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海绵城市

发布日期:2016-02-17     浏览: 人次

海绵城市

 

一 概述

      依据住房和城乡建设部《海绵城市建设技术指南》(详见:http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjcsjs/201411/W020141102041225.pdf  ),海绵城市是指城市像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容,是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现,也是城市建设的重大任务。 

  海绵城市建设的重点是构建“低影响开发雨水系统”,强调通过源头分散的小型控制设施,维持和保护场地自然水文功能,有效缓解城市不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重等城市问题。德国、美国和日本是较早开展雨水资源利用和管理的国家,经过几十年的发展,已取得了较为丰富的实践经验。近年来,我国的雨水资源化利用与管理逐渐起步,深圳、福建等地也开始规划推动海绵城市建设工作。

 

二 国外经验

(一)德国


  德国是最早对城市雨水采用政府管制制度的国家,目前已经形成针对低影响开发的雨水管理较为系统的法律法规、技术指引和经济激励政策。在政府的引导下,目前德国的雨洪利用技术已经进入标准化。 


  1、通过制定各级法律法规引导水资源保护与雨水综合运用 

  德国的联邦水法、建设法规和地区法规以法律条文或规定的形式,对自然环境的保护和水的可持续利用提出明晰的要求。联邦水法以优化生态环境,保持生态平衡为政策导向,成为各州制定相关法规的基本依据。1986年的水法将供水技术的可靠性和卫生安全性列为重点,并在第一章中提出“每一用户有义务节约用水,以保证水供应的总量平衡”以约束公民行为。1995年德国颁布了欧洲首个标准“室外排水沟和排水管道标准”,提出通过雨水收集系统尽可能地减少公共地区建筑物底层发生洪水的危险性。1996年,在水法的补充条款中增加了“水的可持续利用”理念,强调“为了保证水的利用效率,要避免排水量增加”,实现“排水量零增长”。在此背景下,德国建设规划导则规定:“在建设项目的用地规划中,要确保雨水下渗用地,并通过法规进一步落实。”虽各州的具体落实方式不同,但都规定:除了特定情况外,降水不能排放到公共管网中;新建项目的业主必须对雨水进行处置和利用。 


  2、积极推广三种雨水利用方式 

  德国的雨水利用技术经过多年发展已经日渐成熟,目前德国的城市雨水利用方式主要有三种:一是屋面雨水集蓄系统,收集的雨水经简单处理后,达到杂用水水质标准,主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水,如街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。如法兰克福一个苹果轧汁厂,把屋顶收集下来的雨水作为工业冷却循环用水,成为工业项目雨水利用的典范。二是雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨洪管道口均设有截污挂篮,以拦截雨洪径流携带的污染物。城市地面使用可渗透地砖,以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道修建可渗透浅沟,表面植有草皮,供雨水径流时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨洪池或人工湿地,作为水景或继续下渗。 


  3、采用经济手段控制排污量 

  为了实现排入管网的径流量零增长的目标,在国家法律法规和技术导则的指引下,各城市根据生态法、水法、地方行政费用管理等相关法规,制定了各自的雨水费用(也称为管道使用费)征收标准。并结合各地降水状况、业主所拥有的不透水地面面积,由地方行政主管部门核算并收取业主应缴纳的雨水费。此项资金主要用于雨水项目的投资补贴,以鼓励雨水利用项目的建设。雨水费用的征收有力地促进了雨水处置和利用方式的转变,对雨水管理理念的贯彻有重要意义。 


  4、建立统一的水资源管理机制 

  德国对水资源实施统一的管理制度,即由水务局统一管理与水务有关的全部事项,包括雨水、地表水、地下水、供水和污水处理等水循环的各个环节,并以市场模式运作,接受社会的监督。这种管理模式保证了水务管理者对水资源的统一调配,有利于管理好水循环的每个环节,同时又促使用水者合理、有效地用好每一滴水,使水资源和水务管理始终处在良性发展中。 


 

(二)美国


  美国的城市雨水管理总体上经历了排放、水量控制、水质控制、生态保护等阶段,雨水管理理念和技术重点逐渐向低影响开发(LID)源头控制转变,逐步构建污染防治与总量削减相结合的多目标控制和管理体系。 


  1、立法严控雨水下泄量 

  美国国会积极立法保障雨水的调蓄及利用。1972年的联邦水污染控制法(FWPCA)、1987年的水质法案(WQA)和1997年的清洁水法(CWA)均强调了对雨水径流及其污染控制系统的识别和管理利用。联邦法律要求对所有新开发区强制实行“就地滞洪蓄水”,即改建或新建开发区的雨水下泄量不得超过开发前的水平。在联邦法律基础上,各州相继制定了《雨水利用条例》,保证雨水的资源化利用。同时,美国联邦和各州还通过总税收控制、发行义务债券、联邦和州给予补贴与贷款等一系列的经济手段来鼓励雨水的合理处理及资源化利用。 

