海绵城市研究

海绵城市上海宝山规划设计研究院有限公司2015.4.17发展概念案例发展概念案例发展概念案例发展概念案例什么是海绵城市？海绵城市的本质和特性海绵城市的要求海绵城市的要求海绵城市的要求城镇化与环境资源协调发展的重要体现即自然积存、自然渗透、自然净化的--海绵城市。水分特性是：-吸水、持水、释水。力学特性是：压缩、回弹、恢复从排水管理的角度，要求顺应自然，在确保排水防涝安全的前提上，最大限度地实现降雨的积存、渗透、净化，并充分加以利用。从生态环境的角度，要求城市建设和发展与自然相协调，不污染环境，不破坏生态，更要提升生态质量。从防洪减灾的角度，要求城市能够与雨洪和谐共存，具有“弹性适应”环境保护与自然灾害的能力。海绵城市1发展概念案例什么是海绵城市？海绵城市建设2保护原有水生态系统低影响开发恢复被破坏的水生态构建完善的排水防涝系统*最大限度保护原有河湖水系、生态体系*维持城市开发前的自然水文特征*合理控制开发强度，减少对城市原有水生态环境的破坏*留足生态用地，增加水域面积，促进雨水积存净化*对传统粗放建设破坏的生态给予恢复*保持一定比例的城市生态空间*治理水污染*通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施构建完善的排水防涝系统，减轻暴雨和干旱对城市运行的影响发展概念案例什么是海绵城市？海绵城市创建涉及面3海绵城市创建的涉及面海绵城市创建的涉及面海绵城市创建的涉及面海绵城市创建的涉及面*涉及到天然降水、地表水、地下水等自然水要素*涉及到供排水、规划、园林、交通、建设、城管、气象等众多管理部门*涉及到给水、排水、内涝防治、防洪、水的循环利用等人工水系统*涉及到每一个建设项目发展概念案例发展概念案例发展概念案例传统城市近些年来，逢雨必涝逐渐演变为我国大中城市的痼疾。人们首先声讨的是城市排水系统。在城市里看海1发展概念案例传统城市人们认为，一定是因为排水管管道老化，排水标准低、排水系统建设滞后，我们的城市才一次次经受内涝的威胁。我们应当建设更好的城市排水系统，“尽快把水排出去”。这个“共识”是正确的吗？把目光完全盯着建设城市排水系统，未必是最有“良心”的选择。在城市里看海1维克多•雨果在《悲惨世界》中的名句“下水道是城市的良心”，现在被人们拿来指责“没良心”的排水系统。我国的下水道主要学习了前苏联排水的经验，排水管口径小，不易应对骤增的大流量雨水。然而，如果为了解决城市内涝问题，把目光完全盯着排水系统的建设，反而有可能为城市环境带来更多糟糕的问题。我国下水道到2008年，日本东京都对下水道管线是按照降雨强度最高达到50毫米来设计的，但往往一些暴雨或台风天气的降雨量什至会超过100毫米。不过值得一提的是，近年来，虽然东京遇到不少这样的天气，但是还没有发生过洪涝灾害。如宫殿般的日本下水道发展概念案例拼下水管内径2传统城市发展概念案例我们都知道在森林、农田等自然环境中不会形成积水灾害。这是因为暴雨时，雨水可以直接渗入土壤中，在城市化进程中，由于城市道路、硬质景观、建筑屋面等大量非渗透性表面的扩大，以及对河湖等自然水体的填埋、河道大量采取硬质化处理等，城市原有的生态系统受到了极大的扰动。城市化之前，降雨时因为土壤的涵水缓冲作用，大量的雨水并不会迅速汇入地下水系，河流的水位不容易在短时间内大起大落。城市开发之后，裸露的土壤面积大大减少，因为雨水无法渗入土壤而形成的在城市地表流动的水流，被称之为“雨水径流”。传统城市对自然环境的破坏3因为地下排水管道的快速输送，降雨时河流的水位很容易在大量雨水径流汇入后突然升高，这严重改变了河流的自然水文。