海绵城市带来的效益范文
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篇1
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)14-0074-02
近年来,我国城市化发展迅速,城市规模不断扩张,建筑密度不断增加,从而导致了地表不透水面积的增加和透水面积的减少。这种发展模式打破了水在自然界的循环方式。恩格斯曾经说过:“我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行着报复。”[1]基于此,上述发展模式带来的弊端也日益凸显:暴雨造成江河上洪峰不断;强降雨过后雨水排放系统瘫痪,城市大面积内涝;爆增的径流更是造成灾害与污染,严重影响城市的正常生活。2016年入夏以来,我国多省份遭遇持续暴雨袭击,多地洪涝成灾。为提高城市雨洪管理能力,国家先后相关政策,要求建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。[2]
什么是绿色基础设施?绿色基础设施是指大自然被人类作为一个基础性的绿色网络,并且为社会、经济和环境的健康发展提供一个生态框架。[3]绿色基础设施综合体使不同的生态技术形成技术互补,包含了雨洪管理、减缓气候变暖、生物多样性、食物生产以及健康的生活环境等。绿色基础设施包含了各种规模的城市绿地网络,大至城市森林、人工湿地、社区生态公园以及滨水景观等,小至屋顶花园、垂直绿化和绿色幕墙等。
一、绿色基础设施在海绵城市中的意义
2014年10月,我国住房和城乡建设部了《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建(试行)》,标志着我国对于城市建设有了新的发展规划模式:以植被浅沟、雨水公园、人工湿地等“绿色基础设施”的生态治水模式结合传统的管渠、泵站等“灰色基础设施”。[4]这种生态治水优先的模式也带来更好的社会、生态和经济效益。
绿色基础设施景观可以利用地势将雨洪导入到地势较低且能容纳较多雨水的地理环境中。这些有一定蓄洪能力的雨水塘成为海绵城市的“执行者”,更是“参与者”。绿色基础建设景观还可以最大限度地恢复被破坏的水生环境,使水循环系统更加完善。在旱季,绿色基础建设的必要在于保持水土;在雨季,公园、湿地等绿色基础建设成为可吸收洪泛的地区。雨水为池塘提供部分水源,并在蓄满时汇入河畔或其他水域;反之,在河流水位高涨的情况下,河里的水可被输送回公园、湿地等绿色基础建设的水景区域中。这些平凡却起到正面作用的景观,是打破传统限制,解决海绵城市项目设计的新契机。绿色基础建设景观带来的经济效益更是明显。在传统的景观设计中,雨水的处理往往是通过管道直接排放至下水道来实现的,尤其是在老城区,路网结构复杂多变,地下管网的设计、施工、管理更是费用惊人。如果可以利用透水景观(碎石、沙地、下沉式绿地等)以及其他管道、设备实现收集雨水、汇集雨水、存储雨水、净化雨水、利用雨水,那么不但可以循环利用雨水资源,并且利于有规律地泄洪,减少地表径流带来的污染。
二、绿色基础设施在海绵城市中的作用
绿色基础设施在海绵城市中能起到调控雨洪、蓄集雨洪以及净化雨洪的作用。池塘、湿地、公园等绿色基础建设都可以成为可吸收洪泛的地区,不仅有助于缓解城市内涝,还能减少流域下游的洪水量。[5]
2016年6月21日,赣州市部分地区降雨近百毫米,市区却没有出现明显内涝,赣州市这一切都得益于宋代建造的福寿沟。这套现在看起来都相当先进的排水系统利用连接城内数百口水塘,增加城市暴雨时的雨水调控容量,减少街道被淹没的面积与时间,最终达到调蓄的目的。除此以外,城市湿地由于其独特的水文特点,更是城市中天然的“蓄水池”,并且有着天然的净化功能。它可以沉降雨洪中携带的沉积物,并且有效地转化和分解雨水中的有毒物质和营养物质。例如,哈尔滨的群力雨洪湿地公园,收集的雨水首先通过外层的水塘进行沉淀与过滤,再进入内层的核心湿地区域进行更深层次的净化。[6]经过多层过滤,蓄积的雨水可以为周边的绿化浇灌、成为水景用水或是下渗补充地下水,达到水循环、再利用的目的。
三、绿色基础设施在海绵城市中的景观设计策略
1.改变地表形式。快速的城市化带来大量不透水的地表,而水的循环需要透水的地表结构。面对更多的城市沥青路面和硬质铺地,既有的城市水网面对爆增的水流处理量显得力不从心。在避开特殊区域的情况下(如电缆电线放置区域),绿色基础建设的景观设可以适当加强地表的渗透性。为了避免景观的单一性,景观设计师可以轮换采用3―5种材质,如碎石、鹅卵石、沙地或木材等,来加强雨水的渗透性,以便收集雨水。[7]在某些特别的项目中,设计师更是可以有效地利用原有特殊的地貌来达到渗水的目的。例如,法国的鲍登斯街区的改造利用了它的历史性元素。基地的石灰质地面充满了裂缝,非常有利于地表渗水。加上生态沟渠的修缮,加快了雨水下渗的速度。[8]
2.有效利用地势。绿地是绿色基础设施中不可或缺的一部分,更是涵养水源的好帮手。在绿色基础建设景观设计中,不改变景观的自然状体为原则,地形地精确利用给雨水的汇集、导入赋予新的用途。景观设计师更可以根据场地周围的情况进行合理的竖向变化与设计。
3.下凹地区。土地下凹的部分可以成为一系列蓄水功能的空间。景观设计师可以根据其潜在的使用功能采取不同的处理方法。在某些低陷的空间里,设计师可以把它们挖掘得更深并且做好局部的防水设计,以便可以更加长久地调节、存储水量。①逐级跌落。竖向设计中,景观设计师以重力作用为原理,利用高差来实现雨水的收集与存储。也可作为容纳爆增雨水的临时性空间。②地势变化。不同的地势变化在绿色基础建设中带来不同的雨水管理效果。人流量较多的场所应避免雨水积蓄,即使遭到水淹,也可以在短时期内迅速排干,如林荫道等。反之,地势变化较大,水流随着自然流向的方式,使城市的雨水、污水快速地排入地下管网中。上文提到的赣州市福寿沟,利用城市高差并人为加大坡度等方法(正常下水道坡度的4倍),增大径流流速,形成强大的水流,将泥沙排入江中。[9]③打破“公@”边界。绿色基础设施作为城市中绿地的生态网络,并不是独立单一的存在,而是与周边环境紧密相连的绿色网络设施。为了保持绿色基础设施内部与外部的视觉连续性,绿色基础设施景观设计不应该存在任何界定的边界。在与周围的传统设备相互协作的模式下,绿色基础设施的雨洪管理范围不再局限在原有的区域中。这就涉及到城市多部门之间的相互协作,包括城市规划、土地开发、园林设计等多个单位。[10]不同单位如何合理分配雨水花园、小型人工湿地、雨水塘、绿色街道、生态街区等绿色基础设施的建设管理,成为政府、单位以及个人的新挑战。
四、小结
海绵城市是一个解决雨洪管理的系统工程,应与绿色基础设施的景观设计结合起来,二者起到相辅相成的作用。绿色基础设施给海绵城市带来社会、生态、经济效益的同时,其景观设计在调蓄雨洪、净化水资源、维持地区水平衡等方面发挥重要的作用。海绵城市的景观设计也不再单一地考虑其原有的视觉效果,而是结合地表铺装、地形地势来有效地管理雨洪。在合理发挥各部门的综合效用下,加强绿色基础设施的整体规划与协调,为海绵城市的创建打下良好的基础。
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).人民出版社,1995.
[2]胡楠,李雄,戈晓宇.因水而变――从城市绿地系统视角谈对海绵城市体系的理性认知[J].中国园林,2015,(6):21-25.
[3]吴伟,付喜娥.绿色基础设施概念及其研究进展综述[J].国际城市规划,2009,(5):67-71.
[4]仝贺,王建龙,车伍,李俊奇,聂爱华.基于海绵城市理念的城市规划方法探讨[J].南方建筑,2015,(4):108-114.
[5]孟永刚,王向阳,章茹.基于“海绵城市”建设的城市湿地景观设计[J].生态经济,2016,(4):224-227.
[6]俞孔坚.建筑与洪涝共生――哈尔滨群力湿地公园[J].建筑学报,2012,(10):69-69.
[7]卞俊腾.基于海绵城市理念的滨水景观设计探讨[J].城市建筑,2016,(5):258.
[8](法)苏菲.巴尔波.海绵城市[M].广西师范大学出版社,2015.
[9]韩高峰,黄仪荣.城市安全视角下排水系y建设的探讨――基于福寿沟的启示[J].现代城市研究,2013,(12):72-76.
[10]林伟斌,林伟光,连彦,何天友,郑郁善.纽约市GI建设对我国海绵城市建设的启示.[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2016,(6):102-106.
