浅谈海绵城市设计的几种策略

发表时间:2021/8/27   来源:《城镇建设》2021年4月10期   作者:刘平涛
[导读] 海绵城市,指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的
        刘平涛
        湖南格瑞工程建设集团有限公司  

        摘要:海绵城市,指城市能够像海绵一样,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。海绵城市建设遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。

        关键词:海绵城市、生态、绿色

一、城市住宅区海绵策略
        随着城市居住用地面积不断增加,城市自然地表被居住区域的不透水硬质材料替代,雨水自然下渗、净化和收集面临很大挑战。住宅区的景观用地应考虑结合海绵城市设计方法,在有限的绿化面积里,采用下渗、滞留、净化的策略,缓解城市居住区洪涝灾害。

01 传统住宅区——宅间雨水花园
        传统住宅区植物单一,未形成良好景观视觉,并且场地一般过于整平,不利于雨水滞留、渗透,多设置不透水路牙,阻挡雨水排入路边绿地,使雨水滞留路面,形成内涝,小区绿地可以改造成下沉式宅间雨水花园、犬齿状路牙,雨水通过卵石、植物、细沙、土壤四个过滤层进行有效净化、下渗,收集雨水。

02 传统住宅区——停车场雨水花园
        传统住宅区中的停车场绿地多高于路面,且被不透水路面包围,暴雨来临时雨水无法排入绿地,造成路面积水,可以改造成透水植草砖生物滞留带,用来收集周围雨水。

03传统住宅区——车行道
        传统住宅区中的车行道长期被雨水冲刷、积涝,易形成面源污染并通过传统管道排到城市河流,污染自然水体,但考虑道路通行机动车荷载,一般不建议使用透水路面,后者适合车速低于30KM/H的道路,而是利用道路两侧绿化带收集、消纳路面雨水径流。

04新型住宅区——地库顶板小区园路
新型住宅区既有园路多为不透水路面,且小区绿地一般设置于地下室顶板之上,不利与植物根系生长,雨水收纳效果差,可改造为透水路面,道路两边增设植草沟,地面雨水下渗、收集以后用于回用、浇灌。

05新型住宅区——地库顶板小区广场
高层住宅区中的既有广场多为不透水铺装,且排水口设置相对孤立,雨水收纳效果差,可以结合透水铺装、排水明沟及生物滞留设施,设计成一个集收集、净化、储存雨水于一体的良性循环系统。

06新型住宅区——地库顶板小区绿地
小区地库顶板绿地多缺少收集雨水设施,导致雨水大面积汇集无法有序排放,可以综合利用地形改造成下凹式雨水花园。

二、绿色屋顶海绵策略

雨洪来临时,建筑屋顶产生的径流是导致城市内涝的重要原因之一。因此,将城市的建筑屋顶改造为绿色屋顶能有效缓解城市雨水径流压力。一方面,通过海绵城市结构来收集、储存雨水,并利用雨水进行浇灌,可以节省各种能耗;另一方面,绿色屋顶将形成良好的城市景观,提升城市的整体绿化率。
绿色屋顶策略中,表面种植绿色植被,用以吸收雨洪期间多余的雨水径流,通过植物根系净化过滤,将雨水收集到雨水桶进行存储回用;绿色屋顶底层有轻质土层、防根系穿透层、排水层以及防水层等多层结构保护,同时能保护建筑表层,多样植物搭配的绿色植被层可以吸收建筑热量,缓解城市热岛效应。

01开敞型绿色屋顶
绿色屋顶构造包括植被层、轻质混合土壤、过滤层、浸水层、防根系穿透层、防水层等,同时屋面坡度大于2度,以有效汇聚、收集雨水。



02密集型绿色屋顶
密集型绿色屋顶荷载承受能力较高,能够种植覆土较高的乔木、灌木,通过多层次植物组合,形成私密的屋顶花园,增加建筑公共活动空间,构建宜居环境,打造景观体验丰富的屋顶花园。

03低荷载坡屋顶
屋顶结构顶板荷载不能满足绿色屋顶结构和植物荷载,其坡度较大,绿色屋顶结构容易滑落,抗风性较低,不能实施绿色屋顶;且雨洪期间雨水排放至建筑周边,增加内涝风险,雨水浸泡危害建筑地基,坡屋顶长期受到雨水冲刷,屋檐、屋脊结构损坏,加剧建筑老化。可以增加屋檐排水槽、雨水管、雨水桶等结构,组成坡屋顶雨水收集系统。

