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海绵校园低影响开发雨水设施维护管理方法研究*

2023-08-30赵海涛

科技与创新 2023年12期
关键词:校园内卵石花园

赵海涛,潘 迪,胡 颖

(江苏城乡建设职业学院,江苏 常州 213147)

1 项目背景

伴随着中国快速城市化的进程,城市发展过程中出现了资源过度消耗、生态环境突出的问题,党中央明确提出应尊重自然、顺应自然、保护自然,要求把生态文明建设放在突出地位,大力推进美丽中国建设。

海绵城市建设作为生态文明建设的重要内容,可使城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1],能有效提高雨水资源的利用率并减少其对生态环境的污染。

从2015 年开始至今,中国的海绵城市试点建设工作已在全国范围内广泛深入开展,各地均建有一批已投入运行的海绵城市建设项目,因此对于已建成的低影响开发雨水设施,如何有效地进行运行维护管理逐渐成为海绵城市建设过程中的重点关注问题,直接影响低影响开发雨水设施的长期运行效果。但是目前对低影响开发雨水设施实际维护管理方法的研究较少,未形成较为系统有效的海绵城市实际维护管理经验。因此,对低影响开发雨水设施实际维护管理方法的研究具有重要的现实意义。本文依托江苏城乡建设职业学院校园内已建成的海绵设施,探讨研究海绵城市低影响开发雨水设施的管理与维护方法,为实际低影响开发雨水设施的维护管理提供相关技术经验,这对其他学校相关海绵设施的维护管理也具有一定的参考指导作用。

2 海绵校园低影响开发设施基本概况

2.1 海绵校园低影响开发设施建设情况

江苏城乡建设职业学院新校区于2015年建设之初就坚持海绵城市建设理念,坚持建设绿色生态校园的理念,结合地形特点和常州地区常年降水量、蒸发量,在海绵校园规划建设中引入了各种低影响开发的技术,目前新校区内建设有透水铺装、植草沟、雨水花园、雨水湿地、绿色屋顶、下沉式绿地和卵石排水沟等众多海绵设施,这些措施提升了校园内的雨水渗透能力,补充了地下水,减少了排水系统负荷,有效降低了雨水外排流量;并对雨水进行了回收利用,用于校区日常的绿化浇灌、道路浇洒等,解决了校园内涝积水和雨水收集利用的问题。

2.2 海绵校园低影响开发设施运行情况及存在问题

江苏城乡建设职业学院新校区自2015年建成后其校园内的低影响开发设施已运行多年,初期阶段运行状态良好,整个海绵校园在下雨期间未出现大范围的内涝现象。但后期海绵校园内海绵设施出现了不同程度需解决的维护管理问题,下面将对海绵校园内较为典型的4 种海绵设施的现状及存在问题分别进行阐述。

2.2.1 透水铺装现状分析及存在问题

海绵校园内透水铺装运行过程中主要起到的作用是将雨水进行快速下渗。但经实际观察发现,在长时间运行过程中,校园内的透水铺装的面层会因为长期人员车辆行走、南方夏天长时间的高温及缺乏水分导致面层出现破损开裂现象,并且树叶、垃圾及杂物经常容易堵塞面层里的孔隙造成内部孔隙率降低,这两大问题导致透水铺装的雨水下渗效果大大降低。

2.2.2 雨水花园现状分析及存在问题

海绵校园内雨水花园一般建在校园内绿化带旁的低洼处,主要起到的作用是将绿化带旁传输过来的雨水收集后下渗补充到地下水和土壤,并且具有一定的径流雨水净化功能。但经实际观察发现,在长时间运行过程中,校园内的雨水花园内部分植物出现老化、死亡现象且杂草丛生,导致雨水花园内的植被无法发挥作用,并且雨水花园内存在一定的垃圾与沉积物堵塞,导致土壤的内部孔隙率降低,这两大问题导致雨水花园的雨水下渗和净化效果出现一定的降低。

2.2.3 雨水湿地现状分析及存在问题

海绵校园内雨水湿地运行过程中主要起到的作用是对雨水进行一定容积的调蓄,并通过物理、水生植物及微生物净化径流雨水,具有较好的径流总量、径流峰值流量和径流污染物总量的综合控制效果。但经实际观察发现,一是在长时间运行过程中,校园内雨水湿地的部分水生植物因维护管理不善出现老化、死亡、病虫害的现象,且水草丛生,导致雨水湿地内水生植物无法发挥正常的雨水净化功能,二是雨水湿地底部存在长时间积累的底泥导致雨水湿地的调蓄容积大大降低,三是雨水湿地内垃圾、杂物较多未及时进行清理,堵塞了雨水湿地进水口,并影响了雨水湿地内的水质状况。这三大问题对雨水湿地的雨水调蓄和净化效果造成一定的不利影响。

