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中圖分類號:S60 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230057
1 風景園林生態(tài)學研究進展
關于風景園林生態(tài)學的研究,著名科學家錢學森教授在1958年3月曾經(jīng)發(fā)表文章“不到園林怎知春色如許――談園林學”。直到1999年末錢學森教授已發(fā)表各類論述有關園林、城市學的書稿、書信百余封,這意味著老一輩科學家們對于中國的城市、建筑、園林景觀建設的高度重視,同時為中國城市的建設指出了方向。在最近20a,雖然中國發(fā)展迅速,但也從側面帶來一系列污染、破壞問題。以人文景觀為例,開發(fā)公園增加旅游資源,取得經(jīng)濟效益,但這使得其他城市紛紛仿效,大力打造各種城市公園,以致于公園建成后的經(jīng)營難以為繼;目前,全國城市中開發(fā)的人造景觀公園,成功率大概占總數(shù)的20%,其余的均為開發(fā)不當。
隨著科技的不斷進步,城市化建設不斷加快,風景園林生態(tài)學也在不斷的完善。生態(tài)自然觀點的提出為城市化建設與自然之間的處理關系提供了新的解決思路和解決方法。在中央城鎮(zhèn)會議上發(fā)表了講話:“在提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來,優(yōu)先考慮利用自然力量排水,建設自然積存、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’”。社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的嚴重污染產(chǎn)生的不對等結構使得風景園林規(guī)劃中越來越重視生態(tài)環(huán)境的彈性和自我調節(jié)能力,在整個生態(tài)環(huán)境中的建設中多方向的環(huán)境質量改善的措施在不斷的頒布和實施。其中2015年國家頒布了“海綿城市”的試點項目,并通過評審選出了海綿城市的試點城市他們分別是:遷安、白城、鎮(zhèn)江、嘉興、池州、廈門、萍鄉(xiāng)、濟南、鶴壁、武漢、常德、南寧、重慶、遂寧、貴安新區(qū)和西咸新區(qū)。經(jīng)過專家組的仔細審評確定的海綿城市試點城市目的是通過建設試點城市來觀察海綿城市在生態(tài)環(huán)境改善中所起的作用,完善海綿城市并使它更大作用的發(fā)揮生態(tài)建設在環(huán)境治理中的作用,使海綿城市理論在風景園林規(guī)劃中更為廣泛的推廣,海綿城市的技術的完善提供相關的技術數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗,使海綿城市理論在風景園林規(guī)劃中的應用更為科學、合理、經(jīng)濟,通過最直接、簡單有效的方法,得到最大的生態(tài)效益。作為園林規(guī)劃設計的服務對象擴展到大地綜合體,是多個生態(tài)系統(tǒng)的鑲嵌體由人類文化圈和生物圈相互作用而形成的 [1]。
城市化之前,因為土壤的涵水和緩沖作用,大量的雨水在短時間內并不會迅速的匯入地表水系,河流的水位也不會在短時間內大起大落。城市的建設開發(fā)之后,的土壤面積在不斷地減少,由于雨水無法滲入土壤,進入地下水系而形成的只能在城市地表水流徑流,被人們稱為“雨水徑流”。眾所周知在森林、濕地、丘陵、農(nóng)田等自然環(huán)境中,并不會因為正常的降水形成積水災,這是因為雨水通過地表的土壤可以直接滲入地下土壤中,進入地下的水系循環(huán)系統(tǒng)內,在城市化不斷發(fā)展的進程中,因為城市的道路、硬質鋪裝景觀、建筑面積的大量非滲透性的表面積在不斷的擴大,以及對城市中河流、湖泊等自然水體的侵占、圍湖造田,河道建設過程中大量采取硬質鋪裝的處理等,城市原本的生態(tài)系統(tǒng)遭受到了極大的破壞。面對正在不斷惡化的城市生態(tài)環(huán)境,霧霾等惡劣天氣的影響,在2014年2月《住房和城鄉(xiāng)建設部城市建設司2014年工作要點》中明確:“督促各地加快雨污分流改造,提高城市排水防澇水平,大力推行低影響開發(fā)建設模式.加快研究建設海綿型城市的政策措施”。2014年11月. 《海綿城市建設技術指南》:2014年底~2015年初,海綿城市建設試點工作全面鋪開,并產(chǎn)生第1批16個試點城市。“海綿城市”的產(chǎn)生源于業(yè)內和學術界,他們常用“海綿”的吸附特性來比喻園林內對水和污染物的吸附能力。例如澳大利亞人口研究學者布吉(Budge)應用海綿來比喻城市對人ISI的吸附現(xiàn)[2]。“海綿城市”的提出在某種程度上是借鑒國外的經(jīng)驗,同時結合本國的發(fā)展特點,進行試點城市的建設。通過不斷的研究和實踐,現(xiàn)在的“海綿城市”理論和技術正不斷的完善和進步,早在2003年俞孔堅曾提出“河流兩側的自然濕地如同海綿.調節(jié)河水之豐儉,緩解旱澇災害[3]。但是提出這個理論僅僅是針對河道的調洪和蓄水而提出的,現(xiàn)在“海綿城市”的概念轉移到城市甚至是整個地帶區(qū)域的宏觀理論。
2 海綿城市與生態(tài)系統(tǒng)的關系
在生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)中主要的循環(huán)包括大氣循環(huán)、水循環(huán)、碳循環(huán)等。其中最為重要的就是水系統(tǒng)的循環(huán),水循環(huán)是推動整個生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)的根本動力,只有在水循環(huán)的前提條件下才能實現(xiàn)動植物的生長,物質能量的流動,從而使生態(tài)系統(tǒng)能夠正常的運轉。
在生水系統(tǒng)循環(huán)的過程中,解決地表水徑流是解決城市中一下雨就看海的窘?jīng)r的關鍵。現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,使得新材料在社會建設中發(fā)揮著重要的作用,使得樓房的高度在不斷提高,建筑的結構也在不斷的提升,城市的路網(wǎng)不斷的向外延展,城市的面積不斷的擴大,整個城市形成一個有機的整體,這種有機體被視作是一個整體的生態(tài)環(huán)境,這種生態(tài)的環(huán)境在某種程度上對自然造成了一定的破壞,在更大的層面破壞了自然本身的生態(tài)系統(tǒng)。如果我們利用自然過程,收獲其提供的免費服務,而不是去剝奪它的能力,那么另一種城市形態(tài),乃至另一種城市文明的生活方式將赫然在目:人們會在街道旁或者公園種植蔬菜和糧食;洪水也會被城市所利用而非被拒于高墻之外;廢物和廢水會被自然過程吸收和凈化;鳥類和其他本地物種會和人類共同棲息在我們的后院;人們會欣賞真實的自然之美而非訓話或高強度人工維護下的自然[4]。面對這越來越嚴重的問題,海綿城市的理論提出成為了解決這個問題的關鍵。
3 海綿城市與風景園林規(guī)劃的關系
風景園林規(guī)劃在城市規(guī)劃后期的建設作用越來越被人們所重視,綠地規(guī)劃為人們提供城市生活所必須的綠色活動場地,降低城市的煙塵,噪音,溫室氣體等,還能為城市提供充足的氧氣、水分和適合人類居住的環(huán)境。
海綿城市的建設過程中,最為主要的就是景觀規(guī)劃的合理性。在合理規(guī)劃的前提下才能充分的發(fā)揮城市景觀生態(tài)對城市空氣質量、城市水土保持等生態(tài)環(huán)境建設中的作用。通過風景園林的規(guī)劃設計,使得城市作為一個生態(tài)的整體,抵抗外界的干擾,形成更穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。城市園林不能墨守陳規(guī)地采用原來的建設方式,被動地實施養(yǎng)護、管理,應該以生態(tài)學的理論重新認識和建設園林并了解風景園林生態(tài)學對風景園林的影響和作用,認識園林植物在風景園林規(guī)劃中所起到的重要作用,特別是要處理好生態(tài)植物與園林植物的群落關系,人與生態(tài)群落之間的關系,進一步加強園林綠化與經(jīng)濟效益的認識。只有這樣才能充分發(fā)揮生態(tài)在風景園林規(guī)劃中的作用。
4 海綿城市在城市建設中的應用
我國城市的大部分河道中依然是傳統(tǒng)模式的建設方式,當面臨城市遭遇雨水沖擊時,城市河道的作用,也根本起不到吸水、蓄水、凈水、供水的海綿體能,也不能減少城市內澇和季節(jié)性干旱對城市日常生活中水循環(huán)的干擾。這并不是中國自己的專利,比中國還要早的提出相類似的理論的還有很多國家,例如美國提出來的低影響開發(fā)(LID)、澳大利亞所提出的水敏感城市設計(WSUD)、還有英國提出的可持續(xù)排水系統(tǒng)(SuDS)、法國提出的替代性技術(ATs)等。這些理論所闡述的共同點就是減輕雨水循環(huán)對城市自然水文特征的影響,同時改善雨水的水體質量。
對于雨水進入河道的相關治理技術不斷的發(fā)展和提出的過程中,產(chǎn)生了很多專門進行河道水體質量檢測的相關技術標準,隨著技術的不斷提高,人工智能的不斷開發(fā)和完善,使得現(xiàn)代技術對水體質量檢測的標準也不斷的升級。表1,是通過雨洪管理規(guī)劃軟件的基本設計指標,這個指標就是目前比較優(yōu)秀的雨洪管理軟件,由于開發(fā)較晚、設計理念相對成熟、商業(yè)化運作等,IWM Toolkit 的指標總體較突出[5]。
通過表1的監(jiān)控測算數(shù)據(jù),能夠清晰的反應出lWM Toolkit 的直觀性,所以能夠在市場占有率更為廣泛。
4.1 LID思維模式的引入
專家們在不斷探索著人與自然和諧共處的自然理水方式。20世紀的美國就曾提出的一種較為先進的雨水管理模式,指在場地開發(fā)過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發(fā)前的水文特征,其核心是維持場地開發(fā)前后水文特征不變,包括徑流總量、峰值流量、峰現(xiàn)時間等[6]。LID的核心就是雨水調蓄方式,其中它主要包括雨水的入滲、蒸發(fā)、滯留、蓄集等。所采用的基本措施有生物滯留帶、綠色屋頂、植草溝、雨水花園、儲水池、透水路面等。借著這一思潮,政府職能部門提出了建設“海綿城市”這個理念。
4.2 綠色屋頂和雨水花園相結合
按照各物種自身的生物學特性,充分利用空間資源,讓各種生物有機地組合成一個和諧、有序、穩(wěn)定的群落[7]。綠地空間設計的最主要的方式是垂直綠化,而屋頂花園的雨水收集是生態(tài)學在風景園林規(guī)劃中的重要應用。屋頂雨水污染程度輕,在綠色屋頂?shù)倪^濾之后,雨水的凈化標準完全可以滿足灌溉要求。可以通過收集系統(tǒng)的收集直接進行存儲,為以后在枯水期的時候供給社區(qū)綠化灌溉、澆灑道路、沖洗廁所以及車輛清洗等使用。這種模式的優(yōu)點在于豎向的綠化和橫向的綠化有機的結合起來了,形成一個整體,在雨水的凈化處理時,收集儲存形成一個行之有效的雨水收集系統(tǒng)。雨水花園的結構由內而外一般為礫石層、砂層、種植土壤層、覆蓋層和蓄水層。同時設有穿孔管收集雨水,溢流管以排除超過設計蓄水量的積水,這樣既能夠滿足對雨水的收集和利用同時也不會因為雨水的過量而造成植物的生長環(huán)境改變對植物的影響,同時能夠避免對生態(tài)系統(tǒng)的破壞。
4.3 鋪設透水裝置
在人行廣場、停車場等地區(qū),大量采用具有滲水性能的面層鋪裝,滲水地面不僅可以減少地面的熱量反射,還能保持土壤的生態(tài)功效。雨時能較快消除道路、廣場的積水現(xiàn)象;當集中降雨時能減輕城市排水設施的負擔,防止河流泛濫和水體污染[8]。
以上這些設施可構成一個雨水循環(huán)系統(tǒng),自然降雨通過綠色屋頂和雨水收集裝置,利用管道導入地下過濾器,城市廣場水滲入蓄水池中城市道路水進入到附近的植被草溝,最終水分通過地下的雨水管網(wǎng)都匯集到生態(tài)置留塘中,置留塘水面蒸發(fā),形成降雨,近而形成水循環(huán)。這樣可以有效地控制雨水徑流,減輕雨水徑流污染,并且收集儲存的雨水還可以用于景觀灌溉等用途,相應地減少了對可飲用水的消耗。
以北京奧林匹克公園為例,整個公園是一個很好的“海綿體”,有效利用了之前提到的設施,園區(qū)包含雨洪收集、再生水利用、循環(huán)過濾凈化、濕地凈化等各種工程設施,總水系面積84.2hm2,總蓄水量130萬m3,這些工程設施的外在形式表現(xiàn)為公園內的景觀路面、休閑綠地、下沉花園、龍形水系、森林公園等,既做到了節(jié)水養(yǎng)水,同時還營造了一道亮麗的景觀帶。
據(jù)了解,整個園區(qū)的透水鋪裝地面約17hm2,下凹式地形17hm2,滯蓄雨水,減少灌溉量,水系滯蓄16.5hm2,雨洪集水池9個,容積7200m3 ,下沉花園蓄洪溝調蓄8000m3,滲濾、收集管網(wǎng)長60多km。整個奧林匹克公園每年的用水量超過1700萬m3,其中利用再生水就有800萬m3,將近全年總用水量的1/2。
5 風景園林規(guī)劃在園林景觀中的結合
景觀生態(tài)學和風景園林學結合的范圍隨著社會和科學技術的不斷發(fā)展而不斷的擴大。近些年來,隨著風景園林規(guī)劃設計范疇的擴大,更多的生態(tài)學技術以及生態(tài)系統(tǒng)服務手段被引入了風景園林規(guī)劃設計中。如廢舊工廠改造中廢物處理[9]。隨著風景園林規(guī)劃設計的對象和范圍的擴大,除現(xiàn)有的主要以生物種群、群落生態(tài)學以外,生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)學等理論將逐漸應用在風景園林景觀規(guī)劃設計當中;隨著風景園林景觀規(guī)劃設計中尺度的擴大,在陸生生態(tài)學、淡水生態(tài)學、濕地生態(tài)學、海洋生態(tài)學等生態(tài)學科中,將在濱水生態(tài)設計、濕地保護設計、海島景觀設計中也同樣起到十分重要的作用;隨著風景園林景觀規(guī)劃設計工作的不斷發(fā)展,在大地生態(tài)學、景觀生態(tài)學、城市規(guī)劃生態(tài)學、經(jīng)濟生態(tài)學、數(shù)學生態(tài)學、污染生態(tài)學等學科中的交叉學科,生態(tài)學和風景園林景觀規(guī)劃設計關系更加密切;隨著風景園林景觀規(guī)劃設計成果的不斷創(chuàng)新和科學性要求的提高,在生態(tài)學技術手段和風景園林景觀規(guī)劃設計的前期勘察和數(shù)據(jù)整理收集過程中的應用,也會大大地提高,更多的生態(tài)學的技術手段將會出現(xiàn)在風景園林景觀規(guī)劃設計的整個設計、施工過程中。
6 小結
生態(tài)規(guī)劃與設計已經(jīng)成為國內外風景園林學科發(fā)展的重點和研究的熱點之一[10]。實踐所證明,風景園林景觀規(guī)劃和生態(tài)設計是一體的、協(xié)調的,在人類的需求與自然生態(tài)關系中,是將人類和自然資源的開發(fā)、利用及轉化的影響降低到最低程度的重要途徑之一。建議國家和地方政府給予更多的支持和投入,特別是需要提高基金項目資助的范圍和力度,同時加強與國際上先進的技術進行交流與合作,從而達到園林景觀規(guī)劃與生態(tài)設計層面推動我國園林景觀生態(tài)學科的研究和應用,使得我國的園林景觀生態(tài)學能夠達到世界頂級的水平。
參考文獻
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中圖分類號:F291
文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2016)08-203-02
一、海綿城市的概念
海綿城市,簡單地來理解,就是城市像海綿一樣,在降雨過程中將雨水收集起來,等待需要的時候在釋放出來,用于灌溉、沖洗路面、補充景觀水體。城市可以像海綿一樣壓縮和恢復,能夠最大限度上地防洪減災。城市的“海綿體”不僅包括小區(qū)建筑物的屋頂、植草溝、園林綠化、透水鋪裝等,還包括城市的各種水系,例如江、河、各種自然人工湖等。