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关键词:海绵城市建设、生态、工程技术、新概念
2012年,海绵城市这个概念首次被提出,就引起了不小的反响。海绵城市(LID)指的是城市能够像海绵一样,在降水时,利用一些绿化植物的保水功能和蓄水池等收集雨水,实现放内涝及蓄水抗旱等功能。从而有效缓解城市水资源短缺与城市内涝之间的矛盾,并助力于修复城市水生态环境。构建海绵城市的经济效益不可小觑。海绵城市建设非常注重对天然水系的保护利用,相比于建设排水管道和钢筋混凝土水池的工程量,海绵城市建设在劳动力成本上又有了一大突破,调蓄设施往往与城市既有的绿地、园林、景观水体等相结合,“净增成本”减少。倘若海绵城市概念能够得以广泛实施,必然是现代社会的一大生态革命。
一、海绵城市建设中出现的问题及解决办法
1新旧观念的对抗
从资源利用角度来看,不难发现,传统城市建设大都采用“以求应供”的模式,导致大量资源的不合理堆滞浪费。而海绵城市的建设模式却如它的名字一般,有弹性地“以供应求”。从根本上与传统的城市雨洪管理模式区别开来,也就使得大部分企业难以适应,从而成为海绵城市建设中的一大阻碍。传统的城市雨洪管理建设设施在社会生活中随处可见,地面下纵横交错的下水道正是最好的体现。仔细想想,我们不难发现:雨水直接变成了废水。事实上,随着温室效应的加强,全球气候变暖,水资源的逐步稀缺,雨水——资源回收率及其低的天然水资源,是具有超能的创造力的。不仅仅是经济上的效益,生态上带来的益处简直是国人的福音。所以,深入贯彻落实“海绵思想”不失为一个好方法。海绵思想,即有弹性的思想,以海绵城市为出发点,不拘泥与时代,不拘泥于生活。以此逐步构建生态和谐的社会。
2规模化系统的建立难题
此规模化系统大抵可以定义为建立在全国各地的完善的雨水湿地、下沉式绿地、植被缓冲等具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市系统和城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。但是就目前来说,大多中小型城市都没有足够的资金投入及管理意识,加之很多中小企业根本没有能力来试水,前期投入资金的缺乏,相关技术经验的不足,市场行情的不确定性都为海绵城市的持续推进构成了一种隐形障碍。以生态文明建设为中心,从政府出发,企业为辅。借鉴于以往的“先富带动后富”,依旧可以采用“公带私,大带小”的管理经营策略。正所谓“大树底下好乘凉”,但是,这并不意味着盲目跟从,在发展中创新才是根本。
3各领域间的配合问题
生态建设的促进与利益的分工化及其合理化。随着社会经济科技的发展,可持续发展战略正在生态文明建设道路上显得越发不可忽视,而海绵城市这种概念直观地体现了“循环”的意义。这是一场传统与新治的较量,各个领域。各个企业间的合作是必不可少的。然而,海绵城市由于落实的反差性,在城乡规划具体实施中不占优势,使它成为了一种单一的概念。国家鼓励中小企业的全面推进生态文明建设。相关技术捐赠、开设海绵城市专题讨研会、项目外包、组织交流沟通等均可以尝试一番。
二、海绵城市建设相关技术问题及解决办法
1科技研发的滞后性
海绵城市建设在中国是一个新生事物,现有的雨洪管理经验和技术利用率不高,从“零”开始研发,需要大量的实验积累与经验海绵城市建设及相关技术问题分析杨振雷西安市第二市政工程公司陕西西安710075分析,专业人才的需求量很大,但专业研发人才却很少,以致海绵城市的持续推进受阻。培养人才是关键,可以先从教育界入手,新增大学生生态文明建设之类的专业,加强对环境维护、给排水等专业的重视,注重实践。
2低影响开发技术的选择
一般情况下,规划定位的目标是海绵城市建设过程中的关键因素,从径流峰值控制、径流污染控制等条件中筛选,开发出系统海绵体。既是要点,更是难点。因地制宜,分析各个城市的区域位置、气候特点、降雨规律、水文特点等,作出不同的规划定位目标,并在此过程中,遵循资源节约、经济适用、环境保护的原则,合理选择低影响开发雨水技术,例如,针对降水较多的南方城市,侧重点应该在雨水的储蓄与排放,而较之降水较少的北方城市,侧重点则是雨水的净化与利用。
3突袭式建设的挑战
作为一种新概念,我们可以亲切地把海绵城市叫做一个时代的衍生物,生态文明建设的促进与利益的分工化及其合理化一直是一项有意义的挑战。接纳新事物的同时也就意味着旧模式的没落,反之,旧模式的正常运行,就是新模式最大的阻碍。政府及时制定出有关海绵城市的政策已经成为刻不容缓的事情,鼓励海绵城市的推进,出面筹集资金等都行之有效。
海绵城市在我国的生态文明建设道路上一抹清泉般骤然冲击到社会这股浪潮中,是时代的战利品,也是时代的附属品。在国土、排水、道路、交通等各个方面都将起着举足轻重的作用,虽然面临的挑战不少。但是,一旦成功覆盖实施,在可持续发展战略的衬映下,对建设美丽中国具有非同寻常的意义,也必然会使绿色生态家园在这个时代火树银花般精彩绽放。
作者:杨振雷 单位:西安市第二市政工程公司
【参考文献】
[1]俞孔坚,李迪华,袁弘,等.“海绵城市”理论与实践[J].城市规划,2015,39(6):26-36.
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海绵城市的建设途径主要有对城市原有生态系统的保护、生态恢复和修复、低影响开发等三个方面[1]。对于城市绿地来说,首先,在能产生雨水径流的起始场所,通过建造屋顶花园、雨水花园、下凹绿地、植物群落、铺设透水砖等景观元素汇聚并吸收降水,补充地下水源。其次,当降雨强度大于地面入渗能力时,则通过植栽、洼沟、雨水跌水等一系列结合景观设计的手法过滤净化雨水,再将溢流的雨水汇集运输到生态湿地、景观雨水塘等。景观水体容量达到饱和,则溢流至人工蓄洪池或城市河道[3]。
2武汉城市绿地中建设海绵城市优劣势及应对策略
2.1优劣势分析
(1)水资源丰富,优于水也忧于水武汉市域范围内的湖泊众多,水网纵横,江湖河泽星罗棋布,水体面积约占25%。如何保护和利用好水资源显得尤为重要。近几年,武汉的水环境、水安全、水生态、水资源的问题也逐渐突出,内不能蓄,外不敢排,饱受河湖污染的忧患。(2)山水格局突出,水绿交融,基础良好武汉是山水园林特色鲜明的城市,绿地率达33.8%,城市绿地具有空间开阔,占地面积大,能储存大量的雨水资源。水绿交融的格局,成为海绵城市建设的良好载体,而园林绿地必定是海绵体的重要组成部分,无论是在雨水花园的建设还是在低影响开发等体系中占有重要的地位。(3)水专题研究较多,有一定的科研与技术基础都市发展区中划定了1814km2生态底线,率先制定完成湖泊“三线一路”(蓝线、绿线、灰线、环湖路)保护规划等等,都为海绵城市的建设打下了良好的基础。
2.2依托已有试点,合理筛选可用措施
①武汉市相关理念已经初有尝试。解放公园改造中,水循环利用系统的建设。洪山广场、汉口江滩等众多项目透水材料的运用都是重要的试点。特别是武汉市绿道系统的建设,透水材料的选用就更加广泛。对于屋顶花园建设的大力推进也有利于雨水的收集与回用。武汉市园博园的雨水花园的试点建设正在进行中。通过植被草沟、下凹式绿地、景观水体等结合园林景观实现绿地的综合功能。②作为海绵城市建设示范区的青山区、四新片区屋顶绿化、透水铺装、植被草沟等措施的应用,减缓地表径流,都将成为建设海绵城市的试点。其他区域的运用,特别是部分小区雨水花园建设、学校中水利用等也是具有重要的实践意义。③其他城市的措施借鉴。武汉作为南方丰水型城市,与深圳有许多相似之处。在深圳市光明新区建设中,建立多等级的自然渗水网络,在不同尺度及不同环节上规划对应的自然排水网络,以应对不同强度的暴雨径流;改造场地和街道空间,减少不透水面,整理和优化水网和水库,包括保育河道,利用水库扩大集雨面,设置雨水蓄水池;恢复湿地斑块,使湿地重新发挥蓄积雨水、去除雨水污染的生态功能[4]。这些都值得武汉借鉴。
2.3其他制约因素
①雨量相对较大,土壤下渗不足:武汉市暴雨多集中在4—8月,其降雨量占全年的65.6%。汛期5—10月降雨量占全年的73%。多年平均降雨量:1257mm(1951年—2012年)。地下水位相对较高,一般地面以下1m内可见地下水,城市绿地建设中由于各种原因导致土壤多为粘性土或工地废弃土,土壤条件相对较差,多不利于排水与下渗。②传统的道路洒水清扫模式的影响:很容易将道路的污染物冲入绿带,特别不利于道路的下凹式绿地建设。③对于道路、绿带的污染物监测数据较少,对于净化措施的制定缺少实践数据。
3武汉城市绿地海绵建设的关键点
秉承规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹兼顾的原则进行规划与建设,合理分析武汉绿地建设“海绵建设”的优劣势,借鉴、研究、尝试合理可行的应用模式。一般情况下,绿地的年径流外排率为15%~20%,因此,年径流总量控制率最佳为80%~85%,那么,武汉在城市绿地建设中应注意的关键点有以下几个方面。
3.1宏观方面
结合城市总规与专项规划,合理协调注重绿地系统建设、管理与周边雨水系统的协调衔接,确定径流控制率的总体控制目标,依托绿地、湖泊,实现径流控制的均衡性,制定保山,理水,增湖,织绿,整地的建设策略,确保城市范围内的“海绵体”建设与实施确实有效。
(1)系统治理,统筹山水林田湖各要素
把治水与治山、治林、治田有机结合起来,协调解决水资源、水环境、水生态、水灾害问题。规划增绿、山体保护与修复,确保径流控制率的最大化,也体现了生态优先的重要原则。发挥绿地与水体、港渠的联动作用,多种净化措施的应用。
(2)湖泊湿地的保护,保证“城市海绵”的蓄容量
河湖水系、坑塘湿地等是城市天然的雨水滞纳净化场地。为河滨植被缓冲带、河滨湿地、雨水滞留塘等低影响开发系统的构建提供条件。20世纪80年代末,“亲近自然河流”和“自然型护岸”技术在欧洲多国兴起。瑞士、德国等国进行了河流回归自然的改造,裁直变弯、对已硬化的河岸带进行了生态改造,延长洪水在支流的停留时间、降低主河道洪峰量(王新军等,2006)。日本进行了"多自然型河道建设”(刘晓涛,2001)。这些都是武汉改善湖泊、港渠生态环境的重要借鉴。
(3)完善城市传统排水系统与超标雨水径流排放系统,合理测算绿地的承载
绿地的承载功能是多样的,不能为“水”而做“水”,其中的水文章应该是理性的、合理的、多承载的。在满足绿地生态、景观、游憩和其他基本功能的前提下,合理地预留或创造空间条件,对绿地自身及周边硬化区域的径流进行渗透、调蓄、净化,并与城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放相衔接[1]。
3.2微观层面
微观层面上,雨水利用技术措施应与绿地景观相结合,尽可能采用生态化和自然化的措施,符合可持续发展的原则。不能跟风建设,将海绵建设变成了忽略绿地景观功能的“傻把式”而得不偿失;也不能照搬照用国外先进的理念与技术,忽略了城市自身的特色,成为华而不实的半成品。在实施措施上,合理分析,体现武汉特色。关于低影响开发、屋顶花园、雨水花园、植被浅沟、生物滞留、生态湿地等,国内外规划与建设案例颇多,基本通过土壤、填充材料和植物的过滤作用净化雨水,减小径流污染,同时消纳小面积汇流的初期雨水,减少径流量,补地下水源,有效实现雨水资源的调控与改善利用,与景观结合可以在城市绿地中广泛应用。武汉市地下水位相对较高、河湖水系较多、绿地建设多为高花坛等。针对武汉的城市绿地特色应该有合理的分析,研究武汉市绿地各类土壤的雨水渗透能力与降雨规律之间的关系,各类植物对于雨水浸泡适应的规律,初雨污染与各类植物耐受与净化能力等是海绵城市建设的研究专项内容之一。笔者认为在武汉的建设措施中,存在着绿地下渗不易,道路中净化困难的问题,因此在运用下凹式绿地和透水铺装的应用特别需要理性的分析与研究。
