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中图分类号:S60 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230057
1 风景园林生态学研究进展
关于风景园林生态学的研究,著名科学家钱学森教授在1958年3月曾经发表文章“不到园林怎知春色如许――谈园林学”。直到1999年末钱学森教授已发表各类论述有关园林、城市学的书稿、书信百余封,这意味着老一辈科学家们对于中国的城市、建筑、园林景观建设的高度重视,同时为中国城市的建设指出了方向。在最近20a,虽然中国发展迅速,但也从侧面带来一系列污染、破坏问题。以人文景观为例,开发公园增加旅游资源,取得经济效益,但这使得其他城市纷纷仿效,大力打造各种城市公园,以致于公园建成后的经营难以为继;目前,全国城市中开发的人造景观公园,成功率大概占总数的20%,其余的均为开发不当。
随着科技的不断进步,城市化建设不断加快,风景园林生态学也在不断的完善。生态自然观点的提出为城市化建设与自然之间的处理关系提供了新的解决思路和解决方法。在中央城镇会议上发表了讲话:“在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’”。社会经济的高速发展和生态环境的严重污染产生的不对等结构使得风景园林规划中越来越重视生态环境的弹性和自我调节能力,在整个生态环境中的建设中多方向的环境质量改善的措施在不断的颁布和实施。其中2015年国家颁布了“海绵城市”的试点项目,并通过评审选出了海绵城市的试点城市他们分别是:迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区。经过专家组的仔细审评确定的海绵城市试点城市目的是通过建设试点城市来观察海绵城市在生态环境改善中所起的作用,完善海绵城市并使它更大作用的发挥生态建设在环境治理中的作用,使海绵城市理论在风景园林规划中更为广泛的推广,海绵城市的技术的完善提供相关的技术数据和实践经验,使海绵城市理论在风景园林规划中的应用更为科学、合理、经济,通过最直接、简单有效的方法,得到最大的生态效益。作为园林规划设计的服务对象扩展到大地综合体,是多个生态系统的镶嵌体由人类文化圈和生物圈相互作用而形成的 [1]。
城市化之前,因为土壤的涵水和缓冲作用,大量的雨水在短时间内并不会迅速的汇入地表水系,河流的水位也不会在短时间内大起大落。城市的建设开发之后,的土壤面积在不断地减少,由于雨水无法渗入土壤,进入地下水系而形成的只能在城市地表水流径流,被人们称为“雨水径流”。众所周知在森林、湿地、丘陵、农田等自然环境中,并不会因为正常的降水形成积水灾,这是因为雨水通过地表的土壤可以直接渗入地下土壤中,进入地下的水系循环系统内,在城市化不断发展的进程中,因为城市的道路、硬质铺装景观、建筑面积的大量非渗透性的表面积在不断的扩大,以及对城市中河流、湖泊等自然水体的侵占、围湖造田,河道建设过程中大量采取硬质铺装的处理等,城市原本的生态系统遭受到了极大的破坏。面对正在不断恶化的城市生态环境,雾霾等恶劣天气的影响,在2014年2月《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中明确:“督促各地加快雨污分流改造,提高城市排水防涝水平,大力推行低影响开发建设模式.加快研究建设海绵型城市的政策措施”。2014年11月. 《海绵城市建设技术指南》:2014年底~2015年初,海绵城市建设试点工作全面铺开,并产生第1批16个试点城市。“海绵城市”的产生源于业内和学术界,他们常用“海绵”的吸附特性来比喻园林内对水和污染物的吸附能力。例如澳大利亚人口研究学者布吉(Budge)应用海绵来比喻城市对人ISI的吸附现[2]。“海绵城市”的提出在某种程度上是借鉴国外的经验,同时结合本国的发展特点,进行试点城市的建设。通过不断的研究和实践,现在的“海绵城市”理论和技术正不断的完善和进步,早在2003年俞孔坚曾提出“河流两侧的自然湿地如同海绵.调节河水之丰俭,缓解旱涝灾害[3]。但是提出这个理论仅仅是针对河道的调洪和蓄水而提出的,现在“海绵城市”的概念转移到城市甚至是整个地带区域的宏观理论。
2 海绵城市与生态系统的关系
在生态系统的循环中主要的循环包括大气循环、水循环、碳循环等。其中最为重要的就是水系统的循环,水循环是推动整个生态系统循环的根本动力,只有在水循环的前提条件下才能实现动植物的生长,物质能量的流动,从而使生态系统能够正常的运转。
在生水系统循环的过程中,解决地表水径流是解决城市中一下雨就看海的窘况的关键。现代工业的不断发展,使得新材料在社会建设中发挥着重要的作用,使得楼房的高度在不断提高,建筑的结构也在不断的提升,城市的路网不断的向外延展,城市的面积不断的扩大,整个城市形成一个有机的整体,这种有机体被视作是一个整体的生态环境,这种生态的环境在某种程度上对自然造成了一定的破坏,在更大的层面破坏了自然本身的生态系统。如果我们利用自然过程,收获其提供的免费服务,而不是去剥夺它的能力,那么另一种城市形态,乃至另一种城市文明的生活方式将赫然在目:人们会在街道旁或者公园种植蔬菜和粮食;洪水也会被城市所利用而非被拒于高墙之外;废物和废水会被自然过程吸收和净化;鸟类和其他本地物种会和人类共同栖息在我们的后院;人们会欣赏真实的自然之美而非训话或高强度人工维护下的自然[4]。面对这越来越严重的问题,海绵城市的理论提出成为了解决这个问题的关键。
3 海绵城市与风景园林规划的关系
风景园林规划在城市规划后期的建设作用越来越被人们所重视,绿地规划为人们提供城市生活所必须的绿色活动场地,降低城市的烟尘,噪音,温室气体等,还能为城市提供充足的氧气、水分和适合人类居住的环境。
海绵城市的建设过程中,最为主要的就是景观规划的合理性。在合理规划的前提下才能充分的发挥城市景观生态对城市空气质量、城市水土保持等生态环境建设中的作用。通过风景园林的规划设计,使得城市作为一个生态的整体,抵抗外界的干扰,形成更稳定的生态系统。城市园林不能墨守陈规地采用原来的建设方式,被动地实施养护、管理,应该以生态学的理论重新认识和建设园林并了解风景园林生态学对风景园林的影响和作用,认识园林植物在风景园林规划中所起到的重要作用,特别是要处理好生态植物与园林植物的群落关系,人与生态群落之间的关系,进一步加强园林绿化与经济效益的认识。只有这样才能充分发挥生态在风景园林规划中的作用。
4 海绵城市在城市建设中的应用
我国城市的大部分河道中依然是传统模式的建设方式,当面临城市遭遇雨水冲击时,城市河道的作用,也根本起不到吸水、蓄水、净水、供水的海绵体能,也不能减少城市内涝和季节性干旱对城市日常生活中水循环的干扰。这并不是中国自己的专利,比中国还要早的提出相类似的理论的还有很多国家,例如美国提出来的低影响开发(LID)、澳大利亚所提出的水敏感城市设计(WSUD)、还有英国提出的可持续排水系统(SuDS)、法国提出的替代性技术(ATs)等。这些理论所阐述的共同点就是减轻雨水循环对城市自然水文特征的影响,同时改善雨水的水体质量。
对于雨水进入河道的相关治理技术不断的发展和提出的过程中,产生了很多专门进行河道水体质量检测的相关技术标准,随着技术的不断提高,人工智能的不断开发和完善,使得现代技术对水体质量检测的标准也不断的升级。表1,是通过雨洪管理规划软件的基本设计指标,这个指标就是目前比较优秀的雨洪管理软件,由于开发较晚、设计理念相对成熟、商业化运作等,IWM Toolkit 的指标总体较突出[5]。
通过表1的监控测算数据,能够清晰的反应出lWM Toolkit 的直观性,所以能够在市场占有率更为广泛。
4.1 LID思维模式的引入
专家们在不断探索着人与自然和谐共处的自然理水方式。20世纪的美国就曾提出的一种较为先进的雨水管理模式,指在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征,其核心是维持场地开发前后水文特征不变,包括径流总量、峰值流量、峰现时间等[6]。LID的核心就是雨水调蓄方式,其中它主要包括雨水的入渗、蒸发、滞留、蓄集等。所采用的基本措施有生物滞留带、绿色屋顶、植草沟、雨水花园、储水池、透水路面等。借着这一思潮,政府职能部门提出了建设“海绵城市”这个理念。
4.2 绿色屋顶和雨水花园相结合
按照各物种自身的生物学特性,充分利用空间资源,让各种生物有机地组合成一个和谐、有序、稳定的群落[7]。绿地空间设计的最主要的方式是垂直绿化,而屋顶花园的雨水收集是生态学在风景园林规划中的重要应用。屋顶雨水污染程度轻,在绿色屋顶的过滤之后,雨水的净化标准完全可以满足灌溉要求。可以通过收集系统的收集直接进行存储,为以后在枯水期的时候供给社区绿化灌溉、浇洒道路、冲洗厕所以及车辆清洗等使用。这种模式的优点在于竖向的绿化和横向的绿化有机的结合起来了,形成一个整体,在雨水的净化处理时,收集储存形成一个行之有效的雨水收集系统。雨水花园的结构由内而外一般为砾石层、砂层、种植土壤层、覆盖层和蓄水层。同时设有穿孔管收集雨水,溢流管以排除超过设计蓄水量的积水,这样既能够满足对雨水的收集和利用同时也不会因为雨水的过量而造成植物的生长环境改变对植物的影响,同时能够避免对生态系统的破坏。
4.3 铺设透水装置
在人行广场、停车场等地区,大量采用具有渗水性能的面层铺装,渗水地面不仅可以减少地面的热量反射,还能保持土壤的生态功效。雨时能较快消除道路、广场的积水现象;当集中降雨时能减轻城市排水设施的负担,防止河流泛滥和水体污染[8]。
以上这些设施可构成一个雨水循环系统,自然降雨通过绿色屋顶和雨水收集装置,利用管道导入地下过滤器,城市广场水渗入蓄水池中城市道路水进入到附近的植被草沟,最终水分通过地下的雨水管网都汇集到生态置留塘中,置留塘水面蒸发,形成降雨,近而形成水循环。这样可以有效地控制雨水径流,减轻雨水径流污染,并且收集储存的雨水还可以用于景观灌溉等用途,相应地减少了对可饮用水的消耗。
以北京奥林匹克公园为例,整个公园是一个很好的“海绵体”,有效利用了之前提到的设施,园区包含雨洪收集、再生水利用、循环过滤净化、湿地净化等各种工程设施,总水系面积84.2hm2,总蓄水量130万m3,这些工程设施的外在形式表现为公园内的景观路面、休闲绿地、下沉花园、龙形水系、森林公园等,既做到了节水养水,同时还营造了一道亮丽的景观带。
据了解,整个园区的透水铺装地面约17hm2,下凹式地形17hm2,滞蓄雨水,减少灌溉量,水系滞蓄16.5hm2,雨洪集水池9个,容积7200m3 ,下沉花园蓄洪沟调蓄8000m3,渗滤、收集管网长60多km。整个奥林匹克公园每年的用水量超过1700万m3,其中利用再生水就有800万m3,将近全年总用水量的1/2。
5 风景园林规划在园林景观中的结合
景观生态学和风景园林学结合的范围随着社会和科学技术的不断发展而不断的扩大。近些年来,随着风景园林规划设计范畴的扩大,更多的生态学技术以及生态系统服务手段被引入了风景园林规划设计中。如废旧工厂改造中废物处理[9]。随着风景园林规划设计的对象和范围的扩大,除现有的主要以生物种群、群落生态学以外,生态系统和生态学等理论将逐渐应用在风景园林景观规划设计当中;随着风景园林景观规划设计中尺度的扩大,在陆生生态学、淡水生态学、湿地生态学、海洋生态学等生态学科中,将在滨水生态设计、湿地保护设计、海岛景观设计中也同样起到十分重要的作用;随着风景园林景观规划设计工作的不断发展,在大地生态学、景观生态学、城市规划生态学、经济生态学、数学生态学、污染生态学等学科中的交叉学科,生态学和风景园林景观规划设计关系更加密切;随着风景园林景观规划设计成果的不断创新和科学性要求的提高,在生态学技术手段和风景园林景观规划设计的前期勘察和数据整理收集过程中的应用,也会大大地提高,更多的生态学的技术手段将会出现在风景园林景观规划设计的整个设计、施工过程中。
6 小结
生态规划与设计已经成为国内外风景园林学科发展的重点和研究的热点之一[10]。实践所证明,风景园林景观规划和生态设计是一体的、协调的,在人类的需求与自然生态关系中,是将人类和自然资源的开发、利用及转化的影响降低到最低程度的重要途径之一。建议国家和地方政府给予更多的支持和投入,特别是需要提高基金项目资助的范围和力度,同时加强与国际上先进的技术进行交流与合作,从而达到园林景观规划与生态设计层面推动我国园林景观生态学科的研究和应用,使得我国的园林景观生态学能够达到世界顶级的水平。
参考文献
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[7]王祥荣.生态园林与城市环境保护[J].中国园林,1998,14(2):14-16
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中图分类号:F291
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2016)08-203-02
一、海绵城市的概念
海绵城市,简单地来理解,就是城市像海绵一样,在降雨过程中将雨水收集起来,等待需要的时候在释放出来,用于灌溉、冲洗路面、补充景观水体。城市可以像海绵一样压缩和恢复,能够最大限度上地防洪减灾。城市的“海绵体”不仅包括小区建筑物的屋顶、植草沟、园林绿化、透水铺装等,还包括城市的各种水系,例如江、河、各种自然人工湖等。
传统城市,未能考虑城市降水资源的综合利用,只考虑到“排”。传统城市雨水通过管道将雨水快速排出城市。随着传统城市的不断发展,道路硬化增多,不透水的路面面积大大增加,盲目的发展使得雨水无法下渗到土地内,这样就造成了城市的内涝和径流污染发生次数大大增加。和传统城市不同,海绵城市可以有效地解决城市内涝问题,对于维持房地产开发前后的水文特征,维持人与自然的和谐发展有着极其重要的作用。
