿那樣,適應氣候環境的變化,在下雨時吸水,在需要水資源時防水,所以對其應用發展有著一定的現實意義。
1海綿城市建設基本原則
1.1優化規劃
在城市園林設計中對于海綿城市理論的應用,其主要組成部分是城市雨水、雨水管渠以及超標雨水徑流排放系統,他們三個是相互配合應用的,所以對于城市園林設計中海綿城市的建設規劃尤其重要,要保證城市雨水系統、雨水管渠以及超標雨水徑流排放系統的協調統一、銜接到位。具體規劃過程中還要做到:并綠色結合灰色、源頭減排結合末端調節,切實注重海綿城市規劃建設的發展性和復雜性特點,相關政府部門以及其他部門要全力配合,加強合作,保證海綿城市規劃的科學有效性。
1.2注重生態性
對于城市園林設計中海綿城市理論的應用發展,其主要要求以及具體出發點就是注重城市的生態性。之前我們總會將城市的管道工程、溝渠工程以及泵站工程等的建設叫做灰色設施,而海綿城市的設計建設過程中要靈活運用對城市系統低影響的綠色雨水設施,以此為城市的建設發展創造出社會以及環境效益。特別是在一些老城區,由于雨水設施都比較陳舊和落后,所以通常會出現雨水徑流現象,所以要建設低影響開發的雨水設施和系統,以此保證雨水設施取得更好的效果。海綿城市的設計發展就是在生態性原則的指導下建設出低影響開發的城市雨水系統。
1.3安全第一
安全第一,無論是什么工程的建設。對于海綿城市的建設發展也是如此,要以城市居民生命財產安全以及生命安全為重。在設計海綿城市的過程中,要切實了解當地的水資源情況以及具體降水特點,嚴格按照本城市對水環境保護及對城市內澇治理的實際要求,設計規劃出科學合理的海綿城市。
1.4注重設計的系統性
對于海綿城市的建設發展,其系統性比較強,所以對其具體設計施工要認真分析好城市水循環的各個環節以及城市現有水設施和之前城市水資源的開采程度等等,進而按照本城市的實際發展要求,對海綿城市進行科學合理的設計。比如英國的排水系統,主要以全面綜合的規劃設計為其基本前提,以保證城市排水系統和本城市整體環境系統的協調性。
2海綿城市角度來看城市園林設計分析
2.1城市道路規劃
對于海綿城市的建設發展,其道理規劃方法主要有道理的景觀綠化以及人行道雨水排放等。其中針對城市道路的景觀綠化,對于道路的本凹陷綠地,其主要有將路面雨水徑流到城市綠化帶的作用,以此形成一個綠色的存儲系統,來降低降雨入滲和凈化。對于城市道理滲透便道的使用可以在一定程度上強化道路的雨水滲透功能,要特別注意的是如果城市道路的路面污染比較嚴重,就要特別仔細的考慮是否使用滲透路面。除此之外,對于城市道理人行道的路面雨水徑流消化,通常對其使用LID樹池型的方式。
2.2海綿城市景觀設計的技術方法
2.2.1自然排水系統自然排水系統其主要原理是從現有的排水系統,使雨水在街上成集水管不同,則直接排放到河流或湖泊,但將按地下水補充浸潤過濾保留雨水,土壤和植物。包括有植物、地表洼地和滲透空間、人工改良土壤、本地土壤以及排水管道組成。在這其中,植物的抗澇可以切實有效的增強過濾和雨水滲透。
2.2.2雨水花園在海綿城市的建設發展中國,雨水花園主要是指在淺凹陷種植灌木、花木,以及其他工程措施植物中的區域,雨水花園注意利用了過濾器土壤和植物,保證雨水的滲透,切實降低徑流。雨水花園把雨水管理系統和城市景觀的設計很好的結合在了一起,在解決雨水問題的同時又美化了城市環境?,F階段我們主要研究的問題是怎樣保證雨水花園建設的針對性,有效減少雨水污染。
2.2.3可滲透路面城市園林設計中對于海綿城市理論的應用,可滲透路面主要是通過不同技術手段的應用將之前不可滲的路面變為可滲透的水面,是一種直接減少地表徑流的工程性措施。對于可滲透路面的應用是一種對現有雨水環境的緩和措施,可以很好的減少對其他雨洪水技術的應用,以此源頭性的解決所存在的問題?,F階段主要有水泥磚塊以及可滲透瀝青、可滲透混凝土等滲透材料的應用研究。總而言之,在城市園林設計過程中,海綿城市理論的應用發揮著不可替代的作用,可以減少城市園林建設成本,降低園林運行管理難度,促使所設計的城市園林更加自然、美觀,充分展現城市園林具有的多元化功能。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)14-0074-02
近年來,我國城市化發展迅速,城市規模不斷擴張,建筑密度不斷增加,從而導致了地表不透水面積的增加和透水面積的減少。這種發展模式打破了水在自然界的循環方式。恩格斯曾經說過:“我們不要過分陶醉于我們人類對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利,自然界都對我們進行著報復?!盵1]基于此,上述發展模式帶來的弊端也日益凸顯:暴雨造成江河上洪峰不斷;強降雨過后雨水排放系統癱瘓,城市大面積內澇;爆增的徑流更是造成災害與污染,嚴重影響城市的正常生活。2016年入夏以來,我國多省份遭遇持續暴雨襲擊,多地洪澇成災。為提高城市雨洪管理能力,國家先后相關政策,要求建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。[2]
