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沃兰达论中国海绵城市发展现状
发布日期:2018年01月24日
一、“海绵城市”理论及背景概述

     近年来,我们经常从央视和各大媒体报道中,见到新兴的海绵城市项目成功落地,“海绵城市”渐渐进入人们的视野,成为热点话题。海绵城市是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。其具体发展历程如下:

    2013年12月召开的《中央城镇化工作会议》上,由习近平总书记首次提出。

    2014年12月31日,根据习近平总书记关于“加强海绵城市建设”的讲话精神和中央经济工作会议上,要求财政部、住房和城乡建设部、水利部决定开展中央财政支持海绵城市建设试点工作。

    2015年10月,国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设工作。

    2016在全国住房和城乡建设工作会议上,提出加快推动海绵城市建设。

    2017年要抓好120个试点项目,现已有30个试点海绵城市开展。

    海绵城市的建设有效的缓解了城市内涝,使城市水生态得以修复。对改善城市水环境、涵养城市水资源、提升城市绿化率、提高城市水安全及人民的生活质量等,起到了至关重要的作用。

二、因地制宜是建设海绵城市的核心

    (一)保证海绵工程与城市管道的和谐性注重城区平衡

     首先,要考虑到城市地质基流情况,以及城市地下原有市政管线,在不影响既有水系统的前提下,将海绵工程具体化、有序化。海绵工程要结合城市内部各小区、城市内外居民区与商业区、待开发区域以及风景园区等,在详细掌握其排水管线状况后,与海绵工程相结合,形成一张科学有序的综合性排水、蓄水管廊。

    (二)专项专攻结合不同地区的矛盾需求解决问题

     在建设海绵城市时,需要结合城市的实际矛盾需求,针对性的处理海绵城市建设工程,例如对于内涝问题严重的城市,应该大规模收集该城市降水情况;在设计方案时,将主要降水滞留区着重标示,采用科学的手段,让降水“来也匆匆,去也匆匆”,缓解城市内涝问题。

再如,针对水资源匮乏区域,如北方城市等,应在工程建设设计中,着重考虑海绵城市工程中对于降水资源利用的问题,注重降水的过滤与采集,并将其用在农业灌溉、绿化建设、城市居民用水等方面。

    (三)结合各门学科解决地形地貌矛盾

    海绵工程的建设也应根据当前城市的地形地貌特征科学加以规划,例如对于平原地区,采用平缓的管道铺设方式,保证送水工程的稳定性;对于山地、丘陵等起伏幅度较大区域,应结合当地现有的排水管网以及现有技术情况进行管道铺设工程计划。在设计管道的过程中,充分参考重力学、动力学、几何学等学科,并且多聘用相关人才参与到管道的设计工程中,处理好雨水的汇水分区和排水分区的矛盾,不能片面的只考虑其中一方面。(四)遵循“以人为本”理念降低影响

    在海绵城市的建设过程中,应将地方特色、文化、历史、人文以及居民的出行、生活习惯等多种因素相结合,对当地居民的影响降到最低,并且尽可能保护历史文物等,同时可以依靠当地人民的力量,充分掌握当地实际情况,与当地有经验学者探讨海绵城市的建设以及海绵工程的设计等,双方共同协作,促进海绵城市的顺利建成。

三、渗滤系统是海绵城市建设的关键

   海绵城市建设有六字箴言“渗、滞、蓄、净、用、排”,渗滤系统放在了首位。海绵城市建设大部分的绿色基础设施是依靠绿地的土壤下渗,下渗不了,再通过雨水倒流口或溢流口进入渗井、渗管和渗滤系统中。这些绿色基础渗滤设施在几场暴雨过后,基本全部堵住,雨水无法下渗,导致积水,系统崩溃。因此在海绵城市设计中应着重的考虑绿色基础设施的排泥和堵塞的问题。