二、安阳市城市概况
河南省安阳市处于太行山脉与华北平原交界的过渡地带,地势总趋势为西高东低,自西向东呈阶梯式下降,大致以京广铁路为界,西部为山丘区,间有小型盆地,最高山峰海拔1632米。安阳市东部为冲击平原,最低洼地海拔高度为50米。地貌由山地、山间盆地、丘陵、平原、岗地、泊洼六种自然形态组成。
安阳市全市多年平均水资源总量为16.403亿m3,人均水资源占有量为322m3/人,亩均水资源占有量301m3/亩,低于河南省人均占有量470m3/人、亩均占有量400m3/亩的水平,分别为全国人均水资源占有量的七分之一,亩均水资源占有量的六分之一,属于水资源匮乏,供需矛盾严重的地区。
三、海绵城市的构成
海绵城市利用低影响开发雨水系统,使得开发前后的环境水文保持不变,能够使得城市像海绵一样吸收和释放雨水,达到调节环境的目的。低影响开发影响的种类有很多,以下就介绍几种低影响开发设施。
绿色屋顶,顾名思义是将植被种植于各类建筑的屋面、天台、露台等。绿色屋顶由建筑屋顶的结构层、防水层、保护层、排水层、隔离滤水垫层、蓄水层和种植基质、植被层组成。绿色屋顶可以有效地增加小区的人均绿化面积,以30万m2的住宅小区为例,假设屋顶面积为25%,则将近有7.5万m2的绿化面积;传统的屋面材料在视觉上观感较差,绿色屋顶则能带给人赏心悦目的感觉;绿色屋顶还能调节屋顶温度,研究表明,在夏日屋顶最高温度可达80摄氏度,而冬天最低可达零下20摄氏度,巨大的温差容易导致屋面材料老化,而绿色屋顶可以克服这一缺点,种植植被的屋面夏季温度通常可以保持在20~25℃,可以有效地防止屋面的老化变形,减小了屋面裂缝的可能,提高了建筑物的使用寿命。同时在冬季,绿色屋顶可以起到保温的作用,统计表明,冬季无绿色屋顶的屋面比有绿色屋顶的屋面温度低2.4℃;绿色屋顶可以有效地截留雨水,削减雨水径流总量,减少排水不畅和洪涝灾害。同时,绿色屋可有效的节约水资源,促进环境的保护和水循环的平衡;绿色屋顶可以吸收空气中的灰尘及二氧化碳,减少温室效应。植物可以通过光合作用及叶片的吸附等作用,对空气污染进行削减。同时,绿色屋顶可以通过绿化层的滞留、吸收,将屋顶的污染物有效削减。从而保护大气环境和水环境,免受破坏。
透水铺装是指将孔隙率较高、透水性较好的材料应用于道路路面。它可以使雨水进入透水铺装的内部,贮存适量的雨水或随内部的排水管道排出,减少洪峰流量,削减径流系数。透水铺装由土基、垫层、基层、过滤层、面层等构成。透水铺装可以有效的削减径流流量,使雨水迅速的入渗,减少洪涝灾害的风险;使得水资源得到有效的补充,利于生态环境的保护;透水铺装可以使路面无积水或有少量积水,从而增强道路的安全性能,保证了行人和驾驶人员的生命安全;透水铺装的较大孔隙不仅可以吸收噪音,还可以缓解温室效应,使得路面温度得到有效的降低,延长道路的寿命。
植草沟又称为植被浅沟,是一种种植有植被的具有景观欣赏性的地表沟渠,它可以通过重力流收集、转输和排放雨水。植被浅沟既是一种径流传导的设施,也可以与低影响开发的其他设施一起,输送径流雨水并且收集、净化雨水。植被浅沟根据构造的不同,共分为干式植被浅沟、湿式植被浅沟和转输型植被浅沟三种。植草沟可以有效地滞留雨水,促进土壤的渗透。同时,它还可以减缓雨水的流速,保持水土,削减径流量。植草沟对于污染物的去除和迁移也起到了较好的作用。
雨水花园通常建设在地势低洼的地区,由种植的植物来实现初期雨水的净化和消纳,是低影响开发技术的一项重要措施。雨水花园具有造价低、管理维护方便,易于与当地的景观所融合等特点。它被欧、美等多个国家广泛应用在居住小区、商业区等不同的地区。雨水花园主要由蓄水层、覆盖层、种植土层、人工填料层和砾石层等五部分组成。重金属、沉淀物等不同的污染物质随雨水径流汇入雨水花园。通过植物的吸收、微生物的作用等,将污染物去除。植物的根系,对土壤的净化也起到了一定的作用。雨水花园可以有效地去除氮、磷等污染物,与传统的措施相比,具有成本低、与周围环境融合度高、不产生其他污染等优点。
下沉式绿地有广义和狭义之分,广义的下沉式绿地除包括了狭义之外,还包括渗透塘、雨水湿地、生物滞留设施等;狭义的下沉式绿地,又叫下凹式绿地,低势绿地,指高程低于周围的路面或铺砌硬化地面约20cm内的绿地。下沉式绿地可以在降雨时,让雨水较大程度的入渗至绿地中,滞留大量的雨水,避免了传统方式中雨水管渠的阻塞、下水缓慢等问题。雨水中携带了较多的有机污染物和无机物等,随着雨水径流进入下沉式绿地。下沉式绿地可有效的阻断面源污染,使污染物得到削减。下沉式绿地的建设,减少了雨水检查井的修砌,避免了雨水井盖的偷盗事件,确保了行人的安全,防止伤人事故。
蓄水池指专门储存雨水的收集利用设施,同时它能够削减洪峰流量。蓄水池需结合当地的土质、地形等条件,可选用钢筋混凝土、砖砌等多种形式,用于地上或地下。蓄水池可用于具有雨水回用要求的小区等,回用的雨水可用于冲厕、浇洒绿地、景观用途等。
湿塘是指具有收集雨水和净化雨水的功能,是景观水体的一种。湿塘能够在平时发挥其景观功能,供人们休闲和娱乐。在降雨时,发挥雨水调蓄的功能。湿塘可以用在居住小区、公园、广场等具有较大空间的地方,对于生态保护和丰富居民生活有着重要意义。
四、构成海绵城市低影响开发小区案例研究
低影响开发的技术措施的探讨,主要是为了指导工程实践,为建设海绵城市奠定坚实的基础。下面通过对安阳市某小区的工程案例的模拟,探究低影响开发技术措施的环境效益、经济效益和社会效益,同时利于低影响开发技术措施的推广与应用。
御水园商住小区建设项目位于安阳市中华路与金沙大道东北角,项目规划总用地面积21.5公顷,规划总建筑面积71.07万m2,容积率2.47,建筑密度22.05%,绿地率达42.35%。项目主要由23栋高层住宅楼和17栋多层住宅楼组成,设计总户数约3295户。小区以水为名,小区内有河流通过,正符合了海绵城市合理利用雨水的初衷,河道的经过也有利于小区进行低影响开发。
现对该小区低影响开发的效果进行简单的评估,以判定低影响开发技术措施对于建筑小区的作用:在建筑小区的各个高层的屋顶建设绿化屋顶,种植适宜安阳市当地的种植植物,从而削减屋顶雨水径流量,减少径流污染,提高屋顶的美观及楼宇的舒适性。小区的人行道、广场等地、非机动车道均采用透水混凝土铺设,以促进雨水的尽快渗透,减少小区雨后的积水,确保行人的安全,降低小区的噪声,减少环境污染。小区绿化均设置为下沉式绿地,下沉深度比地面高程低约100mm左右,使雨水从路缘石的缺口处流入绿地。在小区设置雨水花园,从而减少雨水的径流总量,削减径流污染,提高居住小区的生活质量。
结论
安阳市是水资源匮乏的城市,水资源有着很大的不足,同时水资源污染的问题也十分严重。由于城市化进程的不断推进,居民小区拔地而起,不透水路面面积的增大,造成了安阳市部分低洼地区逢雨必涝的现象。本论文针对以上问题进行分析研究,得出以下结论:
海绵城市安阳市小区建设中应用是十分有必要的。海绵城市将传统的雨水管渠与低影响开发技术措施相结合,使得城市在小区开发前后的水文及生态环境特征保持不变,在抵抗自然灾害时,如同海绵一样,具有一定的“弹性”。在安阳市建设海绵城市,需要利用低影响开发技术措施从源头、中途和末端三方面进行控制。源头的控制,可以通过绿化屋顶、初期雨水弃流、渗透井、植被浅沟等措施实现;中途的控制,可以通过透水铺装、下凹式绿地、雨水沉淀池、滞留池等措施来实现;末端的控制,可以通过稳定塘、湿塘、人工湿地、渗透塘、雨水花园等措施来实现。
参考文献:
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[3] 张伟,王建龙,王思思.利用绿色基础设施控制城市雨水径流[J].中国给水排水,2011,27(4)
一 、引言
绍兴市柯桥区位于浙江省中北部,绍兴市北部,会稽山北麓,地处长江三角洲南翼。柯桥区位于浙江中北部地区,北部地处绍虞平原,南部紧靠会稽山脉。气候温和,四季分明,雨量充沛,降水时间分布季节性明显。属于东亚季风区,季风气候显著。年平均降雨量1469.8mm,最多年雨量为1806.2mm,出现在1975年;最少年雨量为911mm,出现在1967年。汛期主要集中在5月到10月。年平均雨日为158.6天,年最多雨日达227天;年最少雨日为134天。
防洪排涝河道整治一期工程是以防洪、排涝为主,结合改善水环境等功能的综合性水利工程,2009年被省发改委列入省重点建设工程A类项目。截止2014年底,柯桥区已建成滨海闸枢纽工程和姚家埠至滨海排涝闸17.6公里河道治理工程,完成总投资约4.5亿元。2015年以来,柯桥区水利水电局一面增强施工力量、优化施工组织,一面与相关镇街紧密配合加大政策处理力度,深入村居及时协商解决问题,进一步加快推进防洪排涝河道整治一期工程,取得了明显成效。
工程建成后,将基本形成绍兴平原排涝快速通道,使河道防洪标准达到50年一遇,治涝标准达到20年一遇最大24小时暴雨不受淹,切实增强绍兴平原的整体防洪排涝能力,优化水生态环境,促进柯桥区经济社会的可持续发展。
二 、城市排水系统
城市排水系统是一项不可或缺的基础设施,对城市的正常运行起到了重要的作用。城市排水系统与给水密不可分,共同组成了现代城市的水循环系统。城市排水系统的合理与否直接关系到了城市的全局发展,而城市排水工程是处理城市污染、城市排涝和防洪等的骨干工程。排水系统包括道路排水管网、泵站、具有调水蓄水功能的湖塘、河道以及污水处理厂等相关设施。
城市排水系统作为城市的使用设施,受到了气象、地表水位差、电力中断和排水系统规划等因素的影响。在南方一些城市中,城市排水设计过程中存在很大的不足,如城市河道设计过于拘谨,城市治水不合理,治水机制缺乏合理性。给水缺乏节水系统的控制,造成水资源的浪费。在排水过程中,经常会由于污水造成周边土地和环境的破坏,影响城市的可持续发展。
如今,我国很多城市一逢暴雨就“看海”的情况经常出现,这种现象的产生就是由于在规划初期未能对城市排水充分考虑。通常,在进行排水系统规划时要考虑排水分区、排水管网设置、可持续、与周边区域结合和加强管理体制等几方面。
三、 排水系统新理念
2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”概念首次提出;2013年12月12日,在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调:“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。而《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建(试行)》以及仇保兴发表的《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》则对“海绵城市”的概念给出了明确的定义,即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。提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。
国务院办公厅出台“关于推进海绵城市建设的指导意见”指出,采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施,到2020年将80%的降雨就地消纳和利用。建设海绵城市,首先要扭转观念。传统城市建设模式,处处是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水,以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念,往往造成逢雨必涝,旱涝急转。根据《海绵城市建设技术指南》,城市建设将强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。
海绵城市建设应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。建设“海绵城市”并不是推倒重来,取代传统的排水系统,而是对传统排水系统的一种“减负”和补充,最大程度地发挥城市本身的作用。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性,协调给水、排水等水循环利用各环节,并考虑其复杂性和长期性。
作为城市发展理念和建设方式转型的重要标志,我国海绵城市建设“时间表”已经明确且“只能往前,不可能往后”。全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。确定的目标核心是通过海绵城市建设,使80%的降雨就地消纳和利用。围绕这一目标确定的时间表是到2020年,20%的城市建成区达到这个要求。如果一个城市建成区有100平方公里的话,至少有20平方公里在2020年要达到这个要求。到2030年,80%的城市建成区要达到这个要求。
四 、设计合理性――以绍兴市柯桥区为例
2015年,柯桥区实现全部工业总产值3971.83亿元,其中规模以上工业总产值3478.32亿元,增长2.5 %。全部工业实现主营业务收入3880.30亿元,其中规模以上工业实F主营业务收入3386.79亿元,增长2.9%。
实现规模以上战略性新兴产业产值939.95亿元,占比为27.0%。大纺织业实现产值2263.76亿元,增长5.4%;实现利润120.75亿元,增长16.9%。非纺业实现产值1214.56亿元,下降2.4%;实现利润69.90亿元,下降12.6%。新产品产值1139.35亿元,增长25.8 %,占规上工业产值32.8%;规上高新技术产业产值277.76亿元,增长4.0%,占规上工业产值8.0%。
