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- 科技承载梦想- 创新改变未来- 海绵城市- 中国科

早在恩格斯的时代,他就警告人们不要过分陶醉于人类战胜自然的胜利。每当我们获得初步成功时,自然总有意想不到的反应,最初的成果也很容易被自然抹去。当今,随着城市的不断发展,雨水的污染和洪涝灾害还有水资源匮乏的问题越来越突出,武汉的“观海现象”在全国范围内引起了广泛的关注。在这个背景下,海绵城市作为雨洪利用理论的创新和发展,为新时期治水思路注入了新的元素,并且从源头缓解了城市内涝、削减了城市径流污染负荷、节约了水资源、保护和改善了城市生态环境。

以下是海绵城市的具体定义:

当今城市面临着巨大的水资源挑战,一个主要原因是过多的水泥地面积占据了原有的林地、草地、湖泊和湿地,在一定程度上中断了自然水循环。当雨水降落,仅能迅速排泄成污水,地下水面也越来越低。解决城市缺水的问题,必须从源头入手,重新恢复自然水循环。海绵城市的概念应运而生,它就是一种利用自然生态系统的质量,通过绿色基础设施来缓解城市的水资源压力,减少雨水径流和水污染的城市化生态系统。

城市规划和建设不应该与自然相对抗,而是应该顺应自然的规律和要求。海绵城市是一种具有水弹性的新概念,它能够像海绵一样,自适应环境的变化和应对自然灾害等方面具有很好的弹性。因此,海绵城市也被称为“水弹性城市”,也就是低影响开发雨水系统构建。在下雨时,它可以吸水、蓄水、渗水并净水。蓄存的水可以在需要的时候释放并加以利用,从而实现雨水在城市中的自由迁移[2]。海绵城市的核心是构建跨尺度的水生态基础设施,并结合多种具体技术建设相应的水生态基础设施,以实现生态系统服务。海绵城市的概念已经在官方文件中得到明确提出,代表了生态雨洪管理思想和技术从学术界走向管理层面的发展,并在实践中得到了有效的推广,为提高城市排水防涝水平作出了积极贡献。

以下是建设海绵城市的原则:

建设海绵城市应当遵循生态优先等原则,结合自然和人工手段,确保城市排水防涝安全的前提下,实现新型城市化水弹性的发展。同时也应该通过跨尺度的构建水生态基础设施和多类具体技术的有机结合,全面推进海绵城市建设,最大限度地提高城市水资源的利用效益,确保城市水资源的可持续发展。

海绵城市建设的目的是最大限度地利用雨水资源,同时促进生态环境保护,防止城市内涝和水体黑臭。建设这样的城市并不是要取代传统的排水系统,而是要对其进行一定程度的修复并减轻其负担,从而最大限度地发挥城市本身的作用。海绵城市建设的过程中,需要考虑自然降水、地表水和地下水的整体系统性,协调城市自来水、排水等循环利用各个环节,并考虑这些问题的复杂性和长期性。

首先,海绵城市建设应当保护现有的河网水系、湿地和绿地等城市雨水滞纳区。对于城市建设中已经被破坏的区域,应采用生态手段来尽可能地进行恢复,并提升城市滞纳雨水的能力。这种建设的核心是尊重自然,包括尊重水、表土、地形和植被等。我们应该秉持“天人合一”和“融入自然”的理念,而不是只关注建筑美学形态。城市设计应该全面考虑城市与自然的和谐共生,让雨水、阳光、风和植物与城市空间完美融合,让城市变得更加美观和健康。

一个好的城市应该具有良好的适应环境变化和应对自然灾害的能力,并且真正达到与自然和谐共处的目标[3]。优先考虑利用一些绿色措施,例如植草沟、渗水砖、雨水花园和下沉式绿地等,来组织城市排水。通过“慢排缓释”和“源头分散”控制,不仅可以避免洪涝问题,还可以有效地增强雨水的积存、渗透和净化[4]。

要建设海绵城市,就需要建造“海绵体”。海绵体包括河流、湖泊、池塘以及城市配套设施,例如绿地、花园和可渗透路面等等。雨水通过这些海绵体下渗、滞蓄、净化和回用,最终以管网和泵站的方式减少剩余径流的流失,从而可以有效地提高城市排水系统的标准,缓解城市内涝的压力,实现雨水的循环利用,如下图所示:

 

水变成了一种资源,通过建设海绵城市,可以有效地利用雨水,实现节约用水和循环利用。同时,海绵城市建设可以改善城市生态环境,提高城市绿化率,增加城市居民的生活质量。

 

1、作为城市用地的一种类型,城市绿地不仅承担着改善生态环境和美化城市风貌的职能,还是低影响开发雨水系统的主要载体,具有较高的调蓄功能。在海绵城市建设中,绿地系统一方面要满足自身要求,另一方面还要负担周边建设用地海绵城市建设的荷载要求。

2、海绵城市根据本地的特殊性,设计合适的降雨量,构造全市海绵体系,从而实现“径流控制率”的指标,保证蓄存雨水到海绵体中。

3、城市绿色海绵体的建设可以帮助过滤和净化水质,有效地解决城市水污染问题,同时大面积地节约建设成本,降低城市管理费用。

4、海绵城市建设的思维改变了传统的“尽快排出,避免灾害”的城市防洪排涝方式,将城市雨水转化为一种资源,实现了节约用水和循环利用。同时,海绵城市建设也可以提高城市绿化率和居民的生活质量,为城市发展注入新的动力。

