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海绵城市

李俊奇:基于问题导向的建成区海绵城市建设策略

以问题为导向的更新改造生态修复是建成区海绵城市建设的主要指导思想,在分析建成区海绵城市建设中所存在困惑和挑战的基础上,总结了当前我国建成区海绵城市建设的主要目标及其影响因素,提出了基于问题导向的建成区海绵城市建设思路,以期为建成区海绵城市规划建设提供借鉴。

1建成区海绵城市建设的困惑和挑战

1.1问题多样且各不相同

建成区内往往由于以往开发过程的局限性,导致存在着很多需要解决的雨水问题。

1.2改造困难

由于海绵城市建设跨学科、跨专业的特点,在改造过程中可能会同时涉及到建筑、规划、市政、园林、环境、交通等不同的职能管理部门,各个职能部门意见和诉求不一致,为海绵城市建设造成了很大的困难。

1.3认识不到位或不一致

建成区的海绵城市改造有很多争议,例如:建成区内的现状不好变动,绿化景观很完善,没有必要对建成区进行专门改造;部分政府单位以及规划设计人员以《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》)中年径流总量控制率目标的实现为规划建设的指导核心。这些争议大多是因为管理者、规划建设者对海绵城市的内涵缺乏认识或者认识不到位、不一致造成的。

1.4资金难保证

海绵城市建设的投资主要推行政府和社会资本合作(PPP)模式,PPP模式中的社会资本在投资过程中更加青睐于给水处理、污水处理等具有明确征费标准的项目。但是雨水源头减排控制、大型湿地等改造项目以及老城区内黑臭水体治理都属于公益性服务项目,基本不产生经济效益,使用PPP模式很难吸引社会资本参与到建成区的海绵城市改造。

1.5方案系统性要求高

根据很多城市的实施方案和专项规划的成果来看,有的缺少大排水系统的规划建设,有的缺少竖向的衔接,有的缺少对水资源、水生态等目标的实现途径,这些问题都体现了对海绵城市理解的偏差,缺乏整体的考虑。

1.6技术选择不当,景观效果差

部分城市在海绵城市建设中,简单地将植草沟、生物滞留、渗透铺装、蓄水池这些设施在各种场地、各个环境条件下反复单独或者组合使用,尽管也可以实现径流水量削减和污染物负荷控制,但是没有经过科学的思考和规划,没有针对城市的具体问题,降低了改造场地内最大程度雨水管理的效果,造成改造后设施内景观效果过于单一。

2建成区海绵城市建设的目标选择

建成区的海绵城市改造应以问题导向为出发点,需要因地制宜考虑场地具体特征,深入分析区域、场地面临的主要问题,结合具体特征,确定场地改造的具体目标。

2.1建成区雨水排放综合能力提高

这是很多城市中的老旧城区在完成新型雨水系统改造的同时需要实现的目标,通过低影响开发技术设施的合理选择与组合、分配与布局,建设源头低影响开发系统,实现径流减排,将小区、学校、广场、停车场、道路等场地的综合排水标准由原设计重现期为0.5~2年一遇的标准提高到重现期为3~5年一遇,甚至更高的综合排水标准。

2.2修复水环境、水生态

“水十条”中明确提出了建成区内的黑臭水体总体得到消除,明确了建成区内水环境的建设任务。随后发布的《城市黑臭水体整治工作指南》中详细介绍了黑臭水体的识别、定义、整治技术以及评价指标,明确了在城市水环境治理中以解决黑臭水问题为导向的建设方针,达到改善人居环境,提升城市生态环境的目的。水环境的改善,水质的提升对于水生动植物生长与繁殖,水生态体系的修复起到重要作用。

2.3CSO污染控制

CSO污染问题是老旧城区的普遍存在问题,通过模型模拟和实际的工程应用都表明源头低影响开发雨水系统能够明显提高CSO控制效果,减少溢流次数。上海、合肥、嘉兴等地通过建设深层隧道来快速解决老城区的CSO污染问题。

2.4城市大排水系统构建

大排水系统是城市排水系统的重要组成部分,主要体现在对超过管渠排放能力的降雨所产生雨水径流“排—蓄”能力方面,对于建成区来说,现有的街道、绿地等设施已经无法大幅度调整,无法通过对道路、绿地的竖向调整来构建道路、绿地的行洪排泄系统。只有通过加强公园、湿地、湖泊、水系等开放性空间的蓄水能力,将建成区内符合条件的公园、湿地改造成能够容纳雨水的多功能调蓄公园、湿地;同时修复保护建成区内湖泊、水系,增加蓄水容积,来构建建成区的大排水系统。

