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海绵城市目标下开放街区建设与雨洪管理研究

2019-07-17张宇峥王润婷

价值工程 2019年15期
关键词:海绵城市

张宇峥 王润婷

摘要:当今城市化进程不断加快,洪涝灾害频发和交通拥堵成为两大重要的城市问题。近些年所推行的海绵城市建设,开放街区建设,为这两大问题提供了解决方案。特别是随着《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018的出台,将开放街区建设与海绵城市建设写入居住区规划设计标准,为相关城市建设理念落实到实际规划与建设工作中提供了依据与保障。将海绵城市的雨洪管理与开放街区规划相结合,使海绵城市原则应用于街区单元,建设海绵式开放街区是未来城市发展的方向。本文将以唐山市鹭港社区为例对开放街区规划建设与雨洪管理的相关问题进行探讨。

Abstract: Nowadays, with the acceleration of urbanization, frequent flooding and traffic congestion have become two major urban problems. In recent years, sponge city construction and open block construction have provided solutions to these two problems. Especially with the publication of "Standards for Planning and Design of Urban Residential Areas" GB50180-2018, the construction of open blocks and sponge cities are included in the planning and design standards of residential areas, which provides the basis and guarantee for the implementation of relevant urban construction concepts into the actual planning and construction work. Combining the stormwater management with the planning of open blocks, applying the principle of sponge city to block units, and building sponge open blocks is the future direction of urban development. Taking Lugang Community in Tangshan City as an example, this paper will discuss the related issues of planning and construction of open blocks and storm water management.

关键词:开放街区;雨洪管理;海绵城市

Key words: open block;stormwater management;sponge city

中图分类号:TU984.12                                 文献标识码:A                                  文章編号:1006-4311(2019)15-0010-04

1  海绵城市与开放街区概述

1.1 海绵城市与雨洪管理

海绵城市,以海绵来代指城市中对雨洪有调蓄作用的湿地河流等,以海绵城市来代指城市良好的雨洪调蓄,水资源再利用生态保护能力。

目前我国城市管网工程虽经不断建设改造,排水能力大大提高,但缺乏统一的系统的规划,同时也是简单强调以排出雨水为主,对城市雨洪管理中的调和蓄的能力建设严重不足,同时存在雨污分流建设不到位等问题,在城市雨季的排水过程中易发生生态问题。建设海绵城市旨在推进生态雨洪管理(ecological storm water management)模式,降低洪涝灾害对城市影响,增强城市应对雨洪灾害的弹性,改善城市水环境的质量。

1.2 开放街区规划建设

传统大型封闭社区的存在将城市区域划分成若干个封闭空间,这些空间由于封闭社区的大门与围墙的存在令其与城市整体难以有机融合,将道路交通割裂,引起交通问题,令社区资源与城市资源难以互补,引起资源共享问题。同时也使城市缺乏活力,社区缺乏特征性。开放街区的推广旨在改善城市中的封闭性与规模严重不符的区域,推进城市基础设施的改造,推动资源共享建造尺度适宜环境友好价值认同感强的新型街区型城市。

2  研究区域概况

唐山市年平均气温12.5℃,区域降水量500~700mm,地表径流量达14.62亿m3,属渤海水系。唐山市常年水资源总量为26.27亿m3,人均占有量仅为385m3,低于警戒线400m3的水平,属于我国严重缺水城市。

唐山市鹭港社区位于唐山市凤凰新城片区,规划占地571亩,另代征城市道路238亩,总建设规模130多万平方米。社区采用组团式设计,组团间道路对外开放,基础设施共享程度高,是一个集住宅、商业、办公等为一体的综合性开放社区。