什么是綠色基礎設施?綠色基礎設施是指大自然被人類作為一個基礎性的綠色網絡,并且為社會、經濟和環境的健康發展提供一個生態框架。[3]綠色基礎設施綜合體使不同的生態技術形成技術互補,包含了雨洪管理、減緩氣候變暖、生物多樣性、食物生產以及健康的生活環境等。綠色基礎設施包含了各種規模的城市綠地網絡,大至城市森林、人工濕地、社區生態公園以及濱水景觀等,小至屋頂花園、垂直綠化和綠色幕墻等。
一、綠色基礎設施在海綿城市中的意義
2014年10月,我國住房和城鄉建設部了《海綿城市建設技術指南――低影響開發雨水系統構建(試行)》,標志著我國對于城市建設有了新的發展規劃模式:以植被淺溝、雨水公園、人工濕地等“綠色基礎設施”的生態治水模式結合傳統的管渠、泵站等“灰色基礎設施”。[4]這種生態治水優先的模式也帶來更好的社會、生態和經濟效益。
綠色基礎設施景觀可以利用地勢將雨洪導入到地勢較低且能容納較多雨水的地理環境中。這些有一定蓄洪能力的雨水塘成為海綿城市的“執行者”,更是“參與者”。綠色基礎建設景觀還可以最大限度地恢復被破壞的水生環境,使水循環系統更加完善。在旱季,綠色基礎建設的必要在于保持水土;在雨季,公園、濕地等綠色基礎建設成為可吸收洪泛的地區。雨水為池塘提供部分水源,并在蓄滿時匯入河畔或其他水域;反之,在河流水位高漲的情況下,河里的水可被輸送回公園、濕地等綠色基礎建設的水景區域中。這些平凡卻起到正面作用的景觀,是打破傳統限制,解決海綿城市項目設計的新契機。綠色基礎建設景觀帶來的經濟效益更是明顯。在傳統的景觀設計中,雨水的處理往往是通過管道直接排放至下水道來實現的,尤其是在老城區,路網結構復雜多變,地下管網的設計、施工、管理更是費用驚人。如果可以利用透水景觀(碎石、沙地、下沉式綠地等)以及其他管道、設備實現收集雨水、匯集雨水、存儲雨水、凈化雨水、利用雨水,那么不但可以循環利用雨水資源,并且利于有規律地泄洪,減少地表徑流帶來的污染。
二、綠色基礎設施在海綿城市中的作用
綠色基礎設施在海綿城市中能起到調控雨洪、蓄集雨洪以及凈化雨洪的作用。池塘、濕地、公園等綠色基礎建設都可以成為可吸收洪泛的地區,不僅有助于緩解城市內澇,還能減少流域下游的洪水量。[5]
2016年6月21日,贛州市部分地區降雨近百毫米,市區卻沒有出現明顯內澇,贛州市這一切都得益于宋代建造的福壽溝。這套現在看起來都相當先進的排水系統利用連接城內數百口水塘,增加城市暴雨時的雨水調控容量,減少街道被淹沒的面積與時間,最終達到調蓄的目的。除此以外,城市濕地由于其獨特的水文特點,更是城市中天然的“蓄水池”,并且有著天然的凈化功能。它可以沉降雨洪中攜帶的沉積物,并且有效地轉化和分解雨水中的有毒物質和營養物質。例如,哈爾濱的群力雨洪濕地公園,收集的雨水首先通過外層的水塘進行沉淀與過濾,再進入內層的核心濕地區域進行更深層次的凈化。[6]經過多層過濾,蓄積的雨水可以為周邊的綠化澆灌、成為水景用水或是下滲補充地下水,達到水循環、再利用的目的。
三、綠色基礎設施在海綿城市中的景觀設計策略
1.改變地表形式??焖俚某鞘谢瘞泶罅坎煌杆牡乇?,而水的循環需要透水的地表結構。面對更多的城市瀝青路面和硬質鋪地,既有的城市水網面對爆增的水流處理量顯得力不從心。在避開特殊區域的情況下(如電纜電線放置區域),綠色基礎建設的景觀設可以適當加強地表的滲透性。為了避免景觀的單一性,景觀設計師可以輪換采用3―5種材質,如碎石、鵝卵石、沙地或木材等,來加強雨水的滲透性,以便收集雨水。[7]在某些特別的項目中,設計師更是可以有效地利用原有特殊的地貌來達到滲水的目的。例如,法國的鮑登斯街區的改造利用了它的歷史性元素?;氐氖屹|地面充滿了裂縫,非常有利于地表滲水。加上生態溝渠的修繕,加快了雨水下滲的速度。[8]
2.有效利用地勢。綠地是綠色基礎設施中不可或缺的一部分,更是涵養水源的好幫手。在綠色基礎建設景觀設計中,不改變景觀的自然狀體為原則,地形地精確利用給雨水的匯集、導入賦予新的用途。景觀設計師更可以根據場地周圍的情況進行合理的豎向變化與設計。
3.下凹地區。土地下凹的部分可以成為一系列蓄水功能的空間。景觀設計師可以根據其潛在的使用功能采取不同的處理方法。在某些低陷的空間里,設計師可以把它們挖掘得更深并且做好局部的防水設計,以便可以更加長久地調節、存儲水量。①逐級跌落。豎向設計中,景觀設計師以重力作用為原理,利用高差來實現雨水的收集與存儲。也可作為容納爆增雨水的臨時性空間。②地勢變化。不同的地勢變化在綠色基礎建設中帶來不同的雨水管理效果。人流量較多的場所應避免雨水積蓄,即使遭到水淹,也可以在短時期內迅速排干,如林蔭道等。反之,地勢變化較大,水流隨著自然流向的方式,使城市的雨水、污水快速地排入地下管網中。上文提到的贛州市福壽溝,利用城市高差并人為加大坡度等方法(正常下水道坡度的4倍),增大徑流流速,形成強大的水流,將泥沙排入江中。[9]③打破“公@”邊界。綠色基礎設施作為城市中綠地的生態網絡,并不是獨立單一的存在,而是與周邊環境緊密相連的綠色網絡設施。為了保持綠色基礎設施內部與外部的視覺連續性,綠色基礎設施景觀設計不應該存在任何界定的邊界。在與周圍的傳統設備相互協作的模式下,綠色基礎設施的雨洪管理范圍不再局限在原有的區域中。這就涉及到城市多部門之間的相互協作,包括城市規劃、土地開發、園林設計等多個單位。[10]不同單位如何合理分配雨水花園、小型人工濕地、雨水塘、綠色街道、生態街區等綠色基礎設施的建設管理,成為政府、單位以及個人的新挑戰。