结合柯桥区域经济特殊性,以合理运用城市水资源,达成现代化城市的可持续发展为目标,需要从三个不同角度去设计,在进行排水系统设计时还应充分考虑纺织产业的分布。
1. 宏观层面。
从宏观角度分析得出排水系统设计所面临的问题,相邻城市、相邻地域已不是规划区内的问题。一方面,给水安排需要围绕水源及节能、合理供水及保证溯源平衡为基础;另一方面,排水系统需要以防洪排涝及控制污染为目的。
(1)防洪排涝
防洪排涝可分为两部分,即防外洪及排内洪,外洪重在防,内洪重在排。考虑源头不同的水,也通常用不同的解决方案。城市的水一般是雨水降落产生,所影响范围不会太大。
瓜渚湖位于柯桥中国轻纺城东北,南阔北狭,南北长2公里,东西长约1公里,水面面积1.5平方公里,为绍兴平原第三大湖。瓜渚湖与大小坂湖是柯桥海绵城市的重要组成部分。柯桥河网密布,将河湖连通不仅将改善了周边区域的生态环境,也为工业及农业发展提供丰富的水源保证,对柯桥经济社会发展和水生态文明建设起到重要和不可替代的作用。从当前和未来经济社会发展及生态恢复等方面的需求来看,实施河湖连通工程意义深远,效益重大。
(2)水资源平衡
合理供水及保证水资源平衡可在一定程度上解决水资源短缺及分布不均的情况。在规划城市建设时,必须考虑水资源供需是否平衡。合理供水可改善水质,节约资源,推动供水行业发展。
(3)污水处理
污水集中处理,水质水量稳定,但建管道总费用高,设备庞大,耗能大,技术和管理水平要求高。污水分散理优点与缺点共存,如何将污水集中处理和分散处理相结合,二者取长补短显得尤为重要。
2. 中观层面。
本层面有承上启下的作用,其重心主要在于城镇及片区的给排水系统(包含并不限于中心城区的给排水规划设计和污水处理厂的规划设计)。
(1)给水系统
在大多数居民及单位使用了变频装置,尤其是广泛适应了城市给水管网智能化供水设备的前提下,供水的日变化系数增大以及高峰用水量的增加导致水厂的供水工程加大,这是中观最值得注意的问题。
(2)雨水系统
雨水系统、防洪排涝和城市竖向规划三者相辅相成,市区内河通常采用五年一遇水满不外流的设计标准,洪峰相遇的概率很高,而排水管道的出流往往也是高压性的。因此,雨水系统需要定期校对压力流,并且及时调整竖向标高,防止溢水情况的发生。
(3)污水系统
柯桥老城区与新城区并存,在老城区应采用分流制,而在新城区宜选用合流制。根据污水处理厂厂外管网工程实验表明,分流制需要在化粪池口开口,并选用具有专业技术的团队实施监督及施工。柯桥属于中小城市,因此也应考虑在进河流前设置截流干管,使早期雨水和污水通过截流干管都进入水处理厂,节省投资。另外,污水也可经过中水回用等处理,投入景观设施,或者运用物理及化学方法,改善水质后再使其流入内河。
3. 微观层面。
要实现可持续发展必须进行创新,运用创新思维及技术去解决问题。城市排水规划环环相扣。在微观层面,重担就要落到每一个工厂、每一个居民区和每一个排水系统的设计上。
重度耗能低量负荷的这种低形式是不符合中国现代国情的,而延时曝气的方案也会适时淘汰。而移动床、流化床、A/O工艺法均可为中国当下的发展方向。污水管道最常用材料是塑料复合管材,PE管质量好,PVC-U管使用广泛,具有较高的抗冲击性能和耐化学性能,PVC管通常用于排污管道。在施工时要分层夯实,尽量保证管道的回填质量,防止管道因回填质量的问题而变形超标。雨水属于水循环中的一个环节,若对其合理拦蓄和利用,将可以节省资金,促进生态发展。
(1)疏河道。“深淘滩,低作堰”,这是久经历史检验的治水良策。疏拓作为柯北直排钱塘江骨干河道的滨海大河,充分利用钱塘江潮位低、持续时间长的排涝优势,畅通北排通道,有效降低柯桥地区水系水位。结合清水工程和河道总体规划,疏浚拓宽柯桥所有骨干河道,如瓜渚湖、直江、东小江,整治河道上的违章建筑物和构筑物,经科学预测,此项措施可在暴雨期间降低城区水位12厘米,降低柯北水位10厘米。
(2)建设城市下沉式广场,起到分流雨水的作用。
(3)控制绿化标高,颠覆原先的绿化种植设计思路,从高于路面到低于路面,至少绿化地面与路面齐平,最好能低于周边地面标高5至25厘米,形成下凹式绿地,使绿地上的自然降水能渗入地下,减少路面径流。四是科学制定雨水径流控制标准,扩大可渗水地面面积。通过这些措施,既增强了城市排水防涝能力,又提高了城市的亲水性、透水性,对于减轻管网排水防涝压力也大有裨益。
五 、结语
在五水共治的大背景下,柯桥区坚持科学发展观,贯彻节能环保理念,加大雨水公园、植草沟、雨水调蓄池、下凹式绿地和可渗透停车场建设,分类别,科学定标准;治点线,注重抓管理;强预测,提前降水位;调蓄洪,多举措并重,在城市排水方面取得了显著成效。
参考文献
[1]李春院. 浅谈城市市政给排水的规划设计[J]. 江西建材,2016,14:16-19.
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[3]温善荣,黄金军,陈阿萍. 浅谈生态水利在城市水利设计中运用[J]. 湖南水利水电,2016,02:74-76.
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)08-0100-02
1.引言
当今中国正面临着水资源短缺,水质污染,洪水,城市内涝,地下水位下降,水生物柄息地丧失等各种各样的水危机,问题非常严重。在这样的背景下,2014年10月中华人民共和国住房和城乡建设部了《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》),其总体目标是强化城市径流雨水源头减排的刚性约束,使城市开发建设后的水文特征接近开发前,有效缓解城市内涝等。因此,海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发。20世纪90年代的澳大利亚出现了一种城市规划新方法――水敏性城市设计(WSUD),如今WSUD为解决城市水体、污水和暴雨雨水等问题提供了更多的商业机会,并转向关注水体污染、水土流失、城市内涝等近年来影响人们生活的城市水问题。《水敏性城市设计评估选项》(以下简称《选项》)编写于2009年,并随水源提倡法案条文(National Water Initiative(NWI))的发展而得到了一定的发展。
《指南》建设流程和内容已成为海绵城市建设试点的参考依据,通过对《选项》的评估过程和方法进行介绍,并比较研究国外雨洪管理体系,促进中国海绵城市的建设。比较方面包括二者的目标、场地类型、具体设施三个方面。我国在海绵城市建设过程中应当注重不同基址条件对海绵城市建设的适宜性,因而还补充介绍了WSUD的评估选项和内容,以说明在海绵城市设计阶段的场地评估对海绵城市建设的必要性。
2.设计目标
WSUD的目标设定包括以下几个方面:从功能角度出发,注重雨水措施的生态多功能性。“水质”目标包括减少污染荷载及环境保护的多重目标。“水量”目标包括对径流持续时长、洪水频率、峰值流量和径流总量控制。“养护”目标包括敏感区域维护和自然排水系统养护等目标。“水供给”目标包括饮用水需求和供给缩减及可持续循环。我国《指南》的目标设定于规划阶段,目标包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用。其中低影响开发雨水系统的径流总量控制一般采用年径流总量控制率作为控制目标。且径流总量控制目标以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌的径流排放量为标准。
《指南》的目标着重于雨洪径流总量控制,目前径流污染强调对悬浮物(SS)年总量进行控制,在污染严重的区域并具有过量的有害化学成分类型的情况下,其原有功能会受到影响的同时也可能发生二次污染。因此用地类型应当具体到实际项目中,宜结合专业分析软件与单项设施事先进行适宜性评价。
3.具体设施
最佳管理实践(BMP):是指在WSUD中具有保护、收集、治理、传送、存储和再利用水资源的结构和非结构性元素。WSUD结合了工程和非工程措施,并且能够影响开发过程中居民的用水行为。导则将工程性BMP分为了两个种类集群,包括“饮用水需求缩减技术”以及“暴雨雨水管理技术”,并对其特征进行介绍。
《指南》中将具体设施按功能分为渗透、存储、渊节、传输和截污净化设施。指南列出了每种设施的施工做法。在实际建设项目中,应当注重设施中不同土壤类型的渗水能力需要与设计目标的降雨频率相适应,以确保在规定时间内各个设施能够将其中的雨水排空以承担下次降水事件;此外《指南》中欠缺对每种措施所承担的污染物去除功能的量化评估方法。
4.场地类型
最佳规划实践(BPP):指WSUD的基址评价,规划和设计部分,是由在城市范围内能够达到特定的管理目标的最佳实践规划方法所构成的。它基于基址的物理和自然属性以及容量评价,将水体和相关环境管理目标融入规划和设计中。
《选项》中将BPP所涉及的场地类型划分为:公共开放空间网络;房屋、道路布局;街道景观等几种场地类型。《指南》巾的场地类型分类也囊括了所有城市室外用地类型,针对各实际情况提出了参考设计理念,并提供了设施规模计算方法,此方法已运用于大量理论研究中。
基于现有的BMP,在具体的发展类型和用地规模中则可以在现有工程技术成果中选用适当的BMP达成WSUD设计目标。与中国海绵城市建设导则不同之处在于,该导则同时也将饮用水供需缩减技术与雨洪管埋技术同时加入到了WSUD中,每项技术措施各自对应各种类型的场地提供了一系列是否适宜的建议,并由等级评分的方式决定是否选择某项具体措施。
5.WSUD选项的评估
《选项》的特点在于其WSUD选项评估,可以分为对WSUI)选项的价值评估和WSUD评估过程。WSUD选项的价值评估方法利用了三重底线对各个选项进行评估,但这种方法若进行量化则更佳;在WSUD评估过程中,将评估尺度分为了三个等级,第一等级是广域评估,作用是保证WSUD达成总体目标:即现有成果是甭达到总体水文影响最小化、是否保护环境的特定生态功能、是否具有备用水源、是否达到总污水处理目标、总成本是否最低等;第二等级是局部范围评估,该评估确定的是具体目标(包括水质,水文和饮用水,污水减排目标等)所对应措施的类型。第三等级是详细评估,即埘详细设计要素的评估以及检查与导则不相符的技术措施。评估过程由第一等级逐级发展至第三等级。
5.1局部范围水敏性城市设计目标的评估
在局部范围WSUD目标评估中,导则将评估过程以不同的技术类型分为两部分:“暴雨雨水管理技术”评估和“饮用水缩减技术”评估。在前者的评估中,评估方法分为两步,第一步是WSUD措施针对特殊的基址的可行性、适宜性和威胁性的基址评估。基址评估利用评分系统来衡量WSUD措施实施的危险因子的重要性,如果危险闪子得分高,其重要性也会随之提升,危险因子包括平均坡度、年均降水量、土壤渗透能力等。并且对每一项危险因子进行权重分配再合计总分,从而得出该项评估结果。根据不同的分数段又推出了低、中、高实施风险所分别对应的评估等级和与其形成正比的所需信息量(图1)。
第二步则需确定WSUD所采用的过滤净化技术是否能达到相应过滤目标。例如在暴雨过滤净化评价中,单一过滤设施都应有多种功能和形态,该导则罗列出不同占地面积的治理设施所能承担的过滤和净化能力,其研究成果显示其面积与所承担的过滤功能数量和可过滤的污染物粒径以及限制因素数量成正比。所以需要根据设计方法措施的限制性因素因地制宜地选择合适的对象及规模。
5.2综合化的暴雨、雨水和污水评价
在局部评估过程之后则是整个设计方案的综合化评估。WSUD综合化适宜性评估项是基于水质、水量、水供应、污水、环境设施的WSUD总体目标而设立的,选择适当的BMP并进一步进行量化评估,以确定最适合解决基址特定问题的措施,量化评估中得分过低的项目需要对其必要性进行判断。
针对分值低的特定低分BMP则需要对其缺欠功能进行补充,并对为每个BMP重新进行适宜度量化评分,具体设施正如前文所述分为两个方面,“饮用水缩减技术”以及“暴雨雨水管理技术”。用这些具体BMP设施再次与以上评价方面一一对应,分析评估其适宜性,得出的评价结果对整个WSUD项目都有参考性的价值(图2)。
《选项》以评估的方式将基于实际条件的BPP所对应下的BMP与最初的总体WSUD设计目标相互融合,一旦在评估过程中发现某些BPP与整个项目不相符合,则会进行调整和重新评估,即第三等级详细评估的任务。
6.结论
经过对《指南》和《选项》的目标、设施、场地三个方面的相同与不同之处的分析,应当认识到我国海绵城市还处于初期建设阶段并且详细介绍了后者的评估过程和方法,从而得出《选项》对我国《指南》所具有的借鉴性意义。
(1)从二者的设计目标量的比较可知,在总体目标的设定阶段益将目标设定得更为充分,需要考虑污染较为严重和降水频率较高的条件下,降雨事件对设施排水的不利影响;并在污染物净化目标方面加以完善,以保证设计目标对项目的整个生命周期发挥导向作用。
(2)由于《指南》中的各种技术措施相比于《选项》缺乏系统的评估及评估方法的介绍,其在不同条件下的净化能力、使用寿命、建设成本、适应能力等各项数据据应经过专业评估和实验得出,为项目各个目标提供参考数据。
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俗话说:“尺有所短,寸有所长。”你最大的毛病就是做事磨磨叽叽,拖拖拉拉,不善利用时间。如果这个毛病改正了,你就可以和亢啸唯媲美了。正如一位伟人所说:“时间就像海绵里的水,挤一挤,总是有的。”做事快而好,会利用时间,这样就既学好了,又玩好了,一箭双雕啦!
