海绵城市论文

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海绵城市理念在河道水环境治理的应用

学术杂志网   |   2020-10-09

[摘要]海绵城市设计理念全方位、多角度的考虑了河道治理水工、生态、景观、排水等功能要求,为传统渠系河道整治向近自然式河道治理的转变提供了新的途径。本文详细阐述了海绵城市的概念与特点,并以实践工程为例,结合河道整治原则深入探究海绵城市设计理念的具体应用,可为河道防洪排涝、生态修复、污染治理及雨水管网系统建设提供科学指导。

[关键词]海绵城市;水环境治理;工程措施;应用分析

目前,建筑、广场、道路等大量不透水表面随着城市建设的大规模推进逐渐替代原有的农田、林地等透水的自然地表,由此导致降水下渗量的减少、径流量的增大,以及防洪河道和直接排入雨水管道水量的不断增加,进一步加剧了河道排水负荷和城市内涝灾害[1]。近年来,传统的渠系化河道设计正转向多自然型设计,通过自然渗透、净化、蓄积等生态型整治措施,逐步实现改善水质、修复水生态、削峰调蓄等目标,最大程度的发挥河流的水文条件功能。

1海绵城市的概念与特点

1.1海绵城市的概念

海绵城市建设过程中注重强调自然渗透、积存、净化等功能,排水系统应尽可能多的利用自然力量,保留有限的雨水资源[2]。根据现有文献和相关资料,可将海绵城市概括为:城市能够像海绵一样在降雨期渗透、净化、吸收、蓄积,而在需要用水时可以将其释放以满足用水要求,从而降低洪涝发生概率以及提升水系统服务功能。其中,海绵城市建设以及良性水文循环恢复的关键是海绵体的修复、构建与保护[3-4]。总而言之,海绵城市的建设目标为减少地表径流及暴雨的影响程度,修复水体环境、推行城市低影响开发以及维护水生态等。海绵城市建设涉及的范围广、内容多、专业技术复杂,覆盖面源污染防控、内涝防治、城市防洪、雨水排放与收集等等技术内容[5]。对于0.5~3a的重现期降雨可以共用雨水收集与排放系统,这两种技术存在一定的交叉,但增加了回用、净化和储存等设施;面源污染减控系统涉及水利、园林绿化、市政、建筑等专业,通过采取滞蓄、截留、就地入渗等措施整治重现期小于2a降雨的地面径流;雨水排放系统一般设计室内与室外排水两大模块,属于传统的城市给排水技术,通常用于短历时、重现期3~5a的降雨;城市内涝防治一般用于重现期为10~100a的降雨,为当前比较薄弱的处理技术;城市防洪涉及蓄水、泄水、挡水等技术,属于传统的水利工程技术,主要用于重现期为20~200a的暴雨。所以,这五大体系总体覆盖了各降雨重现期的综合防治、利用技术。

1.2海绵城市的特点

海绵城市具有多种渠道和排水方式,在达到环保要求的情况下不依赖于市政管道排水,以储存和吸收形式为主要方式解决或避免内涝问题。海绵城市能够最大程度的发挥各类水利设施功能,修复自然环境、维持水系统良性循环及改善排水能力,运用针对性处理方式解决不同的实际问题。采用正确的设计理念能够最大限度的发挥海绵体的功能与作用,减少对自然环境产生的破坏以及对居民生产生活的不利影响,避免市政管线建设的大面积开挖,改善城市自然环境保证生态系统良性循环,降低财政支出及确保居住舒适度。

2河道水环境治理中海绵城市设计理念的应用

2.1河道概况

本文以鞍山市岫岩县大洋河干流某河道治理工程为例,流域内人类活动频繁、植被过度砍伐、土地利用不合理,加之土质疏松、土壤贫瘠等条件限制,使得洪涝灾害和水土流失问题突出,严重影响着当地经济发展和生产生活。河道防洪能力差,水环境污染严重。由于还没有形成完善的整治体系,河道泄洪断面宽度不足且总体防洪标准低。高排通道中将现有防浪墙改建成防洪墙,其安全系数不符合防洪要求,河道泄洪能力受河流泥沙淤积、部分河段桥梁阻碍水流等影响显著,增大了洪涝灾害的概率。此外,河道水环境污染对城市整体形象、人们日常生活产生不利影响,大洋河干流上游段水质较好,而中下游水质较差,由于污水管网建设滞后使得工厂和沿河居民直接将废水、污水排入河流,对水体环境产生严重污染。河道堤防建设标准低,统一规划缺乏。目前,河道堤防还没有实现综合治理,且没有统一防洪标准,大部分堤防的防汛设施、道路比较缺乏,形成的防护林难以达到城市环保的要求。中下游植被单一,生态破坏严重。河道两侧存在基础设施不全、植被杂乱、层次混乱、绿化不到位、公共空间不足等问题,河流形态破坏、循环不畅,河道景观效果和生态功能持续下降。湿地减少,侵占河道。中下游河道周边及围挡顶部发现建设的厂房,严重影响着河道的日常管理与堤防的安全性。