  2、强调非工程的生态技术开发与综合应用 

  美国的雨水资源管理以提高天然入渗能力为宗旨,最为显著的特色是对城市雨水资源管理和雨水径流污染控制实施“最佳管理方案(Best Management Practice,BMP)”,通过工程和非工程措施相结合的方法,进行雨水的控制和处理,强调源头控制、强调自然与生态措施、强调非工程方法。 

  在城市雨水利用处理技术应用上,强调非工程的生态技术开发与综合运用。在城市雨水资源管理和雨水径流污染控制第二代“最佳管理方案 (BMP) ”中强调与植物、绿地、水体等自然条件和景观结合的生态设计,如植被缓冲带、植物浅沟、湿地等, 大量应用由屋顶蓄水或入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统,以获得环境、生态、景观等多重效益。20世纪90年代,美国东部马里兰州的乔治王子郡及西北地区的西雅图和波特兰市共同提出的基于微观尺度景观控制措施发展而来的“低冲击开发”雨水管理技术,通过分散的、均匀分布的、小规模的雨水源头控制机制,用渗透、过滤、存储、蒸发,以及在接近源头的地方截取径流等设计技术,来实现对暴雨所产生的径流和污染的控制,缓解或修复开发造成的难以避免的水文扰动,减少开发行为活动对场地水文状况的冲击。 


 

(三)日本


  日本是个水资源较缺乏的国家,政府十分重视对雨水的收集和利用,早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划,近年来随着雨水渗透设施的推广和应用,带动了相关领域内的雨水资源化利用的法律、技术和管理体系逐渐完善。 


  1、发挥规划和社会组织作用 

  日本建设省在1980年通过推广雨水贮留渗透计划来推进雨水资源的综合利用,1992年颁布的“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施,要求在城市中的新开发土地每公顷土地应附设500立方米的雨洪调蓄池。1988年还成立了民间组织“日本雨水贮留渗透技术协会”。这些计划、规划和非政府性的组织为日本城市雨水资源的控制及利用奠定了基础,保障了雨水资源化的实施。 


  2、注重雨水调蓄设施的多功能应用 

  日本的雨水利用的具体技术措施包括:降低操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高程;在停车场、广场铺设透水路面或碎石路面,并建设渗水井,加速雨水渗流;在运动场下修建大型地下水库,并利用高层建筑的地下室作为水库调蓄雨洪;在东京、大阪等特大城市建设地下河将低洼地区雨水导入地下河;在城市上游侧修建分洪水路;在城市河道狭窄处修筑旁通水道;在低洼处建设大型泵站排水等等。其中,最具特色的技术手段是建设雨水调节池,在传统的、功能单一的雨水调节池的基础上发展了多功能调蓄设施,具有设计标准高、规模大、效益投资高的特点。在非雨季或没有大暴雨时,多功能调蓄设施还可以全部或部分地发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多种功能。 


  3、加大雨水利用的政府补助 

  日本对雨水利用实行补助金制度,各个地区和城市的补助政策不一。例如东京都墨田区1996年开始建立促进雨水利用补助金制度,对地下储雨装置、中型储雨装置和小型储雨装置给予一定的补助,水池每立方米补40-120美元 ,雨水净化器补1/3-2/3的设备价,以此促进雨水利用技术的应用以及雨水资源化。 

  日本雨水管理围绕多功能调蓄设施推广应用经历了以下阶段:准备期(20世纪70年代),政府对多功能调蓄设施进行了一些研究和示范性的应用;发展期(20世纪80年代),政府对多功能调蓄设施开展广泛的应用并进行经验总结;飞跃期(20世纪90年代),多功能调蓄设施得以广泛应用,在多方面取得了显著成效。 

 

三 国内海绵城市探索

(一)深圳

  研究、规范、示范三位一体实践低冲击开发理念 

  早在2004年,深圳市就引入低冲击开发理念,积极探索在城市发展转型和南方独特气候条件下的规划建设新模式。十年来,通过创建低冲击开发示范区、出台相关标准规范和政策法规,以及加强低冲击开发基础研究和国际交流,低冲击开发模式在深圳市的应用已初见成效。 


  1、开展相关技术交流与研究 

  2004年深圳市举办了第四届“流域管理与城市供水国际学术研讨会”,深圳市水务局与美国土木工程师协会和美国联邦环保局签署包括流域管理、面源污染控制和低冲击开发的技术交流与合作协议框架。深圳市光明新区低冲击开发示范区成为国家水体污染控制与治理科技重大专项“低影响开发城市雨水系统研究与示范”项目的基础研究与示范基地。通过将课题研究、国际交流与自身实践相结合,促进城市雨水系统建设理念从快排为主到“渗、滞、蓄、用、排”相结合的转变,为探索“自身可持续、成本可接受、形式可复制”的低冲击开发模式奠定基础。 


