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海绵城市建设技术设施及产品选择要点简析——《建设科技》2016年第1期重点推荐文章

海绵城市建设技术
设施及产品选择要点简析
北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室
北京建筑大学海绵城市研究院
王二松 李俊奇 王文亮
DOI:10.16116/j.cnki.jskj.2016.01.007
一、引言
习近平总书记在2013年12月12日中央城镇化工作会议中提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”,到2015年12月20日中央城市工作会议中再次强调“要提升建设水平,加强城市地上和地下基础设施建设,建设海绵城市”,短短两年时间,海绵城市已成为实现城市良性水文循环和可持续健康发展的新型城市建设模式。然而,随着《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发[2015]75号)发布,全国海绵城市建设全面展开,各城市面临从建设模式、前期规划、工程设计到后期绩效考核与运营管理各方面问题和挑战,尤其面对众多工程项目和庞大技术体系,如何因地制宜、合理高效地选择技术设施与产品成为突出问题和迫切需求。
二、技术设施选择要点
海绵城市建设项目设计大致可分为三个阶段。第一阶段以前期调研分析为主,通过对当地地形地貌、水文地质、降雨规律及现场竖向条件、管线布局、土地利用等特点进行综合分析,把握关键问题与迫切需求,进而制定合理目标,尤其面对多重问题时,更应抓住主要问题和厘清目标主次关系;第二阶段为技术设施选择的核心部分,以问题和目标为导向,进行技术模式的选择、单项与组合技术设施的选择及技术路线的制定;第三阶段以后期重组优化为主,通过水文/水力计算或模型模拟分析,确定设施规模大小的同时,验证目标可达性,若不达标,则需考虑重新选择和优化组合技术设施。
1
合理划分优先级。
海绵城市建设技术模式按主要功能和目的可划分为雨水渗透、储存回用、调节峰值、净化水质、综合调蓄等技术模式。当对技术模式进行单一或组合应用时,应按照因地制宜和经济高效的原则,合理确定优先选用等级。我国地域广阔,地形地貌、水文地质和气候特征差别较大,不同城市也因此面临不同问题和需求,如济南市属于坡地与平原复合城市,其岩溶地质具有较强渗漏性,应优先选用雨水渗透模式,回补地下水,避免“泉枯”现象;嘉兴市为平原河网城市,地下水位高且土壤渗透能力低,应优先选用雨水调节或综合调蓄模式。从开发强度看,新建区与改建区开发强度往往差别较大,其中新建区应优先选用分散式绿色基础设施,而改建区多位于老城区,受建筑密度高,硬化面积大和地下管线复杂等现场场地条件的制约,则适宜以绿色基础设施与灰色基础设施相结合和末端控制为主。
2
灵活应用单项技术设施。
海绵城市建设技术包括“渗、滞、蓄、净、用、排”六大类技术。但不同功能的设施其规模计算、适用性不同,因此,按主要功能可将技术分为渗透、储存、调节、转输、截污净化五类。不同类型的技术往往同时具有多项功能,如“渗”、“蓄”技术往往皆具有“滞”的功能,如生物滞留设施、调蓄隧道等;且通过特殊设计,某类技术(或具体设施)也可以具有多种功能,如多功能调蓄水体、延时调节技术等。实践中,应根据主要设计目标、场地条件等,通过特殊设计,或通过各类技术的组合应用,实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等单一或综合目标,不应拘泥于某单项设施及其单一形态、功能、下沉深度等,应进行必要的组合、功能优化与创新设计。
3
合理衔接城市用地。
对于城市已建区改造,海绵城市建设应以流域、排水分区为基础,红线内、红线外,或场地内、场地外控制设施协同作用,综合达标,对于年径流总量控制目标,可利用公共空间给地块做补偿,利用末端给源头做补偿,对应设施选择上,即大型绿色雨水基础设施可以为源头小型分散设施做补偿,打破地块限制、设施限制,通过衔接设计,实现区域整体达标。而对于城市规划,同样如此,关键问题仍是预留空间和竖向衔接、系统衔接,规划红线、蓝线、绿线的设计应充分考虑预留足够的调蓄空间,并通过管渠系统、地表径流系统的衔接设计,使得源头与末端能够在规模上衔接,进而实现目标上的弥补。
三、技术产品选择要点
近年来,新《环保法》与《水污染防治行动计划》的出台以及海绵城市建设与黑臭水体治理两大领域的热门使环保产业快速发展。以2015年中国水博览会为例,共有26个国家和地区的500家参展商参加,还专门设置了海绵城市及生态建设展区,水行业进入新产品与新技术的黄金时代。然而,面对“鱼龙混杂”的众多环保企业和技术与产品,切合上述技术设施选择要点的同时,还应遵循以下选择原则和方法,如图1所示。
图1 海绵城市建设技术产品选择原则与方法

