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​上海市政总院:用创新理念和技术引领“海绵城市”建设

2016-11-21 09:17 来源:解放日报 作者:戚颖璞

一座城市要带给人们幸福感,离不开环境的和谐、安全和生态的。上海市城市总体规划(2016-2040)提出,到2040年上海将建成更可持续发展的韧性生态之城,地下基础设施与国际大都市对标,其中建设“海绵城市”是一个关键要素。

海绵城市,是一种形象表述。它是指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。在业内流行着这样一个经典而通俗的理念:“水是不可压缩的”,城市建设要给降水留存一定的空间。因此,城市需要探寻与水共生的和谐方式,而“海绵城市”就提供了“化刚为柔”的治水方式,把水患威胁转化成城市更新的契机。这是全新的城市发展理念,意味着传统快排理念开始转向可持续性雨水管理。

目前,“海绵城市”成为我国城市建设工作中的热点。国家领导人在2013年12月召开的中央城镇化工作会议上讲话指出:“解决雨水问题必须顺应自然,要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多地利用自然力量来排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。”为响应国家号召,今年,经由财政部、住建部、水利部三部委评审,上海在20个参与申报城市中脱颖而出,成功入选第二批国家海绵城市试点,明确到2020年和2030年,城市建成区20%和80%以上的面积将分别达到海绵城市建设目标。

去年,上海就为申报海绵城市试点研究出台了相关实施意见和指标体系,为未来建设确立思路、铺垫发展轨道。“海绵城市是一项长期和系统的工程,是将‘山水林田湖’作为生命共同体和完整系统,实现保障水安全、治理水环境、涵养水资源、改善水生态。”上海“海绵城市”主要参与方之一、上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司(以下简称:市政总院)总工程师、海绵城市建设技术研究中心主任张辰说,“把握住这个基调才能走得正确,走得坚定。”

创新研究,在“先行先试”中探索前行

“海绵城市”建设要求高、内容复杂,不仅包含新城区的开发建设,还涉及到老城区改造。在试点区域的选择上,上海坚持问题和目标导向,坚持集中连片、新老结合、可复制、可推广、可操作性等原则,在老城区积水点改造、污染水体整治、已建城区海绵化建设等方面开展试点,探索并实践一种可以复制与推广的建设方法。

临港地区是上海“海绵城市”试点的承载区,建设以滴水湖为中心向外确立七个示范区,中心目标是贯彻海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”原则保护滴水湖的水质,并确保碧波万顷的滴水湖及周边地区水安全。试点区域面积79平方公里,其中老城区及已建城区26平方公里,试点区将实现“5年一遇降雨不积水、100年一遇降雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的总体目标; 实现年径流总量控制率不低于80%,河道水体达到水功能区划目标。同时,试点还结合上海自贸区建设,创新海绵城市建设PPP融资模式。

除了试验可复制的试点建设方法外,今年市政总院还启动了一项契合“大海绵概念”的苏州河段深层排水调蓄管道试验段工程,也称“深隧”、“暗河”。这是上海在保障水安全方面未雨绸缪的一大项目。经过专家研究,同时借鉴国外大城市的经验,“深隧”工程原则上设在苏州河河下和周边道路下,考虑到轨道交通等因素,因此深埋地下,最深处达60米,工程总长15.3公里,今年年底之前有1.6公里的试验段将先行先试。它的主要功能就是“错峰调蓄”,一旦出现强降雨,降水一时过于集中“排不掉”,就利用口径达9米左右的大蓄水管道进行调蓄,利用“时间差”,规避强降雨时的排水“高峰”时段,等排水“峰值”一过,再通过合流污水管道排放出去处理原排放。这样一来,就可以确保周边地区能够防御“五年一遇”的强降水。

“深隧”工程的背后,折射了上海在“海绵城市”建设中的先进理念,更有深厚的技术积淀在支撑。“‘海绵城市’ 不是一味大兴土木搞工程,甚至进行破坏性建设。”海绵城市建设技术研究中心陈嫣说,它的本质是低影响开发(LID)技术,在开发建设的时候要对周边的影响降到最低,同时恢复城市本身的自然生态本底,对天然存在的绿地、湿地、河湖等景观的保护和修复。基于这个理念,要提高城市的降水调蓄能力和排水标准,就不能把城区所有的管道都翻修一遍,而是要“另辟蹊径”,通过建设第二层的深层管网(或称深层内涝防治系统网)来提高整个城市的防汛能力。