河流水文遭受冲击：工业废水和生活污水通常会经过处理严格排放，而雨水径流因为在流动过程中接触点状分布的污染源（如城市污水固定排放口）造成“点源污染”，接触非点状分布的污染源（如屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾等）造成“面源污染”。严重的水质污染发展概念案例危害4传统城市传统城市“快排”城市发展“渗、滞、蓄、净、用、排思维转变发展概念案例从“尽快把水排出去”到“尽量把水留下来”下渗80%排放降雨蒸发（腾）年径流总量（多年平均）透水铺装、下沉式绿地、生物滞留设施等蓄水池、雨水罐、湿塘、雨水湿地等40%下渗减排集蓄利用蒸发（腾）降雨排放年径流总量（多年平均）发展概念案例采用透水材质铺设的“透水路面”（permeablepavement），在屋顶铺上土壤并种植低矮植物的“绿屋顶”（greenroof）等。减少城市环境中不透水面积1城市排水建设发展概念案例在道路旁边打造一系列透水的、植栽多样化的低洼区域“生态草沟”（bio-swale），能够生态滞留与吸收雨水的浅凹绿地“雨水花园”（rainwatergarden）,等。这些措施都能让场址内的雨水径流减速。城市排水建设控制雨水径流速度2发展概念案例在屋顶落水处放置收集雨水的“集雨桶”(rainbarrel)等。各种方式收集雨水3城市排水建设发展概念案例以上方式称为“可持续性城市排水法”（sustainableurbandrainage）或“自然排水法”（naturaldrainage）。这样的处理方式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。总述4城市排水建设发展概念案例海绵城市基于城市排水建设的发展，“海绵城市”的设想开始浮出水面。美国的一些城市在若干年前就开始了“海绵城市”的尝试。通过降低柏油路面的宽度（即减少不渗水面积），在道路两侧设置生态草沟，以及开展关于自然排水系统的生态教育等手段，实践城市排水的可持续性设计。数据显示，“以一般降雨强度（一年中发生几率为50%的暴风雨）来设计的街道，可以成功吸收98%的雨水径流量。”这个数据意味着自然排水系统在设计、维护良好的情况下，甚至有可能达到传统的排水效率。同时生态草沟中的植物和土壤可以有效吸收一部分污染物。发展概念案例海绵城市2014年11月国家住建部出台《海绵城市建设技术指南》，提出要建设“海绵城市”（eco-spongecity）。这个概念非常形象，以“蓄水”代替“排水”的“海绵体”，可能是原有的河湖、湿地、坑塘、沟渠，更可能是人们在新的生态价值观引导下设计的一系列生态草沟、雨水花园、绿色屋面等设施。通过“海绵体”的下渗、滞蓄、净化、回用，雨水的剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力，减轻水质污染。发展概念案例海绵城市建设•目标：»透水性地面≥70%（其中下凹式绿地≥25%）»径流系数≤0.5改造城市道路广场1地下雨水调蓄池模块式雨水调蓄设施下沉式雨水调蓄广场发展概念案例•目标：»透水性地面≥75%»绿地率≥30%（其中下凹式绿地≥70%）»径流系数≤0.45居住区、工商业区LID设计2下沉式绿地广场下凹式绿地与植草沟延时滞留池海绵城市建设发展概念案例居住区、工商业区LID设计2海绵城市建设发展概念案例海绵城市建设园林、绿化LID设计3目标：人均≥20m2绿地率≥40%，绿化覆盖率≥50%透水性地面≥75%（其中下凹式绿地≥70%）径流系数≤0.15雨水景观滞水下凹式绿地滞留塘发展概念案例发展概念案例发展概念案例北京奥林匹克公园北京奥林匹克公园中心区是2008年北京奥运会的核心区域，南临北四路，北临科荟路，西临景观路，东临湖边东路，占地面积84.7hm2，周边是奥运会的主要场馆。发展概念案例北京奥林匹克公园•在中心区建造了一套全覆盖、规模化、智能化、高标准的雨洪利用示范工程，面积84.7公顷，其中：1.