陳 朗,麥天鵬,張騰璨
(成都市市政工程設(shè)計(jì)研究院,四川 成都 610000)
在城市化發(fā)展的過程中,生態(tài)環(huán)境也遭到了嚴(yán)重的破壞,一旦發(fā)生持續(xù)降雨、暴雨等極端天氣,城市內(nèi)澇問題就會(huì)凸顯出來,而在日常生活中,城市的缺水問題也會(huì)顯現(xiàn)?!昂>d城市”理念的提出對于上述問題的解決有著重要的意義?!昂>d城市”是一個(gè)比喻,用來形容合理開發(fā)利用城市降雨的系統(tǒng)。其意思是:有雨水的時(shí)候,城市就如海綿吸水一樣,可以對雨水進(jìn)行接受、保存、過濾,并使雨水更加干凈,這樣就可以對地下水進(jìn)行自然補(bǔ)給,促進(jìn)水資源循環(huán)利用[1];在干旱季節(jié)里,通過排放地下蓄水池的水,達(dá)到緩解干旱、補(bǔ)充城市水資源的功能。原有的城市設(shè)計(jì)的雨水排放,主要是采用排水管直接排入水體;新型海綿城市更注重于采用多種方式排放回收雨水,如采用植草溝、雨水調(diào)蓄池、雨水花園、生態(tài)樹池、下凹式綠化帶和其他更自然的方式來促使雨水的快速消散和回收利用。
根據(jù)住建部《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》[2],成都市位于年徑流總量控制率的第II分區(qū)(80%≤α≤85%)(見圖1)。
第II分區(qū)范圍內(nèi)比較有代表性的城市有呼和浩特、哈爾濱、太原、長春、昆明、石家莊、沈陽、昆明、西安等。與成都市年均降水量對比分析可知:第II分區(qū)范圍內(nèi),成都市年均降水量位居前列,雨水資源較為豐富。圖2為第II分區(qū)范圍內(nèi)主要城市年均降水量。
圖1 我國大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)圖
圖2 第II分區(qū)范圍內(nèi)主要城市年均降水量1)
考慮到成都市雨水資源豐富,雨水的資源化利用需求突出,下滲條件利于雨水入滲,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高,對舊城區(qū)年徑流總量控制率采用80%,對新建城區(qū)年徑流總量控制率采用85%。
城市建設(shè)的快速發(fā)展與滯后的排水管網(wǎng)間的矛盾以及不均衡的降雨特征給成都的水安全帶來巨大挑戰(zhàn)?!冻啥际谐鞘锌傮w規(guī)劃(2016~2035年)》(草案)[3]中明確指出要抓好生態(tài)文明建設(shè),牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念,優(yōu)化生態(tài)空間格局,保護(hù)和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng),提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,讓美麗山川和美麗人居有機(jī)融合,因此建設(shè)海綿城市對于成都的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
透水路面及鋪裝主要是指采用透水混凝土、透水瀝青、透水磚等透水性材料及有縫隙的非透水性材料將雨水分散并被滲透到地下,能夠涵養(yǎng)地下水,抑制暴雨徑流,是一種有效的雨水控制技術(shù)。
在市政道路建設(shè)過程中采用透水型瀝青混凝土路面,在雨水多發(fā)季節(jié),能夠有效實(shí)現(xiàn)滲水作用,雨水經(jīng)過路面滲透到路面以下存儲起來,減少了地表徑流的最大峰值流量,降低沖刷力度,避免大面積積水而產(chǎn)生內(nèi)澇問題,通過路面的透水能力能夠及時(shí)消除路面水膜,有效避免了水漂事故發(fā)生。在雨天,透水型瀝青混凝土路面能夠有效減少雨天行車的噴霧現(xiàn)象和濺水現(xiàn)象,提升了能見度,對于保證安全有著重要的意義。在人行道建設(shè)中應(yīng)注重透水材料的應(yīng)用,若人行道也改換成可透水的鋪裝材料,將大大提高城市的透水率。
