近年來隨著我國城鎮(zhèn)化速度的加快,“水多、水少、水臟”等問題日益嚴重。2014年11月,我國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部組織編寫了《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(試行)》,提出構(gòu)建城市海綿體,系統(tǒng)地解決水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全等問題[1]。作為西北地區(qū)首個獲批海綿城市建設(shè)試點的先行區(qū)——西咸新區(qū)灃西新城,其開發(fā)建設(shè)經(jīng)驗對西北缺水地區(qū)海綿城市建設(shè)具有重要借鑒價值。本文通過對灃西新城規(guī)劃和建設(shè)中保護和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)、協(xié)調(diào)綠色設(shè)施和灰色設(shè)施以及采取低影響開發(fā)措施進行分析,總結(jié)灃西新城在區(qū)域與城市、市政基礎(chǔ)設(shè)施、社區(qū)與場地三個層面構(gòu)建海綿體的規(guī)劃布局與建設(shè)措施,以期為我國西北缺水地區(qū)海綿城市建設(shè)提供借鑒。
海綿城市需要跨尺度構(gòu)建海綿體,通過從宏觀到微觀三個層面的規(guī)劃布局和建設(shè)措施,將自然途徑和人工途徑相結(jié)合構(gòu)建海綿體來保護區(qū)域內(nèi)的水自然循環(huán)過程[2],建構(gòu)新型城市雨水處理系統(tǒng)綜合解決水問題(圖1)。在區(qū)域與城市層面的規(guī)劃和建設(shè)中保護、修復(fù)和新建對涵養(yǎng)水源、水質(zhì)管理、洪澇調(diào)蓄具有重要影響的河流、濕地、坑塘、溝渠、林地、農(nóng)地等斑塊和廊道,利用綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建超標雨水徑流排放系統(tǒng);在市政基礎(chǔ)設(shè)施布局和建設(shè)中統(tǒng)籌灰色設(shè)施與綠色設(shè)施,地面設(shè)施與地下設(shè)施,將低影響開發(fā)雨水遷移系統(tǒng)和傳統(tǒng)管渠系統(tǒng)相結(jié)合,增強城市防澇減災(zāi)能力[3];在社區(qū)與場地開發(fā)中采取低影響開發(fā)措施,通過合理布局源頭分散式小型雨水設(shè)施構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng),使城市建設(shè)對原有水文特征的影響降到最低。
圖1 海綿城市建設(shè)途徑
灃西新城地處渭河平原,連接灃渭兩河,總面積143km2。區(qū)域內(nèi)分布著大面積農(nóng)田、林地和數(shù)條河流溝渠,東南角有著名的周代豐京遺址(圖1)。灃西新城屬于半濕潤地區(qū),年平均降水總量約600mm,集中在夏秋兩季,常以暴雨形式出現(xiàn)。由于水源稀缺,長期超采地下水,地下水位下降,地面沉降嚴重。區(qū)域內(nèi)人為填塘侵占河道,天然水道遭遇破壞。
在海綿城市理念指導(dǎo)下,基于自身水文條件、水資源狀況和水安全要求,灃西新城通過從宏觀到微觀三個層面的規(guī)劃布局和建設(shè)措施來構(gòu)建海綿體,全區(qū)域、多層次、全過程對雨水進行收、凈、滲、滯、蓄的綜合利用,科學(xué)綜合地解決洪澇災(zāi)害、水資源短缺、面源污染、生態(tài)環(huán)境破壞等問題。
圖2 灃西新城現(xiàn)狀(2013)
圖3 生態(tài)本底
圖4 中央調(diào)蓄綠廊濕地實景
