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城市景观设计水生态研究

摘要:文章简要介绍了海绵城市理念形成的背景以及海绵城市理念的基本内涵。并结合当今城市发展所面临的排水系统、生态平衡、污水处理以及海绵体景观设计建设四方面问题提出了如何建设新型海绵城市。如何为人们以及环境提供一个可持续发展的方案。

关键词:自然;生态;低影响;集蓄;侵渗;净化

建国以来的短短几十年间,我国不仅从一个农业大国迈入了一个城市化的工业大国。而且在2011年我国的城镇化率首次超越了50%,在这傲人的成绩背后同样也反映出了许多棘手的问题。例如快速城镇化所引发的大规模城市扩张等,城市的不断扩张使得一系列本就岌岌可危的生态问题更加突出且严重。在这些问题中水生态危机更是尤为重要。因此在这样一个大环境下于2012年4月在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中“海绵城市”概念被首次提出。在这样的大趋势下,如何建设海绵城市,怎样改变和优化城镇化所带来的负面影响成为了当代每一个景观设计师的首要任务,同样也是当代每一个人所要肩负起来的责任。

一、海绵城市概念内涵剖析

(一)海绵城市的本质:低影响设计发展理念LID(Lowimpactdesignondevelopment)在当今城镇化进程不断加快的大趋势下,人们早已习惯于挑战自然,藐视生态,忽略和谐,破坏环境,而这样的结果就是造成严重的自然破坏和生态失衡。传统的城市发展和扩张是利用对土地的高强度开发和建设,导致原有的自然生态遭到破坏。而海绵城市理念则恰恰相反,是保护原有自然生态。因此海绵城市又被称为低影响开发模式(Lowimpactdesignondevelopment.LID)。海绵城市的本质是修复和维持城市原有自然生态,以遵循顺应自然与自然和谐共处的低影响发展方式使生态系统中的水资源进行良性的水循环。(二)海绵城市的目标:使城市景观设计“灵活适应、弹性布局”生态变化与自然灾害1.降低自然灾害影响。海绵城市建设的目标中对削弱自然灾害影响的作用尤为突出。现如今人们对城市的不合理开发规划导致在遭遇自然灾害,尤其是暴雨等天气时地表径流量瞬时大幅度增加,城市道路积水严重,交通瘫痪。而海绵城市建设中的海绵体正是以其独有的吸水、蓄水、渗水等特性减轻了自然灾害的影响。2.维持和保护原有水文特征。修复被破坏的水生态。科学合理规划城市的蓝线和绿线,以合理比例预留出足够的城市生态空间,尽量不破坏原有生态系统,最大限度地保持原有水生态。使城市土地在建设开发前后对自然生态的影响降至最低。3.模拟自然界,实现水生态良性循环。城市的屋面、停车场、立交桥等被沥青、混凝土硬化了的铺装就像一张张不透水的膜覆盖着城市地面,阻碍了雨水的呼吸,而且也使之无法达到像自然界一样的生态循环。而海绵城市则是利用像小海绵一样的景观构筑物,通过城市景观建设中的海绵体合理系统地将地表径流的水资源进行分流、吸水、渗水、净水。从而模拟水在自然界中绿色循环。(三)海绵城市的核心:扭转雨对洪管理的传统观念1.最早对雨洪管理观念提出改变和进行实践的是美国,并在后来流行于欧洲各国。而我国最早对雨洪管理的认识只是简单停留在如何快速排净地表水这个方向上。通过统计,直观地表明了这种原始的方法使得地表年径流总量的80%被简单排放,在排放过程中携带着道路、管道中的污染物汇入江河中,这对水资源利用率本就底下的我国来说无疑是一种无奈的浪费,同时也使水体污染变得越来越严重。2.在2012年提出的“海绵城市”理念中为人们对防涝排水、雨洪管理的方法提供了新的思路,海绵城市理念通过“吸”、“蓄”、“渗”、“净”、“用”的方法将地表年径流总量的排放量降低了40%以上甚至更多。而径流量的剩余部分则可以被城市景观建设中的海绵体如:透水性铺装、生态植草沟等来下渗减排。而且还可以通过人工湿地、雨水罐、屋顶绿化、湿塘等集蓄利用。从而使我国对水资源利用率低下,不知道如何借助自然的力量净化污水等问题找到了很好的解决方案。