四、小結
海綿城市是一個解決雨洪管理的系統工程,應與綠色基礎設施的景觀設計結合起來,二者起到相輔相成的作用。綠色基礎設施給海綿城市帶來社會、生態、經濟效益的同時,其景觀設計在調蓄雨洪、凈化水資源、維持地區水平衡等方面發揮重要的作用。海綿城市的景觀設計也不再單一地考慮其原有的視覺效果,而是結合地表鋪裝、地形地勢來有效地管理雨洪。在合理發揮各部門的綜合效用下,加強綠色基礎設施的整體規劃與協調,為海綿城市的創建打下良好的基礎。
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中圖分類號:TU984;TV213.9 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)19-0195-02
一 海綿城市的相關概述與相關概念
1. 海綿城市概念
城市擴張過程中,路面面積不斷增加,導致城市綜合徑流系數增大,城市洪澇災害與地表徑流污染日益嚴重。海綿城市的出現,為解決這種突出的城市問題帶來了不錯的方案。海綿城市是指城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設應遵循生態優先等原則,將自然途徑與人工措施相結合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態環境保護。在海綿城市建設過程中,應統籌自然降水、地表水和地下水的系統性,協調給水、排水等水循環利用各環節,并考慮其復雜性和長期性。
2. 海綿城市措施
低影響開發(LID)指在場地開發過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發前的水文特征。其核心是維持場地開發前后水文特征不變,包括徑流總量、峰值流量、峰現時間等。LID/GSI典型措施有:雨水花園 (生物滯留)、屋頂綠化、植被淺溝、滲透鋪裝、雨水塘/雨水濕地、植被緩沖帶、多功能調蓄設施等。在道路設計中有推廣低影響開發和綠色雨水基礎設施理念的巨大潛力,可以根據城市道路空間條件、橫斷面形式以及道路縱橫坡度等合理選擇和布置一些 LID 措施,如植被淺溝、生物滯留設施、低勢綠地、雨水塘/濕地等,在不影響道路交通功能和安全的前提下,有效滯留凈化雨水,削減峰流量,提高匯水區域的綜合排水能力。
(一) 研究內容
1. 研究目的與意義:
鑒于傳統城市普遍存在的暴雨積澇災害和道路排水問題,而國內的海綿城市和 LID 發展和研究較為薄弱,因此,對于海綿城市理念下的城市道路進行規劃設計研究很有必要。本研究主要通過對國內外已有研究成果的整理與分析,探討海綿城市與 LID、海綿城市道路與 LID 的關系,采用文獻調研的方法系統地對城市道路進行了 LID 設施的選擇。目的是建立海綿城市理念下的城市道路規劃設計的基本理論框架,研究其具體的設計方案和技術。意義是為海綿城市理念下的城市道路規劃設計提供借鑒與參考,對解決城市洪澇問題有一定的現實意義。
1. 研究內容與方法:
①研究海綿城市理念下的城市道路系統,分析其與 LID 的關系及對 LID 設施的組合設計。②構建海綿城市理念下的城市道路系統規劃和設計的完整體系,從路網規劃和道路設計兩個層面進行具體研究。其中,道路設計重點研究機動車道、人行道、綠化帶的LID 設施組合設計,道路與用地銜接設計。
一、 海綿城市道路規劃
(一) 海綿城市道路系統規劃設計框架
論文構建了海綿城市道路系統規劃與設計的體系,基本框架如圖所示,其中包含海綿城市路網規劃和海綿城市道路設計兩個層面:在路網規劃層面,主要研究其規劃思路和規劃原則;在道路設計層面,分為城市道路設計和道路用地銜接兩個部分研究,道路設計的研究對象包括機動車道、人行道、綠化帶等,道路用地銜接的研究對象包括與建筑銜接、與綠地銜接、與水系銜接。(見圖1)
(二) 規劃思路與方法
1. 規劃思路:
論文認為海綿城市路網的規劃思路應該是:在滿足城市道路交通通達和交通安全等基本功能的基礎上,結合城市總規、城市排水防洪、城市水系、城市綠地等專項規劃,采用一般城市路網規劃方法,合理選擇路網結構模式,確定道路功能,并配套相應的基礎設施。
