2024建設(shè)適應(yīng)氣候變化的海綿城市_第1頁
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文檔簡介

CLIMATECHANGEADAPTATIONANDRISKMANAGEMENTCASE廈門市廈門市人口429萬(2019年數(shù)據(jù)),城鎮(zhèn)化率約為89.2%。廈門多年平均降雨量1530mm,3~9月降雨量占全年的80%上,10月至來年2月為秋冬少雨干燥季節(jié)。近年來,受氣候變化等多重因素的影響,廈門市降雨特性發(fā)生顯著變化,且海平面持續(xù)上升,在多因素綜合作用下其城市水問題愈加嚴峻和復(fù)雜。2015年,廈門市入選第一批海綿城市國家級試點,開展了三年多的海綿城市試點建設(shè),開啟了氣候變化下適應(yīng)性城市建設(shè)的新探索,本案例對此進行介紹。受氣候變化等多方面因素的影響,從1980年代初期開始,廈門地區(qū)氣溫呈持續(xù)上升趨勢,年平均氣溫平均上升速度為每10年0.16℃,上升速度在1989年之后加劇,平均達每10年0.56℃,此外極端最高氣溫也呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢[1]。廈門地區(qū)年平均氣溫(℃)年際變化圖如圖1所示。1955-2015年氣象觀測數(shù)據(jù)分析表明[2],廈門市的降水年際變化較大,突出表現(xiàn)特征是降水日數(shù)顯著減少和場均降水強度明顯增加。廈門市的降雨日數(shù)呈現(xiàn)明顯的增多趨勢,暴雨以上級別的降雨日數(shù)從3.2天增加到5.7天左右。從上世紀80年代中后期到現(xiàn)在,30多年來廈門市平均年代際的大暴雨以上日數(shù)的從8.3天增加到13天,增幅為56.7%。降雨變化表現(xiàn)出空間差異性,廈門市南部和北部的長期降水量均有增加的趨勢,且南部的增加趨勢更加明顯,每10年的增加速率分別為43mm和21mm。廈門市(站)年降水日數(shù)和年場均降水2所示。19602005年廈門海平面監(jiān)測數(shù)據(jù)(圖3)分析表明,廈0.170.20cm,年平均上升速度為0.17cm[3]。模擬預(yù)測數(shù)據(jù)表明,未來50年,廈門海平面仍可能保持一定程度的上升速率,年平均上升速率為0.17cm;預(yù)計到2056年,廈門海平面最大上16.9cm[3]。監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)研究均表明,氣候變化已導(dǎo)致廈門市氣溫上升、降雨變化、極端降雨日數(shù)增加和海平面上升等,這些問題與廈門市復(fù)雜的水文、水資源特征疊加,城市水問題更加復(fù)雜化、綜合化,城市水管理面臨嚴峻挑戰(zhàn)。由于地處中國東南沿海,屬于大陸性季風氣候,降雨時間分布極不均勻,且常受臺風天氣影響,短歷時暴雨強度大,廈門市面臨著城市內(nèi)澇、山區(qū)洪水等問

圖1廈門地區(qū)年平均氣溫(℃)題。氣候變化還導(dǎo)致氣溫增高、極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生,特別是降雨特性變化、臺風雨等極端暴雨增加,其引發(fā)的城市洪澇事件對城市正常運轉(zhuǎn)造成極大影響。2016年9月“莫蘭蒂”臺風帶來特大暴雨,給廈門市造成了較為典型的洪澇災(zāi)害,導(dǎo)致房屋倒損17907間,農(nóng)作物受災(zāi)面積10.5萬畝,直接經(jīng)濟損失102億元[4]。廈門市部分舊城區(qū)(城中村)低,排水能力較弱,常常發(fā)生嚴重內(nèi)澇;同時由于雨水過于集中在夏季,降雨難以調(diào)蓄,在人口急劇增長和經(jīng)濟社會快速發(fā)展的情況下,廈門已成為高度缺水的城市。此外,隨著城鎮(zhèn)化推進,一些自然水系、調(diào)蓄水體被侵占,城市缺少調(diào)蓄空間,造成滲、蓄、凈能力降低,生態(tài)水量缺乏,景觀環(huán)境水位難于保持,水生動植物生存條件差,水生態(tài)環(huán)境不容樂觀。在水質(zhì)方面,近年來廈門市主要溪流劣V類河段比例居高不下(>80%)。氣候變化還導(dǎo)致空氣污染加劇,威脅人類健康。海平面上升也帶來一系列問題,不僅加劇了風暴潮災(zāi)害破壞程度,引發(fā)海水入侵、土壤鹽漬化、海岸侵蝕等問題,造成沿海濕地損失,增大沿海珍稀瀕危生物生存壓力,破壞生態(tài)系統(tǒng)功能,同時,也會降低城市排污、排水管網(wǎng)和河道等的排泄能力,增加沿海地區(qū)的洪澇威脅,并削弱廈門港口功能。