(1)下凹绿地
武汉对于城市公共绿地中下凹绿地的建设有一定的实践,但少有数据分析,需探索实现之。对于城市主干道路绿带和公园绿地做如下分析:①城市主干道路:道路的雨水污染严重,有关研究得出,初期雨水中的污染物COD含量高达上千[5],虽然绿地的入渗能力要远远高于其他材质下垫面入渗效果,但是污染会通过绿地下渗,影响地下水源的安全。据研究,北京7月20日前的道路雨水完全弃流。武汉对于道路初雨污染分析的研究并不多,没有准确的数据支撑,在主干道路绿带中建设下凹绿地风险性较大,应有针对性的措施与条件限制,方可进行下凹绿地的改造。由于用地紧张,城市主干道绿带相对较窄:绿带宽度基本从1.2~4.5m不等,多为高花坛,对于下凹绿地的基本模式改造与建设有一定难度。武汉的自然气候要求道路绿化必须满足夏季遮荫的功能,如何选择合适的高大乔木,在道路上实现下凹绿地应有理性的分析与实验。基于此,武汉市“道路海绵体”构建应采取边疏导边实验的原则,通过对于雨量、污染物的实际数据测算,明确初雨弃流的季节与时段;结合以初雨工程净化措施为方法,实现部分道路雨水进入道路隙地下凹绿地、雨水塘或景观水体,达到减少径流、雨水利用的目标。中央分车绿带中不建议实施下凹绿地改造与建设;在机非隔离绿带宽度小于4m的,不建议做海绵的建设与改造,如需建设可采用边缘植草沟或间断式下凹绿地的做法;人行道树池的海绵改造与建设中,可进行条状连接,局部可调整为下凹式绿地;绿带中下凹绿地必须有初雨弃流设施,确保不污染绿地与地下水;绿地内应设置溢流口(如渗井),保证暴雨时径流的溢流排放;与非透水铺装之间应做防水处理,确保路基不受损。②传统绿地的模式,不可能全部实现下凹式绿地特别是对于已建设绿地的改造中,对于景观的破坏、植被的影响等应做理性的分析,明确改造建设面积比例与深度。绿地有一定的容量限制,当土壤稳定入渗系数较小时,下沉式绿地深度超过临界值,将会造成植物长期淹水的情况,甚至有可能危害植物的正常生长[6]。相对于下北京下凹绿地的深度宜为50~100mm,且不大于200mm的深度要求,武汉城市绿地的指标与数据应有合理的测算,不拘泥于深度要求,以满足容量为主要目的,更有利于绿地的“海绵”改造、建设与景观的多样性的营造。土壤稳定入渗速率较低时,下沉式绿地对径流的削减效果较差,采用下沉式绿地与雨水花园、雨水塘、雨水调蓄池、景观水体、多功能调蓄等设施结合设计的方法,共同实现场地总体的年径流削减率的控制目标。
(2)透水铺装
常用的透水性铺装有透水沥青、透水混凝土、透水砖、嵌草石板、植草砖、植草板、木塑地面、碎石路等。王哲,谢杰等通过模型计算对不同季节进行情景分析可知,由于透水铺装层本身具有较多的孔隙,能够存蓄的雨水量较大,因此各个季节透水铺装地面对雨水径流依然能够起到较好的控制作用[7]。透水性铺装还可以降低噪声,有效地改善城市的声环境,光环境,补充地下水源(汪鸿山等,2012)。推荐出基于控制路面径流污染的透水性沥青路面的典型结构。采用20cm炉渣和20cm细砂作为过滤层进行铺装,该路面结构对重金属含量高,SS污染较低的道路是适合的;而采用20cm炉渣和20cm陶粒进行铺装,炉渣在上,该路面结构对SS污染含量高,重金属污染较低的道路是适合的。虽然,国内外对于透水铺装的研究和应用较多,但是也存在着一些应用上的问题,长期使用带来的入渗性能和管理维护问题。路面在长期使用过程中,由于交通工具的碾压和行人行走会使透水铺装地面的基层密度变大,减小其储水空间。而各种粉尘、细颗粒进入透水铺装地面面层的孔隙也会影响透水铺装地面的透水性能(Borgwardt等,2006)。冻融破坏和孔隙的封堵是透水性混凝土应用中的难点(李鸽,2013)。国内在车行道上应用成功的案例很少,在人行道、公园绿地中应用相对成功。在公园绿地中,应依据不同的功能分区与要求进行合理的透水铺装的材料与区位设计,既保证功能与景观的需要,又满足减缓径流的要求。在人流密集的主广场上,不宜选用透水性过高的铺装材料,对于污染的清理、耐用性均会存在一定的问题。如奥运会水立方广场的透水砖,深灰、浅灰的透水铺装在局部被污染的情况下,整体形象大打折扣,且无法应对较重车辆的荷载。然而,在林荫步道等区域的透水混凝土的效果表现较好。由于透水混凝土铺设是现场搅拌一次性成坪的,在强度方面比透水砖能承载更大的压力[8],有更广泛的适用性。
3.3建立健全规划建设与养管体系,确保海绵规划与建设
①城市雨水资源化的景观学实现途径,除了技术支持以外,还需要相应的制度和政策引导。明确的雨水利用和管理措施,鼓励私人参与雨水设施的更新、运行和维护,有效地引导雨水利用技术研发等。②效益分析。城市绿地中雨水利用除了环境效益,还应考虑到经济效益外、社会效益等方面。对于新建设绿地无论在规划设计还是实施中,很容易达到三效益的和谐统一,但是针对城市中已建设绿地项目的“海绵改造”则需要平衡三种效益,将指标分解到片区或城市的综合角度来制定实施措施,合理结合武汉河流、湖泊、港渠与道路、绿地中的各种措施,达到三种效益的最优。
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关键词:海绵城市 建设 问题 措施
1、导言
建设海绵城市是贯彻落实绿色发展理念的一场重大绿色变革。坚持以人民为中心的发展理念,实现人民对美好生活的向往,促使城市提高生态治理和生态智慧水平,确保城市绿色宜居和可持续发展,构建资源节约型、环境友好型、生态安全型和人口均衡型社会,都突出了海绵城市建设的价值意蕴。建设中将雨水作为城市水资源的重要补充形式与研究对象,设计城市降雨过程控制与管理方案。
2、海d城市概念的提出及含义
我国的传统雨水处理观念是“快速集中,末端处理”视资源为灾害,这必然会引发“遇水必涝,逢旱必干”等一系列环境问题。海绵城市理念立足长远,不再以征服者的态度对待自然,而是尊重自然,向大自然学习采用“源头处理,分散集中”的方法,将雨水“渗”在原地涵养水源,“蓄”在原地方便调用。从2014年至今,我国政府连续出台了多部指示文件,为各地的海绵城市试点建设区提供了理论指导,极大地促进了我国城市的“海绵化”进程,这也是我国继园林城市、低碳城市、生态城市等一系列政策引导的城市建设理念后出现的全新概念。我们要将雨水资源化,而不是迫不及待地将其排走,要考虑把有限的水资源截留下来,利用自然的力量去净化雨水,从而优化城市排水系统。无论如何“灰色”刚性的给排水系统已经暴露出了其严重的自身局限性,阻碍了我国的城市化进程,引发了社会各界对城市水危机新一轮的关注和对传统城市给排水系统建设的反思。近年来我国政府高度重视城市雨洪及水环境的整治问题,在政府“建设资源节约型、环境友好型社会,建设生态城市”的理念指导以及学术领域和相关行业从业人员的努力推动下,我国住房和城乡建设部正式提出了“海绵城市”的建设理念。
3、海绵城市建设中出现的问题
3.1新旧观念的对抗
从资源利用角度来看,不难发现,传统城市建设大都采用“以求应供”的模式,导致大量资源的不合理堆滞浪费。而海绵城市的建设模式却如它的名字一般,有弹性地“以供应求”。从根本上与传统的城市雨洪管理模式区别开来,也就使得大部分企业难以适应,从而成为海绵城市建设中的一大阻碍。传统的城市雨洪管理建设设施在社会生活中随处可见,地面下纵横交错的下水道正是最好的体现。仔细想想,我们不难发现:雨水直接变成了废水。事实上,随着温室效应的加强,全球气候变暖,水资源的逐步稀缺,雨水――资源回收率及其低的天然水资源,是具有超能的创造力的。不仅仅是经济上的效益,生态上带来的益处简直是国人的福音。所以,深入贯彻落实“海绵思想”不失为一个好方法。海绵思想,即有弹性的思想,以海绵城市为出发点,不拘泥与时代,不拘泥于生活。以此逐步构建生态和谐的社会。
3.2建设规划碎片化
当前我国海绵城市建设已经取得了一些可喜成绩,但同时也暴露出一些问题和矛盾,城市建设规划的碎片化就是最近一段时间经常被提及的一个突出问题。在海绵城市建设试点中,有些城市不注意或不善于对城市综合问题的梳理和把握,也没有制定科学系统的建设方案,仅停留在简单盲目地上一些支离破碎的项目上。海绵城市建设技术指导专家委员会主任委员任南琪认为,海绵城市建设的实质应该是城市水资源和水环境的综合整治,而不是一个点一个点地进行治理,采取碎片化方式推进。海绵城市应该以自然为先导,以循环为关键,以功能为切入点。海绵城市建设并非“治水”“堵水”,而要与水为友,以水养人。
4、海绵城市建设措施
4.1转变城市建设理念
变原有城市建设中只注重开发的强度而不注重生态环境转变为以生态环境约束城市开发建设的强度;转变原有城市生态环境单靠“治理”转变为“源头减排、过程控制、末端治理、统筹设计”的建设模式。从源头减少雨水的径流量,提高地表的渗透率;径流过程中设置滞留带延缓径流洪峰,从而降低降水的排量;对集蓄的雨水进行净化、治理,提高雨水的再生利用率;对海绵城市建设中的城市绿地、城市水面进行统筹设计,避免重复建设与资源浪费。
4.2创新海绵城市建设的体制机制
科学的体制机制在海绵城市建设中起着规范化、制度化和定型化的作用。建设海绵城市不能简单地从工程技术层面去理解,而应该将其看作是涉及体制改革的重大系统工程,要着力破除旧体制,创设新体制,将生态技术与行政管理体制设计、管理部门的优化重组、管理文化创新等结合起来,统筹协调好各方面的复杂关系,在生态理性、生态智慧、生态制度、生态技术、生态文化等紧密联系和相互作用形成的整体合力中予以协同推进。第一,在整体性思维指导下整合相关部门形成合力推进海绵城市建设。建设海绵城市是一个复杂的系统工程,涉及自然界对城市的影响关系以及城市的生存空间规划、建设方式以及组织管理等诸多复杂性、交织性和系统性关系,需要破除条块分割各管一摊的传统行政管理体制,注重加强城市各个管理部门之间的联系、沟通和合作,消除要素不协调而阻碍城市有机体系统发展的各种因素。第二,推进海绵城市建设规划的制度化。规划是为了使海绵城市建设的目标能按预期目标有效实现而制定的计划。海绵城市建设应规划先行,而规划应制度化,杜绝主观性、随意性和短期性。要通过有关部门组织、专家论证、专业技术人员设计、城市居民参与、可行性和不可行性的评估论证,从环境战略评价的高度科学编制规划,建立海绵城市空间规划体系,注重规划的连续性,以确保海绵城市建设规划的前瞻性、整体性、科学性和可操作性。
4.3加强海绵城市的规划、管理、控制及落实
海绵城市在建设之前,首先要明确海绵城市的总体规划与控制目标,制定实施原则与实施策略,规划重点实施区域,并将建设海绵城市的要求落实至各项相关规划中。其次,海绵城市建设、修护的实施要通过相关规划予以落实。其要着重实施的规划包括:地块的规划、交通道路的规划、城市绿地的规划、城市水系统的规划等。
结束语
综上所述,随着我国海绵城市建设理论的沉淀与发展,如今已到了理论发展的攻坚阶段,我们要做的是如何准确、高效地将理论付诸实践,并从实践中吸取经验进一步升华完善理论,这也是海绵城市建设推进的重点和难点,在可持续发展战略的衬映下,对建设美丽中国具有非同寻常的意义,也必然会使绿色生态家园在这个时代火树银花般精彩绽放。
参考文献
[1]方世南,戴仁璋.海绵城市建设的问题与对策[J].中国特色社会主义研究,2017,01:88-92+99.