   (一)渗滤系统的概念以及工作原理
 
   渗滤系统其工作原理为:由部分填料或原始土壤,对地表径流加以净化,经净化后的积水经由相关系统收集管道传输到雨水管网,或者直接渗透到土壤当中,从而达到地表积水的循环传输与利用,削弱洪峰,并且保证地下径流得以净化。渗滤系统一般部署在住宅小区、公路绿化带以及植物公园等地,不但可以循环利用水资源,并且能对城市起到一定的美化作用。

   (二)渗滤系统现状及解决措施

    (1)渗漏系统堵塞及排泥排砂问题考虑不足

    目前国内海绵城市渗漏系统的设计上,往往忽略了系统的堵塞问题,以及未有专门的排泥排砂研究及规定。渗漏系统极易因地表粉尘或垃圾产生堵塞问题,且由于未能定期排泥排砂,使整个渗滤系统的运作迟缓,地表积水无法及时排出,管道的堵塞也会在一定程度上,影响城市的排水、水质和水污染环境。

    (2)土壤板结渗透性以及土壤渗滤性不足

    土壤是组成渗滤系统的重要成分,土壤板结的渗透性直接关系到整个系统的渗透率以及路面的透气性。目前国内海绵城市的渗滤系统所用土壤,其渗透性较差,系统无法达到理想化效果;其次,土壤的渗滤性也直接关系到系统水循环的管理。对于一些水资源匮乏的地区来说,渗滤系统可以将雨水或地表积水收集,经科学处理后可再次使用,而目前工程用土壤的渗滤性也往往存在不达标的状态。
渗滤系统是海绵城市建设的关键,所以应加强渗滤系统的规划与研究工作,为解决目前存在问题,应作出针对性处理。

    首先,应充分考虑到渗漏系统的堵塞问题以及排泥排砂方式,加强绿色基础设施建设改善现状:一方面,可利用遥感技术,对系统官网的数据进行实时处理,并采用云计算技术对数据加以分析比对,在流量差值较大区域设置预警模块,并着重分析流量异常的原因;另一方面,定期对管网及其预警点进行日常维护,结合国内外先进的排泥排砂技术,定期对管道进行疏通,保证渗漏系统的正常运转。

   其次,在土壤的选择上,也应该结合城市本地土壤特征,选用渗透性以、渗滤性高和保水率较好的土壤,必要时辅以营养土和腐叶土,保证土壤透气性的同时,提高系统滤水效果,促进水资源的可再利用。必要时,对于土壤进行改良,同时结合土壤生物和微生物辅以活化土质,以保障土壤的活性和渗透性及保水性。

四、粗放式施工是海绵城市建设的大忌

   海绵城市需要精细化施工从而降低后期维护的成本,从而使得海绵城市效果提升。其施工过程须严格按照设计规划进行,否则就可能前功尽弃。海绵城市建设必须专业施工队伍来完成,杜绝粗放性施工。具体注意事项如下:

   (一)解决现有施工材料问题实行规范化管理

   目前国内的海绵城市建设工程中,对于施工材料的管理尚不完善,存在以下几项问题:

   1、材料选择,以次充好,未按照要求严格执行,材料报检和送检与实际使用时是不符合的。

   2、渗滤系统所需材料均需级配材料,需要筛选和清洗,但实际施工时级配材料清洗和筛选是不合格的。

   3、海绵城市每一道施工环节均需要做保护措施,但实际施工时缺乏有效的保护措施。

   结合材料应用现状,项目相关负责人应该对施工材料的把控实行规范化管理,首先应该注重材料的报检与送检工作,并严格按照规定审核材料的质量,避免日后的施工过程中,因材料质量不合格而使工程进度与整体质量受到影响。

   其次,在材料的最初采购过程中,应安排专人严格筛选材料源头及质量,并且保证材料均为级配材料,使其更好地发挥其作用。

    最后,对于海绵城市工程建设的每一项施工环节,都应设置相应的保护装置,确保工人的安全及日后的投入使用。在施工过程中要严格杜绝表面工程,认真搭建保护措施,并定期安排专人做巡检工作。

