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海綿城市問題范文1
摘 要:本文研究了海綿城市排水防澇關鍵問題,提出海綿城市、排水防澇與低影響開發概念及相互關系,排水(雨水)防澇綜合規劃的定位,內澇防治綜合系統如何落實等問題。
關鍵詞:海綿城市;排水;防澇
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、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。
1.如何深刻認識海綿城市、排水防澇與低影響開發概念及相互關系
海綿城市是從城市雨洪綜合管理角度來描述的一種城市形態和建設模式,其內涵是,現代城市應該具有像海綿一樣吸納、凈化和利用雨水的功能,以及應對氣候變化和特大暴雨、保障城市安全、維持城市生態系統的能力。很大程度上與國際上流行的一些其它的雨洪管理理念和方法異曲同工,如綠色雨水基礎設施(GSI)、水敏感性城市設計(WSUD)等[6],都是將雨洪管理理念與水資源可持續利用、生態環境、土地利用、城市建設及管理機制等緊密聯系起來的一種頂層的城市建設和雨水管理模式??傮w上,根據筆者對發達國家及城市雨洪管理發展狀況的理解和資料分析,許多發達國家及城市都在順應國際潮流,朝著水敏感性城市發展,如奧克蘭、柏斯、鹿特丹、墨爾本和新加坡這幾個城市或國家,雖然在雨洪管理方面較為先進,但實際現狀距離水敏感性城市的目標,仍然有不同差距。而縱觀我國的城鎮發展和水系統狀況,由于發展的極不均衡,涵蓋了圖中的多個階段,許多欠發達地區可能還處于供水和排水城市階段,而北京、上海等發達城市已部分跨入水循環城市階段,尤其污水處理及利用水平已達到相當高標準,但雨水管理仍然是一個短板,拖了城市整體發展水平的“后腿”。不過,我們發展的火車頭(海綿城市和低影響開發),在某些方面和某種意義上,正在與國際接軌,朝“水敏感性城市”目標努力。因此,對解決我國城市(雨)水領域問題的長期性和艱巨性應該有一個清醒認識,如何實現跨越式發展也具有極重大的意義。
毫無疑問,排水防澇不是海綿城市的最終目標,只是在歷史欠賬、嚴峻現狀下,自然突顯出的一個緊迫任務而已。換言之,排水防澇目標固然重要,徑流排放總量控制、污染控制、良性的水循環以及生態系統修復等其它多重目標也同樣不可忽視。
值得注意的是,為了實現海綿城市建設的綜合性目標,在《指南》中,LID理念已從狹義的源頭分散措施的概念拓展為廣義LID理念,涉及源頭、中途及末端全過程及多尺度,類似美國近年來提倡的綠色雨水基礎設施(GSI)。不過,盡管LID/GSI設施是海綿城市建設極為重要的一種理念、方法和一類措施,但并非全部,它們不可能完全取代傳統的灰色基礎設施。因為在高密度的城市化區域,“灰色與綠色”、“地上與地下”、“源頭與末端”、“蓄與排”的有機結合才是海綿城市建設的關鍵。即使在低影響開發推行得十分成功的新西蘭奧克蘭,在他們的設計手冊中也提到管道系統是支持水敏感設計的重要途徑,有時甚至作為主要系統,這是一種務實和科學的態度。
2. 排水(雨水)防澇綜合規劃的定位
根據《排水(雨水)防澇規劃編制大綱》要求,各城市在2014年應完成《排水防澇綜合規劃》的編制,但從目前已經完成該規劃的一些城市情況看,規劃涉及的范圍、主要內容、技術路線、關鍵措施、科學性和合理性以及與《指南》的要求符合程度等方面都參差不齊,甚至有很大的差距。而且,也有一些城市已經做過或正在編制《低影響開發規劃》、《雨水利用規劃》、《非點源污染規劃》甚至《海綿城市規劃》,這些密切相關的規劃究竟應該如何定位?它們的關系如何處理?多年前,筆者就提出,應積極開展“城市雨洪控制利用專項規劃”,綜合解決雨洪多方面的問題,而不是采取“頭痛醫頭,腳痛醫腳”的方式。另一方面,國家相關的規范標準體系尚未形成,因此,當務之急的《排水防澇綜合規劃》之內涵究竟如何?在原有整個規劃體系中如何準確定位?如何響應《指南》之要求?這些都是業內急需面對及明確的重大問題。
澳大利亞昆士蘭的相關規劃體系可作為一個參照。在專項規劃方面,除雨洪管理規劃外,還有流域管理規劃、城市雨洪水質管理規劃、總體排水規劃以及洪泛區管理規劃等一系列雨洪相關規劃,因此,在規劃內容上也必然有重疊之處,落實過程中也會面臨協調上的沖突。但有一點,他們各州有權根據當地已有研究及相關規劃內容,對其中核心的雨洪管理規劃目標及內容進行調整,使得雨洪管理規劃更務實、更具針對性,并且也緩解了與相關規劃的沖突。
S多發達國家和城市也多采用雨洪管理綜合規劃。但綜合規劃對管理體制、專業人員規劃技術水平及各專業間的協調能力有更高的要求,并且規劃前期需要長期的調查研究及數據信息積累。因此,應客觀認識我國目前雨水規劃存在的一些問題,逐步通過相關的規劃規范編制和修編,對雨水規劃的框架、目標和控制指標及其他具體內容進行完善。在具備條件的城市或一些新城規劃時,在城市總體規劃體系下開展雨洪管理綜合規劃是可行和必要的;而在已建成區進行改造規劃時,可在傳統排水規劃中合理納入防澇、LID及海綿城市建設相關的新內容,來進行補充和完善。
3.內澇防治綜合系統如何落實
排水防澇綜合規劃的編制是一項重大舉措,但更重要的還是如何落實。一個城市內澇防治綜合系統的建立是一個異常復雜的過程,丹麥哥本哈根即使在較為完善的管道基礎設施基礎上(已達10年一遇的管道標準)編制的暴雨管理規劃,仍然預計需要20年時間才能完成,實現100年一遇的洪澇控制標準[13]。我國城市發展水平差距大、管道建設落后、提標改造難度大,尤其大量已建成區涉及到拆遷、多部門協調、土地用途變更和協調等多方面復雜問題,在此情況下進行全城范圍,甚至全國范圍的大規模改造,帶來的經濟、社會及環境影響是無法想象的,要想在10年內建成較完善的城市排水防澇工程體系是有相當大的難度。