[2]刘严萍,王磊.海绵城市建设面临的潜在问题及对策研究[J].城市管理与科技,2017,01:36-38.
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关键词:海绵城市;雨水系统;低影响;结构;开发;保护
引言
城市建设的现代化程度,直接反映了经济建设的现代化程度。在城市建设中,城市规划对于城市建设的总体水平具有重要影响。在现代化城市建设中,虽然城市建设的总体水平有了一定程度的提高,但是,在遇到自然灾害的时候,就会直接考验城市建设的基础性工程。优化排水系统,建设海绵城市和低影响开发雨水系统,是解决城市水循环问题的关键。海绵城市建设与低影响雨水系统构建,是新时期城市建设的重要目标,是解决城市综合性治理和提高城市应对自如灾害的重要思路。
1.系统模式构建的目的和意义
现代化的城市需要建设具有自然净化功能的设施,需要将水的循环纳入到自然的保护范围内。城市水系统建设需要与城市规划,排水设计和道路交通以及园林建设等方面紧密结合。海绵城市与低影响开发雨水系统是提高水生态环境的必要工程,是构建城市发展进程的重要内容。系统模式采用的技术中,既有工程性的开发建设方法,也有非工程的开发建设措施,其核心目的就是保障城市用水安全,有效利用水资源,合理对待地理条件,防止城市水灾害。系统的整体设计为组合系统,具有多种功能,能够提供多项水服务,是城市总体规划与建设的重点工程。
2.海绵城市和低影响开发雨水系统解析
2.1海绵城市建设的理论
城市化建设需要把生态文明理念放在首位。海绵城市的提出,就是从生态文明的角度对城市建设与环境资源进行了一定的设计。海绵城市实际上就是指城市要像海绵一样,能够具有适应环境变化和抵御自然灾害的弹性,在下雨的时候,既具有雨水存储的功能,也具有雨水释放的功能。在设计系统工程时,要充分利用自然的途径,同时与人工措施相结合,最大限度的实现雨水的合理存储和科学净化。海绵城市系统建设要把自然降水,地表水和地下水进行设计上的区分,让水资源形成一个完成的循环系统。海绵城市建设能够保护好河流与湖泊,对坑塘与沟渠都有一定的帮助。在建设中要对自然水文特征有充分的了解,对生态环境进行细致的修复,保障水体和自然环境的稳定状态。在开发建设中,对雨水系统和排放系统进行与城市建设的匹配,在存储和调节,传输与净化的过程中,控制好总流量和各个阶段的峰值,将收集与排放系统有机对接,按照标准形成系统构建。海绵城市是系统化的构建过程,需要掌握好建设的理论与原则,更要做好必要的监督。
2.2低影响开发雨水系统的设计理念
低影响开发实际上就是指在开发水系统的过程中,要保护好场地的水文特征,是一种低影响的设计理念,也是城市建设中当前采用的有效方式。低影响开发的核心理论就是维护好开放前后的水文特征,在径流总量、峰值流量和峰现时间上,能够保持一定的稳定性。我国城市开发过程中,开发强度较大,对水文特征的破坏也很大。在低影响设计中,要采用分散式的源头削减措施,是开发前与开发后的峰值流量保持不变。这点与国外的一些国家存在一定的差异,这是因为国外的开发中,一般没有高强度的开发,对水文特征的影响较小。低影响开发需要与多个部门进行联系,例如道路交通部门,建筑与城市规划部分,园林与排水部门,水文管理部门等。低影响开发是各个部门联动的机制。低影响开发的技术性要求很高,需要从设计的源头入手,在建设的中期和末期,都要给予设计与建设上技术性推进。低影响开发雨水系统是保障城市具有海绵功能的重要设计理念。
2.3海绵城市与低影响开发雨水系统的构建方式
海绵城市与低影响开发雨水系统的构建是一项系统性的工程,在设计和建设中,需要对城市各个层级和相关的规划进行目标性的设计,也需要对规划控制的指标进行内容上的界定。在开发设计中,要从横向和纵向对设计进行规划,在建设中,考虑建筑的年限与类型,小区建设的整体情况,道路的设计,绿地与广场之间的关系,水开放的空间和封闭的空间进行充分的了解。在低影响开发雨水系统上,控制好目标与规划,利用好气候和土地的自然条件,对低影响开发雨水系统的流程和设计进行组合式的统一。在建设中,要掌握好经济技术分析的成果,对设计方案与现实情况进行比对。低影响开发雨水系统的建设是在城市正常运行的前提下进行的工作。这就需要在构建的同时,要保证好城市建设的基础性产业运行,在构建的过程中,降低对正常生产要素的干扰。
3.系统模式应用的具体规划与区域建设
3.1对城市进行总体规划
3.1.1明确重点开发区域
每个城市的水文地质条件都不同,在水系统的功能布局和地质特性上,具有短期的规划和长期的规划。在进行开发设计时,要把重点区域进行一定的控制,在保证综合治理的前提下,对重点区域的年径流量进行控制。这是总体规划中必要的工作。
3.1.2保护好敏感区域
在城市规划中,是生态的敏感区域分布在城市的各个角落。对敏感区域要实行禁止建设和限制建设的划分。低影响开发雨水系统与城市雨水灌渠系统要实现整体上衔接,这是该项技术应用的前提条件,也是各个系统之间形成对接的基础。保护好敏感区域,就使得其他区域的建设更具实力,就会保证建设的稳定性。
3.1.3合理控制地表形态
城市规模的扩大,会促进城市空间的增长,在低影响开发水系统的建设中,就要明确城市边缘,以适应城市扩大后的水系统情况。要对土地面积有一定的认知,要对透水和不透水的土地进行了解,要掌握地表径流的情况,对地形和汇水分区进行必要的认知。在保证自然径流通道畅通的情况下,延长汇流的路径,控制径流的雨水量。
3.2实施水系专项规划
3.2.1明确水系的保护范围
城市水系的保护要根据城市水系的生态环境进行设计,在各个水域和岸线上紧密联系,划定敏感区域,油壶河湖水系的布局,合理规范排放与存储的关系。在城市河道中,将有关联的地方连接,形成水系之间的相通关系,控制好地域之间的差别与联系。明确水系的专项规划,能够让水系的保护范围在控制的条件内,在建设施工时,就不容易造成偏差。
3.2.2做好绿地系统规划
对于海绵城市而言,城市绿地是重要的场地,城市绿地对于低影响开发目标具有重要的意义。在城市绿地上,能够创造出足够的空间预留,可以保证绿地在水系统中,处于弹性的状态。在绿地中,要明确绿地的用途,例如是公园绿地,还是生产绿地,是附属绿地还是防护绿地。在水生态的空间和绿地的布局上,要充分发挥绿地是渗透功能,在绿地与周边水域的衔接处,做好一定的设计,保证绿地对汇水区的要求。
3.2.3关注排水防涝措施
低影响开发雨水系统的作用很多,其中对防治内涝的综合体系具有重要的作用。在设计时需要与防内涝设计同步,将城市的排水系统和防涝综合规划相适应,对控制和开发的目标进行指标上的控制。对系统进行评估,精确规划控制目标,对各个节点之间的关系仔细梳理,是防治方式与防治系统能够实现对接。在雨水的资源利用上和目标控制上,保持系统之间的必要联系。
3.3修复性详细规划
3.3.1明确城市用地分类
在低影响开发雨水系统的设计过程中,要对城市的用地分类进行了解,对城市用地分类进行了解就是为了更好的规避建设中的矛盾。城市用地分类一般可以分为居住用地,公共管理用地,商业用地,工业用地,交通设施用地,公用设施用地等。对城市用地进行了解,就是为了能够有效应对开发设计中的难点,进行更好的规划。低影响开发雨水系统需要做好不同地块之间的衔接,所有对用地类型进行了解,能够充分发挥系统的作用,避免影响用地上的矛盾。
3.3.2合理面对约束条件
城市建设中各个类型的设施很多,每个设施都是对应着一定的城市服务。在低影响开发系统的设计中,要注意设计与约束条件之间的限制,对建设的时间和顺序进行分类设计,对布局和城市规模进行必要的分析,在设计和建设中,要符合城市建设的其他方案,在各个专业的相关配合上,掌握好必要的原则和方法。例如规模的大小,类型的确定,资金的安排等等问题。合理面对约束条件,就是为了能够更好的把握建设条件。
3.3.3落实各类衔接设施
在工程建设中,低影响开发雨水系统要做好与各类设施的衔接。城市规划中,绿地和建筑,或者道路与相关结构之间,需要进行各个部分的衔接,衔接的目的就是为了保证工程与建设能够符合建设的要求。在城市建设中,很多城市的建设时期不同,城市的新旧程度也不同,在基础设施建设上的差异,给工程建设带来的一定的难度。在进行衔接设施的操作中,就要明确城市建设的具体规划,根据图纸进行设计,在衔接工程中,进行细致的验收。
4.系统的技术路线案例分析
4.1系统的主要技术环节
4.1.1分析自然条件
技术应用的前提是对自然环境的充分了解。在海绵城市低影响开发雨水系统构建的模式研究上,要做好对水资源条件的了解,例如地形地貌、排水分区、用水供需情况等。在城市各类管网和园林绿地的建设中,注意调查其分布情况。对自然条件的掌握,能够促进技术应用的准确性,能够保证技术应用的过程,具有稳定的状态。
4.1.2优化设施建设
在选择与优化基础设施上,需要运用综合性的眼光。在开发技术和设施保护上,要结合城市景观的规划设计。低影响开发雨水系统的重点就是利用自然资源进行疏通,人工设施建设作为辅助的方式。在具体的技术执行上,就要掌握好各种条件的恢复和利用,在已经被侵占的系统上,进行必要的整改,让设施能够更加完善,发挥更积极的作用。
4.1.3组合系统选择