2.2.4 卵石排水沟现状分析及存在问题

考虑到海绵校园内绿化带与透水道路交接的地方经常出现积水问题,绿化带内的泥沙土壤经过雨水的冲刷会流到道路路面上造成透水路面被泥土污染,孔隙被泥土所堵塞,因此校园内在该区域采用卵石排水沟的海绵设施,除了主要起到收集排放雨水功能以外,还具有截留砂石泥土等大颗粒物质及引导雨水下渗的功能。但经实际观察发现,一是在长时间运行过程中,校园内的卵石排水沟的卵石层会因为树叶、垃圾及杂物进入发生堵塞现象,从而导致过滤大颗粒物质和渗透雨水能力的降低,二是卵石排水沟下面埋设的多孔PVC 排水管的孔口和管内出现大量沉积物淤积的现象导致排水不畅,这两大问题导致卵石排水沟的雨水排水效果大大降低。

3 海绵校园低影响开发雨水设施维护管理方法

3.1 国内外低影响开发雨水设施维护管理方法研究进展

低影响开发(Low Impact Development,LID)这个概念自20 世纪80 年代中期在美国被提出后,在30多年的发展中逐步替代了美国传统雨水管理系统最佳实践(Best Management Practices,BMP),旨在采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施来控制径流流域区的水文情况,国外实际的一些低影响开发案例研究中也体现了低影响开发设施的后期维护管理对其长效运行有效性的重要价值。加拿大安大略省为解决低影响开发设施的后期维护管理问题,在《雨洪管理规划与设计手册》中专门制定了定期填写管理维护报告的制度,安大略省的DRAKE 等[2]在对安大略省的雨水塘维护管理研究中,明确了雨水塘维护管理时需开展单项监测并对池底沉积物定期清理。美国马里兰州的LINDSEY等[3]在对马里兰州低影响开发雨水设施维护管理研究中对4 个城市进行了超过250 项低影响开发雨水设施运行现状的分析比较,归纳出不同设施的维护管理方法。

在国内,对低影响开发雨水设施维护管理方法的研究才刚起步,研究成果较少,可供参考借鉴的维护管理实践经验较少。《海绵城市建设技术指南》[1]归纳总结出低影响开发雨水设施维护管理的基本要求和不同低影响开发雨水设施管理维护的主要注意事项。张彧等[4]以天津大学建筑学院“海绵城市构建与效能”实验基地为观测原型,归纳出各种常见低影响开发雨水设施维护管理工作的主要内容,并从日常维护具体操作方法、北方冬季管理、创新管理方法方面提出了实际操作性较强、完整度较高的管理维护方案。贾智谋等[5]分别从雨前预防、雨中监测、雨后修复3 个阶段分析,归纳了国内海绵设施维护管理的要点,提出专业的维护管理方法和良好的运行效果结合在一起可促进海绵城市健康可持续发展。杨振东等[6]结合重庆悦来新城海绵城市试点建设情况,针对海绵设施维护效果欠佳等问题,归纳提出了强化事前预控源头管理、统筹落实事中维护标准、完善事后考核评估机制的全过程管理技术策略,并通过梳理悦来海绵监测信息平台的各项情况展现了监测信息平台在海绵城市规划建设和运营维护管理中发挥的数字化支撑作用,可有效指导现场维护。

这些前期的国内外研究成果为低影响开发雨水设施的后期维护管理提供了一定的指导借鉴作用,但结合到具体场地,日常管理维护内容如何落地和具体维护管理方法如何具体操作,仍有一定的研究空间。因此本文依托江苏城乡建设职业学院校园内已建成的海绵设施,探讨研究低影响开发雨水设施运行过程中的实际管理与维护操作方法。

3.2 海绵校园内低影响开发雨水设施维护管理具体操作方法

江苏城乡建设职业学院海绵校园内存在有“渗、蓄、滞、净、用、排”等不同功能的透水铺装、雨水花园、植草沟、雨水湿地、绿色屋顶、下沉式绿地和卵石排水沟等海绵设施,每个海绵设施又是由多种不同材料、不同结构的要素组成。下面将分别对海绵校园内较为典型的4 种海绵设施及其组成要素的实际日常维护管理方法进行探讨分析。

3.2.1 透水铺装的日常维护管理具体操作方法

在实际日常对海绵校园内透水铺装路面的维护管理中采取的具体操作方法如下:①针对透水铺装面层破损开裂现象,校内定期安排人员进行巡查,当面层出现破损开裂现象时,及时安排相关维保人员对面层进行修补及更换;在夏季高温阶段,每天在对校园内景观植物浇灌的同时,对透水铺装路面进行充分的浇水湿润,保证面层不会出现高温开裂的情况。②针对透水铺装面层容易堵塞的问题,专门购买了吹风吸尘两用的鼓风机和垃圾夹等设备,对面层里混杂的树叶、垃圾及杂物按月度进行定期巡查清理,保证面层孔隙的雨水渗透能力一直处于正常水平,发挥其正常雨水下渗的功能。

