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基于雨洪调蓄中时间管理的海绵型绿地建设研究

2017-11-03褚军刚

绿色科技 2017年19期
关键词:时间管理

褚军刚

摘要:通过对“时间”弹性变量以及雨洪调蓄中时间管理的研究,探索了雨洪管理中海绵型绿地的建设规律,探讨了绿地建设中不同的景观要素基于时间变量的建设要点,使得海绵型绿地的建设能够在时间、空间两个维度上与其他雨洪设施有机的结合,以促进海绵型绿地发挥更好的雨洪管理效能。

关键词:时间管理;水平衡;耐淹性;排与透

中图分类号:TU981

文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)19002403

1 引言

雨洪管理指的是以复合式绿色生态的理念来管理雨洪网络系统,将雨洪的调蓄与雨水资源的综合利用有机的结合起来。海绵型绿地建设是海绵城市建设中重要环节,绿地通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种雨洪调蓄手段手段,使得绿地在应对雨洪等自然灾害时,有了“弹性”。国家也出台了《海绵城市绿地规划设计导则》,来指导海绵型绿地的建设。

在目前实际的建设实践中,学术界对海绵型绿地研究的重点往往聚焦在具体的标准、形式、材料等。对海绵型绿地中的雨水设施的建设形式如植草沟、雨水花园、滞留池、屋顶绿化等,这方面的研究较多,也较为成熟,但绿地建成后的雨洪调蓄效果确依然存在不理想的情况。雨水设施往往不能起到应有的功效,造成这种现象的原因是多方面的,其中很重要的一点是,中国的地域广,气候变化差异大,不同地区的生态条件也各不相同,如果按统一的标准或模式去建设,往往达不到最佳的效果。而不管任何气候条件下,有一个共性的变量就是“时间”,不管是单位时间的降水量,还是调蓄的中的滞留,都与时间发生关联,“时间”是一个对雨洪调蓄至关重要的弹性变量,通过对时间管理的研究,来探索不同景观要素在不同调蓄时间周期中的特点和作用,提高和促进海绵型绿地的建设效果。

2 海绵型绿地在雨洪调蓄中的作用

海绵型绿地应该在雨洪调蓄中发挥重要作用,但同时雨洪调蓄也要与绿地的景观效果和生态效益取得平衡,不能为了单纯追求 “海绵”的效果而忽略了绿地本身应该起到的各种社会、人文、生态等效益的发挥,这二者应该是相互协调和相互平衡的。

2.1 合理定位海绵型绿地,正确评价其调蓄的功能和作用

正确认识海绵型绿地与海绵城市的关系,它是海绵城市建设的重要组成部分,是一个重要的子系统,是与城市的市政雨水排水,排涝系统、城市的水务等系统共同作用,共同起到调蓄雨洪管理的作用,即不要过分夸大,也不要过低评价海绵型绿地在雨洪管理的的作用,应该实事求是的评价海绵型绿地所起到的作用。

海绵型绿地可以发挥重要的调蓄作用,同时也要清醒的认识到海绵型绿地并不能完全杜绝城市的洪涝灾害,是起到小雨调蓄、暴雨缓解积水的作用。不是完全医治城市水漫金山的灵丹妙药,需要与城市其他雨水设施共同作用,才能起到良好的效果。真正的洪涝灾害还是要靠城市完备的防洪、排涝等设施来发挥主导作用。

2.2 明确海绵型绿地在雨洪调蓄中的定量指标

根据《海绵城市绿地规划设计导则》的内容来看,海绵型绿地与周边道路或者周边地块在雨洪调蓄中的分工很含糊,导则提到“合理承担周边客水”,但这个合理指多少才算合理,缺少定量的指标。由于,市政、水务、园林等分属不同的政府职能部门管辖,容易在实际建设中,发生不同系统中的相互推诿,要么最后增加了协调的难度,要么最后导致实际的雨洪调蓄效果大打折扣。

海绵型绿地要发挥作用,必须与周边市政雨水排水等设施的容量相匹配,根据不同的暴雨重现周期,对区域内的雨洪管理,明确相应的地表径流系数,确定海绵型绿地承担的雨水总量,再根据滞、留、截、蓄等,明确每个汇水地块的雨洪管理的分工和雨水设施的形式。

海绵型绿地比较合适设定在70%年径流总量控制率,海绵城市规划中对低影响开发控制目标是60%~85%年径流总量控制率,所以海绵型绿地设定为70%的年径流总量控制率是符合导则和规范要求的,这既体现了绿地本身对“海绵”建设的贡献,同时还可以兼顾绿地的生态功能、游憩功能等,使得绿地能发挥出多元复合的效益。

