城市规划设计十二讲(第2版)
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第四节 深化海绵城市的展望

一、引入弹性城市和垂直园林建筑的精细化设计

建筑是城市最基础的细胞,如果建筑对雨水能呈现海绵特性,那么城市离“海绵”也就不远了。这里需要引进弹性城市和园林建筑的设计理念。

一是引入弹性城市的设计理念。弹性城市是目前国际上非常流行的概念。所谓弹性城市,是指城市能够准备、响应特定的多重威胁并从中恢复,并将其对公共安全健康和经济的影响降至最低的能力。联合国建议打造弹性城市应对自然灾害,城市必须在制定低碳可持续发展路线的同时,采取措施提高其弹性应对的能力。弹性城市涉及方方面面,从城市应对气候变化引起的水资源短缺来看,一旦把水循环利用起来,每利用一次就等于水资源增加了一倍,利用两次就增加了两倍,以此类推。如果通过反渗透等技术,实现水资源的多次利用,就可以做到城市建设与水资源和谐发展,这就是一种“水资源弹性”。新加坡目前就已经达到了此类弹性城市的标准。该国从马来西亚调水基本上作为一种水保障,并把调来的水加工成纯净水返销到马来西亚去;在本国内,则通过中水回用、海水淡化、雨水利用满足民众生活和产业用水的需求,这就是多次用水的一种体现。总之,弹性城市在水方面的要求,就是即使外界的水环境发生了变化,也可以保持城市供水系统的良好运转,这也是现代科学技术对解决城市水资源短缺问题的一种创新。

二是结合园林设计的理念。如果能使中水和雨水在建筑中得到充分综合利用,就可以把整个园林搬到建筑上去,打造垂直园林建筑。这种建筑整体上呈现出海绵状态,能将雨水充分收集利用,实现中水回用,排到自然界中的水体污染物几乎等于零,所有的营养素都能在建筑内循环利用,并且绿色植物还能够固定二氧化碳。如果城市广泛推广垂直园林建筑,不仅可显著减少地表水径流量,而且会营造出一个非常美妙而且可以四季变化的城市景观,如图2-21~图2-23所示。

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图2-21 海绵城市发展趋势

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图2-22 雨水花园

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图2-23 海绵城市水的循环收集和释放

二、结合水景观再造海绵城市社区

海绵建筑推而广之就是海绵社区。快速城镇化到来之前,我国许多地方曾经有过良好的城市水景观,被称之为“山水城市”,当代城市规划师应该传承历史文化,回归社区魅力,增强社区的凝聚力。通过由下而上的再设计,将社区水的循环利用和景观化、人性化相融合,并结合特定的历史文化,开展海绵社区建设。与此同时,海绵社区建设可以激发起居民爱护水环境、呵护水环境、敬重水环境的心态,实现人类与自然水生态和谐相处的目标。以杭州为例,杭州曾经有一条浣纱河,传说是当年西施浣纱的河流。这条河穿过许多社区,如果把文化融入浣纱河水景观复建,完全可以再现当年的人水和谐美景,留住这段美妙的记忆,而且能够控制水污染,最大限度地降低对水环境的影响,如图2-24所示。

三、引入碳排放测算

我国是世界上最大的碳排放国,国务院已决定建立具有中国特色的碳交易市场,在我国内部首先实现公平的碳排放权交易。海绵城市建设能够在很大程度上减少碳排放,因为我们传统的外地调水特别是长距离供水需消耗大量的能源资源,属高碳排放的工程。美国南加州和旧金山湾地区的城市化区域通过实施低影响开发技术,碳减排效果十分显著。如按照碳减排的程度分成低中高三个级别,可以看到,在高影响条件下,每年的碳减排量巨大。如果把海绵城市建设模式引发的碳减排拿到碳交易市场上进行交易,变成现金,则可以有效减少项目的投资,形成稳定持久的投资回报。

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图2-24 人工湿地

四、分区测评、以奖代补、奖优罚劣

我国地域辽阔,气候特征、土壤地质等天然条件和经济条件差异较大,城市径流总量控制目标也不同。住房和城乡建设部出台的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》对我国近200个城市1983—2012年日降雨量统计分析,将我国大陆地区大致分为五个区,并给出了各区年径流总量控制率α的最低和最高限值,即Ⅰ区(85%≤α≤90%)、Ⅱ区(80%≤α≤85%)、Ⅲ区(75%≤α≤85%)、Ⅳ区(70%≤α≤85%)、Ⅴ区(60%≤α≤85%)。根据我国的年径流总量控制率分区,建立评测体系,研究充分利用中央财政资金以奖代补、奖优罚劣的方式,加快引导和推动各地海绵城市建设,如图2-25、图2-26所示。

五、海绵城市建设智慧化

海绵城市建设可以与国家正在开展的智慧城市建设试点工作相结合,实现海绵城市的智慧化,重点放在社会效益和生态效益显著的领域,以及灾害应对领域。智慧化的海绵城市建设,能够结合物联网、云计算、大数据等信息技术手段,使原来非常困难的监控参量,变得容易实现。未来,我们将实现智慧排水和雨水收集,对管网堵塞采用在线监测并实时反应;通过智慧水循环利用,可以达到减少碳排放、节约水资源的目的;通过遥感技术对城市地表水污染总体情况进行实时监测;通过暴雨预警与水系统智慧反应,及时了解分路段积水情况,实现对地表径流量的实时监测,并快速做出反应;通过集中和分散相结合的智慧水污染控制与治理,实现雨水及再生水的循环利用等。

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图2-25 雨水收集利用

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图2-26 砂滤装置(过滤重点污染源)

此外,建筑智慧化方面,可以通过公共建筑水耗在线监测,显示公共建筑水耗、能耗的排名情况。根据试点城市调查,建筑单位面积水耗最高和最低相差十倍之多,有的建筑由于设计和运维问题,水管出现了严重的漏损,这些缺陷都可以通过公共建筑水耗在线监测系统诊断出来。将水耗情况在媒体进行公开排名,有助于建筑管理和产权单位清楚地认识水耗情况,主管部门可以要求对水耗最高的建筑进行强制性改造,明确控制性、指标性和针对性措施,从而推动整个城市的水循环利用和用水效率得到提升。在这方面,新西兰和澳大利亚做得非常好,低影响雨水设计系统通过数字模型和信息化技术的精细化管理,能够把GIS(地理信息系统)、云计算这些技术落实到位,并将其作为一种手段,使海绵城市智慧起来。

智慧的海绵城市是逐步推进的。比如,通过网格化、精细化设计将城市管理涉及的事、部件归类,系统标准化等使现场管理反应快、准、好。在此基础上,再推行城市公共信息平台建设,通过智慧城管平台,主动发现问题,并有预见性地应对。最后,通过物联网智能传感系统,实现实时监测。以上这些优化设计,可以使我国城市迅速、智慧、弹性地来应对水问题。智慧的海绵城市离不开这样一个循环:信息的监测收集→信息的传输→准确地指挥→迅速地执行→对结果进行反馈修正。这样一种信息的循环利用模式,可以使海绵城市能够非常高效和智慧地运行。