  (二)科学拟定施工方案严格把控施工环节

    首先,组织专业技术人员与业内专家,在经大量走访及实地调查工作后,尽可能收集部署海绵城市当地的地形地貌、气候情况以及既有市政管道或自然河流等数据情况,结合现有技术水平以及设计者的理论知识水平,确保海绵城市施工方案的科学性与完整性。
    工程开始之前,施工方与技术部共同研讨施工方案,并且合理分配人员以及施工设备,人员包括施工人员、巡检人员、顾问人员等,施工设备包括挖掘机、打桩机、水平定向钻等。
工程开始后,实行精准的测量定位,做好挖基工作,在此过程中,要注意地下水的问题:当槽底存在流量较大的地下水时,应停止用夯,并且回填天然级配砂石,确保工程基底的稳定。
    在施工过程中,要注意植被的选择以及种植土厚度的标准、砾石层的厚度、透水盲管的铺设、路缘石的开口道路情况、溢流雨水口情况以及透水的铺装工作。方案应根据具体情况酌情进行调整,确保工程的每一个环节都科学严谨。

(三)提升工程质量增加工程检测频率

    增加工程检测频率与检测项目,可以间接的提高整个海绵城市建设工程质量,检测周期以周或月为单位,检测项目可包括平面周线位置、基底标高、基坑尺寸、混凝土强度、基础地面高程、基础顶面高程以及轴线偏位等。

    并且在检测之前,由相关检测小组根据工程进度情况、技术情况以及当地地质情况,酌情设置规定值,并且提出允许偏差范围,允许偏差范围必须以不影响工程进度以及施工安全为前提;检测方法也可灵活变通,例如利用水准仪测量基础地面高程、标尺丈量基坑尺寸等。

(四)秉承“人与自然和谐”施工理念做好环保工作

    在项目施工团队中专门成立一个“环保小组”,该小组专门负责工程的环保巡检工作,例如巡视水土情况、保持工作进度、文明施工等,由小组组长每隔一周进行一次检查工作,并且针对在巡视过程中发现的问题进行及时指明与调整,并且对高度配合者,或者工作出色者给予奖励。

    在巡视过程中,除了要巡视工程对于原有生态环境的破坏以外,还要注意工程废弃土堆、残渣等废物的处理,严禁向当地水库、河流中倾倒,并且严禁在植被覆盖地区堆积,避免腐蚀原有植被。

五、管养维护是海绵城市建设的保障

    海绵城市的管养维护不是修剪花草这么简单,海绵城市还需考虑后期维护如:透水材料维护、排泥设施维护、淤泥清理、植物修护和管养、护坡的安全性、河道的底泥状况、河道湖泊的水质监控、地下水情的监控、雨水调控能力监控、土壤状况监控、土壤生物和微生物监控等。分别如下:

(一)透水材料的维护

    目前国内海绵城市建设工程所用透水材料主要为砂石,可采用高压水枪进行清理。

(二)排泥设施清理淤泥

    对于淤泥的清理,可采用大流量冲洗或高压水枪的冲刷,并且要在系统设计之初,预估清淤高度,便于工作人员及时发现问题并进行清淤工作。

(三)植物修护和管养

    工作人员应及时对植被进行修剪,并定期清除杂草,防止破坏植被地下根茎系统网络,削弱渗水功能。同时在修剪过程中,从美观的角度出发,保证其具有一定的欣赏价值。

(四)护坡的安全性

    加强护坡的巡视力度,定期确认护坡土质结构、确认护坡是否有所松动,并且针对异常情况如坍塌等,及时进行加固处理或上报。

(五)河道的底泥状况与河道湖泊的水质监控

    定期检查河道淤泥情况,进行疏通工程,可采用大流量水势冲走河道底泥的方式,维持河道的畅通。

    此外,采用抽样检查、分段检查、分时段对比等方式,对城市原始河道及湖泊的水质进行实时监控,避免影响居民用水以及其内的原始生物,将水质变化控制在允许范围以内。

(六)地下水情的监控

    结合管网结构设计情况选择检测点位,并且设置地下水观测计量装置。检测地下水情须严肃且谨慎,流量监测工作应持续不小于一年,且监控频次不小于15min/次,并运用MIKE模型进行实时运算。

