淺析人工海綿體的構(gòu)成

1、淺析人工海綿體的構(gòu)成北京大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)學(xué)院廣東深圳518055【摘 要】傳統(tǒng)城市化建設(shè)是以消耗大量資源為代價(jià)，導(dǎo)致自然生態(tài)遭 到嚴(yán)重破壞，而海綿城市建設(shè)則要求在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)自然干擾最小，實(shí)現(xiàn)城市建 設(shè)與牛態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，海綿城市建設(shè)是化解水危機(jī)的適亢路徑，如果要建設(shè)海 綿城市實(shí)際上是建設(shè)海綿網(wǎng)絡(luò)。【關(guān)鍵詞】海綿城市 海綿網(wǎng)絡(luò) 海綿體海綿城市建設(shè)實(shí)際上是個(gè)偽命題。我個(gè)人認(rèn)為，海綿城市不是建設(shè)而成, 而是牛態(tài)保護(hù)與修復(fù)而成。海綿城市實(shí)際上是要建設(shè)海綿網(wǎng)絡(luò)，海綿網(wǎng)絡(luò)是海綿 城市建設(shè)的核心內(nèi)容。海綿網(wǎng)絡(luò)是由海綿體、水處理系統(tǒng)、水儲(chǔ)用系統(tǒng)三個(gè)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(yīng)海

2、綿城市建設(shè)，必須建設(shè)“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(hù)岸,雨水花園等。五是 儲(chǔ)蓄海綿體，如雨水濕地、雨水滲透箱。一、植草溝植草溝是狹長(zhǎng)渠道，是種植植被了的地表溝，對(duì)來(lái)自不透水地面的雨水 進(jìn)行入滲過(guò)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(duì)雨水進(jìn)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(guò)濾污染物，增加地下水補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)傳輸植草溝、干植草溝和濕植草 溝。標(biāo)準(zhǔn)傳輸植

3、草溝較為開(kāi)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(kāi)闊，屬于覆蓋植被輸送渠道，強(qiáng)化雨水傳輸、過(guò)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(guò)表面積水，經(jīng)過(guò)介質(zhì)的徑流量得以提升。往往采用溢流 槽排放超出設(shè)計(jì)流量的雨水。生物滯留槽有各種規(guī)格，應(yīng)用在較大規(guī)模吋，上游 要設(shè)定預(yù)處理措施，如果是較小系統(tǒng)，無(wú)需如此。生物滯留槽主要通過(guò)種有植被 的過(guò)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(dòng)，對(duì)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(duì)污染物也有獨(dú)特功 能，植物越密集、越高大，過(guò)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(shè)置過(guò)渡層吋, 過(guò)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(fù)荷時(shí)間的增 加而下降，而密集發(fā)達(dá)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(jí)配對(duì)系統(tǒng)滲透性能具有重要作用，恰當(dāng)?shù)念w粒級(jí)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(yíng)造復(fù)雜程度, 它又分為簡(jiǎn)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(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，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(shè)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(shè)置地形營(yíng)造低洼面。低洼處適當(dāng)建設(shè)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(diǎn)。依據(jù)學(xué)者 研究與工程實(shí)踐，建議下凹式綠地設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期 可根據(jù)規(guī)范要求及當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)，結(jié)合場(chǎng)地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(hù)坡（一）植草護(hù)坡：河道岸坡保護(hù)多用槓草護(hù)坡技術(shù)，這技術(shù)在很多河 道治理中都使用了。（二）三維植被網(wǎng)護(hù)坡。最初用于山坡保護(hù)首選三維植被網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)在 河道岸坡防護(hù)也在使用12。草籽與土壤的結(jié)合，暴雨徑流對(duì)邊坡的侵蝕被有效 抑制，土體抗剪強(qiáng)度增加，岸坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力提高7。活性植物并土 工合成材料的結(jié)合是三維土工植被護(hù)坡主要利用的

7、材料，一個(gè)具有自身生長(zhǎng)能力 的防護(hù)系統(tǒng)在坡面構(gòu)建，加固了邊坡。三維網(wǎng)包增強(qiáng)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(hù)體系由槓物根系與三維網(wǎng)包結(jié)合 而成，土體抗剪強(qiáng)度在增人的同時(shí)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(shù)既保持和恢復(fù)河流生態(tài)，又能滿足河岸護(hù)坡功能。（三）植被型生態(tài)混凝土護(hù)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(guó)，并經(jīng)過(guò)了國(guó)內(nèi)工程技術(shù)人原的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)。生態(tài)混凝土（即人 孔混凝土）是通過(guò)材料選擇、采用特殊工藝制造出來(lái)的具有特殊結(jié)構(gòu)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(guò)程 中可以降低環(huán)境負(fù)