傳統(tǒng)城市,未能考慮城市降水資源的綜合利用,只考慮到“排”。傳統(tǒng)城市雨水通過管道將雨水快速排出城市。隨著傳統(tǒng)城市的不斷發(fā)展,道路硬化增多,不透水的路面面積大大增加,盲目的發(fā)展使得雨水無法下滲到土地內,這樣就造成了城市的內澇和徑流污染發(fā)生次數(shù)大大增加。和傳統(tǒng)城市不同,海綿城市可以有效地解決城市內澇問題,對于維持房地產(chǎn)開發(fā)前后的水文特征,維持人與自然的和諧發(fā)展有著極其重要的作用。
二、安陽市城市概況
河南省安陽市處于太行山脈與華北平原交界的過渡地帶,地勢總趨勢為西高東低,自西向東呈階梯式下降,大致以京廣鐵路為界,西部為山丘區(qū),間有小型盆地,最高山峰海拔1632米。安陽市東部為沖擊平原,最低洼地海拔高度為50米。地貌由山地、山間盆地、丘陵、平原、崗地、泊洼六種自然形態(tài)組成。
安陽市全市多年平均水資源總量為16.403億m3,人均水資源占有量為322m3/人,畝均水資源占有量301m3/畝,低于河南省人均占有量470m3/人、畝均占有量400m3/畝的水平,分別為全國人均水資源占有量的七分之一,畝均水資源占有量的六分之一,屬于水資源匱乏,供需矛盾嚴重的地區(qū)。
三、海綿城市的構成
海綿城市利用低影響開發(fā)雨水系統(tǒng),使得開發(fā)前后的環(huán)境水文保持不變,能夠使得城市像海綿一樣吸收和釋放雨水,達到調節(jié)環(huán)境的目的。低影響開發(fā)影響的種類有很多,以下就介紹幾種低影響開發(fā)設施。
綠色屋頂,顧名思義是將植被種植于各類建筑的屋面、天臺、露臺等。綠色屋頂由建筑屋頂?shù)慕Y構層、防水層、保護層、排水層、隔離濾水墊層、蓄水層和種植基質、植被層組成。綠色屋頂可以有效地增加小區(qū)的人均綠化面積,以30萬m2的住宅小區(qū)為例,假設屋頂面積為25%,則將近有7.5萬m2的綠化面積;傳統(tǒng)的屋面材料在視覺上觀感較差,綠色屋頂則能帶給人賞心悅目的感覺;綠色屋頂還能調節(jié)屋頂溫度,研究表明,在夏日屋頂最高溫度可達80攝氏度,而冬天最低可達零下20攝氏度,巨大的溫差容易導致屋面材料老化,而綠色屋頂可以克服這一缺點,種植植被的屋面夏季溫度通常可以保持在20~25℃,可以有效地防止屋面的老化變形,減小了屋面裂縫的可能,提高了建筑物的使用壽命。同時在冬季,綠色屋頂可以起到保溫的作用,統(tǒng)計表明,冬季無綠色屋頂?shù)奈菝姹扔芯G色屋頂?shù)奈菝鏈囟鹊?.4℃;綠色屋頂可以有效地截留雨水,削減雨水徑流總量,減少排水不暢和洪澇災害。同時,綠色屋可有效的節(jié)約水資源,促進環(huán)境的保護和水循環(huán)的平衡;綠色屋頂可以吸收空氣中的灰塵及二氧化碳,減少溫室效應。植物可以通過光合作用及葉片的吸附等作用,對空氣污染進行削減。同時,綠色屋頂可以通過綠化層的滯留、吸收,將屋頂?shù)奈廴疚镉行鳒p。從而保護大氣環(huán)境和水環(huán)境,免受破壞。
透水鋪裝是指將孔隙率較高、透水性較好的材料應用于道路路面。它可以使雨水進入透水鋪裝的內部,貯存適量的雨水或隨內部的排水管道排出,減少洪峰流量,削減徑流系數(shù)。透水鋪裝由土基、墊層、基層、過濾層、面層等構成。透水鋪裝可以有效的削減徑流流量,使雨水迅速的入滲,減少洪澇災害的風險;使得水資源得到有效的補充,利于生態(tài)環(huán)境的保護;透水鋪裝可以使路面無積水或有少量積水,從而增強道路的安全性能,保證了行人和駕駛人員的生命安全;透水鋪裝的較大孔隙不僅可以吸收噪音,還可以緩解溫室效應,使得路面溫度得到有效的降低,延長道路的壽命。
植草溝又稱為植被淺溝,是一種種植有植被的具有景觀欣賞性的地表溝渠,它可以通過重力流收集、轉輸和排放雨水。植被淺溝既是一種徑流傳導的設施,也可以與低影響開發(fā)的其他設施一起,輸送徑流雨水并且收集、凈化雨水。植被淺溝根據(jù)構造的不同,共分為干式植被淺溝、濕式植被淺溝和轉輸型植被淺溝三種。植草溝可以有效地滯留雨水,促進土壤的滲透。同時,它還可以減緩雨水的流速,保持水土,削減徑流量。植草溝對于污染物的去除和遷移也起到了較好的作用。
雨水花園通常建設在地勢低洼的地區(qū),由種植的植物來實現(xiàn)初期雨水的凈化和消納,是低影響開發(fā)技術的一項重要措施。雨水花園具有造價低、管理維護方便,易于與當?shù)氐木坝^所融合等特點。它被歐、美等多個國家廣泛應用在居住小區(qū)、商業(yè)區(qū)等不同的地區(qū)。雨水花園主要由蓄水層、覆蓋層、種植土層、人工填料層和礫石層等五部分組成。重金屬、沉淀物等不同的污染物質隨雨水徑流匯入雨水花園。通過植物的吸收、微生物的作用等,將污染物去除。植物的根系,對土壤的凈化也起到了一定的作用。雨水花園可以有效地去除氮、磷等污染物,與傳統(tǒng)的措施相比,具有成本低、與周圍環(huán)境融合度高、不產(chǎn)生其他污染等優(yōu)點。
下沉式綠地有廣義和狹義之分,廣義的下沉式綠地除包括了狹義之外,還包括滲透塘、雨水濕地、生物滯留設施等;狹義的下沉式綠地,又叫下凹式綠地,低勢綠地,指高程低于周圍的路面或鋪砌硬化地面約20cm內的綠地。下沉式綠地可以在降雨時,讓雨水較大程度的入滲至綠地中,滯留大量的雨水,避免了傳統(tǒng)方式中雨水管渠的阻塞、下水緩慢等問題。雨水中攜帶了較多的有機污染物和無機物等,隨著雨水徑流進入下沉式綠地。下沉式綠地可有效的阻斷面源污染,使污染物得到削減。下沉式綠地的建設,減少了雨水檢查井的修砌,避免了雨水井蓋的偷盜事件,確保了行人的安全,防止傷人事故。
蓄水池指專門儲存雨水的收集利用設施,同時它能夠削減洪峰流量。蓄水池需結合當?shù)氐耐临|、地形等條件,可選用鋼筋混凝土、磚砌等多種形式,用于地上或地下。蓄水池可用于具有雨水回用要求的小區(qū)等,回用的雨水可用于沖廁、澆灑綠地、景觀用途等。
濕塘是指具有收集雨水和凈化雨水的功能,是景觀水體的一種。濕塘能夠在平時發(fā)揮其景觀功能,供人們休閑和娛樂。在降雨時,發(fā)揮雨水調蓄的功能。濕塘可以用在居住小區(qū)、公園、廣場等具有較大空間的地方,對于生態(tài)保護和豐富居民生活有著重要意義。
四、構成海綿城市低影響開發(fā)小區(qū)案例研究
低影響開發(fā)的技術措施的探討,主要是為了指導工程實踐,為建設海綿城市奠定堅實的基礎。下面通過對安陽市某小區(qū)的工程案例的模擬,探究低影響開發(fā)技術措施的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益,同時利于低影響開發(fā)技術措施的推廣與應用。
御水園商住小區(qū)建設項目位于安陽市中華路與金沙大道東北角,項目規(guī)劃總用地面積21.5公頃,規(guī)劃總建筑面積71.07萬m2,容積率2.47,建筑密度22.05%,綠地率達42.35%。項目主要由23棟高層住宅樓和17棟多層住宅樓組成,設計總戶數(shù)約3295戶。小區(qū)以水為名,小區(qū)內有河流通過,正符合了海綿城市合理利用雨水的初衷,河道的經(jīng)過也有利于小區(qū)進行低影響開發(fā)。
現(xiàn)對該小區(qū)低影響開發(fā)的效果進行簡單的評估,以判定低影響開發(fā)技術措施對于建筑小區(qū)的作用:在建筑小區(qū)的各個高層的屋頂建設綠化屋頂,種植適宜安陽市當?shù)氐姆N植植物,從而削減屋頂雨水徑流量,減少徑流污染,提高屋頂?shù)拿烙^及樓宇的舒適性。小區(qū)的人行道、廣場等地、非機動車道均采用透水混凝土鋪設,以促進雨水的盡快滲透,減少小區(qū)雨后的積水,確保行人的安全,降低小區(qū)的噪聲,減少環(huán)境污染。小區(qū)綠化均設置為下沉式綠地,下沉深度比地面高程低約100mm左右,使雨水從路緣石的缺口處流入綠地。在小區(qū)設置雨水花園,從而減少雨水的徑流總量,削減徑流污染,提高居住小區(qū)的生活質量。
結論
安陽市是水資源匱乏的城市,水資源有著很大的不足,同時水資源污染的問題也十分嚴重。由于城市化進程的不斷推進,居民小區(qū)拔地而起,不透水路面面積的增大,造成了安陽市部分低洼地區(qū)逢雨必澇的現(xiàn)象。本論文針對以上問題進行分析研究,得出以下結論:
海綿城市安陽市小區(qū)建設中應用是十分有必要的。海綿城市將傳統(tǒng)的雨水管渠與低影響開發(fā)技術措施相結合,使得城市在小區(qū)開發(fā)前后的水文及生態(tài)環(huán)境特征保持不變,在抵抗自然災害時,如同海綿一樣,具有一定的“彈性”。在安陽市建設海綿城市,需要利用低影響開發(fā)技術措施從源頭、中途和末端三方面進行控制。源頭的控制,可以通過綠化屋頂、初期雨水棄流、滲透井、植被淺溝等措施實現(xiàn);中途的控制,可以通過透水鋪裝、下凹式綠地、雨水沉淀池、滯留池等措施來實現(xiàn);末端的控制,可以通過穩(wěn)定塘、濕塘、人工濕地、滲透塘、雨水花園等措施來實現(xiàn)。
參考文獻:
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一 、引言
紹興市柯橋區(qū)位于浙江省中北部,紹興市北部,會稽山北麓,地處長江三角洲南翼。柯橋區(qū)位于浙江中北部地區(qū),北部地處紹虞平原,南部緊靠會稽山脈。氣候溫和,四季分明,雨量充沛,降水時間分布季節(jié)性明顯。屬于東亞季風區(qū),季風氣候顯著。年平均降雨量1469.8mm,最多年雨量為1806.2mm,出現(xiàn)在1975年;最少年雨量為911mm,出現(xiàn)在1967年。汛期主要集中在5月到10月。年平均雨日為158.6天,年最多雨日達227天;年最少雨日為134天。
防洪排澇河道整治一期工程是以防洪、排澇為主,結合改善水環(huán)境等功能的綜合性水利工程,2009年被省發(fā)改委列入省重點建設工程A類項目。截止2014年底,柯橋區(qū)已建成濱海閘樞紐工程和姚家埠至濱海排澇閘17.6公里河道治理工程,完成總投資約4.5億元。2015年以來,柯橋區(qū)水利水電局一面增強施工力量、優(yōu)化施工組織,一面與相關鎮(zhèn)街緊密配合加大政策處理力度,深入村居及時協(xié)商解決問題,進一步加快推進防洪排澇河道整治一期工程,取得了明顯成效。
工程建成后,將基本形成紹興平原排澇快速通道,使河道防洪標準達到50年一遇,治澇標準達到20年一遇最大24小時暴雨不受淹,切實增強紹興平原的整體防洪排澇能力,優(yōu)化水生態(tài)環(huán)境,促進柯橋區(qū)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
二 、城市排水系統(tǒng)
城市排水系統(tǒng)是一項不可或缺的基礎設施,對城市的正常運行起到了重要的作用。城市排水系統(tǒng)與給水密不可分,共同組成了現(xiàn)代城市的水循環(huán)系統(tǒng)。城市排水系統(tǒng)的合理與否直接關系到了城市的全局發(fā)展,而城市排水工程是處理城市污染、城市排澇和防洪等的骨干工程。排水系統(tǒng)包括道路排水管網(wǎng)、泵站、具有調水蓄水功能的湖塘、河道以及污水處理廠等相關設施。
城市排水系統(tǒng)作為城市的使用設施,受到了氣象、地表水位差、電力中斷和排水系統(tǒng)規(guī)劃等因素的影響。在南方一些城市中,城市排水設計過程中存在很大的不足,如城市河道設計過于拘謹,城市治水不合理,治水機制缺乏合理性。給水缺乏節(jié)水系統(tǒng)的控制,造成水資源的浪費。在排水過程中,經(jīng)常會由于污水造成周邊土地和環(huán)境的破壞,影響城市的可持續(xù)發(fā)展。
如今,我國很多城市一逢暴雨就“看海”的情況經(jīng)常出現(xiàn),這種現(xiàn)象的產(chǎn)生就是由于在規(guī)劃初期未能對城市排水充分考慮。通常,在進行排水系統(tǒng)規(guī)劃時要考慮排水分區(qū)、排水管網(wǎng)設置、可持續(xù)、與周邊區(qū)域結合和加強管理體制等幾方面。
三、 排水系統(tǒng)新理念
2012年4月,在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中,“海綿城市”概念首次提出;2013年12月12日,在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中強調:“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來,優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水,建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。而《海綿城市建設技術指南――低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建(試行)》以及仇保興發(fā)表的《海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望》則對“海綿城市”的概念給出了明確的定義,即城市能夠像海綿一樣,在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能和減少城市洪澇災害的發(fā)生。
國務院辦公廳出臺“關于推進海綿城市建設的指導意見”指出,采用滲、滯、蓄、凈、用、排等措施,到2020年將80%的降雨就地消納和利用。建設海綿城市,首先要扭轉觀念。傳統(tǒng)城市建設模式,處處是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水,以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規(guī)劃設計理念,往往造成逢雨必澇,旱澇急轉。根據(jù)《海綿城市建設技術指南》,城市建設將強調優(yōu)先利用植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水,以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設計理念。
海綿城市建設應遵循生態(tài)優(yōu)先等原則,將自然途徑與人工措施相結合,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。建設“海綿城市”并不是推倒重來,取代傳統(tǒng)的排水系統(tǒng),而是對傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的一種“減負”和補充,最大程度地發(fā)揮城市本身的作用。在海綿城市建設過程中,應統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性,協(xié)調給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié),并考慮其復雜性和長期性。
作為城市發(fā)展理念和建設方式轉型的重要標志,我國海綿城市建設“時間表”已經(jīng)明確且“只能往前,不可能往后”。全國已有130多個城市制定了海綿城市建設方案。確定的目標核心是通過海綿城市建設,使80%的降雨就地消納和利用。圍繞這一目標確定的時間表是到2020年,20%的城市建成區(qū)達到這個要求。如果一個城市建成區(qū)有100平方公里的話,至少有20平方公里在2020年要達到這個要求。到2030年,80%的城市建成區(qū)要達到這個要求。
四 、設計合理性――以紹興市柯橋區(qū)為例
2015年,柯橋區(qū)實現(xiàn)全部工業(yè)總產(chǎn)值3971.83億元,其中規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值3478.32億元,增長2.5 %。全部工業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務收入3880.30億元,其中規(guī)模以上工業(yè)實F主營業(yè)務收入3386.79億元,增長2.9%。