海綿城市建設是一個復雜的系統,其建設應從城市規劃的源頭著手,將海綿城市理念融入到城市各層級規劃中,涉及到規劃、園林、水利、市政、道路等多部門、多專業之間的相互協調運作。海綿城市理念下的新型城市規劃方法對設計人員的要求已遠遠超過了傳統城市規劃專業,主要體現在它需要多規合一,即強調不同專業和部門的協調運作;區域規劃,即強調城鄉統籌和流域綜合治理;新型城市化,即強調以人為本的工作思路;生態文明,即強調綠色理念、科學技術和路徑。與營造城市空間的傳統規劃不同,海綿城市規劃關注的是城市與生態環境尤其與水的關系,這就需要打破城市規劃、園林、道路、市政等專業的被動配合與有限交互局面,解決不同專業技術協調性的困頓?;诤>d城市理念的城市規劃方法見圖2:
基于海綿城市理念的城市規劃方法[8]
2.規劃原則:第一,滿足城市交通運輸的要求。第二,滿足城市功能布局的要求。第三,與相關規劃相協調。第四,與城市用地性質相協調。第五,與城市水系相協調。第六,與城市綠地系統相協調。
二、 海綿城市道路設計
(一) 海綿城市道路設計思路
海綿城市道路設計的原理是讓城市道路生態排水,即雨水先流入道路綠化帶中,經截污設施處理后,流入綠地中設置的LID設施,消納多余的道路雨水徑流。海綿城市道路的設計思路是在滿通功能和安全的基礎上,結合道路的縱坡和路拱橫坡,利用道路車行道、人行道、停車場和綠化帶設置透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地、雨水濕地等 LID 設施,經過滲透、凈化、調蓄,生態排水,實現城市道路的“海綿”功能。
海綿城市道路與LID設施
1.LID設施
透水路面在海綿城市道路中有著大量的應用,效果也是非常的明顯。透水鋪裝按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝和透水瀝青混凝土鋪裝,嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等也屬于滲透鋪裝。采用透水鋪裝路面時,為避免雨水浸入路基,影響道路強度,在路面結構的基層與級配層間采用土工布或粘土封水,在上面層采用透水瀝青混凝土,雨水進入透水瀝青混凝土面層結構的內部,從不透水頂面沿橫坡排至盲溝或路側分隔帶中,若與人行道相接時,在基層埋設排水管,縱向收集雨水,每隔一段距離排至雨水檢查井內。
透水瀝青路面面層材料一般采用多孔瀝青混合料,由高粘度的改性瀝青、粗集料、細集料、填料和添加劑組成。透水基層材料可選用級配碎石,或者選用多孔水泥穩定碎石等材料。墊層材料可選用開級配集料,除了隔離地基和基層,同時可以傳遞荷載、擴散應力。路基材料應該選用砂性土,如果是粘性土應該換填。除了上述典型路面結構形式,透水路面現在通常的做法是引入土工布等材料做隔離層,結構類型更加多樣。
2.LID路緣石
路緣石作為城市道路邊緣排水設施,平緣石的標高與周圍地表齊平,雨水徑流通過地表漫流分散地流入綠地或集中流入雨水口,如圖 所示;立緣石的標高大于周圍地表,雨水一般通過漫流集中流向雨水口。立緣石既夠有效地將機動車、非機動車和行人分隔開,但不能使路面雨水快速進入綠化帶。
3.LID綠化帶
LID綠化設施可以使路面雨水徑流進入綠化帶內儲存,并且入滲能力強,有雨水凈化功能。分車綠帶受城市道路空間大小的約束,可以采用的LID設施有下沉式綠地、植草溝、雨水花園等;行道樹綠帶可以采用生態樹池。
狹義的下沉式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路在200 mm以內的綠地;廣義的下沉式綠地泛指具有一定的調蓄容積,且可用于調蓄和凈化徑流雨水的綠地,包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調節塘等。下沉式綠地對于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節性最高地下水位或巖石層小于1 m及距離建筑物基礎小于3 m(水平距離)的區域,應采取必要的措施防止次生災害的發生。
結語:通過海綿城市理念的城市道路規劃設計,力爭做到城市像海綿體一樣,遇雨吸水、蓄水,需要時“釋放”利用,實現雨水資源化、涵養地下水、降低面源污染、減輕城市洪澇和排水系統壓力、改善和修復城市水環境,使得“逢雨必澇,雨停即旱”的狀況將得到有效改善。從長遠意義上看,保護城市水文環境、減少市政雨水設施規模建設,有利于雨水管網的長期運行,其節約的資金和提供舒適的城市環境意義重大,其環境效益和社會效益遠遠大于經濟成本。
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立體綠化與海綿城市
海綿城市的概念
