淺析人工海綿體的構成

1、淺析人工海綿體的構成北京大學城市規(guī)劃與設計學院廣東深圳518055【摘 要】傳統(tǒng)城市化建設是以消耗大量資源為代價，導致自然生態(tài)遭 到嚴重破壞，而海綿城市建設則要求在開發(fā)過程中對自然干擾最小，實現(xiàn)城市建 設與牛態(tài)保護協(xié)調(diào)發(fā)展，海綿城市建設是化解水危機的適亢路徑，如果要建設海 綿城市實際上是建設海綿網(wǎng)絡。【關鍵詞】海綿城市 海綿網(wǎng)絡 海綿體海綿城市建設實際上是個偽命題。我個人認為，海綿城市不是建設而成, 而是牛態(tài)保護與修復而成。海綿城市實際上是要建設海綿網(wǎng)絡，海綿網(wǎng)絡是海綿 城市建設的核心內(nèi)容。海綿網(wǎng)絡是由海綿體、水處理系統(tǒng)、水儲用系統(tǒng)三個主要 部分組成。海綿體分為自然海綿體和人工海綿體。為適應海

2、綿城市建設，必須建設“五大人工海綿體”，一是傳輸海綿體， 如植草溝等。二是集流海綿體，如牛物滯留槽、綠色屋頂?shù)取Ｈ菨B透海綿體, 如下沉式綠地、透水鋪裝等。四是凈化海綿體，如生態(tài)護岸,雨水花園等。五是 儲蓄海綿體，如雨水濕地、雨水滲透箱。一、植草溝植草溝是狹長渠道，是種植植被了的地表溝，對來自不透水地面的雨水 進行入滲過濾。雨水中懸浮污染物得到有效去除1。植草溝是一種分布式的lid 調(diào)控措施，在源頭上對雨水進行調(diào)控。由于表面有植被，曼寧系數(shù)較大，減緩徑 流速度，過濾污染物，增加地下水補給，植草溝更接近自然徑流的輸送。根據(jù)傳輸方式，植草溝分為三類：標準傳輸植草溝、干植草溝和濕植草 溝。標準傳輸植

3、草溝較為開闊，屬于淺植物型溝渠，將雨水匯引和傳輸?shù)絣id系 統(tǒng)。干植草溝較為開闊，屬于覆蓋植被輸送渠道，強化雨水傳輸、過濾、滲 透能力，保證雨水在溝渠排干。濕植草溝是指濕洼地，為濕地處理系統(tǒng)。二、牛物滯留槽生物滯留槽通過表面積水，經(jīng)過介質(zhì)的徑流量得以提升。往往采用溢流 槽排放超出設計流量的雨水。生物滯留槽有各種規(guī)格，應用在較大規(guī)模吋，上游 要設定預處理措施，如果是較小系統(tǒng)，無需如此。生物滯留槽主要通過種有植被 的過濾介質(zhì)、滯留和吸收徑流。這些介質(zhì)在暴雨吋延遲雨水流動，對于污染物去 除極其有效。介質(zhì)上的植被不僅控制介質(zhì)侵蝕，槓物生物膜對污染物也有獨特功 能，植物越密集、越高大，過濾性能越優(yōu)。雨水

4、處理后，輸送至底部排水管，周 圍介質(zhì)可以采用粗砂或者小粒徑碎石。小粒徑碎石作為排水層，設置過渡層吋, 過渡層可采用砂或土工布。生物滯留系統(tǒng)的滲透性能隨著處理雨水負荷時間的增 加而下降，而密集發(fā)達的植物根系可以保持、其至提高系統(tǒng)的滲透性能，填 料顆粒級配對系統(tǒng)滲透性能具有重要作用，恰當?shù)念w粒級配可以保證透水孔隙的 有效性。三、綠色屋頂也稱屋頂綠化等。根據(jù)種植基質(zhì)深度和景觀營造復雜程度, 它又分為簡單式和花園式，基質(zhì)深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定5。四、下沉式綠地下沉式綠地有狹義和廣義之分，狹義的下沉式綠地指低于周邊鋪砌地面 或道路在10厘米以內(nèi)的綠地；廣義的下沉式綠地泛指具有一定的調(diào)蓄容積（在