3 从“时间管理”的角度对雨洪调蓄目标进行分工

时间管理就是通过提前的规划设计结合以及一定的实施手段,灵活的管理时间来加强雨洪调蓄的效果。把各类雨洪调蓄的目标最后对应成相应的调蓄时间,降低不同雨洪管理网络系统之间的协调难度,各子系统根据各自需要调蓄的时间,结合自身的专业特点进行优化雨洪管理。

3.1 对区域雨洪调蓄总目标进行分工

从区块的上位规划研究,明确雨洪管理的分工和目标,明确河道、市政管网和海绵型绿地各自的相应的地标径流系数。根据目前海绵城市建设导则的要求,建议绿地的年径流总量控制率在70%,但这个控制率也没有明确是单独只计算绿地面积内的地标径流,还是周边区域地块内总的地表径流的70%要靠绿地来消化。定义的不明确也为海绵型绿地的建设带来一定的困扰,会存在不同雨水基础设施之间,在工作界面上的相互推诿。需要进一步细化,根据当地的气候条件、降水总量、自然的地势地貌、绿地的规模大小等多种因素通盘考虑,逐一细化,这样才能有效的发挥海绵型绿地的效应。

3.2 确立以“时间管理”为目标的雨洪调蓄

目前对海绵城市雨洪调蓄在降水量和水文层面的研究比较多,实际上,海绵城市雨洪调蓄的核心就是“时间管理”。雨洪调节和滞蓄本质上是为各种雨水设施赢得排放的时间差,这个时间差内不形成积水、积涝。因此,以“时间管理”,作为雨洪调蓄的目标,可以更好地适应不同地区、不同气候、不同生态条件下的海绵型绿地的建设。

海绵型绿地的雨洪调蓄會有峰值效应,绿地渗水、蓄水总有一个容量的极限,多余的水还是要靠市政管网排出,因此暴雨期间,在调蓄峰值到来前,与市政管网排水完全排空之间有个时间差,这个时间差内的降水量就是海绵型绿地主要的调蓄降水总量。这个总量是动态变化的,根据不同的区域地块、不同的暴雨重现周期、市政管网综合的排水能力和不同的绿地类型、土壤特性等都会影响到调蓄的降水总量,需要因地、因时地制定每块绿地的调蓄方案,明确每块绿地需要承担的调蓄时间,这样就使得复杂的雨洪调蓄最后可以用“时间管理”来协调不同的雨洪管理体系,例如某地块的市政管网在暴雨时期的完全排放的时间差是10 h,那相应的绿地就要尽可能地通过精心设计来满足在10 h内,通过渗、滞、蓄、留等各种手段将降水消化在绿地内,为周边市政管网赢得时间差,这样绿地一方面起到了良好的调蓄作用,另一方面也使周边道路和地块不会形成积水积涝。endprint

4 基于“时间管理”的景观要素研究

基于时间管理的海绵型绿地建设,对主要的景观要素的使用提出了更高的要求,除了在设计中要体现出一定的景观效果和生态效益之外,还要更好地促进对雨洪的调蓄。

4.1 改良土壤,提高入渗率

不同地区的土壤立地条件的不同,会影响到土壤的渗水效果。不同土壤的孔隙度不一样,决定了渗水的效率,土壤渗水效果一般用入渗率来表示。土壤的地表渗水是很重要的方式,对于土壤孔隙度比较小的土壤,需进行土壤改良,通常壤土的孔隙度能达到55%~65%,渗水性良好,一般土壤改良能达到壤土的孔隙度就比较好了。

改良土壤的方式,一是可以物理改良,通过掺入沙子、陶粒、碎木屑等,提高孔隙度,提升土壤的入渗率,这样就能较好地提高对地表径流控制效果。二是可以套种生草,如白花三叶草、紫花苜蓿、黑麦草等,一方面,可以提高土壤的有机碳含量,提高土壤肥力;另一方面,可以提高改善土壤孔隙的均勻性和连通性。

当暴雨期间,土壤入渗时间的快慢和土壤达到含水量饱和的时间,都会直接影响到雨洪调蓄的效果。近年来一些学者通过对不同植被类型覆盖下的土壤入渗特征的研究发现,人工草坪植被土壤的入渗速率最大,而乔灌草和灌草植被土壤的入渗速率最小。这些研究成果对如何在满足雨水土壤入渗效果的同时,如何选择绿化植物的品种结构,带来了新的思考的方向。

4.2 “水平衡”理念下的地形设计

海绵型绿地的地形设计要比以往显得更为重要。利用地形的高低起伏,进行相应的雨洪设施的建设,如植草沟、雨水花园、溪流、池塘、湖泊等景观元素,一方面利用低洼处调蓄雨洪,另一方面抬高地形,为绿化种植创造了好的条件。