實現(xiàn)規(guī)模以上戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值939.95億元,占比為27.0%。大紡織業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值2263.76億元,增長5.4%;實現(xiàn)利潤120.75億元,增長16.9%。非紡業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值1214.56億元,下降2.4%;實現(xiàn)利潤69.90億元,下降12.6%。新產(chǎn)品產(chǎn)值1139.35億元,增長25.8 %,占規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值32.8%;規(guī)上高新技術產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值277.76億元,增長4.0%,占規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值8.0%。
結合柯橋區(qū)域經(jīng)濟特殊性,以合理運用城市水資源,達成現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展為目標,需要從三個不同角度去設計,在進行排水系統(tǒng)設計時還應充分考慮紡織產(chǎn)業(yè)的分布。
1. 宏觀層面。
從宏觀角度分析得出排水系統(tǒng)設計所面臨的問題,相鄰城市、相鄰地域已不是規(guī)劃區(qū)內的問題。一方面,給水安排需要圍繞水源及節(jié)能、合理供水及保證溯源平衡為基礎;另一方面,排水系統(tǒng)需要以防洪排澇及控制污染為目的。
(1)防洪排澇
防洪排澇可分為兩部分,即防外洪及排內洪,外洪重在防,內洪重在排。考慮源頭不同的水,也通常用不同的解決方案。城市的水一般是雨水降落產(chǎn)生,所影響范圍不會太大。
瓜渚湖位于柯橋中國輕紡城東北,南闊北狹,南北長2公里,東西長約1公里,水面面積1.5平方公里,為紹興平原第三大湖。瓜渚湖與大小坂湖是柯橋海綿城市的重要組成部分。柯橋河網(wǎng)密布,將河湖連通不僅將改善了周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,也為工業(yè)及農(nóng)業(yè)發(fā)展提供豐富的水源保證,對柯橋經(jīng)濟社會發(fā)展和水生態(tài)文明建設起到重要和不可替代的作用。從當前和未來經(jīng)濟社會發(fā)展及生態(tài)恢復等方面的需求來看,實施河湖連通工程意義深遠,效益重大。
(2)水資源平衡
合理供水及保證水資源平衡可在一定程度上解決水資源短缺及分布不均的情況。在規(guī)劃城市建設時,必須考慮水資源供需是否平衡。合理供水可改善水質,節(jié)約資源,推動供水行業(yè)發(fā)展。
(3)污水處理
污水集中處理,水質水量穩(wěn)定,但建管道總費用高,設備龐大,耗能大,技術和管理水平要求高。污水分散理優(yōu)點與缺點共存,如何將污水集中處理和分散處理相結合,二者取長補短顯得尤為重要。
2. 中觀層面。
本層面有承上啟下的作用,其重心主要在于城鎮(zhèn)及片區(qū)的給排水系統(tǒng)(包含并不限于中心城區(qū)的給排水規(guī)劃設計和污水處理廠的規(guī)劃設計)。
(1)給水系統(tǒng)
在大多數(shù)居民及單位使用了變頻裝置,尤其是廣泛適應了城市給水管網(wǎng)智能化供水設備的前提下,供水的日變化系數(shù)增大以及高峰用水量的增加導致水廠的供水工程加大,這是中觀最值得注意的問題。
(2)雨水系統(tǒng)
雨水系統(tǒng)、防洪排澇和城市豎向規(guī)劃三者相輔相成,市區(qū)內河通常采用五年一遇水滿不外流的設計標準,洪峰相遇的概率很高,而排水管道的出流往往也是高壓性的。因此,雨水系統(tǒng)需要定期校對壓力流,并且及時調整豎向標高,防止溢水情況的發(fā)生。
(3)污水系統(tǒng)
柯橋老城區(qū)與新城區(qū)并存,在老城區(qū)應采用分流制,而在新城區(qū)宜選用合流制。根據(jù)污水處理廠廠外管網(wǎng)工程實驗表明,分流制需要在化糞池口開口,并選用具有專業(yè)技術的團隊實施監(jiān)督及施工。柯橋屬于中小城市,因此也應考慮在進河流前設置截流干管,使早期雨水和污水通過截流干管都進入水處理廠,節(jié)省投資。另外,污水也可經(jīng)過中水回用等處理,投入景觀設施,或者運用物理及化學方法,改善水質后再使其流入內河。
3. 微觀層面。
要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須進行創(chuàng)新,運用創(chuàng)新思維及技術去解決問題。城市排水規(guī)劃環(huán)環(huán)相扣。在微觀層面,重擔就要落到每一個工廠、每一個居民區(qū)和每一個排水系統(tǒng)的設計上。
重度耗能低量負荷的這種低形式是不符合中國現(xiàn)代國情的,而延時曝氣的方案也會適時淘汰。而移動床、流化床、A/O工藝法均可為中國當下的發(fā)展方向。污水管道最常用材料是塑料復合管材,PE管質量好,PVC-U管使用廣泛,具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能,PVC管通常用于排污管道。在施工時要分層夯實,盡量保證管道的回填質量,防止管道因回填質量的問題而變形超標。雨水屬于水循環(huán)中的一個環(huán)節(jié),若對其合理攔蓄和利用,將可以節(jié)省資金,促進生態(tài)發(fā)展。
(1)疏河道。“深淘灘,低作堰”,這是久經(jīng)歷史檢驗的治水良策。疏拓作為柯北直排錢塘江骨干河道的濱海大河,充分利用錢塘江潮位低、持續(xù)時間長的排澇優(yōu)勢,暢通北排通道,有效降低柯橋地區(qū)水系水位。結合清水工程和河道總體規(guī)劃,疏浚拓寬柯橋所有骨干河道,如瓜渚湖、直江、東小江,整治河道上的違章建筑物和構筑物,經(jīng)科學預測,此項措施可在暴雨期間降低城區(qū)水位12厘米,降低柯北水位10厘米。
(2)建設城市下沉式廣場,起到分流雨水的作用。
(3)控制綠化標高,顛覆原先的綠化種植設計思路,從高于路面到低于路面,至少綠化地面與路面齊平,最好能低于周邊地面標高5至25厘米,形成下凹式綠地,使綠地上的自然降水能滲入地下,減少路面徑流。四是科學制定雨水徑流控制標準,擴大可滲水地面面積。通過這些措施,既增強了城市排水防澇能力,又提高了城市的親水性、透水性,對于減輕管網(wǎng)排水防澇壓力也大有裨益。
五 、結語
在五水共治的大背景下,柯橋區(qū)堅持科學發(fā)展觀,貫徹節(jié)能環(huán)保理念,加大雨水公園、植草溝、雨水調蓄池、下凹式綠地和可滲透停車場建設,分類別,科學定標準;治點線,注重抓管理;強預測,提前降水位;調蓄洪,多舉措并重,在城市排水方面取得了顯著成效。
參考文獻
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中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)08-0100-02
1.引言
當今中國正面臨著水資源短缺,水質污染,洪水,城市內澇,地下水位下降,水生物柄息地喪失等各種各樣的水危機,問題非常嚴重。在這樣的背景下,2014年10月中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部了《海綿城市建設技術指南》(以下簡稱《指南》),其總體目標是強化城市徑流雨水源頭減排的剛性約束,使城市開發(fā)建設后的水文特征接近開發(fā)前,有效緩解城市內澇等。因此,海綿城市建設又被稱為低影響設計和低影響開發(fā)。20世紀90年代的澳大利亞出現(xiàn)了一種城市規(guī)劃新方法――水敏性城市設計(WSUD),如今WSUD為解決城市水體、污水和暴雨雨水等問題提供了更多的商業(yè)機會,并轉向關注水體污染、水土流失、城市內澇等近年來影響人們生活的城市水問題。《水敏性城市設計評估選項》(以下簡稱《選項》)編寫于2009年,并隨水源提倡法案條文(National Water Initiative(NWI))的發(fā)展而得到了一定的發(fā)展。
《指南》建設流程和內容已成為海綿城市建設試點的參考依據(jù),通過對《選項》的評估過程和方法進行介紹,并比較研究國外雨洪管理體系,促進中國海綿城市的建設。比較方面包括二者的目標、場地類型、具體設施三個方面。我國在海綿城市建設過程中應當注重不同基址條件對海綿城市建設的適宜性,因而還補充介紹了WSUD的評估選項和內容,以說明在海綿城市設計階段的場地評估對海綿城市建設的必要性。
2.設計目標
WSUD的目標設定包括以下幾個方面:從功能角度出發(fā),注重雨水措施的生態(tài)多功能性。“水質”目標包括減少污染荷載及環(huán)境保護的多重目標。“水量”目標包括對徑流持續(xù)時長、洪水頻率、峰值流量和徑流總量控制。“養(yǎng)護”目標包括敏感區(qū)域維護和自然排水系統(tǒng)養(yǎng)護等目標。“水供給”目標包括飲用水需求和供給縮減及可持續(xù)循環(huán)。我國《指南》的目標設定于規(guī)劃階段,目標包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用。其中低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的徑流總量控制一般采用年徑流總量控制率作為控制目標。且徑流總量控制目標以開發(fā)建設后徑流排放量接近開發(fā)建設前自然地貌的徑流排放量為標準。
《指南》的目標著重于雨洪徑流總量控制,目前徑流污染強調對懸浮物(SS)年總量進行控制,在污染嚴重的區(qū)域并具有過量的有害化學成分類型的情況下,其原有功能會受到影響的同時也可能發(fā)生二次污染。因此用地類型應當具體到實際項目中,宜結合專業(yè)分析軟件與單項設施事先進行適宜性評價。
3.具體設施
最佳管理實踐(BMP):是指在WSUD中具有保護、收集、治理、傳送、存儲和再利用水資源的結構和非結構性元素。WSUD結合了工程和非工程措施,并且能夠影響開發(fā)過程中居民的用水行為。導則將工程性BMP分為了兩個種類集群,包括“飲用水需求縮減技術”以及“暴雨雨水管理技術”,并對其特征進行介紹。
《指南》中將具體設施按功能分為滲透、存儲、淵節(jié)、傳輸和截污凈化設施。指南列出了每種設施的施工做法。在實際建設項目中,應當注重設施中不同土壤類型的滲水能力需要與設計目標的降雨頻率相適應,以確保在規(guī)定時間內各個設施能夠將其中的雨水排空以承擔下次降水事件;此外《指南》中欠缺對每種措施所承擔的污染物去除功能的量化評估方法。
4.場地類型
最佳規(guī)劃實踐(BPP):指WSUD的基址評價,規(guī)劃和設計部分,是由在城市范圍內能夠達到特定的管理目標的最佳實踐規(guī)劃方法所構成的。它基于基址的物理和自然屬性以及容量評價,將水體和相關環(huán)境管理目標融入規(guī)劃和設計中。
《選項》中將BPP所涉及的場地類型劃分為:公共開放空間網(wǎng)絡;房屋、道路布局;街道景觀等幾種場地類型。《指南》巾的場地類型分類也囊括了所有城市室外用地類型,針對各實際情況提出了參考設計理念,并提供了設施規(guī)模計算方法,此方法已運用于大量理論研究中。
基于現(xiàn)有的BMP,在具體的發(fā)展類型和用地規(guī)模中則可以在現(xiàn)有工程技術成果中選用適當?shù)腂MP達成WSUD設計目標。與中國海綿城市建設導則不同之處在于,該導則同時也將飲用水供需縮減技術與雨洪管埋技術同時加入到了WSUD中,每項技術措施各自對應各種類型的場地提供了一系列是否適宜的建議,并由等級評分的方式?jīng)Q定是否選擇某項具體措施。
5.WSUD選項的評估
《選項》的特點在于其WSUD選項評估,可以分為對WSUI)選項的價值評估和WSUD評估過程。WSUD選項的價值評估方法利用了三重底線對各個選項進行評估,但這種方法若進行量化則更佳;在WSUD評估過程中,將評估尺度分為了三個等級,第一等級是廣域評估,作用是保證WSUD達成總體目標:即現(xiàn)有成果是甭達到總體水文影響最小化、是否保護環(huán)境的特定生態(tài)功能、是否具有備用水源、是否達到總污水處理目標、總成本是否最低等;第二等級是局部范圍評估,該評估確定的是具體目標(包括水質,水文和飲用水,污水減排目標等)所對應措施的類型。第三等級是詳細評估,即塒詳細設計要素的評估以及檢查與導則不相符的技術措施。評估過程由第一等級逐級發(fā)展至第三等級。
5.1局部范圍水敏性城市設計目標的評估
在局部范圍WSUD目標評估中,導則將評估過程以不同的技術類型分為兩部分:“暴雨雨水管理技術”評估和“飲用水縮減技術”評估。在前者的評估中,評估方法分為兩步,第一步是WSUD措施針對特殊的基址的可行性、適宜性和威脅性的基址評估。基址評估利用評分系統(tǒng)來衡量WSUD措施實施的危險因子的重要性,如果危險閃子得分高,其重要性也會隨之提升,危險因子包括平均坡度、年均降水量、土壤滲透能力等。并且對每一項危險因子進行權重分配再合計總分,從而得出該項評估結果。根據(jù)不同的分數(shù)段又推出了低、中、高實施風險所分別對應的評估等級和與其形成正比的所需信息量(圖1)。
第二步則需確定WSUD所采用的過濾凈化技術是否能達到相應過濾目標。例如在暴雨過濾凈化評價中,單一過濾設施都應有多種功能和形態(tài),該導則羅列出不同占地面積的治理設施所能承擔的過濾和凈化能力,其研究成果顯示其面積與所承擔的過濾功能數(shù)量和可過濾的污染物粒徑以及限制因素數(shù)量成正比。所以需要根據(jù)設計方法措施的限制性因素因地制宜地選擇合適的對象及規(guī)模。
5.2綜合化的暴雨、雨水和污水評價
在局部評估過程之后則是整個設計方案的綜合化評估。WSUD綜合化適宜性評估項是基于水質、水量、水供應、污水、環(huán)境設施的WSUD總體目標而設立的,選擇適當?shù)腂MP并進一步進行量化評估,以確定最適合解決基址特定問題的措施,量化評估中得分過低的項目需要對其必要性進行判斷。
針對分值低的特定低分BMP則需要對其缺欠功能進行補充,并對為每個BMP重新進行適宜度量化評分,具體設施正如前文所述分為兩個方面,“飲用水縮減技術”以及“暴雨雨水管理技術”。用這些具體BMP設施再次與以上評價方面一一對應,分析評估其適宜性,得出的評價結果對整個WSUD項目都有參考性的價值(圖2)。
《選項》以評估的方式將基于實際條件的BPP所對應下的BMP與最初的總體WSUD設計目標相互融合,一旦在評估過程中發(fā)現(xiàn)某些BPP與整個項目不相符合,則會進行調整和重新評估,即第三等級詳細評估的任務。
6.結論
經(jīng)過對《指南》和《選項》的目標、設施、場地三個方面的相同與不同之處的分析,應當認識到我國海綿城市還處于初期建設階段并且詳細介紹了后者的評估過程和方法,從而得出《選項》對我國《指南》所具有的借鑒性意義。
(1)從二者的設計目標量的比較可知,在總體目標的設定階段益將目標設定得更為充分,需要考慮污染較為嚴重和降水頻率較高的條件下,降雨事件對設施排水的不利影響;并在污染物凈化目標方面加以完善,以保證設計目標對項目的整個生命周期發(fā)揮導向作用。
(2)由于《指南》中的各種技術措施相比于《選項》缺乏系統(tǒng)的評估及評估方法的介紹,其在不同條件下的凈化能力、使用壽命、建設成本、適應能力等各項數(shù)據(jù)據(jù)應經(jīng)過專業(yè)評估和實驗得出,為項目各個目標提供參考數(shù)據(jù)。
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你知道嗎?你的身上有很多優(yōu)點值得我去學習。那次,我們在等車時,你對我滔滔講述襄樊公交車的路線,我發(fā)現(xiàn)你對站牌的內容能倒背如流,我當時驚呆了啊!而且,你還知道中國很多城市的市花是什么,真讓我佩服得五體投地!我還羨慕你有一張會說話的小嘴,快速流暢中蘊含著機靈。你的小手也很靈巧,會折許多的小玩意。本來一張很普通的廢紙,轉眼間就被你的小手變成千紙鶴,飛盤或百合花,可精致了!你還想象力豐富,有創(chuàng)造力。你眼睛一轉,便創(chuàng)造了一個好玩的虛幻小游戲,我還想向你請教請教呢!