3  开放街区建设与雨洪管理相结合

无论是海绵城市建设还是开放街区建设改造,都涉及城市未来区域发展,城市基础设施建设,城市规划与城市改造,涉及城市管理的方方面面。在2018年12月开始实施的《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018中,生活圈居住区、居住街坊及低影响开发等首次写入居住区设计规范。新的规划设计标准中将居住区分为十五分钟生活圈居住区、十分钟生活圈居住区、五分钟生活圈居住区及居住街坊四级,提出了“小街区、密路网”的交通组织方式,打造安全便捷、尺度适宜、公交优先、步行友好的开放街区。同时明确了居住区规划应采用低影响开发的建设方式,促进雨水的自然积存、自然渗透与自然净化。应有效组织雨水的收集与排放,并应满足地表径流控制、内涝灾害防治、面源污染治理及雨水资源化利用的要求。开放社区与海绵城市是未来城市建设的两个重要方向,而两者本身存在着共性。唐山市鹭港社区作为典型的开放社区,建设中充分遵循小地块密路网的设计理念,并融合海绵城市相关要求,在建设海绵城市目标下的开放街区规划与雨洪管理中有很强的研究价值。

3.1 可持续发展原则的贯彻落实

可持续发展的理念在近些年得到了广泛的认同,被应用于涉及人类生存发展的各个领域,而可持续发展原则在城市规划方面的深入贯彻还需加强。城市建设缺乏长远的战略布局,千城一面现象突出,对于与人们生活生存发展息息相关的城市而言,生态友好极为欠缺。在开放街区规划建设与雨洪管理中贯彻落实可持续发展原则不仅是对环境的承诺,更是未来城市建设规划发展的必经之路。

对于规划师来说,将土地、空气和水的质量与人口增长及随之带来的污染数据作比较已经逐渐成为一项常规工作。他们之间的关系有助于在空气和水环境质量一定的条件下确定开发承载力。空气、水与人口的关系,作为城市环境承载力的一个框架,限定了城市规划与管理的可操作空间,对开放街区规划与雨洪管理有着重要作用。空气、水、人口为开放街区的规划提供了承载力边界,在边界中,对开放街区中的各项城市职能给予合理安排,同时对城市未来建设发展中的雨洪管理给予充分考虑。在开放街区的雨洪管理中可以通过雨水综合利用规模W及初期径流控制量Wi来构建雨洪管理承载力边界。

唐山市鹭港社区的规划建设中,雨水综合利用规模W及初期径流控制量Wi分别为

W=10-3×hy×(Fi1×Ψci1+Fi2×Ψci2+Fi3×Ψci3)

式中:

W—雨水收集设施设计规模;m3;

hy—唐山市日设计降雨厚度,取20.5mm;

Fi1—屋顶面积,131219m2;

Ψci1—屋顶的雨量径流系数,取0.8;

Fi2—硬化路面面积,162772.44m2;

Ψci2—硬化路面的雨量径流系数,取0.8;

Fi3—绿地面积,65548.29m2;

Ψci3—绿地的雨量径流系数,取0.15。

W=5023.02m3

Wi=10-3×(δ1×F1+δ2×F2)

式中:

Wi—设汁初期径流控制量,m3:

δ1—屋顶初期径流控制厚度,3mm;

F1—屋顶汇水面积,118097.1m2;

δ2—硬化路面初期径流控制厚度,4mm;

F2—硬化路面汇水面积,115568.43m2;

Wi=816.57m3

雨水综合利用及初期径流控制量的规模为鹭港开放街区中的雨洪管理搭建出一个合理框架,其建设和管理工作均在这个框架内有序进行。在以往的城市建设改造中,城市雨洪管理的相关基础设施建设往往滞后于城市片区发展,不仅造成城市规划分散,摊大饼,同时加大了对城市原有土地等资源的破坏,城市下垫面挖开铺装再挖开现象严重,浪费了大量的资源。