目前,《室外排水規范》已明確了管道小排水系統以及防澇大排水系統標準,同時《海綿城市建設技術指南》中又提出了徑流總量控制率的建議性標準。研究表明,實現徑流總量控制會對小排水系統標準甚至整體排澇標準產生影響,如何協調這兩方面內容是對規劃設計的一大挑戰。一方面,面對規范對管道標準的明文要求;另一方面又面臨著在已建成區大規模改造重建難以承受的高難度和社會影響,徑流總量控制要求的落實過程中LID設施建設也涉及政策、激勵機制和大量建筑、場地改造和用地協調困難等多重障礙,以及巨額資金需求對經濟條件較差的許多二、三線城市的嚴重制約等等。擺在建設部門及政府面前的是多方壓力以及“改與不改”、“局部改還是全面改”、“如何改”的艱難選擇。
顯然,在新建城區,需要按照2-5年國標進行管網的規劃設計,還應通過合理規劃,盡量保留天然溝渠、坑塘,合理規劃設計道路和開放空間等大排水系統,合理預留綠地空間,在滿足防澇標準要求基礎上,盡量達到85%年徑流總量控制率的海綿城市建設要求。但需要明確,按要求實現的源頭控制系統疊加2-5年重現期的管道系統,實際上將能應對更高標準的暴雨。
海綿城市問題范文2
[關鍵詞]水資源;水安全;水環境;水生態;評估
中圖分類號:TV211.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)22-0178-02
1 現狀評估
1.1 水資源評估
大伙房水庫向我市總供水能力為166.7萬立方米/日,關山水庫供水能力5萬立方米/日,渾河供水能力21萬立方米/日,地下水供水能力為1.35萬立方米/日,合計194萬立方米/日。其中市政水源供水能力為169.7萬立方米/日。
現狀水廠總的設計規模為102萬立方米/日。依據總規:規劃2020年水廠合計規模為85萬立方米/日。
對比水資源量和現狀用水量,水資源不構成我市經濟社會發展的硬約束。
1.2 水安全評估
根據我市實際情況,內澇風險評估在積水深度的基礎上,結合城市區域重要性和敏感性,對城市進行內澇風險等級劃分。具體評估情況如表1:
1.3 水環境評估
(1)城市面源污染
我市初期雨水污染物的類型主要是SS、COD、N、P,主要來源于農業面源污染。大伙房水庫、渾河及其支流河水體的上游有大量耕地及農作物大棚,為了保證農作物的產量,需要施用大量的化肥和農藥,大量化肥農藥的使用不僅污染農產品,使耕地土質退化,農田害蟲的天敵數量銳減,而且大量化肥農藥的流失不僅造成農業生產成本的增加,同時隨著降雨時地表徑流的作用,對河流水體造成了極大的污染。
(2)合流制及其污染
我市望花區,新撫區南站地區、南北臺地區、公園地區及老虎臺等地區,東洲區綏化路南側及章黨地區均為合流制排水管網。排水干管為城市污水截留干渠,溢流口主要分布在渾河左岸,部分溢流口的溢流頻率達到50%。渾河及支流河兩岸還有23個主要生活污水排污口沒有截流至污水管網,直排入河。
(3)點源污染
我市點源污染點主要分布在造紙、焦化、氮肥、有色金屬、印染、農副食品加工、原料藥制造、農藥、電鍍等行業,污染物主要為一些重金屬,難降解有機物及無機物等。
1.4 水生態評估
在評價指標的基礎上,根據以往掌握的水體污染和投訴情況,對所有城市水體的黑臭情況進行預評估。評估結果見表2。
2 問題識別
2.1 水資源
(1)隨意開采深層地下水
深層地下水無補給水源,目前中心城區周邊的大部分企事業單位取用深層地下水,如果任其隨意開采,必然導致該層地下水的枯竭。
(2)淺層地下水污染日趨嚴重
近些年來,隨著工農業生產和城市建設的高速發展,工業廢水、生活污水排放量和農藥化肥用量逐年增加,對淺層地下水造成了一定程度的污染,使有些地區原本水質較差的潛水,水質進一步惡化,有些過去水質好的地區,某些離子的含量已超過生活飲用水衛生標準。
2.2 水環境
我市渾河及其支流河等水體是城區雨水、污水(包括污水廠出水和部分未經處理直接排放的污水)的收納水體,大量污染物隨雨水、污水進入水體。加之我市水系多為硬化堤岸,水體內生態系統簡單、自凈能力差;支流河旱季水位低,大量N、P等營養物質的排入使藻類極易快速增長,導致我市河道水體污染嚴重,水體景觀效果差。中心城區有22條河道水體受到不同程度污染。
2.3 水安全
(1)城市排水防澇問題
①管網老化,需要翻建
我市老城區排水基礎設施建設始于1908年,由于近些年城市建設的飛速發展,市政基礎設施建設相對滯后,部分既有排水管網建設年代久遠,超出了服務年限,譬如南站地區、南北臺地區、海城地區等地區污水管線建于解放前,老化嚴重,需要翻建。
②缺乏統一管理,管道私接、亂接現象嚴重
由于歷史原因,管道私接、亂接現象嚴重,導致大量污水排入雨水管道捏,破壞了一些區域較為完善的分流制排水體系。
③城市排水系統規劃設計標準偏低
由于我市地下排水管線建設年代不一,建設時間跨度較大,原建設標準與現行“規范”存在一定的差距,大多數雨水管線的設計重現期為0.33年,建設標準不夠造成雨季便發生內澇。
④城市透水面積的減少,調蓄能力降低
隨著城市化進程,我市水面率普遍降低,對滲水地面沒有硬性要求,建設的公園綠地比周邊道路高,給城市排水造成徑流量增加、調蓄能力下降的雙重壓力,導致城市雨水管渠排水壓力增大,易產生內澇。
(2)城市防洪問題
渾河上游段和下游段防洪堤防洪能力不足50年一遇,其中,鮑家河口至大伙房水庫段北岸為土堤,章黨大橋至大伙房水庫段南岸河堤為土堤。受城東三期規劃設計影響,李其河尚未治理,基本無防洪能力。海新河現有堤防長約5.8公里,青年橋至河口段左岸堤基被沿岸廠礦占用,右岸灘地被農民開荒占用,是城市防洪的薄弱地段。