在地形设计中、可以有意识地引入“水平衡”的设计理念。水平衡有点类似土方平衡。在绿地建设中开挖池塘、湖泊、溪流等挖出的土可以堆叠地形,理想的状态是达到相应的土方平衡。而“水平衡”就是把降水量折算成相应的体积,把这个体积对应相应的土方量,例如单位时间内,绿地内降水量调蓄的峰值是100 m3,那么在地形设计中下挖的土方总量可以大于等于100 m3,这样的地形设计,总体上可以平衡相应的雨水总量,再加上土壤的渗水量、以及其他雨水基础设施的共同作用,可以真正有效地起到调蓄雨洪的“海绵”作用。

地形的设计的丰富性,决定了不同降水时期的绿地景观效果,可以把不同暴雨重现周期的降水总量结合时间管理,形成以时间来很衡量的水景效果。例如在地形设计中有机的结合“水平衡”,当雨水降落时,可以形成调蓄时间:1~2 h(小雨—池塘);3~8 h(中雨—溪流);9~24 h(大雨—湖泊),三个与时间能级相关联的景观效果,使得地形设计与雨洪调蓄和人工水景形成三位一体的效果。

4.3 植物耐淹性中的时间因子

现在有种观点、担心建设海绵型绿地了,植物会被淹,生长不好,绿化效果差。其实在绿地的规划设计时,精心布局,将地形与植物配置巧妙的结合,可以避免上述的问题的发生。在绿化植物品种的选择中,应该充分依据不同品种植物能承受的耐淹时间来选择。海绵型绿地承担着相应的雨洪调蓄功能,也意味着在降水期间,在一定的时间段,绿地的土壤含水量较大或者处于饱和状态,这就要求在植物品种的选择时尽量以能耐水湿的植物品种为主,对于不耐水湿的植物要结合地形抬高,抬高的高度可以结合植物根系长短以及生长习性来决定,以满足植物正常生长为主,这样利用植物和地形相结合,即可以满足雨水调节的功能,又满足了植物造景的效果。

在《海绵城市绿地规划设计导则》中,指出植物要耐淹48 h,这个提法有待商榷,耐淹时间的确定应该从区域雨洪管理的分工来具体问题具体分析,例如,根据上位规划的分工,如果某地块的绿地调蓄时间,只要耐淹8 h就足够了,那就没必要按48 h的耐淹能力选择植物,否则会导致可选择的品种单一,建成后的景观效果差。反之也成立,如果某地块的雨洪管理的网路系统较差,需要绿地调蓄更多的降水,调蓄时间大于48 h,那样选择耐淹性更强的植物就尤为关键。

从时间管理的角度来看,基于海绵型绿地承担的调蓄时间,根据景观设计的特点、来确定地块的耐淹时间,再来选择合适的植物比较科学合理,应该因地制宜、因时制宜。绿化植物在长时间被淹后,不影响其良好生长态势的能力。不同植物对耐淹、耐水湿都有不同的性状表现,例如葱兰和麦冬在全淹50 d后依然能够成活,而黑麦草、狗牙根在全淹10 d后相继死亡。需要经过科学实验后,得出不同植物品种相应的耐淹性的生物学指标,来指导合理地选择海绵型绿地所需要的植物,它的选择的难度应该比通常的适地适树要求更高。

4.4 “排与透”相结合的硬质铺装设计

生态环保的透水材料是海绵型绿地中主要户外铺装材料,通常应用的部位是各类园路、铺装广场等,是绿地中占比较大的区域。地面铺装材料的大类有渗水砖、石材、透水环保材料等。在实际应用中同样要注意排水与透水相结合。小雨时期渗水材料的透水性较好,地面不容易积水。而大雨时,会出现来不及下渗的情况,造成路面或广场积水。因此在设计时,要在充分研究透水地坪下渗时间的基础上,计算出需要地表径流排放的降水量和排放时间,再来合理设计园路和广场的排水的坡度、雨水收集等。认识到园路和广场只是材料选了透水材料和透水的垫层,还需要综合性运用多种雨洪调蓄手段,避免以为用了透水材料就一劳永逸的误区。

5 结语

从时间管理的角度,来探讨研究海绵型绿地的建设特点和建设规律。当前我国的海绵城市目前正处在发展的初期,应该看到海绵型绿地对雨洪调蓄和自然生态景观营造的积极一面。对如何更好地建设,各地的成功经验不多,需要进行大量的建设实践,然后不断地总结经验、补充和完善海绵型绿地建设的理论体系,让自然发挥生态调蓄雨水的效应,也是海绵城市建设的重要意义所在。

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