海绵城市设计研究

海绵城市：水、城、人的共生SpongeCity：SymbiosisofWater、CityandPeople北京缺水！华北缺水！中国缺水！我国人口是世界人口的20%，但中国的淡水资源仅有世界的10%不到，而且这其中的75%已经污染了；七大水系中，不适合做饮用水源的河段已接近40%。中国的三分之二城市缺水，整个华北平原的地下水位都在下降，北京地下水下降的速度是每年1米左右。中国正试图通过建设大规模的引水设施，解决北方城市缺水难题南水北调工程——为城市“解渴”但中国城市真的缺水吗？城市内涝等由积水而引起的灾害已成为困扰城市的严重问题我们到底需要什么样的治水方式？自然的智慧水的大生态循环万物相生和谐共处的自然理水方式天人合一，道法自然古人的智慧老子指出，“天”与“人”皆同源于“道”，因而是统一的。他说：“人法地、地法天，天法道、道法自然”。既然人和天都产生于自然生成这个同一过程，因此，人的一切行为活动包括治水也应该将遵循自然规律，并以之其作为行为准则。传统的智慧宏村：浣汲未防溪路远，家家门前有清泉巍峨苍翠的雷岗为牛首，参天古木是牛角，由东而西错落有致的民居群宛如庞大的牛躯。引清泉为“牛肠”，经村流入被称为“牛胃”的月塘后，经过滤流向村外被称作是牛肚的南湖。人们还在绕村的河溪上先后架起了四座桥梁，作为牛腿。这种别出心裁的科学的村落水系设计，不仅为村民解决了消防用水，而且调节了气温，为居民生产、生活用水提供了方便，创造了一种浣汲未防溪路远，家家门前有清泉的良好环境。全村现保存完好的明清古民居有140余幢，古朴典雅，意趣横生。“这种别出心裁的科学的村落水系设计，不仅为村民解决了消防用水，而且调节了气温，为居民生产、生活用水提供了方便，创造了一种浣汲未防溪路远，家家门前有清泉的良好环境。全村现保存完好的明清古民居有140余幢，古朴典雅，意趣横生。“传统的智慧“支穿曲渠，吐纳交贯，舟揖旁道，井邑罗络未有如吴城者，故虽号泽国而未尝有溺之灾”苏州城：河网密布、纵横交织因太湖地区地形四周高仰、中间低洼，苏州城内修建大量塘浦以使高地有灌溉之水，而低地筑堤作围可以防洪排涝。由此“低田常无水患，离天常无旱灾，而数百里之内，常获丰熟”。吴郡记载“或五里七里而为一纵浦，又七里或十里为一横塘，因塘浦之土以为堤岸，使塘浦阔深，堤岸高厚，则水不为害，而可是趋于江也。”传统的智慧徽州民居：四水归堂徽州民居依山傍水而聚，顺应地势建造村落，天井作为重要的组成部分，也少不了水系的融合。天井中排水道与巷道中的排水道相连，利用山势的坡度，造成水系的落差，溪水常年流动，建筑与水系一静一动。人工水系网络既有利于生活、生产，也便于防火、调节小气候、净化空气、美化环境，极具生态功能。徽州古民居独具特色的天井也与水系密切相关，既利于污水排走，又能收集雨水中华的传统智慧给予我们的启迪尊重环境因素与自然规律，做到天人合一、道法自然国际思潮低影响开发模式是上个世纪90年代末，美国提出的一种较为先进的雨水管理模式，其原理是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术，来实现对暴雨径流的管理和控制。低冲击开发模式的基本目标是使区域开发后水文状态尽量接近开发前的状态，不增加地表径流量。LID低影响开发模式LID的核心雨水调蓄方式包括入渗、蒸发、滞留、蓄集等，采用的基本措施有生物滞留带、绿色屋顶、植草沟、雨水花园、储水池等。LID技术可以减少约30%-99%的暴雨径流并延迟大约5-20分钟的暴雨径流峰值；LID技术可有效去除雨水径流中的磷、油脂、氮、重金属等污染物，并具有中和酸雨的效果，是可持续发展技术的核心之一。LID能将雨水大部分留在原地以回补地下水，变雨水成为资源。海绵城市——会呼吸的城市1.1海绵城市概念1.2海绵城市五个原则1.3海绵城市两大途径1.4海绵城市四种角色1.5海绵城市四大指标1.6海绵城市八大技术1海绵城市就是比喻城市像海绵一样，遇到有降雨时能够就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环；在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来，并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。