(七)雨水调控能力监控

    在管网排水溢流设施终端附近,安置巴氏计量槽或其他同功能检测装置,在市政雨水管道附近装置液体传感器以及流速检测器等监控设备,实现对雨水流量的监控,并根据监控数据,及时调节雨水的水量以及流速,防止地表积水过多或造成系统承载负荷过重,影响系统使用寿命。

(八)土壤情况监控与土壤生物、微生物监控

   土壤是海绵城市的最大海绵体。对于土壤的监控,首先要从其物理性状着手,定期检测土壤板结情况,是否存在松动或退化等;其次要对土壤的化学性状进行监控,确认有机质含量、酸碱度平衡等,以及是否存在重金属污染、其他常见污染等,并及时采取相应措施改善土壤土质。

   最后,要对土壤生物、微生物等实行严格监控,确保土壤生物例如蚯蚓等符合生态标准,并且可通过种植植物、微量施加肥料等,保持土壤生物及微生物的活分,提高土壤吸水能力与净水能力。六、全生命周期的投资是海绵城市建设的根本

(一)思想认识的不足

   很多认为,海绵城市只是面子上的工程,景观做漂亮点,有个样子就行了;南方普遍认为,南方地区雨水多,水资源充沛,不需要做雨水收集,做点形式就好了;北方普遍认为,北方地区雨水相对南方较少,我们这里没那个需求;更有人认为,海绵城市做在地下,领导来了看不见,景观做好了,领导来看了就有政绩了。

    很显然,这些观点都是片面的,海绵城市建设是个系统工程,根本改变的是我们城市建设的排水理念,从原来的管道“快排”模式变革为生态排水,更加符合青“山绿水就是我们的金山银山”的建设理念,使现代化城市更加的自然和生态。城市的建设已经对我们的生态环境带来了不可修复的破坏,气候环境随着城市的建设一点点的变化,土壤的微生物一点点的消亡,水环境恶化,都是城市建设引发的现象,若要改善现状,就要脚踏实地的建设海绵城市

(二)投资建设思路不清晰

    上文提及过,海绵城市建设大部分的绿色基础设施是依靠绿地的土壤将雨水下渗,但往往下渗会被堵住,如何清理和修复呢?只有重新挖开来再重新做,举例来说:如果一个绿色基础设施投资建设花了一千万,3-4年堵塞后需要重新修复就需要再支付八百万元。目前,很多政府和投资单位,由于缺乏前瞻性,总认为建海绵城市只是“面子工作”,只注重一次性投资;就经济指标而言,根本不考虑基础建设30-50年全生命周期的投资。一次性投资后,3-4年以后怎么办?不在前期做方案时论证建设的合理性和全生命周期的经济实用性,3-4年后必定是一个失败的项目。我们应该在方案的选择上多加论证,技术上选择更加可靠稳定的系统,投资上面不能只考虑一次性投资,而应该看到30-50年基础建设全生命的投资回报。

    其实,尽管海绵城市建设涉及到多方领域,然而并不意味着就要投入更多的成本,实际上,海绵城市的初衷在于,利用自然生态的力量对城市水系统进行管理,例如排水、净水、循环利用水等,由此看来,海绵城市系统的建设要比其他工程的成本要低许多。

   对于海绵城市建设的投资思路需要明确,态度需要摆正。首先,不能因盲目节省成本而制造“面子工程”,要考虑到系统的周期性使用;其次,在投资方面,应结合投资的系统关联性实行多元化管理,并设立明确的回报机制,在此过程中,不能完全依赖于政府的掌控,而应在政府的财政支持下,合理运用EPC总包、PPP等方式,从市场的角度对海绵城市的建设进行把控,促使资本与技术理想化融合,促进整个海绵城市建设项目的投资呈现全生命周期态势。