近40年來中國經(jīng)濟高速發(fā)展促進了快速城市化,城鎮(zhèn)化率從1978年的約18%增加到2019年的約60%。但與此同時,城鎮(zhèn)化伴隨著一系列城市水問題,如城市內(nèi)澇、城市水污染、城市缺水、生態(tài)退化和熱島效應(yīng)等。為了應(yīng)對和解決城市水問題,2013年12月,習近平主席在中國“中央城鎮(zhèn)化工作會議”上提出要“建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”,正式提出了“海綿城市”這一新理念[5]。2015年-2016年,中國在全國分兩批遴選了30個海綿城市建設(shè)試點,廈門市入選第一批海綿城市試點。海綿城市建設(shè),從字面意義上理解就是要使城市像市設(shè)計(WaterSensitiveUrbanDesign,WSUD)、低影廈門市廈門市Dvlomnt,LIUDD)和C計劃(Acti,BautfulandCenPan)等理念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,綜合考慮了中國國情,體現(xiàn)了應(yīng)對城市水問題的中國智慧。海綿城市強調(diào)“讓自然做功、最小擾動、生態(tài)優(yōu)先”等原則,提倡“擬自然設(shè)計”和“基于自然的解決方案”,最大可能地維持和恢復(fù)城市下墊面的自然水文功能[5]。海綿城市的基本做法被總結(jié)為“滲、蓄、滯、凈、用、排”等六個方面,其總目標就是采用多種綜合措施讓雨水更多地滯蓄在城市里,使城市像“海綿”一樣,能夠在下雨的時候有效地儲備雨水,減少內(nèi)澇積水災(zāi)害和徑流污染,等降雨過去之后,將儲蓄的雨水釋放出來,用于補充生態(tài)用水和涵養(yǎng)水源,提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。海綿城市的基本目標被概括為“大雨不積水,小雨不內(nèi)澇,水體不黑臭,熱島有緩解”,其中最重要的控制指標為年徑流總量控制率;各個區(qū)域根據(jù)自身降雨特性設(shè)置不同70[6]。廈門海綿城市建設(shè)在充分考慮廈門自身生態(tài)環(huán)境、水文氣象和社會經(jīng)濟特點的基礎(chǔ)上開展,總體上以海綿城市建設(shè)理念引領(lǐng)城市發(fā)展,促進生態(tài)保護、經(jīng)濟社會發(fā)展和文化傳承,以生態(tài)、安全、活力的海綿建設(shè)塑造廈門城市新形象,實現(xiàn)“水生態(tài)良好、水安全保障、水環(huán)境改善、水景觀優(yōu)美、水文化豐富”的城市發(fā)展戰(zhàn)略,建設(shè)“綠色自然有彈性、生態(tài)和諧有特色、適游宜居有文化、管理有序有章法”的海綿城市[7]。具體目標可以表述為:

構(gòu)建公平有序的城鄉(xiāng)基礎(chǔ)供用水體系,保障供水安全和水資源可持續(xù)利用;構(gòu)建多功能集成的城鄉(xiāng)山水景觀體系,營造旅游休閑和宜居生活環(huán)境;根據(jù)上述目標設(shè)定,進一步將目標細化為相應(yīng)的指標,如表1所示。針對廈門市現(xiàn)存的水資源缺乏、水安全形勢嚴峻、水環(huán)境堪憂和水生態(tài)退化等問題,廈門市島內(nèi)外依托山體、溪流、海岸形成“點、線、面”結(jié)合的建設(shè)格局,構(gòu)建“山、水、林、田、湖”相融共生的自然生態(tài)空間格局。廈門市海綿城市將主要采取污染防控建設(shè)、河湖水網(wǎng)建設(shè)、園林綠地建設(shè)、排水防澇建設(shè)、道路交通建設(shè)和海綿社區(qū)建設(shè)等六大體系建設(shè),其中,前三項建設(shè)內(nèi)容主要從中宏觀的海綿體建設(shè)上著手,屬于“大海綿”建設(shè)范疇;后三項建設(shè)內(nèi)容主要從微觀的海綿體建設(shè)上著手,屬于“小海綿”建設(shè)范疇[7]。上述六大體系的建設(shè),可以充分發(fā)揮綠地、土壤、河湖水系等對雨水徑流的自然積存、自然滲透、自然凈化作用,實現(xiàn)城市雨水徑流源頭減排、分散蓄滯、緩釋慢排和合理利用,同時也實現(xiàn)了對污染物的吸納和消減,從而實現(xiàn)城市“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”,減緩或降低自然災(zāi)害和環(huán)境變化對城市的影響,保護和改善城市的生態(tài)環(huán)境。海綿城市建設(shè)將促使廈門市達成海綿城市建設(shè)目標,從而在有效解決城市水安全問題的同時,推進城市的生態(tài)文明建設(shè)。通過六大體系建設(shè),結(jié)合城市建成區(qū)外生態(tài)空間的建設(shè)支撐,廈門市被打造成為濱海城市生態(tài)文明的典范。具體海綿城市建設(shè)路徑如圖4所示[7]。城市建成區(qū)80%的城市建成區(qū)達消除劣V不足不足2050徑流管控是海綿城市建設(shè)最基本的目標。海綿城市將雨水徑流盡量控制在當?shù)赝寥?、調(diào)蓄池和綠色基礎(chǔ)設(shè)施中,不僅能夠有效減少地表內(nèi)澇積水等災(zāi)害,而且可以提升當?shù)赜晁膬α?,用于維護生態(tài)建設(shè)、提升環(huán)境質(zhì)量,并且可以有效地減少總懸浮固體(Totaluspnedois,TS)、總氮(otalNtrogn,TN)等徑流污染向河道、海灣聚集,從而達到控制污染的目標。根據(jù)降雨分析,廈門市將年徑流總量控制率目標確定為70%,將城區(qū)劃分16個海綿城市建設(shè)管控單元,并基于總目標將全市年徑流總量控制率目標分解到各個海綿城市建設(shè)管控單元上圖5)。各類建設(shè)用地現(xiàn)狀年35%~50%,道路廣場類用地取60%,公園綠地類用地取70%,其他用地取45[7]。為了實現(xiàn)上述徑流管控目標,不同區(qū)域可以針對性地采取不同方案。在城市建設(shè)新區(qū),應(yīng)根據(jù)各類用地下墊面情況加大海綿措施的實施力度,合理分配低影響開發(fā)設(shè)施的類型和布局;城市老城區(qū)現(xiàn)狀建設(shè)密度較大,應(yīng)分階段、分時期逐步建設(shè),結(jié)合現(xiàn)狀對硬化的人行道、停車場進行改造,采取鋪設(shè)透水鋪裝、綠地改造等具體措施。城市豎向與人工調(diào)蓄設(shè)施相結(jié)合。新建區(qū)建設(shè)中,合理劃定水文單元,科學(xué)安排場地豎向、排水走向和澇水行泄通道,做好防洪防潮、雨水排放和內(nèi)澇防治三個系統(tǒng)之間及其與場地豎向的合理銜接,結(jié)合城市豎向和受納水體分布以及城市內(nèi)澇防治標準,合理布局澇水行泄通道;利用城市濕地、公園、下凹式綠地和下凹式廣場等,安排臨時雨水調(diào)蓄空間。排水防澇設(shè)施與天然水系河道相結(jié)合。廈門市溪河、湖泊眾多,河流湖泊是泄洪、調(diào)洪的最有效通道和場所。各區(qū)域的排水防澇設(shè)施充分利用溪河作為泄