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湖北襄樊人民路小学四年级:牙买加咖啡
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中图分类号:TU986
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)01007407
1引言
黄土高原多年来的水土流失和风沙问题,一直困扰着当今中国,这不仅是民生问题,更是关乎我国西部地区经济发展社会进步的重点问题。
1973年我国在陕西省延安市的安塞县建立了安塞水土保持综合试验站,是科技部国家重点野外台站和中国科学院生态系统研究网络终点站,为我国黄土高原地区生态保护问题提供了有效的实验支持和科学依据。多年来关于黄土高原水土保持和生态环境建设,我国做出了巨大努力,曾与多国合作共同开展研究。为有效防治黄土高原水土流失我国先后实施了一系列水土流失重点防治工程。
近年来,国家进一步加大财政投资,为黄土高原水土流失综合防治和生态状况提供了重要的支持。据《中国科学报》统计,截至2011年,黄河流域累计治理水土流失面积近23万km2,从20世纪90年代末黄河流域土地植被覆盖率低于10%增长到约30%。
众所周知,黄土高原是西北地区最为棘手、最难治理的区域,它的困难不仅是由于涉及面积区域之广,更在于气候自然条件的影响下其独特的地理特征,与我国其他地区有所差异。黄土高原地区的治理关乎整个西北地区的经济发展以至整个中国的经济发展。
2黄土高原区域地貌分析
黄土高原是世界上最大的黄土堆积区,也是世界上独一无二的自然地理区域,位于中国中部偏北。黄土高原地区的黄河流域西起日月山,东至太行山,南靠秦岭,北抵阴山,横跨山西省、山西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区与河南省等黄河中游七省的50个地(市),317个县,全区总面积约64.2万km2,其中水土流失45.4万km2。黄土高原平均每年输入黄河的泥沙量达16亿t,是我国甚至全世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。
2.1黄土高原成因与分类
2.1.1黄土高原区域位置
黄土高原具有特殊的自然生态特征。它是世界最大的黄土高原,在中国中部偏北,包括太行山以西、秦岭以北、青海日月山以东和长城以南的广大地区,面积约40万km2,海拔1000~1500 m。除少数石质山地外,高原上覆盖深厚的黄土层,黄土厚度在50~80 m之间,陇东、陕北厚达150 m,最厚的地方达200 m。由于历代战乱、盲目开荒放牧及乱砍滥伐导致高原的植被遭到严重的破坏,加之黄土的土质疏松,水土流失极为严重,形成“千沟万壑”的黄土地貌(图1)。
2.1.2黄土高原历史成因
新生代早期,全球性气候变暖,我国各地区包括黄土高原的早第三系地佣喑屎旎蚯澈焐,说明当时气候比较炎热。早黄土形成于不同的气候条件下,因而有不同的外观颜色。综合黄土高原黄土剖面颜色在垂向上的变化,自下而上大体可以分为4个主要颜色段:第一段,浅红黄色段;第二段,棕黄色段;第三段,灰黄色段;第四段,褐黄色段。黄土颜色自下而上由红黄―棕黄―灰黄―褐黄的变化。
更新世时期,干旱气候开始显著。到全新世,黄土高原则明显地旱少雨的气候所控制,北部向沙漠化方向演化。在整个第四纪时期内,黄土高原的古气候环境的主要变化时期是中更新世早期,中更新世晚期和晚更新世末期。
黄土高原环境的变迁,有其自然的因素,这与全球气候变化有关,但也有人的因素,如黄土高原森林的砍伐,草地的破坏,土地利用不合理造成的土壤侵蚀,导致高原自然环境恶化。文物工作者和地质科技人员曾经在宁夏回族自治区泾源县、彭阳县等地发现的古生物化石研究证实,约在6000万年前,黄土高原被水所覆盖,现在的山峰则是当时水中的孤岛。
在距今6000万年前,地壳发生剧烈断块式上升与下降,到了距今24万年前,六盘山、月亮山等发生剧烈的上升运动。此后,随着山区间歇式继续上升,广大的丘陵区均沉积了厚度不等的风成黄土,在盆地中心或山麓地带则有冲积砾岩和黏土,大量的黄土堆积,覆盖了山坡丘陵,形成了现代黄土高原的地形地貌。
2.1.3黄土高原分类
根据地貌的形成过程和特点,可分为以下几个部分。
(1)陇中高原。一称陇西高原,位于六盘山以西,是一个新生代的拗陷盆地,属盆地型高原,海拔1500~2000 m。地形破碎,多梁、峁、沟谷、垄板地形。
(2)陇东、陕北高原。包括六盘山以东,吕梁山以西,渭河北山以北,长城以南的地区。也是一个盆地型高原,海拔800~1200 m。经强烈侵蚀,除少数残留的黄土塬外,大部地区已成为破碎的梁峁丘陵。其间只有少数基岩低山突起在高原之上,状似孤岛。
(3)山西高原。包括五台山、恒山以南,伏牛山以北,太行山以西,吕梁山以东的地区。它由一系列褶皱断块山与陷落盆地组成。山地有吕梁、恒山、五台、中条及太行等山,盆地有大同、忻县、太原、临汾、运城等。除河谷平原外,大部地区海拔在1000~1500 m,石质山地构成高原的主体,黄土堆积仅限于盆地及山间谷地,分布范围约占全区面积的40%。
(4)渭河平原,一称关中平原。位于渭河北山与秦岭之间,西起宝鸡,东至潼关。
2.2黄土高原地形地貌
2.2.1陕北黄土高原自然地理概况
(1)地形地貌。黄土高原由黄土丘陵、黄土台塬和石质山组成,地面地形破碎,地形落差普遍,一旦遇上大雨或暴雨,黄土受坡度的影响特别容易坍塌,故不利于水土保持。
从地形上来看,黄土高原北方是我国内蒙古高原,东面是华北平原,西边是广大的西北内陆地区和青藏高原,黄土高原大面积地区黄土覆盖,境内形成了黄河中游重要的自西北向东南流向的黄河支流,主要有渭河、泾河、洛河、汾河。这些河流汇入到黄河,形成一些小平原,平原地带土壤肥沃,农业发达,特别是渭河平原和汾河谷地,是黄土高原人口最密集,农业最发达的地区。
(2)气候水文。黄土高原的位置位于我国东部沿海和西北内陆之间,处在我国来自太平洋的东南季风和暖湿气流向西北吹送的通道中,故气候带有明显的过渡性,为我国东南沿海温暖湿润的季风气候向西北内陆干旱气候过渡的半湿润、半干旱的温带大陆性气候。区内从东南向西北依次为暖温带半湿润气候、半干旱气候、干旱气候。
(3)土壤植被。黄土是第四纪以来经过风的吹扬、搬运、堆积形成的,黄土疏松多孔,粉沙质,质地均一,垂直节理发育,因而易被冲刷,加之其所在的黄土高原地区降水在年内降水高度集中,多暴雨,特别容易造成严重的水土流失。广大的地面被长期冲刷形成众多的沟谷,沟谷切割地表形成黄土高原特有的黄土塬、黄土墚、黄土峁。这几种黄土地貌的共同特点是黄土层的边缘被流水强烈冲刷、切割,不同之处在于黄土塬顶部平坦、黄土墚顶部狭窄成长条,而黄土峁是孤立的黄土丘,根本原因在于它们处在不同的发展阶段。在黄土高原这种干燥、半干燥的气候条件下,这些粉尘相互之间的结合并不紧密,所以黄土具有多空隙、结构疏松的特点,并且垂直节理发育明显。
这样的黄土层比较透水,颗粒小又决定了黄土容易溶于水,黄土的这些特性,使黄土高原特别容易受流水的侵蚀作用。地表光秃,缺少植被的保护。植被具有良好的涵养水源,保持水土的作用。大面积的植被覆盖对防止水土流失,保持土壤肥力,调节气候具有重要的作用。而目前我国黄土高原森林覆盖率不足10%,远低于世界平均水平,高原绝大部分面积是支离破碎的黄土,风沙漫卷,暴雨来临泥沙俱下,加剧了水土流失。
(4)资源基础。黄土高原煤炭资源丰富,人类的修路、开矿等工程建设破坏地表。黄土高原人口众多,煤炭资源特别丰富,开发煤炭资源是当地经济发展的重要内容。但这些经济活动不可避免地破坏地表,甚至导致永久性的不可恢复。
2.2.2黄土高原人文地理概况
(1)人类活动。自秦汉以来黄土高原经历了三次滥伐滥垦。 第一次是秦汉时期的大规模“屯垦”和“移民实边”开垦。这次大“屯垦”使晋北陕北的森林遭到大规模破坏。
第二次是明王朝推行的大规模“屯垦”,使黄土高原北部的生态环境遭到空前浩劫。据考证,明初在黄土高原北部陕北(延安、绥德、榆林地区)和晋北大力推行“屯田”制,竟强行规定每位边防战士毁林开荒任务。从这里不难看出,明代推行“屯田”制对环境破坏之严重。
第三次大垦荒是清代,清代曾推行奖励垦荒制度,垦荒范畴自陕北、晋北而北移至内蒙古南部,黄土高原北部和鄂尔多斯高原数以百万亩计的草原被开垦为农田,使大面积的土地沙化,水土流失加剧。
并且黄土高原地区存在着显著的人地矛盾,人多地少,生a方式落后。黄土高原农垦历史悠久,人口众多,随着人口的不断增长,人多地少的矛盾日益突出,加剧了人类破坏性和毁灭性的开发。导致森林日益减少,土壤日渐贫瘠。
现在,黄土高原地区总人口1.08亿人,其中农业人口7333人,占总人口70%以上。据 2008 年统计,国民总产值1.85万亿元,农民人均纯收入3196元。人口密度为167人/km2,相当于全国平均水平的122.9%,人地矛盾更加突出。
(2)河流交通。黄土高原地区面积大于1000 km2的直接入黄支流有48条,其中水土流失严重、对干流影响较大的支流有洮河、湟水、庄浪河、祖历河、清水河、浑河、杨家川、偏关河、皇甫川、清水川、县川河、孤山川、朱家川、岚漪河、蔚汾河、窟野河、秃尾河、佳芦河、湫水河、三川河、屈产河、无定河、清涧河、昕水河、延河、汾川河、仕望川、汾河、泾河、北洛河、渭河、伊洛河32条支流,以及内蒙“十大孔兑”。
总的来说有的地方交通发展不错(如汾水谷地等),但是大部分地区交通不发达。西安、太原、宝鸡等地是铁路枢纽。
(3)民俗文化。黄土高原群山连绵,沟壑纵横,北有横山、北于山,西有子午岭,东南有黄龙山,形成一马蹄形。地势西北高,东南低。石器时期气候湿润,经考古发掘仰韶文化遗址内容十分丰富。相传少典族居住在陕甘交界处,与有乔氏互通婚姻,生下黄帝和炎帝。黄帝居姬水,为姬姓;炎帝居姜水,为姜姓。他们中许多部落顺着河流移动,发展到黄河中游,后来称华夏族。