低影响开发技术在系统的构建上,要保持系统的组合关系。城市建设具有不同的差异,城市建设的各个时期采用的方式,也具有一定的区分。在新系统的构建中,要注意与原有系统的对接。使用组合系统的方式,就是为了能够更好的保证系统之间对资源的利用和对生态环境的充分保护。同时,组合系统能够突出经济适用,能够保证专业之间的合理配置。
4.1.4分解指标体系
低影响开发雨水系统的技术框架要结合各个指标的特点进行。对于指标体系要进行分解执行。在分解的过程中,确定好单项和组合指标的应用。在建设中开发和约束控制指标。在控制中,掌握好相应的方法。低影响开发雨水系统的分解方法对于有效设计系统具有重要的意义。该系统在建设中分解是为了能够从整体上控制各个关键部分的操作。分解是相对的,分解的作用就是为了能够更好的掌握整体上的设计。
4.2系统建设的案例分析
4.2.1案例一,北京市某住宅区低影响开发雨水系统建设项目
(1)项目基本情况。该项目位于北京的顺义区,项目占地234平方千米,景观湖占地18平方千米,绿地和高尔夫球场占地70平方千米。项目的优点是项目的自然生态环境较好,适合低影响开发雨水系统建设。但是,项目的弊端就是项目所在地是河滩淹没区,地势低洼,建设期间周边没有配套的市政雨水和污水的管线,容易造成内涝的风险高。另一个主要问题是中心景观的水体自净能力差,水体的营养化会造成水发臭、耗水量高等多种问题。
(2)项目的低影响开发雨水系统设计方案。项目采用的多功能调蓄水体,在雨水湿地和花园建设上,能从总体规划入手。项目实现了总量减排,内涝防治,防治径流污染和雨水资源再利用等目标。整个项目有效控制了成本,方案与执行之间形成的良好对接。项目实现了径流总量减排、内涝防治、径流污染、雨水资源化利用等多个目标。但是,该项目没有建设雨水灌渠系统,是通过有效的场地竖向设计实现的雨水地表组织排放,道路和绿地可以作为超标雨水径流排放通道。
(3)项目的综合效益。本项目主要是利用低影响开发设施代替灌渠系统,投资成本与传统开发模式持平,提高了小区的防治内涝的能力。低影响开发雨水系统,可以有效控制径流污染,能够使入户的径流雨水水质提高,人工土壤渗滤和湿地循环净化系统明显改善。在自然景观和水体效果上,植物和动物都有了良好的生存空间。
4.2.2案例二,上海绿地雨水控制项目
(1)项目基本情况。项目在一所花园单位,该地区有雨水湿地,雨水汇集面积约2000平方米,主要的汇集第位绿地草坪和高处园路,常年的水体面积是400平方米,平均深度为0.8米最大蓄水量为480立方米。在园中种植了植物,如睡莲和鸢尾等,蓄水池的底部是泥土,周围放置了一些石子和石块,这样可以有效改善水质。在水体设计上上采用的多功能净化的设计。该项目实现了城市景观与低影响开发雨水系统的一直性和统一性。
(2)项目设计方案。该项目采用了新型材料,建设了透水性路面,采用的材料是高粘度浅色结合料,铺设厚度为4cm,压实后混合料空隙率能够达到20%。雨水能够深入到排水沟,就会流向水景处。铺设沥青路面,能够改善水质,还能够解决路面积水的问题,为下沉式的绿地提供洁净的水资源,这样就会让雨水收集后再进行综合利用。
(3)项目的综合效益。项目利用了一定的工艺技术和生物技术,对于净化道路的雨水,起到的关键作用。在实际年流量上,总控制率能够达到85%,道路排水综合设计能够有效利用道路雨水,可以降低绿化带绿化需水量。不仅如此,还能够减少因径流污染对城市环境的污染。
结论与展望
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【关键词】海绵城市;雨水利用;
【前 言】我国是一个非常缺水的国家,却水患频发。据统计目前我国的人均水资源的占有率仅为全球人均水资源占有率的1/4,缺水城市却多达300多个。特别是南方一些降雨量大的城市,反而却成了全国的缺水城市,雨水因为没有合理地收集利用都白白流失掉了。随着城市化进程的迅速发展,城市中路面、广场、建筑群等硬化而不透水的面积日益增多。一方面雨水不能像开发前一样渗入地下补充地下水,进而形成城市的地下大漏斗,而且随着地下水的严重超采,使得城市周围的水系干枯,随之而来产生热岛效应,生态环境也逐年恶化;另一方面降雨来临时,雨水迅速汇集形成大量地表径流,加之雨水系统设计标准偏低,极易导致排水不畅造成地面积水和城市内涝。随着全球气候变化,这种内涝灾害逐年增多,如何变水患为水欢是亟待解决的一个大问题。
一、国内外雨水利用现状
德国和日本已走在城市雨水收集、处理系统技术的最前面,而且发展非常迅速,目前已建立各种城市雨水收集、处理和应用系统;我国的城市雨水处理和应用方面起步较晚,特别是处理和综合利用方面。我国的雨水资源十分丰富,年降水量达61900亿m3,是我国可利用的重要的淡水资源之一,但对城市雨水处理和综合利用方面还很不完善,虽然有部分地区建立了雨水收集系统,但还未对城市雨水进行综合处理应用。部分成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制有一系列的定型产品和组装式成套设备。
二、关于道路设计中的雨水利用措施
国家提出了海绵城市的概念,其宗旨是低影响开发的建设理念。一方面通过低影响开发控制超标雨水径流排放,另一方面提高城市雨水管渠系统建设标准,从对城市原有生态系统进行保护、生态恢复和修复、低影响开发等方面着手实施低影响开发雨水系统的建设。生态优先,因地制宜、统筹建设。实现城市生态环境影响最低的开发建设理念,就需要合理控制开发强度,在城市中保留足够的生态用地,增大城市透水面积比例,最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏。同时,可根据需要通过适当开挖河湖沟渠、建设蓄水池、库等措施,扩展水域面积,使雨水经过积存、渗透和净化再合理利用,形成良性循环。根据环境保护与内涝防治要求等,合理确定低影响开发控制目标与指标。
2.1道路横断面采用下凹式隔离带。路面雨水顺道路横坡进入下凹式分隔带,浅层土壤饱和后多余雨水通过平篦雨水收水井(收水井加截污篮)进入雨水主管内。雨水主管设渗井,收集的雨水通过渗井下渗进入土壤深层通过滞渗补充地下水。如图1所示。
2.2非机动车道采用高承载透水艺术地坪、人行道采用透水便道砖。非机动车道路面结构采用高承载透水艺术地坪(露骨料透水混凝土),此种结构具有高透水率:透水系数2.81mm/s,同时还具有高承载力和较强的耐久性和装饰性。人行道采用透水便道砖、透水结构,基层采用级配碎石,可以减少地表径流,减轻雨水管道压力,以利于雨水的下渗和地下水的补充。
2.3源头控制,雨水宜分散收集并就近利用。作为市政排水系统的外衍部分,道路两侧地块内部也应采取类似的调蓄利用措施。其中建筑设计时要考虑的屋面雨水的充分收集利用,屋面雨水经由屋顶天沟收集可直接就近排入景观水池或地下蓄水池。小区路面的初期雨水可在蓄水池进水口设置截流处理设施,之后流入蓄水池。蓄积的雨水,可用于浇洒绿地,道路以及洗车等杂用。小区宜采用下凹式绿地,透水铺装,加大雨水地面渗透率,下渗补充地下水,从而减少径流,并通过各种方式提高雨水的回收利用率。
2.4多余雨水补充回用于景观水体。雨水除浇洒和回灌地下外,还可进行回收再利用,方法是在西上泽街、兰州街、东上泽街南侧主管设引水管,将西大道雨水主管内初雨过后水质较好的上层雨水引至园博园内的调蓄池,多余径流可为区内景观水体补水。雨水的收集和利用源头控制是关键。首先是认识问题,在国外,雨水收集和利用系统应用非常普遍,但在国内由于环保更多带来的不是经济效益而是社会效益并且是长期的才能见效的行为,宣传和推广还需要时间,认知也需要有个过程。其次是成本问题,雨水的综合利用比普通雨水系统费用要高,开发商处于利益考虑,很少会在成本较高的雨水综合利用系统上主动投入资金。只能从政策法规上采取一些措施来引导和控制。鉴于此,雨水综合利用系统的开发和建设更适合在一些公共建设项目中使用,如行政中心、公交站场、大型场馆等只具有服务功能的公共性质的建筑,应率先考虑实施。在前期设计时考虑雨水综合利用系统,尽管会产生一些投入,但是由于形成有规模的雨水循环利用系统,后期还可因此节省用水成本。
三、关于居民小区简单措施
居民小区安装简单的雨水收集和利用设施,雨水通过这些设施收集到一起,经过简单的过滤处理,就可以用来建设观赏水景冲刷路面,或供小区居民洗车和冲洗马桶,这样不但节约了大量自来水,还可以为居民节省大量水费。
小区中水处理工艺流程有三种类型:1)生物处理方法;2)物理化学处理方法;3)物理处理方法。其中,物理处理的方法在目前的工程实践中可操作性低,不推荐使用。生物处理方法适用于可生化性较好的废水,从原水水质可以看出,其水质稳定,BOD5/CODcr的比值大于0.5,生化性好;而且,废水中含有大量的溶解性固体物质,更宜采用生物处理方法去除。在市政道路排水设计中,可以注意与绿地、小区雨水池相配合,并且利用小区污水处理设施,将部分雨水处理后,可以排入附近渠道,以补充景观用水。
四、结语
雨水能起到调节、补充地区水资源和补给地下水资源的作用。针对目前雨水造成的径流污染,雨水的收集、处理和综合利用技术成为我国急需解决的问题。合理的规划雨水处理和利用设施,不仅能解决现存的径流污染问题,也为生活和工业用水提供水源。但要合理、有效利用雨水资源,还需要根据不同地区的具体情况深入研究。
参考文献:
[1]顾正斌.北方城市道路雨水资源化利用及其效益分析研究[D].河北工程大学,2007.