水道,充分利用港灣、湖泊作為蓄水調(diào)洪的庫容,合理布置市內(nèi)排水管道、渠系、涵閘,增強排水效果,縮短排水長度,減少工程投資。生態(tài)水系規(guī)劃主要通過防洪工程建設(shè)和河流生態(tài)修復(fù),提高廈門市河湖水網(wǎng)的水安全保障,減少洪水風險,并通過加強島外九條獨流入海溪流的生態(tài)護岸建設(shè),恢復(fù)自然河流景觀,通過水系再生水源回用和光伏提水,構(gòu)建廈門生態(tài)水系格局。主要建設(shè)措施包括:河道斷面修復(fù)。河道斷面修復(fù)是河道水生態(tài)恢復(fù)的重要工程內(nèi)容。河道水生態(tài)恢復(fù)應(yīng)盡量恢復(fù)天然山區(qū)河道多變的河道斷面形式,以利于河道水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。水生態(tài)修復(fù)應(yīng)根據(jù)不同河段的定位和周邊區(qū)域規(guī)劃情況,采用復(fù)式斷面、斜坡斷面及矩形斷面等多變的河道斷面形式,營造多樣的河道生境。生態(tài)護岸建設(shè)。綜合運用工程力學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)和植物學(xué)的基本知識,對護岸進行有效保護,形成植物或者工程與植物組成的護坡系統(tǒng)。其中,石籠護岸(圖6)是指利用鉛絲將卵石、塊石固定成較大體積的整體,防止較大洪水沖刷,同時有利于水草、魚類及兩棲水生動物的繁殖和棲息生長。老舊社區(qū)海綿改造。充分利用舊城區(qū)的文化資源優(yōu)勢,在整體保護歷史文化名城、不破壞原有的歷史文化遺產(chǎn)的基礎(chǔ)上,逐步完善海綿城市建設(shè)采取的相關(guān)設(shè)施,增強城市活力。對于老舊社區(qū),改擴建建筑與小區(qū)透水鋪裝率不宜小于40%;還應(yīng)通過透水式停車位結(jié)構(gòu)改造、植草淺溝建設(shè)等方式,將停車位的雨水引入到綠化帶內(nèi)或適量引入地下,調(diào)控暴雨峰值。河濱緩沖帶建設(shè)。河濱緩沖帶是指建立在河湖、溪流和溝谷沿岸的各類植被帶,包括林帶、草地或其他土地利用類型,屬于生物軟措施中的一種,適用于水土保持和控制面源污染。海綿社區(qū)建設(shè)作為海綿城市建設(shè)中的重要一環(huán),起著承上啟下的關(guān)鍵性作用。海綿社區(qū)相較于傳統(tǒng)的住宅小區(qū),能夠有效地蓄集、調(diào)配雨水,在硬質(zhì)建筑景觀和自然環(huán)境之間建立起有效聯(lián)系,這些優(yōu)勢使其勢必成為今后住宅景觀建設(shè)發(fā)展的主要方向。廈門市海綿城市規(guī)劃推動海綿社區(qū)建設(shè),海綿社區(qū)建設(shè)又包括場