俗話說:“尺有所短,寸有所長。”你最大的毛病就是做事磨磨嘰嘰,拖拖拉拉,不善利用時間。如果這個毛病改正了,你就可以和亢嘯唯媲美了。正如一位偉人所說:“時間就像海綿里的水,擠一擠,總是有的。”做事快而好,會利用時間,這樣就既學好了,又玩好了,一箭雙雕啦!
希望你繼續(xù)發(fā)揚自己的優(yōu)點,改正缺點,咋們在學習上比翼雙飛!更希望我們的友情之花永開不敗!
湖北襄樊人民路小學四年級:牙買加咖啡
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中圖分類號:TU986
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)01007407
1引言
黃土高原多年來的水土流失和風沙問題,一直困擾著當今中國,這不僅是民生問題,更是關乎我國西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展社會進步的重點問題。
1973年我國在陜西省延安市的安塞縣建立了安塞水土保持綜合試驗站,是科技部國家重點野外臺站和中國科學院生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡終點站,為我國黃土高原地區(qū)生態(tài)保護問題提供了有效的實驗支持和科學依據(jù)。多年來關于黃土高原水土保持和生態(tài)環(huán)境建設,我國做出了巨大努力,曾與多國合作共同開展研究。為有效防治黃土高原水土流失我國先后實施了一系列水土流失重點防治工程。
近年來,國家進一步加大財政投資,為黃土高原水土流失綜合防治和生態(tài)狀況提供了重要的支持。據(jù)《中國科學報》統(tǒng)計,截至2011年,黃河流域累計治理水土流失面積近23萬km2,從20世紀90年代末黃河流域土地植被覆蓋率低于10%增長到約30%。
眾所周知,黃土高原是西北地區(qū)最為棘手、最難治理的區(qū)域,它的困難不僅是由于涉及面積區(qū)域之廣,更在于氣候自然條件的影響下其獨特的地理特征,與我國其他地區(qū)有所差異。黃土高原地區(qū)的治理關乎整個西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展以至整個中國的經(jīng)濟發(fā)展。
2黃土高原區(qū)域地貌分析
黃土高原是世界上最大的黃土堆積區(qū),也是世界上獨一無二的自然地理區(qū)域,位于中國中部偏北。黃土高原地區(qū)的黃河流域西起日月山,東至太行山,南靠秦嶺,北抵陰山,橫跨山西省、山西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)與河南省等黃河中游七省的50個地(市),317個縣,全區(qū)總面積約64.2萬km2,其中水土流失45.4萬km2。黃土高原平均每年輸入黃河的泥沙量達16億t,是我國甚至全世界上水土流失最嚴重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)。
2.1黃土高原成因與分類
2.1.1黃土高原區(qū)域位置
黃土高原具有特殊的自然生態(tài)特征。它是世界最大的黃土高原,在中國中部偏北,包括太行山以西、秦嶺以北、青海日月山以東和長城以南的廣大地區(qū),面積約40萬km2,海拔1000~1500 m。除少數(shù)石質山地外,高原上覆蓋深厚的黃土層,黃土厚度在50~80 m之間,隴東、陜北厚達150 m,最厚的地方達200 m。由于歷代戰(zhàn)亂、盲目開荒放牧及亂砍濫伐導致高原的植被遭到嚴重的破壞,加之黃土的土質疏松,水土流失極為嚴重,形成“千溝萬壑”的黃土地貌(圖1)。
2.1.2黃土高原歷史成因
新生代早期,全球性氣候變暖,我國各地區(qū)包括黃土高原的早第三系地傭喑屎旎蚯澈焐,說明當時氣候比較炎熱。早黃土形成于不同的氣候條件下,因而有不同的外觀顏色。綜合黃土高原黃土剖面顏色在垂向上的變化,自下而上大體可以分為4個主要顏色段:第一段,淺紅黃色段;第二段,棕黃色段;第三段,灰黃色段;第四段,褐黃色段。黃土顏色自下而上由紅黃―棕黃―灰黃―褐黃的變化。
更新世時期,干旱氣候開始顯著。到全新世,黃土高原則明顯地旱少雨的氣候所控制,北部向沙漠化方向演化。在整個第四紀時期內,黃土高原的古氣候環(huán)境的主要變化時期是中更新世早期,中更新世晚期和晚更新世末期。
黃土高原環(huán)境的變遷,有其自然的因素,這與全球氣候變化有關,但也有人的因素,如黃土高原森林的砍伐,草地的破壞,土地利用不合理造成的土壤侵蝕,導致高原自然環(huán)境惡化。文物工作者和地質科技人員曾經(jīng)在寧夏回族自治區(qū)涇源縣、彭陽縣等地發(fā)現(xiàn)的古生物化石研究證實,約在6000萬年前,黃土高原被水所覆蓋,現(xiàn)在的山峰則是當時水中的孤島。
在距今6000萬年前,地殼發(fā)生劇烈斷塊式上升與下降,到了距今24萬年前,六盤山、月亮山等發(fā)生劇烈的上升運動。此后,隨著山區(qū)間歇式繼續(xù)上升,廣大的丘陵區(qū)均沉積了厚度不等的風成黃土,在盆地中心或山麓地帶則有沖積礫巖和黏土,大量的黃土堆積,覆蓋了山坡丘陵,形成了現(xiàn)代黃土高原的地形地貌。
2.1.3黃土高原分類
根據(jù)地貌的形成過程和特點,可分為以下幾個部分。
(1)隴中高原。一稱隴西高原,位于六盤山以西,是一個新生代的拗陷盆地,屬盆地型高原,海拔1500~2000 m。地形破碎,多梁、峁、溝谷、壟板地形。
(2)隴東、陜北高原。包括六盤山以東,呂梁山以西,渭河北山以北,長城以南的地區(qū)。也是一個盆地型高原,海拔800~1200 m。經(jīng)強烈侵蝕,除少數(shù)殘留的黃土塬外,大部地區(qū)已成為破碎的梁峁丘陵。其間只有少數(shù)基巖低山突起在高原之上,狀似孤島。
(3)山西高原。包括五臺山、恒山以南,伏牛山以北,太行山以西,呂梁山以東的地區(qū)。它由一系列褶皺斷塊山與陷落盆地組成。山地有呂梁、恒山、五臺、中條及太行等山,盆地有大同、忻縣、太原、臨汾、運城等。除河谷平原外,大部地區(qū)海拔在1000~1500 m,石質山地構成高原的主體,黃土堆積僅限于盆地及山間谷地,分布范圍約占全區(qū)面積的40%。
(4)渭河平原,一稱關中平原。位于渭河北山與秦嶺之間,西起寶雞,東至潼關。
2.2黃土高原地形地貌
2.2.1陜北黃土高原自然地理概況
(1)地形地貌。黃土高原由黃土丘陵、黃土臺塬和石質山組成,地面地形破碎,地形落差普遍,一旦遇上大雨或暴雨,黃土受坡度的影響特別容易坍塌,故不利于水土保持。
從地形上來看,黃土高原北方是我國內蒙古高原,東面是華北平原,西邊是廣大的西北內陸地區(qū)和青藏高原,黃土高原大面積地區(qū)黃土覆蓋,境內形成了黃河中游重要的自西北向東南流向的黃河支流,主要有渭河、涇河、洛河、汾河。這些河流匯入到黃河,形成一些小平原,平原地帶土壤肥沃,農(nóng)業(yè)發(fā)達,特別是渭河平原和汾河谷地,是黃土高原人口最密集,農(nóng)業(yè)最發(fā)達的地區(qū)。
(2)氣候水文。黃土高原的位置位于我國東部沿海和西北內陸之間,處在我國來自太平洋的東南季風和暖濕氣流向西北吹送的通道中,故氣候帶有明顯的過渡性,為我國東南沿海溫暖濕潤的季風氣候向西北內陸干旱氣候過渡的半濕潤、半干旱的溫帶大陸性氣候。區(qū)內從東南向西北依次為暖溫帶半濕潤氣候、半干旱氣候、干旱氣候。
(3)土壤植被。黃土是第四紀以來經(jīng)過風的吹揚、搬運、堆積形成的,黃土疏松多孔,粉沙質,質地均一,垂直節(jié)理發(fā)育,因而易被沖刷,加之其所在的黃土高原地區(qū)降水在年內降水高度集中,多暴雨,特別容易造成嚴重的水土流失。廣大的地面被長期沖刷形成眾多的溝谷,溝谷切割地表形成黃土高原特有的黃土塬、黃土墚、黃土峁。這幾種黃土地貌的共同特點是黃土層的邊緣被流水強烈沖刷、切割,不同之處在于黃土塬頂部平坦、黃土墚頂部狹窄成長條,而黃土峁是孤立的黃土丘,根本原因在于它們處在不同的發(fā)展階段。在黃土高原這種干燥、半干燥的氣候條件下,這些粉塵相互之間的結合并不緊密,所以黃土具有多空隙、結構疏松的特點,并且垂直節(jié)理發(fā)育明顯。
這樣的黃土層比較透水,顆粒小又決定了黃土容易溶于水,黃土的這些特性,使黃土高原特別容易受流水的侵蝕作用。地表光禿,缺少植被的保護。植被具有良好的涵養(yǎng)水源,保持水土的作用。大面積的植被覆蓋對防止水土流失,保持土壤肥力,調節(jié)氣候具有重要的作用。而目前我國黃土高原森林覆蓋率不足10%,遠低于世界平均水平,高原絕大部分面積是支離破碎的黃土,風沙漫卷,暴雨來臨泥沙俱下,加劇了水土流失。
(4)資源基礎。黃土高原煤炭資源豐富,人類的修路、開礦等工程建設破壞地表。黃土高原人口眾多,煤炭資源特別豐富,開發(fā)煤炭資源是當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的重要內容。但這些經(jīng)濟活動不可避免地破壞地表,甚至導致永久性的不可恢復。
2.2.2黃土高原人文地理概況
(1)人類活動。自秦漢以來黃土高原經(jīng)歷了三次濫伐濫墾。 第一次是秦漢時期的大規(guī)模“屯墾”和“移民實邊”開墾。這次大“屯墾”使晉北陜北的森林遭到大規(guī)模破壞。
第二次是明王朝推行的大規(guī)模“屯墾”,使黃土高原北部的生態(tài)環(huán)境遭到空前浩劫。據(jù)考證,明初在黃土高原北部陜北(延安、綏德、榆林地區(qū))和晉北大力推行“屯田”制,竟強行規(guī)定每位邊防戰(zhàn)士毀林開荒任務。從這里不難看出,明代推行“屯田”制對環(huán)境破壞之嚴重。
第三次大墾荒是清代,清代曾推行獎勵墾荒制度,墾荒范疇自陜北、晉北而北移至內蒙古南部,黃土高原北部和鄂爾多斯高原數(shù)以百萬畝計的草原被開墾為農(nóng)田,使大面積的土地沙化,水土流失加劇。
并且黃土高原地區(qū)存在著顯著的人地矛盾,人多地少,生a方式落后。黃土高原農(nóng)墾歷史悠久,人口眾多,隨著人口的不斷增長,人多地少的矛盾日益突出,加劇了人類破壞性和毀滅性的開發(fā)。導致森林日益減少,土壤日漸貧瘠。
現(xiàn)在,黃土高原地區(qū)總人口1.08億人,其中農(nóng)業(yè)人口7333人,占總人口70%以上。據(jù) 2008 年統(tǒng)計,國民總產(chǎn)值1.85萬億元,農(nóng)民人均純收入3196元。人口密度為167人/km2,相當于全國平均水平的122.9%,人地矛盾更加突出。
(2)河流交通。黃土高原地區(qū)面積大于1000 km2的直接入黃支流有48條,其中水土流失嚴重、對干流影響較大的支流有洮河、湟水、莊浪河、祖歷河、清水河、渾河、楊家川、偏關河、皇甫川、清水川、縣川河、孤山川、朱家川、嵐漪河、蔚汾河、窟野河、禿尾河、佳蘆河、湫水河、三川河、屈產(chǎn)河、無定河、清澗河、昕水河、延河、汾川河、仕望川、汾河、涇河、北洛河、渭河、伊洛河32條支流,以及內蒙“十大孔兌”。
總的來說有的地方交通發(fā)展不錯(如汾水谷地等),但是大部分地區(qū)交通不發(fā)達。西安、太原、寶雞等地是鐵路樞紐。
(3)民俗文化。黃土高原群山連綿,溝壑縱橫,北有橫山、北于山,西有子午嶺,東南有黃龍山,形成一馬蹄形。地勢西北高,東南低。石器時期氣候濕潤,經(jīng)考古發(fā)掘仰韶文化遺址內容十分豐富。相傳少典族居住在陜甘交界處,與有喬氏互通婚姻,生下黃帝和炎帝。黃帝居姬水,為姬姓;炎帝居姜水,為姜姓。他們中許多部落順著河流移動,發(fā)展到黃河中游,后來稱華夏族。