3.2.2 雨水花园的日常管理维护具体操作方法

在实际日常中对海绵校园内雨水花园的维护管理中采取的具体操作方法如下:①针对雨水花园的部分种植物出现老化、死亡现象且杂草丛生导致雨水花园内种植的植被无法发挥正常作用的问题,及时安排校内相关人员使用专业园林工具补种修剪植物,清除雨水花园内的杂草,并适时进行植被的施肥、灌溉工作,保证雨水花园内植被的正常生长,发挥植被的固定土壤及净化雨水的作用;②针对雨水花园内存在一定的垃圾与沉积物堵塞导致土壤内部孔隙率降低的问题,及时安排校内相关人员采用吹风吸尘两用的鼓风机和垃圾夹等设备对雨水花园内垃圾与沉积物进行清理,并采用齿耙对雨水花园土壤进行翻土工作,保证土壤内部孔隙率恢复到正常水平,改善土壤渗透性,适时对雨水花园的土壤进行更新。

3.2.3 雨水湿地的日常管理维护具体操作方法

在实际日常中对海绵校园内雨水湿地的维护管理中采取的具体操作方法如下:①针对校园内雨水湿地的部分水生植物因维护管理不善出现老化、死亡、病虫害的现象且杂草丛生导致雨水湿地内水生植物无法发挥正常雨水净化功能的问题,及时安排校内相关人员使用专业园林工具补种修剪雨水湿地内水生植物,人工打捞清除雨水湿地内的水草,并适时进行植被的施肥、灌溉工作,保证雨水湿地内水生植物的正常生长和正常净化雨水的功能;利用便携式浊度仪定期监测雨水湿地中水的悬浮物(SS)质量浓度,根据地表水环境质量标准对进水口和雨水湿地内的水质进行评价,调整雨水湿地中水生植物配置种类及种植密度等,以最大程度地净化收集的雨水。②针对雨水湿地底部存在长时间积累的底泥导致雨水湿地调蓄容积大大降低的问题,及时安排校内相关人员采用泥浆泵等机械设备对雨水湿地底部沉积的淤泥进行抽取收集,保证雨水湿地的调蓄容积恢复到正常水平。③针对雨水湿地内垃圾、杂物较多未及时进行清理而堵塞雨水湿地进水口并影响雨水湿地内水质状况的问题,定期安排校内相关人员采用垃圾夹、带网兜的竹竿等设备对雨水湿地进水口和雨水湿地内的垃圾、杂物进行人工清理打捞,以防止进水口出现堵塞或淤积导致过水不畅,提高雨水湿地内水质状况。

3.2.4 卵石排水沟的日常管理维护具体操作方法

在实际日常中对海绵校园卵石排水沟的维护管理采取的具体操作方法如下:①针对卵石层因树叶、垃圾及杂物进入发生堵塞现象,从而导致过滤大颗粒物质和渗透雨水能力降低的问题,校内定期安排人员首先采用吹风吸尘两用的鼓风机和垃圾夹等设备对卵石层内树叶、垃圾及杂物进行清理,然后采用铁铲、齿耙等工具对卵石进行翻动和耙松整合,以提高恢复卵石层的过滤渗水能力;②针对卵石排水沟下面埋设的多孔PVC 排水管的孔口和管内出现大量沉积物淤积的现象导致排水不畅的问题,校内定期安排人员在使用铁铲、齿耙等工具对上面的卵石层进行翻动后,采用冲洗水管里的高压冲洗水对多孔PVC 排水管进行高压冲洗,将多孔管内沉积物和管孔堵塞的物质冲洗掉,恢复多孔PVC 排水管的排水能力。

4 结束语

海绵城市建设作为中国当前的一项重要国家战略,对于解决中国城市的快速发展过程中面临的城市内涝、径流雨水污染及水资源缺乏的问题起到了日趋重要的作用,低影响开发雨水设施作为目前国内海绵城市建设的重要核心内容,相关低影响开发雨水设施维护管理方法的有效性直接影响到设施的功能是否能够得以长期正常发挥,对于海绵城市建设中低影响开发技术在全国范围中的广泛推广和切实解决城市雨水问题具有重要的现实意义。本文在参考国内外低影响开发雨水设施维护管理经验的基础上,以江苏城乡建设职业学院海绵校园为例,对低影响开发雨水设施的维护管理相关技术经验实际操作方法进行探讨分析,分别针对校园内较为典型的海绵设施的现状特点及存在问题提出实际操作有效可行的维护管理方法,对其他学校低影响开发雨水设施的稳定可持续运行具有一定的指导借鉴作用,促进了低影响开发雨水设施维护管理技术方法的全面推广。

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