海綿城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在適應環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”,也可稱為“水彈性城市”,國際通用術語稱之為“低影響開發雨水系統構建”。通俗來講就是下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。在海綿城市建設中,立體綠化技術應用最為廣泛。
立體綠化的概念
除地面綠化以外的所有綠化,都稱為立體綠化,其中具有代表性的幾種綠化形式為:垂直綠化、屋頂綠化、樹圍綠化、護坡綠化、高架綠化、下凹綠地、透水鋪裝等。有人也將立體綠化稱為“建筑綠化”,因為大部分綠化都運用在建筑上,而護坡綠化往往被應用于堤壩,是防止泥土流失的一種綠化方式。
立體綠化與海綿城市
立體綠化在海綿城市建設中的最主要作用是:蓄貯雨水、緩解洪水。花園式屋頂綠化可截留雨水64.6%,簡單式屋頂綠化可截留雨水21.5%,屋頂綠化平均可截留雨水43.1%。它的生態作用有:吸納降解PM 2.5等顆粒物、凈化空氣;改善城市熱環境、降低城市熱島效應;節約能源、節省50%空調用電;保護建筑物、延長其使用壽命;創造城市內生物生息空間、完善生態系統;是城市中心區最廉價的綠化方式;降低城市噪音;屋頂農業解決食品安全;創造寓教于樂的生活空間。
現在霧霾問題日益嚴重,政府部門雖采取了各種手段來解決,但效果均不理想。所以吸納降解PM 2.5等顆粒物、凈化空氣便成為立體綠化另一重要作用,屋頂花園的平均滯塵率為31.13%,屋頂簡單式草坪的平均滯塵率為21.53%。雖然屋頂花園的造價稍高,但它的生態效益卻比簡單式草坪高出近10%。
成功案例
中國常州“樹立方”
中國第一座專門用于屋頂綠化、露臺綠化、室內綠化的科研樓。實現了“借地球一畝地,還地球四畝綠”理念的超大綠量的景觀效果。
意大利米蘭“垂直森林”
世界第一對綠色公寓,在高約110 m和80 m的姐妹樓外墻體上,共種下730棵喬木、5000株灌木和1.1萬株草本植物,故稱為“垂直森林”。建筑采用溫帶落葉植物,夏季可以為室內遮陽,冬季可以保證充足的光照。對于溫帶城市來說,“垂直森林”的設計非常值得學習。
日本立體綠化
日本立體綠化設施非常完善。2000年至今,日本新建筑屋頂綠化率達100%,建筑能耗僅為中國的九分之一。
新加坡金沙酒店屋頂花園
世界上最高的屋頂花園,3座60層高的摩天大樓,凈高可達200 m,建筑每層都實施了露臺綠化和室內綠化。
功能基質特征及其在屋頂綠化的應用
功能基質的概念
功能基質是根據對象植物對水分、空氣、養分、溫度的特殊需要和種植環境的實際情況,添加特殊功能組分和物料,在工業化生產線上按照特定標準生產的專用基質。功能基質除了滿足植物生長需要的各項條件外,還能夠提供用戶特需的容水功能、抗旱功能、抗旱功能。
基質原料
功能基質組成成分分為有機組分、無機組分和添加劑三部分?;|中有機原料普遍為泥炭、樹皮、樹木纖維、稻殼、椰糠、堆肥等,其中以質量均勻穩定的泥炭資源優勢最為突出、應用最為廣泛。在歐洲,專業基質的86%是使用泥炭作為原料,家庭基質原料的69%也是泥炭。
泥炭原料的優勢
泥炭具有容重小、吸水性極強,導熱性與水分相近等特點。屬于天然有機質,可自然降解,回饋大地,是農業與人居環境的綠色安全物質投入;富含水溶性腐殖酸,生物活性強,未經化學加工,不攜帶化工成分,無不利環境影響;不含病菌、蟲卵、草籽,不傳播病蟲草害,可減少或避免劇毒有害農藥投入;重金屬含量低,不含化學污染物,可提高食品安全級別;礦物營養、酸性低,便于根據用戶需求柔性定制,按需生產。泥炭礦層呈水平分布,便于控制品位,提高開采效率,保證產品質量。泥炭資源效益多樣,一次資源投入,經濟、社會、環境三大效益同步提高。
泥炭的來源
全球泥炭地總面積400萬km2,現開采面積不到總面積的1%。年新生泥炭200億m3,而每年開采量不到新生量的1/200?,F在泥炭資源可以滿足供應,毫無資源枯竭之慮。
概念混淆與不切實際的保護觀念是制約泥炭地開發的障礙。泥炭地與濕地有本質區別,開發泥炭地并不會破壞濕地。濕地是指泥炭沼澤地,而要開發的泥炭地為已經退化的濕地,退化濕地泥炭的積累已經中斷并且開始加速分解,不再具備濕地的功能和效益,不屬于濕地保護范疇。所以分類管理,合理利用,搶救性開發衰亡泥炭地中的資源,是采用市場化機制將優質資源重新配置的正確方式。
海綿城市建設對功能基質的需求
海綿城市建立滲、滯、蓄、凈、用、排等多種工程措施,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存水“釋放”并加以利用,消納和利用降雨量的80%,提升城市生態系統功能和減少城市洪澇災害的發生。海綿城市建設領域分為屋頂綠化、城市綠地、城市濕地、雨洪公園、滲水道路和地下蓄水。其中屋頂綠化建設難度最大、對基質的要求最高。屋頂綠化基質應具備容重小、不含有害物質、結構穩定、質地疏松、施工方便、熱容量大、抗極端環境能力強、便于維護、促進各種植物健康快速生長等特點,但現有基質普遍無法同時達到這些要求。功能基質的使用可以完美解決屋頂綠化基質的需求問題。