以陕北黄土高原为例,陕西剪纸形式多样:一是单色剪纸,二是色纸拼贴剪纸,三是点彩剪纸,四是渗染剪纸,五是纸塑窗花,六是剪纸熏样。陕北以单色剪纸为主,造型简洁质朴、注重夸张变形,传承着古老的审美情趣和造型观念。在内容上多以动物花草为主。据说孔圣人教化天下,唯独遗漏了陕北,所以创造性极强,喜怒哀乐表现的淋漓痛快,极具个性。在陕北的靖边、安边、定边,人们称“三边剪纸”,剪纸变成了另一种风格,纤细入微,小巧玲珑,小中见大,刻画精到。打出的 “ 乐乐 ” 细如针尖,剪出的线细如发丝,剪纸粗犷,又不同江南的工巧、写实。据考证,三边原是边关重镇,朝廷常派南方将领在此地镇守,他们带着家眷在这里生活,也带来了水乡的民间文化,与当地古拙的民间艺术相结合,产生了独特的三边剪纸(图2)。
3黄土高原现状分析
3.1山体滑坡
黄土高原地区由于地质地貌条件复杂,山、塬、丘陵面积分布广泛,滑坡灾害较多。目前黄土高原水土流失面积约50万km2,其中土壤侵蚀模数大于5000 t/km2的严重土壤流失面积约14.5万km2,是当今世界上水土流失最为严重的地区之一。为了建设良好的生态环境,防止滑坡侵蚀发生,必须加强滑坡侵蚀的研究。
3.3.1滑坡形成原因
(1)大气降水、地表水、生产生活用水的入渗,河湖水倒灌,地下水等在山体内,增加了坡体重量,增加了下滑力。同时,浸泡软化易滑地层,使抗剪强度大幅度降低而产生滑动。
(2)工程活动可以破坏坡体。在坡体上由于建筑、倾倒、填方、筑堤等增加荷载引起边坡超载,增加荷载使坡脚压力增大,使斜坡支撑不了过大的质量而失去平衡,沿软弱面下滑。
(3)地震使斜坡承受的平衡应力发生改变,还会造成地表形变和裂隙增加,降低岩土的力学强度,触发滑坡的滑动和促进滑坡体的形成。
3.1.2滑坡预防措施
滑坡可造成严重的工程事故,因此,在工程建设中应采取积极措施加以预防。其防治原则是及早发现,预防为主;查明情况,对症下药;综合整治,有主有次;治早治小,贵在及时;力求根治,以防后患;因地制宜,就地取材;安全经济,正确施工。
3.2水土流失
《汉书・沟洫志》对黄河水沙有“河水重浊,号为一石水而六斗泥”的记述。黄河年均输沙量为16亿t。世界上年均输沙量超过1.0亿t的大河中,黄河的年输沙量及平均含沙量均位居首位。长期以来严重的水土流失所造成的沟壑纵横的特殊地貌以及黄土自身抗侵蚀性弱等特殊因素造成了黄土高原独特的水土流失格局,水土流失区多年平均侵蚀模数为4100 t/km2(图3)。
图3典型泥石流示意
3.2.1水土流失自然因素
黄土高原土壤侵蚀具有明显的区域分异特征,这种区域分异特征是自然因素和人为因素的综合反映。
(1)地质与地貌因素。黄土地貌类型主要有黄土塬、黄土梁、黄土峁和各类沟谷。在以黄土塬为主的地貌类型区,土壤侵蚀方式以沟蚀为主,沟蚀量可占小流域侵蚀总量80%以上。在以黄土梁峁为主的黄土丘陵区中,晋西、陕北等地坡面侵蚀和沟谷侵蚀都很严重,但沟谷地的产沙量仍占主要部分。陇中地区谷间地面积较大,坡度较小,坡长较大,土壤侵蚀方式以坡面侵蚀为主。长城沿线和高原北部地区,间地、丈地、掌地、墒地等地貌类型分布广泛,它们目前正受沟谷溯源侵蚀影响,形成以坡间为主的独特现代侵蚀类型区。无定河上游及其以北的黄土丘陵区,地表有零星沙丘覆盖,沟谷中广泛出露中生代石砂岩和泥页岩,风蚀、水蚀和重力侵蚀很活跃。坡度陡峻是黄土高原地貌的又一重要特点。坡度的陡缓不仅决定土壤侵蚀的强弱,在临界坡度以下土壤侵蚀以面蚀和沟蚀为主,超过此坡度则重力侵蚀活跃,发生滑坡、滑坍、泻溜侵蚀。
(2)气候因素。黄土高原的年降水量变化为200~700 mm,具有由东南向西北递减的特点。黄土高原降水的季节变化很大,主要集中在夏季,其次是秋季。大部分地区5~9月份的降水量占年总量的70%以上,其中又以7、8月降水量最多,可占年总量一半左右。该地区暴雨历时普遍较短。暴雨多发生在6~8月份,空间分布有由东南向西北递减特点。这些特点对土壤侵蚀特征的时空变化产生了深刻影响。
(3)土壤因素。黄土高原地区分布最广的黄绵土,它常与黑垆土呈复式区分布。黄绵土是该区最主要的耕作土。黄绵土的形成过程一方面是黄土耕种熟化过程;另一方面又是侵蚀为主的地质地貌过程。目前除了少数地势平坦、侵蚀微弱的地点外,黄土高原绝大部分地区的土壤都属于侵蚀性黄绵土。
(4)植被因素。黄土高原的植被种类较多,现有的森林主要分布在高原东南和岩石或土石山区,大面积的黄土地丘陵区和黄土塬区仅在村镇附近有零星的树木,非耕地上只有稀疏草灌。子午岭是黄土高原上黄土覆盖区森林植被保存较好的唯一地区,近几十年来同样遭到严重破坏。全区森林植被如此匮乏,土壤侵蚀剧烈发展就是不可避免的了。除森林植被外,该区的草灌覆盖度不高,天然草场的覆盖度只有25%~65%,其中,山区草地的覆盖率较高,黄土丘陵和黄土塬区较低。由于过度放牧和滥垦、滥伐、滥挖(挖药材)等影响,大部分草场都向沙漠化方向发展。
3.2.2人为因素
长期以来,黄土高原的人为破坏方式主要有3种:一是陡坡耕垦;二是滥砍、滥伐、滥樵和滥牧;三是乱挖、乱堆、乱放。其结果是破坏植被,破坏土体结构和破坏原有地貌形态。
(1)陡坡开垦。黄土高原地区的人口迅速增加,人口增长必然导致天然林、次生林的破坏和耕地的扩大。尤其是陡坡地的不断开垦也迅速加剧了该区的水土流失。
(2)矿产资源开发利用。矿产资源开发对振兴国民经济具有重大意义,但对生态环境特别是土壤侵蚀和河流泥沙将带来深刻影响。黄河中游大型煤田,地处多沙粗沙产区,又多处于暴雨中心地带,水土流失本来就非常严重,而煤炭的大规模开采,铲除地表原有的稀疏植被,占用破坏土地,移动大量岩石土体,造成地表土层松动,地下砂岩性物质堆积地表,这些新翻动的岩土,在风雨作用下极易风化成碎屑,并伴以滑坡、崩坍等重力侵蚀,必将加剧水土流失。
(3)开发项目建设。随着区域工业化发展,人类活动强度增大,人为践踏、施工建设等,再加之人们的环境保护意识薄弱及管理混乱,使地表植被覆盖率下降,土壤抗蚀能力减弱以及弃土弃石乱堆乱放,可动沙源增加,所有这些都加剧水土流失。
在道路建O的施工期间,路基填挖方、取弃土、软土路基处理和桥梁建设等是公路建设的关键工程。铁路、公路建设可能损坏原有的水土保持设施,破坏当地生态环境而加剧地区水土流失;开挖坡度大或地质构造不良地段后,开挖面或填方处边坡,在雨水冲刷下易产生崩塌、滑坡而造成水土流失;施工不当或使用大量炸药爆破,造成地层松动,埋下隐患;以及施工过程中大量土、石随意堆放,在暴雨冲蚀下也极易产生水土流失。开发建设项目严重水土流失造成大量泥沙淤积河床水库,降低了水利设施寿命和防洪效率,加剧洪涝灾害。特别是近数十年来由于不合理的人类生产活动造成的水旱灾害、滑坡、崩塌、泥石流等,给国家经济和人民生活造成了严重的危害。
在人行步道和庭园中更应该增加透水铺面的设计,这样没有高载要求的基面我们可以更加注重美观性,利用许多石块、卵石、木头和许多绿色景观相结合,不但具有良好的透水效果,更有优美的庭院意境。
(3)透水管路。在城市中我们往往没有办法单纯利用绿化和透水路面来供雨水入渗,此时就需要人工设施来加速降水渗透地表以下,目前常用的设施可分为两种:①水平式“渗透排水管”;将基地降水集中与渗透排水管中后,再慢慢往土壤内入渗至地表中,达到辅助入渗的效果。透水管的材料大多是蜂巢管、网式渗透管、尼龙纱管、不织布透水管等等,利用毛细现象将土壤中的水引导入管后,再缓缓排出。②垂直式“渗透阴井”。它是垂直式辅助入渗设施,不仅有较佳的储存渗透效果,也可作为“渗透排水管”之间的连接节点,可阻拦排水过程中产生的污泥杂物,定期清除来保持排水通畅。
5.2.2城市水循环间接措施
(1)雨水花园。雨水花园也可称之为景观渗透水池,它兼具庭院景观效果和储集渗透两个优点的措施。做法通常是将水池分为高低水位两部分,低水位部分底层用不透水材料砌成,高水位四周可以用自然渗透土壤设计来做,下暴雨时可暂时储存高低水位间的雨水,然后让雨水慢慢渗透回土壤,水岸四周通常种满水生植物作为庭院景观一部分。当然,这些植物的选择也是有规律可寻,我们可以选择如美人蕉、香蒲等植物,不仅具有很好的景观效果,也同时具有净化水质的作用,这样就能够使雨水花园起到更加重要的作用,并很好地将他们应用在净水和水的再循环利用中(图5)。
图5雨水花园做法结构
5.3海绵城市建设
建设海绵城市,首先要了解海绵城市的特点和建设方法。海绵城市主要解决保障水体和水质的循环和合理应用。传统市政模式认为,雨水排的越多、越快、越通畅越好,而这样的传统“快排式”模式并没有考虑到水的循环利用。海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针,较之与传统模式有以下4个优点: 排水防涝洪能力建设; 径流污染控制;水资源合理利用;生态水景景观营造。
5.3.1海绵城市建设的必要性
海绵城市的建设,不仅是为了响应国家号召,更是根据城市现状提出的可行性方案。建设海绵城市,可以大大降低城市内涝积水的问题,也改变以往城市“快排式”的水处理方式,增加水的利用循环,保障了水资源的节约与生态平衡。因此,建设海绵城市是非常有必要的,它有利于改善城市生活环境,增加水循环率,更加有效地减缓城市内涝。
5.3.2海绵城市建设的可行性
我国城市发展速度较快且人口密集,而对于土地的开发也有些过度,“城市的规模像摊大饼一样的发展”对于自然的破坏强度也更大,因此修复就更难,代价更大。建设海绵城市首先要避免几个误区,如“只重视地下不重视地上”、“只重视灰色不重视绿色”或“只重视绿色不重视灰色”。海绵城市建设首先应做好全局战略规划,应从法律体系、财税政策、管理机制、技术与产业体系、人才培养、公众参与等环节综合考虑实施。
6结语
构建海绵城市的经济效益不可小觑。海绵城市建设注重对天然水系的保护利用,大大减少了建设排水管道和钢筋混凝土水池的工程量。调蓄设施往往与城市既有的绿地、园林、景观水体相结合,“净增成本”比较低,还能大幅减少水环境污染治理费用,降低城市内涝造成的巨~损失。相对新城区,老旧城区确实面临空间条件有限、改造难度大等问题。但相比建设大型地下调蓄池、大规模改造雨水管线等方案,多添置一些“海绵体”反而更具可行性。
而针对黄土高原地区水资源问题可以应用海绵城市概念及技术,将该地区水资源合理利用起来,并保持和谐生态环境。可以根据以往建设城市方案进行改进和借鉴,建设独具特色的“海绵”黄土高原。
参考文献:
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[2]周庆华.黄土高原・河谷中的聚落-陕北地区人居环境空间形态模式研究[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.
