“海綿城市”是一個比喻的說法,是一種在城市中建設防洪防澇并兼有生態環保功能的新型城市模型,指城市如海綿一樣,降水時能“吸水”,而平時則可“擠”出收集的雨水來利用。
“海綿城市”一詞最早由中國提出,與之相關的國際通用術語為源于北美的“低影響開發”。盡管有人將二者等同,但也有學者指出,“海綿城市”強調的是城市層級的整體建設理念和方式,而不是具體的技術措施。
“海綿城市”是推動綠色建筑建設、低碳城市發展、智慧城市形成的創新表現,是現代綠色新技術與社會、環境、人文等多種因素的有機結合。例如,常用于“海綿城市”建設的透水鋪裝材料表現出優秀的滲水、抗壓、耐磨、防滑以及環保美觀多彩、舒適易維護和吸音減噪等特點,使道路成了“會呼吸”的城鎮景觀路面,也有效緩解了城市熱島效應。
海綿城市發展歷程
海綿城市的概念的發展歷程如下:
2012年4月,2012低碳城市與區域發展科技論壇中首次提出“海綿城市”的概念。
2013年12月,習近平總書記在《中央城鎮化工作會議》中強調:“提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來,優先考慮更多利用自然力量排水,建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市?!?/span>
2014年10月,中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》
2014年12月,根據習近平總書記關于“加強海綿城市建設”的講話精神和近期中央經濟工作會的要求,財政部、住建部、水利部決定開展中央財政支持海綿城市建設試點工作。
2015年4月,獲得中央財政補貼的16個海綿城市建設試點城市名單公布,包括遷安、白城、鎮江、嘉興、池州、廈門、萍鄉、濟南、鶴壁、武漢、常德、南寧、重慶、遂寧、貴安新區和西咸新區。
2015年10月,中華人民共和國國務院辦公廳印發《關于推進海綿城市建設的指導意見》,明確海綿城市建設的目標為“通過海綿城市建設,綜合采取‘滲、滯、蓄、凈、用、排’等措施,最大限度地減少城市開發建設對生態環境的影響,將70%的降雨就地消納和利用。到2020年,城市建成區20%以上的面積達到目標要求;到2030年,城市建成區80%以上的面積達到目標要求?!?/span>
2016年3月,住建部發布《海綿城市專項規劃編制暫行規定》,要求各地抓緊編制海綿城市專項規劃,于2016年10月底前完成設市城市海綿城市專項規劃草案,按程序報批。
2017年3月5日,中華人民共和國第十二屆全國人民代表大會第五次會議上,李克強總理在政府工作報告中提到:“統籌城市地上地下建設,再開工建設城市地下綜合管廊2000公里以上,啟動消除城區重點易澇區段三年行動,推進海綿城市建設,使城市既有‘面子’,更有‘里子’?!?/span>
海綿城市特點
海綿城市有幾大特點:
天上下的雨盡量就地消化。這就是通常所說的蓄水。有地表蓄水如水庫和湖泊。有地下蓄水如透水路面和地下水窖。
流出本地的水流必須是清澈如甘泉。這就是通常所說的污水治理。本地所產生的污水必須在本地治理。不能把治理污水的負擔留到下游。
留在本地對地表蓄水和地下的蓄水必須加以重復地高效地利用。
每個海綿城市的區塊要盡量滿足本地所有的用水需求。
逐漸提升海綿城市的生態環境功能。
海綿城市的理想目標就是將海綿城市建設成為新興的青山綠水,使得海綿城市返歸為自然生態的一個組成部分。
海綿城市構建與途徑
根據城市降雨過程,區域低影響開發技術主要分為截留技術、促滲技術和調蓄技術3種。其中,截留技術是通過材料或者結構,將降雨過程中雨水形成徑流的速度減緩,通過增加雨水匯集的面積來達到延緩徑流目的的技術,如綠色屋頂及植物群落冠層截留等。