新建社區(qū)海綿建設(shè)。按照海綿城市建設(shè)要求,廈門市所有新建小區(qū)內(nèi)的道路及廣場均需采用透水鋪裝,透水鋪裝率不小于70%。硬化面積達到2000m2以上的項目,配建調(diào)蓄池、景觀水體等雨水調(diào)蓄設(shè)施,并增加綠色屋頂、雨水花園等生物滯留設(shè)施,增強場地對水源的涵養(yǎng)能力,使蓄積雨水經(jīng)簡單處理可用于小區(qū)道路澆灑、綠化澆灌和建筑中水等。洋唐居住區(qū)位于廈門市海綿城市試點區(qū)域——翔安新城中部核心地帶,總占地面積約62萬m2。該片區(qū)系2010年新開發(fā)地塊。開發(fā)前后的遙感圖像對比見圖7。片區(qū)開發(fā)前以村莊、裸土、農(nóng)田及池塘為主,目前經(jīng)過高強度的開發(fā),對原先自然滲透性良好的下墊面造成了一定破壞,不透水面積顯著增加。隨著城市開發(fā)的進行,城市地表徑流污染、道路積水和熱島[2015年,廈門市將洋唐居住區(qū)列為海綿城市建設(shè)試點,開展海綿城市建設(shè)。建設(shè)目標為:規(guī)劃目標年SS總量去除率為45%,年徑流總量控制率為75%,內(nèi)澇防治標準為50年一遇[8]。對徑流的管控包括源頭削減、中途轉(zhuǎn)輸和末端調(diào)蓄三類途徑,其中源頭削減主要依靠綠色基礎(chǔ)設(shè)施,中途轉(zhuǎn)輸主要依靠地下管網(wǎng),末端調(diào)蓄主要利用區(qū)域內(nèi)的兩個人工湖,溢流部分通過市政管網(wǎng)排放。洋唐居住區(qū)海綿城市建設(shè)采用的設(shè)施圖8)主要包括濕地公園、人工濕地、生物滯留池、綠色屋頂、雨水罐、人工湖、雨水管網(wǎng)等。具體的設(shè)施數(shù)量如表2所示??地雨水罐(1.5m3)廈門市中心城區(qū)以及重點區(qū)域海綿城市建設(shè)工程體系項目的規(guī)劃總投資額為353.5億元[7]。項目包括污染防控、生態(tài)水系、排水防澇、園林綠地、道路交通、海綿社區(qū)和信息化管控平臺等7類;其中,近期(2016-2020)建設(shè)項目的規(guī)劃總投資額為299.9億元,占總投資額的84.8%。近期建設(shè)項目投資概算如表3所示。

中央政府給予的試點城市補助:廈門市獲得中央政府給予的試點補助3億元/年,三年試點期內(nèi)共獲9億元。地方政府財政收入投資:占總體投資的主要部分。在試點期(2016-2019)建設(shè)階段,除PPP項目外,100%項目的投資均來自政府投資;試點期之后,政府通過立法、規(guī)劃和審批等方式,促進海綿城市理念融入各類建設(shè)工程中,政府承擔公益性建設(shè)項目的主體投資。投資(億元和營運方面研究探索整體外包、特許經(jīng)營等模式,廣泛吸引社會資本參與海綿城市建設(shè);鼓勵相關(guān)金融機構(gòu)在風險可控、商業(yè)可持續(xù)的前提下,對海綿城市建設(shè)提供各類信貸支持。圖10為海綿城市建設(shè)PPP模式結(jié)構(gòu)示意圖。PPP項目參建各方根據(jù)項目合同有序合作。政府(公共機構(gòu))的作用主要是進行海綿城市規(guī)劃,根據(jù)規(guī)劃向社會進行公開招標。企業(yè)(聯(lián)合體)中標后作為發(fā)起人建立海綿城市項目公司,從政府獲得海綿城

市建設(shè)的特許經(jīng)營權(quán),并以海綿城市項目公司為主體,在融資后進行海綿城市建設(shè)和運營,一般建設(shè)期為2期,運營期為8-15年。政府(公共機構(gòu))作為海綿城市的使用人,在項目運營期內(nèi)以目公司依據(jù)建設(shè)法規(guī),向保險公司購買項目建設(shè)期和運營期的相關(guān)保險。政府(公共機構(gòu)此外,廈門市還制定了巨災(zāi)保險方案,以彌補政府在城市洪澇等自然災(zāi)害中投資的不足。廈門市政府常務(wù)會議于2016年12月1日通過《廈門市巨災(zāi)保險方案》,并于當月通過招標的方式確定了承保人,承保人包括多家保險公司,共保體代表為中國人民財產(chǎn)保險股份有限公司廈門分公司;2017年5月,廈門市巨災(zāi)保險制度正式實施。廈門市采用“政府主導(dǎo)、商業(yè)保險經(jīng)辦、社會化參與”模式,以商業(yè)保險為平臺,以多層次風險分擔為保障,構(gòu)建了具有廈門特色的巨災(zāi)保險制度。廈門市財政每年出資約2931萬元,向保險機構(gòu)購買了賠償限額10億元的居民住房倒損及財產(chǎn)損失救助保險和賠償限額10億元的人身傷亡及醫(yī)療救助保險。在承保期內(nèi),如因臺風、地震、暴雨、洪水等自然災(zāi)害造成損失,被保險人可獲得人身傷亡最高20萬元、住房損失最高10萬元、財產(chǎn)損失最高5000元的賠償。(表4)。作為一種公益性質(zhì)的設(shè)施投資,海綿城市建設(shè)沒有明確的受益人,受益者為包括政府、社會、企業(yè)和個人在內(nèi)的全體利益相關(guān)者。