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关键词 湿地;生态系统;功能及效益
中图分类号:X37 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)17-0179-02
1 湿地的基本概念与重要特征
湿地是特殊的生态系统,是与人类关系紧密的自然资源,也是自然界有着生物多样性和最高生产力的生态景观。湿地如同森林和海洋一样,具有多种功能,被人们誉为“地球之肾”,与森林、海洋一起并称为地球三大生态系统。湿地是天然蓄水库,在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀,促淤造陆、降解环境污染等方面起着极其重要的作用。湿地拥有丰富的野生动植物资源,是众多野生动物,特别是珍稀水禽的繁殖地和越冬地,因此很多湿地都被列为自然保护区。湿地物产极为丰富,可提供人类粮食、肉类、药材、工业能源、原料等。湿地资源的变化对地球的生态平衡具有重要影响。中国湿地在保护全球生物多样性、全球气候的稳定等方面意义重大。
2 湿地主要功能和经济、社会效益
2.1 湿地的生态效益
1)湿地能够保护生物的多样性。湿地有多种多样的生物,我们提倡保护湿地,就是保护生物的多样性。很多种类的野生动植物适合在湿地生存、栖息、繁衍,其中一些属于特有的珍稀物种。一些濒危鸟类、迁徙候鸟也在湿地栖息繁殖。例如:近年来,随着生态环境的明显改善,山西南部平陆黄河湿地由于气候温暖,植被丰富,吸引了来自西伯利亚的白天鹅来这里越冬,数量可达万只以上。湿地也是重要的遗传基因库,它在维持野生物种种群的存续,筛选和改良方面具有重要意义。
2)湿地能够防治洪涝灾害。湿地能够蓄水,是防洪的天然“海绵”。我国地域辽阔,各地区自然条件千差万别,季节降水和年度降水分配极为不均匀,在雨季,雨水充足的时候,湿地发挥“海绵”的吸水功能,储存雨水,避免发生洪水灾害。而在干旱季节,储存的雨水又是可以利用的水资源。尤其是长江中下游的洞庭湖、鄱阳湖、太湖等湖泊发挥着储水功能,调节水量,使我国长江中下游地区多洪涝灾害的现象有了很大的
改观。
3)在降解污染物方面特殊的作用。随着工业、农业现代化发展、人类各种活动的增加以及径流等自然过程带来工业污染物、农药、各种有毒物进入湿地,湿地可以通过水生植物的化学、生物过程,降解和转化有毒物质,净化水体,保持环境,使当地和下游区域受益。
2.2 湿地的经济效益
1)湿地水资源丰富,可以养鱼、耕种水稻。我国湿地面积广阔,所以我国鱼产量和水稻产量居世界第一;我国海岸线很长,浅海水域可以生产鱼、虾、贝、藻类等富有营养的副食品;湿地还可以提供莲、藕、菱、芡等植物产品,用于日常生活、工业、农业,如芦苇就是重要的造纸原料。湿地动植物资源的利用带来了巨大的经济效益。
2)湿地是可以开发的旅游资源。许多湿地自然环境独特,风光秀丽,也不乏人文景观,是人们旅游、度假、疗养的理想佳地,发展旅游业大有可为。近年来,我国各地都十分注重湿地的保护和开发。例如,随着环保工作的深入开展,山西省南部平陆县黄河湿地的生态环境得到很大的改善,每年深秋时节,成群的天鹅陆续飞临这里栖息过冬,为秋冬的黄河湿地增添一份和谐与灵动。现在,平陆黄河湿地成了天鹅等鸟类的乐园。当地政府利用并开发了这一有利资源,开发旅游产业,许多游客慕名而来,观赏天鹅,给当地带来可观的经济效益。
3)湿地可以提供矿物资源。湿地中有各种矿砂和盐类资源。据我所知:我的家乡山西运城的盐池是由于造山运动和地壳变化,中条山北麓断裂,出现了一个狭长的凹陷地带,逐渐形成湖泊,天长日久,水中的钾盐、石灰石、镁盐、硫酸盐以及食盐慢慢与早期淤积层结合,经过长期自然蒸发作用,盐类沉淀,结成了很厚的矿石层。我们很小的时候就知道盐池“夏产盐、冬产硝”,目前盐池所产的元明粉是山西运城市南风集团重要的生产原料。 另外,我国一些重要油田,大都分布在湿地区域,这些湿地的开发利用,在国民经济中有着非常重要的意义。
4)湿地能提供能源和水运。湿地能够提供多种能源,尤其是水电,有着巨大的开发潜力。我国沿海有较多的河口港湾,蕴藏着巨大的潮汐能。有的湿地还蕴藏有煤资源,爱尔兰有大片湿地蕴藏丰富的泥煤。我国湿地周边农村中也有采取湿地中的林草作为薪材的习惯,是湿地周边农村中重要的能源来源。
2.3 湿地的社会效益
1)观光与旅游。湿地具有自然观光、旅游、娱乐等多方面的功能。我国的许多湿地区域都是有名的旅游风景区,给我们带来可观的经济效益的同时带来很好的社会反响。
2)教育与科研价值。湿地具有重要的生态、环境功能,湿地的生态系统、湿地的“物种基因库”特性、湿地濒危物种等,都具有重要的科研价值,湿地为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地,具有一定的科研地位。一些湿地中保留着古老的生物、地理的演化信息,在研究环境变化、古地理方面科研价值重大。
3 湿地保护的紧迫性、艰巨性
20世纪90年代以来,人口和经济的快速发展,导致环境问题日益严重,其中人们对湿地资源的过度开发利用,使湿地的生态环境也遭到破坏,直接致使湿地的生物多样性减少,有些物种濒临灭绝。土地沙化从无到有、水土流失日趋严重,旱、涝、风灾频频发生,物种减少,生产下降,经济发展和人民生活受到很大影响。对此,我国在环境保护方面采取了一系列的措施。环保工作已是政府各项工作的重中之重。我们大力保护湿地生态功能、希望其生态效益得到正常发挥,抵御自然灾害。
另一方面,湿地因其物种的多样性、稀缺性使其具有较大的开发价值和潜力。但是,由于经济不发达、科学技术不先进,湿地研究人员的缺乏等导致我国目前在湿地研究方面基础薄弱,家底不清。我们要充分认识到这点,有必要抢救性保护好湿地,以利于未来的研究和利用。等到将来科技成熟,人员素质提高,开发湿地所创造的财富和效益是无法想象的。为此,保护好今天的天然湿地也就是保护了国家未来发展的战略资源,早一日保护,少一日破会,将来受益更多。
4 湿地保护需要制度跟进,需要常抓不懈
1)湿地是地球上具有多种功能的独特而又重要的生态系统,人类发展的历史已表明,湿地具有巨大的经济、社会和环境价值。湿地中的水、土地、矿产、野生生物和水运,以及湿地所具有的调节气候、调节河川径流、降解污染物、防止侵蚀等功能和其生态、经济、社会效益,对我国国民经济的发展都起着重要的支持作用,湿地已成为我国实施可持续发展战略的重要资源之一。
2)我国人口众多,人们对湿地还是很陌生,对湿地的功能、效益、价值和作用知道的就更少,现在人们注重经济效益会导致过渡开发而破坏湿地的其他功能和效益,造成大片的湿地退化、局部地区的湿地甚至消失。湿地野生动物失去自己栖息的家园。人类赖以生存发展的资源逐渐丧失,给国家经济的可持续发展造成不可挽回的损失。
3)在湿地的保护和管理上,我国力度明显不够,法制体系不完善,监测体系不完善,评估制度不健全,这些都严重阻碍了我国湿地保护事业的健康发展。
因此,我们应该全民总动员,大力宣传湿地的重要性,全民参与湿地保护和建设。科学保护和合理利用有限的湿地资源,为社会、经济和环境的可持续发展作出贡献。
篇8
Abstract: China is in a critical period of promoting urbanization. Green buildings can solve many problems caused by high-speed urbanization,like resource consumption and environmental pollution. Based on the evaluation system of green building in China, the problems and solutions in the implementation of green building in small and medium sized cities are discussed.
关键词: 绿色建筑;中小型城市;全寿命周期
Key words: green building;small and medium-sized cities;full life cycle
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)33-0035-02
0 引言
随着国民经济的增长,中小型城市建设成为顺应经济社会发展趋势,实行工业反哺农业,缩小城乡差距的重要基础。由于经济推动,人们生活水平提高,对于住房要求也随之提高,从过去的“安居”物质理念逐步开始追求“绿色”精神理念,这促使建筑业走向“绿色发展、循环发展、低碳发展”[1]。
1 中小型城市建筑发展现状
1.1 粗放开发模式
1978-2012我国中小型城市建筑从17.9%提高到52.6%,年均提高1.02个百分点[2],这种迅速的背后是以资源环境为代价,不可持续的粗放式发展。我们用几十年走完了西方国家一二百年的工业化道路,在推进工业化进程快速发展的同时,城市建设也面临严峻挑战。建筑粗放式开发不但吞噬了大量农业和生态用地,还出现许多监管不严,建筑垃圾过多不能有效处理,房地产规划单纯追求经济效益等多因素问题。
1.2 既有建筑能耗
建筑运行对水、电、燃气等能源和资源的依赖十分明显。2000年以前城市建设开发中多数为非绿色节能建筑,其比例占城市建筑面积80%。大量非绿色节能的既有建筑不但加剧了资源和能源消耗,还造成不可逆的环境污染。据统计,城市中来源于建筑的改扩建及维持其功能正常运行的碳排放量占60%,来源于汽车尾气的仅占30%。我国建筑能耗占全国总能耗的40%以上,远远超过其他行业能耗需求[2]。
1.3 中小型城市环境资源
绿色建筑本身是从建设开发的源头解决建筑对于环境的污染问题,在以往“先建设后绿化”的二次投入中解脱出来,依托中小型城市环境基础,通过分散的、小规模的措施,使得区域开发后的水文、地质、地貌与开发前保持一致。以呼伦贝尔市为例,林地占全市土地总面积的50%,水资源总量286.6亿立方米,人均占有水资源量1.1万立方米,是全国人均占有量的4.66倍[3]。对比已经被雾霾、水污染影响的大城市,显然小中型城市建设必须选择绿色建筑开发理念,促使我们从源头保护为数不多的自然遗产。
2 中小型城市应用绿色建筑的必要性
2.1 人的自身需求