此外,在雨水产业化迅速发展的初期,纵观我国鱼龙混杂的技术产品,主要体现在产品质量、价格上,与国外相比,产品在生态性和实用性上仍存在较大差距,例如一体化生态树池、便于施工安装的模块化的生物滞留设施、绿色屋面、小型湿地,模块化的小型进水口及沉砂截污装置、溢流口,等等,在我国仍很少见到。再
者,技术产品使用的初衷是实现标准化、缩短施工周期,但除此之外,还应注意产品的人性化、功能性、宜与景观结合,真正为推进我国海绵城市建设工程精细化发挥其应有的作用。
四、总体选择原则
如何进行科学合理规划设计是海绵城市建设中的重点和难点。若不能准确把握关键问题和核心目标,尤其面对技术设施与技术产品的选择时,仅以市场上相关产品为设计出发点来制定规划设计方案,被产品“绑架”,没有因地制宜地选用和优化组合技术设施与产品,并认为新产品的使用就是方案的创新,将导致海绵功能大打折扣。因此,为有效指导海绵城市建设,除上述技术设施与技术产品选择要点外,还应把握以下总体原则:
1
基于“问题与目标”导向。
海绵城市建设工作开展的前提是对问题的系统把握和对目标的合理制定。通过对水安全、水环境、水资源和水生态等多重问题的系统梳理,划分问题严重等级,并以此确定目标主次关系,进而构建以核心目标为主,其他目标为辅的多目标雨水系统。
2
基于区域整体达标。
国办发[2015]75号文提出“建立区域雨水排放管理制度,明确区域排放总量,不得违规超排”,即要求各城市开展海绵城市建设时,应合理划分海绵城市建设雨水分区,并以年径流总量控制率为分区总量控制指标,建立以流域、排水分区为基础、各职能部门协同管理的区域管控制度和考
核办法。
3
基于生态优先、绿色优先。
与国外发达国家BMPs、LID、GSI、SUDS、WSUD等理念相同,海绵城市建设理念强调尊重自然、顺应自然和保护自然,坚持城市开发前后水文特征不变的原则,注重原有生态保护和修复,并优先采用绿色基础设施及其与灰色基础设施相结合的工程措施,综合实现多重目标。
4
基于全生命周期的经济效益综合评价。
海绵城市建设工程项目多,牵涉资金庞大,应进行全生命周期的资产管理,对投融资、规划设计、施工建设、验收评估和运营维护各阶段进行经济效益分析,在注重生态环境保护的前提下,进行全生命周期成本评估,综合考虑建设成本和运营成本。
五、结语
科学合理地选择技术设施与产品对海绵城市建设各环节意义重大,海绵城市建设需要绿色基础设施与灰色基础设施相结合,源头低影响开发、传统雨水管渠设施与超标雨水径流蓄排设施相结合,技术产品应多样,并体现其生态化、实用性;技术设施的选择应根据设计目标、实际条件,体现设计方案的整体性、衔接性,我国雨水产业化应体现市场需求,向精细化、人性化、生态化不断发展。

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