二、基于“海绵体”设施下的景观设计改善水生态

(一)自然集蓄。1.雨水塘:雨水塘这种蓄水类构筑物是一种能够有效积存渗水的洼塘。它通过利用自然或者人工建造的水池或凹地来进行自然集蓄。并且,在自然集蓄的同时还拥有滞留和初级过滤的作用。集蓄与滞留相辅相成共同在面临暴雨等强降雨天气时将雨水聚集和滞留在雨水塘里。这样就有效地削减了地表瞬时径流量值,减弱了暴雨天气对交通安全运行所造成的影响。而初级过滤更是能将雨水塘里的水体杂质进行初步过滤如垃圾废物等无机物。但需要注意的是在建造雨水塘的同时要考虑到它的耐水性植物的种植方案,并加设建造护坡,减少雨水塘发生反灌的概率。与此同时也要在雨水塘内营造微地形或者人工搭建水泵使塘内水体进行微循环,促使水流流动。避免水体发生腐坏现象和水华现象(如图1)。2.生态植草沟:植草沟作为种植植被的景观性地表沟渠排水系统,最早雏形出现于上个世纪80年代。植草沟实质上是指一种将道路两旁原有的排水渠进行绿化处理,如种植根系发达的绿色植被,或是在原有排水渠旁重新加设一条被绿植所覆盖的下沉式沟渠,来实现截留和缓释雨水的作用。植草沟可大体分为两种,一种是干式植草沟,另一种是湿式植草沟。其大体功能相同,但干式植草沟着重设计了如何将雨水停留在沟渠内的时间延长,达到滞留的作用。而湿式植草沟则设计强化了如何在雨水所滞留的有限时间内尽可能地净化雨水。植草沟的基本功能是通过其底部的土壤和种植的绿化植被来代替硬质的水泥或普通铺装材料,对地表径流进行转输,在减缓径流流速、缓释汇流时间的同时,利用沟渠内的植物、土壤,弹性的降低雨水对城市排水造成的压力,且同样具有一定的污染削减功能。可用于与其他海绵体设施共同搭配,起到更好的雨洪管理效果。【2】植草沟还可以提高场地的景观环境质量,为野生动植物提供安全的栖息地。在一定意义上具有生态效益与经济效益的和谐统一。植草沟虽然只适用于汇水面积较小的区域,如建筑与小区内道路、广场、停车场等不透水路面及城市绿地等区域。但植草沟作为海绵城市内海绵体的建设来说可谓是重中之重。目前,大部分海绵城市建设的示范项目中均铺设建造了生态植草沟。(二)自然下渗。1.透水性景观铺装:透水性铺装是近年来应对水质污染严重,水资源利用率低下以及地表径流量过大对城市交通排水的影响等问题所研发的新型建筑材料。其通过采用疏松多孔的结构使其具有渗透排水的功能,雨水通过这种新型材质及时下渗至地下,从而达到雨水还原地下等目的。透水性路面是也一种缓解洪峰流量和地表径流量瞬时过大而导致城市交通拥堵、排水系统瘫痪、水资源利用率低下等问题的有效措施。总结来说透水铺装的本质就是城市对节约水资源和改善生态环境所作的重要措施。进行过透水铺装处理的路面不仅可以大量吸收雨水,有效补充城市地下水资源,实现城市雨天无路面积水的效果,并且还能对雨水起到净化作用,下渗的雨水在流过透水材料的不同结构层时也在被疏松多孔的透水材料层层滤净,使得下渗的雨水被简单而快速地进行了水资源的初次净化作用。透水性铺装的适用性也很广泛,小到室外停车场、小型园路。大到人行道路、车行道路、室外运动场、休闲广场、大型公共广场等。透水性铺装都对其具有很好的兼容性。透水性铺装不仅对缓解热岛效应、防止内涝、减少积水等起到了积极的作用,更是对防止城市土壤的破坏性流失以及对生态环境的自我修复和平衡起到了至关重要的作用。2.屋顶绿化:如今以海绵城市理念为出发点的生态保护建设已被提到重要议事日程,成为了人们乃至国家和世界都需要关注和着力解决的重要问题。屋顶绿化已经成为重要的海绵城市建设的重要手段之一,对增加绿化面积,提升城市整体绿化率,优化水资源利用率,增强排水防涝能力,美化城市景观等都具有重要的意义。屋顶绿化以其占用城市面积小生长空间需求少,成功栽种率高,耐旱、耐寒性能强,蓄水量大,雨水收集效果显著等优点,极大地减轻了遭遇暴雨天气时城市的排水压力,构建以低影响为建设开发理念新型的雨洪管理系统。