新知 | 什麼是海綿城市

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  恩格斯曾說過:“我們不要過分陶醉於我們人類對自然界的勝利。每一次勝利,起初確實取得了我們預期的結果,但是往後和再往後卻發生出乎預料的影響,自然界常常把最初的結果又消除了。”當城市發展過程中雨水徑流汙染、洪澇災害、水資源匱乏等突出共性問題日益嚴重,當“武漢觀海”一時成為全國媒體的焦點,中國城市的洪澇問題再次引起密切關注。而海綿城市作為雨洪利用理論的創新和發展,是新時期治水思路的豐富和完善,從源頭緩解城市內澇、削減城市徑流汙染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境。

  一、海綿城市的定義

  為什麼這麼多城市缺水?一個重要的原因就是水泥地太多,把能夠涵養水源的林地、草地、湖泊、濕地占用了,切斷了自然的水循環,雨水來了,只能當作汙水排走,地下水越抽越少,解決城市缺水問題,必須順應自然。

  海綿城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市能夠像海綿一樣,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,也可稱之為“水彈性城市”。國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建”,下雨時吸水、蓄水、滲水、淨水,需要時將蓄存的水釋放並加以利用,實現雨水在城市中自由遷移。而從生態系統服務出發,通過跨尺度構建水生態基礎設施,並結合多類具體技術建設水生態基礎設施,是海綿城市的核心。海綿城市的概念被官方文件明確提出,代表著生態雨洪管理思想和技術將從學界走向管理層面,並在實踐中得到有力的推廣,提高城市排水防澇水平。

  二、建設海綿城市的遵循原則

  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、滲透和淨化,促進雨水資源的利用和生態環境保護,逐步實現小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解。建設海綿城市並不是推倒重來,取代傳統的排水系統,而是對傳統排水系統的一種“減負”和補充,最大程度地發揮城市本身的作用。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,並考慮其複雜性和長期性。

  海綿城市建設首先應保護現有河網水系、濕地、綠地等城市雨水滯納區,對城市建設中已遭到破壞的,采用生態手段盡可能恢複,提升城市滯納雨水的能力。其建設的精髓是尊重水、尊重表土、尊重地形、尊重植被,核心就是要尊重自然。“天人合一”和“融入自然”的思想是對當代城市設計隻注重建築美學形態這種觀念的完善與修正。城市設計應全面考慮城市與自然共生,讓雨水、陽光、風、植物與城市空間形態完美融合,讓城市在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的彈性,真正達到與自然和諧共處的目標。優先利用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等綠色措施來組織排水,以“慢排緩釋”和“源頭分散”控製為主要規劃設計理念,既避免了洪澇,又有效的強化雨水的積存、滲透和淨化。

  建海綿城市就要有“海綿體”。城市海綿體既包括河、湖、池塘等水系,也包括綠地、花園、可滲透路面這樣的城市配套設施。雨水通過這些海綿體下滲、滯蓄、淨化、回用,最後剩餘部分徑流通過管網、泵站外排,從而可有效提高城市排水系統的標準,緩減城市內澇的壓力,使雨水有效的循環利用,如下圖所示:

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  三、海綿城市的價值體現

  1、城市綠地作為生態系統的一部分、作為城市用地的一種類型,自身承擔著改善生態環境、美化城市風貌的職能。城市綠地系統作為低影響開發雨水系統的主要載體,其調蓄功能不但要高於其他用地要求,還可負擔周邊建設用地海綿城市建設的荷載要求。

  2、根據各個地方的特殊性“設計降雨量”進行設計和施工,構造全市海綿體系,就可保證實現“徑流控製率”的指標,把雨水蓄存到海綿體。

  3、城市綠色海綿體(包括綠地、濕地、水體、河灘、水岸等及其附生的動植物)可以過濾和淨化水質,從而大面積而且很省錢地解決城市水汙染問題。

  4、海綿城市建設改變了傳統的“盡快排出,避免災害”的城市防洪排澇思維,把雨洪資源作為重要的水資源來進行管理,並盡量減少對生態環境的影響。

  5、海綿城市建設社會和生態效益顯著,提高企業參與建設的積極性,使城市雨洪資源綜合利用呈現規模化、產業化發展趨勢。

  6、海綿城市建設改變了以往城市防洪排澇措施手段單一的狀況,從雨水自然循環過程著手,綜合采取防、排、蓄、滯、處理、回用、環保等工程措施和非工程措施,實現經濟效益和生態效益的最大化。

  

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秦皇島濱海生態修複城市海綿系統

  四、海綿城市重點建設方向

  建設海綿城市,即構建低影響開發雨水系統,主要是指通過“滲、滯、蓄、淨、用、排”等多種技術途徑,實現城市良性水文循環,提高對徑流雨水的滲透、調蓄、淨化、利用和排放能力,維持或恢複城市的海綿功能。與傳統雨水利用相比,海綿城市更注重雨水的自然積存、自然滲透和自然淨化,是一種綠色可持續的雨水排放模式,其重點建設方向如下圖所示:

  綜上所述,海綿城市在水資源配置、城市防洪排澇、水生態環境建設等方面起著重要作用。在科技快速發展的今天,空間信息技術已經發揮出其對城市生態系統的動態監測能力和科學分析能力,在智慧城市框架下,我們應該努力研究、挖掘、繼承、深化並發展人類曆史積澱下來的生態智慧,為當今城市雨洪管理實踐尋找更有效的解決方案,運用科技的不斷創新實現智慧生態城市建設的夢想。

  來源:中國科學院亞熱帶農業生態研究所

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