2.4 水生態
(1)渾河支流水系周圍城市建設發展中忽略了河道水系濕地應起的積極的美化、水利安全作用,反而隱伏了污染、洪災、惡化生態環境等突出問題。
(2)濱水公共岸線嚴重缺乏,公共活動與優質河道景觀脫節,渾河景觀遠未達到合理化的開發利用,產生足夠的社會效益、經濟效益。
(3)城市主中心岸線近水不親水,濱水綠化薄弱,不足以消解、軟化岸線之刻板硬質。
2.5 其他
(1)城市文脈模糊 ,地域人文標識蹤跡缺乏挖掘,濱河地帶一個足以與名城匹配的城市風貌與景觀體系未及建立。
(2)沿岸景觀較差,生態建設貧乏。濱河建筑形式刻板陳舊,天際線缺乏韻律與變化,沒有明顯的標志性景觀。
3 需求分析
3.1 重點解決的問題
(1)城市黑臭水體問題
我市水環境污染十分嚴重,通過城市水體水生態評估結果,有22條水體存在不同程度的黑臭情況。
(2)排水防澇問題
通過城市內澇風險評估,我市存在易澇點36處,其中低風險區1處,中風險區22處,高風險區29處,極危險區2處。
3.2 解決存在問題的優勢
(1)經濟方面
傳統模式是建設寬馬路、大廣場等,硬質鋪裝后,再建大排水管道等設施,且運行維護費用高。海綿城市建設重在理念和方式的轉變,是更多的利用自然力量吸水、凈水、排水,減少人工系統建設,并不意味著多花錢。同時其具有社會收益(城市防澇、增加就業等)、環境收益(減少污染、補充地下水等)、經濟收益(地產升值、減少建設費用等)、美學收益(城市景觀等)。
(2)技術方面
我市大部分為丘陵地區,地表水資源較豐富,城市周邊水體水質較好,局部有污染。特點是水土流失嚴重、生態敏感度高。海綿城市建設采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”六位一體的綜合排水、生態排水方式。實現對城市原有生態系統的保護及生態恢復和修復。減小地塊開發對水文循環的破壞。
(3)管理方面
加大管控力度,堅決杜絕水安全、水環境、水生態等事件發生。作為老工業基地,在管理方面積累了大量的經驗,借國務院振興東北老工業基地的契機,徹底解決水安全、水環境、水生態等問題。
3.3 可能存在的風險
海綿城市的“產業”需要邊實踐邊學習。具體表現在以下方面:
(1)設計工作
海綿城市規劃設計涉及氣象水文計算,降雨模型、產流模型、匯流模型、管渠水力模型、水工設施水力模型、流域淹沒模型、河道水力模型、水質模型等諸多建模工作。但規劃設計部門對這些工作缺乏了解及實踐。
(2)建設成果評估
海綿城市規劃建設與工程技術研究基礎不足,沒有同步建立監測評估體系和專門隊伍等問題也成為當前的建設難點。
海綿城市建設首先應做好全局戰略規劃,應從法律體系、財稅政策、管理機制、技術與產業體系、人才培養、公眾參與等環節綜合考慮實施。
海綿城市問題范文3
Abstract: The city wetland patches have the ability of self-repair and sustainable development, and play an important role in improving the urban ecological environment at city landscape restoration. Based on discussion of Sponge City, and Elastic Restoration theory, this paper takes the wetland patches restoration in Dounan district of Dianchi Lake as an example to analyze the importance of urban wetland elasticity landscape patches, describes the relationship between urban elasticity landscape patches and ecological environment construction of the city, and proposes the ideas and methods about reorganization of landscape patches, water network repairing, etc. It is aimed to find the entry point of the implementation with the landscape toughness development and sponge city, in order to build more way to get a solution to restore elasticity and toughness of the city.
關鍵詞: 景觀斑塊;彈性修復;海綿城市;濕地
Key words: landscape patches;elastic restoration;sponge city;wetland
中圖分類號:F205 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)20-0181-04
1 背景
城市景觀是自然與人力在不同條件相互作用的產物。一個城市長期生產力、繁榮度和宜居性,從根本上由城市的可持續性(承載能力)和彈性(應對能力)決定。[1]我國以農業立國,在歷史長河中,城市被良田所圍繞,對于自然災害與環境問題具有一定的防御能力。隨著經濟發展,昔日城市中的綠地斑塊如農田、濕地、林地等被各類建筑、道路、廣場等人工斑塊所代替。城市化地表斑塊變化的一個重要特征是不透水斑塊取代了透水良好的自然斑塊,自然水過程受到影響,城市環境惡化失去原有彈性,導致城市生態系統嚴重退化[2]。