網絡中央控制系統在立體綠化灌溉管理中的應用
無線網絡中央控制的概念
近幾年,隨著通訊技術的迅速發展,3G、4G網絡的普遍覆蓋,無線網絡使我們生活中的信息交流越來越便利。無線網絡具有覆蓋廣、信息傳輸速度快、費率適中等優勢,如何結合節水灌溉項目進行管理和控制,是我們目前新的發展方向。
以色列佳控GALCON無線網絡中控,是基于無線網絡(3G或4G)進行信息傳輸,中央控制中樞在服務器上,與傳統中央控制系統的最大區別在于信號傳輸方式是無線的。用戶可在任何有網絡連接的地方,使用電腦或智能手機對灌溉項目進行管理控制和編程。
GSI網絡中控系統工作原理
通過分布在場地內的若干分控箱,根據系統傳過來的指令來控制電磁閥的開啟和關閉,檢測并記錄流量傳感器、雨量傳感器的信息,向服務器反饋灌溉數據和警報。服務器是網絡中控的核心,用戶通過服務器對分控箱進行操作和監控,分控箱將數據傳回服務器,同時,服務器還可以下載網絡上的當地氣象數據,幫助系統實現ET自動灌溉。管理員可通過電腦、平板電腦、智能手機登錄GSI網站,對控制系統進行管理、監控、編程等操作。另外用戶郵箱還可以收到來自服務器的報警信息。
GSI智能灌溉系統的主要功能
網上編程:用戶只要一臺電腦上網即可完成灌溉程序編輯,灌溉程序可在電腦上隨時更改,無時間和地點的限制。
實時監控:使用電腦或智能手機登錄中控系統,可實時監控灌溉情況,查看閥門運作狀態,當前流水量等信息。
遠程控制:可以用電腦和智能手機遠程實時控制灌溉系統,實時開啟或關閉閥門。
報警功能:在發生無交流電、短路、無水流、低流量、高流量、連接錯誤、漏水等問題時,控制器會在第一時間將警報發送到用戶指定郵箱,并可以通過設置,在異常情況出現時采取相應的緊急動作,如關閉閥門,停止灌溉,強制報警等。
自動施肥:結合壓差定比例施肥器,GSI控制系統可以進行施肥控制。每個灌溉閥門都可以設定不同的施肥量,定期、定比例的自動施肥可以保證植物的更好生長。
數據整理:使用電腦系統可生成月度、季度、年度報表,通過數據全面的了解灌溉系統用水情況為科學合理灌溉提供依據。
無線網絡中控的優勢和應用前景
1海綿城市建設的可視化內涵
“可視化”在維基百科中的定義為:可視化是指用于創建圖形、圖像或動畫,以便交流溝通訊息的任何技術和方法。在歷史上包括洞穴壁畫、埃及象形文字等,如今可視化有不斷擴大的應用領域,如科學教育、工程、互動多媒體、醫學等[1],將測量、計算獲得的數據信息轉換為直觀的圖形、圖像。文中將這一計算機領域的常用術語引入海綿城市雨水管理當中,內容涵蓋數據信息圖像可視化、場地景觀水文功能可視化2個層面的內容。旨在通過可視化的手法完善現狀調查評估、場地設計及施工建設、項目運行管理體系。首先,在數據信息可視化層面,對于設計、研究人員來講,將地形地貌、水文環境等數據信息通過GIS、SWMM等軟件錄入并得出有助于規劃設計方案前期分析的圖形資料;對于政府、開發商和公眾而言,結合城市公共信息平臺建設,建立起政府、開發商、公眾等相關利益人群之間的溝通平臺。通過數字模型和信息化技術,一方面建立起可查詢可視化的項目資料庫,另一方面通過智能終端提供項目活動信息查詢,以及客觀的公眾參與的時空行為研究,通過各類社交網絡獲取并分析公眾主觀的意見,作為項目規劃設計的基礎資料或者后期運行維護的參考依據。其次,在場地景觀水文功能可視化層面,強調水文循環過程或水處理過程的景觀可視化,提升場地審美體驗,促進公眾教育。為保障水文功能可視化的景觀感知效果,設計過程中需要融入生態美學的原則,以期創造出集合生態、文化、感知于一體的可持續景觀。雨水管理可視化尺度范疇涉及城市-社區的系統規劃,以及鄰里-場地尺度的設計,著力于對自然資源的保護、土地利用及人工基礎設施的結合,具有整體性、系統性的特征,以期建立發揮整體水資源管理、調控功能的綠色空間網絡。(1)城市-社區尺度:主要是指流域內匯水和排水的戰略系統規劃,對其中自然匯水、儲水區域的生態保護及修復,以及對系統的雨水基礎設施規劃。例如對自然河道、湖泊、濕地、河漫灘、生態敏感區、林地,以及城市森林、綠色廊道、城市藍綠線等進行保護性規劃,將上述大尺度開放空間作為綠色網絡進行綜合規劃,平衡開放空間和城市土地使用利益間的沖突,維護水體功能以及生態系統的連通性。(2)鄰里-場地尺度:主要包括建筑、居住區、停車場、街道、市政公共空間的雨水景觀規劃設計。綠色雨水基礎設施在場地和城市的尺度之間,通過分布式的網絡連接,逐層消減、處理流向接受水體的徑流(見圖1)。這些設施的設置,能夠增加景觀中的生物多樣性;能夠減少徑流,促進下滲,蓄水泄洪;能夠阻止水體污染傳播;能夠建立起健全的分布式水文網絡[2]。通過雨水基礎設施規劃可將生態效益傳遞到城市中。在城市-社區尺度下的景觀能夠提供至關重要的生態服務;在鄰里-場地尺度下的生態效果相對薄弱,但因處于人的感知領域,其美學性更強,設計結合自然,能提供休閑、審美的多功能場地,創造戶外鍛煉、社交聯系的機會,改善人類健康,促進社會公平。