据数据显示,屋顶绿化的不同程度可直接反映出屋顶绿化对雨水截留的不同效果,越是合理搭配并且种类丰富的屋顶绿化越是对雨水截留效果好,其对雨水截留的能力更是从屋面总雨水径流的64.6%~21.5%等不同程度变化,这也就不难看出,要想效果理想就需要不断的巧妙设计和精确的施工以及新材料的研发。并且对于屋顶绿化来说,截留雨水的同时还可以削减雨水污染。具体就是雨水在渗透至屋顶绿化的植被层时,被其植物的特性和土壤的基质逐渐作用和降解,使得天然雨水的pH值逐渐变为中性的同时还能过滤掉雨水中的杂质和部分污染物。总结来说屋顶绿化依靠其屋顶植被和土壤基质特有的保水、蓄水和净水的作用,在减少屋面径流,缓解城市排水压力的同时,保障城市的交通及其他行业平稳安全地运行(如图2)。(三)自然净化。1.人工湿地:人工湿地在海绵城市建设中为水资源的自然修复和净化起到不可或缺的作用。人工湿地的实质是由仿制特有的土壤、搭建人工介质、种植水生植物、营造微生物环境和基质四个环节所共同组建的一个能够自然循环的完整生态系统。其过程是在底部有斜坡面的凹地(塘)中铺设床体叠层,由土层、基础层、砂石滤层以及表层垫石(如鹅卵石等)自下而上依次叠加而混合组成的湿地基层。污水在湿地床体的缝隙中自由弯曲地流动,通过物理作用在混合组成的立体底层中被逐渐过滤掉水质中的较大杂质来达到初次净化的效果。而床底土壤中又种植了具有耐污能力强、对周遭环境适应能力强、抗病虫害能力强、根系发达的根茎水生植物等如(水葫芦、睡莲、慈姑)。这些植物能够通过化学作用如(光合作用)为水体置换和传输所需氧气和养料,增强水体活性,降解水体种的有害物质。为湿地净化污水起到了至关重要的作用和极重要的影响。最后湿地中的这种生态环境形成的共生关系又能为微生物的生长提供一个良好的微环境。而植物的根系为微生物的吸附又提供了一个较大的表面积,因此使得微生物通过生物原理成为了消化、降解税制中污染物的主力军。好氧和厌氧微生物通过其呼吸作用共同将污水中的有机物和无机物分解为水、二氧化碳、甲烷、铵等对自然界无危害的物质回归于大自然。湿地通过这三种作用达到了水资源的自然净化和良性循环(如图3)。由于人工建造的湿地系统是仿效自然界中的生态自循环再生原理,所以不管是水面式人工湿地(简称FWS)还是潜流型人工湿地(简称SFS)。都其具有缓释雨水容量大、工艺简单、技术含量低、投资费用低、维护简便、病原微生物去除率高、生态效益好等优点,非常适合建设以“海绵城市”理念为标准的新型生态化城市。

对于人类来说水远比食物更为重要,没有食物,人可以存活几个星期,而没有水,人仅可以存活几天便脱水死亡。现如今对于我国来说水资源的浪费、匮乏,城市排水系统不堪重负,水体的污染等问题已经变得刻不容缓。这是我们自工业社会以来对自然环境的蔑视,对土地的大肆不合理扩张等造成的,海绵城市理念正式在这样的大背景下应运而生的。而对于建设海绵城市以自然力修复水生态的危机又是一个漫长的过程,这不仅需要社会各界人士的共同努力,同时也要拥有先进的科学技术理论作为基础。通过“自然集蓄、自然侵渗、自然净化”的治理理念,低碳—生态的解决城市开发建设所带来的水资源、水环境、水生态、水安全等问题。我们宁可不要金山银山也要绿水青山,还我们子孙后代一个美好的明天。

参考文献

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[6]刘丹.弹性城市的规划理念与方法研究[D].浙江大学,2015.

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[8]姚力,王玮.城市儿童校园植物景观设计分析及评价[J].设计,2017,30(14):128-130.

作者:韩可骞 单位:沈阳航空航天大学

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