過度開發使得城市景觀破碎化,許多涵養水源的綠色彈性空間相繼消失,城市綠網破壞,河流、湖泊等水體受到污染甚至斷流。如此矛盾的局面正需要城市規劃師在城市規劃中找到人與自然和諧共處的關鍵點,建設具有良好生態基礎設施系統的城市[3],保護好城市的彈性景觀斑塊,通過綠色、藍色以及灰色廊道的連接形成生態屏障,組建城市韌性(抵抗災害的能力),從而創造彈性宜居的城市環境。
2 相關概念辨析
城市過度發展,生態環境變化,水土流失、洪澇災害等“城市病”被廣泛關注,傳統觀念中被認為是廢棄物的雨水,也被重新審視,[4]人們逐漸意識到雨水作為一種可循環資源,影響城市居民的日常生活,關系城市的生態健康狀況,塑造城市的景觀斑塊,組織城市的緩沖空間。城市綠色緩沖空間往往是城市彈性斑塊的有機構成體,反作用于城市景觀及生態系統,確保了城市的物、能平衡與資源的良性循環。(如圖1)
2.1 海綿城市與彈性景觀
海綿城市(Sponge City)是指城市能像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“韌性”與“回彈”能力,有效保護和修復城市水生態,緩解城市內澇,削減城市徑流污染負荷,涵養城市水資源,復興城市水文化[5]。在一定程度上提升城市生態系統功能減少城市洪澇災害發生。西方國家對雨水的利用由來已久,形成了最佳管理實踐(Best Management Practices,簡稱BMPs)、低影響開發(Low Impact Development,簡稱LID)、水敏型城市設計(Water Sensitive Urban Design,簡稱WSUD)、綠色(雨洪)基礎設施(Green Infrastructure,簡稱GI)等措施。這些都是海綿城市(Sponge City)雨水管理的重要理論基礎。(如表1)。
彈性景觀(Resilient Landscapes)是城市中用于抵抗自然災害,維持城市生態系統穩定的重要韌性空間,強調基于人工參與的同時注重自然生態系統自我修復的能力。合理設計城市的彈性景觀斑塊,將不同功能的生態空間與雨水管理、生物棲息、公共休閑和審美需求相結合,連接城市“綠色”和“藍色”斑塊,為城市生態環境搭建起重要的生態保障屏障。城市濕地斑塊構成城市景觀,組織城市能源循環,如“海綿”一般,在應對城市生態失衡與自然災難時,為城市生物提供安全庇護港,保護生物的多樣性,保證城市景觀的穩定與持續發展。
2.2 濕地斑塊與彈性修復
濕地斑塊是城市生態系統的重要組成部分,具有城市其他生態系統不可替代的多種生態服務功能,被認為是陸地生態系統的最佳利用方式。[10]國內許多學者認為,濕地(Wetland)是陸生生態系統和水生生態系統之間的過渡帶,是一種復雜的生態系統。城市濕地(Urban Wetland)是指位于城市中,由水文、地貌、植物、動物等要素構成的,要素之間相互聯系相互作用形成的具有防洪、污水凈化和氣候調節等特定功能的一種水陸生態系統。[11-12]濕地斑塊對城市的建設貢獻主要在于連接了城市(人工斑塊)與水域(自然斑塊),形成了半自然半人工的中間過渡地帶,是重要的城市水陸樞紐與彈性緩沖空間,是城市與自然間的天然屏障,具有以下的生態學意義:
2.2.1 疏導水流,涵養水源
對于城市,濕地斑塊無疑是良好的水流“儲藏器”,隨著城市無序擴張,河渠硬化,防浪堤高筑屢見不鮮。城市給、排水不暢,下雨時地表徑流增大,形成快速排水模式,水資源難以保存。[13]城市污水處理不當,水體受到污染,濕地斑塊支離破碎,蓄水能力嚴重不足,導致城市土地河流的水源安全問題。
2.2.2 凈化水體,形成良性水網
濕地的植物,在長期自然演替過程中,對水體中的污染物有著一定的過濾、吸附和降解作用?!耙跃G養水”的生態支持模式[14],在其自身生態承載力允許條件下,會促進水循環,形成良性水網絡。在城市生態環境中,許多濕地斑塊以及綠地斑塊被河流廊道等聯系成綠網,對城市水流起到層層凈化的作用,形成天然依水而生的緩沖空間。
2.2.3 可持續發展,形成城市綜合“海綿體”
可持續發展,需要可持續經濟,首要就是對環境的低影響開發,低成本維護,低干擾管理,讓城市可以自由的呼吸,要做到這一點最重要是城市中水的資源化,從而進行景觀的彈性組織與資源循環利用。[15]水流的循環利用帶來的是能流的循環持續,既促進了城市的物質、能量循環,又可以調節城市的自然環境。[16]
將濕地的彈性修復融入城市建設中,恢復景觀斑塊在應對城市問題中的穩定作用,從廣義的角度理解海綿城市理論,發揮城市綠河流濕地等水陸交界面對雨水的吸納、緩解作用,充分發揮城市綠地斑塊對自然災害的預防和緩解的能力,采用融、滯、消、散等措施,建設具有自然緩解、自然容納、自然重構的城市綜合“海綿體”(如圖2)。[17]
總體來說,濕地的彈性修復設計,需要城市在防御自然災難時做到以下4方面內容:
①了解水資源的重要性及在城市生態系統中扮演的角色,形成城市應對自然災害的屏障和緩沖空間;②調節城市旱澇的基礎上,加強綠地應對災害的能力;③以城市綠色空間涵養水源,從而調節城市生態,減少自然災害;④形成綠色彈性景觀斑塊,化對抗為共生,使城市生態自我修復能力提升。
3 城市的彈性景觀――濕地斑塊修復設計
3.1 研究區概況