2海綿城市建設的可視化原則、價值
2.1遵循生態美學三原則
賈蘇克•科歐(JusuckKoh)在關注生態學、現象學和文化的基礎上,致力于將建筑、景觀和城市設計綜合起來,研究建筑和景觀的設計理論與美學[3]。在對傳統形式美學擴展,以及吸收東方建筑美學基礎上,他提出了“包括性統一”、“動態平衡”、“補足”美學生態范式三原則。(1)包括性統一:將客體或對象置于一個具體的“語境”中,將之視為這個整體語境中的一部分,強調它與人、場所的統一[3]。作為可持續景觀的一部分,海綿城市可視化景觀的營建中需要考慮雨水管理技術與可持續景觀其他技術措施的融合,多種技術措施與場地屬性、人文環境、公眾需求、景觀流線、景觀節點、景觀空間構成要素的融合,才能創造出包括性統一的多元化多功能景觀。(2)動態平衡:該審美原理既指向源自創造“過程”的定性不對稱,也指向隱含在審美“形式”中的形式不對稱[3],體現了一種“過程”的秩序化。海綿城市可視化景觀需要平衡降水期、非降水期及寒冷天氣多種氣候狀況,降水期景觀將雨水收集、運輸、過濾、蓄存、下滲、利用的徑流路徑、形態、處理過程進行形象地動態可視化展現,亦可具有互動性,使雨水基礎設施的選取、組合配置在滿足功能性的前提下,形成具有秩序感的構成形式,并保障干燥期和寒冷氣候良好的景觀效果。(3)補足:“補足”觀念應用到景觀設計中,就是讓自然和景觀來補足人類與建筑,也就是麥克哈格所倡導的“設計結合自然”思想[3]。海綿城市可視化景觀中采用自然材料或再生材料、選取當地植被及運用可再生能源可以達到節省材料及節能的效果,而且可以將自然的象征意義帶入公眾意識中。把空間(景觀)與文化內涵相融合的過程,就是使人們適應場地、建構場所、形成場景的過程[4],通過場地、場所、場景構建,將傳統元素或地域文化植入景觀,補足現代生態景觀缺失的主題感、歷史文化感、集體記憶及認同感,將人與環境視作一個系統,使人工環境、自然環境和公眾感知相互關聯。
2.2融合四類景觀價值
哲學范疇的價值,是對功利、道德、審美以及政治、法律、歷史、社會活動、宗教和科學技術等具體價值共性的最高概括和抽象,成為“價值一般”。即泛指在主體認識和改造客體的實踐中,客體對于主體的某種意義[5]。價值觀則是價值目標和尺度、準則的表現,反映了人們判斷事物價值的評價標準。在信息時代,景觀的價值觀逐漸轉為生態、社會、藝術、文化的綜合體,景觀的評價標準也呈現為可持續論的觀點,即在保障人類發展的同時,也要協調能源和資源的循環再生以及生物和文化多樣性。這種價值觀的形成伴隨自然和人類社會關系的轉變,反映了當今時代人類環境倫理道德范疇的發展,也為當代景觀實踐提供了價值參考和方向。海綿城市可視化景觀建設產生于上述價值觀語境,在將高效用水、節水的生態原則和生態技術用于城市景觀時,需要協調對自然的強調和對人的需求的滿足,將藝術價值、社會價值及文化價值融合起來,形成優秀的海綿城市景觀設計。在瑞典馬爾默與城市雨水建設相關的出版物中,PeterStahre曾指出開放式排水系統有多重價值,包括美學、生物、動物、生態、野生生物、休閑娛樂、公眾關系、教育、環境、經濟、技術價值。文中將國外針對于雨水景觀的評估搜集整理,可作為價值評定原則,借鑒用于指導國內海綿城市景觀建設。在英國的可持續排水系統(Sustainableurbandrainagesystems)規章中,將水質、水量和景觀舒適性并行用于排水規劃評估。其中景觀舒適性傾向于提供開放空間及野生生物棲息地,并包括社區價值、資源管理、空間多功能性、教育、水景、棲息地營建、生物多樣性規劃。美國的可持續土地設計開發評價體系(SustainableSitesInitiativeTM,簡稱SITES)針對場地初步選址、現狀評估規劃、場地設計、場地施工、運行和維護等方面建立了景觀評分系統,并提出了相應指導原則。在場地設計階段,SITES將場地降水管理、減少景觀灌溉用水、基流下方降水管理、減少戶外水使用、將功能性的雨水水景設計為舒適性景觀、恢復水生生態系統作為場地水系統評價因子,并賦予相應分值。上述價值和評估標準運用于項目實踐中,通過水資源保護和水生態設計,如在場地中將雨水進行地下水補給,或凈化、收集用于灌溉、裝飾性水景補充水等生態技術途徑,進行水質、水量的管控及棲息地營建以保障其生態價值;通過提升場地的吸引力及滿足公眾的視覺美感、空間體驗、社交聯系等方面實現其藝術、社會、文化層面的價值。
3可視化運用于海綿城市場地景觀
3.1可視化的技術措施