5、以徑流總量控制為目標進行設計計算時，不包括調(diào)節(jié)容積），且可用于調(diào)蓄和凈 化徑流雨水的綠地，包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調(diào)節(jié)塘等。 綠地高程平均低于周圍地面10厘米左右，保證周圍地面雨水能流入。綠地下 層為透水材料，依次為表層土、砂層、碎石、可滲透的底土層。在綠地中，因地 制宜，設置地形營造低洼面。低洼處適當建設滲透管溝入滲井等，增加土壤入滲。 保持綠化景觀，凈化降徑流控制。下沉式綠地具有削減洪峰流量、滲蓄雨水、減輕污染等優(yōu)點。依據(jù)學者 研究與工程實踐，建議下凹式綠地設計參數(shù)選擇范圍為:綠地面積比例10%30%, 下凹深度0.1-0.3 m, 土壤穩(wěn)定入滲速率大于5&tim

6、es;10-7m/s,設計暴雨重現(xiàn)期 可根據(jù)規(guī)范要求及當?shù)貥藴?，結(jié)合場地建設標準設置為2-5年一遇。五、透水鋪裝按照面層材料的不同，可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝 土鋪裝、透水瀝青混凝土鋪裝和嵌草磚鋪裝等形式。常用的鵝卵石、碎石鋪裝等， 也屬于滲透型鋪裝5。六、生態(tài)護坡（一）植草護坡：河道岸坡保護多用槓草護坡技術，這技術在很多河 道治理中都使用了。（二）三維植被網(wǎng)護坡。最初用于山坡保護首選三維植被網(wǎng)技術，現(xiàn)在 河道岸坡防護也在使用12。草籽與土壤的結(jié)合，暴雨徑流對邊坡的侵蝕被有效 抑制，土體抗剪強度增加，岸坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力提高7?；钚灾参锊⑼?工合成材料的結(jié)合是三維土工植被護坡主要利用的

7、材料，一個具有自身生長能力 的防護系統(tǒng)在坡面構建，加固了邊坡。三維網(wǎng)包增強土體防沖刷能力，水土流失 得到有效控制、入河面源污染量降低。坡面防護體系由槓物根系與三維網(wǎng)包結(jié)合 而成，土體抗剪強度在增人的同時孔隙水壓力也在減少，表面土層滑移從而得到 有效抑制。該技術既保持和恢復河流生態(tài)，又能滿足河岸護坡功能。（三）植被型生態(tài)混凝土護坡。日本首先提出槓被型生態(tài)混凝土，并在 近些年傳入我國，并經(jīng)過了國內(nèi)工程技術人原的改進和開發(fā)。生態(tài)混凝土（即人 孔混凝土）是通過材料選擇、采用特殊工藝制造出來的具有特殊結(jié)構與表面特性 的混凝土，可分為環(huán)境友好型和生物相容型兩類。環(huán)境友好型指生產(chǎn)和使用過程 中可以降低環(huán)境負

8、荷；生物相容型指適應動植物生存的混凝土。用于岸邊凈化的 一般為生物相容型生態(tài)混凝土。在應用于河道護坡吋，生態(tài)混凝土又可分為水下 及水上類型。水上型生態(tài)混凝土的結(jié)構中充填腐殖土、草籽、緩釋肥料、酸性聚 合物和保水劑等材料，提高抗壓強度的同時適宜植物生長；水下型生態(tài)混凝土具 有多孔特質(zhì)，水流滯緩、冋流區(qū)局部形成，為水生生物提供良好環(huán)境，促進水體 污染物降解。七、雨水花園雨水花園又稱生物滯留池或者生物入滲池。一般由草地緩沖帶、有機覆 蓋層、植物生長介質(zhì)層、植被、排泄層、沙礫卵石層等6部分組成，它收集滲 透吸收雨水，移除污染物功能顯著8,具觀賞價值，是收集、凈化和造景三位 體化設施。一般設置于流域上游

9、，雨水花園對地表徑流的水質(zhì)也有很好的凈化效果 ，利用生物和土壤的特性移除污染物10 o生態(tài)上雨水花園通過短暫滯留滲透雨水，降低雨水流速，減小雨水給市 政排水壓力，減少城市內(nèi)澇發(fā)生，補充了地下水。雨水花園吸收雨水污染物，修 復天然棲息地，為鳥類、蝴蝶等野生動物提供棲息地11,維系了生物多樣性。 景觀上雨水花園通過色彩、花期、質(zhì)感的植物搭配組合，美化居住區(qū)環(huán)境。雨水花園建造方法包括以下幾種：(-)選址雨水花園邊線距離建筑基礎至少3米，距離有地下室的建筑至少9米遠。 設置在陽面，至少是半日照條件下。在平坦處以減少土方，坡度大于12%處不適 宜建設12o宜分布在雨水易匯集處，經(jīng)常積水地方不宜建造雨水花