海绵城市源头分散、慢排缓释1.1概念定义维持场地开发前后径流不变核心目标：雨水总量控制目标应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。刚柔并济、双管齐下海绵城市的建设，强调优先利用绿色、生态化的“弹性”或“柔性”设施，并注重与传统的“刚性”工程设施进行有效衔接。通过“刚柔相济”，建立和完善城市的“海绵体”，强化对城市径流雨水的排放控制与管理，从而实现缓解城市内涝、削减径流污染负荷、提高雨水资源化水平、降低暴雨内涝控制成本、改善城市景观等多重目标，最终为城市构建起可持续、健康的水循环系统。海绵城市1.1概念定义末端雨水快排模式海绵城市处理模式规划引领：海绵系统应以规划为引领，在场地建设初期确定雨水生态调蓄目标和相应措施。生态优先：城市规划中应优先划定生态保护线，以保护大地自然调蓄海绵体。安全为重：海绵城市应结合城市防洪排涝标准，与工程措施共同构建城市雨水管控系统。因地制宜：各地应根据本地自然地理条件、水文地质特点，合理确定低影响开发控制目标。统筹建设：地方政府应结合城市总体规划和建设，在各类建设项目中统筹落实低影响开发措施的实施。123451.2海绵城市五个原则区域层面：生态系统保护与恢复对城市原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地，维持城市开发前的自然水文特征，这是海绵城市建设的基本要求；同时生态修复已被破坏的自然环境和生态调蓄空间。城市层面：低影响生态开发按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念，合理控制开发强度，在城市中保留足够的生态用地，控制城市不透水面积比例，最大限度的减少对城市原有水生态环境的破坏，同时，根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积，促进雨水的积存、渗透和净化。1.3海绵城市两大途径海绵城市区域层面：生态系统保护与恢复区域层面应识别河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等重要的生态基础设施，并加以保护和修复，以留出足够的雨水涵养和生态调蓄空间。1.3海绵城市两大途径河流湿地湖泊1.3海绵城市两大途径城市层面：低影响生态开发规划从业者：设计者EcologyatCulturalLevel运营单位：养护者EcologyatNaturalLevel社会公众：支持者EcologyatTechnicalLevel政府：统筹者EcologyatPhilosophicalLevel四种参与角色1.4海绵城市四种角色四大指标率下凹式绿地率下凹绿地面积/对应地块绿地总面积绿色屋顶覆盖率绿色屋顶面积/建筑屋顶总面积透水铺装率透水铺装人行道、停车场、广场面积/人行道、广场、停车场总面积下凹绿地率≥50%（新城建设中）透水铺装率≥50%公共区域≥70%绿色屋顶率20%—50%下垫面径流系数一定汇水面积内径流量与降雨量的比值城市建筑密集区0.60～0.85城市建筑较密集区0.45～0.6城市建筑稀疏区0.20～0.451.5海绵城市四大指标1.6海绵城市八大技术城市下垫面略水系河道建筑场地绿地公园道路广场植被缓冲带+生态河床水系河道主要利用滨水的乔木、灌木、草本构建的不同植物群落带以及水岸的土壤、砂石等渗透性材料对雨水进行生态管理，在雨水径流最终注入水体前完成对雨水径流减速、雨水渗透减量、雨水过滤净化的作用。功能作者宽度(m)功能及特点水土保持GillianmJW;30截获88%的从农田流失的土壤CooperJR80-100减少50%～70%的沉积物Rabeni23-183.15美国国家立法,控制沉积物Erman30控制养分流失防治污染PeterjohnWT等16有效过滤硝酸盐CooperJR30控制N.P的流失其他BrazierJR11-24.3有效的降低环境的温度5～10℃Erman30增强低级河流河岸稳定性SteinblumsIJ23-38降低环境的温度5～10℃Budd15控制河流浑浊BuddWW11-200为鱼类提供有机碎屑物质生物多样性：100-200米水土保持：80-100米防治污染：30-50米降温等生态方面：200米建筑场地绿色屋顶+垂直绿化雨水花园+雨水收集池屋顶雨水污染程度轻，可通过收集、净化之后存储起来，供社区绿化灌溉、浇洒道路、冲洗厕所以及车辆清洗等使用。