廈門市建立了海綿城市信息化管控平臺,通過在線監(jiān)測與線下操作相結(jié)合的方式,實現(xiàn)對有關(guān)設(shè)施的整體維護。監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測城市水文、水力及排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù);管控平臺以GIS技術(shù)為核心,綜合運用在線監(jiān)測技術(shù)、模型分析技術(shù)、GPS技術(shù)、Web技術(shù)等先進技術(shù)手段,形成海綿城市智慧管理云平臺,集模擬、評估、運營、監(jiān)控、調(diào)度與應(yīng)急管理于一體,實現(xiàn)海綿城市運營管理智慧化。以廈門市馬鑾灣試點區(qū)海綿城市建設(shè)為例,下面基于監(jiān)測結(jié)果評估其實施成效[9]。馬鑾灣試點區(qū)建設(shè)用地面積8.63km2,水域面積7.45km2。該試點區(qū)海綿城市建設(shè)符合廈門市海綿城市專項規(guī)劃的總要求,設(shè)計年徑流總量控制率目標為70%,2016-2019年共安排實施海綿城市建設(shè)項目127項,總投資45.99億元監(jiān)測結(jié)果表明,馬鑾灣片區(qū)2018年累計降雨量為13119mm,其中海投科創(chuàng)項目區(qū)域累計雨量為56563.34m3,雨水排放量為48279.43m3,年均徑流總量85.35%,達到設(shè)計目標要求9。馬鑾灣片區(qū)的卡斯卡特易澇點全年累計降雨51場,最大強度為30年一遇。監(jiān)測結(jié)果表明,該監(jiān)測點位積水深度均在15cm以下,最大積水深度為11.7cm,最長積水時間為23m,內(nèi)澇積水有效減少。馬鑾灣片區(qū)新陽主排洪渠水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,海綿城市建設(shè)后,渠內(nèi)水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),透明度維持在25cm以上,溶解氧指標達2.0mg/L以上,氧化還原電位高于50mV,氨氮指標低于8.0mg/L,水體黑臭情況明顯好[9]。馬鑾灣片區(qū)新垵村排水管網(wǎng)為雨污合流制,海綿城市建設(shè)前,即使在旱季也存在溢流情況。數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果表明,海綿城市建設(shè)后,其旱季溢流情況完全消除,

雨季溢流頻次也顯著降低到10次以下,管網(wǎng)溢流污染得到有效控制[9]。減少了內(nèi)澇積水等災(zāi)害,降低了城市水災(zāi)害損工程建設(shè)拉動了市場投資,促進了地區(qū)經(jīng)濟發(fā)以生態(tài)理念和措施應(yīng)對城市水問題。廈門海綿城市建設(shè)堅持生態(tài)優(yōu)先原則,盡最大可能減少對城市生態(tài)本底的擾動。在新建工程設(shè)施時,采用“擬自然設(shè)計”和“基于自然的解決方案”。對于徑流源頭削減,優(yōu)先采用綠色屋頂、雨水花園、生態(tài)滯留池、生態(tài)護岸等綠色基礎(chǔ)設(shè)施。在設(shè)施維護上,創(chuàng)造性地采用太陽能光伏提水技術(shù)實現(xiàn)生態(tài)補水,減少對能源的消耗?;谏鷳B(tài)理念采取生態(tài)化措施,最大限度恢復(fù)城市的自然水循環(huán)功能,從而達成“大雨不積水,小雨不內(nèi)澇,水體不黑臭,熱島有緩解”的海綿城市建設(shè)目標。實現(xiàn)城市對雨水的立體緩釋調(diào)控。

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