以陜北黃土高原為例,陜西剪紙形式多樣:一是單色剪紙,二是色紙拼貼剪紙,三是點彩剪紙,四是滲染剪紙,五是紙塑窗花,六是剪紙熏樣。陜北以單色剪紙為主,造型簡潔質樸、注重夸張變形,傳承著古老的審美情趣和造型觀念。在內容上多以動物花草為主。據(jù)說孔圣人教化天下,唯獨遺漏了陜北,所以創(chuàng)造性極強,喜怒哀樂表現(xiàn)的淋漓痛快,極具個性。在陜北的靖邊、安邊、定邊,人們稱“三邊剪紙”,剪紙變成了另一種風格,纖細入微,小巧玲瓏,小中見大,刻畫精到。打出的 “ 樂樂 ” 細如針尖,剪出的線細如發(fā)絲,剪紙粗獷,又不同江南的工巧、寫實。據(jù)考證,三邊原是邊關重鎮(zhèn),朝廷常派南方將領在此地鎮(zhèn)守,他們帶著家眷在這里生活,也帶來了水鄉(xiāng)的民間文化,與當?shù)毓抛镜拿耖g藝術相結合,產(chǎn)生了獨特的三邊剪紙(圖2)。
3黃土高原現(xiàn)狀分析
3.1山體滑坡
黃土高原地區(qū)由于地質地貌條件復雜,山、塬、丘陵面積分布廣泛,滑坡災害較多。目前黃土高原水土流失面積約50萬km2,其中土壤侵蝕模數(shù)大于5000 t/km2的嚴重土壤流失面積約14.5萬km2,是當今世界上水土流失最為嚴重的地區(qū)之一。為了建設良好的生態(tài)環(huán)境,防止滑坡侵蝕發(fā)生,必須加強滑坡侵蝕的研究。
3.3.1滑坡形成原因
(1)大氣降水、地表水、生產(chǎn)生活用水的入滲,河湖水倒灌,地下水等在山體內,增加了坡體重量,增加了下滑力。同時,浸泡軟化易滑地層,使抗剪強度大幅度降低而產(chǎn)生滑動。
(2)工程活動可以破壞坡體。在坡體上由于建筑、傾倒、填方、筑堤等增加荷載引起邊坡超載,增加荷載使坡腳壓力增大,使斜坡支撐不了過大的質量而失去平衡,沿軟弱面下滑。
(3)地震使斜坡承受的平衡應力發(fā)生改變,還會造成地表形變和裂隙增加,降低巖土的力學強度,觸發(fā)滑坡的滑動和促進滑坡體的形成。
3.1.2滑坡預防措施
滑坡可造成嚴重的工程事故,因此,在工程建設中應采取積極措施加以預防。其防治原則是及早發(fā)現(xiàn),預防為主;查明情況,對癥下藥;綜合整治,有主有次;治早治小,貴在及時;力求根治,以防后患;因地制宜,就地取材;安全經(jīng)濟,正確施工。
3.2水土流失
《漢書?溝洫志》對黃河水沙有“河水重濁,號為一石水而六斗泥”的記述。黃河年均輸沙量為16億t。世界上年均輸沙量超過1.0億t的大河中,黃河的年輸沙量及平均含沙量均位居首位。長期以來嚴重的水土流失所造成的溝壑縱橫的特殊地貌以及黃土自身抗侵蝕性弱等特殊因素造成了黃土高原獨特的水土流失格局,水土流失區(qū)多年平均侵蝕模數(shù)為4100 t/km2(圖3)。
圖3典型泥石流示意
3.2.1水土流失自然因素
黃土高原土壤侵蝕具有明顯的區(qū)域分異特征,這種區(qū)域分異特征是自然因素和人為因素的綜合反映。
(1)地質與地貌因素。黃土地貌類型主要有黃土塬、黃土梁、黃土峁和各類溝谷。在以黃土塬為主的地貌類型區(qū),土壤侵蝕方式以溝蝕為主,溝蝕量可占小流域侵蝕總量80%以上。在以黃土梁峁為主的黃土丘陵區(qū)中,晉西、陜北等地坡面侵蝕和溝谷侵蝕都很嚴重,但溝谷地的產(chǎn)沙量仍占主要部分。隴中地區(qū)谷間地面積較大,坡度較小,坡長較大,土壤侵蝕方式以坡面侵蝕為主。長城沿線和高原北部地區(qū),間地、丈地、掌地、墑地等地貌類型分布廣泛,它們目前正受溝谷溯源侵蝕影響,形成以坡間為主的獨特現(xiàn)代侵蝕類型區(qū)。無定河上游及其以北的黃土丘陵區(qū),地表有零星沙丘覆蓋,溝谷中廣泛出露中生代石砂巖和泥頁巖,風蝕、水蝕和重力侵蝕很活躍。坡度陡峻是黃土高原地貌的又一重要特點。坡度的陡緩不僅決定土壤侵蝕的強弱,在臨界坡度以下土壤侵蝕以面蝕和溝蝕為主,超過此坡度則重力侵蝕活躍,發(fā)生滑坡、滑坍、瀉溜侵蝕。
(2)氣候因素。黃土高原的年降水量變化為200~700 mm,具有由東南向西北遞減的特點。黃土高原降水的季節(jié)變化很大,主要集中在夏季,其次是秋季。大部分地區(qū)5~9月份的降水量占年總量的70%以上,其中又以7、8月降水量最多,可占年總量一半左右。該地區(qū)暴雨歷時普遍較短。暴雨多發(fā)生在6~8月份,空間分布有由東南向西北遞減特點。這些特點對土壤侵蝕特征的時空變化產(chǎn)生了深刻影響。
(3)土壤因素。黃土高原地區(qū)分布最廣的黃綿土,它常與黑壚土呈復式區(qū)分布。黃綿土是該區(qū)最主要的耕作土。黃綿土的形成過程一方面是黃土耕種熟化過程;另一方面又是侵蝕為主的地質地貌過程。目前除了少數(shù)地勢平坦、侵蝕微弱的地點外,黃土高原絕大部分地區(qū)的土壤都屬于侵蝕性黃綿土。
(4)植被因素。黃土高原的植被種類較多,現(xiàn)有的森林主要分布在高原東南和巖石或土石山區(qū),大面積的黃土地丘陵區(qū)和黃土塬區(qū)僅在村鎮(zhèn)附近有零星的樹木,非耕地上只有稀疏草灌。子午嶺是黃土高原上黃土覆蓋區(qū)森林植被保存較好的唯一地區(qū),近幾十年來同樣遭到嚴重破壞。全區(qū)森林植被如此匱乏,土壤侵蝕劇烈發(fā)展就是不可避免的了。除森林植被外,該區(qū)的草灌覆蓋度不高,天然草場的覆蓋度只有25%~65%,其中,山區(qū)草地的覆蓋率較高,黃土丘陵和黃土塬區(qū)較低。由于過度放牧和濫墾、濫伐、濫挖(挖藥材)等影響,大部分草場都向沙漠化方向發(fā)展。
3.2.2人為因素
長期以來,黃土高原的人為破壞方式主要有3種:一是陡坡耕墾;二是濫砍、濫伐、濫樵和濫牧;三是亂挖、亂堆、亂放。其結果是破壞植被,破壞土體結構和破壞原有地貌形態(tài)。
(1)陡坡開墾。黃土高原地區(qū)的人口迅速增加,人口增長必然導致天然林、次生林的破壞和耕地的擴大。尤其是陡坡地的不斷開墾也迅速加劇了該區(qū)的水土流失。
(2)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用。礦產(chǎn)資源開發(fā)對振興國民經(jīng)濟具有重大意義,但對生態(tài)環(huán)境特別是土壤侵蝕和河流泥沙將帶來深刻影響。黃河中游大型煤田,地處多沙粗沙產(chǎn)區(qū),又多處于暴雨中心地帶,水土流失本來就非常嚴重,而煤炭的大規(guī)模開采,鏟除地表原有的稀疏植被,占用破壞土地,移動大量巖石土體,造成地表土層松動,地下砂巖性物質堆積地表,這些新翻動的巖土,在風雨作用下極易風化成碎屑,并伴以滑坡、崩坍等重力侵蝕,必將加劇水土流失。
(3)開發(fā)項目建設。隨著區(qū)域工業(yè)化發(fā)展,人類活動強度增大,人為踐踏、施工建設等,再加之人們的環(huán)境保護意識薄弱及管理混亂,使地表植被覆蓋率下降,土壤抗蝕能力減弱以及棄土棄石亂堆亂放,可動沙源增加,所有這些都加劇水土流失。
在道路建O的施工期間,路基填挖方、取棄土、軟土路基處理和橋梁建設等是公路建設的關鍵工程。鐵路、公路建設可能損壞原有的水土保持設施,破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境而加劇地區(qū)水土流失;開挖坡度大或地質構造不良地段后,開挖面或填方處邊坡,在雨水沖刷下易產(chǎn)生崩塌、滑坡而造成水土流失;施工不當或使用大量炸藥爆破,造成地層松動,埋下隱患;以及施工過程中大量土、石隨意堆放,在暴雨沖蝕下也極易產(chǎn)生水土流失。開發(fā)建設項目嚴重水土流失造成大量泥沙淤積河床水庫,降低了水利設施壽命和防洪效率,加劇洪澇災害。特別是近數(shù)十年來由于不合理的人類生產(chǎn)活動造成的水旱災害、滑坡、崩塌、泥石流等,給國家經(jīng)濟和人民生活造成了嚴重的危害。
在人行步道和庭園中更應該增加透水鋪面的設計,這樣沒有高載要求的基面我們可以更加注重美觀性,利用許多石塊、卵石、木頭和許多綠色景觀相結合,不但具有良好的透水效果,更有優(yōu)美的庭院意境。
(3)透水管路。在城市中我們往往沒有辦法單純利用綠化和透水路面來供雨水入滲,此時就需要人工設施來加速降水滲透地表以下,目前常用的設施可分為兩種:①水平式“滲透排水管”;將基地降水集中與滲透排水管中后,再慢慢往土壤內入滲至地表中,達到輔助入滲的效果。透水管的材料大多是蜂巢管、網(wǎng)式滲透管、尼龍紗管、不織布透水管等等,利用毛細現(xiàn)象將土壤中的水引導入管后,再緩緩排出。②垂直式“滲透陰井”。它是垂直式輔助入滲設施,不僅有較佳的儲存滲透效果,也可作為“滲透排水管”之間的連接節(jié)點,可阻攔排水過程中產(chǎn)生的污泥雜物,定期清除來保持排水通暢。
5.2.2城市水循環(huán)間接措施
(1)雨水花園。雨水花園也可稱之為景觀滲透水池,它兼具庭院景觀效果和儲集滲透兩個優(yōu)點的措施。做法通常是將水池分為高低水位兩部分,低水位部分底層用不透水材料砌成,高水位四周可以用自然滲透土壤設計來做,下暴雨時可暫時儲存高低水位間的雨水,然后讓雨水慢慢滲透回土壤,水岸四周通常種滿水生植物作為庭院景觀一部分。當然,這些植物的選擇也是有規(guī)律可尋,我們可以選擇如美人蕉、香蒲等植物,不僅具有很好的景觀效果,也同時具有凈化水質的作用,這樣就能夠使雨水花園起到更加重要的作用,并很好地將他們應用在凈水和水的再循環(huán)利用中(圖5)。
圖5雨水花園做法結構
5.3海綿城市建設
建設海綿城市,首先要了解海綿城市的特點和建設方法。海綿城市主要解決保障水體和水質的循環(huán)和合理應用。傳統(tǒng)市政模式認為,雨水排的越多、越快、越通暢越好,而這樣的傳統(tǒng)“快排式”模式并沒有考慮到水的循環(huán)利用。海綿城市遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針,較之與傳統(tǒng)模式有以下4個優(yōu)點: 排水防澇洪能力建設; 徑流污染控制;水資源合理利用;生態(tài)水景景觀營造。
5.3.1海綿城市建設的必要性
海綿城市的建設,不僅是為了響應國家號召,更是根據(jù)城市現(xiàn)狀提出的可行性方案。建設海綿城市,可以大大降低城市內澇積水的問題,也改變以往城市“快排式”的水處理方式,增加水的利用循環(huán),保障了水資源的節(jié)約與生態(tài)平衡。因此,建設海綿城市是非常有必要的,它有利于改善城市生活環(huán)境,增加水循環(huán)率,更加有效地減緩城市內澇。
5.3.2海綿城市建設的可行性
我國城市發(fā)展速度較快且人口密集,而對于土地的開發(fā)也有些過度,“城市的規(guī)模像攤大餅一樣的發(fā)展”對于自然的破壞強度也更大,因此修復就更難,代價更大。建設海綿城市首先要避免幾個誤區(qū),如“只重視地下不重視地上”、“只重視灰色不重視綠色”或“只重視綠色不重視灰色”。海綿城市建設首先應做好全局戰(zhàn)略規(guī)劃,應從法律體系、財稅政策、管理機制、技術與產(chǎn)業(yè)體系、人才培養(yǎng)、公眾參與等環(huán)節(jié)綜合考慮實施。
6結語
構建海綿城市的經(jīng)濟效益不可小覷。海綿城市建設注重對天然水系的保護利用,大大減少了建設排水管道和鋼筋混凝土水池的工程量。調蓄設施往往與城市既有的綠地、園林、景觀水體相結合,“凈增成本”比較低,還能大幅減少水環(huán)境污染治理費用,降低城市內澇造成的巨~損失。相對新城區(qū),老舊城區(qū)確實面臨空間條件有限、改造難度大等問題。但相比建設大型地下調蓄池、大規(guī)模改造雨水管線等方案,多添置一些“海綿體”反而更具可行性。
而針對黃土高原地區(qū)水資源問題可以應用海綿城市概念及技術,將該地區(qū)水資源合理利用起來,并保持和諧生態(tài)環(huán)境。可以根據(jù)以往建設城市方案進行改進和借鑒,建設獨具特色的“海綿”黃土高原。
參考文獻:
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[2]周慶華.黃土高原?河谷中的聚落-陜北地區(qū)人居環(huán)境空間形態(tài)模式研究[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2009.