三、城市道路海绵策略

目前,我国正处在城市化快速发展的关键时期,城市不透水面积急剧增加。城市道路作为城市主要不透水下垫面之一,占建设用地的比例超过了30%。与此同时,传统管道排水方式导致道路排涝压力大、路面污染严重等突出问题,难以满足现代城市建设对生态环境的需求。城市道路运用海绵城市设计策略,在收集利用道路雨水径流、污染排放等方面可产生巨大的经济、生态和美学效益。

01生态树池
树池的标高一般比路面低一些,用以收集、初步过滤雨水径流。就行道树而言,一系列连贯的树池可以被设计成潜在的收水装置,最大限度地发挥收集、过滤雨水径流的作用。

02生物滞留池
生物滞留池是一种窄的、线性的、配置丰富景观植物、具有规则形状(常为长方形或正方形)的下凹式景观空间,具有垂直的池壁和平缓的纵向坡。

03道路渗井
在空间极为受限的邻里街道,因为没有有利条件设置生物滞留设施,通常采用设置渗井的方式来实现海绵城市,其典型雨水流程为:暴雨雨水通过道路两旁入水口流入雨水管,道路渗水井的排水孔结构将雨水分配、下渗到周围碎石层、土壤层,道路横坡不应小于2%。

04道路中心隔离带
道路中心绿化作为常见的道路绿化形式,在海绵城市建设上有很大的潜在利用价值。道路两侧的滞留池和中心绿化在本来没有联系的情况下,结合道路横坡的现状,可整合为一个新的排水绿化生态系统,结构上用管道连接道路中心绿化和两侧滞留池,暴雨时滞留池容纳雨水到达临界值,将多余雨水外排入市政管网,这是一个可以用来应对道路积水的新策略。

05立体交通
对立交、高架立体交通系统可采用入水口初期弃流、入水口拦截装置、高架下滞留池设计等方式,收集雨水排入市政管网。

06生态停车场
生态停车场是一种具备环保、低碳功能的停车场,具有高绿化、高承载的特点,同时使用年限也长于传统停车场,生态停车场可与生物滞留池及植草沟结合设计改造,打开挡车石缺口,将停车场雨水径流进一步输送到下凹式生物滞留地进行净化处理,缓解路面积水。


四、城市公园绿地海绵策略

把城市公园绿地中的海绵设施连成系统能够有效传输和消纳雨水,在强降雨时能有条理进行处理、消化雨水径流,同时层级净化雨水径流中的污染物。在收集绿地周边区域雨水时,若植草沟不能直接引流,可以通过设计地下管道,引流至绿地公园进行雨水消纳,地下管道与海绵设施相互结合。改造部位及手法包括城市公园道路、雨水花园、大型下凹绿地、斑块绿地。


五、大面积硬质场地海绵策略

现存硬质场地基本为灰色建筑,土壤经反复夯实硬化,几乎丧失透水性能。常规硬质工程雨水管理,并未对雨水有害后果做出相关回应,排放方式仅是简单地将污染问题从一个地方转移到另一个地方。根据海绵城市相关理论,城市内部大面积硬质场地在暴雨期间,应有效解决快速排水问题,减少地表径流,在一定情况下,增加净水与蓄水功能,增加生态效益。

01无地下空间广场
与广场相连的商业街道通过单面找坡,使雨水流经开口路缘石排至生态树池,广场径流直接排至生态树池,两者最终在生态树池统一下渗、净化、回流

02附带地下空间广场
传统住宅区中的绿地可以改造成下沉式宅间雨水花园,用来收集周边硬质铺装的雨水。

03商业街区
部分人行街区可改造为下凹式绿地,收集周边场地地面径流统一下渗过滤,车行道雨水通过线性水沟排入下凹式绿地,快速有效减少径流。

结语:新城建设、旧城改造更新中海绵城市设计路径和手法很多,工程建设行业从业者如何贯彻“绿水青山、生态绿色、可持续”的宗旨,本文仅为抛砖引玉,还需要在以后的工作和实践中进一步发掘、优化、探索。

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