在廣場建設(shè)中采用碎石、透水磚、透水混凝土等進(jìn)行鋪裝,可提升雨水滲透能力。如果一些場地鋪裝采用花崗巖,則可以應(yīng)用破碎化理念,增加花崗巖鋪裝磚塊之間的間隙,將不可滲透的硬質(zhì)鋪裝轉(zhuǎn)換為具有可滲透性,解決不透水地面在雨天出現(xiàn)雨水徑流的問題。
植草溝(又叫植被淺溝/生物溝,以下簡稱“植草溝”),是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng),主要用于雨水前期處理、雨水運(yùn)輸,用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溝渠排水系統(tǒng)。
根據(jù)市政工程周邊地形設(shè)置植草溝,寬度控制在1~3 m之間,深度控制在0.5 m左右,在植草溝內(nèi)種植耐水濕植物,以此來實(shí)現(xiàn)對雨水的收集、輸送和排放,同時(shí)植草溝的設(shè)置還能夠有效地凈化雨水。
下凹式綠地是指地勢低洼的綠地,利用周圍徑流入滲凹處綠地,減少排水,涵養(yǎng)水分。
市政綠地是城市景觀的重要組成部分,在綠地的設(shè)計(jì)過程中,可以設(shè)置為下凹式綠地的形式,相較于周邊的路面來說,可以將綠地高度設(shè)置得低一些,一般低于路面15~30 cm。此外,在道路與綠地的連接處,可以采用平道牙的設(shè)置方式,雨天周邊道路上的雨水會(huì)流入下凹式綠地中,實(shí)現(xiàn)對雨水的吸收和滲透。
雨水花園指通過低洼地區(qū)種植灌木、花草等植物,利用土壤與植物的過濾來凈化雨水,還可以將雨水滯留,然后緩慢深入土壤,降低雨水徑流量。
在市政建設(shè)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些地勢較低的地方,如果不進(jìn)行合理設(shè)置,在雨天雨水很可能在地勢較低處匯集,從而出現(xiàn)內(nèi)澇問題??梢栽诰邆錀l件的綠地地勢較低處設(shè)置雨水花園,在花園內(nèi)種植一些耐水、耐濕植物,在雨天實(shí)現(xiàn)對雨水的滯留,不僅有效防止內(nèi)澇問題,還能夠?qū)崿F(xiàn)對水景觀的補(bǔ)給。
多功能蓄水池是指兼具景觀和蓄水雙重效果的調(diào)蓄設(shè)施,可以起到蓄積雨水的作用,配備合適的生態(tài)系統(tǒng)可以保證景觀水體的水質(zhì)。
在市政配套小景設(shè)計(jì)的過程中,可以將多功能調(diào)蓄池作為中心水景,不僅能夠?yàn)槿藗兲峁┬蓍e、游憩的空間,同時(shí)可以作為生態(tài)化調(diào)蓄池。在出現(xiàn)持續(xù)降雨、暴雨等極端天氣的時(shí)候,降雨量會(huì)猛增,此時(shí)中心水景可以作為一個(gè)儲水裝置實(shí)現(xiàn)雨水的存儲,中心水景周圍積壓的雨水都可以通過徑流引入到中心水景中進(jìn)行存儲。這不僅能夠解決雨水聚積的內(nèi)澇問題,同時(shí)能夠有效保證雨水質(zhì)量。中心水景可以通過溝渠、水道等與湖泊、河流等相連,可以在系統(tǒng)中增加過濾器和水泵裝置,能夠有效保證水質(zhì),實(shí)現(xiàn)雨水的循環(huán)利用,保證湖水、河水的清澈,實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。
西南民族大學(xué)民大路現(xiàn)狀為市政道路,道路寬40 m。為解決民大師生橫穿民大路的安全隱患,對民大路進(jìn)行下穿隧道改造,在隧道覆蓋段打造景觀廣場,為師生及當(dāng)?shù)鼐用裉峁┌踩孢m美觀的通行及休憩空間。景觀廣場長約490 m,總占地面積約35 902 m2(見圖3)。
該項(xiàng)目將景觀廣場的排水系統(tǒng)與海綿城市相結(jié)合,通過多種工程措施的綜合運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)了對雨水的調(diào)蓄、滯留、凈化、回用和錯(cuò)峰排放。應(yīng)用于該項(xiàng)目的海綿措施主要有植草溝、雨水調(diào)蓄池、雨水花園和生態(tài)樹池4類。各類措施所發(fā)揮功能見表1。