云南滇池是城市發展中與湖爭地,導致城市生態破壞的例子。1950年-1970年隨著“圍湖造田”運動,滇池先后萎縮近30km2水域。1990年“防浪堤”建造工程的啟動,阻斷水陸能量交流,沿湖濕地斑塊嚴重破壞,城市生態系統失穩,蓄水、凈水能力下降,自然災害頻發,昆明城市人居環境受到嚴重威脅。
研究區位于滇池湖岸東側水陸交接處,北緯24°53′11″-24°53′34″,東經102°46′4″-102°46′30″,面積約24hm2,是斗南片區城市空間與滇池水域空間最后的生態屏障。研究區全年平均降雨789.6mm,有旱、雨季之分,降雨量集中于5-10月占全年降水量的86%-90%。隨著斗南片區發展,城市生活生產廢水肆意排放,導致滇池水體富營養化,維持該地區生態平衡的彈性景觀――濕地斑塊,在“造田”運動中消失殆盡,植被減少,生物生存環境受到威脅,研究區主要面臨以下城市問題(如圖3):
①濕地退化,蓄水困難,內澇嚴重,交通受限。研究區較為平坦,在雨季后存在內澇問題,主要道路被雨水淹沒,嚴重影響區域交通。濕地斑塊退化,場地無法儲存雨水,造成二次污染。
②水體富營養,水陸交接面硬化,生態失穩。作為水陸媒介的駁岸系統有著重要的生態學作用。研究區均為水泥駁岸,阻隔水陸物質能量傳遞,造成濕地景觀斑塊彈性缺失,水體富營養化嚴重。
③水體分離,排水困難,濕地斑塊缺乏彈性。研究區水體分離,水網不聯通,不能引導排水,造成雨季水體倒灌,植被受損,動物生境破壞,濕地斑塊彈性不足,應對措施不夠,無法達到濕地生態系統的自我修復與穩定。
3.2 彈性修復設計與措施
彈性修復,即在分析場地存在的主要城市問題基礎上,運用生態設計、柔性恢復等方式進行場地各個景觀斑塊的修復和重建設計,以較低影響,增強其景觀與生態系統應對生態擾動、人類活動及自然災害時自我修復與重回穩定的能力。
通過對景觀斑塊的研究比較,依據研究區獨特的水文、地理氣候等條件,進行濕地生態系統的韌性修復,形成城市中良好的彈性景觀斑塊。尊重場地原有景觀記憶,延續場地景觀斑塊的演變脈絡,減少對場地的破壞。通過水體網絡的重構組織場地綠地斑塊的修復與更新引導場地產業的轉型達到濕地景觀斑塊的韌性修復,做到低成本修復、少管理維護和弱生態破壞,營造良性、有序的城市景觀過渡帶。柔化城市邊界,促進水陸生態系統物、能循環,形成依托于滇池周邊城市的彈性濕地景觀斑塊。(如圖4)基于對水陸交接帶濕地斑塊修復設計的研究,主要有以下幾種方式:
3.2.1 整合地形,構建濕地骨架,通過水網聯通形成彈性蓄水空間
在原有肌理基礎上,根據場地降水、污染物種類等影響因素,利用研究區原有魚塘,緩和邊形成曲線水陸界面,增加水岸邊長,創造供濕地鳥類等生物生存的小環境。增加觀賞度的同時活化了水岸,使水、陸之間的物質、能量傳遞界面增長。
梳理地形,將研究區低洼內澇地塊整理開發形成“濕地泡”,設置長淹沒區、半淹沒區域、偶爾淹沒區域,與邊界原有魚塘鏈接形成凈化網絡,恢復濕地斑塊的生態功能,創造動植物的生活生境,形成應對雨水的彈性空間。
3.2.2 軟化駁岸,路網修復,形成多級式水體凈化模式
進行水循環交流,將防浪堤岸進行適度開口,形成沿堤內流濕地泡,在防浪堤外增加立體綠化,形成水陸生態廊道,解決水泥堤岸高筑的生態隔離問題,同時也阻止雨水倒灌造成的堤頂路塌方,路網斷裂。運用廠區拆卸廢料加工形成空中景觀高架系統,為濕地恢復提供空間,借鑒海綿城市理論形成水網凈化系統,通過過濾池、氧化池、潛流濕地凈化泡、表流濕地凈化泡、末端強化池等多級式水體凈化池,形成彈性可淹沒區,收納雨水,在必要時業區轉型后的花卉大棚澆灌使用。
3.2.3 更新地塊產業,借鑒海綿城市等理論,形成水循環系統及景觀修復機制
海綿城市是關于水循環的智慧,城市濕地作為彈性景觀的重要組成部分,作為城市綠地斑塊的緩沖空間,為城市的生態健康及經濟發展做出貢獻。在研究區中依據不同條件,設置雨水的儲存裝置利用自然集水槽與大棚集水設施,從源頭留住雨水。
通過產業更新,在溫室大棚區通過立體綠化、無土栽培等技術栽植花卉、中草藥等植物。防止澆灌廢料中氮、磷等物質流入場地水系統,抬高廠區地平面在其底部形成1m的水槽用于收集雨水與澆灌用水,應用生態、物理等水處理方法,由濕地泡凈化后排入研究區水網系統,既能夠保證水體的自然循環,又能夠最大限度的保護濕地、湖泊的水體安全。在濕地內部形成完整水循環系統,從而完成濕地斑塊的景觀修復,達到城市水陸交界帶的柔性回歸。
3.3 小結
對滇池斗南片區濕地斑塊的修復研究,通過梳理研究區存在的主要生態問題,找到濕地斑塊恢復的切入點,重構濕地斑塊水網,以海綿城市理論研究入手,形成水循環系統網絡,組織濕地斑塊的柔性恢復,為動植物生存創造條件。另一方面,將研究區融入城市環境,尊重場地記憶,促使產業轉型,把斗南片區的經濟支柱產業――花卉貿易與地塊產業銜接,形成特色鮮明集聚科研與生態旅游為一體的城市彈性斑塊,達到水陸交接面濕地與城市發展的和諧,使城市中的景觀斑塊得到彈性修復,韌性重構及景觀更新。
4 結語
城市發展對自然的掠奪造成綠地斑塊支離破碎,水生態惡化、生物生境缺失,城市失去彈性和應對災害的韌性。海綿城市理念對城市建設帶來了健康發展的契機,為僵硬的城市加入地下和地上水系統的互動[18]。城市中的彈性景觀空間、綠地斑塊等在應對自然災害時扮演著城市保衛者的角色。濕地作為城市景觀斑塊的一員,人們更應該意識到保護城市彈性空間與水環境安全的重要性與必要性。在城市彈性空間的景觀修復研究中應該站在建設廣義的“城市海綿體”水循環的角度上,對綠地斑塊進行組織與重構,尊重場地精神,保證場地內部與外部生態循環的自我穩定。