七、全新的展望

(一)扩大试点范围增设试点城市增加试点投入

   就目前国内海绵城市发展现状看来,有约200个城市已然初步拟定了“海绵城市”的相关设计方案,方案所体现的目标以及工程核心是以海绵城市为载体,以工程建设为途径,以设计方案为指导,达到试点城市70%的降水可以实时消纳的效果。并且力求到2020年,国内20%的城市可以完成这一指标。再到2030年,国内80%的城市可以完成这一指标。

(二)完善“小海绵”—兼顾“中海绵”—实现“大海绵”

1. 完善“小海绵”

小海绵指的是城市开发区部位置以及建筑现状,并在此基础上解决人口密集建筑区存在严重内涝情况、水质极差以及周围环境恶劣的情况,以保护自然生态为前提,结合城市既有的建筑情况,控制开发进度。2. 兼顾“中海绵”

中海绵指的是城市已有的交通线路以及植被绿地。海绵城市的建设应结合城市既有的地下管道系统以及地表道路交通,科学规划工程管道的铺设;并且兼顾城市原有绿地以及植被,增设渗漏系统,利用本地植物进行地表水过滤。

3. 实现“大海绵”

大海绵指的是自然界中存在的湖泊、河流等水系,在建设海绵城市时,除了要注意保护城市原有河流、湖泊等自然生态水系统,还要注意保护其水质。因施工工程不当、环境保护意识不强等问题施工者中不乏随意向河流湖泊倾倒工业残渣、废弃物者,造成水质污染。因此为实现海绵城市的绿色化、持续发展化,应立即着手处理水质问题,通过生态还原技术、水质处理技术等,归还大海绵本来面目。

论中国海绵城市之现状
八、结束语

    我国对于海绵城市的建设尚处于初级阶段,缺乏理论知识的掌握及实践建设的经验,尽管国情如此,我们却不能盲目的引用国外先进的海绵城市建设技术,而应该结合自身的实际情况,将海绵城市理论进一步完善,并朝本土化方向发展。对于海绵建设事业而言,是没有任何捷径可以走的,只能一步一个脚印,踏踏实实的向前走,在摸索中总结经验教训,着重解决国内现存的问题,如城市内涝、洪涝灾害、国内水资源分布不均以及稀缺、水质普遍差以及水污染严重等情形。纵使目前海绵城市的建设初具雏形,然而我们不能居功自傲,而应保持科学和严谨的态度对待其建设事业,通过不断的努力奋进,研究探讨及在建设中实践操作,才能真正使我国的海绵城市事业得以蓬勃发展,并逐渐打造出符合中国国情的“海绵城市”。

参考文献:
1) 住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南[EB/OL].2014,10.

2) 住房 和 城 乡 建 设 部.海 绵 城 市 建 设 技 术 指 南———低 影 响 开 发 雨 水 系统构建(试行)[S].

3) 王国荣,李正兆,张文中.海绵城市理论及所在城市规划中的时间构想(J).山西建筑,2014(12):5

4) 姬秀玲.“海绵城市”概念在城市排水设计中的应用 探 索[J].建 筑 规 划与设计,2014,12:235.

5) 车 伍,赵 杨,李俊奇.海绵城市建设热潮下的冷思考[J].南方建筑,2015,4:104-107.

6) 鞠 茂 森.关 于 海 绵 城 市 建 设 理 念 、技 术 和 政 策 问 题 的 思 考[J].水 利 发展研究,2015,3:7-10.

7) 徐汇区道路雨水口改造课题研究,2013,01.

8) 摘自三亚科普基地

9) 摘自重庆北城大道雨水治理项目

10) 摘自珠海横琴新区红琴村宝兴路雨污分流改造项目

11) 摘自合庆镇火龙果基地雨水收集项目
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