早在2009年,“海绵城市”建设的主要参与单位之一、市政总院就开始了相关领域的科研探索,围绕如何让苏州河两岸提高排水标准、建立内涝防治体系、达到降水的储蓄和控制等课题展开研究,提出建设“深隧”工程并基本完成了几个关键数值的确立。要想在60米深的地下开挖河道,不仅在全国绝无仅有,在国际上也是大城市保障排涝除险的主要举措,需要缜密规划和先进技术的支持。上海选择迎难而上,在管道铺设偏老旧、地下空间较为复杂的中心城区先进行试点,从而起到示范作用。

人们随处可见的建筑与小区、绿地、道路与广场等公共场合,也将被改造成一块块“海绵”。利用建筑与小区的“绿色屋顶”,在滞留雨水的同时起到节能减排、缓解热岛效应的功效。有条件的绿地可“凹下去”,让雨水进入下凹式绿地进行调蓄、下渗与净化,而非直接通过下水道排放。人行道、广场采用透水铺装设计,并结合周边绿带建设雨水蓄渗设施,达到“走路不湿鞋”的效果。

顶层设计,为“海绵城市”确立方向

在申报试点过程当中,上海也逐步建立了自己的“海绵城市”建设指标体系。去年,上海市海绵城市建设的框架体系基本敲定,《关于贯彻落实<国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见>的实施意见》、《上海市海绵城市建设指标体系(试行)》、《上海市海绵城市建设技术导则》(试行)和 《海绵城市建设技术标准图集》(试行)相继出台。在框架体系出台后,上海还多次召开专家评审会和各个委办局的审查会,确保顶层设计的合理性和可操作性。得益于上海清晰周密的顶层设计和坚持规划引领的原则,“海绵城市”建设正在稳扎稳打一步一步推进落实。

为贯彻国家要求,上海在实施意见当中,确定了清晰的规划和目标,其中包括政策支持、考核要求,以及相关领域的一些技术研究开展,明确到2020年和2030年,城市建成区20%和80%以上的面积将分别达到海绵城市建设目标。《技术导则》适用于上海市各类规划编制以及建筑与小区、绿地、道路与广场、水务等系统新、改、扩建项目的设计、施工、管理和后评估,内容以低影响开发相关技术为主,其中20多项技术是从30多项国家“海绵城市”技术筛选得出,更加符合上海特点,凸显了因地制宜的原则。在推进落实过程中,由于区县镇和社会力量承担着较大的比重,上海出台的《标准图集》包含了诸如小区透水、屋顶绿化、雨落管断接、雨水进口在内的各个细节的操作过程,旨在用统一标准让不同主体都能胜任“专业技术员”的角色,将项目更好地落实。

《指标体系》确立了区域系统、建筑与小区系统、绿地系统、道路与广场系统和水务系统等五大领域的目标。在区域系统方面,上海设立了绿地占建设用地比例不得超过15%,新建和改建区域河面率不低于10.5%两项宏观指标。在建筑与小区系统方面,在新建建筑与小区内集中绿地率、新建和改建公共建筑项目绿色屋顶率等指标上都作了明确规定,并确立了多项建筑与小区技术性指标来对接“海绵城市”建设标准。在绿地系统,除了规定绿地系统的技术系指标外,新建和改建区域中绿地率(附属绿地)、新建绿地下凹率也有明确要求。在与公众交流交通息息相关的道路与广场系统上,上海设立了新建道路绿地率等多个指标。与“海绵城市”直接相关的水务系统,上海将形成高标准的排水防涝体系,并且设立河湖水系生态防护比例不低75%的标准,确保整个城市的水安全。

系统集成,用技术创新与积淀夯实基础

今年刚刚成为试点城市的上海似乎还是“新手”,但“海绵城市”建设在上海却是一张“老面孔”。“十五”以来,上海通过苏州河整治、骨干河道治理、城乡万河整治、洁水畅水活水等行动消除河道黑臭,恢复水环境。本世纪初,还开展了透水铺装、绿色屋顶、浅层蓄渗、初雨污染截流调蓄等技术的研究和推广,出台相关地方标准,并在世博园区、临港地区等地得到实践。同时,上海已建立城市蓝线管理制度和河湖水系保护管理制度,形成了健全的城市排水信息及防洪排涝应急管理体系、应急机制和应急预案。