濕地斑塊是城市水岸空間的有機組成部分,提供城市中動物生存的必要環境。對城市濕地景觀斑塊的修復研究,既能對城市景觀斑塊的彈性進行重構,也能對城市的水安全、水循環和水環境進行恢復,達到城市生態系統的自我穩定與長久發展。濕地景觀是海綿城市組成的一個重要環節,斑塊間的連接性十分重要。單一的濕地僅僅是城市眾多彈性景觀斑塊中的一員,對水循環、水網絡的影響有限,需要在城市規劃與設計中考慮綠色生態斑塊、藍色水體斑塊與灰色基礎設施斑塊的連通性,通過韌性修復與設計形成統一的綜合網絡,才能使彈性斑塊在城市的資源循環及應對自然災害中達到生態效益的最大化。
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海綿城市問題范文4
【關鍵字】:城市;綠色生態;建筑;景觀設計
【前言】:城市景觀的綠色生態設計理念早期產生在一些西方發達國家,促發其產生的原因是多樣性的,一方面是工業發展引發的問題,例如發生在上世紀50年代的歐洲倫敦煙霧事件,上世紀40年代的美國洛杉磯光化學煙霧事件,催生了相應環境法案,為城市環境管理打開了先河;另一方面是能源危機引發的問題,上世紀60年代的蘇伊士運河危機,丹麥政府率先在建筑規范中體現能效及節能排放等理念,這也是綠色建筑理念的前身;再一方面是城市發展引發的問題,例如韓國首爾清溪川生態修復工程,納鮮蘭橢幸兜暮擁牢廴荊到新世紀初期的交通問題和城市雨洪問題,這個項目像是一本活的城市環境治理教科書,最難能可貴的是實現了城市空間在功能,休閑,文化,歷史的結合,還深受當地居民喜愛;除此以外,還有特殊自然環境所引發的問題,像澳大利亞因為水資源極度匱乏,因而發展出非常先進的水敏設計(WSUD)和立體綠化設計理念,像新加坡的城市因為淡水匱乏和雨洪問題,而發展出排蓄水體系。這些發達國家的經歷是我們的前車之鑒,他們先進科學的設計理念和方法值得我們學習和借鑒。
1、綠色生態設計的相關標準及設計應用
1.1綠色建筑
綠色建筑是在項目全壽命期內,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境、減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑,綠色建筑評價體系由高到低分為三星,二星和一星。
綠色建筑評價指標包括六個綜合性指標,包括節地與室外環境,節能與能源利用,節水與水資源利用,節材與材料資源利用,室內環境質量和運營管理(住宅),全生命周期綜合性(公建),這涉及到工程建設中的各個專業,例如建筑,結構,給排水,暖通,電氣和景觀等。
各個地區不同類型的項目,對綠色建筑等級要求有所不同,項目管理對其體系內得分項的選擇和偏重也有所不同,在景觀專業的得分項目需要視具體要求而定,通常會涉及以下幾方面:
(1)綠化用地的合理設置,綠地率需要滿足指標要求,地庫頂板上的綠地,標準對覆土深度有一定要求,在設計過程中比較容易被忽視;
(2)光污染控制,室外夜景照明光污染限制需要符合國家標準,現在很多項目建筑體本身的散射光可以照亮室外場地,在設計過程中可以考慮建筑自發光,合理設計景觀燈具種類和間距,減少室外照明過量,避免場所光污染和能源浪費;
(3)熱島強度控制,戶外活動場地的選定和設計需要參考風光環境分析,紅線范圍內戶外活動場地喬木及構筑物遮蔭面積達到一定比率,盡量為使用者提供更佳舒適的環境;
(4)無障礙設計,體現在活動場地的可達性以及人性化設計上;
(5)合理設置停車場所,數量和面積要滿足指標要求,分布上要體現在場地空間的均好性,便于交通,停車場地也可以考慮綠色生態停車場設計;
(6)提供便利的公共服務,室外活動場地可以錯時向周邊居民開放,為周圍居民提供相應戶外設施,例如特色座椅及活動家具等;
(7)雨水規劃與設計,利用下凹式綠地以及雨水花園等雨水蓄水措施,引導屋面雨水進入地面生態設施,并采用相應的徑流污染控制,硬質鋪裝地面中透水鋪裝面積比率;
(8)場地雨水外排總量控制,滿足場地年徑流總量控制率;
(9)合理選擇綠化方式,科學配置綠化植物,選擇本土植物,采用喬灌草結合的復式綠化,種植區種植土壤深度滿足種植要求,適當引入垂直綠化,屋頂綠化等方式。
(10)綠化應采用噴灌、微灌等高效節水澆灌方式,控制節水澆灌綠化面積比例,可以采用濕度感應器,雨天關閉控制裝置,在植物品種上宜考慮無需人工澆灌植物;
(11)地面,屋面,外墻材料的太陽輻射反射系數要求,不同材料的反射系數有所不同,例如石材,一般淺色石材反射系數較高,深色石材更容易吸收輻射,從而反射系數較低,國內相應標準還有待完善,此外,在人性化設計理念中,淺色材料更容易產生炫光和光污染,所以這一項上,材料選擇還要視具體項目具體環境條件而論。
1.2海綿城市設計
海綿城市主要針對城市的雨洪管理,在雨洪季節,設置有效吸水、蓄水、滲水、凈水措施,在干旱,灌溉時節以及其他用水需要時,將蓄存的水釋放并加以利用。這是比較新的標準,局部城市或地區作為試點開始參考和實行,以深圳市為例,現行的審查依據包括:《深圳市海綿城市建設專項規劃及實施方案》,《深圳市海綿城市規劃要點和審查細則》,低影響開發雨水綜合利用技術規,雨水利用工程技術規范,深圳市暴雨強度公式及查算圖表,《深圳市建設用地規劃許可證》相關的低碳生態及低影響開發指標,國家海綿城市(低影響開發)已經的技術規范、指南、圖集。
海綿城市的綜合性在于他涉及多個部門,多個專業種類,需要業主或管理方統一協調和指令,政府部門也會起到指導和審核的作用,例如位于深圳前海的弘毅中心項目,在海綿城市設計方面,政府會對海綿城市設計專項提出明確意見,按照低影響開發設施以徑流總量和徑流污染為控制目標進行設計,設施具有的調蓄容積一般應滿足 “單位面積控制容積” 的指標要求,以此審核景觀方案設計中的各類型場地以及具體細節設計。