绿化面积22.64公顷2.透水铺装面积17.16公顷3.非透水铺装面积19.13公顷4.水系面积16.47公顷5.其他9.3公顷发展概念案例北京奥林匹克公园•基于水体自然净化的雨水利用•下渗为主，回收为辅•先下渗净化，再回收利用•留在地下，留在绿地，留在水系•标准高——2~5年一遇24小时降雨量（81-151mm）设计标准：非透水铺装区域为2年一遇24h降雨透水铺装区域、绿地及下沉空间等重点区域为5年一遇24h降雨透水地面蓄水池灌溉渗滤沟透水地面发展概念案例北京奥林匹克公园A1—800m3B—800m3A3—800m3A4—800m3F1—1823m3F2—972m3E—400m3D—400m3C—400m3流速流量仪（3个）渗压计（6个）雨量计•透水铺装地面约17公顷•下凹式地形17公顷，滞蓄雨水，减少灌溉量•水系滞蓄16.5公顷•雨洪集水池9个，容积7200方•下沉花园蓄洪沟调蓄8000方•渗滤、收集管网长60多公里•雨水利用新组件研发，共安装560套发展概念案例北京奥林匹克公园全透型排水管发展概念案例北京奥林匹克公园发展概念案例北京奥林匹克公园•下沉花园在2007年初施工期间、2008年奥运期间（1h降雨量108mm）、2011年6月23日的暴雨（超过20年一遇标准）。下沉花园各项设施运行正常，地面没有出现任何积水的现象。•6.23雨后，蓄洪涵水深1.3m，蓄水容量约为4700方，水质清澈，可就近用于奥运水系补水。蓄排结合，是不怕水的花园发展概念案例北京奥林匹克公园•示范工程控制范围内，67mm以下日降雨可实现无径流外排，全部滞蓄在区域内；小于33.55mm的次降雨量时，蓄水池收不到水。奥运后年平均雨洪利用总量40万方，外排量为8万方，排放到奥运湖。收集的雨水主要用于绿化、喷洒道路路面、冲洗广场以及水系补水等。•历次暴雨未见任何积水。•雨洪利用率高达80%。发展概念案例北京奥林匹克公园混凝土透水砖：以碎石、水泥为主要原料，经成型工艺处理后制成，具有较强的渗透性能。风积沙透水砖：主要是靠破坏水的表面张力来透水。透水砖和结合层材料完全采用沙漠中的风积沙，是一种变废为宝的新技术，这种材料的使用在雨水下渗的过程中还能起到很好的净化过滤作用。露骨料透水混凝土：是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种孔隙均匀分布的蜂窝状结构混凝土，有足够的强度和良好的透水性，能够将雨水渗透到地下，起到改善地下生态，减少地表径流，节省能源的作用。植草地坪：是通过钢筋将用模具制作出来的混凝土块连接起来，形成一个整体，再在空隙中填满种植土，播种或栽种草苗的施工工艺。发展概念案例北京奥林匹克公园木塑地面：是以锯末、木屑、竹屑、麦秸、谷糠、椰壳、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环再生利用、健康环保、形态结构多样的基础性材料。嵌草石板汀步：工艺简单，施工方便，可适应地基变形，石缝中植草，并很容易生长。下凹式绿地：比周围路面或广场下凹50～100mm，路面和广场多余的雨水可经过绿地入渗或外排。增渗设施采用PP透水片材、PP透水型材、PP透水管材以及渗滤框、渗槽、渗坑等多种形式。发展概念案例北京奥林匹克公园透水地面树阵等绿地树阵、树池为美观考虑，每棵树之间采用不透水铺装，其中参合有透水的沟槽收集雨水，沟槽由透水砖和透水垫层铺装而成，其下埋设透水花管，将水汇集到收集管道收集后引入专门的蓄水池存蓄，可用于绿地灌溉。下凹绿地绿地比周围路面或广场下凹50～100mm，路面和广场多余的雨水可经过绿地入渗或外排。增渗设施采用PP透水片材、PP透水型材、PP透水管材以及渗滤框、渗槽、渗坑等多种形式，绿地均通过地形设计，增强渗水能力。课件制作