在唐山市鹭港开放街区规划建设与雨洪管理中,通过基础设施建设引导街区规划建设,使街区紧凑但尺度合理地沿雨洪基础设施建设布局,既能有效解决雨洪管理问题,又在开放街区的规划建设中节省大量的资源。开放街区雨洪管理圍绕雨水的质、量、再利用三个方面展开。水质管理,一方面可通过街区环境管理特别是城市卫生的管理,完善雨污分流设施建设,从源头上预防雨水质量污染,另一方面通过街区内雨水花园,公共绿地,排水池两岸的植被进行生态过滤,来实现雨水水质管理。水量管理是雨洪管理的重中之重,街区内排水管线与绿色生态基础设施相结合,通过乔木高大树种延缓雨滴下落时间,以弥补管网引发的汇水流速过快。再利用问题通常涉及多个街区,乃至整个城市,而街区作为整个体系中的一环,对体系之中的设施建设维护都有着重大责任。

3.2 低影响开发技术在街区尺度中的应用

低影响开发(low impact development,LID)是一种微观尺度的雨洪管理模式,不同于最佳管理措施(best management practice,BMP),其注重强调微观尺度下的近自然排水,减少了其因尺度范围而难以操作的方面,提高了雨洪管理的效率。

低影响开发技术的应用尺度对街区而言是友好可操作的,在街区中通过布局合理,密度适宜的基础设施建设,对雨水进行收集,运输,储存,再利用等一系列过程,高效有序进行雨水“汇”“排”“用”,减少环境污染,加强城市生态建设与管理。唐山市鹭港社区基于海绵城市目标,将渗透铺装,下凹式绿地,雨水花园,调蓄池等绿色基础设施结合。组团内设置下凹绿地,社区组团级道路两侧便道采用透水铺装,社区中心规划雨水花园,雨水花园下布设调蓄池,搭建“组团—街道—街区”低影响开发系统,对雨水进行有效组织管理。(图1、图2、图3)

在开放街区规划与建设中,应当充分利用利用开放街区与传统大型封闭小区相比的开放特点。开放街区与传统封闭小区相比有着更强的基础设施共享性,其表现在雨洪管理基础设施上,开放街区中透水路面、植被浅沟、生态景观等绿色基础设施布局更合理,规划尺度更加符合雨洪管理需要。开放街区道路公共化加强交通微循环的同时,排渗一体化管网建设将覆盖到街区层面,透水铺装将更好地应用于街区道路;开放社区雨水花园既是居民提供社交休闲场所又是社区雨洪管理不可缺少的绿色基础设施。同时开放街区的雨洪管理有着更强的适应性,设施维修养护,防洪抢险效率提高等方面都有着更好的表现。

雨洪管理的措施按应用空间可分为应用于场地,应用于街区单元,应用于区域流域。在街区小尺度下,场地措施和街区单元措施显得尤为重要。建筑物绿色屋顶建设,透水路面设计,雨水回收收集系统建设均应得到重视。在场地即建筑物层面上对雨水的收集、运输、水质改善进行管理。透水路面的建设对净化空气,减弱噪声降低城市热岛有着积极影响。同时在整个街区中通过低势绿地,雨水花园,景观水体进行合理规划布局,不仅具有削弱径流,涵养水源,改善空气等生态作用,同时具备美学价值,并对开放空间构建有好的引导作用。(图4、图5、图6)

3.3 开放空间的营造与保护

开放空间的规划设计是开放街区的规划营造中最重要的因素,在现代化的钢筋混凝土城市中,适宜的开放空间能够给予城市更加温婉的空间环境,塑造积极向上的,具有幸福感的城市价值认同。

唐山市鹭港社区规划建设了组团景观绿地—景观街道—社区花园的完整小区域开放空间体系,这一空间体系中的绿色基础设施亦构成了由组团至街区的雨水汇排系统。同时鹭港社区西侧紧邻唐山市环城水系—青龙河,社区雨水经过调蓄后排入环城水系,即大面积开放空间中。小区域开放空间中绿色基础设施和大面积开放空间的绿色基础设施在空间上为雨水由社区内汇集到排入环城水系搭建了通畅平台,实现了“汇”“排”“用”的空间统一性。