圖3 民大路景觀廣場總平面圖
表1 海綿措施功能表
(1)植草溝(見圖 4)
將現(xiàn)狀綠地改造成植草溝,可用于調(diào)蓄和凈化徑流雨水,達(dá)到對雨水的收集調(diào)蓄效果。下沉深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透能力確定,取150 m m。在植草溝適當(dāng)位置設(shè)置溢流口,保證暴雨時(shí)徑流的溢流排放,溢流口頂部標(biāo)高高于綠地50 m m。植草溝控制雨量為:V1=151×0.05=7.55 m3。
圖4 植草溝示意圖
(2)生態(tài)樹池(見圖 5)
根據(jù)實(shí)際情況在廣場兩旁設(shè)置生態(tài)樹池,徑流通過滲濾樹池進(jìn)入到樹池內(nèi),發(fā)揮滲、滯、凈功能。生態(tài)樹池尺寸規(guī)格為1.5 m×1.5 m,共設(shè)置12個(gè),蓄水深度為0.1 m。
該改造可控制雨量為:V2=12×1.5×1.5×0.1=2.7 m3。
圖5 生態(tài)樹池構(gòu)造示意圖(單位:mm)
(3)雨水花園(見圖 6)
在隧道頂板區(qū)域以外的綠地內(nèi)打造雨水花園,將現(xiàn)狀綠地改造成雨水花園,可用于調(diào)蓄和凈化徑流雨水,達(dá)到對雨水的收集調(diào)蓄效果。下沉深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透能力確定。在適當(dāng)位置設(shè)置溢流口,保證暴雨時(shí)徑流的溢流排放,溢流口高于最高蓄水高度50 m m,蓄水深度為0.3~0.5 m。雨水花園控制雨量為:V3=2 316×0.3=694.8 m3。
圖6 雨水花園構(gòu)造示意圖(單位:mm)
(4)雨水調(diào)蓄池(見圖 7、圖 8)
該項(xiàng)目設(shè)置2個(gè)雨水調(diào)蓄池,用于收集下沉廣場排水,發(fā)揮蓄、凈、用、排功能。每個(gè)雨水調(diào)蓄池有效容積為60 m3,控制雨量為120 m3。蓄水池中的蓄水經(jīng)處理后可回用于景觀水體及綠化澆灌。
民大路景觀廣場項(xiàng)目總占地面積約35 902 m2,通過植草溝、雨水調(diào)蓄池、雨水花園 、生態(tài)樹池等多種海綿措施可控制的雨量為825.05 m3,能夠有效控制徑流雨量,具有較好的效果。
圖7 雨水調(diào)蓄池構(gòu)造示意圖(單位:mm)
圖8 雨水收集利用系統(tǒng)流程圖
海綿城市中的應(yīng)用措施對于節(jié)約用水、蓄洪排澇、修復(fù)城市水環(huán)境和改善城市生態(tài)景觀、解決城市用水緊張、推動(dòng)水資源可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[4]。廣場是城市空間中面積開闊的場地,是市民休憩、娛樂和文化交流等活動(dòng)的重要空間。本文從正確理解海綿城市的含義出發(fā),在論述實(shí)施海綿城市的關(guān)鍵工程措施的同時(shí),以西南民族大學(xué)民大路景觀廣場工程為例,詳細(xì)介紹了植草溝、雨水調(diào)蓄池、雨水花園、生態(tài)樹池等多種海綿城市工程措施的綜合設(shè)計(jì)理念在實(shí)際工程建設(shè)中的運(yùn)用。但是,下凹式綠地、雨水塘等設(shè)施,將可能在雨季產(chǎn)生積水、滋生蠅蚊,需要對相應(yīng)管理部門的管理方式、手段提出新的要求;同時(shí),其運(yùn)行管理可能涉及道路交通、市政和園林等多個(gè)部門,需要多部門協(xié)同作業(yè)管理[5]。
筆者認(rèn)為,成都在建設(shè)海綿城市時(shí),應(yīng)充分利用市政項(xiàng)目中的城市廣場、公共綠地等空間因地制宜,采用多種工程措施,并多部門聯(lián)合管理,共同推動(dòng)海綿城市建設(shè),對實(shí)現(xiàn)“自然吐納蘊(yùn)天府,集水養(yǎng)城潤蜀都”的海綿城市建設(shè)目標(biāo)具有重要意義。