8、荷；生物相容型指適應(yīng)動(dòng)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(yīng)用于河道護(hù)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(gòu)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(qiáng)度的同時(shí)適宜植物生長(zhǎng)；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(jìn)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(jī)覆 蓋層、植物生長(zhǎng)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(jià)值，是收集、凈化和造景三位 體化設(shè)施。一般設(shè)置于流域上游

9、，雨水花園對(duì)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(guò)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(bǔ)充了地下水。雨水花園吸收雨水污染物，修 復(fù)天然棲息地，為鳥(niǎo)類、蝴蝶等野生動(dòng)物提供棲息地11,維系了生物多樣性。 景觀上雨水花園通過(guò)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(chǔ)至少3米，距離有地下室的建筑至少9米遠(yuǎn)。 設(shè)置在陽(yáng)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(shè)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(shù)下，雨水花園建造在其下面會(huì)破壞樹(shù)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(fù)合土壤。(三)結(jié)構(gòu)及深度雨水花園結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般能保證超過(guò)其設(shè)計(jì)能力的雨水及時(shí)排走即可。 雨水花園能夠?qū)⒍嘤嘤晁厮闹芰鲗?，一般無(wú)需專門溢流裝置，所在的位置不易 將多余雨水直接排除時(shí)，可設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)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(diǎn)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(yīng)該保證底部平坦。深度易受地面坡度影響, 坡度超過(guò)了 12%應(yīng)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(lái)確定。雨水花園大小不是固定的，但 考慮到經(jīng)費(fèi)、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(guò)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(guò)大，如果大于27平方米，應(yīng)該劃分 成兩個(gè)以上，面積小的比單一的一個(gè)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(yīng)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(zhǎng)邊應(yīng)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(duì)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(shù)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(jià)值的植物或香花性植物，創(chuàng)造生物多樣性。 五是選

13、擇長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，具有發(fā)達(dá)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(jìng)爭(zhēng), 形成功能健全種群穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。二是依據(jù)生態(tài)演替理論，構(gòu)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(gòu)形式，生物與環(huán)境因素對(duì)土壤微生物群落影響13。三是依據(jù)物種多樣性理論, 增強(qiáng)園林的抗性，保持物種多樣性12。四是依據(jù)園林美學(xué)相關(guān)理論，創(chuàng)造優(yōu)美 的景觀效果，地徑可以用來(lái)代替年齡14,種大樹(shù)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(qiáng)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(shè)施。它一可分為兩類：雨水表流濕地和雨水潛流 濕地，多設(shè)計(jì)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(shè)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(gòu)內(nèi)設(shè)置好進(jìn) 水管、岀水管、水泵位置和檢查井。參考文獻(xiàn)：1jusepa,u.s.maryland and department of environmental resource,2000.2王健，尹煒，葉閩，等.植草溝技術(shù)在面源污染控制中的研究進(jìn)展j. 環(huán)

15、境科學(xué)與技術(shù),2011.34 (5) :90-94.3高曉麗.道路雨水生物滯留系統(tǒng)內(nèi)填料的研究碩士學(xué)位論文.太原： 太原理工大學(xué),2014:114孟瑩瑩，王會(huì)肖,張書函.基于生物滯留的城市道路雨水滯蓄凈化效果 試驗(yàn)研究北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,4:290.5尹子涵河北省衡水市節(jié)水型住區(qū)景觀研究碩士學(xué)位論文河北：河 北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015:25.6劉為煜永城市商務(wù)中心區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃說(shuō)明書大學(xué)生論文聯(lián)合比對(duì)庫(kù).2015-05-26.7巨媛媛.應(yīng)用植物措施進(jìn)行河道生態(tài)建設(shè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀黑龍江科技信息,2016,2:266.8america n rivers. catchi ng the rain: a great lakes resource guide fornatural stormwatermanagement m. 2004.9王紅武，毛云峰，高原，等.低影響開(kāi)發(fā)(lid)的工程措施及其效果.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012,10:101.10 asleson b c, nestingen r s, gulliver j s. 2009. performance assessmentof rain gardensj.am. water resour. assoc, 45(4