[3]张宝庆,吴普特,赵西宁,等.黄土高原水土资源化潜力与时空分布特征[J].排灌机械工程学报,2013,7(15).
Abstract: China is in the period of rapid development of economy and city abnormal expansion. Negative effects of mega city structure development facing the most serious. For example, the city traffic jams drought, floods and other disasters, serious deterioration of ecological environment, the haze weather, the greenhouse effect. Ecological landscape is the effective method to improve the city environment. Therefore, to explore the ecological landscape techniques and principles have been imminent.
Keywords: ecological deterioration, groundwater, rainwater collection, wetland landscape
中图分类号:TU984.11+1 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
我国近些年发生的一系列城市生态恶化的事件,已经让人们从城市化建设的浪潮中警醒。以俞孔坚老师为代表的一些学科领头人所宣扬“绿色革命”正是可以挽救现在这种生态恶化的强心剂。这里从生态景观的角度去分析和探索可以改善城市生态环境的有效途径。分析如何将生态雨水收集系统运用在城市的景观设计当中,尽可能营造舒适,怡人,赏心悦目的生态景观。
1.1生态雨水收集系统
所谓生态雨水收集系统的概念是相对于目前我国巨型城市地下的雨水管网建设而言。这个概念的提出是针对近些年发生的一些重大的生态事故,利用生生态系统去合理的收集与储存雨水。这种手法可以有效改善城市的生态环境,既能及时的补给地下水资源,储存一定量的淡水资源,又能避免城市洪涝灾害的发生。
1.2生态雨水系统在城市景观设计中的体现
针对这些城市的生态问题,生态雨水收集系统的目的和宗旨就浮出了水面。其最重要的任务是将淡水资源及时的保存,不仅充分对地下水资源及时的补充,而且还能对储备的雨水加以利用。将这样的一套生态雨水的收集系统取代城市的雨水管网,是可以避免许多尖锐的城市生态问题。
2.2.1湿地
湿地指天然或人工形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区,还包括在低潮时水深不超过6米的水域。湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统,在世界各地分布广泛。湿地生态系统中生存着大量动植物,很多湿地被列为自然保护区。湿地的主要的特质有1、以水生植物为主。2、底层土为湿土.这两点特征就说明了湿地有着很强的吸附和过滤的功能。就像是天然的海绵,不仅可以吸附大量的雨水,还可以对污水起到过滤和自净的功能。这是天然的植物的土壤与水的混合的作用。
从景观设计的角度去考虑这样的生态雨水收集系统,湿地便成为嫁接景观与生态雨水系统最好的纽带,是打造小生态系统最好的平台。让雨水可以直接渗入到地下水区域,并且还具备净化水体的功能。这样在城市中通过增加这样的湿地的数量,点面结合使之成为城市的绿肺,借此来改善城市生态环境。这个看似简单的手法却可以成功解决上述诸多严峻的生态考验。
1.3湿地景观的设计手法和原则
用人工手法营造湿地环境主要有生态的池糖,稻田,小面积的水库。但是仅仅这样的纯自然的景观效果未必能达到大众的审美需求,人们会觉得过于生态,人对于缺乏人工痕迹的场地是有一定的排斥,认为场地不具有亲和力。那么对于这些池塘,稻田等小湿地环境,如何从景观设计的角度上对场地进行提升便是此处研究的重点。这里将用于提升湿地景观的要素大致分了三类。小品和雕塑、木栈桥、生态的铺装。
1.3.1小品与雕塑
小品和雕塑是景观设计中常用的设计手法,是为了提升空间的品位和提升景观的档次和形象的点睛设计。在传统的城市雕塑的设计中可能会更多的去考虑细节的雕琢和尺度的大小,以及材质的运用。也就是设计更多是从本体出发。
在湿地的景观中,由于呈现出来的是大面积的原生态形象,是一种缺乏“人味”的场所,因此,小品和雕塑的合理布置就显得尤为重要,它们不仅是对场地景观效果的提升,更是让场地环境变得更加富有亲和力,吸引更多的市民在这里驻足,休憩。
另外,湿地景观中的小品和雕塑的类型和传统的城市景观设计中的雕塑类型的不同在于其所处的环境。湿地景观中的雕塑小品所处的大环境是一种纯自然生态的湿地。和城市中遍布人工痕迹的景观是有着完全不同的感觉。试想一下在原生态的环境中放置一件非常具象的“大卫”雕像,这样的画面会显得格格不入。湿地景观中的小品和雕塑的设计更多不是突出自身的造型和细节,而是为了烘托整体的场地生态环境,也许是简单的一种色彩,或是简单一种线条,融合在场地中就显得格外的富有生机,简单的一种手法就使整个场地空间变得灵动,富有生机。
因此,湿地景观中的小品与雕塑有着自身的特质,它的设计主要是围绕着如何将原生态的场地变得富有生机,更加有亲和力这些角度出发。依附于环境,却又靠自身新颖的特质去提升环境。
1.3.2 木栈桥
木栈桥在湿地景观运用较为普遍,它的合理运用可以打造良好的景观效果,还能更好的为人服务,方便市民亲近大自然,感受大自然。这些要素是木栈桥设置的宏观原因。从微观上看但木栈桥根本的作用是为湿地景观提供生态的步行要道,成为重要的交通纽带。在湿地的生态景观中,场地的地表几乎覆盖全部是湿土和水,人们很难在其表面行走。因此,在以人为本的原则下合理布置相应的木栈桥。这样就为人创造了在湿地景观中穿梭的路线。
木栈桥的主体结构主要分为钢结构的支架、防腐木的桥面以及钢架或木质栏杆三部分。这种结构的优点在于,轻荷载,又十分的牢固,可以保证人身的安全。另外防腐木这种材料本身就是一种自然的材质,因此木栈桥的植入可以与湿地环境很好的融合,它更是一种人工与自然结合的产物,增加了湿地景观的人工要素,更加具有亲和力。
1.3.3 生态的铺装
生态的铺装的作用与木栈桥有异曲同工之妙,也是为行人提供行走的交通路线。只不过木栈桥是一种构架,而生态铺装使直接作用于地表。
生态的铺装是不同与城市建设的硬质铺装。它的特点就是不切断地表与地下的联系,为人提供活动与行走的空间。而城市的硬质铺装使几乎完全阻断了地表与地下的联系。这点也是城市生态建设中最为棘手的问题之一。例如,硬质的河床与河堤,硬质的柏油马路,石材的铺装。这些日常生活经常运用的建设手法都属于硬质的铺装。
生态的铺装是有间隙的,是可以保证雨水的渗入。这就完全打破了传统铺装的手法了。首先是垫层中,像混凝土垫层这种硬质的垫层就不复存在。另外垫层的厚度也相应减少,保证垫层的通透性,使得地表可以良好的呼吸。其次是地面的处理,同样相应的水泥,柏油路面就会相应的减少,取而代之是卵石,碎石,或是有间隙的石板与草坪的结合。将这些元素的铺装重新组合,会有着良好的视觉感官和趣味的体验。
因此,生态的铺装也是湿地景观的造景手法中重要的手段。
3.1结语
我国未来城市的生态建设任务还十分艰巨,仅仅表面上做文章是难以解决城市生态的问题。生态的雨水收集系统和湿地景观要想在城市中普及还需要相当漫长时间,光靠一些学者与设计师呼吁和倡导是很难普及的。是需要全社会共同去认知和接受。这就需要现代城市生活的公民从价值立场,从生活习惯上彻底的改变。彻底的将现在的城市化建设。每一位公民都应当树立起这种决心和责任。为我们的后代留下一片蓝天。
参考文献:
中图分类号: S891 文献标识码: A
前言
进入 21 世纪后,世界城市生态问题呈现出愈演愈烈的态势。基于工业文明
的传统城市发展模式已举步维艰、难以为继,生态问题和环境压力促使人们必
须考虑在城市化进程中应该选择怎样的发展路线图,实施怎样的缓解生态压力的基本策略,生态城市概念应运而生。发达国家的实践表明,充分利用雨水生态化技术对城市雨水径流进行渗透、调蓄以及净化,是解决城市化带来城区水文、水质条件恶化问题的一个重要途径,也是减少城区面源污染的重要措施。在土地资源紧张的城市,基于雨水径流控制措施空间合理利用的雨水生态来构建城市生态环境具有污染物处理能力强、维护管理成本低等诸多优点。此外,将城市屋面、绿地等下垫面的较清洁雨水简单处理后存储,并用于浇灌、道路冲洗等市政工程用水,能节约大量优质自来水,不仅有利于生态城市的构建,也符合当前节约型社会的理念。
一、雨水径流控制对生态城市发展的重要性
对于一般城区而言,雨水径流污染是城市非点源污染的重要组成部分之一,其通过天然降雨及形成的雨水径流的淋洗、冲刷作用,使空气、地面、表层土壤中的悬浮或沉积的污染物质,被雨水径流携入各类地表水体。影响城市雨水径流污染的主要因素有地表堆积物、大气污染状况及雨水径流量。城市地表堆积了大量的污染物质,包括颗粒物质、重金属、营养物质、耗氧物质、细菌及其它污染物,这些地表堆积物就是城市非点源污染的最初来源。地表堆积物通过降雨径流进入受纳水体,造成水体富营养化及其他形式的污染,进而破坏水生动植物的生存环境,导致水体水环境质量恶化。而城市地表积累的污染物数量与积累时间呈正比,因此,雨前晴天数对径流中的污染物浓度影响较大。大气污染状况雨水中的污染物浓度有一定的贡献,但与地表径流冲刷相比,该项影响不是很大,可忽略不计。径流量与降雨强度、降雨量、降雨历时以及城市地表的不透水程度有关。降雨强度是影响雨水径流对地表污染物质冲刷程度的决定性因素,降雨量大小则表征径流中污染物的稀释水平,城市地表的不透水程度决定污染物稀释水量的大小,降雨历时既为地表径流对污染物的冲刷时间,也是降雨期间污染物向受纳水体输送的时间。雨水径流污染是城市面源污染的重要组成部分,调查分析城市典型下垫面的雨水径流污染状况是了解城市面源污染状况的关键环节,为控制城市径流污染,缓解面源污染提供了必要前提。
随着我国城镇化水平的不断提高,城区人口数量、活动强度和非渗透性区域面积比例随之增加,由此引发的城区水文、水质条件恶化,城市内涝、面源污染和水资源短缺等问题日益凸显,亟需寻找技术经济合理的解决方案。欧美等发达国家的理论研究和实践经验表明,充分利用城市雨水径流的生态化利用技术,综合利用城市发展所产生的非渗透区域的雨水是缓解土地开发带来的上述问题的重要途径之一。城市雨水径流的生态化利用不但是能缓解水资源的短缺,更能提高城市绿化率与生态环境,是构建生态城市必不可少的环节。
二、基于生态城市下的雨水径流处理原则
2014年 11月,住房与城乡建设部了《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建》。指南中提出,在城市建设中应该把雨水留下,建设成自然留存、自然渗透、自然净化的海绵城市。建立“渗,蓄,滞,用,排”五位一体的新型城市雨水处理系统,把80%左右的雨水留住,以便涵养水源,改善城市生态效益。
(1)因地制宜 不同的区域的雨水径流污染状况不尽相同,应根据各个区域的特点优先选用适合的技术方法,包括所在地的自然环境条件、水环境方案、经济技术水平等。
(2)有针对性地选择 不同的技术措施对不同污染物的处理效果相差很大,应根据各主要污染物有针对性的选择技术措施。
(3)优先选用 优先选用的措施可以是投资少、效果好且易于运行管理的技术方法。
三、基于生态城市下的雨水径流控制措施
(一)雨水源头
1 屋顶绿化
屋顶绿化是以绿色灌木植物为主要覆盖物,配以植物生存所需要的营养土层、蓄水层以及屋面所需要的植物根系阻拦层、排水层、防水层等共同组成,它可以有效改善城市生态环E、调节小气候、净化空气、降低室温,同时还是消减雨水洪峰径流量,丰富城市景观、构建生态城市的一项重要举措。