崭新的框架体系从编制到出台可谓高效,但背后离不开多年科研的深厚底蕴。早在十年前,面对“海绵城市这个当时并不为国人熟知的新理念,市政总院以“科研人”科学谨慎的态度,多年坚持开展“海绵城市”研究。由于“海绵城市”涉及到多个领域,多元专业融合发展的市政总院,在如何做好“海绵”的问题上苦下功夫,不断取得突破。更加注重系统集成和多专业的协同研究。2005年,就在上海市科委重大课题的资助下,市政总院在全国率先开发了具有自主知识产权的城市雨水浅层地下蓄渗技术和装置,以及以高效透水混凝土增强剂、高粘度沥青改性剂为核心技术的透水路面材料,并在世博园区、虹桥交通枢纽得到成功应用。2012年,总院进一步开发了具有自主知识产权的旋流处理-浅层蓄渗技术和装置。

在2011年和2014年,市政总院两次主持修订《室外排水设计规范》,提出了“雨水综合管理应按照低影响开发(LID)理念”和相关技术规定;此后又主编了《城镇雨水调蓄工程技术规范》和《城镇内涝防治技术规范》两部“国家标准”,填补国内空白,为全国海绵城市的规范化建设提供了支撑。2015年12月,为积极响应国家战略,促进科技创新和专业发展,市政总院成立海绵城市建设技术研究中心,中心由总院总工程师张辰领衔,由研究、规划、排水、水利及景观等多部门共同组建,该团队在雨水综合管理方面具有丰富的经验积累,并具有系统集成的多专业融合的综合优势,具有丰富的研究、规划及工程实践经验。

近年来,市政总院先后在上海承接了辰山植物园水体生态修复、松江区玉阳大道示范段、徐汇区云锦路公共绿地、吴淞炮台湾湿地公园等一批海绵城市建设项目,同时,积极服务全国,在武汉光谷中心城、宁波市东部新城、四川都江堰市滨江新区、池州市清溪河流域、济南市新东站片区等全国各地助力建设海绵城市。

经过十年来扎根钻研和工程实践,“海绵城市”已经成为一张体现市政总院自身核心竞争能力和服务城市发展的新名片。“市政总院要引领行业发展,应当在‘海绵城市’研究和建设上起到垂范作用,用创新的理念去建设一些工程。这些大型工程与规划设计理念,除了借鉴国外经验,更要放在上海这个背景下做一些因地制宜的研究,用科学的方法进行实践。”海绵城市建设技术研究中心副主任陈红缨说。

海绵城市建设技术具有很强的地域性,一个城市的自然条件、经济条件、社会条件甚至人们的生活习惯都会对相关技术的应用造成影响,简单的“拿来主义”,很可能会南橘北枳。作为“技术牵头人”的市政总院,根据上海“三高一低”(土地利用率高、地下水位高、不透水面积高和土壤入渗率低)的特点,结合《技术导则》和《标准图集》 等相关成果,因地制宜科学选择了20项适用技术,建立了“源头削减、过程控制、系统治理”的技术路线,编制了《上海市海绵城市专项规划》 和《上海市海绵城市建设试点实施方案》,并建议还应该对海绵城市建设项目进行跟踪和效能评估,以期对指标和技术的合理性和科学性进行验证或进一步完善和修正。“市政总院还将继续深入‘海绵城市’研究,并在实际建设中‘发光发热’。”海绵城市建设技术研究中心吕永鹏说,“这是‘技术人’的职责,也是市政总院作为行业领军企业为社会承担的使命。”

目前,市政总院在设计的工程项目中大力推广海绵城市理念、融入海绵城市元素,将给排水、园林景观、道路交通、地下空间、建筑等专业整合起来,不仅要做数量上达标、质量上可靠的海绵,还要做外观上美观的海绵,更要做具有多功能的海绵,让海绵城市建设走上可持续发展道路。

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