圖5 秦皇大道綠林帶自行車道
圖6 中心綠廊步行路
識別出對水生態(tài)安全格局具有重要影響的斑塊和廊道,通過保護、修復(fù)和人工植入生態(tài)斑塊和廊道[2],形成層次性、連接性、系統(tǒng)性的網(wǎng)狀生態(tài)空間結(jié)構(gòu),在宏觀尺度確保海綿體在空間上落實。以“蓄、禁、治、擴、防”為核心構(gòu)建超標雨水徑流排放系統(tǒng),在終端治理水污染、調(diào)蓄利用雨水,防控城市洪澇災(zāi)害。
(1)生態(tài)本底
灃西新城以水生態(tài)安全格局為依據(jù)構(gòu)建區(qū)域生態(tài)本底(圖2)。從整體區(qū)域出發(fā),與土地利用規(guī)劃相銜接,在空間上落實保護、修復(fù)和新建與水循環(huán)過程相關(guān)的斑塊與廊道。全區(qū)三分之二面積被劃為禁建區(qū),設(shè)定水體“藍線”、文物“紫線”和生態(tài)“綠線”來保護區(qū)域內(nèi)河流、濕地、遺址和基本農(nóng)林地,形成田園城市總體空間格局,以法律形式為海綿城市建設(shè)提供生態(tài)保障。在城市內(nèi)部建設(shè)不同層次的綠色開放空間,如城市中央公園、居住區(qū)公園、社區(qū)游園、組團綠地、街頭綠地,形成層級式綠色空間結(jié)構(gòu),在美化城市景觀風(fēng)貌的同時起到削減洪峰、調(diào)節(jié)雨水徑流的作用。
(2)生態(tài)河流
啟動渭河、灃河、沙河、新河治理工程,完善城市水系結(jié)構(gòu),使城市河道半自然化。在建成區(qū)拆除違規(guī)建筑和構(gòu)筑物,恢復(fù)被侵占的河道,使河道貫通成為一個整體;在河濱坡度較陡、河流廊道寬度較窄地帶,采取栽植護岸和工程固岸相結(jié)合的措施,利用堤頂做人行道和自行車道來滿足親水性;在河濱帶相對平緩、河流廊道較寬、含有較多沙洲的地方,將滯洪空間與親水空間相結(jié)合,采用多種耐淹鄉(xiāng)土植物進行固岸,建立河岸植被緩沖帶,保持其濱水自然生態(tài)景觀[4]。通過這些措施重建河岸濕地系統(tǒng),修復(fù)被破壞的水體,既恢復(fù)了河流行洪、蓄水等生態(tài)服務(wù)功能,又提升了其休閑娛樂和視覺美化等社會服務(wù)功能。
(3)中央調(diào)蓄綠廊
在新城中心利用古河道低洼地帶,規(guī)劃建設(shè)貫通城市長6.8km、寬200~500m、下沉3~5m的中央調(diào)蓄綠廊,將渭河、灃河等生態(tài)基底導(dǎo)入城市。綠廊東西向穿越核心片區(qū),整體下穿城市道路,成為區(qū)域低點,使得周邊雨水能夠自然匯入綠廊。在綠廊中布置人工濕地、林地、泵站等調(diào)蓄設(shè)施,并與周圍街區(qū)通過道路雨水邊溝、地塊雨水淺管和市政管網(wǎng)相連,構(gòu)成城市海綿體。當(dāng)雨水來臨時,附近地塊經(jīng)過源頭調(diào)蓄設(shè)施消納后的富余雨水匯入雨水廊道,經(jīng)過層層凈化,最終與綠廊范圍內(nèi)經(jīng)過滲排溝下滲凈化后剩余的雨水同時匯集到人工濕地(圖4)。人工濕地儲存的雨水澆灌綠地、林地,富余的雨水再溢流至下滲濕地回補地下水。高強度暴雨時,過量的雨水最終通過泵站排至渭河和灃河,避免內(nèi)澇。
(4)濱河濕地公園
利用渭河、灃河、新河兩兩河流交匯處地勢較低的洼地、濕地和農(nóng)田區(qū)域,對河流進行擴容,修建城市濱河濕地公園,凈化水質(zhì)、調(diào)蓄雨洪,同時提供居民休閑娛樂場所。修建城市濱河濕地公園采取如下措施:人工為主、自然為輔的方式,人工栽種水生和陸生植物,對植被緩沖帶生態(tài)進行恢復(fù)和培育,利用地形特點采用綠地緩坡截流、生態(tài)草溝輸送、生態(tài)濕地和蓄滯水泡疊加滯留雨水;同時設(shè)置濕地教育、濕地博物館、水生植物展覽等設(shè)施,加強公眾對濕地的認識,從而保護濕地。