[3]張寶慶,吳普特,趙西寧,等.黃土高原水土資源化潛力與時空分布特征[J].排灌機械工程學報,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
中圖分類號:TU984.11+1 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
我國近些年發(fā)生的一系列城市生態(tài)惡化的事件,已經(jīng)讓人們從城市化建設的浪潮中警醒。以俞孔堅老師為代表的一些學科領頭人所宣揚“綠色革命”正是可以挽救現(xiàn)在這種生態(tài)惡化的強心劑。這里從生態(tài)景觀的角度去分析和探索可以改善城市生態(tài)環(huán)境的有效途徑。分析如何將生態(tài)雨水收集系統(tǒng)運用在城市的景觀設計當中,盡可能營造舒適,怡人,賞心悅目的生態(tài)景觀。
1.1生態(tài)雨水收集系統(tǒng)
所謂生態(tài)雨水收集系統(tǒng)的概念是相對于目前我國巨型城市地下的雨水管網(wǎng)建設而言。這個概念的提出是針對近些年發(fā)生的一些重大的生態(tài)事故,利用生生態(tài)系統(tǒng)去合理的收集與儲存雨水。這種手法可以有效改善城市的生態(tài)環(huán)境,既能及時的補給地下水資源,儲存一定量的淡水資源,又能避免城市洪澇災害的發(fā)生。
1.2生態(tài)雨水系統(tǒng)在城市景觀設計中的體現(xiàn)
針對這些城市的生態(tài)問題,生態(tài)雨水收集系統(tǒng)的目的和宗旨就浮出了水面。其最重要的任務是將淡水資源及時的保存,不僅充分對地下水資源及時的補充,而且還能對儲備的雨水加以利用。將這樣的一套生態(tài)雨水的收集系統(tǒng)取代城市的雨水管網(wǎng),是可以避免許多尖銳的城市生態(tài)問題。
2.2.1濕地
濕地指天然或人工形成的沼澤地等帶有靜止或流動水體的成片淺水區(qū),還包括在低潮時水深不超過6米的水域。濕地與森林、海洋并稱全球三大生態(tài)系統(tǒng),在世界各地分布廣泛。濕地生態(tài)系統(tǒng)中生存著大量動植物,很多濕地被列為自然保護區(qū)。濕地的主要的特質有1、以水生植物為主。2、底層土為濕土.這兩點特征就說明了濕地有著很強的吸附和過濾的功能。就像是天然的海綿,不僅可以吸附大量的雨水,還可以對污水起到過濾和自凈的功能。這是天然的植物的土壤與水的混合的作用。
從景觀設計的角度去考慮這樣的生態(tài)雨水收集系統(tǒng),濕地便成為嫁接景觀與生態(tài)雨水系統(tǒng)最好的紐帶,是打造小生態(tài)系統(tǒng)最好的平臺。讓雨水可以直接滲入到地下水區(qū)域,并且還具備凈化水體的功能。這樣在城市中通過增加這樣的濕地的數(shù)量,點面結合使之成為城市的綠肺,借此來改善城市生態(tài)環(huán)境。這個看似簡單的手法卻可以成功解決上述諸多嚴峻的生態(tài)考驗。
1.3濕地景觀的設計手法和原則
用人工手法營造濕地環(huán)境主要有生態(tài)的池糖,稻田,小面積的水庫。但是僅僅這樣的純自然的景觀效果未必能達到大眾的審美需求,人們會覺得過于生態(tài),人對于缺乏人工痕跡的場地是有一定的排斥,認為場地不具有親和力。那么對于這些池塘,稻田等小濕地環(huán)境,如何從景觀設計的角度上對場地進行提升便是此處研究的重點。這里將用于提升濕地景觀的要素大致分了三類。小品和雕塑、木棧橋、生態(tài)的鋪裝。
1.3.1小品與雕塑
小品和雕塑是景觀設計中常用的設計手法,是為了提升空間的品位和提升景觀的檔次和形象的點睛設計。在傳統(tǒng)的城市雕塑的設計中可能會更多的去考慮細節(jié)的雕琢和尺度的大小,以及材質的運用。也就是設計更多是從本體出發(fā)。
在濕地的景觀中,由于呈現(xiàn)出來的是大面積的原生態(tài)形象,是一種缺乏“人味”的場所,因此,小品和雕塑的合理布置就顯得尤為重要,它們不僅是對場地景觀效果的提升,更是讓場地環(huán)境變得更加富有親和力,吸引更多的市民在這里駐足,休憩。
另外,濕地景觀中的小品和雕塑的類型和傳統(tǒng)的城市景觀設計中的雕塑類型的不同在于其所處的環(huán)境。濕地景觀中的雕塑小品所處的大環(huán)境是一種純自然生態(tài)的濕地。和城市中遍布人工痕跡的景觀是有著完全不同的感覺。試想一下在原生態(tài)的環(huán)境中放置一件非常具象的“大衛(wèi)”雕像,這樣的畫面會顯得格格不入。濕地景觀中的小品和雕塑的設計更多不是突出自身的造型和細節(jié),而是為了烘托整體的場地生態(tài)環(huán)境,也許是簡單的一種色彩,或是簡單一種線條,融合在場地中就顯得格外的富有生機,簡單的一種手法就使整個場地空間變得靈動,富有生機。
因此,濕地景觀中的小品與雕塑有著自身的特質,它的設計主要是圍繞著如何將原生態(tài)的場地變得富有生機,更加有親和力這些角度出發(fā)。依附于環(huán)境,卻又靠自身新穎的特質去提升環(huán)境。
1.3.2 木棧橋
木棧橋在濕地景觀運用較為普遍,它的合理運用可以打造良好的景觀效果,還能更好的為人服務,方便市民親近大自然,感受大自然。這些要素是木棧橋設置的宏觀原因。從微觀上看但木棧橋根本的作用是為濕地景觀提供生態(tài)的步行要道,成為重要的交通紐帶。在濕地的生態(tài)景觀中,場地的地表幾乎覆蓋全部是濕土和水,人們很難在其表面行走。因此,在以人為本的原則下合理布置相應的木棧橋。這樣就為人創(chuàng)造了在濕地景觀中穿梭的路線。
木棧橋的主體結構主要分為鋼結構的支架、防腐木的橋面以及鋼架或木質欄桿三部分。這種結構的優(yōu)點在于,輕荷載,又十分的牢固,可以保證人身的安全。另外防腐木這種材料本身就是一種自然的材質,因此木棧橋的植入可以與濕地環(huán)境很好的融合,它更是一種人工與自然結合的產(chǎn)物,增加了濕地景觀的人工要素,更加具有親和力。
1.3.3 生態(tài)的鋪裝
生態(tài)的鋪裝的作用與木棧橋有異曲同工之妙,也是為行人提供行走的交通路線。只不過木棧橋是一種構架,而生態(tài)鋪裝使直接作用于地表。
生態(tài)的鋪裝是不同與城市建設的硬質鋪裝。它的特點就是不切斷地表與地下的聯(lián)系,為人提供活動與行走的空間。而城市的硬質鋪裝使幾乎完全阻斷了地表與地下的聯(lián)系。這點也是城市生態(tài)建設中最為棘手的問題之一。例如,硬質的河床與河堤,硬質的柏油馬路,石材的鋪裝。這些日常生活經(jīng)常運用的建設手法都屬于硬質的鋪裝。
生態(tài)的鋪裝是有間隙的,是可以保證雨水的滲入。這就完全打破了傳統(tǒng)鋪裝的手法了。首先是墊層中,像混凝土墊層這種硬質的墊層就不復存在。另外墊層的厚度也相應減少,保證墊層的通透性,使得地表可以良好的呼吸。其次是地面的處理,同樣相應的水泥,柏油路面就會相應的減少,取而代之是卵石,碎石,或是有間隙的石板與草坪的結合。將這些元素的鋪裝重新組合,會有著良好的視覺感官和趣味的體驗。
因此,生態(tài)的鋪裝也是濕地景觀的造景手法中重要的手段。
3.1結語
我國未來城市的生態(tài)建設任務還十分艱巨,僅僅表面上做文章是難以解決城市生態(tài)的問題。生態(tài)的雨水收集系統(tǒng)和濕地景觀要想在城市中普及還需要相當漫長時間,光靠一些學者與設計師呼吁和倡導是很難普及的。是需要全社會共同去認知和接受。這就需要現(xiàn)代城市生活的公民從價值立場,從生活習慣上徹底的改變。徹底的將現(xiàn)在的城市化建設。每一位公民都應當樹立起這種決心和責任。為我們的后代留下一片藍天。
參考文獻:
中圖分類號: S891 文獻標識碼: A
前言
進入 21 世紀后,世界城市生態(tài)問題呈現(xiàn)出愈演愈烈的態(tài)勢。基于工業(yè)文明
的傳統(tǒng)城市發(fā)展模式已舉步維艱、難以為繼,生態(tài)問題和環(huán)境壓力促使人們必
須考慮在城市化進程中應該選擇怎樣的發(fā)展路線圖,實施怎樣的緩解生態(tài)壓力的基本策略,生態(tài)城市概念應運而生。發(fā)達國家的實踐表明,充分利用雨水生態(tài)化技術對城市雨水徑流進行滲透、調蓄以及凈化,是解決城市化帶來城區(qū)水文、水質條件惡化問題的一個重要途徑,也是減少城區(qū)面源污染的重要措施。在土地資源緊張的城市,基于雨水徑流控制措施空間合理利用的雨水生態(tài)來構建城市生態(tài)環(huán)境具有污染物處理能力強、維護管理成本低等諸多優(yōu)點。此外,將城市屋面、綠地等下墊面的較清潔雨水簡單處理后存儲,并用于澆灌、道路沖洗等市政工程用水,能節(jié)約大量優(yōu)質自來水,不僅有利于生態(tài)城市的構建,也符合當前節(jié)約型社會的理念。
一、雨水徑流控制對生態(tài)城市發(fā)展的重要性
對于一般城區(qū)而言,雨水徑流污染是城市非點源污染的重要組成部分之一,其通過天然降雨及形成的雨水徑流的淋洗、沖刷作用,使空氣、地面、表層土壤中的懸浮或沉積的污染物質,被雨水徑流攜入各類地表水體。影響城市雨水徑流污染的主要因素有地表堆積物、大氣污染狀況及雨水徑流量。城市地表堆積了大量的污染物質,包括顆粒物質、重金屬、營養(yǎng)物質、耗氧物質、細菌及其它污染物,這些地表堆積物就是城市非點源污染的最初來源。地表堆積物通過降雨徑流進入受納水體,造成水體富營養(yǎng)化及其他形式的污染,進而破壞水生動植物的生存環(huán)境,導致水體水環(huán)境質量惡化。而城市地表積累的污染物數(shù)量與積累時間呈正比,因此,雨前晴天數(shù)對徑流中的污染物濃度影響較大。大氣污染狀況雨水中的污染物濃度有一定的貢獻,但與地表徑流沖刷相比,該項影響不是很大,可忽略不計。徑流量與降雨強度、降雨量、降雨歷時以及城市地表的不透水程度有關。降雨強度是影響雨水徑流對地表污染物質沖刷程度的決定性因素,降雨量大小則表征徑流中污染物的稀釋水平,城市地表的不透水程度決定污染物稀釋水量的大小,降雨歷時既為地表徑流對污染物的沖刷時間,也是降雨期間污染物向受納水體輸送的時間。雨水徑流污染是城市面源污染的重要組成部分,調查分析城市典型下墊面的雨水徑流污染狀況是了解城市面源污染狀況的關鍵環(huán)節(jié),為控制城市徑流污染,緩解面源污染提供了必要前提。
隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,城區(qū)人口數(shù)量、活動強度和非滲透性區(qū)域面積比例隨之增加,由此引發(fā)的城區(qū)水文、水質條件惡化,城市內澇、面源污染和水資源短缺等問題日益凸顯,亟需尋找技術經(jīng)濟合理的解決方案。歐美等發(fā)達國家的理論研究和實踐經(jīng)驗表明,充分利用城市雨水徑流的生態(tài)化利用技術,綜合利用城市發(fā)展所產(chǎn)生的非滲透區(qū)域的雨水是緩解土地開發(fā)帶來的上述問題的重要途徑之一。城市雨水徑流的生態(tài)化利用不但是能緩解水資源的短缺,更能提高城市綠化率與生態(tài)環(huán)境,是構建生態(tài)城市必不可少的環(huán)節(jié)。
二、基于生態(tài)城市下的雨水徑流處理原則
2014年 11月,住房與城鄉(xiāng)建設部了《海綿城市建設技術指南――低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》。指南中提出,在城市建設中應該把雨水留下,建設成自然留存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。建立“滲,蓄,滯,用,排”五位一體的新型城市雨水處理系統(tǒng),把80%左右的雨水留住,以便涵養(yǎng)水源,改善城市生態(tài)效益。
(1)因地制宜 不同的區(qū)域的雨水徑流污染狀況不盡相同,應根據(jù)各個區(qū)域的特點優(yōu)先選用適合的技術方法,包括所在地的自然環(huán)境條件、水環(huán)境方案、經(jīng)濟技術水平等。
(2)有針對性地選擇 不同的技術措施對不同污染物的處理效果相差很大,應根據(jù)各主要污染物有針對性的選擇技術措施。
(3)優(yōu)先選用 優(yōu)先選用的措施可以是投資少、效果好且易于運行管理的技術方法。
三、基于生態(tài)城市下的雨水徑流控制措施
(一)雨水源頭
1 屋頂綠化
屋頂綠化是以綠色灌木植物為主要覆蓋物,配以植物生存所需要的營養(yǎng)土層、蓄水層以及屋面所需要的植物根系阻攔層、排水層、防水層等共同組成,它可以有效改善城市生態(tài)環(huán)E、調節(jié)小氣候、凈化空氣、降低室溫,同時還是消減雨水洪峰徑流量,豐富城市景觀、構建生態(tài)城市的一項重要舉措。
綠化屋面宜用于平頂屋面,以及小坡度的坡屋面。屋面的植物種植土增加了建筑屋頂負荷、同時需要進行防水等特殊處理因此會增加建筑物的建設費用。城市區(qū)域的建筑屋面約占到城市總面積的 30%,屋頂綠化能夠增加城市綠地面積,減小城市熱島效應,因此條件允許時應該優(yōu)先采用屋頂綠化。
2 低勢綠地