大面积开放空间往往位于郊区或城市边缘地带,河流、自然湖泊、人工湖、排水通道等都是大面积开放空间的代表,与小面积开放空间相比,具有更大的城市生态保护职能。自然河岸、排水通廊是重点保护的内容,并在河岸两侧种植植被,以对雨水起到过滤作用。在可持续城市排水系统中(SUDS),大型开放空间的意义多集中于雨水径流管理链的第三和第四等级,即场地控制和区域控制,是雨水径流管理的终端。

小区域开放空间往往位于街区内,多以广场、绿地公园、生态景观绿化为主。新的居住区规划设计标准中要求绿地应结合场地雨水排放进行设计,并宜采用雨水花园、下凹式绿地、景观水体、干塘、树池、植草沟等具备调蓄雨水功能的绿化方式,并对开放空间中地面铺装的透水性做了一定程度的要求。在开放街区营造中,保护原有开放空间,提升开放空间的质量,可以为街区塑造更好的标志性,提高街区内居民的生活品质,小区域开放空间中的植被对径流的削减、涵养水源、水质保护、净化空气有着重要作用。当足够的小区域开放空间合理布局,其对雨水调节的作用加和之后将产生系统性的调蓄能力,同时将极大减轻下游调蓄的压力。用最分散的小区域开放空间,最低的生态破坏最佳的城市生态环境来进行城市雨洪管理,是符合城市未来发展的手段。

3.4 注重规划管理的横向联系与适应性

街区是若干街道围成的相互联系较为紧密的区域。街区是整个城市的重要组成部分。每一个街区都不是孤立存在的,而是与其他街区相联系,作用,共同构成整個城市。

在唐山市鹭港社区的街区规划与雨洪管理中,贯彻唐山市建设凤凰新城规划要求,着眼于整个城市系统的运行,结合街区的实际情况,协调不同街区的雨洪管理工作,既满足本街区内雨水的“汇”“排”“再利用”,又配合整个城市的环城水系建设中雨水规划管理。

在城市规划中,按不同规划层次可分为城市总体规划、城市控制性规划和城市修建性规划。在雨洪管理中,城市总体规划主要涉及湿地,水源地保护及城市防灾,城市控制性规划主要涉及绿地率、市政工程管线、地下空间开发等具体要求,而城市修建性规划是街区规划角度最重要的层次,包括建筑道路绿地等空间布局、绿地系统规划等。在开放街区规划与雨洪管理中,要充分考虑街区的个性特点,可依托GIS环境平台对街区雨水生态雨水基础设施建设进行规划分析并依据城市总体规划和控制性规划进行优化修正,协调其与其他街区规划与雨洪管理的关系,使它们统一于总体规划要求之下。

开放街区与雨洪管理中除了要注重街区规划与管理的横向联系,还要充分重视城市规划与管理的适应性。在此之前的封闭小区建设往往不具备较好的适应性难以对城市发展做出改变,城市随着时间的发展,建筑、环境必将随着时间的变化作出调整乃至根本性改变。开放街区规划建设与雨洪管理中注重适应性,城市中相关元素改变之后,街区与雨洪管理系统仍能保持完整而不被瓦解式破坏。合理的规划框架与管理框架是良好适应性的基础,框架大小决定了规划尺度深度,管理的方法、投入。框架过大,则不确定因素过多,难以应对改变,框架过小则缺乏整体性,难以规划管理。其次,注重绿色基础设施建设,传统管网建设的妥协性差,难以随地上建筑,环境的变化而变化,改造费用极高。绿色基础设施则具备更强的适应性,它基于自然生态系统并支持自然生态系统循环,是一个由多要素组成的相互联系的网络,且这个网络能随着城市发展而进行优化调整。

4  结语

在开放街区规划与雨洪管理中贯彻可持续发展原则、构建街区低影响开发系统、加强开放空间营造与保护、注重街区规划和雨洪管理的横向联系与发展,有利于建设海绵式开放街区,使城市回归最本真最自然的居住状态。

参考文献:

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