圖7 社區(qū)與場地層面低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)
圖8 同德佳苑雨水花園
圖9 尚業(yè)路綠地速滲井
以“滲、凈、滯、排”為核心,根據(jù)道路系統(tǒng)情況和用地布局情況,將低影響開發(fā)雨水遷移系統(tǒng)和傳統(tǒng)管渠系統(tǒng)相結(jié)合,對雨水進行滲透和凈化,有效防控城市內(nèi)澇,控制面源污染。
(1)綠色道路系統(tǒng)
灃西新城道路系統(tǒng)在滿足基本功能和保障結(jié)構(gòu)安全的前提下構(gòu)建基于低影響開發(fā)的雨水遷移系統(tǒng)。目前結(jié)合用地現(xiàn)狀和功能定位,選擇信息產(chǎn)業(yè)園區(qū)和綜合服務(wù)區(qū)為低影響開發(fā)措施先行區(qū),包括數(shù)據(jù)八路、尚業(yè)路、創(chuàng)業(yè)路等。根據(jù)土壤條件和城市道路等級,城市道路雨水遷移系統(tǒng)采取不同低影響開發(fā)設(shè)施,包括植草溝、植生滯留槽、礫石蓄水溝、裝配式礫石溝四種方式。
(2)慢行交通系統(tǒng)
依托區(qū)域內(nèi)的水系廊道和綠化廊道構(gòu)建包括自行車道和人行健步道的慢行環(huán)路系統(tǒng)(圖5~6),串連河流綠地、濕地公園、中央公園、豐京遺址保護區(qū)等主要休閑景觀區(qū)域,形成鏈珠式空間結(jié)構(gòu),為生物遷移、水資源調(diào)節(jié)提供必要的通道和網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合軌道交通站點商業(yè)中心、公共服務(wù)中心規(guī)劃慢行街區(qū),并在組團內(nèi)部布設(shè)生活性慢行交通。慢行道路系統(tǒng)通過減少機動車運行,能夠大面積使用卵石、透水磚、透水混泥土等透水鋪裝材料,在有條件的慢行道路兩側(cè)輔以植草溝,促進雨水徑流自然過濾和滲透,控制城市非點源污染[5]。
(3)管渠排水系統(tǒng)
各地塊雨水經(jīng)過低影響開發(fā)設(shè)施蓄滲,溢出的雨水通過市政管網(wǎng)輸送至中心綠廊回用或雨污水處理廠排放。同時雨污水處理廠周邊設(shè)置一定規(guī)模的“水泡”,雨污水進入水泡經(jīng)過凈化再排至渭河和灃河,形成良好的濕地景觀,最大限度地改善排入河流的水質(zhì)。
以“滲、凈、滯、蓄、用”為核心,根據(jù)地塊內(nèi)土壤、土地利用等情況,合理銜接分散式小型生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,在微觀層面確保海綿體建設(shè),構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)管道小排水系統(tǒng)(圖7),促進雨水下滲、凈化和蓄滯,減少城市建設(shè)對水文特征的影響,在源頭控制地塊暴雨徑流量和污染,減少市政管網(wǎng)壓力。
(1)綠色屋頂
在屋頂、露臺、天臺等栽種綠化植物,利用植物、栽培土壤及其附屬結(jié)構(gòu)儲存大部分雨水,緩和徑流速度、削減徑流總量和減少污染負荷。利用開放式垂直水落管斷接技術(shù)將剩余的屋頂雨水引導(dǎo)至建筑周邊的植草溝、下凹式綠地等低影響開發(fā)設(shè)施進行滲透蓄滯,補給地下水。
(2)透水地面
各個片區(qū)依據(jù)排水狀況以及土地利用狀況,提出透水路面的占地比例范圍建議。根據(jù)場地特點選用適宜的透水地面:建筑入口、廣場、人行道等使用透水鋪裝;機動車道采用透水瀝青混凝土路面;建筑入口、公園綠地等使用嵌草石板汀步。通過在場地建設(shè)中使用透水地面在源頭削減雨水徑流,緩解內(nèi)澇。