常用的措施包括屋顶绿化、雨水花园和雨水池。下凹绿地+生态滞留塘+雨水湿地绿地公园绿地公园常用的调蓄措施包括下凹绿地、雨水湿地和生态滞留塘，其可通过自然滞留、土壤渗透控制地表径流、推迟洪峰时刻，达到消减径流的目的。同时滞留设施中含有大量的湿生植物，因此可通过植物吸附以及物理沉淀等机制去除污染物，达到水体净化目标。道路广场植被草沟+蓄水池+透水地坪绿地公园常用的调蓄措施包括下凹绿地、雨水湿地和生态滞留塘，其可通过自然滞留、土壤渗透控制地表径流、推迟洪峰时刻，达到消减径流的目的。同时滞留设施中含有大量的湿生植物，因此可通过植物吸附以及物理沉淀等机制去除污染物，达到水体净化目标。1对原有的海绵体进行有效保护通过科学合理划定城市的“蓝线”、“绿线”等开发边界，最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等“海绵体”不受开发活动的影响，维持城市开发前的自然水文特征。海绵城市的构建关键在于不断提高“海绵体”的规模和质量2要逐步恢复和修复已受到破坏的“海绵体”要综合运用物理、生物和生态手段，使受到破坏的绿地、水体、湿地等“海绵体”的水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复，并维持一定比例的生态空间。3在城市开发建设过程中要创建一定规模的“海绵体”在城市建设中优先采用具有渗透、调蓄、净化等“海绵”功能的雨水源头控制和综合利用设施，提高“绿色”基础设施建设比例。同时，根据城市排水防涝的实际需求，适当开挖河湖沟渠、扩充水域，以促进雨水的调蓄、渗透和净化。案例实践——海绵城市规划2.1陈家镇国际实验生态社区2.2临港新城综合区2.3郑州东站金融创新集聚区2陈家镇国际实验生态社区临港新城综合区郑州东站金融创新集聚区生态海绵社区低影响开发雨水系统生态水环境构建弹性水公园国际生态海绵社区OnenessofHeavenandHuman:ConventionalWisdomof陈家镇是崇明岛近期开发建设的重点地区以及主要展示窗口，已确定为国家第二批发展改革试点镇，未来将是一个具有国际先进水平的“国际实验生态社区”，具有重要的意义。同时场地于夏秋两季受台风影响较为频繁，且台风侵袭时常伴有暴雨洪涝灾害。所以我们希望通过一系列LID措施，将其打造为具有一定国际影响力和前瞻性的陈家镇国际实验生态社区案例实践一陈家镇开发前土地利用形式主要包括稻田、灌渠、水体和村庄等，经测算原始地表径流量约占年总降雨量的28%，这也间接说明场地大量的灌渠和水田对雨洪滞蓄起到了重要作用。原始雨水径流系数:0.28（2年重现期24小时降雨流量为设计标准）雨水径流控制率：100%类别比例径流系数村庄5.18%0.45水田70.15%0.25水体5.49%1.0灌渠15.18%0.15其他4.00%0.6总用地100%0.28陈家镇现状水文状况生态滞留塘非下凹绿地径流方向中心雨水花园社区绿地雨水分区单元雨水调蓄箱下凹绿地蓄水池城市河道植被草沟十字双轴、内外双环的水系布局源头分散、系统布局的调蓄机制陈家镇海绵系统规划布局建筑屋顶城市道路城市广场城市绿地城市河道自然驳岸植被草沟生态滞留塘蓄水池单元雨水调蓄箱加组团中心雨水花园++++溢流溢流溢流蓄水池过滤器屋顶绿化雨水管网雨水管网回用陈家镇雨水生态循环过程集中设置，模块组合雨水收集，生态滞蓄建筑屋顶雨水技术主要为单元雨水调蓄池和组团中心雨水花园，规划建议采取集中设置（0.5-1万平设置一个雨水箱，一个社区一个雨水花园。于组团核心位置结合绿地设置中心雨水花园，功能组成一个系统的雨水网络。建筑屋顶雨水生态调蓄措施生态式5m植草浅沟生态式3m植草浅沟生活式2m植草浅沟社区绿地城市河道公共绿地道路雨水生态调