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海绵城市建设可以将洪涝等天然资源认为是重要的水资源,并采取精细化的管理策略,以减少对生态环境的影响。此外,海绵城市建设在社会和生态效益方面都表现出显著的优势,提高了企业参与建设的积极性,使城市雨洪资源综合利用呈现规模化和产业化发展趋势。

海绵城市建设摒弃了传统的城市防洪排涝的单一手段,从雨水自然循环过程出发,综合考虑防、排、蓄、滞、处理、回用、环保等工程措施和非工程措施,实现经济效益和生态效益的最大化。可以通过城市绿地、蓄滞洪区、散景区和综合管廊等手段,使城市的雨水得到精细化管理,从而实现治理和利用雨水资源的目的。

图为天津桥园城市海绵系统

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图为秦皇岛滨海生态修复城市海绵系统

资料来源:参考文献[5-6]

海绵城市的重点建设方向为构建低影响开发雨水系统,利用多种技术手段实现城市良性水文循环,提高排放能力并维持或恢复城市的海绵功能。相比传统的雨水利用方式,海绵城市更加注重雨水的自然积存、自然渗透和自然净化,是一种绿色可持续的雨水排放模式。海绵城市的重点建设方向包括以下内容:

图为秦皇岛滨海生态修复城市海绵系统

资料来源:参考文献[5-6]

1、注重绿地建设,创建生态环境。

2、建设城市雨洪管理中心,强化雨洪资源管理。

3、构建智慧排水系统,提高排水能力和水资源利用率。

4、打造海绵道路和海绵广场,增强城市海绵功能。

5、建设海绵建筑和海绵社区,优化城市空间布局。

通过建设绿地、智慧排水系统和海绵建筑等措施,实现城市雨水流动的自然化和规范化,从而最大限度地减少洪涝灾害的发生,并提升城市的收益和竞争力。

开发雨水系统设计规范[S].2017.

 

[3] 黄建斌. 科学定义海绵城市[J].水处理技术,2016,42(2):1-9.

[4] 吴奇,李蕾,张金凤,等.海绵城市研究进展[J].水利水电技术,2019(6):1-7.

上海徐汇滨江滨海生态带

综上所述,海绵城市在水资源配置、城市防洪排涝以及水生态环境建设等方面拥有重要的作用。在科技飞速发展的今天,空间信息技术已经展现出对城市生态系统动态监测和科学分析的强大能力。因此,在智慧城市的框架下,我们应该努力研究、挖掘、继承和发展人类历史积淀下来的生态智慧,为城市雨洪管理寻找更加有效的解决方案,并利用科技不断创新,实现智慧生态城市建设的梦想。

参考文献:

[1] (德)恩格斯.自然辩证法[M]//马克思恩格斯选集(第四卷).北京:人民出版社,1995:383.

[2] 住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统设计规范[S].2017.

[3] 黄建斌. 科学定义海绵城市[J].水处理技术,2016,42(2):1-9.

[4] 吴奇,李蕾,张金凤,等.海绵城市研究进展[J].水利水电技术,2019(6):1-7.

[8] 马志翔,陈波涛,林书贤等.基于低影响开发的城市道路绿色雨水建设研究[J].水资源保护,2013,29 (2) 70-75.

上海徐汇滨江滨海生态带

以上文章都提到了海绵城市建设中低影响开发的重要性。其中,低影响开发雨水系统构建就是一个重要手段,它通过构建绿色雨水基础设施,在城市道路和建筑屋面等区域收集并储存雨水,再通过净化处理后供应给城市生态系统使用。在中国,许多流域都经历了洪涝灾害,因此需要通过低影响开发来提高城市的防洪排涝能力。同时,低影响开发还可以促进城市的生态环境建设,在城市生态修复工程中发挥重要作用。因此,未来的城市建设应更加注重低影响开发的应用研究和推广。

参考文献:

[1] (德)恩格斯.自然辩证法[M]//马克思恩格斯选集(第四卷).北京:人民出版社,1995:383.

[2] 住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统设计规范[S].2017.

[3] 俞孔坚,张蕾.黄泛平原古城镇洪涝经验及其适应性景观[J].城市规划学刊,2007(5): 85-91.

[4] 李爽,邢国平,刘洪海,等.基于低影响开发的天津市绿色雨水基础设施应用研究[J].水土保持通报,2013,33 (2) 147-150.

[5] 俞孔坚,凌世红,刘向军.再生设计:秦皇岛滨海景观带生态修复工程[J].景观设计学,2009(6):100-105.

[6] 俞孔坚,石春,文航舰.取样天津:桥园设计方案[J].建筑学报,2006(5):80-81.

[7] 俞孔坚. 美丽中国的水生态基础设施:理论与实践[J].鄱新天水,2018,36(2):1-7.

[8] 马志翔,陈波涛,林书贤等.基于低影响开发的城市道路绿色雨水建设研究[J].水资源保护,2013,29 (2) 70-75.

 

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