在景觀場地規劃中,建議多的采用能夠降低雨水徑流系數的地面設計,例如綠地和透水地面,屋頂空間應該充分加以利用,屋頂綠化區域覆土厚度需要達到標準要求,地面層需要考慮透水鋪裝,其面積需要滿足地標徑流系數要求。
關于雨水控制規模,有相應的指標和要求,常見的辦法包括設計下凹式綠地進行雨水收集,下凹式的面積和深度需要滿足與水蓄水量要求,另外一種解決途徑就是在設計地面蓄水容器收集屋面和墻面雨水,或地下蓄水容器收集地面徑流的雨水,這樣同樣可以達到雨水調蓄的作用,各類項目根據不同需求和條件選擇不同的解決途徑。
海綿城市設計在優化城市雨洪問題的同時,也對傳統景觀設計帶來了考驗,例如透水地面的品質感,進口產品質優價高,國內產品品質和施工水準較難把控等問題;還有下凹式綠地的形式,雖然可以滿足雨水儲存的功能,但是他的形式是否與場地的性質相符合,傳統的審美觀能否接受這種形式,這些都是業主和設計師需要共同考慮和面對的問題;再者關于設置蓄水容器,對建筑結構,場地空間條件,建設成本以及后期管理維護等都存在一定的未知和挑戰。
1.3 LEED建筑評估體系
LEED是英文Leadership in Energy and Environmental Design的縮寫,由美國綠色建筑協會建立并推行,在國際上各類建筑的環境保護價值評價,綠色建筑評價以及可持續發展評估中,被公認為比較權威的標準。
在美國很多地區已經將LEED標準體系納入建設項目的硬性標準,所以很多建筑師會參加相應的培訓和考核,成為LEED認證工程師,現代國際商業貿易往來與發展,許多跨國投資建設的工程項目,例如世界500強公司美國默沙東制藥就在中國杭州建設分部制藥廠,其工程就采用LEED評價標準,在景觀設計上取得的得分項包括:各類綠地性質及面積比率,地面材料太陽輻射反射系數,當地本土植物的選擇,以及戶外活動場地喬木及構筑物遮蔭面積比率等。
1.4 水敏設計(WSUD)理念
WSUD是英文Water Sensitive Urban Design的縮寫,在城市發展的過程中,恢復自然的水循環過程,通過城市規劃和設計減少對自然水循環的負面影響,保護水生態系統,將雨洪,供水,污水管理一體化,兼顧景觀和生態系統。
水敏設計在澳大利亞是比較成熟的城市規劃和工程設計方法,在國內也有項目實踐,例如城市新區規劃項目,河道或濕地公園規劃設計等政府項目,也有開發商的項目,例如萬科建筑研究中心,景觀設計的重點在于解決雨洪管理和低維材料及植物的使用,該項目獲得了ASLA通用設計榮譽獎,而且萬科在其下很多項目中也在不斷實踐綠色生態材料和理念。
結束語
我國現代化城市高速發展,環境問題仍然是主要的社會綜合性問題之一,人們對生態環境的認知會逐步提高,在城市規劃和工程建設方面,政府會逐漸加大理念導向和工程監控的力度,開發商會逐漸承擔起相應的社會責任,在景觀設計領域,綠色生態設計作為一種改善生態環境的方法,還有待進一步的工程實踐和發展,我們應該重視城市的生態環境保護,借鑒國外先進理念,技術和方法,研究成功的項目個案,爭取實踐和推廣的機遇,讓我們的城市環境變得越來越美好。
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海綿城市問題范文5
[關鍵詞]景觀生態學 園林專業 課程內容 實驗
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)02-0169-02
園林專業背景的從業者是城市規劃和設計的主要參與者,而在園林專業本科生的培養階段,生態學相關課程所占的分量很小,通常四年中只有一門景觀生態學或園林生態學必修課,學生對生態學知識尤其是最基礎的概念理論了解不多。因此,在針對園林專業的景觀生態學課程設計上,首先應該突出基礎概念理論知識的深度和廣度,其次應加強景觀生態學相關理論應用過程和方法的講解。通過課程結構的優化以及教學內容和方法的改革來加強素質和能力培養,從而增強學生對社會需求的適應性。
一、目前教學中存在的問題
(一)重視程度不足
學生對該景觀生態學課程重要程度認知不充分。園林專業本科生比較重視 “城市綠地規劃設計”、“園林工程”等與工作實踐緊密相關的課程,而對景觀生態學的重視程度不足,沒有從根本上理解景觀生態學相關概念、理論對于城市可持續發展的重要性和潛在價值。
(二)生態學基礎薄弱
在景觀生態學課程開始講授之前,學生對于生態學相關知識的了解程度較低。另外,生態學很多理論的景觀規劃設計應用過程都離不開數學知識,如果學生這部分知識的掌握沒有達到一定程度,那么在景觀生態學相關理論應用實例的講解過程當中,就會一知半解,學習效果會受到很大影響。而園林專業的大部分學生數學基礎相對都比較薄弱,對數學基礎知識的學習缺乏動力,認識不足。因此在課程設計上要充分考慮到學生的基礎。
(三)教學過程中的問題
目前景觀生態學課程選擇的教材比較單一,園林專業更多應用了園林生態學的相關教材,比如溫國勝、楊京平等主編的《園林生態學》,劉建斌等主編的《園林生態學》,劉常富、陳瑋等主編的《園林生態學》,此類教材中的主要內容更加偏向于城市生態系統和園林植物生態的基礎概念和理論,其中也有一個章節是關于城市景觀生態學的,但是涉及內容很淺,而景觀生態學最主要的內容為尺度、格局與過程,這其中包括了很多基本的概念原理和方法理念,因此只以園林生態學相關教材來備課的話,講授的內容不夠全面和深入。在實踐教學方面,目前的實驗任務設計比較偏向于傳統生態學,沒有能夠很好的體現園林專業的實踐應用性。
二、教學改革探析
(一)強調景觀生態學知識體系的重要性