  2、编制完善地方相关导则规范 

  在国家标准《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400-2006)的基础上,深圳编制了一系列关于低冲击开发的地方技术规范。包括:①《雨水利用工程技术规范》,适用于深圳市的建筑与小区、市政道路、工商业区、城中村、城市绿地等雨水利用工程的规划、设计、管理与维护,规定了雨水利用工程的系统组成、设施种类以及设计准则,比较详细地给出了径流污染控制、雨水入渗和雨水收集利用的设计方法,并以附录形式给出径流污染控制设施示意图;②《深圳市再生水、雨水利用水质规范》,规定了深圳市再生水、雨水利用的水源要求、利用水水质标准以及水质监测方法;③《深圳市低冲击开发技术基础规范》(在编),适用于深圳市低冲击开发及雨水综合利用工程的规划、设计、施工、管理和维护,规范要求低冲击开发设施应与项目主体工程同时设计,同时施工,同时使用。


  附:中国最早的海绵城市规划设计导则 

  2013年12月26日,《深圳市光明新区建设项目低冲击开发雨水综合利用规划设计导则(试行)》发布,光明新区低冲击开发雨水综合利用迈入全面推广阶段。2014年11月2日,住建部《海绵城市建设技术指南》对外印发,我国城镇排水防涝系统建设导向发生根本性转变。深规院作为《导则》的起草单位,推送2013年发布的深圳《导则》全文,供诸位同行与住建部《指南》相互参详。

   3、创建国家低冲击开发示范区 

  针对我国低冲击开发建设模式缺乏规模化应用和实证的现实困境,2009年起,深圳市政府与国家住房和城乡建设部开始推动深圳市光明新区低冲击开发示范区的创建工作,编制完成《光明新区低冲击开发雨水综合利用示范区整体工作方案》。2011年9月,住房城乡建设部将光明新区列为全国低冲击开发雨水综合利用示范区。示范区的具体创建工作从2010年开始,通过典型示范项目建设和追踪后评价,逐步完善相关管理条例和技术手册,到2020年全面建成低碳示范区。 

(二)福建

  以省域专项行动和技术指南引导海绵城市建设 

  为减缓因城市不透水地表增加引发的城市内涝等系列生态问题,福建省政府开展了提高城市透水率专项行动。福建省住房和城乡建设厅近日组织编制了试行的技术指南,围绕提高透水率的主要实现途径,从规划设计优化和工程措施推广方面,分别提出在规划设计中贯彻透水理念的设计要点和要求。 

  1、明确海绵城市建设的具体途径 

  指南明确了提高城市透水率的途径包括加强城市绿化、推广透水性铺装和强化雨水生态管理。加强城市绿化的主要方式包括通过因地制宜多建设城市湿地公园、郊野公园、小绿地、小公园等构建完整的城市绿色透水网络;通过采用雨水花园、植草沟等下凹式绿地建设形式,提倡屋顶绿化,提高绿地的雨水滞留和渗透能力;提倡建设城市片林,绿地内宜多种植乔木、灌木等涵养水分能力强的植被。推广透水性铺装材料是将目前采用的不透水硬化法改为透水硬化法,使建筑室外地面、道路、广场和停车场等成为可透水地表,以便雨水入渗回补地下水。强化雨水生态管理主要是利用植物、砾石、沙土等自然要素,通过建造生物滞留池、渗井、渗透沟、砂滤池和采用透水路面、过滤带、植草沟、屋顶绿化等措施,对不透水地表产生的降雨径流进行蓄留、过滤、传输、渗透等,实现对地表径流污染物的处理和地下水的补给,缓解因不透水地表面积增加引发的一系列城市和生态问题。 


  2、明确规划设计目标和任务 

  指南提出,规划设计优化要以建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”为目标,将透水型城市发展理念融入规划全过程,将低影响开发、精明增长、生态网络、生态补偿等理论内化到城市规划的各个层面,在城市化快速发展的同时,有效地控制城市不透水地表面积,提高城市透水率。 


  3、明确工程设施推广的着力点 

  在工程设施推广方面,指南要求,通过各类提高城市透水率工程措施的应用,达到减少暴雨径流量、延缓地表径流洪峰生成时间、减少面源污染以及涵养地下水的目的;通过绿地透水优化措施、城市硬化区域透水优化措施以及入渗、存储设施等,以入渗、过滤、蒸发和蓄流等方式,使地块开发后透水率尽量接近或优于之前的状态。此外,还要充分考虑城市空间布局,综合利用绿地、水体等自然条件,优化园林景观设计,增加园林景观的雨水生态管理功能。 



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