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章林伟:海绵城市建设实践及若干问题探讨

时间:2018-09-12 09:27

来源:给水排水

作者:章林伟

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海绵城市建设是当前国家在城市智慧方面非常重要的工作,国务院也发了相关文件,主要探讨4个问题,第一是何为海绵效应;第二是用什么样的指标来衡量海绵效应;第三是用什么方法来建设海绵城市;第四如何评价海绵城市的建设实效。

1  何为海绵效应

众所周知,某个地方植被好,雨后它的水土流失会非常小,这是什么原因呢?应该就是海绵效应,尤其在我国,西南地区大多属于喀斯特地貌,吸水性能非常好,这就是它的海绵效应,城市建设产生了大量的硬化地面,整个水文过程发生了改变(如图1),虽然这是国外的研究,跟我国有一定区别,但是大致是相当的,图1左上角是原始状态,是有海绵效应的,在海绵效应下真正形成的地表径流非常少,只有10%;图1右下角是我们目前城市普遍的现象,硬化度超过70%、80%,所以现在地表径流很多。我国这方面问题非常突出,地表径流要用管道排走,既有量又有质的问题,如果不排会形成灾害,如果要排,排完了以后补给缺失,这时就失去了海绵效应(如图2),由此带来生态问题、资源问题、环境问题、安全问题。所以说海绵效应是大自然的下垫面对降雨的弹性作用,下垫面有吞吐功能,有吸纳、入渗、滞蓄、净化存储等作用,这是一年四季河道不干涸的原因,但现在河道因为水资源过渡开发而干涸,一部分原因就是海绵效应丧失,导致补给中断,缓释功能失去。

2  用什么样的指标来衡量海绵效应

如果没管控好雨水,海绵效应就会丧失,怎样恢复海绵效应,修复生态,改善环境,涵养水资源和提高对灾害的能力。首先是蒸发,在海上大气升腾使水变成云,水汽输送变成了降雨,然后变成地表径流,这是水系运动的过程,这个水文过程是全球尺度,城市尺度相比全球的尺度很微小,在小尺度上有微小的循环,所以忽略它的蒸发,最严重的问题是地表径流和入渗径流,径流变化使水文循环的过程出现问题,因此海绵绩效的评价以径流为因素,尤其小尺度。小水面蒸发在工程设计中可以忽略,虽然规划司探讨海绵城市设立了多个指标,真正控制中不能全用这些指标,还是以径流作为控制和评价海绵的一项指标,表1是我国径流的规律。

表1是20世纪80年代公布的数据,数据对于研究本底的关系很重要,把径流控制这个指标作为海绵效应的反映是有依据的,同时也有数据的来源。指标中年降雨量大部分在200~1600mm。真正径流基本上30%左右,可以看出雨水应该入渗,快速的地表径流应控制在30%以下,在这个基础上制定了径流控制,国务院数据也明确了70%的降雨可就地消纳和利用,如果某地径流水文变化10%,将影响水的生态和资源情况,超过30%,就会对这个地方的生态环境产生巨大的影响,从表1可看出,70%左右基本符合我国国情,如何把这个数值设计成一个指标?北京建筑大学做了很好的研究。根据北建大的工作做出了这张图(如图3),这个图的数据比较有限,只有200多个城市,和前面水文图基本吻合,这是用径流总量控制率作为海绵城市的标准,90%的降雨场次要控制。美国更加简化,变成地区,几毫米的降雨必须控制,美国的中部25mm。我国也会慢慢简化,这个跟量和质有关。

3  用什么方法建设海绵城市

过去径流之所以出现问题,主要采取了快排的方式,当时我们对城市的认识较浅,更多考虑的是安全的角度,先把水输出去。现在理念在提升,从环境、生态的角度,需要考虑多种因素。梯田是很好的处理人、地、水之间关系的案例,它是一个缓排的过程,这个过程中基本上实现径流控制的要求,也解决了水快排的问题。海绵城市除了借鉴这个理念,更多的是启发,我们把中国梯田的做法归纳为“渗、滞、蓄、净、用、排”。同时提出了技术路线的调整,从关注末端处理,转化为源头减排、过程控制、系统治理。

我们说“目标导向”,过去基本是安全和环保,现在转变为多目标、多元化,多目标导致边界条件复杂化,必须用系统思维去考虑问题。我们说“问题导向”,总结归纳了几点:小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。海绵效应恢复后,这些问题都可以解决。

通过调整技术路线,改变过去的方法,排除顶层设计方面的弊端,要有总规划。总体规划需要解决两个问题:空间布局、关系协调,这都需要体现在专业规划中。目前,在规划的前端如果没有做深入的研究,后续控规和详规的时候就会相当的被动。有的地区,水务部门做供水,市政部门做排水,水利部门做河道;有的做防洪把水系统割裂,无法共同实现;住房和城乡建设部为此专门发文,要求各地在总规编制的过程中,去做专规,即使没有条件,也应该在修编的过程当中去涉及,不能一片空白。

我们专规重点解决什么?第一个山水格局的保护,不能因为土地买卖,简单粗暴地把水脉破坏,引起洪涝,甚至破坏山水格局。第二是各种关系的协调,很多地方做水的项目水质跟水量不匹配,水是一年四季循环的,重要节点一个是枯水位,一个是洪水位,这个过程中有常水位,然后得出水位、水量、水质3个要素的关系,最基本的关系搞清楚,才能去做方案。生态和安全的关系需要界定,不能一讨论生态就是绿色化,如考虑绿色化过多,它对我们的安全会构成威胁。

由于总规是小比例尺,一般为1:50000,至少1:10000,做详规就需要大比例尺1:500,在这种情况下,做控规的时候,需要确定控制性指标,比如原来很多基础设施埋地后,地表的开发建设和等高汇水区的变化,使设施达不到原设计要求,海绵城市规划,是统领水的综合性规划,要为控规等制造条件。

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编辑:汪茵

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