一般來說,傳統的教材已經應用了很長時間,教材當中緒論部分的內容過于陳舊,不利于學生掌握最新的學科前沿和社會相關熱點。而園林生態規劃設計、景觀生態學領域相關的期刊報紙,比如《中國園林》、《城市規劃》、《城市規劃學刊》、《應用生態學報》、《生態學報》、《landscape urban planning》《landscape ecology》等相關領域的文獻內容和理念比較新穎,有大量的城市熱島、城市空氣污染、城市水污染、城市暴雨時節內澇災害等城市問題的國內外研究進展和解決途徑,可總結提升并做成多媒體課件,增加學生對于景觀生態學知識體系的重視程度,增加學習的熱情和動力。
(二)課程內容革新
本課程是園林專業本科生唯一的生態類的課程,因此在課程體系的設計上需要兼顧基礎性和應用性。與本課程相關的教材主要有三大類,一類是景觀生態學教材,比如周志翔主編的《景觀生態學基礎》、王云才主編的《景觀生態規劃原理》;第二類是園林生態類教材,比如溫國勝、楊京平等主編的《園林生態學》和劉建斌等主編的《園林生態學》;第三類是傳統生態學教材,比如宋永昌主編的《植被生態學》。本課程的內容體系是在詳細查閱了以上三類教材和相關文獻資料后形成的,總體上以景觀生態學原理和規劃應用為主線,適當融合園林生態學和傳統生態學的最重要的基礎概念理論的講解,比如對植物種群和群落的相關基礎概念原理進行了詳細的講述??傊?,課程體系的設置盡量考慮學生的基礎和社會的需求。
景觀生態學課程56學時的教學任務。教學計劃為16周,分講述和實驗兩個部分,考察結果以考試為主。景觀生態學課程主要內容包括:緒論、景觀生態學概念原理、種群及群落生態學基礎、城市環境與生態因子、園林植物與城市能量物質環境、園林植物與水、園林植物與大氣、土壤與園林植物、城市生態系統、景觀生態規劃設計等內容。緒論部分主要講授生態學、景觀生態學的形成與發展過程以及最新的研究進展,并強調景觀生態學等相關理論在城市規劃及景觀規劃設計中的重要性;景觀生態學概念原理部分主要包括景觀格局、過程、尺度相關的基礎概念理論,比如景觀格局、景觀功能、斑塊、廊道、基質、景觀異質性、景觀多樣性等概念及島嶼生物地理學、等級理論、復合種群理論和滲透理論等;種群及群落生態學部分主要講授種群的概念、種群的數量密度、種群性比、種群年齡結構、種群空間格局、種內關系及種間競爭和種間互利等種間關系,群落方面主要包括群落概念的形成和發展、群落的基本特征、關于群落的主要觀點、群落物種組成的定性分析、群落物種組成的定量分析、群落多樣性(α多樣性、β多樣性、γ多樣性)、種間關聯與生態位、群落外貌、水平結構、垂直結構、地下結構、年齡結構、群落的動態(群落演替、自然干擾與演替、群落的波動性、群落穩定性與多樣性的關系)等概念理論;城市環境與生態因子部分主要從城市環境(環境的概念、尺度與類型、城市環境)和生態因子作用分析(生態因子分類、生態因子作用的一般特征、生態因子作用的基本原理)兩部分來進行講述;園林植物與城市能量環境部分主要包括光與園林植物(城市光環境、光對園林植物的生態作用、園林植物對光的生態適應)、溫度與園林植物(城市溫度環境、溫度對園林植物的生態作用、園林植物對溫度的適應、園林植物對氣溫的調節作用)等兩部分;水與園林植物部分重點講授城市水環境、水對園林植物的生態作用、園林植物對水分條件的適應、園林植物對水分的調節作用等內容;園林植物與大氣部分包括城市大氣環境、大氣污染與園林植物、園林植物對空氣的凈化作用、風與園林植物等幾個方面;土壤與園林植物部分主要包括土壤理化性質與園林植物、土壤生物與園林植物、城市土壤特點、鹽堿土與園林植物等四方面;城市生態系統部分主要包括城市生態系統的組成結構、城市生態系統的主要特點和基本功能、城市生態系統存在的問題等內容;景觀生態規劃設計部分主要通過查閱相關的文獻書籍,梳理出近10年的相關景觀生態規劃設計案例,通過案例對景觀生態相關原理的應用實踐步驟和方法進行詳細講述。由于本課程多為基礎性的知識,包括很多園林生態學、景觀生態學、傳統生態學的基本概念和理論,因此重點在于讓學生更好的理解與記憶,能夠在將來的規劃設計實踐中將景觀生態學的相關原理加以應用,增加實踐當中的理性,學會從生態學的角度思考規劃設計問題。授課過程中學生積極性較高,課堂參與度良好。
(三)實驗課程體系
實驗課程主要分為兩部分,一部分為外業調查,此部分實驗的開展需要與教學團隊的科研項目和工程實踐項目相結合??蒲许椖恐饕顷P于城市景觀異質性與城市環境氣候因子耦合關系的研究,在研究的前期階段可以將班里學生分組,在研究區域布點或者設置樣方進行生態環境因子數據的獲取,通過這個過程加深學生對理論知識的理解并增強學生參與景觀生態學研究的實踐經驗。工程實踐方面,引導學生參與大尺度項目的前期調研分析,例如鄭州市、洛陽市、南陽市的綠地系統規劃項目。另一部分為計算機實踐,景觀生態學與傳統生態學的主要區別之一就是研究對象的尺度差異,景觀生態學側重于大尺度對象的研究,而3S技術越來越多的應用在景觀生態學領域,那么一些最基本的3S技術也是園林專業學生需要掌握的內容,比如遙感影像的幾何校正、波段融合、柵格圖裁切、景觀解譯等一些技術的操作步驟對于景觀生態學的研究或者大尺度的景觀生態規劃有著重要的意義,而通過計算機實踐部分的講授和訓練,可以使學生掌握該部分知識。
三、小結
基于目前景觀生態教學過程中存在的問題,本文對課程內容和實踐環節的改革方式進行了闡述,著重突出基礎性和應用性,希望能為景觀生態學課程體系進一步改革完善提出新的視角。中國正處在城市化進程的關鍵階段,如何協調城市化與生態文明的關系,是當今城市化發展過程中的重要問題,而園林專業培養的學生絕大部分都會投身于城市規劃、園林規劃設計等相關領域,因此景觀生態學課程對于城市的可持續發展具有重大的意義。
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