低勢綠地是一種低于周圍地面高程的、雨水滲透能力良好的綠地,不但可以匯集自身面積上的降雨,還可以消納周圍非滲透性鋪面產(chǎn)生的雨水徑流。應用低勢綠地一方面可以削減洪峰流量、減輕洪澇災害,增加地下水的入滲補給;另一方面綠地所匯集的徑流經(jīng)滲透、沉淀、截留作用,其中污染物得到部分去除,可減輕城鎮(zhèn)非滲透性鋪面的面源污染,因而低勢綠地具有滯留利用雨水與控制面源污染的雙重作用,是一種具有優(yōu)良凈化能力的綠地生態(tài)系統(tǒng)。
低勢綠地具有投資少、蓄滲效果好、可凈化徑流雨水、不易堵塞等優(yōu)點。低勢綠地宜設置在建筑密度低且綠地空間較大的城鎮(zhèn)區(qū)域,譬如居住區(qū)、大型公共綠地;其局限是在地下水埋深小、土壤粘重的地區(qū)應用,容易發(fā)生積水,影響綠地的景觀生態(tài)效果。在相關地區(qū)應用低勢綠地,需考慮改良土壤、使用下排水設施。
3 生物滯留設施
生物滯留設施是一種雨水砂濾和滲透技術,整合了兩種技術的功能,在城市開發(fā)區(qū)域的低洼區(qū)域設置種有灌木、花草乃至樹木的濾床,利用自然系統(tǒng)中生態(tài)作用對非滲透性鋪面徑流進行自然凈化、消納。這類設施主要通過土壤和植物的過濾作用、以及介質中微生物的作用凈化雨水,同時通過將雨水暫時滯留而后逐漸滲入土壤以減少徑流量,增加對地下水的補給與雨水資源的利用。生物滯留設施因其水量負荷較高、便于分散設置、維護管理簡單,是當前發(fā)達國家城鎮(zhèn)雨水徑流源頭分散控制中最受關注的設施。在城鎮(zhèn)綠地中設置生物滯留設施,不僅可以增加綠地內部雨水的滯留利用,也有可能利用綠地空間改善綠地周邊非滲透性鋪面的徑流控制。
生物滯留設施一般建在匯水區(qū)域內地勢較低的區(qū)域,由耐淹植物、蓄水層、樹皮覆蓋層、種植填料層、礫石層組成,在設計、管理恰當?shù)那闆r下可望獲得良好的景觀效果;通過裝置中天然/人工土壤、植物、微生物的滲濾、截留、吸附,以及微生物的作用凈化匯水區(qū)域上游非滲透性鋪面的徑流雨水;通過存儲、滯留作用削減洪峰水量,可以同時達到凈化水質、削減徑流量、涵養(yǎng)地下水等目的。發(fā)達國家的研究表明生物滯留設施是一種高效的雨水徑流污染控制措施,與下凹式綠地等相比,其運行負荷高、占用土地少,一般為匯水區(qū)域不透水面積的5~10%,生物滯留設施可建造在建筑、人口密度較高的城鎮(zhèn)綠地空間,通過分散匯集處理方式,利用小尺度的分散綠地消納、利用城鎮(zhèn)綠地中道路、停車場、服務設施周邊的非滲透性地塊的徑流。
4 植被淺溝
植被淺溝是指在地表明溝(渠)中覆蓋自然植被的一種工程性措施,該技術主要功能是在明溝(渠)重力排水的過程中,利用植物截留、土壤過濾等作用消減徑流污染負荷。植被淺溝可以用作收集、輸送雨水的生態(tài)措施,能夠增強雨水下滲,降低流速,有利于污染的沉淀去除,并且淺溝內的植被能夠吸附、降解污染物,同時節(jié)約管道建設費用。淺溝可用于道路排水以及建筑小區(qū)內的排水,在條件允許的情況下,應優(yōu)先選用淺溝排水,只有在不適合采用淺溝時才應用管道排水系統(tǒng)。
5 透水鋪裝
透水鋪裝是用透水混凝土、透水磚等具有透水性能的鋪裝材料或采用草坪磚、碎石卵石鋪面等透水的施工與鋪裝形式覆蓋地表,從而大大提高地面的透水性能。透水鋪裝適用于人行道、停車場以及交通較少的道路。這些鋪裝完全能夠取代傳統(tǒng)的不透水鋪裝,其成本卻不一定高。透水鋪裝能夠有效促進雨水入滲,補給地下水,減少地面集水幾率;徑流量的消減還降低了雨水徑流對硬化鋪裝的沖刷,污染物流失量得到控制。此外,嵌草磚里種植的植物,能更有效的凈化徑流雨水、調節(jié)大氣溫度和濕度、延緩徑流速度及美化環(huán)境。
(二)雨水匯流
1 雨水截污掛籃與截污雨水井
雨水口為污染物進入管網(wǎng)的入口,污染物進入管道后會由于沉淀而沉積在管道內,有時會堵塞管道,長時間積累的污染物會發(fā)生腐化分解,在雨水的沖洗下排入水體。在雨水口設置截污掛籃可以截留雨水中的懸浮物(垃圾、樹葉等),同時旱季進入雨水口的垃圾等能夠被掛藍收集,通過清掃易于清除,從而避免了管道內積累垃圾等對雨水的污染。
此外,對于特定排水區(qū)域,如未實現(xiàn)最終的污染物控制目標,可在雨水干管設置具有沉淀(過濾)作用的環(huán)保雨水井。雨水井內設置沉淀區(qū)域、或過濾設施,可去除較為細小的懸浮污染物質。雨水井左側為沉淀、隔油區(qū)域,中間設置透水擋墻,右側能夠進一步取出更為細小的污染物質。道路、停車場加油站等區(qū)域的雨水沉淀井需要設置隔油區(qū),住宅區(qū)、公園等無油類污染的區(qū)域則只需要設置沉淀區(qū)。
2 滲透渠(管)
滲透渠(管)是在傳統(tǒng)雨水排水渠(管)的基礎上通過在渠(管)體上打孔或采用多孔管材,并在渠(管)回填礫石等高孔隙填充物,改造為滲透渠或滲透管(穿孔管)。雨水徑流進入滲透渠(管)后,首先向四周土層滲透,待徑流量變大或圖層含水率達到飽和時,徑流才向下游排放。通過滲透和表層土壤過濾可去除雨水徑流中的固體小顆粒污染物質,對營養(yǎng)物(氮、磷)、重金屬及病原菌都有一定的處理效果,還可削減部分或全部徑流量,如能對地下水進行一定的補給。
滲透(溝)渠適用于沿道路、建筑物、景觀水體四周設置,其適用條件有以下幾點:①滲透溝底應離季節(jié)性最高地下水位至少 0.6 米。②設施應設計在離水源地至少 120 米的地方,離化糞池系統(tǒng) 30 米遠,且離建筑物地基至少 6 米。③滲透溝設置在離硬化面積至少 3 米的地方。
3 雨水滲透池(塘)
滲透塘/池是指利用地面低洼地、水塘或地下水池,收集、暫時貯存進入的雨水,并在24 小時里將其滲入地下的雨水滲透設施,通過土壤的過濾以及填料層生長的微生物作用去除水體中污染物質,雨水滲透池/塘對雨水徑流中污染物及徑流削減都有較好效果的措施,能有效地去除細小顆粒物、營養(yǎng)物、重金屬、病原菌以及碳氫化合物等雨水徑流中的污染物,同時也能補給地下水,保護開發(fā)地區(qū)的自然水循環(huán),并降低下游地區(qū)的洪澇危險,并且減少對接受水體的熱量影響。雨水滲透塘/池適用于對小區(qū)域的雨水徑流進行水質、水量控制的離線式(off-line)匯流控制設施,不宜將其設置在污染嚴重的區(qū)域,宜設置在公園、小區(qū)等污染不嚴重的地區(qū)。
4 雨水過濾設施
雨水過濾池是使雨水通過砂、沸石、粉煤灰等濾料或土工布、微孔管等多孔介質的作用,截流水中的懸浮物質,從而消減雨水徑流污染物的構筑物。雨水過濾池對污染物的去除效果好,如對SS的去除率較高,并能去除一定量的營養(yǎng)物質,對金屬、細菌去除效果也比較高。同時雨水過濾設施還可以間接消減雨水洪峰流量,減小雨水徑流量過大時,對下游排水設施的水力負荷。雨水過濾池宜應用于土地利用率高,高度發(fā)展的城區(qū),可減少該區(qū)域的不透水面積率,如商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)和高速公路等場所。它也可應用于土地價值高或者由于土壤、地下水位比較高不宜采用其它設施的小城鎮(zhèn)區(qū)域。
(三)雨水末端
1 雨水塘
雨水塘一般設置于雨水進入受納水體前,雨水徑流中的懸浮污染物可通過通過沉淀作用而去除。雨水塘可分為兩類,一類為濕式塘,長期具有水域;另一類是只有在雨季才具有水域的干式塘。濕塘通過物理沉降、吸附、自然的化學絮凝、微生物的降解以及水生植物和藻類的吸收,達到去除城市暴雨徑流中所挾帶的污染物的目的。此外濕塘還可減少一定的徑流量,降低下游洪澇風險,是潛在的野生動物棲息地,具有一定的景觀價值和娛樂功能。干塘主要起控制雨水徑流流速的作用,對暴雨徑流的懸浮物有一定去除能力,對其他污染物的去除能力一般。
雨水塘一般是在線式(on-line)和管網(wǎng)終端雨水徑流污染物控制措施。濕塘由于對污染物有較好的去除效果,一般可應用于住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)等區(qū)域,也可以設置在控制雨水徑流量的地區(qū)。干塘一般設在控制雨水徑流量的區(qū)域。
2雨水濕地
雨水濕地是一種由人工建造和監(jiān)督控制的與天然沼澤地類似的雨水生態(tài)處理系統(tǒng),由人工將石、砂、土壤、煤渣等一種或幾種介質按一定比例構成基質,并有選擇性地植入植物而構成。目前,國內外表面流濕地和潛流濕地在污水處理領域已得到成功應用。然而,由于潛流濕地用于暴雨徑流處理容易堵塞以及對徑流高峰流量的調蓄能力差,國外一般使用表面流濕地處理雨水徑流。雨水濕地主要由基質和植物組成,通過沉淀、過濾、吸附和微生物轉化等多種方式聯(lián)合作用消減徑流污染物。同時還能達到削減洪峰流量,調蓄利用雨水資源的目的。
雨水濕地作為一種高效的雨水徑流污染控制措施,具有污染物去除效果好,操作管理簡單,維護運行費用低,可豐富城市生態(tài)多樣性等優(yōu)點。由于濕地本身是城鎮(zhèn)綠地中的一個組成部分,特別是在豐水地區(qū),暴雨濕地在城鎮(zhèn)綠地雨水利用技術方面具有一定競爭力,在水量調蓄方面較其它技術具有優(yōu)勢。然而,濕地在城鎮(zhèn)綠地中使用也存在一些局限,如占地面積大,在小塊綠地區(qū)域內可能面積不夠或破壞總體景觀而不宜使用;而且,雨水濕地還容易出現(xiàn)干旱季節(jié)景觀效果不佳等問題。此外,在土壤滲透性好、地下水位低的區(qū)域,為維持一定的水位,人工濕地需要做防滲處理,造價較高。
四、結束語
本文從雨水徑流方面來進行研究,通過雨水徑流的控制措施來構建生態(tài)城市,具有成本低、效果好、節(jié)約水資源等優(yōu)點,生態(tài)城市是一個復雜的系統(tǒng),本文僅從雨水徑流層面闡述其原理與具體措施,存在一定的局限性,在后續(xù)研究中會繼續(xù)加強,以促進我國生態(tài)文明城市的發(fā)展。
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中圖分類號:S731.5
文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2017)07-0083-04
1 引言
近幾年來,隨著城市工業(yè)的發(fā)展、私家車數(shù)量增多,已逐漸超出了城市生態(tài)荷載,形成了霧霾和PM2.5指數(shù)高居不下的狀況。而城市生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱,建筑密集區(qū)綠地面積有限,更使得這一問題難以解決。2013年,保定市全年僅有74 d達標。而經(jīng)過三年關于“城中村氣化、揚塵治理、散煤整治”的治理,2016年上半年183 d里,保定市有72 d達標,達標率約占40%。盡管如此,保定市在全國城市空氣質量排行中仍列倒數(shù),優(yōu)良天數(shù)占比遠遠小于長三角珠三角地區(qū),甚至小于京津冀地區(qū)的平均水平。因此,保定市空氣質量的改善需求十分迫切,選擇一種行之有效的途徑來幫助改善保定市的空氣質量迫在眉睫。而屋頂花園能夠吸收PM2.5,降低大氣含塵量,能夠作為減少污染排放的輔助,成為解決這一難題的可行方案。
2 屋頂花園的含義和推廣價值
屋頂花園(綠化)是指在各類古今建筑物的屋頂、露臺、天臺、陽臺或大型人工假山山體上進行造園,種植樹木花卉的統(tǒng)稱。從功能上看,屋頂花園具有一定的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益。
2.1 環(huán)境效益
植物和水是降低污染物濃度的最佳選擇。基于保定市空氣質量較差的現(xiàn)狀,屋頂花園能夠吸收空氣中存留的PM2.5及有害氣體,提高城市的生態(tài)自凈能力,恢復城市生態(tài)系統(tǒng)的健康。根據(jù)研究,1000 m2屋頂綠化可以年滯塵100~220 kg,能降低約25%的大氣含塵量。同時,如果從屋頂花園分類的角度來比較不同類型屋頂花園的滯塵效果,花園式屋頂花園因其相對復雜的喬灌草復層植物群落而具有更強的滯塵能力,比簡單式屋頂花園滯塵率高10%以上。
此外,屋頂花園還能夠調節(jié)城市小氣候,緩解熱島效應;滲水滯水,緩解內澇;促進生態(tài)循環(huán)平衡,使生活污水及垃圾得到利用和降解,減少運輸成本;減少過度使用空調制冷制熱,從而達到節(jié)能減排的效果。
2.2 經(jīng)濟效益
建有屋頂花園的居住建筑因其獨具特色的屋頂環(huán)境而在市場中具有更大競爭力,建筑所有者能夠收取更高租金。具有屋頂花園的公司或企業(yè)能夠吸引高層次的客戶及人才。而對于商業(yè)建筑來說,屋頂花園可作為商場的創(chuàng)新模式吸引更多顧客,滿足各類人群的活動需求。相對傳統(tǒng)意義的商場,兒童和老人更愿意選擇帶有屋頂花園的商場停留和購物。其附屬的室外空間,在一定程度上延長了人們在商場的時間和行為,使得商場不僅僅是一個單純的購物空間,而成為多功能的綜合時尚生活中心,間接提高了商場收益。同時,對原有建筑進行改造,在其附屬停車場設立屋頂花園能夠提升周邊項目的價值,促進新商戶入駐和城市的更新。