2.5雨水资源化

雨水资源化体现在渗透回补地下水、景观用水、处理后用于绿化养护、循环冷却用水等诸多方面,适合于缺水地区的海绵城市建设和改造。雨水利用率是绿色建筑、生态城市、节水城市等评价的重要指标之一。

3基于问题导向的建成区海绵城市建设思路

海绵城市在建成区改造和新建区建设有一些差别,相对于新建区来说,建成区的改造项目具有成本更高、需要收集的现场数据更详细、设施布局地点和规模受到限制、受到现状设施的干扰、必须进行详细的现场勘查等特点,建成区雨水项目的改造特点使改造类项目需花费更多的时间、精力、成本来保证改造项目具有良好的雨水管控效果。借鉴美国通过最佳管控实践(BMP)、低影响开发(LID)、绿色雨水设施(GSI)等方式进行流域、场地雨水管理改造实践经验,根据我国项目建设特点,总结了适合国内场地雨水系统改造的流程,如图1所示。

根据国内这几年在建成区内开展黑臭水体治理、城市内涝积水专项治理、CSO污染治理、雨水综合利用等工作,结合海绵城市建设,总结在建成区内海绵城市建设思路和策略。

3.1最大限度可行性原则

以老旧小区改造区为例说明最大技术可行性原则:首先考虑屋顶适合改造成绿色屋顶的范围和比例,再考虑每栋楼增加雨水罐之类的存储设施,再考虑小区道路、停车场的渗透铺装、生态停车场的改造,之后再考虑小区内绿地的生物滞留改造,尽可能考虑到小区内每个可能改造的地点,并通过容积法计算或者模型确定每个改造点最大改造程度和选用最佳改造设施,从而实现源头减排;最后根据当地小区内有无建设地下调蓄设施的条件,确定是否建设地下调蓄设施对雨水加以综合利用。

3.2合理选择技术路线

3.2.1灰色与绿色相结合

绿色雨水设施根据设施类型主要有“渗、滞、蓄、净”等功能,通过源头分散式雨水设施实现径流源头渗透减排、达到水质净化的目的,并利用城市的分散湿地、小型水体等进行蓄水、滞留雨水。灰色雨水设施根据设施类型主要是“蓄、用、排”等功能,考虑到建成区内建筑密度大,可以用于改造的绿地、公共场地较少,海绵设施的规模、选址都非常受限,同时在建成区内湿地、水体有限,造成天然的调蓄能力不足。想要在建成区达到预期的效果,应该同步加强地下排水管网的提标改造以及泵站、蓄水池等地下灰色雨水设施的建设,补充建成区内绿色雨水设施无法完全实现海绵城市建设目标的缺陷。

3.2.2不唯指标,坚持问题导向

目前在一些城市的海绵城市规划设计方案中,不管新老城区都是以《指南》中建议的年径流总量控制率作为海绵城市规划建设的核心指标,忽略了建成区由于本身条件的限制以及海绵城市建设的根本目的,规划的下沉式绿地率、透水铺装率、绿色屋顶率等量化指标在进行具体的实施过程中可能会无法实现。部分规划设计人员在没有对海绵城市内涵了解透彻的前提下,在规划设计过程中不知不觉地形成了“唯指标论”的观点。

建成区内各个片区面临不同的雨水问题,海绵城市建设更应该强调以片区为单元,以片区的问题为导向,解决片区内面临的主要问题,或者通过片区外进行协调解决。比如对于道路积水点的改造,可通过对道路建设生物滞留设施,蓄水池等灰色设施调蓄,或者将积水引导到片区外的开放性空间进行调蓄来解决片区内的积水问题。

3.2.3源头—中途—末端相结合

海绵城市建设应该统筹考虑源头减排—中途传输—末端调蓄。在源头按照最大可行性原则进行改造,努力完成海绵小区、海绵道路、海绵绿地、海绵公园等项目的改造建设,在建成区构建源头分散式低影响开发雨水系统,实现对高频率小降雨进行截污减排控制;通过对管网的提标改造、调蓄池建设、雨污分流改造、合流制截流改造,完善建成区管网排水系统,应对1~10年一遇的降雨,增强建成区的排涝能力;通过建设雨水湿地、大型调蓄设施、恢复在建设过程被掩埋的小水系以及严格修复并保护现有水体的蓝线范围用地来增加末端水体的调蓄容积,应对超过10年一遇的降雨。通过源头—中途—末端的有机结合,构建城市完整的雨水排水系统,提高城市的排水防涝能力。