(3)生態(tài)濾溝
在社區(qū)道路兩側(cè)、停車場、廣場等不透水地面周邊設(shè)置生態(tài)濾溝,在很大程度上控制城市非點源污染。例如同德佳苑小區(qū)在道路兩側(cè)設(shè)置設(shè)計較長、較緩的路徑的生態(tài)濾溝匯集污染嚴重的雨水,以較低速率輸送,增加雨水徑流流經(jīng)時間,促進雨水過濾。據(jù)監(jiān)測顯示,生態(tài)濾溝對氨氮、鋅等指標凈化效果較為穩(wěn)定[6]。
(4)下凹式綠地
采用下凹式綠地的形式,收集道路、廣場、建筑等產(chǎn)生的雨水徑流,有效截流雨水中污染物,并且每隔一定距離設(shè)置頂部標高高于綠地50~100mm的溢流口,保證暴雨徑流的溢流排放。
(5)蓄水池
在雨水可充分下滲面積少和土壤滲透能力差的社區(qū)設(shè)置合理容積的蓄水池,延緩暴雨徑流峰值出現(xiàn)時間;同時其儲存的雨水過濾、消毒后,可用于澆灌綠地,清洗道路和廣場。例如康定和園小區(qū)設(shè)置模塊蓄水池作為其終端調(diào)蓄設(shè)施將無法下滲消納的雨水進行儲存,當(dāng)特大暴雨時,超過蓄水池儲存容量的雨水通過市政管網(wǎng)排放至小區(qū)南面的中央綠廊。
(6)雨水花園
確定片區(qū)積水情況,結(jié)合區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀或規(guī)劃用地情況以及土壤滲透能力,在建筑、廣場、道路兩側(cè)修建雨水花園。例如同德佳苑小區(qū)在雨水花園中心種植水生植被(圖8),通過植物、沙土、礫石有效去除徑流中固體懸浮顆粒,補給地下水。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,2012年初至2014年底總共23場降雨,僅3場降雨使雨水花園發(fā)生短暫溢流,95%以上匯集的雨水入滲補給地下水,固體懸浮顆粒物平均濃度削減率達35.5% [6]。
(7)速滲井
在地面空間受限但是地表下較淺層土壤滲透能力強的道路、建筑及停車場周邊綠地內(nèi),設(shè)置速滲井進一步儲存經(jīng)初次凈化滲透后剩余的雨水。例如尚業(yè)路產(chǎn)生的雨水徑流匯入周邊綠地滲透凈化后匯流至綠地中心的滲井(圖9),然后經(jīng)井下部的卵石透水層向地下土壤滲透,補給地下水,極端暴雨時,多余的雨水通過地表溢排至附近道路城市管網(wǎng)。
灃西新城城市建設(shè)在保障城市安全和功能的前提下,因地制宜、揚長避短,通過合理的規(guī)劃布局和具體的建設(shè)措施,將灰色基礎(chǔ)設(shè)施與綠色生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合構(gòu)建海綿體,建構(gòu)多層次貫穿雨水循環(huán)全過程的“滲、蓄、滯、用、排”五位一體的新型城市雨水處理系統(tǒng)[1],保護和恢復(fù)雨水自然循環(huán)過程,減少對原有自然水文特征的影響,盡可能將雨水駐留在城市中,探索人與自然和諧相處之道,為西北缺水地區(qū)海綿城市建設(shè)提供示范。
資料來源:圖1,7:作者自繪;
圖2~3:由作者根據(jù)資料改繪;其余圖片均由作者自攝。
參考文獻
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[6]陜西省西咸新區(qū)灃西新城管委會.灃西新城海綿城市建設(shè)實施簡介[R].西安:灃西新城開發(fā)建設(shè)(集團)有限公司海綿城市技術(shù)中心,2015:12-16.
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