由于人们不断搬迁,中小型城市的城市化范围不断扩大,随之而来的建筑开发如雨后春笋。人口的密集,建筑用地价格的上涨,以及不断提高的大众物质需求,迫使城市不得不继续向外扩张。正如协同理论中的自组织原理一样,城市的扩大化并不是政府的导向,而是大众选择的必然结果,这也是发展中国家建设必然经历的一个过程。
2.2 生态环境需求
前瞻产业研究院《2016-2021年中国智能建筑行业分析报告》显示,我国建筑能耗总量逐年上升,占能源总消耗量的27.45%。由于城市化进程的加快,所占比例还将上升至35%左右。以此速度计算到2020年,建筑能耗可能达到1089亿吨标煤,夏季空调负荷相当于10个三峡电站满负荷工作[4]。
伴随着重发展中小型城市,拆旧建新蔚然成风,拆除带来许多无法转化的建筑垃圾。新建建筑和既有建筑交织的环境生态问题不断扩大,我们必须正视这些发展中的问题。
3 绿色建筑在中小型城市应用中的问题
3.1 认知问题
低能耗带来使用成本的降低、绿色建筑的长期环境效益,这些优势并不能直接转化为市场动力和消费需求,也无法鼓励建筑商、消费者主动投身到推动绿色建筑发展的过程中。绿色建筑技术环境效益的不确定性,效益显现的长期性,政府的推行力度以及建筑商对利益追逐的短期性等问题,都影响着绿色建筑技术的推广。
3.2 技术问题
当前中小型城市发展绿色建筑的最大阻碍并不是绿色建筑的技术落后,而是相关企业缺少技术培训,无法与时俱进了解当下先进绿色技术。这会影响企业在绿色建造上的积极性,减慢绿色建筑推广速度。中小型城市大学建设不完善,没有形成高校科研与企业技术应用接轨,中小型城市建筑开发只能被动接受“绿色建筑”这种“新兴技术”,并没有能力开发研究与本土环境、经济、文化相融合的绿色建筑体系,导致绿色建筑技术的应用推广受到严重制约。
3.3 成本问题
成本问题一直是阻碍开发商不能推广绿色建筑的主要原因,绿色建筑不仅选材造价略高于普通建筑,为实现真正的节水节地节能在建筑周围附属设施上更要花费高成本。近年来政府不断出台针对绿色建筑的优惠政策,但对于开发商的经济利益来说都是杯水车薪。
中国城市科学研究院对2014年148项绿色建筑增量成本统计[2],住宅建筑一星级、二星级、三星级绿色建筑增量成本为23.9元/m2、70.9元/m2、131.8元/m2,公共建筑一星级、二星级、三星级绿色建筑增量成本为29.9元/m2、87.3元/m2、216.4元/m2,由此证明绿色并不意味着高价、高成本。
4 中小型城市绿色建筑实施策略
4.1 既有建筑的绿色改造
既有建筑的绿色改造主要集中于建筑的采暖和生活能耗,这也是建筑能耗的70%。我国气候条件、建筑形式、经济发展千差万别,所以既有建筑节能改造措施要因地制宜。
严寒地区既有建筑改造主要取决于建筑外墙保温。提高围护结构的热工性能,改善门窗、屋顶及地面的传热系数, 严格执行窗墙比规定,提高门窗的气密性,这些简单措施都能降低建筑能耗。
可再生能源应用。中小型城市一般人口少,资源丰富,公共建筑和住宅的辅助设施可以利用风力、太阳能等技术实现简单的自给自足。如太阳能照明、雨水再利用、广场上小型风力、水力发电景观等。中水循环利用不单单减少了能源的消耗,这些简单举措也为减少城市内涝灾害,建造海绵生态城市添砖加瓦。
4.2 被动式建筑设计
被动式设计是指通过最大限度提高建筑物围护结构保温隔热性能和气密性,充分利用自然通风、自然采光、太阳辐射等被动式技术手段,将供暖和空调需求降到最低,在达到舒适的室内环境基础上实现与自然和谐共生的建筑体系。
①以高效自然通风代替中央空调制冷系统。在开发或原有建筑改造上应用风压和热压原理[5],风经过建筑物由于阻挡出现压力差,促使空气从迎风面孔隙流入室内,室内空气则从背风面孔口排出,形成了有效换气的风压自然通风。如果室内温度高于室外,建筑空间上部将形成较高压力,而下部压力较低,当这些位置存在孔隙时,空气通过下开口进入上孔隙流出。
②以自然采光代替照明及取暖。大型公共建筑采用被动式设计理念考虑建筑的朝向与太阳之间的夹角问题,自然光线穿过玻璃屋面进入室内,达到自然采光和提高室内温度的效果。屋面上附有自动开合的百叶,避免夏日阳光过于猛烈直射,降低室内温度。
4.3 合理定位规划成本
绿色建筑的应用成本主要是前期的技术研究,如图1所示,成本投入大部分在研发和材料的生产过程中,设计和施工可以在多个项目中借鉴重复使用,后期运营则是项目赢利的关键。对于建筑商和消费者而言,在项目中不是直接承担高昂的绿色建材研发和生产,而是参与材料选取、设计、施工及后期维护使用阶段。就整个价值链而言建筑商和消费者参与的是全寿命周期成本的增值和盈利部分。
在绿色建筑成本中我们主要分析的并不是建筑本身的单一造价,而应分析其增量成本能否带来后期效益。引用孙大明等人对21个绿色建筑项目的调查与统计见图2、图3[6]。一般项目的定位越高或选取的星级越高,则相应增量成本越大。建筑商和消费者对于绿色建筑的合理定位和节能等级选取是影响增量成本的关键。
5 结束语
中小型城市绿色建筑的应用首先要实现绿色建筑技术、城市规划、景观规划与市政设施衔接;其次政府在绿色建筑推行上要奖惩并用,实现从单一绿色建筑向绿色城区发展;最后提升消费者、建筑商对于中小型城市绿色建筑开发的定位,把绿色建筑开发技术理念以可行方案落实到中小型城市的开发建设前。真正实现环境保护实施在城市开发利用前,这将成为我们不断努力的方向。
参考文献:
[1]GB/T50378―2015,绿色建筑评价标准[S].
[2]牛凤瑞,白津夫,杨中川,李学峰.中国中小城市发展报告―中国中小城市生态文明发展之路[M].北京:社会科学文献出版社,2014.
[3]中华人民共和国国家统计局.中国统计摘要[R].北京:中国统计出版社,2014.
[4]2016-2021年中国智能建筑行业分析报告[R].前瞻产业研究院,2015.
篇9
关键词:生态系统;排水系统;城市污水;治理
中图分类号:TU992.3
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2013)06-0117-03
1 序言
某市城市水系环境的破坏和水质的恶化与作为旅游城市的定位极不协调。2006年某市的决策者通过考察,决定引进德国汉诺威水协的治污理念对城市水系进行综合治理。随后德国汉诺威水协对某市的管网、水文、气候、地理、人口、人们生活习惯进行了详细的普查,并查阅了大量的历史资料,针对某市的情况制定了水敏性城市发展和可持续性水资源利用框架,设计了对结合管网模拟的机埠改造及配套的人工生态湿地的治污工程综合治理方案,且已陆续开始施工建设,部分工程已经接近尾声,笔者通过对某机埠改造和人工生态湿地配套建设,领略到德国汉诺威水协针对城市治污理念一些特点。
2 通过对现有管网进行普查和建立水力/水文数学模型模拟后,对现有机埠的运行方式的改变及对调蓄池的改造,实现了截污和对不明污水及初期雨水进行预处理
2.1 机埠现状及改造前后的运行情况:目前接近完工的机埠改造工程机埠总汇水面积为415hm2,城市硬化径流面积为290hm2,机埠有两个进水口,一个9712m2的调蓄池,非降雨期来水量平均约0.5m3/S,原机埠的总抽排能力为12.6m3/S,调蓄池的水排向一条长17.3km的城市水系,由于某市的雨、污排水管道存在错接、漏接现象,形成雨污合流现象,由于雨、污水未有效的分离,两个进入机埠污水口CoD浓度最高仅296mg/L和154mg/L,最低时还只有93mg儿和53mg/L,所以送往污水处理厂的污水COD浓度过低造成污水处理厂负荷过重,有时机埠在应急时污水未经任何处理就直接排入了城市水系,且随着城市的发展该水系已经逐渐成为某市城市中心的水系,近年来由于沿岸机埠排污形成了水体恶臭、水生植物消失、栖息动物绝迹的臭水沟,与某市旅游城市的定位极不协调,在短时间内解决雨、污排水管道错接、漏接短期难以实现,针对雨、污合流及水系污染的实际情况,汉诺威水协提出了终端治污的理念,即改造现有的排水机埠和调蓄沉淀池,对来水进行预处理,然后对预处理的水进行分流。首先将原敞开式调蓄池改造成为两个调蓄池,一个为封闭式,一个为敞开式。在非降雨情况下,不明污水在封闭式调蓄池内沉淀、隔离污染物,然后将COD浓度较高的污水直接送往污水处理厂,溢流后COD浓度较低的污水通过人工生态湿地进行生态处理后再排向城市水系,在降雨情况下,从沉淀池溢流的未水进入敞开式调蓄池,再通过排洪渠排入水系内,这种根据来水水质和水量进行区别对待的处理方式,最大限度的解决了雨、污水合流的问题,城市管网中的来水不再是只经过简单的沉淀就直接排入城市水系,同时因送往污水处理厂的污水浓度提高、水量减少而使污水处理效益更佳,且这种终端治污的方式也为很多老城区未雨污分离的城市提供了一个示范。
2.1.1 机埠改造前后平面布置对比(图1、图2)
2.1.2 排水机埠改造前后运行流程对比(图3、图4)
2.2 调蓄池和泵房改造后的运行原理
此次设计将原来全部敞开的调蓄池分封闭式和敞开式两个调蓄池,来水首先进入封闭式调蓄池,在非降雨期,来水的COD浓度平均约为140mg/L,在进水渠初步沉淀,通过闸门和水位标高的控制,新建的非降雨期泵房以300L/S送往污水处理厂进行处理,这时抽往污水处理厂的都是来水沉淀下来的污水,上层COD浓度较低的污水通过底板较高的闸门进入封闭式调蓄池沉淀池,封闭式调蓄池沉淀池分为A、B池,来水首先到达A池,在A池沉淀且达到一定水位后通过设置在A池上部三根设有渗水孔的渗透管溢流到B池,(渗透管起到隔离漂浮物及控制水位的作用)再次进行沉淀调蓄,(通过实践证明污水在沉淀池沉淀一小时污水的COD浓度可以减少20%),然后以每两天一次,每次3000m3的频率通过非降雨期泵房抽向人工生态湿地进行生态处理过滤,最后排入城市水系,当B池及人工生态湿地全部注满后,如水位继续上涨,沉淀后的污水通过设置在A、B池尾端的溢流堰溢流到敞开式调蓄池,然后通过降雨期泵房排向人工生态湿地及城市水系,溢流堰能够阻隔污水中的漂浮物及杂物。在小雨时,未水混杂着雨水,COD浓度较低,水位持续上升后开启进水渠通往B池的两个闸门,水流在A、B池沉淀后通过A、B池尾端的溢流堰溢流到敞开式调蓄池。如果在暴雨期,水位上涨过快,在进水渠还设置了一道45m长的溢流堰,污水通过溢流堰溢流至敞开式调蓄池,保证了封闭式调蓄池的安全,这时来水的COD浓度已经很低了,在敞开式调蓄池蓄满后可直接通过排洪渠排入城市水系。降雨结束后,为了清理A、B池廊道内沉淀下来的污泥及杂物,在清空A、B池后,通过设置在A、B池尾端溢流区的冲洗水收集池蓄满的水,开启冲洗门产生一股很强的水浪将封闭式调蓄池沉淀池廊道内淤积物及杂物冲往非降雨期泵房,经过自动格栅隔离较大的沉淀物和漂浮物后抽往污水处理厂进行处理。封闭式调蓄池内产生的臭气则由生态处理装置进行净化后再排出。图5、图6是调蓄池示意图。