有时场地按照最大可行性原则改造,可改造地方较少或者无法进行改造,可以选择在同一个排水分区内下游的场地,进行“雨水排放交易”,使下游场地代为处理上游场地的径流排水,实现排水分区内源头与末端的协调。

3.3有效结合老旧城区的改造

建成区内进行海绵城市建设可以与老旧小区改造、道路翻新、水体修复、景观绿化提升、管网更新、泵站建设、黑臭水体治理等民生工程相结合。在更新改造项目中将雨水系统融入,增加主体项目多功能性,实现城市更新改造与雨水系统之间的系统性和统一性。城市更新改造、海绵城市建设、建成区雨水系统三者关系如图2所示。

将建筑附属绿地与水体、道路附属绿地、道路、湿地改造成为同时具有“海绵”功能的多功能设施,将海绵城市的理念和建设目的融入到积水点改造、管网提标改造、绿建改造、黑臭水体整治等民生工程,实现建成区内的海绵城市改造。

3.4统筹考虑历史建筑与街区保护

在对历史遗产保护的前提下解决历史建筑与街区面临的问题是海绵城市建设的重要内容之一,在进行雨水系统改造时要统筹考虑对历史遗产的保护。海绵城市建设涉及到垂直绿化、路面改造、花园绿化、雨水设施等方面,与历史街区目前面临的建筑、道路、绿地以及市政设施等方面的困境相对应,二者具有较好的契合度。通过对建筑进行绿色屋顶、垂直绿化的改造,对路面进行渗透铺装与生物滞留带的改造,使建筑和道路在保持原貌的情况下提升生态功能;通过对街区内原有绿地的雨水综合利用景观提升改造,对景观绿化重新规划设计,改变街区绿化水平低、景观效果差等问题,同时完善截流减排的生态环境功能。

3.5加强现场踏勘,多沟通多协调

以问题为导向的建成区海绵城市改造,规划、设计、施工都是在详细的现场踏勘基础上进行的,通过现场踏勘,可以得到详细的现场资料,例如建筑的雨落管是否适合进行断接,小区的建筑是否适合绿色屋顶的改造,小区的绿地分布和规模,小区有无水体,道路的绿化带是否适合改造成生物滞留带,大型公园、广场、绿地是否适合作为多功能调蓄场地,水系的驳岸状况、管网的入水口有无进行预处理的可能等,同时能够根据各个场地的特征,找出场地面临的问题,为海绵城市改造的规划设计提供可靠的依据。

3.6公众参与方案决策

目前海绵城市的规划设计方案基本都是“专业人员设计-专家评审-政府全权决定”的模式,为建设适合居民的居住环境、行为习惯、认知程度以及满意程度的海绵城市,应该打破现有的政府全权决定模式,实行公共参与政策,邀请工程项目周围常驻居民,征询改造意见,及时进行方案修改和完善。公众参与体现在政策法规的编制、工程建设的监督、实时效果评价等各个方面。公众的参与可以为政府和专业设计人员打开视野,优化方案,使建设方案更加贴近人们的日常需求,使海绵城市建设过程更加顺利,这种公众参与的方式也将会成为城市建设领域一个新的发展方向。

这些思路不仅适用于建成区的海绵城市建设,有些思路和方法同样适用于新建区的海绵城市建设。在此,对新建区和建成区海绵城市在建设过程中的原则和方法的异同进行了比较,具体如表1所示。

4结语与展望

建成区的改造因为场地特征不同、发展需求不同、面对问题不同,无法用一个方案去解决其他场地的问题,应该坚持以问题为导向、因地制宜的原则,根据场地问题和需求,制定相应的方案,形成“一点一策”。

建成区的海绵城市建设方式为:结合景观提升改造、棚户区重新规划、老旧小区改造、绿色建筑改造、道路改造、管网改造、积水点改造、区域更新等各项城市改造项目,通过对现有道路、建筑、公共广场等硬化区域进行合理断接,低影响开发雨水系统的合理布局,实现建成区内的源头截污减排,提升排涝标准。通过这样的建设方式,可以避免没有合适的场地或者足够的绿地来建设新型雨水系统,加快建成区的海绵城市建设。