绿化屋面宜用于平顶屋面,以及小坡度的坡屋面。屋面的植物种植土增加了建筑屋顶负荷、同时需要进行防水等特殊处理因此会增加建筑物的建设费用。城市区域的建筑屋面约占到城市总面积的 30%,屋顶绿化能够增加城市绿地面积,减小城市热岛效应,因此条件允许时应该优先采用屋顶绿化。
2 低势绿地
低势绿地是一种低于周围地面高程的、雨水渗透能力良好的绿地,不但可以汇集自身面积上的降雨,还可以消纳周围非渗透性铺面产生的雨水径流。应用低势绿地一方面可以削减洪峰流量、减轻洪涝灾害,增加地下水的入渗补给;另一方面绿地所汇集的径流经渗透、沉淀、截留作用,其中污染物得到部分去除,可减轻城镇非渗透性铺面的面源污染,因而低势绿地具有滞留利用雨水与控制面源污染的双重作用,是一种具有优良净化能力的绿地生态系统。
低势绿地具有投资少、蓄渗效果好、可净化径流雨水、不易堵塞等优点。低势绿地宜设置在建筑密度低且绿地空间较大的城镇区域,譬如居住区、大型公共绿地;其局限是在地下水埋深小、土壤粘重的地区应用,容易发生积水,影响绿地的景观生态效果。在相关地区应用低势绿地,需考虑改良土壤、使用下排水设施。
3 生物滞留设施
生物滞留设施是一种雨水砂滤和渗透技术,整合了两种技术的功能,在城市开发区域的低洼区域设置种有灌木、花草乃至树木的滤床,利用自然系统中生态作用对非渗透性铺面径流进行自然净化、消纳。这类设施主要通过土壤和植物的过滤作用、以及介质中微生物的作用净化雨水,同时通过将雨水暂时滞留而后逐渐渗入土壤以减少径流量,增加对地下水的补给与雨水资源的利用。生物滞留设施因其水量负荷较高、便于分散设置、维护管理简单,是当前发达国家城镇雨水径流源头分散控制中最受关注的设施。在城镇绿地中设置生物滞留设施,不仅可以增加绿地内部雨水的滞留利用,也有可能利用绿地空间改善绿地周边非渗透性铺面的径流控制。
生物滞留设施一般建在汇水区域内地势较低的区域,由耐淹植物、蓄水层、树皮覆盖层、种植填料层、砾石层组成,在设计、管理恰当的情况下可望获得良好的景观效果;通过装置中天然/人工土壤、植物、微生物的渗滤、截留、吸附,以及微生物的作用净化汇水区域上游非渗透性铺面的径流雨水;通过存储、滞留作用削减洪峰水量,可以同时达到净化水质、削减径流量、涵养地下水等目的。发达国家的研究表明生物滞留设施是一种高效的雨水径流污染控制措施,与下凹式绿地等相比,其运行负荷高、占用土地少,一般为汇水区域不透水面积的5~10%,生物滞留设施可建造在建筑、人口密度较高的城镇绿地空间,通过分散汇集处理方式,利用小尺度的分散绿地消纳、利用城镇绿地中道路、停车场、服务设施周边的非渗透性地块的径流。
4 植被浅沟
植被浅沟是指在地表明沟(渠)中覆盖自然植被的一种工程性措施,该技术主要功能是在明沟(渠)重力排水的过程中,利用植物截留、土壤过滤等作用消减径流污染负荷。植被浅沟可以用作收集、输送雨水的生态措施,能够增强雨水下渗,降低流速,有利于污染的沉淀去除,并且浅沟内的植被能够吸附、降解污染物,同时节约管道建设费用。浅沟可用于道路排水以及建筑小区内的排水,在条件允许的情况下,应优先选用浅沟排水,只有在不适合采用浅沟时才应用管道排水系统。
5 透水铺装
透水铺装是用透水混凝土、透水砖等具有透水性能的铺装材料或采用草坪砖、碎石卵石铺面等透水的施工与铺装形式覆盖地表,从而大大提高地面的透水性能。透水铺装适用于人行道、停车场以及交通较少的道路。这些铺装完全能够取代传统的不透水铺装,其成本却不一定高。透水铺装能够有效促进雨水入渗,补给地下水,减少地面集水几率;径流量的消减还降低了雨水径流对硬化铺装的冲刷,污染物流失量得到控制。此外,嵌草砖里种植的植物,能更有效的净化径流雨水、调节大气温度和湿度、延缓径流速度及美化环境。
(二)雨水汇流
1 雨水截污挂篮与截污雨水井
雨水口为污染物进入管网的入口,污染物进入管道后会由于沉淀而沉积在管道内,有时会堵塞管道,长时间积累的污染物会发生腐化分解,在雨水的冲洗下排入水体。在雨水口设置截污挂篮可以截留雨水中的悬浮物(垃圾、树叶等),同时旱季进入雨水口的垃圾等能够被挂蓝收集,通过清扫易于清除,从而避免了管道内积累垃圾等对雨水的污染。
此外,对于特定排水区域,如未实现最终的污染物控制目标,可在雨水干管设置具有沉淀(过滤)作用的环保雨水井。雨水井内设置沉淀区域、或过滤设施,可去除较为细小的悬浮污染物质。雨水井左侧为沉淀、隔油区域,中间设置透水挡墙,右侧能够进一步取出更为细小的污染物质。道路、停车场加油站等区域的雨水沉淀井需要设置隔油区,住宅区、公园等无油类污染的区域则只需要设置沉淀区。
2 渗透渠(管)
渗透渠(管)是在传统雨水排水渠(管)的基础上通过在渠(管)体上打孔或采用多孔管材,并在渠(管)回填砾石等高孔隙填充物,改造为渗透渠或渗透管(穿孔管)。雨水径流进入渗透渠(管)后,首先向四周土层渗透,待径流量变大或图层含水率达到饱和时,径流才向下游排放。通过渗透和表层土壤过滤可去除雨水径流中的固体小颗粒污染物质,对营养物(氮、磷)、重金属及病原菌都有一定的处理效果,还可削减部分或全部径流量,如能对地下水进行一定的补给。
渗透(沟)渠适用于沿道路、建筑物、景观水体四周设置,其适用条件有以下几点:①渗透沟底应离季节性最高地下水位至少 0.6 米。②设施应设计在离水源地至少 120 米的地方,离化粪池系统 30 米远,且离建筑物地基至少 6 米。③渗透沟设置在离硬化面积至少 3 米的地方。
3 雨水渗透池(塘)
渗透塘/池是指利用地面低洼地、水塘或地下水池,收集、暂时贮存进入的雨水,并在24 小时里将其渗入地下的雨水渗透设施,通过土壤的过滤以及填料层生长的微生物作用去除水体中污染物质,雨水渗透池/塘对雨水径流中污染物及径流削减都有较好效果的措施,能有效地去除细小颗粒物、营养物、重金属、病原菌以及碳氢化合物等雨水径流中的污染物,同时也能补给地下水,保护开发地区的自然水循环,并降低下游地区的洪涝危险,并且减少对接受水体的热量影响。雨水渗透塘/池适用于对小区域的雨水径流进行水质、水量控制的离线式(off-line)汇流控制设施,不宜将其设置在污染严重的区域,宜设置在公园、小区等污染不严重的地区。
4 雨水过滤设施
雨水过滤池是使雨水通过砂、沸石、粉煤灰等滤料或土工布、微孔管等多孔介质的作用,截流水中的悬浮物质,从而消减雨水径流污染物的构筑物。雨水过滤池对污染物的去除效果好,如对SS的去除率较高,并能去除一定量的营养物质,对金属、细菌去除效果也比较高。同时雨水过滤设施还可以间接消减雨水洪峰流量,减小雨水径流量过大时,对下游排水设施的水力负荷。雨水过滤池宜应用于土地利用率高,高度发展的城区,可减少该区域的不透水面积率,如商业区、工业区和高速公路等场所。它也可应用于土地价值高或者由于土壤、地下水位比较高不宜采用其它设施的小城镇区域。
(三)雨水末端
1 雨水塘
雨水塘一般设置于雨水进入受纳水体前,雨水径流中的悬浮污染物可通过通过沉淀作用而去除。雨水塘可分为两类,一类为湿式塘,长期具有水域;另一类是只有在雨季才具有水域的干式塘。湿塘通过物理沉降、吸附、自然的化学絮凝、微生物的降解以及水生植物和藻类的吸收,达到去除城市暴雨径流中所挟带的污染物的目的。此外湿塘还可减少一定的径流量,降低下游洪涝风险,是潜在的野生动物栖息地,具有一定的景观价值和娱乐功能。干塘主要起控制雨水径流流速的作用,对暴雨径流的悬浮物有一定去除能力,对其他污染物的去除能力一般。
雨水塘一般是在线式(on-line)和管网终端雨水径流污染物控制措施。湿塘由于对污染物有较好的去除效果,一般可应用于住宅区、商业区和工业区等区域,也可以设置在控制雨水径流量的地区。干塘一般设在控制雨水径流量的区域。
2雨水湿地
雨水湿地是一种由人工建造和监督控制的与天然沼泽地类似的雨水生态处理系统,由人工将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质,并有选择性地植入植物而构成。目前,国内外表面流湿地和潜流湿地在污水处理领域已得到成功应用。然而,由于潜流湿地用于暴雨径流处理容易堵塞以及对径流高峰流量的调蓄能力差,国外一般使用表面流湿地处理雨水径流。雨水湿地主要由基质和植物组成,通过沉淀、过滤、吸附和微生物转化等多种方式联合作用消减径流污染物。同时还能达到削减洪峰流量,调蓄利用雨水资源的目的。
雨水湿地作为一种高效的雨水径流污染控制措施,具有污染物去除效果好,操作管理简单,维护运行费用低,可丰富城市生态多样性等优点。由于湿地本身是城镇绿地中的一个组成部分,特别是在丰水地区,暴雨湿地在城镇绿地雨水利用技术方面具有一定竞争力,在水量调蓄方面较其它技术具有优势。然而,湿地在城镇绿地中使用也存在一些局限,如占地面积大,在小块绿地区域内可能面积不够或破坏总体景观而不宜使用;而且,雨水湿地还容易出现干旱季节景观效果不佳等问题。此外,在土壤渗透性好、地下水位低的区域,为维持一定的水位,人工湿地需要做防渗处理,造价较高。
四、结束语
本文从雨水径流方面来进行研究,通过雨水径流的控制措施来构建生态城市,具有成本低、效果好、节约水资源等优点,生态城市是一个复杂的系统,本文仅从雨水径流层面阐述其原理与具体措施,存在一定的局限性,在后续研究中会继续加强,以促进我国生态文明城市的发展。
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中图分类号:S731.5
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)07-0083-04
1 引言
近几年来,随着城市工业的发展、私家车数量增多,已逐渐超出了城市生态荷载,形成了雾霾和PM2.5指数高居不下的状况。而城市生态系统较为脆弱,建筑密集区绿地面积有限,更使得这一问题难以解决。2013年,保定市全年仅有74 d达标。而经过三年关于“城中村气化、扬尘治理、散煤整治”的治理,2016年上半年183 d里,保定市有72 d达标,达标率约占40%。尽管如此,保定市在全国城市空气质量排行中仍列倒数,优良天数占比远远小于长三角珠三角地区,甚至小于京津冀地区的平均水平。因此,保定市空气质量的改善需求十分迫切,选择一种行之有效的途径来帮助改善保定市的空气质量迫在眉睫。而屋顶花园能够吸收PM2.5,降低大气含尘量,能够作为减少污染排放的辅助,成为解决这一难题的可行方案。
2 屋顶花园的含义和推广价值
屋顶花园(绿化)是指在各类古今建筑物的屋顶、露台、天台、阳台或大型人工假山山体上进行造园,种植树木花卉的统称。从功能上看,屋顶花园具有一定的环境效益、经济效益、社会效益。
2.1 环境效益
植物和水是降低污染物浓度的最佳选择。基于保定市空气质量较差的现状,屋顶花园能够吸收空气中存留的PM2.5及有害气体,提高城市的生态自净能力,恢复城市生态系统的健康。根据研究,1000 m2屋顶绿化可以年滞尘100~220 kg,能降低约25%的大气含尘量。同时,如果从屋顶花园分类的角度来比较不同类型屋顶花园的滞尘效果,花园式屋顶花园因其相对复杂的乔灌草复层植物群落而具有更强的滞尘能力,比简单式屋顶花园滞尘率高10%以上。
此外,屋顶花园还能够调节城市小气候,缓解热岛效应;渗水滞水,缓解内涝;促进生态循环平衡,使生活污水及垃圾得到利用和降解,减少运输成本;减少过度使用空调制冷制热,从而达到节能减排的效果。
2.2 经济效益
建有屋顶花园的居住建筑因其独具特色的屋顶环境而在市场中具有更大竞争力,建筑所有者能够收取更高租金。具有屋顶花园的公司或企业能够吸引高层次的客户及人才。而对于商业建筑来说,屋顶花园可作为商场的创新模式吸引更多顾客,满足各类人群的活动需求。相对传统意义的商场,儿童和老人更愿意选择带有屋顶花园的商场停留和购物。其附属的室外空间,在一定程度上延长了人们在商场的时间和行为,使得商场不仅仅是一个单纯的购物空间,而成为多功能的综合时尚生活中心,间接提高了商场收益。同时,对原有建筑进行改造,在其附属停车场设立屋顶花园能够提升周边项目的价值,促进新商户入驻和城市的更新。
