海绵城市设计理论和应用.docxVIP

一、海绵城市概念概述 海绵城市是新的城市雨洪管理概念，它主要指城市在建设过程中在应对环境变化及雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，在国际中的通用语为“低影响开发雨水系统构建”。这一雨水系统能够在下雨时吸水、蓄水、渗水等，在需要的时候又将储存的雨水释放出来再加以利用。 1.1海绵城市理论的发展背景 城镇化是保持经济持续健康发展的强大引擎，是推动区域协调发展的有力支撑，也是促进社会全面进步的必然要求。我国自本世纪初开始进入城镇化高速发展时期现已经全面进入“城市时代”。 然而，快速城镇化的同时，城市发展也面临巨大的环境与资源压力。因此，城市建设的方式应当从传统的单一城市外拓转变为系统思考城市内涵，促进城镇发展与资源环境的协调共存。 近年来，我国许多城市如北京、上海、武汉等雨洪灾害频发，生命财产损失严重，全国城乡年均受灾人口在1亿人左右。另一方面，在城市雨洪灾害频发的同时，我国水资源短缺的问题却日益严重，普遍存在用水不足的问题。当我国人口增至16亿时，人均水资源将下降到1750m3，接近国际公认的水资源紧张标准（图1.1）。 图1.1 世界与我国人均水资源占有量对比图 图片来源：根据相关材料绘制 内涝灾害与水资源短缺并存的矛盾局面不仅使城市居民的生存安全受到严峻威胁。在城市转型发展的时代背景下，探索合理解决城市水安全问题、协调城市发展与自然环境矛盾的新型城市发展路径，是新时期城市建设的重要任务。 1.2海绵城市理论的现实意义 城市雨洪灾害频发，究其原因，是由于老化的城市雨水管网无法承受自然短期强降雨的巨大压力。然而，更深层次的原因在于快速城镇化导致城市地面不透水面积大幅增加，自然环境中“降雨——下渗——径流——滞蓄——蒸发”的水文循环被打破，雨水径流大幅增加，无法仅通过雨水管网排除（图1.2）。同时，城市水资源短缺的解决路径不能依赖区域性调水措施，应增强城市本身的水源涵养能力，综合回收利用雨水资源。因此，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”，成为解决城市内涝和水资源短缺问题的必然路径。 图1.2 城市开发前后雨水去向示意图 海绵城市是化解城市发展与自然环境矛盾的新型城市发展模式，在城市建设的过程中避免建设行为对自然软质地表的过度破坏，恢复自然水文循环过程，保护地域化的水文地景格局，形成城市建筑与雨水和谐共生的新体系，对推动新型城镇化建设，拉动经济增长具有重要的意义。 二、海绵城市基本理论 2.1海绵城市基本原理 海绵城市建设以遵循生态优先的原则，设计理念和目标是区域场地不仅在下雨时能迅速排水、吸水，减少雨水表面囤积，而且在过程中渗水、滞水、蓄水、净水，更在需要时将蓄存的水释放并加以利用，之后排出。这一理念在全球水资源紧张的情况下，缓解城市水资源的短缺，起到了双重的作用。 2.2海绵城市理论的优缺点 低影响开发。20世纪90年代初美国城市雨洪管理逐步形成了LID理念，是从径流源头控制开始的、以恢复城市自然水文系统为基础的暴雨管理和面源污染处理技术。低影响开发减小区域开发对雨水的影响。绿色基础设施。海绵城市理论把自然系统作为城市不可或缺的基础设施加以规划、利用和管理，即“绿色基础设施是城市自然生命保障系统，是一个由多类型生态用地组成的相互联系的网络”。 资金需求量大。住建部部长曾预计海绵城市建设投资将达到每平方公里1亿元至1.5亿元。按当前国家海绵城市的建设规划预估，至2020年，全国658个城市建成区的20%以上面积需要达到设计标准，全国每年投资总额预计将超过4000亿元。缺乏稳定收益回报。《关于推进海绵城市建设的指导意见》提出，坚持政府引导、社会参与。积极推广政府和社会资本合作（PPP）、特许经营等模式，吸引社会资本广泛参与海绵城市建设。但是PPP模式用在海绵城市，相当于在建一个生态绿地系统。这部分的服务计算是一个难点目前还没有特别成功和完善的模式。不容易为民众接受。 2.3海绵城市理论主要技术措施 2015年10月国务院办公厅印发了《关于推进海绵城市建设的指导意见》，发布了相关的规范、技术指南以及地方标准。目前海绵城市的技术措施已有很多，按照不同雨落的部位分为三种：屋面雨水、场地排水和道路雨水。 2.3.1屋面雨水收集措施 屋面雨水的储蓄措施有以下几种：平屋面改坡屋面，种植屋面以及虹吸屋面。和平屋面相比，坡屋面能增强排水性能，加大排水速度，配合地面蓄水系统使用。种植屋面也称屋顶绿化，根据种植基质深度，分为简单绿化和花园景观绿化。雨水通过植物通过基质层、过滤层进入排水层，汇入蓄水池。这种方式有效的延长了雨水汇聚时间，降低了雨水峰值强度，减少屋面径流总量（图2.1）。虹吸屋面是通过负压原理加大排水量，这种方式造价高，需要对水力精密计算且对屋面的高度及面积方面有要求，目前使用较少。 图2.1屋顶雨水收集 2.3.1