3 通过配套人工生态湿地的建设,对预处理后的污水实现生态净化
此次把人工生态湿地建设在原有的河道上,分为六个分区,为垂直潜流式人工生态湿地,面积约为8300m2,改造后泵房把经过调蓄池沉淀、杂物隔离的不明污水及初期雨水通过管道输送到人工生态湿地的配水渠,配水渠采用溢流的方式把来水集中、均匀的一次性分配到每个分区(配水渠的作用是均匀的分配污水,且在进水口设置了消力装置,避免损伤人工生态湿地内的水生植物),在人工生态湿地的池床上层由一米厚过滤砂组成过滤层,过滤砂下面则是根据不同级配铺设卵石层,以防过滤砂渗入卵石层内的带孔过滤水收集管网,所选的过滤砂必须按照级配铺设,其含钙量、孔隙率、阳离子含量都有明确规定,达不到要求则需进行相应的调配,如含钙量达不到要求则需铺设石灰石等措施,在过滤砂上根据特定的间隔种植芦苇等水生植物,可有效吸附、拦截悬浮物。同时其发达的根系能使过滤砂内产生空隙,补给氧气,避免产生厌氧环境,使过滤砂发臭板结。将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地上。当以富营养化为主的污水流过一定长宽比及底面有坡度的生态滤池时,经石英砂填料床过滤,污水可以在床体的过滤砂缝隙中曲折流动,或在床体表面流动,最后通过收集管网排向城市水系,污水的BOD5(生物5日需氧量)去除率为85%,SS(固体悬浮物)去除率为87%,T-P去除率为85%,氨氮去除率为54%,污水中的无机污染物(重金属)和有机物也很大限度的被湿地芦苇吸收,且水生植物根际的多种微生物活动,增加了湿地基质的透水性,与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境,通过氧的传递,更加增强了净化废水的能力。生态湿地的显著特点之一是其对有机污染物有较强的降解能力,因此更适用于处理生活污水以及城市污水一类。生态滤池可分别处理废水中的不溶性有机物与可溶性物质。不溶性有机物通过湿地构造中的过滤砂层被沉淀、过滤、截留,进而被微生物利用,而可溶性有机物则可直接通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解、去除。每天向生态湿地输送3000m3污水,可在24小时内处理完毕,全部排向城市水系,出水COD可以达到约30mg/L至40mg/L。人工生态湿地放空后通过水生植物根系重新补氧,然后再次注水使用。当城市水系水位连续三天高出人工生态湿地水位而无法排出时,配水渠还设置了紧急排空装置,通过开启闸门,人工生态湿地的水可以经过一根输送管回流到敞开式调蓄池,再通过水泵排出。人工生态湿地的结构示意图如图7。
4 通过对河床断面结构的改造及对已经破坏了的河道生态系统进行修复,达到进一步净化水质的作用
原有河道堤岸较陡,驳岸风光带建设在堤岸的外面,采用刚性护坡的方式进行护坡,对河床生态系统有较大的破坏,河道内淤泥较多,河道内的沉水植物已经消失。德国汉诺威水协通过这次改造把堤岸后移,这样一来,缓坡式柔性河岸同时也成为了驳岸风光带,解决了市民休闲的时候无法亲水的问题,同时也增大河床的调蓄容积,发挥防洪功效,河岸浸水区铺设椰棕植物垫及椰棕植物辊进行护坡,防止波浪冲刷堤岸,同时在河滩和植物垫上栽种水生植物,河道内进行清淤后栽种沉水植物,还在水上安装若干人工浮游岛,上面栽种浮水植物,通过这些水生植物根系的吸收,不同的水生植物对水体中各种污染物有吸收、富集效果,达到进一步净化水质的作用。河道堤岸改造前后断面对比示意图如图8、图9。
5 通过驳岸景观与净水系统的一体化的建设,做到了既留住了雨水又净化了初期雨水,同时也美化和改善了环境
通过水系驳岸风光带建设,在景区建设大量的草地式洼地,表面上看起来与一般草地无异,但实际上暗藏玄机,这些洼地具有蓄水和净水功能,景区的雨水通过洼地下层的卵石层过滤后由渗透管收集后才允许排往河道内,同时也能保证洼地内水生植物的水分,且和景观融为一体,这种方式还可以扩展到整个城市建设,在城市道路绿化带、居民小区绿化带等区域广泛的建设带有蓄水和净化功能的洼地、沟渠,对城市道路及硬化地区产生径流所含的硫及重金属有很好的吸收和净化作用,且能对雨水进行调蓄,减少城市水系因暴雨所带来的压力。这些洼地、沟渠的建设除具有调蓄功能外,储存下来的水还可以回收利用,如浇花、洗车等,而且在干旱少雨季节通过蒸发有利于缓解当地的气候炎热和无水的问题,这也就是汉诺威水协提出的“水敏性城市”即“海绵城市”的理念。(图10)
篇10
关键词:尾矿;利用;产业发展
商洛市地处秦岭东段南麓,当地生物、水力、矿产资源非常丰富,成矿地质条件好,是金属和非金属矿产资源的宝库,目前已发现矿产资源60余种,其中大型矿床15个、中型矿床24个,其中铁、钛、钾、钒、钼、金、镁等矿种优势特别明显;商南金红石和洛南钾长石储量分别居亚洲第一;山阳、商南、镇安、丹凤探明钒矿金属储量580万吨以上;除此之外,洛南钼矿、镇安的金矿储量在全国范围都遥遥领先,商洛市在全国地级市中处于矿产资源丰富的第一台阶上。但由于受到技术水平的限制,在资源开发利用的过程中所排放出大量的尾矿和工业废渣废弃物含有大量的有价组分,其潜在价值在千亿元以上,不仅造成了极大的资源浪费,而且还直接影响到商洛乃至全省的可持续发展。为有效利用资源开发过程中产生的大量尾矿、废渣等工业固体废弃物,解决尾矿对环境和安全带来的巨大隐患,商洛市近年来做了大量的相关工作,并取得了可观的成效。
2010年以来,商洛市政府相继编制了《商洛市尾矿资源综合利用示范基地规划》,出台了《关于扶持发展尾矿资源综合利用产业的意见》,为尾矿资源综合利用产业发展提供了政策保障,并围绕创建国家尾矿资源综合利用示范基地和循环经济示范城市目标,陆续建成了一批资源综合利用项目,所做工作及成效形成“商洛模式”, 即“一核心二支撑三联动”的尾矿资源综合利用产业化发展模式在全国推广。“一核心”即以建设国家示范基地,带动尾矿资源综合利用产业发展为核心,“二支撑”即以技术支持和政策扶持为支撑,“三联动”即通过组织保障、示范带动、协会搭桥,多管齐下,多轮驱动,合力推进尾矿资源综合利用产业发展。与此同时,市政府成立了尾矿资源综合利用工作领导小组,设立了市尾矿资源综合利用中心和县区尾矿资源综合利用中心,并与中国资源综合利用协会、尾矿技术创新战略联盟、西北有色地质研究院签署了战略合作协议;完成了组建“陕西省尾矿资源综合利用重点实验室”联合申报工作,技术研发服务支撑体系进一步完善;积极寻求对外合作与交流,引进先进技术和管理经验。
2012年11月国家发改委批准我市列入国家第一批共伴生矿产及尾矿资源综合利用示范基地,省发改委和省国土资源厅联合发文在全省推广我市尾矿资源综合利用工作经验。2013年10月省发改委确定我市为省级循环经济试点城市,12月国家发改委批准我市成为全国首批循环经济示范城市(县)创建地区。2016年我市制定了首批尾矿建材产品标准化指导性技术文件,包括尾矿混凝土骨料、尾矿加气混凝土砌块、尾矿烧结砖、尾矿机制砂五个产品,为企业合法生产和技术规范提供了政策依据,涉及辖区内的尾矿建材企业37家。同时,尾矿资源综合利用项目建设工作也不断跟进,7年来全市尾矿资源综合利用企业发展到81家,形成以有价组分回收和建材产品为主的两大门类。2016年尾矿利用新增工业产值86.32亿元,累计节约尾矿库建设及维护费用5亿元以上、节约土地资源6200亩、折合减少标煤消耗1.16万吨、新增社会就业岗位9559人。
商洛市尾矿资源综合利用工作虽然取得了一定的成效,但由于受到技术水平及地理区域的限制,依然存在很多问题。主要表现为:一是高附加值产品少。大多产品仅停留在尾矿中有价组分金属的回收或直接作为砂石代用产品销售,有些尾矿利用所得产品的档次较低,仅限于原料生产及加工利用,高技术含量的项目策划不够,后续提质增效的尾矿资源综合利用项目匮乏。二是资金投入不足。商洛市是全国集中连片的14个特困地区之一,加上矿山行业普遍效益较差,尾矿利用项目投资筹措困难,《商洛市人民政府关于扶持发展尾矿资源综合利用产业的意见》确定的各县区配套专项扶持资金至今未得到落实,导致一些资源综合利用方面的工作无法实施到位。三是发展理念和发展方式相对滞后。缺乏现代经营理念和资本运作经验,技术持有者和投资者难以找到契合点,未形成有效的转化机制。
为进一步推进商洛市尾矿资源综合利用产业发展,坚持“商洛模式”不动摇,需要做好以下几个方面。
一、提升尾矿资源综合利用的技术支撑水平
通过更高层次的经验技术交流和项目合作,引进一批先进成熟的技术和人才,解决全市尾矿资源综合利用项目技术含量不高、附加值低、尾矿研发进展缓慢的问题,提高尾矿资源综合利用科研攻关能力,提升利用技术支撑水平。尤其是近年来国家推行装备式建筑、海绵城市政策,我们更应该抓住机遇,引进先进技术,并竭力开展陶粒轻质墙板、微晶板材、泡沫陶瓷、碳酸钙板、变频多功能热地板、透水砖项目等尾矿资源利用提升工程 ,进一步提升我市尾矿资源综合利用产业的科技含量及尾矿利用规模。
二、解决尾矿资源综合利用产业资金短缺的问题
通过创建国家级示范基地,争取将更多的项目纳入国家重点支持范围,解决资源综合利用产业项目扶持资金少,扶持引导作用不强、资金规模小,示范引导作用发挥不充分的问题,从而促使尾矿资源综合利用产业做大做强。同时,帮助企业做好项目包b,采取择优选取原则积极争取扶持资金,提高项目质量,跟进建设进度,为企业争取更多的项目资金,同时,鼓励企业通过市场寻求资金支持,通过招商融资、PPP专项融资、专项基金会等途径解决企业资金短缺问题。
三、加强队伍建设,做好培训和交流工作
加强对组织县区尾矿利用中心干部的培训,拓展干部工作眼界,增强业务理论素养和对企业帮扶能力。同时积极做好我市尾矿资源与开发前景的推介工作,进一步密切中国循环经济协会、尾矿利用战略联盟以及市外高技术企业的交流合作,吸引更多的力量投入国家尾矿资源综合利用示范基地建设,不断丰富我市尾矿资源综合开发产业体系。
参考文献:
[1]杨国华,郭建文,王建华:尾矿综合利用现状调查及其意义[J],矿业工程;2010年01期。
[2]陈甲斌,朱欣然,张福生:尾矿资源综合利用现状与模式研究[J],化工矿物与加工;2011年12期。
[3]唐宇,吴强,陈甲斌,张华:提高我国尾矿资源综合利用效率的思考[J],金属材料与冶金工程;2012年03期。
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