此外,屋頂花園能夠降低屋頂能耗,對屋頂具有保溫、隔熱、延長壽命的作用,能夠對突如其來的暴雨進行下滲和滯留,減少部分雨水管和排水渠的維護費用。
2.3 社會效益
屋頂花園提供的緩沖區(qū)使人們在喧鬧紛擾的高樓間仍能感受到田園氣息。屋頂上寬廣的視野給人以開闊的胸懷,使人精神愉悅,釋放壓力,提升了都市居民的幸福感,為城市中心區(qū)親近自然提供可能,也為同一棟樓的人們提供一個比較方便的交流空間,從而推動社區(qū)乃至整個社會的發(fā)展。
對于歷史文化街區(qū)來說,在地下建筑上興建屋頂花園,可通過植被的覆蓋使其與周圍景觀統(tǒng)一,在保持原有景觀特色的基礎上,又能使該地段空間得到充分的應用,滿足人們多種活動需求。
3 保定市推行屋頂花園的政策與現(xiàn)狀
目前,屋頂花園的推廣價值逐漸被人們意識到,已經(jīng)在我國一線城市及省會城市得到推廣。2014年《河北省人民政府關于進一步加強城市園林綠化工作的意見》中也提出,要加大立體綠化的建設力度,應因地制宜、分類制訂實施屋頂綠化、垂直綠化的強制性政策,大力推行立體綠化,提升城市景觀效果。但就目前來看,屋頂花園在保定市的發(fā)展尚處于初級階段,未能得到廣泛推行,其服務對象少,僅在個別新建居民區(qū)和商業(yè)建筑推行嘗試,如市區(qū)新建樓盤文津花園、保定地區(qū)高碑店市的悅百匯購物中心屋頂花園等。
調查結果顯示,僅有7.69%的居民對屋頂花園的概念表示非常熟悉,63.46%的居民表示知道一點,28.85%的居民不知道,但想要了解。這說明當前大多數(shù)保定市居民對屋頂花園的認識不足,但期待了解。也從側面反映了保定市對于屋頂花園的宣傳力度不夠。盡管屋頂花園具有諸多優(yōu)點,但基于保定市的經(jīng)濟水平和發(fā)展狀況,城市建設者對屋頂花園的推廣仍存在著疑慮和觀望心理。屋頂花園的資金投入,屋頂花園對植物選擇和建筑荷載要求高,建造后維護管理難,景觀利用和維持的不確定性,缺乏屋頂綠化的相關規(guī)范和政策的制訂,居民對其認識不足以及態(tài)度的不明確性均阻礙保定市屋頂花園發(fā)展(表1),其中資金問題、老舊建筑屋頂承重問題的解決以及增進認知這三方面最為關鍵。
但同時,隨著京津冀一體化進程的加快加之其他城市屋頂花園的成功實踐,保定市城市建設者對屋頂花園的研究不斷深入,居民對城市品質的要求不斷提高,屋頂花園在建設生態(tài)園林城市的背景下,其推行必將在具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ谋6ǔ蔀橐环N趨勢。4 保定市居民對于屋頂花園推廣的意向分析
問卷調查結果顯示,82.69%的保定市民支持屋頂花園在保定的推廣。盡管保定市居民對屋頂花園的認識不夠,但人們對其表示出較大的興趣,有59.62%的居民表示沒有接觸過或去過屋頂花園,只有11.54%的受訪者表示工作學習和生活場所附近有屋頂花園。但88.46%的居民希望工作學習和生活鏊附近建立屋頂花園。在家中條件允許的情況下,超過90%的居民愿意將其改造成屋頂花園。超過60%的居民更愿意選擇帶有屋頂花園的醫(yī)院或購物中心進行就診、購物。這表明屋頂花園在保定還沒有展開,但人們對其推廣充滿期待。
但當問及是否愿意為具有屋頂綠化的住宅承擔一定費用時,有63.46%的居民表示如果住在頂層愿意承擔部分費用,而如果不是頂層,只有40.38%的居民表示愿意承擔。對于具有屋頂花園的公共場所,如醫(yī)院、酒店、購物中心,有34.62%的居民表示能接受其收費略高或開展一些盈利項目,有40.38%的居民表示如果收費高的不多就可以接受。這表明對屋頂花園費用的負擔,成為屋頂花園推廣的限制因素之一,但大多數(shù)居民可以理解并可以負擔部分費用。
關于屋頂花園最適的推行場所,居民認為前三位應當是星級酒店、商場購物中心、公司大樓(圖1)。而關于屋頂花園最適的推行方式,結合保定市的發(fā)展情況,超過40%的受訪者認為應更多推行注重生態(tài)功能,維護費用較少,施工條件較易的簡單式屋頂花園。也有居民表示應等比例推行簡單式屋頂花園和花園式屋頂花園或對居住建筑、商業(yè)建筑分情況處理。
5 保定市屋頂花園的種植要求和植物選擇
保定市位于河北省中部,太行山東麓,地處京津石三角腹地,屬南溫帶亞濕潤氣候區(qū),春季干旱多風、夏季炎熱多雨、秋季氣候涼爽、冬季寒冷少雪,四季分明。
相比于傳統(tǒng)意義的地面綠化,屋頂花園供植物生長的環(huán)境較為惡劣,對植物的要求較高。屋頂?shù)亩練鉁馗停募練鉁馗撸視円箿夭畲螅庹諘r間長,建筑群周圍具有風效應,因此應當選擇一些喜光、耐寒、耐熱、耐干旱瘠薄、抗風,短時耐水濕、耐修剪、淺根性、生長緩慢的植物材料,選擇一些抗性強,便于養(yǎng)護管理管理的地被植物,也可利用屋頂光照和溫度的特點選擇彩葉植物及一些瓜果經(jīng)濟作物種植。同時要考慮種植土的容重和厚度,保證屋頂?shù)陌踩奢d,做好防水,設置保護層。
在保定市屋頂花園具體植物的選擇方面,應在滿足以上要求的基礎上,借鑒華北地區(qū)其他城市的應用經(jīng)驗,可以選擇以下植物供保定市屋頂花園應用參考。
喬木如:白皮松、側柏、圓柏、海棠花、龍爪槐、黃櫨、紫葉李等;灌木如:大葉黃楊、榆葉梅、紫丁香、錦帶花、三裂繡線菊、迎春、珍珠梅、平枝兆擁齲惶儔救紓何逡兜亟酢⑻儔駒錄盡⒔鷚花、紫藤等;地被植物如:景天類、佛甲草、垂盆草、百里香、馬藺、鳶尾、蜀葵、耬斗菜、蓍草、肥皂草、麥冬等。
6 保定市屋頂花園的推廣前景及建議
海綿城市建設是河北省“十三五”期間城鎮(zhèn)化建設中重點開展的工作之一。屋頂花園作為其中的重要組成部分,也正被大力鼓勵和推行。
根據(jù)保定市市民對屋頂花園意向的調查情況,保定市屋頂花園具有推廣的可行性,大多數(shù)保定市民對此表示支持,希望能盡快實施,但也對建設屋頂花園帶來的費用、屋頂?shù)姆浪⑾募镜奈孟x表示擔憂。因此在保定推廣屋頂花園需要注意以下幾點。
首先,屋頂花園應以其安全性為基礎,并應因地制宜,針對不同的建筑類型給予不同的設計方案。一些老建筑和防水差的建筑不宜進行屋頂綠化。而符合荷載等條件適合進行屋頂綠化的建筑也要分析其建立屋頂花園的類型。
如:保定市實行屋頂綠化,可先從新建星級酒店和一些購物中心入手,建立盈利性屋頂花園,通過花園式屋頂綠化,實現(xiàn)較為豐富的植物群落配置和活動空間,獲得較高使用度。而對于公司大樓和居民區(qū)的屋頂綠化,則考慮多數(shù)簡單式屋頂綠化而個別實施花園式屋頂綠化,既能實現(xiàn)屋頂花園的生態(tài)效益,又符合保定市的經(jīng)濟水平。在高校建立屋頂花園則應選擇花園式屋頂花園,注重其植物科普功能。
以河北農(nóng)業(yè)大學西校區(qū)為例,學校在“中西部高校基礎能力建設工程”中計劃建設生命學科實驗教學樓,在其頂層建設成符合本校特色的觀光樓頂。在調查中,有92.86%的受訪者希望在學校建立屋頂花園,有71.43%的受訪者更希望建立花園式屋頂花園。受訪者認為,在學校建立屋頂花園更應注重其生態(tài)功能和景觀功能,并應設置創(chuàng)新的服務設施,如自主種植區(qū)、開放活動區(qū)等,能夠美化環(huán)境、突出學校特色,提高空氣質量,減輕學校部分道路的積水。更重要的是,屋頂花園的建立能使人們愉悅身心、釋放壓力。
根據(jù)調查結果(表2),若在校園中建立屋頂花園,應在滿足荷載的條件下,種植較多植物,并側重靜空間的設置,致力于營造適合人們放松身心、觀景、休息、讀書、散步的環(huán)境,但也有必要設置一定供人活動聚會的開敞空間。受訪者認為,園林小品、假山、水景等景觀則可有可無。
其次,保定市其他場所屋頂花園的推行更應考慮市民的意愿、需求和參與度,滿足人們的各種活動尺度,滿足不同年齡段使用者的需要,注意個人距離、社會距離和公共距離的應用,花園式屋頂花園應區(qū)分好戶外商業(yè)空間、休閑體驗空間、休息交談的私密空間以及散步的開敞空間,宜注意以人為本,注重形式更要強調功能,使其能夠在最大程度上被使用。
最后,屋頂花園的推廣及后期維護離不開政府的支持,保定市應完善相關政策鼓勵屋頂花園的實施,加大對其的宣傳力度,初期適當進行資金支持,給予城市建設者推行屋頂花園的信心,保證屋頂花園的推廣能夠持續(xù)下去,助力保定的綠色騰飛。
7 結語
園林綠化在提高城市品質,改善空氣質量方面不可或缺。根據(jù)2016年保定市政府工作報告,綠地率為38.8%,人均公園綠地面積達到13.25 m2。屋頂花園作為城市綠化中的一種形式,其發(fā)展已經(jīng)有了一段歷史,并已經(jīng)在眾多城市推廣開來,在京津冀一體化背景下的保定更是具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑK軌虺浞职l(fā)揮空間效益,是一種沒有土地成本的最經(jīng)濟的綠化方式。這對于寸土寸金的城市而言,無疑是一舉多得。它既能增加城市綠量,減少城市熱島效應、吸碳滯塵、美化環(huán)境,又具備環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益,是建設綠色城市的必由之路,也指引著未來城市發(fā)展的新方向。如今,屋頂花園越來越多地獲得了人們的認可、政策的支持。其推廣具有可行性,對于改善保定市的空氣質量具有重大意義。
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濕地的定義
濕地是地球上三大生態(tài)系統(tǒng)(森林、海洋、濕地)之一。國際濕地公約采用廣義的濕地定義,指不問其為天然或人工、常久或暫時性的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體,包括低潮時水深不超過六米的水域。這一定義包含狹義濕地的區(qū)域,有利于將狹義濕地及附近的水體、陸地形成一個整體,便于保護和管理。
濕地的水文條件是濕地屬性的決定性因素。水的來源(如降水,地下水,潮汐,河流,湖泊等),水深,水流方式,以及淹水的持續(xù)期和頻率決定了濕地的多樣性。水對濕地土壤的發(fā)育有深刻的影響。濕地土壤通常稱為濕土或水成土(Hy-dric Soil)。
一、濕地的作用
1 物質生產(chǎn)功能。濕地具有強大的物質生產(chǎn)功能,它蘊藏著豐富的動植物資源。
2 大氣組分調節(jié)功能。濕地內豐富的植物群落,能夠吸收大量的二氧化碳氣體,并放出氧氣,濕地中的一些植物還具有吸收空氣中有害氣體的功能,能有效調節(jié)大氣組分,從而起到凈化空氣的作用。
3 水分調節(jié)功能。濕地在蓄水、調節(jié)河川徑流、補給地下水和維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用,是蓄水防洪的天然“海綿”,在時空上可分配不均的降水,通過濕地的吞吐調節(jié),避免水旱災害。
4 凈化功能。當含有毒物和雜質(農(nóng)藥、生活污水和工業(yè)排放物)的流水經(jīng)過濕地時,流速減慢有利于毒物和雜質的沉淀和排除。一些濕地植物能有效地吸收水中的有毒物質,凈化水質。
5 提供動物棲息地功能。濕地復雜多樣的植物群落,為野生動物尤其是一些珍稀或瀕危野生動物提供了良好的棲息地,是鳥類、兩棲類動物的繁殖、棲息、遷徙、越冬的場所。
6 調節(jié)局部小氣候。濕地水分通過蒸發(fā)成為水蒸汽,然后又以降水的形式降到周圍地區(qū),保持當?shù)氐臐穸群徒涤炅俊?/p>
濕地的諸多優(yōu)點我不再贅述,現(xiàn)分析一下我縣濕地狀況。
我縣濕地的分布因離所依賴的河流距離而呈現(xiàn)不均衡狀況。很顯然,擔心過度蒸發(fā)的平原上已實行節(jié)水灌溉措施的廣袤土地很難成為濕地,而靠近汊河即鄰近河道的地方就有了形成濕地的基本條件。我們已知的南門外的濕地是我縣最著名的濕地代表。每到節(jié)假日,絡繹不絕的人流形成了一道亮麗的風景線。
二、我縣濕地水域縮小的原因
1 水泥砌過的漢河主河道無更多的水補充濕地。濕地的形成大多依靠堅實的河流基礎。干旱少雨的滹沱河流域因上游儲水不足和人為的地下水超量開采,使得采用防滲和水泥砌就的漢河主河道首先滿足自己的同時無法供給更多的水給濕地。
2 冰分的大量蒸發(fā)。前年秋天我做過一次對比。第一天水和沙的交界處我做了個標記,等第二天同樣時間我再來時發(fā)現(xiàn),水已經(jīng)后退了兩米多。
3 沙質土地的滲漏。難以保持水分的沙質土在水的滲漏中扮演了重要角色。以前的滹沱河流域大都是魚米之鄉(xiāng),不少噴泉自地里往上冒,一根扁擔就能打上井里的水,當時的沙質土是起了積極作用的――河水通過沙質土向外滲水。現(xiàn)在正好相反,地上水通過沙質土向下滲水。
三、解決問題。
1 防止?jié)竦厮譂B漏。由于社會發(fā)展,超采地下水已是不爭和無法更改的現(xiàn)實,因此,我們對之無能為力。從濕地水源上看,每年水的來量不穩(wěn)定,所以,先解決濕地自己本身的問題。防漏的方法同我們知道的水泥漢河方法一樣,在濕地的干枯季節(jié),依濕地的地勢分階段地進行防滲膜的鋪設和水泥的硬化。這需要一個高超的技巧,因為如此不僅投資巨大而且耗時長。因此我認為,不妨將濕地整體劃分為幾十或上百甚至上千塊的可操作性的小區(qū)塊,彼此有幾十厘米高的隔離,逐年施工。