2.2河道整治原则

城市河道治理是指综合考虑河岸洲滩、供水、航运、防洪、排水等设施,按照因地制宜、因势利导的原则调整和调整河道主流位置,由此改变河道淤积、水流与泥沙运动的治理措施。一般地,将河道整治分为平原型和山区型治理两大类,前者主要有拓宽、疏浚、河势调整及裁弯取值等工程措施,后者包括局部疏浚、改善流态、除障、炸礁、航道区划等[6]。城市河道治理应以保证防洪安全为基本条件,所以大多数属于平原河道治理,整治过程中应遵循的原则如下:生态治河和综合整治原则。根据总体规划理顺干支流与中下游间的关系,结合水利工程实现综合化、系统化整治,加大环境保护力度;此外,为解决岸墙硬质化与河岸生态化问题,治理工程应综合应用新型材料、工艺方法和技术。治河与治污相结合原则。充分考虑治河与景观要求实行统一建设,保证河道治理工程效率及避免对河道的重复开挖。近自然原则。在达到防洪要求的条件下尽量保护生态环境,改善河道系统亲水性以减少对环境产生的冲击,最大限度的维持天然岸坡与自然流态,堤岸改造应尽可能选用绿色材料,从而为修复河流生态创造有利条件。高标准建设原则。为保证防洪安全建设高标准防洪工程,在符合城市经济发展要求的条件下实现街道后续发展与堤岸自然景观的协调统一。通过分析与对比多种设计方案,最终优选出满足防洪要求、生态效果突出、安全可靠、经济合理、简单可行的方案,保证河道治理预期目标的实现。

2.3海绵城市设计理念的应用

海绵城市设计理念的应用一般体现在维持植被条件、调节与储存径流、改善场地土壤等方面,通过实施近自然人工治理措施实现雨水利用、水土流失防治、污水截流等目标。2.3.1综合治理水体环境防洪治理:通过科学规划治理长度,全面清障、清淤河流,条件允许时还可重建或加固堤防、适当拓宽河道;另外,为了更好的整治支流护岸和清淤,还应全面掌握其支流的具体情况。截流措施:针对截流较长的河道应实行沿河截流措施,以保证百分之百截流旱季的污水,截流管道设置于河道两侧,并将限流设施安设于下游管道末端,污水处理厂的干管与旱季污水直接连接,已建成的箱涵接受溢流的雨季混合水。现有自然湿地资源与中上游河水充分融合,合理处理初雨以达到污水处理预期目标,主要包括储存、净化和调洪等处理内容。调蓄湖:通过对上游河道蓄水塘的扩容与改造,可以将蓄水塘作为城市海绵体和滞蓄洪区;此外,河道两侧建设绿化带以形成低影响开发区,为建成植被缓冲带和雨水滞留槽实行生态草沟、绿地、防护林等治理措施。补水工程:项目区拟建占地面积约10万m2的调蓄湖以达到汛期蓄滞洪水的目的,并且在旱季发挥补水工程的作用为自然景观提供充足的水源。改善环境与景观措施:绿化项目区内的坡岸和堤防,修复由于施工产生的环境破坏,为了丰富城市的整体形象以及建成多层次、一体化的河道绿化带,而生态景观的建设按照两点一线的方法进行[7]。2.3.2具体应用在规划建设过程中以上工程措施均充分体现了海绵城市设计这一理念,后生态文明建设和后续持续发展提供强有力的支撑,主要体现在以下方面:为保证河道防洪安全与功能合理利用上蓄、下泄措施,按照海绵城市设计理念对中下游实施既有管线拆迁、全面清淤、新建阻水桥梁、适当拓宽河道以及对上游新建调蓄湖等措施,整体提升干支流的防洪标准,通过贯通巡河道路提升河流的防汛水平[8]。根据城市发展规划和海绵城市设计要求,以自然湿地资源为核心对上游新建调蓄湖,生态景观和河流系统补水来源于清洁的雨洪,最大限度则增加水环境容量。另外,将截流工程与截污箱涵设施相结合广泛收集漏排的污水及初雨,综合处理收集的污水;干流的截流箱涵收集超标准的污水,由此综合改善河流水质,最大程度的减少河流水质受污水的影响。运用海绵城市设计理念切实改善河流水环境质量及沿河居民生活水平,在持续改善水质和保证防洪安全的条件下,通过实施景观修复、河道清淤、生态护坡等措施保证水系统良性循环[9]。

3结语

将配套的工程措施与海绵设计理念相结合,对于河道水环境治理与改善具有极其重要意义。河道治理过程中应充分了解海绵城市设计的经济优势,同时为确保各项措施的顺利实施还要形成城市建设相关法规。此外,还要综合考虑现有资源、充分发挥设计人员的专业能力,结合实际情况建设景观良好的海绵城市,切实提升城市的整体形象和综合能力。海绵城市设计理念在现代化城市建设中发挥着重要作用,在确保水安全、水生态的基础上,有利于推动城市建设向低影响开发模式的转变。

参考文献

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[2]冯治诏.海绵城市设计理念在河道水环境综合整治中的应用[J].工程建设与设计.2018(8):145-146.

[3]程军蕊,徐继荣,郑琦宏.宁波市城区河道水环境综合整治效果评价方法及应用[J].长江流域资源与环境.2015.24(26):1060-1066.

[4]赵传朋,颜海鹰,江福六.温岭市河道水环境综合整治调查与思考[J].浙江水利科技.2010(2):8-10.

[5]程慧,王思思,刘宇.海绵城市弹性基础设施的建设[J].南方建筑.2015(3):54-58.

[6]刘小梅.河流污染治理技术在滇池河道水环境整治中的集成应用[J].城市道桥与防洪.2010(9):185-187.

[7]金哲,俞欣,王芳.南京城市河道水环境综合整治浅论[J].安徽农学通报.2015.21(8):94-98.

[8]高素丽.大凌河流域河道生态治理方案[J].水土保持应用技术.2011.(05):20-22.

[9]王港.河道治理工程存在问题及对策分析[J].黑龙江水利科技.2017.45(5):196-197.

[10]李单丹.农村河道护坡治理模式及生态护坡应用探讨[J].地下水.2018.(01):209-210.

作者:王朝宇 单位:辽宁省沈抚新区管理委员会城乡建设局

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