雨水基礎設施集合了工程和生物作用,根據雨水水文控制步驟和技術產生了從硬質工程化到軟質生態化的一系列環境友好型的可視化景觀設施。按照水質和水量處理的功效由小到大,依次形成相應的雨水基礎設施單元要素。這些要素可用于不同的尺度范圍及用地類型,既可以單體形式存在,又可依據場地條件,將不同處理程度的適用設施綜合運用形成網絡,提供高級別的水質處理功能,從更大程度上減少徑流量。文中將可視化的雨水設施單元要素加以整合,并對其功能特性做了詳細的闡述(見表1)??梢暬挠晁A設施可以用于不同用地類型,形成具有生產力和可再生的多樣化、多功能城市景觀,使之不斷更新城市生態系統功能。居住區、公園、廣場等雨水基礎設施可以設計為地下水補給和雨水收集再利用的生產場地。藝術化地設計雨水網絡,將建筑屋頂和地表徑流收集用于景觀澆灌,還可以配合采用生物系統及機械設備等更高級別的凈水設施,使集水用做水景使用、建筑中水系統等非飲用水質要求的用水。公園可以在邊緣區設計種植溝、過濾帶、植被樹池、雨水花園、透水鋪裝等對周邊建筑、街道、場地邊緣雨水加以處理,內部場地可以設計硬質或者軟質的水景用于公園內部雨水處理、利用,如建造滲水池、袖珍濕地、人工水池等景觀設施。街道可設計為公共街道花園,在滿足機動車、步行、自行車通行及地面停車的功能基礎上,通過最小化不透水鋪裝使用,結合有引流作用的路緣石,結合生物洼地的作用,形成道路雨水網絡,進行雨水分流排泄。停車場結合透水鋪裝、生物洼地、雨水花園等設施,形成生態停車場。
3.2可視化的空間營造
景觀規劃和設計中所規劃的是人的體驗,通過空間設計表達、服務于功能,通過創造最佳的空間關系,給人帶來和諧、融洽、趣味的感知,產生愉快的審美體驗。宜人的景觀空間應該滿足審美體驗及環境行為。美學中的統一、均衡、韻律、色彩、質感等符合人的視覺、活動和心理需求的合理尺度比例關系,可以作為創建景觀空間的策略依據。人的審美體驗主要通過視覺、聽覺、觸覺的感官系統及生理、心理系統進行,受到經驗、社會文化系統及倫理道德價值的影響。對景觀空間的設計能產生預期的感知速度、次序、類型和程度,給人帶來預期的情感和心理效應。能傳達出有過精心關照的景觀能引發人的愉悅感,海綿景觀空間營造中可將“野草之美”“濕地之美”諸類生態功能很強、人們受知識干預而認為的美,與精心設計的人工觀景平臺、棧道的美相結合,促進人的積極審美體驗。這也充分說明公眾教育不僅有益公眾健康,也有益于環境生態。景觀空間是集合技術、社會、經濟、生物需求,并融合材質、形狀、色彩、容量,以及空間的心理效應的綜合產物,需要以聯系的觀點來構建。(1)主題、意境的構建:在契合用地屬性的前提下,通過秩序、潛在的符號暗示及特定的設計語言表達空間主題,產生具有寧靜開闊、刺激好奇、精神慰藉的不同空間意向,場地中創建模擬當地水文特征或反映地域文化的空間,增加場地地域性、場地精神。H.O.Smith植物園一處活動空間中通過流域水文圖的設置,強化了場地特性。通過豐富的想象力創造出藝術化的雨水景觀設施,產生與人互動的多樣化趣味空間。羅斯福社區中心屋頂徑流過濾池被藝術化地設計為底部鋪有卵石,表層是金屬拇指螺紋,由混凝土座墻圍合的曝氣淺池,以及與流域水文圖結合的玻璃水箱,形象地展示了集水、濾水的路徑和過程,卵石、草地等自然材質與金屬、混凝土等人工材質的組合對比,形成了豐富的視覺效果。雨水庭院中透水格柵的鋪裝設置使雨水自然滲透于雨水花園中,手動泵取通過裝置進入集水桶的屋頂集水的設計又可增加人與場地互動的參與性。(2)景觀序列布局:在序列布局上,道路、邊界、節點、構筑物等有形、無形元素由路徑連接,構成了人的空間體驗、場地印象。雨水景觀可以結合點、線、面的設置,引導人們按所設計的開始、的秩序進行運動、感知。設置吸引人注意的入口或者路徑,保證其可達性和可識別性。建立雨水收集池作為景點或者焦點,如結合含有植被和水的下沉、高起、垂直、曲線、自然、幾何等尺度與形態不同的水池,建立視覺趣味點。通過落水管、溝渠、引水槽、生物洼地等形成軸線,引起人們對雨水流徑線路的注意。通過水平和豎直面的設計,如設立水池、跌水等,增加視覺趣味性。自然或者人工構筑的水景可形成雨水景觀中的重要節點,深度上可以從深到淺至表面水膜,存在形式與規模上有濕地、池塘、湖泊、水池、小瀑布、噴泉等,從駁岸形狀、類型分為規則水體與自然式水體。從動態來講,有靜水和動水之分,動水有急流、涌流、跌落、噴泉、溢漫、水霧和滲流等形態,動水通過高差、抑水堰壩的設置形成不同的流速、狀態,適用于視線焦點。設計上通過步道、橋梁、挑臺,設置運動路線、休息平臺等,創造人與水景的最適關系,滿足人們沿水景停留休息賞景、探索穿過河流至對岸的本能親水要求。(3)景觀要素設置:將地形、地貌、植被、水體、構筑物等自然或人工微觀元素的形體、線條、尺度、材料、色彩、質地,通過協調、對比的設計手法,設計空間圍合、空間聯系,使其適應功能用途,形成視覺層次豐富的立體空間,以及開敞或封閉、活躍或靜態的空間。邂逅綠地競賽項目中一處休閑空間觀景臺階結合集水、濾水、用水、滲水的雨水設施,形成帶有噴泉的開敞活動空間。在觸覺上,使人們能觸摸到流動、降落、飛濺、薄膜等不同形態的雨水,以及植被、卵石、浮木等軟質、硬質景觀。從聲音上,可以結合水流高度、動態(流速、流量)和落水材質(石材、金屬),形成不同音量、音高和節奏。