10、園，宜分布 在土壤滲透性良好區(qū)域。不宜在樹下，雨水花園建造在其下面會破壞樹木根系。 要和環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，方便周圍居民觀賞。(-)土質(zhì)要求土壤要有一定的滲透率，土壤最小的滲透率13毫米/小吋比較適合。 土壤最好是砂土和壤土。最理想的土壤組合是50%的砂土，20%的表土，30%的 復合土壤。(三)結(jié)構及深度雨水花園結(jié)構簡單，一般能保證超過其設計能力的雨水及時排走即可。 雨水花園能夠?qū)⒍嘤嘤晁厮闹芰鲗?，一般無需專門溢流裝置，所在的位置不易 將多余雨水直接排除時，可設置一個簡單溢流裝置。為了保證邊緣不受雨水的侵蝕，可將土壤堆在較低的邊界，建置堤壩, 堤壩最高點和雨水花園的最高處平齊。為了減小雨水流速，

11、在排水管排水口及其 流入路徑上，鋪裝小石頭，覆蓋高密性草坪。雨水花園深度一般指蓄水層深度，一般10到20厘米，深度由土壤滲透 性及地面坡度定。為了不積雨水，應該保證底部平坦。深度易受地面坡度影響, 坡度超過了 12%應該另外選址。坡度低于4%,以7.5到12.5厘米為宜；坡度在 5%到7%之間，深度以15到17.5厘米為宜，坡度在8%到12%,深度約20厘米 即可。（四）面積確定面積是根據(jù)控制100%的徑流量來確定。雨水花園大小不是固定的，但 考慮到經(jīng)費、功能高效，最合理雨水花園大小范圍是9到27平方米。低于9平 方米，雨水花園植物種類較少，其作用不能充分發(fā)揮，超過27平方米的雨水花 園，不容

12、易讓其底部保持水平。面積不宜過大，如果大于27平方米，應該劃分 成兩個以上，面積小的比單一的一個雨水花園效果好。雨水花園的面積主要由深 度、徑流和土壤決定。匯水面積增加，雨水花園面積也增加。粘土滲透慢，建在 粘土中的雨水花園面積應該大，砂土排水較快。（五）雨水花園外形外形以曲線最好，以新月形、腎形、馬蹄形較為美觀。為了保證收集多 的雨水，長邊應該垂直于坡度和排水的方向。（六）植物品種雨水花園植物配置對于雨水花園功能的發(fā)揮具有決定性的作用。一是以 鄉(xiāng)土樹種為主，二是選擇有一定的耐旱性的植物，三是有短暫耐水濕能力的抗逆 性良好的植物。四是選擇具有觀賞價值的植物或香花性植物，創(chuàng)造生物多樣性。 五是選

13、擇長勢強，具有發(fā)達根系的植物。（七）搭配方法一是依據(jù)生態(tài)位理論，充分考慮物種的生態(tài)位特征，避免種間直接競爭, 形成功能健全種群穩(wěn)定的群落結(jié)構。二是依據(jù)生態(tài)演替理論，構建穩(wěn)定植物群落。 根據(jù)植物群落的演替，考慮群落中物種作用和影響，創(chuàng)造仿照自然界植物群落的 結(jié)構形式，生物與環(huán)境因素對土壤微生物群落影響13。三是依據(jù)物種多樣性理論, 增強園林的抗性，保持物種多樣性12。四是依據(jù)園林美學相關理論，創(chuàng)造優(yōu)美 的景觀效果，地徑可以用來代替年齡14,種大樹可以形成優(yōu)美穩(wěn)定的植物群落。 可采用不同花期的植物，三季有花，四季有景。加強雨水花園的觀賞性，給雨水 花園增加美麗外觀。八、雨水濕地雨水濕地是利用物理方

14、法、水生植物及微生物等作用凈化雨水的濕地, 也是一種高效的徑流污染控制設施。它一可分為兩類：雨水表流濕地和雨水潛流 濕地，多設計成防滲型以便維持雨水濕地植物所需要的水量。雨水濕地常與濕塘 合建并要求保持一定的調(diào)蓄容積5。九、雨水滲透箱一般設置于地下，由于不占地表空間，限制條件較少, 適用范圍廣泛。它具有高效率的蓄水能力。建造吋，需在滲透箱結(jié)構內(nèi)設置好進 水管、岀水管、水泵位置和檢查井。參考文獻：1jusepa,u.s.maryland and department of environmental resource,2000.2王健，尹煒，葉閩，等.植草溝技術在面源污染控制中的研究進展j. 環(huán)

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