地表促滲技術是改變地面材料或結構能夠讓雨水透過自身的孔隙或結構,下滲至場地內部,同時材料或結構具有一定的過濾凈化作用,如透水混凝土制品鋪裝等。調蓄技術能儲存一定量的雨水徑流,并對其進行凈化,當設施內的雨水達到飽和時,通過溢流口排入市政雨水管網,而干旱時可向周邊綠地提供水資源,如生態溝、雨水花園、調蓄池和人工濕地等。
生態透水混凝土在海綿城市建設中的應用
生態透水混凝土也稱多孔混凝土,由單一級配骨料、膠凝材料、水及添加劑等經一定比例拌制而成的一種有較大連續孔隙的輕質混凝土制品。透水混凝土是環境友好型材料的代表之一,它具有很強的透水能力,能讓雨水迅速滲入地下,補充城市地下水。采用透水混凝土路面解決雨水和地下水之間的回補和釋放是海綿城市道路建設的重要途徑之一。
生態透水混凝土的特點
(1)高透水性。透水混凝土擁有15%-25%的孔隙,透水速度達到(31-52)升/(米·小時),遠高于最有效的排水配置的排出速率。對于緩減城市排水壓力、補充城市地下水資源以及保持土壤濕潤等均有積極意義。
(2)抗凍融性。透水混凝土結構本身有較大的孔隙率,用其鋪裝的路面比一般混凝土路面具有更強的抗凍融能力,抗凍融指數為1.01,不會受凍融影響而產生面斷裂。
(3)高散熱性。透水混凝土的密度較低(15%-25%的孔隙率),熱儲存的能力較低,其獨特的孔隙結構使得較低的地下溫度傳入混凝土內部從而降低整個鋪裝地面的溫度。這些特點使透水鋪裝系統在吸熱和儲熱功能方面接近于自然植被所覆的地面,有助于緩解城市“熱島效應”。
(4)過濾性。大孔的透水混凝土過濾效果較差,也容易被堵塞。但利用分級砂制備的微孔透水混凝土,對水中的雜質具有較好的過濾效果,且微孔透水混凝土不宜被堵塞,具有較強的持久透水能力。
(5)良好的裝飾效果。透水混凝土具有色彩優化配比方案,能夠配合設計師的獨特創意,根據不同的場地和要求,實現不同環境和建筑個性所要求的圖案和顏色。
生態透水混凝土的施工
生態透水混凝土在滿足強度要求的同時,還需要保持一定的貫通孔隙來滿足透水性的要求,因此在配制時除了選擇合適的原材料外,還要通過配合比設計、制備工藝以及外加劑選用來滿足強度和透水性要求。
(1)基層處理:清掃基層表面,表面應無塵土、樹枝、紙屑等雜物,并在攤鋪前潤濕基層表面。
(2)布料:透水混凝土攤鋪時應考慮振實預留高度。透水混凝土采用人工布料時,應用鐵鍬反扣,嚴禁拋擲。透水混凝土攤鋪時間長于30min或遇大風天氣時,現場混凝土要及時覆蓋塑料布,防止透水混凝土水分過快散失。
(3)振搗:素色層透水混凝土布料完成后,用刮杠刮平,并用平板振搗器進行振搗,振搗完成后攤鋪面層彩色透水混凝土或彩色露骨料透水混凝土,然后刮平,對缺料的地方及時補料,并用透水混凝土專用設備進行表面振搗及整平,直至與模板等高為止。
(4)表面修整:對碾壓后的路面應及時修飾透水混凝土的邊角,對于缺料的部位應填料修整,對于較干部位可先均勻噴灑一層水,再加料修整。
(5)平整密實:透水混凝土露骨料時,在表面平整、密實度達到要求后對表面均勻的噴刷一遍清洗劑,然后覆蓋塑料薄膜;在噴刷完成后6-8小時(根據天氣情況而定)采用高壓水槍對表面沖洗,沖洗時必須把清洗劑清洗干凈,但不能出現掉子等現象。
(6)養護:透水混凝土表面修整完畢后,應及時少量噴水并覆蓋塑料薄膜進行養護,養護周期和普通混凝土相同,養護期間應在路面周圍設置圍擋。
海綿城市建設基于“源頭減排、過程控制、系統治理”的建設理念,遵循“規劃引領、生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設”原則,綜合采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程技術措施,系統地解決城市開發建設面臨的水生態、水資源、水環境、水安全等問題。建設海綿城市對于踐行新型城鎮化的發展道路、提升我國城鎮化質量和生態文明建設水平具有重要作用。