此外,屋顶花园能够降低屋顶能耗,对屋顶具有保温、隔热、延长寿命的作用,能够对突如其来的暴雨进行下渗和滞留,减少部分雨水管和排水渠的维护费用。
2.3 社会效益
屋顶花园提供的缓冲区使人们在喧闹纷扰的高楼间仍能感受到田园气息。屋顶上宽广的视野给人以开阔的胸怀,使人精神愉悦,释放压力,提升了都市居民的幸福感,为城市中心区亲近自然提供可能,也为同一栋楼的人们提供一个比较方便的交流空间,从而推动社区乃至整个社会的发展。
对于历史文化街区来说,在地下建筑上兴建屋顶花园,可通过植被的覆盖使其与周围景观统一,在保持原有景观特色的基础上,又能使该地段空间得到充分的应用,满足人们多种活动需求。
3 保定市推行屋顶花园的政策与现状
目前,屋顶花园的推广价值逐渐被人们意识到,已经在我国一线城市及省会城市得到推广。2014年《河北省人民政府关于进一步加强城市园林绿化工作的意见》中也提出,要加大立体绿化的建设力度,应因地制宜、分类制订实施屋顶绿化、垂直绿化的强制性政策,大力推行立体绿化,提升城市景观效果。但就目前来看,屋顶花园在保定市的发展尚处于初级阶段,未能得到广泛推行,其服务对象少,仅在个别新建居民区和商业建筑推行尝试,如市区新建楼盘文津花园、保定地区高碑店市的悦百汇购物中心屋顶花园等。
调查结果显示,仅有7.69%的居民对屋顶花园的概念表示非常熟悉,63.46%的居民表示知道一点,28.85%的居民不知道,但想要了解。这说明当前大多数保定市居民对屋顶花园的认识不足,但期待了解。也从侧面反映了保定市对于屋顶花园的宣传力度不够。尽管屋顶花园具有诸多优点,但基于保定市的经济水平和发展状况,城市建设者对屋顶花园的推广仍存在着疑虑和观望心理。屋顶花园的资金投入,屋顶花园对植物选择和建筑荷载要求高,建造后维护管理难,景观利用和维持的不确定性,缺乏屋顶绿化的相关规范和政策的制订,居民对其认识不足以及态度的不明确性均阻碍保定市屋顶花园发展(表1),其中资金问题、老旧建筑屋顶承重问题的解决以及增进认知这三方面最为关键。
但同时,随着京津冀一体化进程的加快加之其他城市屋顶花园的成功实践,保定市城市建设者对屋顶花园的研究不断深入,居民对城市品质的要求不断提高,屋顶花园在建设生态园林城市的背景下,其推行必将在具有巨大发展潜力的保定成为一种趋势。4 保定市居民对于屋顶花园推广的意向分析
问卷调查结果显示,82.69%的保定市民支持屋顶花园在保定的推广。尽管保定市居民对屋顶花园的认识不够,但人们对其表示出较大的兴趣,有59.62%的居民表示没有接触过或去过屋顶花园,只有11.54%的受访者表示工作学习和生活场所附近有屋顶花园。但88.46%的居民希望工作学习和生活鏊附近建立屋顶花园。在家中条件允许的情况下,超过90%的居民愿意将其改造成屋顶花园。超过60%的居民更愿意选择带有屋顶花园的医院或购物中心进行就诊、购物。这表明屋顶花园在保定还没有展开,但人们对其推广充满期待。
但当问及是否愿意为具有屋顶绿化的住宅承担一定费用时,有63.46%的居民表示如果住在顶层愿意承担部分费用,而如果不是顶层,只有40.38%的居民表示愿意承担。对于具有屋顶花园的公共场所,如医院、酒店、购物中心,有34.62%的居民表示能接受其收费略高或开展一些盈利项目,有40.38%的居民表示如果收费高的不多就可以接受。这表明对屋顶花园费用的负担,成为屋顶花园推广的限制因素之一,但大多数居民可以理解并可以负担部分费用。
关于屋顶花园最适的推行场所,居民认为前三位应当是星级酒店、商场购物中心、公司大楼(图1)。而关于屋顶花园最适的推行方式,结合保定市的发展情况,超过40%的受访者认为应更多推行注重生态功能,维护费用较少,施工条件较易的简单式屋顶花园。也有居民表示应等比例推行简单式屋顶花园和花园式屋顶花园或对居住建筑、商业建筑分情况处理。
5 保定市屋顶花园的种植要求和植物选择
保定市位于河北省中部,太行山东麓,地处京津石三角腹地,属南温带亚湿润气候区,春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季气候凉爽、冬季寒冷少雪,四季分明。
相比于传统意义的地面绿化,屋顶花园供植物生长的环境较为恶劣,对植物的要求较高。屋顶的冬季气温更低,夏季气温更高,且昼夜温差大,光照时间长,建筑群周围具有风效应,因此应当选择一些喜光、耐寒、耐热、耐干旱瘠薄、抗风,短时耐水湿、耐修剪、浅根性、生长缓慢的植物材料,选择一些抗性强,便于养护管理管理的地被植物,也可利用屋顶光照和温度的特点选择彩叶植物及一些瓜果经济作物种植。同时要考虑种植土的容重和厚度,保证屋顶的安全荷载,做好防水,设置保护层。
在保定市屋顶花园具体植物的选择方面,应在满足以上要求的基础上,借鉴华北地区其他城市的应用经验,可以选择以下植物供保定市屋顶花园应用参考。
乔木如:白皮松、侧柏、圆柏、海棠花、龙爪槐、黄栌、紫叶李等;灌木如:大叶黄杨、榆叶梅、紫丁香、锦带花、三裂绣线菊、迎春、珍珠梅、平枝兆拥龋惶俦救纾何逡兜亟酢⑻俦驹录尽⒔鹨花、紫藤等;地被植物如:景天类、佛甲草、垂盆草、百里香、马蔺、鸢尾、蜀葵、耧斗菜、蓍草、肥皂草、麦冬等。
6 保定市屋顶花园的推广前景及建议
海绵城市建设是河北省“十三五”期间城镇化建设中重点开展的工作之一。屋顶花园作为其中的重要组成部分,也正被大力鼓励和推行。
根据保定市市民对屋顶花园意向的调查情况,保定市屋顶花园具有推广的可行性,大多数保定市民对此表示支持,希望能尽快实施,但也对建设屋顶花园带来的费用、屋顶的防水、夏季的蚊虫表示担忧。因此在保定推广屋顶花园需要注意以下几点。
首先,屋顶花园应以其安全性为基础,并应因地制宜,针对不同的建筑类型给予不同的设计方案。一些老建筑和防水差的建筑不宜进行屋顶绿化。而符合荷载等条件适合进行屋顶绿化的建筑也要分析其建立屋顶花园的类型。
如:保定市实行屋顶绿化,可先从新建星级酒店和一些购物中心入手,建立盈利性屋顶花园,通过花园式屋顶绿化,实现较为丰富的植物群落配置和活动空间,获得较高使用度。而对于公司大楼和居民区的屋顶绿化,则考虑多数简单式屋顶绿化而个别实施花园式屋顶绿化,既能实现屋顶花园的生态效益,又符合保定市的经济水平。在高校建立屋顶花园则应选择花园式屋顶花园,注重其植物科普功能。
以河北农业大学西校区为例,学校在“中西部高校基础能力建设工程”中计划建设生命学科实验教学楼,在其顶层建设成符合本校特色的观光楼顶。在调查中,有92.86%的受访者希望在学校建立屋顶花园,有71.43%的受访者更希望建立花园式屋顶花园。受访者认为,在学校建立屋顶花园更应注重其生态功能和景观功能,并应设置创新的服务设施,如自主种植区、开放活动区等,能够美化环境、突出学校特色,提高空气质量,减轻学校部分道路的积水。更重要的是,屋顶花园的建立能使人们愉悦身心、释放压力。
根据调查结果(表2),若在校园中建立屋顶花园,应在满足荷载的条件下,种植较多植物,并侧重静空间的设置,致力于营造适合人们放松身心、观景、休息、读书、散步的环境,但也有必要设置一定供人活动聚会的开敞空间。受访者认为,园林小品、假山、水景等景观则可有可无。
其次,保定市其他场所屋顶花园的推行更应考虑市民的意愿、需求和参与度,满足人们的各种活动尺度,满足不同年龄段使用者的需要,注意个人距离、社会距离和公共距离的应用,花园式屋顶花园应区分好户外商业空间、休闲体验空间、休息交谈的私密空间以及散步的开敞空间,宜注意以人为本,注重形式更要强调功能,使其能够在最大程度上被使用。
最后,屋顶花园的推广及后期维护离不开政府的支持,保定市应完善相关政策鼓励屋顶花园的实施,加大对其的宣传力度,初期适当进行资金支持,给予城市建设者推行屋顶花园的信心,保证屋顶花园的推广能够持续下去,助力保定的绿色腾飞。
7 结语
园林绿化在提高城市品质,改善空气质量方面不可或缺。根据2016年保定市政府工作报告,绿地率为38.8%,人均公园绿地面积达到13.25 m2。屋顶花园作为城市绿化中的一种形式,其发展已经有了一段历史,并已经在众多城市推广开来,在京津冀一体化背景下的保定更是具有巨大的发展潜力。它能够充分发挥空间效益,是一种没有土地成本的最经济的绿化方式。这对于寸土寸金的城市而言,无疑是一举多得。它既能增加城市绿量,减少城市热岛效应、吸碳滞尘、美化环境,又具备环境、社会、经济效益,是建设绿色城市的必由之路,也指引着未来城市发展的新方向。如今,屋顶花园越来越多地获得了人们的认可、政策的支持。其推广具有可行性,对于改善保定市的空气质量具有重大意义。
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湿地的定义
湿地是地球上三大生态系统(森林、海洋、湿地)之一。国际湿地公约采用广义的湿地定义,指不问其为天然或人工、常久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体,包括低潮时水深不超过六米的水域。这一定义包含狭义湿地的区域,有利于将狭义湿地及附近的水体、陆地形成一个整体,便于保护和管理。
湿地的水文条件是湿地属性的决定性因素。水的来源(如降水,地下水,潮汐,河流,湖泊等),水深,水流方式,以及淹水的持续期和频率决定了湿地的多样性。水对湿地土壤的发育有深刻的影响。湿地土壤通常称为湿土或水成土(Hy-dric Soil)。
一、湿地的作用
1 物质生产功能。湿地具有强大的物质生产功能,它蕴藏着丰富的动植物资源。
2 大气组分调节功能。湿地内丰富的植物群落,能够吸收大量的二氧化碳气体,并放出氧气,湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组分,从而起到净化空气的作用。
3 水分调节功能。湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用,是蓄水防洪的天然“海绵”,在时空上可分配不均的降水,通过湿地的吞吐调节,避免水旱灾害。
4 净化功能。当含有毒物和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀和排除。一些湿地植物能有效地吸收水中的有毒物质,净化水质。
5 提供动物栖息地功能。湿地复杂多样的植物群落,为野生动物尤其是一些珍稀或濒危野生动物提供了良好的栖息地,是鸟类、两栖类动物的繁殖、栖息、迁徙、越冬的场所。
6 调节局部小气候。湿地水分通过蒸发成为水蒸汽,然后又以降水的形式降到周围地区,保持当地的湿度和降雨量。
湿地的诸多优点我不再赘述,现分析一下我县湿地状况。
我县湿地的分布因离所依赖的河流距离而呈现不均衡状况。很显然,担心过度蒸发的平原上已实行节水灌溉措施的广袤土地很难成为湿地,而靠近汊河即邻近河道的地方就有了形成湿地的基本条件。我们已知的南门外的湿地是我县最著名的湿地代表。每到节假日,络绎不绝的人流形成了一道亮丽的风景线。
二、我县湿地水域缩小的原因
1 水泥砌过的汉河主河道无更多的水补充湿地。湿地的形成大多依靠坚实的河流基础。干旱少雨的滹沱河流域因上游储水不足和人为的地下水超量开采,使得采用防渗和水泥砌就的汉河主河道首先满足自己的同时无法供给更多的水给湿地。
2 冰分的大量蒸发。前年秋天我做过一次对比。第一天水和沙的交界处我做了个标记,等第二天同样时间我再来时发现,水已经后退了两米多。
3 沙质土地的渗漏。难以保持水分的沙质土在水的渗漏中扮演了重要角色。以前的滹沱河流域大都是鱼米之乡,不少喷泉自地里往上冒,一根扁担就能打上井里的水,当时的沙质土是起了积极作用的――河水通过沙质土向外渗水。现在正好相反,地上水通过沙质土向下渗水。
三、解决问题。
1 防止湿地水分渗漏。由于社会发展,超采地下水已是不争和无法更改的现实,因此,我们对之无能为力。从湿地水源上看,每年水的来量不稳定,所以,先解决湿地自己本身的问题。防漏的方法同我们知道的水泥汉河方法一样,在湿地的干枯季节,依湿地的地势分阶段地进行防渗膜的铺设和水泥的硬化。这需要一个高超的技巧,因为如此不仅投资巨大而且耗时长。因此我认为,不妨将湿地整体划分为几十或上百甚至上千块的可操作性的小区块,彼此有几十厘米高的隔离,逐年施工。